蛋白质和核酸化学组成和衍生物

1、蛋白质 和核酸化学组成和衍生物主要内容16.1 蛋白质的化学组成16.2 蛋白质及其衍生物16.3 核酸16.1 蛋白质的化学组成 一、蛋白质的元素组成 根据对蛋白质的元素分析表明50%55%、氢6%8%、氧19%24%、氮13%19%。除此四种元素外，大多数蛋白质还含有硫，有的还含有磷、碘等。 16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位 1. 氨基酸的结构通式 分子中既含有氨基(NH2)又含有羧基(COOH)的化合物。-氨基酸的通式一般表示为：16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位 除甘氨酸外，组成蛋白质的-氨基酸都有旋光性，而且其构型都是L型。L-氨基酸的通式为： 2.

2、 氨基酸的分类16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位 按分子中氨基和羧基的相对位置分为-氨基酸、-氨基酸、-氨基酸。其中-氨基酸最为重要。 自然界中存在的氨基酸有200余种，但由生物体内蛋白质水解而得到的氨基酸只有20余种。 16.1 蛋白质的化学组成 根据分子中烃基的结构不同，氨基酸可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸。 根据分子中所含氨基和羧基的数目不同，氨基酸又分为：中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸二、蛋白质结构的基本单位16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位3.氨基酸的命名 可以采用系统命名法，以羧酸为母体，氨基做为取代基，称为氨基某酸。氨基的位置可用

3、阿拉伯数字表示，也可用希腊字母、等表示，并写在氨基酸名称前面。16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位例如：常见的-氨基酸甘氨酸 甘 CH2(NH2)COOH 16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位丙氨酸丙 CH3CH(NH2)COOH (-氨基丙酸) Ala胱氨酸(Cystine)胱 (双-硫代-氨基丙酸) 氨基酸的理化性质(1)两性电离和等电点16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位氨基酸的理化性质(1)两性电离和等电点 氨基酸分子中的氨基可以接受羧基上电离出的H，成为既带正电荷又带负电荷的两性离子(又称偶极离子)。 这种两性离子相当于氨基酸分子内部酸性基团

4、和碱性基团相互作用所形成的盐，称为内盐。16.1 蛋白质的化学组成 二、蛋白质结构的基本单位(1)两性电离和等电点16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位(1)两性电离和等电点氨基酸具有两性，在酸性溶液中发生碱式电离：在碱性溶液中，发生酸式电离。 16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位 (1)两性电离和等电点 如将氨基酸水溶液的pH值调到某一特定数值，使其酸式电离程度和碱式电离程度相等，则氨基酸几乎全部以两性离子的形式存在，整个氨基酸分子是电中性的，在电场中不向任何一极移动。 16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位 (1)两性电离和等电点 此时溶液的pH值称为

5、氨基酸的等电点，常用pI表示。氨基酸在溶液中的存在形式随溶液酸碱性的变化可表示如下：等电点是氨基酸的一个重要物理常数。16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位 (1)两性电离和等电点 在等电点时，以内盐形式存在的氨基酸溶解度最小，最容易从溶液中析出。因此，可以用调节等电点的方法鉴别氨基酸或分离氨基酸的混合物。 (2)成肽反应 -氨基酸分子间氨基与羧基脱水，生成以酰胺键相连的化合物肽。16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位(2)成肽反应例如：肽分子中的酰胺键（ ）又称肽键。肽有二肽、三肽、四肽以至多肽。16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位(2)成肽反应 如甘氨

6、酸和丙氨酸组成的二肽可有两种异构体：16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位(2)成肽反应 多肽的命名是以C-端氨基酸为母体，从N-端开始命名，依次称为“某氨酰某氨酸”。例如-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，简称谷胱甘肽，其结构式为：16.1 蛋白质的化学组成二、蛋白质结构的基本单位(3)显色反应-氨基酸与茚三酮的水合物在溶液中共热，发生一系列的化学反应，最终生成蓝紫色的化合物，这是检验氨基酸的灵敏方法。反应过程如下：16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质蛋白质是由很多个-氨基酸分子间失水以肽键CONH形成的高分子化合物，分子量很大，约一万至数千万。(一)蛋白质的分子结构 多肽链是蛋

7、白质的基本结构。多肽链中-氨基酸排列的顺序和连接方式叫做一级结构。 16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(一)蛋白质的分子结构 在一级结构中肽键是其主要的连接方式（主键）。蛋白质分子的空间结构分为蛋白质的二级结构、三级结构和四级结构。16.2 蛋白质及其衍生物 -螺旋结构 -折叠结构蛋白质的二级结构 (一)蛋白质的分子结构16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(一)蛋白质的分子结构 在二级结构的基础上多肽链（-螺旋）还可以按照一定的方式卷曲折叠，形成复杂的空间结构，这就是蛋白质的三级结构。三级结构是由静电引力、氢键、二硫键、疏水键和酯键等副键来维系的，见图16-2。16.

