氨基酸蛋白质及核酸

氨基酸蛋白质及核酸第一页，共八十一页，编辑于2023年，星期日

第二十章蛋白质和核酸本章节内容第一节α-氨基酸

一、α-氨基酸的存在、分类和命名二、α-氨基酸的结构和性质第二节多肽一、多肽形成与结构二、多肽结构书写方式与命名三、重要多肽第三节蛋白质

一、蛋白质的元素组成二、蛋白质的结构三、蛋白质的性质四、蛋白质的分类第四节核酸

一、核酸的化学组成二、核酸的结构三、核酸的性质第二页，共八十一页，编辑于2023年，星期日

蛋白质是一类含氮的高分子化合物，是一类生物高分子。是生命的基础，是构成细胞的主要物质。蛋白质是功能分子，既充当生物体的构架材料，又为生命执行各种特殊使命。

如：◆肌肉的收缩，消化道的蠕动，起保护作用的皮肤、毛发等都是从蛋白质的特有造型性质中产生出来的。◆有机体内起催化作用的各种酶是蛋白质，调节代谢的激素大多数是蛋白质或其衍生物，免疫作用的抗体是蛋白质。◆呼吸作用中运输O2和CO2的是血红蛋白。蛋白质的基本结构单元是氨基酸，不论哪一类蛋白质水解都生成-氨基酸的混合物。蛋白质-氨基酸（约20多种）H+、OH-或酶从化学上看，蛋白质是氨基酸的高聚物；氨基酸是构成蛋白质的基石。因此要讨论蛋白质的结构和性质，首先要了解-氨基酸。第三页，共八十一页，编辑于2023年，星期日§20—1α-氨基酸氨基酸——分子中含有氨基和羧基的化合物或羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（－ＮＨ2）取代后的衍生物叫做氨基酸。如：R-CH-CH2-COOHR-CH-COOHNH2NH2αβαβ-氨基酸-氨基酸一、氨基酸的存在、分类和命名氨基酸的种类很多，迄今为止，在自然界发现的氨基酸已有200余种，大多数都以游离状态存在于植物体内，不参与蛋白质的组成。组成蛋白质的氨基酸已知的约有30余种，其中常见的有20多种，而且除个别例外都是α-氨基酸。即羧酸分子中的α-碳原子上的氢被氨基取代而生成的化合物，它是组成蛋白质的基本单位。第四页，共八十一页，编辑于2023年，星期日酸性氨基酸——在分子中-COOH数目多于-NH2数目。HOOC-CH2CH2CH-COOHNH2俗名：谷氨酸缩写符号：Glu系统命名：2-氨基戊二酸α-氨基酸除了按烃基不同分为脂肪族、芳香族和杂环族氨基酸以外，还可根据分子中羧基和氨基的数目不同分为中性氨基酸（一氨基一羧基氨基酸），酸性氨基酸（一氨基二羧基氨基酸）和碱性氨基酸（二氨基一羧基氨基酸）。中性氨基酸在分子中-NH2与-COOH数目相同。NH2NH2如：CH2-COOHCH3CHCOOHHO--CH2CHCOOHNH2俗名：系命名：缩符号：甘氨酸氨基乙酸

Gly

丙氨酸

-氨基丙酸

Ala

酪氨酸-氨基-3-对羟基苯基丙酸

Tyr第五页，共八十一页，编辑于2023年，星期日碱性氨基酸——在分子中-NH2的数目多于-COOH的数目。H2N-CH2CH2CH2CH2CH-COOHNH2俗名：赖氨酸缩写符号：Lys系统命名：2,6-二氨基己酸

氨基酸的命名，习惯上多用俗名，英文名称缩写符号和中文代号。

例如：两个碳原子的氨基酸因具有甜味称为甘氨酸，英文缩写符号为Gly，中文代号为“甘”。它们的系统命名方法和其他取代酸相同，即以羧酸为母体来命名。见表20—1表20-1中标有星号（*）的氨基酸是人体或动物体不能自己合成，也不能由其它物质通过代谢途径转化，而必须从食物中摄取，称为必需氨基酸。若缺少这些氨基酸，就会影响人体和动物的生长、发育。一般认为人体必需的氨基酸有八种（赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸）。而动物体为十种（除上述八种外，还有组氨酸和精氨酸）。在评定蛋白食品的营养价值时，也要看所含必需氨基酸是否全面来确定。第六页，共八十一页，编辑于2023年，星期日蛋白质中的—氨基酸第七页，共八十一页，编辑于2023年，星期日续上表第八页，共八十一页，编辑于2023年，星期日㈠α-氨基酸的结构

