西安交大有机课件

15.1氨基酸和肽

15.1.1氨基酸一、氨基酸的结构（一）结构通式（二）构型：蛋白质水解产生的20种α－氨基酸用D／L标记法，均属L—构型二、氨基酸的分类和命名（一）分类中性氨基酸中性氨基酸碱性氨基酸（二）命名俗名，化学名，中、英文缩写符号三、非编码氨基酸

氨基酸为无色或白色晶体。熔点较高，一般在200～300℃之间。但往往在受热达熔点前就分解，放出C02。氨基酸在水中溶解度大小不一，易溶于强酸、强碱等极性溶液中，大多难溶于有机溶剂。四、氨基酸的物理性质（一）氨基酸的两性和等电点

◆氨基酸在不同酸碱度溶液中的存在形式

◆当调整溶液的pH，使氨基酸的酸性与碱性电离相同，此时氨基酸以偶极离子形式存在，净电荷为零，即此时氨基酸呈电中性，则把此时氨基酸溶液的pH称为氨基酸的等电点(isoelectricpointpI)。五、氨基酸的化学性质

◆氨基酸的等电点是氨基酸的化学性质，决定于其结构。中性氨基酸的pI小于7，一般在5—6．5之间。酸性氨基酸的pI较小，在2．5～3．5之间；而碱性氨基酸的pI较大在9—11之间。

◆氨基酸在等电点状态下熔点最高，溶解度最低（二）氧化性脱氨基反应（三）脱水成肽反应

◆肽键是肽及蛋白质分子中的主键（四）茚三酮反应15.1.2肽一、多肽链的基本结构

◆

在蛋白质分子中，通常是一个氨基酸的α－羧基与另一个氨基酸的α－氨基之间脱去一分子水后以肽键相互结合的物质称为肽(peptide)。

◆两个氨基酸脱水生成的是二肽……三肽、四肽、五肽……一般来说，由10个以内氨基酸脱水而成的肽称为寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸脱水而成的肽称为多肽(polypeptide)。绝大多数的肽呈链状，故称为多肽链(po1ypeptidechain)

◆肽链中的氨基酸因脱水缩合而不完全，称为氨基酸残基(residue)

◆蛋白质就是许多氨基酸残基组成的多肽链。蛋白质和多肽在相对分子质量上很难划出明确界限，一般以相对分子质量大于10000作为多肽和蛋白质的分界线。

◆多肽链有两端，有自由氨基的一端称氨基末端(aminoterminal)或N端；有自由羧基的一端称为羧基末端(carboxylterminal)或C端。

◆肽的同分异构

由2个不同氨基酸组成的二肽，因连接顺序差异，可形成2种异构体；由3种不同氨基酸组成的三肽则可有6种异构体，由4种不同氨基酸组成的四肽有24种异构体，组成肽链的氨基酸残基越多，其异构体数目增加的越多，如果有n个不同氨基酸残基组成，其异构体数目则有n!个。二、多肽的命名三、肽链序列的测定（一）肽的组成：1.水解测定各种氨基酸含量，确定肽的分子式，需知肽的相对分子质量和相对分子质量。2.氨基酸残基排列顺序的测定

◆FSanger①N端分析

◆丹酰氯法和异硫氰酸苯酯法(略)②C端分析测定C端残基最成功的方法是酶催化法。羧肽酶③部分水解法

部分水解法是用酸或特殊酶，将肽链进行部分切断，生成较小的碎片，当达到一定程度的小碎片被鉴定出来以后，再经组合、排列、对比，可以找出关键部位的重叠，推断各小片段在肽链中的位置，于是就可能得出整个肽链中各氨基酸残基的排列顺序

◆近年来，由于核酸的研究在理论上及技术上的迅速发展，人们开始通过核酸来推演蛋白质中的氨基酸的序列，蛋白质中的氨基酸的顺序是从信使RNA(mRNA)中核苷酸序列翻译过来的，因此，只要找到相应的mRNA测出它的核苷酸顺序，氨基酸序列也就清楚了。

