第3章蛋白质与核酸

蛋白质和核酸是细胞中最重要的生物大分子蛋白质是由20种氨基酸构成核酸是由4种核苷酸或4种脱氧核苷酸构成蛋白质和核酸的复杂性在于其构成单体的组成和序列的不同由蛋白质和核酸组成的复合体称为核蛋白，具有重要的生物学功能共价的和非共价的相互作用对维持蛋白质和核酸的结构起重要的作用生物大分子中，只有核酸能够复制，但需要多种蛋白质（酶）的参与。现在是1页\一共有36页\编辑于星期四

第一节氨基酸氨基酸是蛋白质的构成的结构单元.蛋白质由20种氨基酸构成,由于氨基酸序列不同而使不同的蛋白质有不同的结构与功能.氨基酸由于不对称C原子的存在,可分为L型和D型.天然蛋白质中的氨基酸均为L型氨基酸。

CH3

CH3

││

H2N─

C─COOHHOOC─C─NH2

││

HH

L－型D－型构象构型现在是2页\一共有36页\编辑于星期四1氨基酸的理化特性氨基酸是构成蛋白质的结构单体。生物体内的蛋白质中共发现有20种氨基酸,其构型均为L-型.氨基酸在水溶液中呈两性电解质的特性.不同的氨基本的pI值不同,可用于不同氨基酸的分离.

RR

││H2N─C─COOH

H3N─

C─COO━

│+

│

HH现在是3页\一共有36页\编辑于星期四2.氨基酸的分类酸性氨基酸(带负电荷)：天冬氨酸,谷氨酸

CH2─COO-CH2─CH2─COO¯

││

H3N+─

C─COO-

H3N+─C─COO-

││

HH碱性氨基酸(带正电荷)：组氨酸,赖氨酸,精氨酸

H

NH2

HNN+H(CH2)4─N+H3(CH2)3

N

─

C

─

NH2

│

│

H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-H3N+─C─COO-

│

│

│

H

HH现在是4页\一共有36页\编辑于星期四极性氨基酸(带亲水基团)丝氨酸苏氨酸

天冬酰胺

CH2OHHO─CH─CH3CH2━C＝O

│││NH2H3N+─

C─COO-

H3N+─C─COO-H3N+─

C─COO-

│

││HHH(CH2)2

━C＝OCH2─SH

│NH2

│H3N+─

C─COO-

H3N+─

C─COO-

│

│

HH

谷氨酰胺半胱氨酸现在是5页\一共有36页\编辑于星期四非极性氨基酸(带疏水基团)

甘氨酸丙氨酸缬氨酸甲硫氨酸

H

CH3CH─(CH3)2(CH2)2

─S─CH3

││││H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-

││││

H

H

H

H

H

CH3

│

│

CH2─C─(CH3)2

H─C─

CH2

─CH3

││H2+N──

COO-

H3N+─C─COO-

H3N+─C─COO-

H

│

│HH

脯氨酸亮氨酸异亮氨酸

现在是6页\一共有36页\编辑于星期四芳香族氨基酸(带芳香基团)

苯丙氨酸酪氨酸色氨酸

OH

CH2

CH2CH2

│

││H3N+─

C─COO-

H3N+─

C─COO-

H3N+─

C─COO-

│

│

│

H

H

H

紫外吸收高峰[280nm]

NH现在是7页\一共有36页\编辑于星期四

第二节蛋白质结构1.蛋白质的一级结构

蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的大分子.蛋白质形状：球蛋白与纤维蛋白.

轴比=

长轴

/

短轴分子量大小：几千至几百万道尔顿.

蛋白质一级结构指构成蛋白质的氨基酸序列(组成和排列顺序)

HHH

OHHHOH

│││‖│

│

│

‖│─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─backbone

│

│

‖│││

‖││

│

‖

HR1

OR2HR3OR4

HR5O

N－端C－端

R1、R2、R3、R4、R5

氨基酸残基侧链

─

肽键现在是8页\一共有36页\编辑于星期四2.蛋白质二级结构蛋白质的二级结构是由多肽链(主链)上羰基和氨基通过氢键连接而形成的结构。二级结构包括α-螺旋,β-折叠片和三股螺旋.