α-氨基酸中除甘氨酸（R为氢）外，其他所有氨基酸的α-碳均为手性碳原子，因此它们都有旋光性，而且都是L-型。氨基酸的构型与乳酸相关联（也就是由甘油醛导出的），即将氨基酸看作是乳酸中的羟基被氨基取代的产物。例如L-丙氨酸的构型为：L-丙氨酸L-甘油醛二、氨基酸的结构和性质L-乳酸其他氨基酸的构型都取决于α-碳原子，因此所有的L-型氨基酸都可以用下边通式表示其构型。第九页，共八十一页，编辑于2023年，星期日L-氨基酸D-型和L-型氨基酸在化学结构上区别很小，但其生理功能却大不相同。例如，乳酸菌在含有L-亮氨酸的培养基上可以生长，而在含有D-亮氨酸的培养基上生长受到抑制。㈡α－氨基酸的性质⒈物理性质α－氨基酸都是无色结晶，易溶于水，难溶于非极性有机溶剂。熔点比相应的羧酸或胺都高（在200℃以上），而且加热至熔点时常易分解。除甘氨酸外，其他氨基酸都有旋光性。酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸在紫外光区都有吸收带，它们的λmax分别是278nm，279nm和259nm，因此，可以利用紫外分光光度法来测定蛋白质的含量。常见α－氨基酸的主要物理常数见表15-2第十页，共八十一页，编辑于2023年，星期日（1）两性与等电点-氨基酸含有一个酸性的羧基（-COOH），也含有一个碱性的氨基（-NH2），故它遇到酸或碱都能生成盐。-氨基酸分子内这两个基团也可以生成盐（称内盐）。⒉化学性质R-CH-COOH+HClR-CH-COOHNH2NH3Cl+-R-CH-COOH+NaOHR-CH-COONa

+H2ONH2NH2+-NH2NH3R-CH-COOHR-CH-COO+-内盐（亦称为偶极离子或两性离子）第十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期日等电点的概念当氨基酸溶于水时，其羧基部分电离出质子而带负电荷，氨基部分则接受质子而带正电荷。但是羧基的离解能力与氨基接受质子的能力并不相等。因此纯粹氨基酸水溶液不一定是中性，当羧基的电离能力大于氨基结合质子能力时，则溶液偏酸性，氨基酸本身带负电荷；反之则溶液偏碱性，氨基酸本身带正电荷。如果用酸、碱调整氨基酸水溶液的pH时，氨基酸在水溶液中可建立起下列平衡体系：阳离子两性离子（偶极离子）阴离子

pH<pI

pH=pIpH>pI第十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期日

在上述平衡体系中，加碱平衡向右移动，溶液中存在氨基酸阴离子，在电场中向阳极迁移；加酸平衡向左移动，溶液中存在氨基酸阳离子，在电场中向阴极迁移。在调节溶液的pH时，可使体系中的氨基酸以正、负荷相等的两性离子状态存在，在电场中不向任何电极迁移，此时溶液的pH就是该氨基酸的等电点，通常以pI表示。在等电点时，氨基酸本身处于电中性状态，此时溶解度最小，容易沉淀析出。由于各种氨基酸结构不同，因而等电点不同。分步调节等电点可以在含有多种氨基酸的混合溶液中逐个分离出每一种氨基酸。在调节酸性氨基酸的等电点时，为了抑制羧基电离必须加酸；在调节碱性氨基酸的等电点时，为了抑制氨基的电离必须加碱；对于中性氨基酸，由于羧基的电离度略大于氨基，其水溶液呈弱酸性，所以也必须加适量酸进行调节。一般中性氨基酸的等电点在5～6.3之间,酸性氨基酸的等电点在2.8～3.2之间,碱性氨基酸的等电点在7.6～10.8之间。第十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期日氨基酸等电点的两点说明：①不同的氨基酸有不同的等电点。所以可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。等电点是每一种氨基酸的特定常数。在等电点时，以两性离子形式存在的氨基酸浓度最大（在水溶液中），氨基酸的溶解度最小。

中性氨基酸的等电点pH=5.0~6.3之间。◆碱性氨基酸的等电点pH=7.6~10.8之间。◆

酸性氨基酸的等电点pH=2.8~3.2之间。◆②说明氨基酸电中性时的pH值。①说明在等电点时，氨基酸本身处于电中性状态（即溶液中正、负离子浓度相等）。氨基酸等电点包含两层意思：第十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期日(2)氨基与羧基的反应。羧基具有酸的一般性质，可以成酰卤、酯等反应。氨基也有氨的性质，如可以进行酰化、烷基化等。此法常用来保护氨基。也可用苄氧甲酰氯作酰化剂。酰基化反应：R—C—Cl+HNHCHCOOHOR’R—C—NHCHCOOH+HClOR’烃基化反应：