四、肽键平面（一）肽单元的概念肽键与相邻两个α—碳原子所组成的基团称为肽单元(peptideunit)。（二）肽单元的特征

(1)肽单元为平面结构

(2)肽键具有部分双键性质

(3)肽键呈反式结构

(4)整个肽键平面能“自由”是、旋转五、内源性和外源性活性肽

人体内通过蛋白质降解所产生的生物活性肽叫内源性活性肽；通过非蛋白质氨基酸合成，或体外注入体内的活性肽叫外源性活性肽。（一）谷光甘肽GSH与GSSG间的转换谷光甘肽和氧化型谷光甘肽在酶的作用下是可逆的，在生物氧化过程中起着氢的传递作用，能促进不饱和脂肪酸的氧化。在氨基酸运输过程中也起到载体的作用。（二）多肽类激素——如：催产素（三）神经肽

在神经传导过程中起信号转导作用的肽类被称为神经肽(neuropeptide)

多肽类是非常有前途的药物，将引起一场药物的划时代革命15.2蛋白质15.2.1蛋白质的分类一、根据化学组成分类单纯蛋白质(simpleprotein)和结合蛋白质(conjugatedprotein)（一）结合蛋白质（二）单纯蛋白质二、根据分子形状及功能分类

球状蛋白质的分子呈球形或不规则的椭圆形状，可溶于水或酸、碱及盐水溶液。在生物体内起到维护和调节生命过程中的各种有关功能的作用，而这些功能需要活动性及可溶性。如所有的酶；许多的激素，诸如胰岛素，甲状腺球蛋白，引起过敏反应和抵御外来有机体的抗体；蛋白质中的白蛋白；运输氧气的血红蛋白等。（一）球状蛋白质（二）纤维状蛋白质

维状蛋白质好像一条长长的线，倾向于排列成纤维状；是动物组织的主要材料，它的不溶性和形成纤维的倾向正适宜于这一用途，如皮肤、头发、羊毛、各种动物的角，及羽毛中的角蛋白、肌腱中的胶原蛋白、肌肉中的肌球蛋白、丝中的丝心蛋白等15.2.2蛋白质的结构与功能的关系一、维持蛋白质分子结构的化学键（一）主键——肽键（二）副键1.氢键2.二硫键3.范德华力4.疏水键5.离子键6.酯键7.配位键

◆

蛋白质一级结构的形成靠主键，蛋白质二、三、四级结构的维系靠副键二、蛋白质的一级结构（一）概念

蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序称为蛋白质的一级结构(primarystructure)（二）实例——牛胰岛素三、蛋白质的二级结构

概念：蛋白质的二级结构(secondarystructure)是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。

分类：二级结构包括有：α—螺旋、β—折叠片层、β—转角和卷曲等四种类型。

（一）α—螺旋

为右手螺旋。α—螺旋分多种，其中常见的有3种即：3．613螺旋，310螺旋和4．416螺旋。例3．613螺旋，3.6指螺旋每上升一圈包含几个氨基酸残基，13指在氢键封闭的环中有几个原子。

α—螺旋是典型的蛋白质二级结构单元，对蛋白质的结构的稳定性有很大的影响，即α—螺旋结构稳定。α—螺旋结构在有些蛋白质中含量高达80％以上。（二）β—折叠片层（三）β—转角

β—转角又称"β－弯曲。在蛋白质分子中肽链经常出现180‘回折，此回折部分就是β—转角。（四）卷曲

在蛋白质构象中，除α—螺旋和β—折叠等十分有序且重要的构象外，还有一些有序但不重复的构象称为卷曲。（五）超二级结构◆维系二级结构的力——氢键四、蛋白质的三级结构

三级结构(tertiarystructure)是整条肽链完整的构象，是在二级结构的基础上进一步盘曲折叠而形成的结构，不同蛋白质有不同的特殊空间排布，它们由侧链一R基团形成的几种副键维持其稳定性。这些副键主要是疏水键，离子键，氢键和vanderWaals力等。五、蛋白质的四级结构

