有机化学氨基酸多肽蛋白质和核酸第三学习教案

1、会计学1有机化学氨基酸多肽蛋白质和核酸有机化学氨基酸多肽蛋白质和核酸(h sun)第三第三第一页，共68页。蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成(guchng)生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。第1页/共68页第二页，共68页。18.118.1氨基酸氨基酸18.1.118.1.1氨基酸的结构、分类与命名氨基酸的结构、分类与命名 按氨基与羧基的相对按氨基与羧基的相对(xingdu)(xingdu)位置：位置：氨氨基酸、基酸、氨基酸、氨基酸、氨基酸等。氨基酸等。 按烃基结构：链状氨基酸、芳香氨基酸、杂环按烃基结构：链状氨基酸、芳香氨基酸、

2、杂环氨基酸等。氨基酸等。RCHNH2COOH氨基酸CHOOCNH2HR第2页/共68页第三页，共68页。CHOOCNH2HRNHCH2CH2CH2CCOOHHCOHCCH2OHOHH用酸或酶使蛋白质水解得到的氨基酸，除甘氨酸外都是旋光性的，并且都属于(shy)L-型，它们与L-甘油醛之间的系为：20种氨基酸其名称(mngchng)和缩写见P458表18.1 L-氨基酸 L-脯氨酸 L-甘油醛第3页/共68页第四页，共68页。根据分子中所含氨基和羧基的数目分为中性氨基酸、碱性氨基酸和酸性氨基酸。中性氨基酸：分子中氨基和羧基的数目相等。 但氨基的碱性和羧基的酸性不是完全相当的，所以它们并不是真正中

3、性的物质，只能说它们近乎中性。碱性氨基酸：分子中氨基的数目多于羧基时呈现碱性。 酸性氨基酸：氨基的数目少于羧基时呈现酸性。第4页/共68页第五页，共68页。氨基酸密码(m m)GGlycineGly甘氨酸PProlinePro脯氨酸AAlanineAla丙氨酸VValineVal缬氨酸LLeucineLeu亮氨酸IIsoleucineIle异亮氨酸MMethionineMet蛋氨酸CCysteineCys半胱氨酸FPhenylalaninePhe苯丙氨酸YTyrosineTyr酪氨酸WTryptophanTrp色氨酸HHistidineHis组氨酸KLysineLys赖氨酸RArginineA

4、rg精氨酸QGlutamineGln谷氨酰胺NAsparagineAsn天冬酰胺EGlutamic AcidGlu谷氨酸DAspartic AcidAsp天冬氨酸SSerineSer丝氨酸TThreonineThr苏氨酸第5页/共68页第六页，共68页。几种重要几种重要(zhngyo)(zhngyo)的不常见氨的不常见氨基酸基酸在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为(chn(chn wi) wi)不常见蛋白质氨基酸。不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其中重要的有其

5、中重要的有4-4-羟基脯氨酸、羟基脯氨酸、5-5-羟基赖氨酸、羟基赖氨酸、N-N-甲基赖氨酸、和甲基赖氨酸、和3,5-3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。NHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 第6页/共68页第七页，共68页。18.1.2 -氨基酸的物理性质(wl xngzh)见P459-460甘氨酸：NH2CH2COOH,无手性，其它(qt)19种天然

6、氨基酸都有手性，且大多是L型。HCOOHHOCH3HCOOHH2NCH3 L-乳酸 L-丙氨酸 第7页/共68页第八页，共68页。18.1.3 -氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态形式存在，羧基是以离解状态(zhungti)(-COO-)(zhungti)(-COO-)存在。存在。在不同的在不同的pHpH条件下，两性离子的状态

7、条件下，两性离子的状态(zhungti)(zhungti)也随之发生变化。也随之发生变化。PH 1 7 10净电荷(dinh) +1 0 -1 正离子 两性离子 负离子 等电点PICOO-CHH3N+-pK1+H+H+COOHCHH3N+H+H+pK2-COO-HH NRCOO-H3+R-pK1+H+H+COOHHH3N+RH+H+pK2-COO-CHH2N第8页/共68页第九页，共68页。氨基酸的等电点氨基酸的等电点 当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等(xingdng)，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正

8、极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK1和pK2的算术平均值：pI = (pK1 + pK2 )/2 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK值的算术平均值。 酸性氨基酸：pI= (pK1 + pKR-COO- )/2 硷性氨基酸：pI= (pK2 + pKR-NH2 )/2 第9页/共68页第十页，共68页。第10页/共68页第十一页，共68页。第11页/共68页第十二页，共68页。见见P461-462图图18.1和表和表18.2第12页/共68页第十三页，共68页。18.1.4 -氨基酸的反应氨基酸的反