R-X+HNH-CH-COOHR-NH-CH-COOH+HXR’R’N-烃基氨基酸第十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期日(3)与亚硝酸反应：氨基酸与亚硝酸作用，生成羟基酸，同时放出氮气。测定所生成氮气的量，可以计算氨基酸的含量，这种方法，叫做范斯莱克（VanSlyke）法。可用于除脯氨酸外所有氨基酸的定量测定。RNH2+HNO2ROH+N2+H2OR-CH-COOH+HNO2R-CH-COOH+N2+H2ONH2OH

(4)脱氨基反应：氨基酸与过氧化氢或高锰酸钾等氧化剂作用，使氨基氧化脱氨，而后生成酮酸并放出氨气。因此这个反应称为氧化脱氨反应。在生物体内，蛋白质分解代谢过程中，在酶的催化下也发生氧化脱氨反应。第十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期日(5)脱羧基反应：将氨基酸小心加热或在高沸点溶剂中回流，可脱去二氧化碳而得胺。例如赖氨酸脱羧后便得戊二胺（尸胺），细菌或生物体内，在脱羧酶作用下，氨基酸也能发生脱羧反应。(6)与茚三酮反应:α-氨基酸与茚三酮水溶液一起加热，能生成蓝紫色的有色物质。这是鉴别α-氨基酸常用的方法。

茚 茚三酮水合茚三酮第十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期日注：α-氨基酸中的脯氨酸和羟脯氨酸、

N-取代的α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸等均不与茚三酮发生显色反应。O—N=CNH2+R-CH-COOHOOOHOH2OO水合茚三酮+CO2+RCHO蓝紫色OH茚三酮在水溶中：=O+OOHOHOOOHOH茚三酮水合茚三酮凡是有游离氨基的氨基酸都可以和茚三酮发生呈紫色的反应。第十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期日氨基酸不仅是组成蛋白质的结构单元，而且它们本身也是人体生长的重要营养物质，具有特殊的生理作用。因此氨基酸的生产和应用早就得到人们的重视。游离的氨基酸在自然界很少见，它们主要以聚合体形式（多肽或蛋白质）存在于动、植物中。1.蛋白质水解2.微生物发酵法——以糖质原料（如淀粉、果糖、蔗糖）或以石油及其制品（如石蜡、煤油、乙醇、醋酸）为主要碳源，在氮、磷、钾等物质存在下，经过微生物发酵而生成氨基酸。人毛发胱氨酸、半胱氨酸水解小麦蛋白（面筋）谷氨酸（其钠盐为味精）水解三、氨基酸的来源与合成第十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期日微生物发酵法的原料价廉，在大多数情况下，由于细菌的特异作用，能直接得到L—型氨基酸，无需再进行外消旋的拆分。3.酶法在酶的作用下，可将一定原料转化成L-氨基酸。特点：酶的催化选择很强，生产过程简单，产率高，副产品少，周期短，成本低。——得到的氨基酸多是外消旋体，要进行拆分才能得到光学活性物质。反—丁烯二酸HHOOCC=CHCOOH天门冬氨酸酶NH4L—天门冬氨酸COOHH2NHCH2COOH+4.化学合成法第二十页，共八十一页，编辑于2023年，星期日（1）由醛酮作原料：（2）由α-卤代酸氨解：（3）盖瑞尔法：

α-卤代酸酯和邻苯二甲酰亚胺钾反应，再经水解，可制得产率、纯度较高的氨基酸。NH3R-CH-CNNH2H2OR-CH-COOHNH2NH3R-CH-COOH+HBrNH2~60%H2OH+-C-OH-C-OHOO+H3N-CH-COO

R+89%+C2H5OHCCOONK+Cl-CH-COOC2H5RR-CHO+HCNOHR-CH-CNBr2PR-CH2-COOHBrR-CH-COOHCCOON-CH-COOC2H5R97%-第二十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期日（4）由丙二酸酯合成：CH2(COOC2H5)2BrCH(COOC2H5)2Br2①C2H5ONa②RXCCOON-C(COOC2H5)2ROH-H20H+R-CH-COOHNH2CCOON-CH(COOC2H5)2

CONKCO中间物第二十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期日蛋白质多肽

-氨基酸水解水解肽键-H2OH2N-CH-C-NH-CH-C-OHRR‘OO二肽H2N-CH-C-OH+HNH-CH-C-OHRR’OO氨基酸I氨基酸II§20—2多