蛋白质分子中，肽链间以副键缔合在一起，形成一个非常稳定的构象，称为蛋白质的四级结构(quaternarystructure)。组成四级结构的多肽链称为蛋白质的亚基，各亚基间的结合力主要是疏水作用，另外，氢键和离子键也参与维持四级结构。15.2.3蛋白质的理化性质一、蛋白质的胶体性质

◆具有胶体溶液的特性

◆蛋白质胶体稳定的两个重要因素：水化膜和带有同种电荷二、蛋白质的两性解离和等电点

◆大多数蛋白质的等电点处于pH为5.0左右，所以在人体液pH为7.35至7.45的环境下，大多数蛋白质解离成阴离子。

◆在等电点状态下，因为蛋白质所带净电荷为零，不存在电荷相互排斥作用，蛋白质颗粒易聚集而沉淀析出，此时蛋白质的溶解度、粘度、渗透压和膨胀性等都最小。

◆在同一的pH条件下，不同的蛋白质所带电荷种类不同，因此在电场中，荷负电的蛋白质会向电场的阳极移动，荷正电的蛋白质会向电场的阴极移动，这种现象称为电泳。根据蛋白质的颗粒大小不同，形状及带电性质不同，它们在电场中泳动的速率不同，可以对蛋白质进行分离纯化。三、蛋白质的沉淀（一）盐析

概念机理：破坏水化膜分段盐析应用：血清硫酸铵球蛋白清蛋白（二）有机溶剂沉淀机理：破坏水化膜应用：在中草药有效成分的提取中沉淀蛋白质（三）重金属盐沉淀（四）某些酸类沉淀应用：重金属盐中毒的解毒应用：在临床检验中，除去血液中干扰蛋白质●可用超速离心机产生强大引力场，从而使大小颗粒不同的蛋白质沉降四、蛋白质的变性（一）概念

蛋白质由于受些些物理因素，如加热、高压、搅拌、振荡、紫外线、X射线和超声波等；化学因素，如强酸、强碱、尿素、重金属盐、有机溶剂等的影响，可改变或破坏蛋白质的空间结构，导致蛋白质的理化性质改变或失去生物活性，这种现象称为蛋白质的变性。（二）蛋白质变性的机理（三）变性对蛋白质的影响①失去生物活性②溶解度就减小③粘度加大，结晶能力减弱④容易被酶水解消化（四）变性的分类

可逆变：例如，把经过短时间煮沸的胰蛋白酶冷却，可以恢复天然胰蛋白酶的性质(如结晶性、活性等)。不可逆变性：例如，煮熟的鸡蛋（五）应用

变性在医学上有很重要意义。临床上常用高温、紫外线、酒精等物理或化学方法使细菌或病毒的蛋白质变性而失去致病及繁殖能力。当然，在实践中，也有许多为提高某些生物制品的活性，要防止蛋白质的变性，如制取抗血清、疫苗等。五、蛋白质的颜色反应（一）Millon反应（二）蛋白黄反应（三）硝普盐试验（四）缩二脲反应（五）茚三酮反应15.3核酸

◆核酸(nucleicacid)是脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid，DNA)与核糖核酸(ribonucleicacid，RNA)的总称。核酸也称多核苷酸(polynucleotide)，是由数十个以至成千上万计的核苷酸(mucleotide)(也称单核苷酸)所构成的生物大分子。

◆核酸是生物体内的一种携带遗传信息和指导蛋白质生物合成的大分子15.3.1DNA与RNA的基本物质组成15.3.2核苷和核苷酸的结构一、核苷的结构二、核苷酸（单核苷酸）的结构15.3.3核酸的