9、应(fnyng)18.1.4.1 酯化H5C6H2CCHN+COO-HHH+CH3OH+HClH5C6H2CCHN+COO-HHHCH3Cl18.1.4.2 酰化CH2OCOCl+ H2N CHRCOOH CH2OCONHCHCOOHR苄氧甲酰氯第13页/共68页第十四页，共68页。18.1.4.3 氧化(ynghu)脱氨(与茚三酮反应)除脯氨酸外的氨基酸，都能与茚三酮的碱性溶液作用，生成(shn chn)蓝色或者紫红色物质。是鉴定氨基酸的灵敏方法。OOOH2OOOOHOH茚三酮水合茚三酮第14页/共68页第十五页，共68页。CCCOOOHOH2+CHCOOHNH2RCCHCHOCCCOONO

10、H+RCHO+CO+3H2O紫色第15页/共68页第十六页，共68页。18.1.5 -氨基酸的合成氨基酸的合成(hchng)18.1.5.1 -卤代酸的氨化CH3CHBrCOOH+2NH3H2OCH3CHN+COO-HHH+NH4+Br-25NKOOBrCHRCOORNCHRCOOROOH2ONH2CHRCOOHGabriel合成(hchng)法第16页/共68页第十七页，共68页。18.1.5.2 N-取代取代(qdi)氨基丙二酸酯的烃氨基丙二酸酯的烃化化乙酰氨基(nj)丙二酸酯异亮氨酸CH2(CO2C2H5)2HNO2O=N-CH(CO2C2H5)2HON=C(CO2C2H5)2Ac2O,

11、H2/PtCH3CONHCH(CO2C2H5)2CH3CONHCH(CO2C2H5)2(1)NaOC2H5,(CH3)2CHCH2Br(2)H3O+(CH3)2CHCH2CHCOO-+NH3第17页/共68页第十八页，共68页。18.1.5.3 斯特雷克尔斯特雷克尔(strecker)合成合成(hchng)C6H5CH2CHONH3,HCNCH2CH CNNH2H5C6(1)NaOH,H2O(2)H+3OCH2CH COO-N+H5C6HHH第18页/共68页第十九页，共68页。18.1.6 -氨基酸的拆开氨基酸的拆开(chi ki)18.1.6.1 结晶法DL-丙氨酸 N-苯甲酰基-DL-丙

12、氨酸N-苯甲酰基-L-丙氨酸 的马钱子碱盐晶体(jngt)N-苯甲酰基-L-丙氨酸 L-丙氨酸 马钱子碱H+3O(2)H+3O(1)OH-,H2OL-丙氨酸第19页/共68页第二十页，共68页。18.1.6.2 酶化见P46518.1.7 -氨基酸的用途氨基酸的用途(yngt)和工业生产和工业生产见P465第20页/共68页第二十一页，共68页。18.2 多肽多肽(du ti)18.2.1 肽的结构肽的结构(jigu)和和性质性质一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键肽键，所形成的化合物称为，所形成的化合物称

13、为肽肽。第21页/共68页第二十二页，共68页。l由两个由两个(lin(lin )氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。CCNCCNCCNCCNCCH2CHCH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+OOOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C-端肽键第22页/共68页第二十三页，共68页。在多肽链中，氨基(nj)酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基(nj)酸顺序通常在多肽链的一端含有一个

14、游离的-氨基(nj)，称为氨基(nj)端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。氨基(nj)酸的顺序是从N-端的氨基(nj)酸残基开始，以C-端氨基(nj)酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln第23页/共68页第二十四页，共68页。18.2.2 多肽和蛋白质的结构多肽和蛋白质的结构(jigu)测测定定蛋白质氨基酸顺序的测定蛋白质氨基酸顺序的测定(cdng)(cdng)是蛋是蛋白质化学研究的基础。自从白质化学研究的基础。自从19531953年年F.SangerF.Sanger测定测定(cdng)(cdng)了胰岛素的一级了胰岛素

15、的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定的一级结构被测定(cdng)(cdng)。 蛋白质一级结构蛋白质一级结构(jigu)(jigu)的测的测定定第24页/共68页第二十五页，共68页。测定测定(cdng)(cdng)蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构的要求的要求1 1，样品，样品(yngpn)(yngpn)必需纯（必需纯（97%97%以以上）；上）；2 2，知道蛋白质的分子量；，知道蛋白质的分子量；3 3，知道蛋白质由几个亚基组成；，知道蛋白质由几个亚基组成；4 4，测定蛋白质的氨基酸组成；并根据，测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算