肽肽——指一分子-氨基酸的-NH2和另一分子-氨基酸的-COOH之间缩水所生成的酰胺化合物。肽分子中的酰胺键称为肽键。二分子氨基酸失水形成的肽叫二肽，多个分子氨基酸失水形成的肽叫多肽。一、多肽形成与结构第二十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期日多肽与蛋白质无严格的界限，一般把分子量大（约一万以上）的多肽称蛋白质。分子量小的叫多肽。从广义来说，多肽也是蛋白质。实际上，有些蛋白质本身就是多肽。如：肌肽—（β-丙氨酰组氨酸）是人体及动物肌肉组织中发现的二肽。催产素——为9肽。胰岛素——为51肽。由二个氨基酸组成——称二肽由三个氨基酸组成——称三肽由多个氨基酸组成——称多肽-C-NH-肽键O（二肽）2个氨基酸组成肽——有2种异构体（二种连接方式）（三肽）3个氨基酸组成肽——有6种异构体（四肽）4个氨基酸组成肽——有27种异构体（六肽）6个氨基酸组成肽——有720种异构体第二十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期日书写时规定：肽的命名，是从N-端开始，由左至右依次将每个氨基酸单位写成“某氨酰”，最后一个氨基酸单位的羧基是完整的，写为“某氨酸”例如：谷氨酰半胱氨酰甘氨酸（简称：谷·胱·甘肽）英文缩写符号：Glu—Cys—Gly。谷氨酸半胱氨酸甘氨酸含有游离H2N-一端叫N端——写在左边；含有游离-COOH一端叫C端——写在右边。OOH2N—CH—C—NH———CH——C—NH—CH2—COOHCH2-CH2-COOHCH2SH…………………………………………………………………………………………二、多肽结构书写方式与命名第二十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期日三、重要多肽

(一)谷胱甘肽:谷胱甘肽是生物细胞中普遍存在的一种三肽，分子中有一个易被氧化的巯基（-SH），所以称为还原型谷胱甘肽，常用GSH表示。当-SH被氧化时，两分子GSH之间形成二硫键，生成氧化型谷胱甘肽（GS-SG）：氧化型谷胱甘肽被还原时又转变成还原型谷胱甘肽。谷胱甘肽在生物体内氧化还原反应中起着重要的作用。第二十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期日

(二)催产素:催产素是一个能促进子宫肌肉收缩的环九肽，其结构简式和缩写结构式分别为：

(三)胰岛素:胰脏分泌的胰岛素，能控制碳水化合物的代谢。胰岛素是由16种共51个氨基酸生成的多肽，它由A链和B链组成，A链含21个氨基酸残基，B链含30个氨基酸残基：第二十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期日A链和B链通过两个双硫键连接起来，形成胰岛素分子：第二十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期日§20—3蛋白质一、蛋白质的组成所有蛋白质都含有碳、氢、氧、氮四种元素，有些蛋白质还含有硫、磷、铁、铜、锌和碘等。无论蛋白质的种类和来源如何，但其元素的重量百分组成却变化不大（表15-3）。表15-3蛋白质中各种元素的平均含量元素CHONSPFe平均含量%（按干物质计）50～556.0～7.019～2415～170.0～0.40.0～0.80.0～0.4蛋白质中的含氮量变化不大,其平均值为16%,即每克氮相当于6.25克蛋白质。生物体中绝大部分氮都存在于蛋白质中，因此，可以通过氮的定量分析，测定生物样品中蛋白质的含量：粗蛋白质（%）=氮%×6.25(6.25为计算蛋白质含量的转系数)第二十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期日二、蛋白质的分类

蛋白质的种类繁多，可以从不同的角度，根据它们不同的特征进行分类。1、按形状分类纤维蛋白质球蛋白分子呈细长形，排列成纤维状，一般不溶于水。该蛋白是动物组织的主要结构材料。如蚕丝、羊毛、头发、羽毛、指甲、皮肤等。分子折叠，卷曲成球形，一般能溶于水，该蛋白质主要起着维护和调节的生命过程中的有关功能作用，如：酶、激素、蛋清蛋白等。2、按化学组成分类单纯蛋白结合蛋白仅由氨基酸单位组成。如白蛋白、球蛋白、谷蛋白等。由单纯蛋白质与非蛋白质部分(称辅基)结合而成。第三十页，共八十一页，编辑于2023年，星期日根据辅基的不同结合蛋白质可分为脂蛋白单纯蛋白质与脂结合糖蛋白单纯蛋白质与糖类结合磷蛋白单纯蛋白质与磷酸结合金属蛋白单纯蛋白质与金属离子结合