8、2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(一)蛋白质的分子结构 有些具有三级结构的多肽链并不单独显示生物活性，几条具有三级结构的肽链（此时叫做亚基），通过氢键，疏水键，静电引力等副键缔合成蛋白质的四级结构，见图16-3。16.2 蛋白质及其衍生物图16-2 蛋白质的三级结构 图16-3 蛋白质的四级结构 一、蛋白质的结构和性质(一)蛋白质的分子结构16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质1.两性电离和等电点 蛋白质虽是氨基酸通过肽键连接而成的大分子，但分子中仍含有一定数量游离的羧基和氨基。蛋白质与氨基酸一样具有两性电离的性质，可以与酸或碱作用生成盐。16.2 蛋白质

9、及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质1.两性电离和等电点酸性蛋白质的等电点小于7，碱性蛋白质的等电点大于7。 16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质2.变性 蛋白质在某些理化因素作用下其空间结构发生改变，使蛋白质的理化性质和生物活性发生变化，这种现象称为蛋白质的变性。变性后的蛋白质称为变性蛋白质。蛋白质变性后，理化性质最明显的改变是溶解度降低，本来在等电点附近能溶于水的蛋白质，变性后不再溶解而产生沉淀。 16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质3.蛋白质的沉淀 蛋白质自溶液中成固体析出，称为蛋白质的沉淀作用。 一、蛋白质的结构

10、和性质(二)蛋白质的性质沉淀蛋白质的方法有以下几种：(1)盐析 这种应用电解质盐类使蛋白质析出沉淀的过程称盐析。 16.2 蛋白质及其衍生物 一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质沉淀蛋白质的方法有以下几种：(2)加入脱水剂 利用有机溶剂沉淀蛋白质后有机溶剂很容易蒸发除去。 16.2 蛋白质及其衍生物16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质(3)加入重金属盐 蛋白质在pH值高于其等电点的溶液中带负电荷，因此可与Hg2+，Cu2+，Pb2+，Ag+等重金属离子结合成不溶性的沉淀物质。例如： 16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质(4)加入生

11、物碱沉淀试剂 沉淀生物碱的试剂例如：磷钨酸、苦味酸、鞣酸等，一般都是有机酸或无机酸，而蛋白质在pH值低于其等电点的溶液中带正电荷。例如： 16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质4.蛋白质的颜色反应(1)黄蛋白反应 分子组成中含有酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸的蛋白质，与浓硝酸作用，生成白色沉淀，加热颜色变黄，加碱碱化后，转变为橙黄色，称为黄蛋白反应。 一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质4.蛋白质的颜色反应(2)米伦反应 米伦（Millon）试剂是硝酸汞和硝酸亚汞的硝酸溶液。分子组成中含有酪氨酸的蛋白质，遇米伦试剂即产生白色沉淀，加热变暗红色，叫做米伦反应。 16.2

12、 蛋白质及其衍生物16.2 蛋白质及其衍生物一、蛋白质的结构和性质(二)蛋白质的性质4.蛋白质的颜色反应(3)与亚硝酰铁氰化钠反应 含有游离巯基（-SH）的蛋白质和亚硝酰铁氰化钠的氨溶液反应，即显淡红色。16.2 蛋白质及其衍生物二、酶 酶的催化作用有两个特点：其一是强大的催化作用，其二是作用的专一性。某一种酶只能催化某一物质的反应，如脂酶只能水解脂肪，乙酰胆碱酶只能水解乙酰胆碱。 16.2 蛋白质及其衍生物 二、酶（一）来源 明胶（gelatin）是胶原温和断裂的产物，它是天然多肽的聚合物。 （二）性质 明胶实际上就是这些碎片，市售明胶呈淡黄色，外型有薄片、粒状，无味，无臭。16.2 蛋白质

13、及其衍生物二、酶（二）性质1溶胀和溶解 明胶遇冷水会溶胀，在热水中（加热至40）即完全溶解成溶液。 溶胶形式A 凝胶形式B16.2 蛋白质及其衍生物二、酶（二）性质2凝胶化 明胶溶液可因温度降低而形成具有一定硬度、不能流动的凝胶，凝胶存在的温度最高为35。 16.2 蛋白质及其衍生物二、酶（二）性质3粘度 明胶分子量愈大，分子链愈长，则愈有利于形成网状结构，粘度也愈大。16.2 蛋白质及其衍生物二、酶（二）性质 4稳定性 明胶在室温、干燥状态下比较稳定，可放置数年 。（三）应用 大量应用于制药工业和食品工业。 16.3 核酸 根据化学组成不同，核酸可分为核糖核酸（ribonucleicacid

14、,RNA），简称RNA和脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid,DNA），简称DNA。 16.3 核酸一、核酸的化学组成核酸 核苷酸 核苷 RNA和DNA之间除了戊糖不同外，嘧啶碱也有差别。DNA分子中是含有A,G,C,T四种碱基的脱氧核苷酸；RNA分子中则是含A,G,C,U四种碱基的核苷酸。戊糖含氮有机碱 16.3 核酸二 核苷与核苷酸（一）核苷 由戊糖与碱基缩合而成的产物称为核苷。 DNA水解而得的脱氧核糖核苷有腺嘌呤脱氧核苷、鸟嘌呤脱氧核苷、胞嘧啶脱氧核苷、胸腺嘧啶脱氧核苷。16.3 核酸二 核苷与核苷酸（一）核苷 RNA水解而得的核糖核苷有腺嘌呤核苷、鸟嘌呤核苷、胞嘧啶

15、核苷和尿嘧啶核苷。 16.3 核酸二 核苷与核苷酸（一）核苷 例如，尿嘧啶核苷、腺嘌呤脱氧核苷、 胸腺嘧啶脱氧核苷的结构式分别为： 尿嘧啶核苷 腺嘌呤脱氧核苷 胸腺嘧啶脱氧核16.3 核酸（二）核苷酸 核苷酸是构成核酸的基本单位。单个核苷酸是由含氮有机碱(称碱基)、戊糖(即五碳糖)和磷酸三部分构成的。例如，尿嘧啶核苷酸和腺嘌呤核苷酸结构式分别16.3 核酸二 核苷与核苷酸（二）核苷酸如下：尿嘧啶核苷酸 腺嘌呤核苷酸16.3 核酸二 核苷与核苷酸（二）核苷酸 (1)碱基(base)：构成核苷酸的碱基分为嘌呤（purine)和嘧啶（pyrimi-dine)两类。前者主要指腺嘌呤（adenine，A）和鸟嘌呤（guanine,G