16、每种氨基酸的个数。分子量计算每种氨基酸的个数。5 5，测定水解液中的氨量，计算酰胺的，测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。含量。第25页/共68页第二十六页，共68页。18.2.2.1 氨基酸分析(fnx)测定测定(cdng)(cdng)步步骤骤(1)，多肽链的拆分。由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须(bx)先进行拆分。第26页/共68页第二十七页，共68页。(2)，测定蛋白质分子中多肽链的数目。通过测定末端(m dun)氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即可确定多肽链的数目。第27页/共68页第二十八页，共68页。(3)，二硫键的断裂几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在可用8mol

17、/L尿素或6mol/L盐酸胍存在下，用过量的-巯基乙醇处理，使二硫键还原为巯基，然后(rnhu)用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。反应式见P468第28页/共68页第二十九页，共68页。18.2.2.2 N-端氨基酸的测定端氨基酸的测定(cdng)Sanger法。2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够(nnggu)与肽链N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。在酸性条件下水解，得到黄色DNP-氨基酸。该产物能够(nnggu)用乙醚抽提分离。不同的DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。第29页/共68页第三十页，共68页。在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与在碱

18、性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与N-N-端氨基酸的游离端氨基酸的游离(yul)(yul)氨基作用，得到丹磺酰氨基作用，得到丹磺酰- -氨基酸。氨基酸。此法的优点是丹磺酰此法的优点是丹磺酰- -氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到1 110-9mol10-9mol。第30页/共68页第三十一页，共68页。18.2.2.3 Edman 降解(jin ji)Edman Edman （苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种（苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种N-N-端分析法。此法的特点端分析法。此法的特点(tdin)(td

19、in)是能够不断重复循环，将肽链是能够不断重复循环，将肽链N-N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。端氨基酸残基逐一进行标记和解离。NCSNHCHCOR2NCHCOR1HHNHS:CCHCOR1HNNHCHCOR2SNHCNHOCR1CHNH2CHCOR2NCOC HNHSCR1第31页/共68页第三十二页，共68页。18.2.2.4 C-端氨基酸的测定端氨基酸的测定(cdng)羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的C-C-端逐个的水解。根据端逐个的水解。根据(gnj)(gnj)不同的反应不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数时间测出酶水解所释放出

20、的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的量，从而知道蛋白质的C-C-末端残基顺序。末端残基顺序。目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有四种：A,B,CA,B,C和和Y Y；A A和和B B来自胰脏；来自胰脏；C C来自柑桔叶；来自柑桔叶；Y Y来自面包酵母。来自面包酵母。羧肽酶羧肽酶A A能水解除能水解除Pro,ArgPro,Arg和和LysLys以外的所有以外的所有C-C-末端氨基酸残基；末端氨基酸残基；B B只能水解只能水解ArgArg和和LysLys为为C-C-末端残基的肽键。末端残基的肽键。第32页/共68页第三十三页，共68页。0.1mol.L-1HCl+H3N+HNCHCH2CH2

21、OO+BrCNCO2-+CH3SCNH3N+CH2CH2SCH3H3N+ 多肽1 NHCHCO=NH-多肽2-CO2- 多肽1 多肽2 18.2.2.5 多肽多肽(du ti)的选择水解的选择水解Sanger及其他工作者花了约10年时间(shjin)于己于1953年首先测定出牛胰岛素的氨基酸顺序,并且于1958年获得诺贝尔化学奖.第33页/共68页第三十四页，共68页。18.2.3 多肽多肽(du ti)和蛋白和蛋白质的合成质的合成天冬氨酸 + 苯丙氨酸 天冬-天冬 +苯丙-苯丙 + 天冬-苯丙 +苯丙-天冬-H2O所以要进行(jnxng)保护某官能团.18.2.3.1 氨基(nj)的保护H5

22、C6CH2O COCl+CHCH2C6H5COOHN+HHH(1)NaOH,H2O(2)H3+OH5C6CH2O CONHCHCH2C6H5COOHN-苄氧羰基氨基酸第34页/共68页第三十五页，共68页。H5C6CH2O CONHCHCH2C6H5CH2CO2C2H5H2,PdC6H5CH3+CO2NH2CHCH2C6H5CH2CO2C2H5第35页/共68页第三十六页，共68页。18.2.3.2 羧基(su j)的保护羧基的保护(boh)方法是转变为酯.18.2.3.3 肽键(ti jin)的生成RCOOH+RNH2+NCNCHCl3R C NHOR+NH CNHON,N,-二环己基碳二亚