血红蛋白单纯蛋白质与血红素结合

核蛋白单纯蛋白质与核酸结合

色蛋白单纯蛋白质与有色化合物结合如血红蛋白是由球蛋白（单纯）血红素（辅基）唾液中的粘蛋白，所含的辅基为糖核蛋白所含的辅基为核酸第三十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期日3、按功能分类蛋白质就是生命！三、蛋白质的结构蛋白质的物理、化学性质和生物功能都依赖于它们的结构。蛋白质的结构相当复杂，通常分为一级结构二级结构三级结构四级结构（高级结构）统称空间结构激素起调节作用抗体起免疫作用（防御细菌入侵）酶起催化作用收缩蛋白主管机体的运动核蛋白传递遗传信息作用血红蛋白起输送作用（在血中把氧输送到各部位）（初级结构）第三十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期日1、蛋白质的一级结构牛胰岛素的一级结构一级结构是指蛋白质分子链中各种氨基酸结合的顺序。第三十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期日胰核糖核酸酶的一级结构第三十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期日2、蛋白质的二级结构蛋白质中有二种类型的二级结构α-螺旋型β-折叠型（由肽链之间的氢键所造成）（由两条肽链或一条肽链内两段肽链之间形成氢键）H-NC=OH-NC=O……δ-δ+氢键二级结构是由于肽键之间的氢键造成。在一个肽键的C=O与另一个肽键的-NH2之间存在氢键。第三十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期日中心洞太小(1～1.1nm),溶剂分子无法进入。螺旋线间隔约0.54nm。每圈有3.6个氨基酸单位。{第三十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期日β-折叠型反平行N端C端第三十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期日3、蛋白质的三级结构维持三级结构的力来自氨基酸侧链之间的相互作用。主要包括二硫键氢键正负离子间的静电引力（离子键或称盐键）疏水基团间的亲和力（疏水键）三级结构实际上蛋白质分子很少以简单的α-螺旋或β-折叠型结构存在，而是在二级结构的基础上进一步卷曲折叠，构成具有特定构象的紧凑结构。第三十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期日第三十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期日

肌红蛋白的三级结构第四十页，共八十一页，编辑于2023年，星期日4、蛋白质四级结构其中每条肽链称为一个亚基。维护四级结构的主要是静电引力。蛋白质分子中作为一个整体所含有的不止一肽链。由多条肽链（三级结构）聚合而形成特定构象的分子叫做蛋白质的四级结构。四级结构第四十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期日α1、α2、β1、β2分别代表血红蛋白四条肽链第四十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期日蛋白质的四级结构肽链中各种氨基酸相互联接的顺序是蛋白质的初级结构，也叫一级结构。多肽链主链骨架中的若干肽段，通过氢键，形成有规则的构象，这称为二级结构。

α-螺旋 β-折叠在二级结构的基础上，多肽链间通过氨基酸残基侧链的相互作用而进行盘旋和折叠，因而产生的特定的三维空间结构，这称为三级结构，也称为蛋白质的亚基。各个亚基在低聚蛋白中的空间排布及相互作用，称为蛋白质的四级结构。蛋白质的生理活性是由二级、三级、四级结构来决定的。第四十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期日四、蛋白质的性质㈠旋光性和光吸收蛋白质和氨基酸一样也具有旋光性，且旋光方向是左旋的。此外，在紫外光区280nm、230nm和210nm有三个吸收带，因此，可以利用蛋白质在280nm处的最大吸收强度来测定蛋白质溶液的浓度。

(二)两性与等电点蛋白质和氨基酸一样，也是两性物质（在肽链中有C-端的COOH；N-端的NH2）有它们的等电点。阳离子NH3+PCOOH阴离子PCOO-NH2PNH2COOH两性离子NH3+PCOO-等电点OH-OH-H+H+第四十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期日

不同蛋白质，其等电点不相同。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，因此可以通过调节溶液的pH值，使蛋白质从溶液中析出，达到分离或提纯的目的。