HHHOHHH

OHHHO

│││‖│││

‖│││‖

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─││

‖│

││

‖│││‖

│

HR1

OR2

HR3OR4

HR5

O

R6

α-螺旋的形成现在是9页\一共有36页\编辑于星期四α-螺旋示意图（右手螺旋）现在是10页\一共有36页\编辑于星期四β-折叠片（反向平行）

HHH

OHHHH

OH

H

HO

│││

‖││││

‖

‖││

‖

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│‖││

│‖│││‖│

HR1OR2

H

R3

OR4

HR5

OR6

OR6H

R5OR4

HR3

OR2

H

R1

‖│││

‖│││

‖││

│

─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─

│

‖││

│

‖││

‖

│

│

H

OHH

HOHH

OH

H

现在是11页\一共有36页\编辑于星期四β-折叠片(反向平行)现在是12页\一共有36页\编辑于星期四β-折叠片（平行）

HHHOHHH

OH

│││‖│││

‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│‖│

││‖│││‖

HR1OR2

HR3OR4HR5O

HHHOHHH

OH

│││‖│

││

‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│‖│

│

│

‖│││‖

HR1

OR2

HR3

OR4HR5O

现在是13页\一共有36页\编辑于星期四β-折叠片（平行）现在是14页\一共有36页\编辑于星期四

三股螺旋HHHOHHH

OH

│││‖│││‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─│

│

‖│

││‖│││‖

HR1

OR2

HR3OR4HR5OHHHOHHH

OH

│││‖│││‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─│

│

‖││

│

‖│││‖

HR1

OR2

HR3OR4

HR5OHHHOHHH

OH

│││‖│││‖

│

─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─N─C─C─

│

│‖│

│

│‖│

││‖

HR1OR2

HR3OR4HR5O现在是15页\一共有36页\编辑于星期四三股螺旋现在是16页\一共有36页\编辑于星期四3.蛋白质三级结构蛋白质三级结构是由一条多肽链上侧链基团通过二硫键、疏水作用、盐桥、氢键、和范德华力等相互作用而形成的空间分布，即三维结构(构象).

现在是17页\一共有36页\编辑于星期四4.四级结构：在多条多肽链组成的蛋白质中，每一条多肽链称为一个亚基；不同亚基之间的相互空间关系称为四级结构。四级结构包括亚基组成及亚基之间的空间分布。现在是18页\一共有36页\编辑于星期四第三节

核酸

核酸是脱氧核苷酸或核苷酸的多聚体.细胞内的核酸包括两类,即DNA和RNA

碱基+2-脱氧核糖

→2-脱氧核苷

┬→脱氧核苷酸

→

DNA磷酸

碱基+核糖→核苷┬→核苷酸→RNA（核糖核酸）磷酸现在是19页\一共有36页\编辑于星期四

现在是20页\一共有36页\编辑于星期四POHOOH核苷酸或脱氧核苷酸现在是21页\一共有36页\编辑于星期四核苷酸链或脱氧核苷酸链现在是22页\一共有36页\编辑于星期四DNA

5’-ATGCCGATTGACCTGAT-3’3’-TACGGCTAACTGGACTA-5’RNA5’-AUGCCGAUUGACCUGAU-3’OD260=20(DNA1mg/ml);OD260=25(RNA1mg/ml)；

纯DNA的OD260/OD280为1.8左右;纯RNA的OD260/OD280为2.0左右.现在是23页\一共有36页\编辑于星期四3.1DNA的结构和性质DNA的基本结构(双螺旋)DNA双螺旋结构的特点互补配对：A-T,G-C每圈10对脱氧核苷酸右手螺旋，直径2.0

nm相邻两碱基间距0.34

nm每条DNA单链存在极性：

5’－游离磷酸基团3’－游离羟基基团现在是24页\一共有36页\编辑于星期四3.2DNA结构的稳定性

维持DNA结构稳定的主要因素氢键：A-T配对2个氢键，G-C配对3个氢键。疏水作用：由碱基的疏水性所导致，使双螺旋的碱基对位于内部，糖-磷酸骨架(主链)外露。碱基堆积：双螺旋中的碱基对平行排列，呈紧密堆积状态，对双螺旋的稳定起协同作用。DNA的热稳定性热变性：由双链DNA变为单链DNA的过程称为变性。加热可使DNA碱基对逐渐解开，最终变性。增色效应、减色效应、Tm值现在是25页\一共有36页\编辑于星期四现在是26页\一共有36页\编辑于星期四3.3DNA的理化特性1光谱学特性吸收峰在260nm处A260=1.00(双链DNA)A260=1.37(单链DNA)A260=1.60(游离核苷酸)2酸碱反应中度酸性糖苷键受破坏(脱嘌呤或脱嘧啶)

碱性条件下会引起碱基的异构化而导致配对不正常强酸碱完全水解为其组分脱氧核苷酸某些化学试剂可破坏碱基间的疏水作用而导致DNA变性3粘滞性

核酸是细长链分子，在溶液中粘滞性高，容易因机械力作用而断裂。现在是27页\一共有36页\编辑于星期四3.4RNARNA是由核苷酸分子构成的单链核酸分子RNA由于链内区段存在互补序列而可能形成部分双链区，构成RNA的二级结构。生物体内的RNA是以DNA为模板合成的，这一过程称为转录，其序列与模板链互补。生物体内主要存在着三类RNA，即mRNA、tRNA和rRNA，其中rRNA含量最多，mRNA含量最少，且不同组织细胞mRNA的组分各有所不同。在不含DNA的RNA病毒中，RNA是遗传物质。从最初的转录产物至成熟RNA，经过一系列的加工。现在是28页\一共有36页\编辑于星期四tRNA的链内互补配对及部分双链区现在是29页\一共有36页\编辑于星期四RNA加工所有的RNA都是在细胞核中合成。绝大多数RNA分子都是在细胞质中发挥作用。刚从DNA模板上转录出的RNA产物称为RNA前体。RNA前体经过一系列的剪切、装配和修饰，成为成熟的mRNA、tRNA和rRNA，进入细胞质中各自行使生物学功能。除了mRNA、tRNA和rRNA之外，还有一些小分子RNA分子，它们在基因表达的调控中可能发挥重要的作用。这些小分子的活性RNA几乎不经过任何加工和修饰。现在是30页\一共有36页\编辑于星期四病毒RNA多数植物病毒、一些细菌病毒和动物肿瘤及感冒病毒，以RNA作为遗传物质。病毒基因组包括单链RNA和双链RNA。单链RNA病毒又包括“+”链RNA和“－”链RNA病毒病毒RNA的复制有两种方式：从RNA到RNA途径