23、胺(DCCI或DCC)CHCH2C6H5CONHZNH CH2COO CH2C6H5H2,PdCHCH2C6H5CON+NH CH2COO-HHH+C6H5CH3+CO2第36页/共68页第三十七页，共68页。NH CHCH2C6H5COOHZ+NH2CH2COOEtDCCI,CHCl3NH CH2COOEtNHCHCH2C6H5CZO1965年我国化学家首先合成了具有(jyu)生理活性的结晶牛胰岛素.1971年又完成了猪胰岛素晶体结构的测定,牛胰岛素和猪胰岛素都是51肽.第37页/共68页第三十八页，共68页。18.2.3.4 多肽(du ti)的固相合成见P474-4751984年年Mer

24、rifield获得获得(hud)诺贝诺贝尔化学奖尔化学奖第38页/共68页第三十九页，共68页。18.2.4 多肽多肽(du ti)和蛋白质的二级结构和蛋白质的二级结构蛋白质的二级蛋白质的二级(Secondary)(Secondary)结结构是指肽链的主链在空间的构是指肽链的主链在空间的排列排列, ,或规则的几何或规则的几何(j (j h)h)走向、旋转及折叠。它走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。内或链间形成的氢键。主要有主要有- -螺旋、螺旋、- -折叠、折叠、- -转角。转角。第39页/共68页第四十页，共68页。（1 1）- -螺旋螺

25、旋(luxun)(luxun) -helix-helix在在- -螺旋中肽平面的键长和键角一定；螺旋中肽平面的键长和键角一定；肽键的原子排列肽键的原子排列(pili)(pili)呈反式构型呈反式构型；相邻的肽平面构成两面角；相邻的肽平面构成两面角；第40页/共68页第四十一页，共68页。多肽链中的各个肽平面围多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为升的距离即螺距为0.54nm,0.54nm,含含20.620.6个氨基酸残基；两个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为个氨基酸之间的距离为0.15nm;0.15nm;

26、肽链内形成氢键，氢键的肽链内形成氢键，氢键的取向取向(q xin(q xin) )几乎与几乎与轴平行，第一个氨基酸残轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的基的酰胺基团的-CO-CO基与第基与第四个氨基酸残基酰胺基团四个氨基酸残基酰胺基团的的-NH-NH基形成氢键。基形成氢键。蛋白质分子为右手蛋白质分子为右手- -螺旋螺旋。（1 1）- -螺旋螺旋(luxun)(luxun)第41页/共68页第四十二页，共68页。 - -螺旋螺旋(luxun)(luxun)第42页/共68页第四十三页，共68页。（2 2）- -折折叠叠(zhdi)(zhdi) - -折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平折叠是由

27、两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿桩折叠构象的主链呈锯齿桩折叠构象在在 - -折叠中，折叠中， - -碳原子总是碳原子总是(zn(zn sh) sh)处处于折叠的角上，氨基酸的于折叠的角上，氨基酸的R R基团处于折叠的棱基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为为0.35nm0.35nm； 第43页/共68页第四十四页，共68页。 - -折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间

28、形成。几乎所有肽键可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近(jijn)(jijn)垂直。垂直。 - -折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。的方向相反。（2 2）- -折叠折叠(zhdi)(zhdi)第44页/共68页第四十五页，共68页。（3 3）- -转转角角(zhunjio)(zhunjio) -turn-turn在在- -转角部分转角部分(b (

29、b fen)fen)，由四个氨基酸残，由四个氨基酸残基组成基组成; ;弯曲处的第一个氨基酸弯曲处的第一个氨基酸残基的残基的 -C=O -C=O 和第四个和第四个残基的残基的 N-H N-H 之间形成之间形成氢键，形成一个不很稳氢键，形成一个不很稳定的环状结构。定的环状结构。这类结构主要存在于球这类结构主要存在于球状蛋白分子中。状蛋白分子中。第45页/共68页第四十六页，共68页。18.2.518.2.5多肽多肽(du ti)(du ti)和蛋白质和蛋白质的三级结构的三级结构蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(Tertiary Structure)(Tertiary Structure)是指在二级

30、结构基础上，肽链的不同区段是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。征三维结构。维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其键、离子键和范德华力等。尤其(yuq)(yuq)是疏水键，在蛋白质三级结构是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。中起着重要作用。第46页/共68页第四十七页，共68页。第47页/共68页第四十八页，共68页。18.2.6 18.2.6 蛋白质的四级结构蛋白质的四级结

31、构(jigu)(jigu)蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构(Quaternary Structure)是指由是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式质中的空间排列方式(fngsh)及亚基之间的相互及亚基之间的相互作用关系。作用关系。这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位亚单位Subunit，它一般由一条肽链构成，无生理，它一般由一条肽链构成，无生理活性；活性；维持亚基之间的作用力主要是疏水力。