由于蛋白质具有两性性质，所以它们在生物体中可以对代谢产生的酸碱物质起缓冲作用，例如，在不同pH的体液中蛋白质分子可以阴离子形式、或阳离子形式、或两性离子的形式存在。这种缓冲作用对保持生物体液具有一定的酸碱度有重要意义。表15-4几种蛋白质的等电点蛋白质PI蛋白质PI胃蛋白酶酪蛋白鸡卵清蛋白胰岛素麻仁球蛋白玉米醇溶蛋白2.54.64.95.35.56.2麦胶蛋白血红蛋白马肌红蛋白麦麸蛋白核糖核酸酶细胞色素C6.56.77.07.19.410.8第四十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期日(三)胶体性质蛋白质分子的直径一般在1～100nm之间，恰好在胶体粒子的直径范围。因此，蛋白质溶液为胶体溶液，具有胶体溶液的一切性质，例如，具有丁达尔（Tyndall）现象，布朗（Brown）运动和不能透过半透膜等。维持蛋白质胶体溶液稳定性的因素有两个：⒈保护性水膜蛋白质分子的表面有许多亲水基团，例如，－COOH,-NH2,-NH-等，它们能吸引水分子，使蛋白质胶粒的外围形成一层水膜。因此，在蛋白质胶粒互相碰撞时不能聚集沉淀。⒉粒子带同性电荷蛋白质分子中有许多可电离的基团，在一定的酸性环境或碱性环境中以同性电荷离子状态存在。它们互相排斥，也不易聚集而沉淀。

第四十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期日(四)蛋白质的沉淀作用在一定条件下，除去蛋白质外围的水膜和电荷，蛋白质分子可沉淀析出，这就是蛋白质的沉淀作用。蛋白质的沉淀作用可分为可逆沉淀和不可逆沉淀两种。⒈可逆沉淀是指沉淀出来的蛋白质分子的构象基本上没有变化，仍然具有原来的生物活性，当除去沉淀因素以后，蛋白质沉淀又会重新溶解，例如，调节蛋白质胶体溶液的pH使其达到该蛋白质的等电点。此时，由于蛋白质胶粒失去了同性电荷的保护，而不太稳定；若再加脱水剂，脱去胶粒外围的水膜，那么，蛋白质胶粒就会聚集沉淀（图15-5）因为蛋白质分子不能通过半透膜，所以，可以用透析法提纯蛋白质。第四十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期日图15-5蛋白质胶体溶液可逆沉淀作用第四十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期日使蛋白质胶体溶液发生可逆沉淀的方法主要有下列两种：

①盐析向蛋白质胶体溶液中加入碱金属或碱土金属的中性盐或硫酸铵等，由于电解质离子的水化能力比蛋白质强，可以使蛋白质胶粒脱水；同时，电解质离子又可以中和蛋白质胶粒的电荷，从而使蛋白质胶粒失去了两个稳定因素而聚集沉淀。这就是盐析作用。不同蛋白质盐析时，需要盐的浓度不同，所以，可以利用不同浓度的盐溶液，对蛋白质混合溶液进行分段盐析，从而达到分离蛋白质的目的。②加入水溶性有机溶剂由于水溶性有机溶剂如乙醇与水的亲和力比蛋白质强，所以可以脱去蛋白质胶粒的水膜，而使蛋白质溶液的稳定性大大降低。这种沉淀如果时间短，它是可逆的，否则，便不可逆。⒉不可逆沉淀是指沉淀了的蛋白质，分子构象发生了变化，失去了原有的生物活性，这时即使除去沉淀因素，第四十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期日蛋白质沉淀也不能重新溶解。使蛋白质胶体溶液发生不可逆沉淀的方法如下：

⑴物理因素蛋白质胶体溶液受到紫外线或X-射线照射、加热等都会发生不可逆沉淀，这是由于蛋白质分子中某些副键被破坏，使疏水基露到表面的缘故。

⑵加入沉淀剂

①生物碱试剂如果向蛋白质胶体溶液中加入三氯乙酸、苦味酸、单宁酸等生物碱试剂，蛋白质可以和这些试剂结合生成不可逆沉淀：②重金属盐蛋白质胶体溶液若遇Hg2+、Cu2+、Pb2+、Ag+等重金属盐，也生成不可逆沉淀：第五十页，共八十一页，编辑于2023年，星期日

在碱性溶液中蛋白质呈阴离子状态存在，更容易和Cu2+等重金属离子结合，所以在碱性环境中有利于沉淀。③酸性或碱性染料酸性染料的阴离子或碱性染料的阳离子都能和蛋白质结合生成不溶性盐而沉淀，所以可以用适当的染料对生物体细胞或组织进行染色。

④苯酚或甲醛蛋白质也可以和苯酚或甲醛作用生成不可逆沉淀，因此，可以用苯酚作灭菌剂，用甲醛水溶液保存生物标本。重金属有杀菌的作用，即是由于它能沉淀蛋白质。

⑤脱水剂

酒精、丙酮等对水的亲和力很大，可以夺取水化膜中的H2O，故蛋白质的水化膜被破坏，使蛋白质沉淀出来。(五)蛋白质的变性作用当蛋白质受到物理或化学因素影响时，可使蛋白质二、三级结构的结合力遭受破坏，肽链松散，第五十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期日导致蛋白质在理化和生物性质上的改变，这种现象称为蛋白质的变性。

如：原来结构一级结构变性后蛋白质在变性初期，分子构象未遭到深度破坏（只破坏了三级结构，而二级结构未变）那么还有可能恢复原来的结构和性质。可逆变性如果变性过度，就会成为不可逆性，这时二级结构也遭受破坏，无法恢复。不可逆变性引起蛋白质变性的主要因素加热、加压紫外线激烈摇荡或搅拌化学试剂（如酸、碱、丙酮、酒精、单宁酸、重金属盐等）第五十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期日蛋白质变性后表现为：

粘度增高，水中溶解度降低，渗透压和扩散速度降低，不易结晶。易被蛋白酶水解，失去原有的生物活性，例如，酶失去其催化活性，病毒失去其致病活性，激素失去其应有的调节功能等。变性蛋白质不一定沉淀，沉淀也不一定变性，但是，凝固一定变性。一般蛋白质变性后都是不可逆的，只有少数蛋白质变性后，如果除去变性条件，可以部分或全部恢复其性质，例如：结晶胃蛋白酶在pH8.5时变性和失活，但调节pH至2.4并经48h后，可部分恢复活性。(六)蛋白质的水解反应蛋白质在稀酸、稀碱或酶的作用下都可以水解得到一系列中间产物，最终生成α-氨基酸：蛋白质→蛋白→蛋白胨→多肽→二肽→α-氨基酸蛋白质的水解反应，对于蛋白质的研究以及蛋白质在生物体中的代谢，都具有十分重要的意义。第五十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期日(七)蛋白质的显色反应（1）缩二脲反应蛋白质与硫酸铜碱性溶液反应，呈现紫色，称为缩二脲反应。蛋白质紫色络合物CuSO4NaOH（2）蛋白黄反应如果蛋白质中的氨基酸含有芳香环(如苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等)遇到浓HNO3后产生白色沉淀，加盐时沉淀为黄色。蛋白质黄色（芳环上的硝化反应）浓HNO3（3）米勒（Millon）反应如果蛋白质中的氨基酸含有酚基（如酪氨酸），遇到HgNO3形成有色化合物。蛋白质红色或砖红色HgNO3利用该反应就可以检验蛋白质中有无酪氨酸存在。第五十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期日（4）水合茚三酮反应蛋白质与稀的水合茚三酮一起加热呈蓝色。该反应主要用于纸上层析。

（5）乙醛酸反应如果蛋白质中的氨基酸含有吲哚基（如酪氨酸），遇到乙醛酸的浓硫酸溶液形成紫色化合物。反应名称试剂颜色反应基团有反应的蛋白质二缩脲反应稀碱，稀硫酸铜溶液粉红～兰紫二个以上肽键各种蛋白质茚三酮反应水合茚三酮试剂蓝紫游离氨基有游离氨基的蛋白质黄蛋白反应浓硝酸、加热、稀NaOH黄～橙黄苯基含苯基的蛋白质米隆反应米隆试剂、加热白～砖红酚基含酚基的蛋白质乙醛酸反应乙醛酸试剂、浓硫酸紫吲哚基含吲哚基的蛋白质第五十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期日

生物新陈代谢中的各种化学反应。如果在体外大都需要激烈的物理、化学作用和较长的时间才能完成。但生物体内借助酶的催化下，却能在常温、常压下顺利地进行。

酶

是对特定的生物化学反应有催化作用的蛋白质。

（也就是生物体内的催化剂）酶：酶是一类在生物体内有催化活性的蛋白质。辅酶：与酶蛋白松弛地结合的辅助因子称为辅酶。辅基：与酶蛋白紧密地结合的辅助因子称为辅基。全酶：酶蛋白与辅助因子结合后形成的复合物称为全酶。知识链接酶第五十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期日一、酶的分类1、按结构分为2、按催化反应类型分由单纯一组蛋白质组成。由蛋白质部分加非蛋白质部分组成。称辅酶或辅基单纯酶结合酶能促进底物的氧化还原反应的酶，如细胞色素氧化酶。①氧化还原酶催化底物分子中的某一基团转移到另一底物上去，如转氨酶。②转化酶促进一种化合物分裂为两种化合物或由两种化合物合成为一种化合物的反应，如碳酸酐酶。⑥裂化酶③水解酶