32、维持亚基之间的作用力主要是疏水力。由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；第48页/共68页第四十九页，共68页。四级四级结构结构(ji(jigugu) )的的结构结构(ji(jigugu) )模模型型第49页/共68页第五十页，共68页。两个两个(li(lin n )亚基的亚基的结构结构第50页/共68页第五十一页，共68页。18.2.7 蛋白质的性质蛋白质的性质(xngzh)蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时有等电点。在等电点时(Isoelectric point (Isoelect

33、ric point pI)pI)，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。在不同的在不同的pHpH环境下，蛋白质的电学性质不同环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带负。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带负正荷，在电场中向负极移动；在等电点偏碱正荷，在电场中向负极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极向正极(zhngj)(zhngj)移动。这种现象称为蛋白移动。这种现象称为蛋白质电泳质电泳(Electrophoresis)(Electrophoresis)。第51页/共68页第

34、五十二页，共68页。电泳电泳(din y(din yn n) )蛋白质在蛋白质在等电点等电点pHpH条件下，条件下，不发生电不发生电泳现象。泳现象。利用蛋白利用蛋白质的电泳质的电泳现象，可现象，可以将蛋白以将蛋白质进行质进行(jnxn(jnxng)g)分离纯分离纯化。化。第52页/共68页第五十三页，共68页。由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质型性质(xngzh)(xngzh)，如丁达尔现象、布郎运，如丁达尔现象、布郎运动等。动等。由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，由

35、于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。除去。第53页/共68页第五十四页，共68页。蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。、所带的电荷和水化作用有关。改变溶液的条件改变溶液的条件(tiojin)(tiojin)，将影响蛋白，将影响蛋白质的溶解性质质的溶解性质在适当的条件在适当的条件(tiojin)(tiojin)下，蛋白质能够下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。从溶液中沉淀出来。第54页/共68页第五十五页，共68页。在温和条件下，通过改变溶液的在温和条

36、件下，通过改变溶液的pHpH或电或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀(chndin)(chndin)分离。分离。在沉淀在沉淀(chndin)(chndin)过程中，结构和性过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液，所以这种沉淀可以重新溶解形成溶液，所以这种沉淀(chndin)(chndin)又称为非变性沉淀又称为非变性沉淀(chndin)(chndin)。可逆沉淀可逆沉淀(chndin)(chndin)是分离和纯化蛋是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀白质的基本方法，如等电点沉淀(chndin

37、)(chndin)法、盐析法和有机溶剂沉法、盐析法和有机溶剂沉淀淀(chndin)(chndin)法等。法等。第55页/共68页第五十六页，共68页。在强烈沉淀条件在强烈沉淀条件(tiojin)(tiojin)下，不仅破下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。沉淀不可能再重新溶解于水。由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。的变化，所以又称为变性沉淀。如加热沉淀、强酸碱沉淀、重金属盐沉淀如加热沉淀

38、、强酸碱沉淀、重金属盐沉淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。第56页/共68页第五十七页，共68页。蛋白质的变性蛋白质的变性(binxng)(binxng)变性蛋白质通常都是固体状态物质，不溶于变性蛋白质通常都是固体状态物质，不溶于水和其它溶剂，也不可能恢复原有蛋白质所水和其它溶剂，也不可能恢复原有蛋白质所具有的性质。所以，蛋白质的变性通常都伴具有的性质。所以，蛋白质的变性通常都伴随着不可逆沉淀。引起变性的主要因素是热随着不可逆沉淀。引起变性的主要因素是热、紫外光、激烈、紫外光、激烈(jli)(jli)的搅拌以及强酸和的搅拌以及强酸和强碱等。强碱等。第57页/共6

39、8页第五十八页，共68页。蛋白质的性质与它们的结构密切相关。某些蛋白质的性质与它们的结构密切相关。某些物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状态态(zhungti)(zhungti)，引起蛋白质理化性质改变并，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性的变性(denaturation)(denaturation)。第58页/共68页第五十九页，共68页。大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。酸、酪氨酸和色氨酸。这三种这三种(sn zhn(sn zhn) )氨基酸的在氨基酸的在280nm 280nm 附近有最大吸收。因此，大多数蛋白质附近有最大吸收。因此，大多数蛋白质在在280nm 280nm 附近显示强的吸收。附近显示强的吸收。利用这个性质，可以对蛋白质进行定性利用这个性质，可以对蛋白质进行定性鉴定。鉴定。第59页/共68页第六十页，共68页。18.2.8 酶 (见P478) 18.3 核核 酸酸核酸(h