催化水解反应，如淀粉酶、脂酶、胃蛋白酶。④合成酶

促进两分子连接起来，如谷氨酰胺合成酶等。⑤异构酶

促进异构化反应，如磷酸葡萄糖异构酶。第五十七页，共八十一页，编辑于2023年，星期日二、酶作为生物催化剂有以下几个特点：酶的催化专一性和酶的结构特点特别是活性中心的空间结构有密切关系。3、立体化学专一性高

可辨别对映体。如：酵母中的酶只能使天然D-型糖（如D-葡萄糖）发酵。比一般无机或有机催化剂约高108~1010倍。1、催化效力高每一种酶只对具有特定空间结构的某种底物起作用。2、化学选择性高如：麦芽糖酶只能使α-葡萄糖苷键断裂。苦杏仁酶只能使β-葡萄糖苷键断裂。酶一般都是在常温常压下，pH值近于7的条件下起催化作用。4、反应条件温和第五十八页，共八十一页，编辑于2023年，星期日生物所特有的生长和繁殖机能以及遗传与变异的特征，都是核蛋白起着重要作用。

蛋白质是生物体用以表达各项功能的具体工具。核酸是生物用来制造蛋白质的模型。没有核酸就没有蛋白质，因此，核酸是最根本的生命的物质基础。核酸正如多糖及蛋白质，也是生物高分子（分子量从几十万~几百万）。核酸可以是游离状态，也可以与蛋白质结合，组成结合蛋白质（称核蛋白）。

瑞士生理学家米歇尔（F.Miescher）于1869年从细胞核中首次分离到一种具有酸性的新物质。核酸§20—4核酸第五十九页，共八十一页，编辑于2023年，星期日D-2-脱氧核糖的核苷+磷酸D-核糖+碱基结构组成核糖核苷酸核糖核酸D-核糖的核苷+磷酸核酸 脱氧核糖核酸脱氧核糖核甘酸D-2-脱氧核糖+碱基聚合聚合第六十页，共八十一页，编辑于2023年，星期日一、核酸的组成部分核蛋白蛋白质水解核酸水解戊糖有机碱（杂环碱）D-核糖D-2-去氧核糖嘌呤衍生物嘧啶衍生物水解核苷酸磷酸水解核苷第六十一页，共八十一页，编辑于2023年，星期日核酸的分类主要有两种：核酸①核糖核酸（RNA）存在于细胞浆质中。②脱氧核糖核酸（DNA）存在于细胞核中。核糖核酸

H3PO4+水解（RNA）OHOCH2OHOHOHβ-D-核糖OONHNH+脲嘧啶或NNNH2NNH腺嘌呤NNH2ONH胞嘧啶NNHNNHOH2N鸟嘌呤第六十二页，共八十一页，编辑于2023年，星期日或NNNH2NNH腺嘌呤NNH2ONH胞嘧啶NNHNNHOH2N鸟嘌呤+ONHNHOH3C胸腺嘧啶OHOCH2OHHOH+β-D-2-脱氧核糖脱氧核糖核酸

H3PO4水解(DNA)H第六十三页，共八十一页，编辑于2023年，星期日β-D-去氧核糖

β-D-核糖含有2-去氧核糖的核酸叫去氧核糖核酸（DNA）。含有核糖的核酸称为核糖核酸（RNA）。2、碱基部分：核酸中所含的杂环碱常称为碱基，它们是嘌呤和嘧啶的衍生物。1、糖组分:在核酸分子中含有两种糖组分：………………OHOCH2OHHOHH…………………………DβOHOCH2OHOHOH………………β…………………………D都是以β-呋喃糖形式存在第六十四页，共八十一页，编辑于2023年，星期日其结构式如下：胸腺嘧啶(T)鸟嘌呤(G)腺嘌呤(A)胞嘧啶(C)脲嘧啶(U)嘌呤嘧啶核酸中含碱基的母体结构（其中它们有三种碱基相同，共有五种碱基。）RNA分子中有四种碱基。(U、A、C、G)DNA分子中也有四种碱基(T、A、C、G)。第六十五页，共八十一页，编辑于2023年，星期日3、核苷两种核糖与五种碱基形成的糖苷分别称为核苷和去氧核苷。核苷戊糖有机碱（碱基）如为去氧核糖，则在词首加上“去氧”（如2，-去氧腺苷）。核苷命名时，如果糖组分是核糖，词尾用“苷”字前面加上碱基名称（如尿苷）。第六十六页，共八十一页，编辑于2023年，星期日第六十七页，共八十一页，