§19-1 氨基酸 §19-2 多肽 §19-3 蛋白质 §19-4 酶 §19.5 核 酸

Presentation on theme: "§19-1 氨基酸 §19-2 多肽 §19-3 蛋白质 §19-4 酶 §19.5 核 酸"— Presentation transcript:

1 §19-1 氨基酸 §19-2 多肽 §19-3 蛋白质 §19-4 酶 §19.5 核 酸
第十九章 §19-1 氨基酸 §19-2 多肽 §19-3 蛋白质 §19-4 酶 §19.5 核 酸

2 蛋白质： 在生命现象中起重要的作用： 蛋白质 → 氨基酸 含氮的天然高聚物，生物体内一切组织的基本组成部分
除水外，细胞内80％都是蛋白质,人类的主要营养物质之一。 在生命现象中起重要的作用： 酶（球蛋白）——机体内起催化作用 激素（蛋白质及其衍生物）——调节代谢 血红蛋白——运输O2和CO2 抗原抗体——免疫作用 蛋白质 → 氨基酸

3 §19.1 氨基酸 一、简介： 蛋白质水解→α －氨基酸 天然--有旋光性，L-构型。 （S) 半光氨酸例外 （R ）型。

4 20种常见氨基酸： I、中性 结构 名称 缩写 等电点 甘氨酸 Gly 5.97 丙氨酸 Ala 6.00 *颉氨酸 Val 5.96
结构 名称 缩写 等电点 甘氨酸 Gly I、中性 丙氨酸 Ala *颉氨酸 Val *异亮氨酸 Ile

5 结构 名称 缩写 等电点 *亮氨酸 Leu *苯丙氨酸 Phe 半光氨酸 Cys *苏氨酸 Thr

6 结构 名称 缩写 等电点 谷酰胺 Gln 天冬酰胺 Asn *蛋氨酸 Met 丝氨酸 Ser

7 II 酸性 结构 名称 缩写 等电点 脯氨酸 pro 6.30 酪氨酸 Tyr 5.66 *色氨酸 Trp 5.89
结构 名称 缩写 等电点 脯氨酸 pro 酪氨酸 Tyr *色氨酸 Trp II 酸性 天冬氨酸 Asp

8 (*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）
结构 名称 缩写 等电点 谷氨酸 Glu III 碱性 *赖氨酸 Lys 精氨酸 Arg 组氨酸 His (*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）

9 二、氨基酸的性质： 1、两性 通常以内盐形式存在： 离子型化合物： 熔点高（分解） 难溶于有机溶剂

10 2、与亚硝酸的反应： 等电点 溶解度最小 中性氨基酸 5～6.3 酸性氨基酸 2.8～3.2 控制PH值，可得不同电荷
中性氨基酸 ～6.3 酸性氨基酸 ～3.2 碱性氨基酸 ～10.8 溶解度最小 控制PH值，可得不同电荷 形式的离子—电泳分离 可以分别起氨基和酸基的反应： 2、与亚硝酸的反应： 定量分析伯氨基

11 3、与水含茚三酮的反应： 紫色物质，用于α－氨基酸 的比色测定和纸层析显色

12 三、氨基酸的制备： 蛋白质水解——————20种常见氨基酸 有机合成： 1、由醛（或酮）制备：

13 盖布瑞尔法可得比较纯产品： 3、由丙二酸酯合成： 例：

14

15 溴代丙二酸酯结合盖布瑞尔法亦可 例：

16 四、氨基酸的拆分： 合成外消旋氨基酸，用酶拆分是重要的方法一。 例：

17 §19.2 多 肽 一、多肽的结构测定： 氨基酸A的羧基与B的氨基缩合成酰胺: 2个氨基酸形成肽——二肽 肽键 3个氨基酸形成肽——三肽
§19.2 多 肽 氨基酸A的羧基与B的氨基缩合成酰胺: 2个氨基酸形成肽——二肽 肽键 3个氨基酸形成肽——三肽 ………………………… 分子量 < 多肽→组成蛋白质 许多多肽本身有重要的生理作用 后叶催产素——八肽 胰岛素——五十一肽 一、多肽的结构测定： 由哪些氨基酸组成的，每种有多少个？ 这些氨基酸按照什么次序结合成肽键？ 基本问题

18 做法：

19 测 N 端 ： （1）桑格试剂法 缺点：只能测 N 端的一个氨基酸

20 （2）、Edman 水解： 异硫睛酸苯酯（ ）

21 测C端： （1）、羧基多肽酶法： （2）、部分水解法： 各种蛋白水解酶能水解特定的肽键： 多肽  小肽，然后分析.

22 如：

23 二、多肽的合成： 氨基酸按一定的次序连接起来 达到一定分子量 不外消旋化 要求： 比酰胺 易水解 COOH的保护

24 NH2的保护：

25 §19.3 蛋 白 质 分类 n根纤维蛋白链扭成股，n股又扭成绳状 纤维蛋白: 丝、毛、皮、角、爪和甲等
§19.3 蛋 白 质 纤维蛋白: 丝、毛、皮、角、爪和甲等 球蛋白: 酶和蛋白激素（溶于水、盐水等 结合蛋白: 与核酸、糖、脂肪及血红素等结合 分类 一、结构：四级结构 1、氨基酸组成和顺序、 2、肽链按: ①α－螺旋方式卷曲而成的空间结构（通常） ②平行或非平行排列的折叠状 3、同一根多肽链形成螺旋状，某些部分还折叠起来，链 的形状、距离与特定的生理作用有关。 4、若干分子堆叠形成 n根纤维蛋白链扭成股，n股又扭成绳状 n根链累在一起形成球状

26 1、蛋白质的一级结构 一级结构 是指蛋白质分子链中各种氨基酸结合的顺序。 胰岛素的一级结构及不同动物胰岛素在A链中的差异

27 胰核糖核酸酶的一级结构

28 …… 2、蛋白质的二级结构 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。 H-N
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。 H-N C=O H-N C=O …… δ- δ + 氢键 α-螺旋型 β -折叠型 （由肽链之间的 氢键所造成） 蛋白质中有二种类型的二级结构 （由两条肽链或一条肽链内两段肽链之间形成氢键）

29 四种不同的α－螺旋

30 反向β－折叠

31 3、蛋白质的三级结构 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。 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） 疏水基团间的亲和力（疏水键）

32 胰岛素的三级结构 溶菌酶分子的三级结构

33 4、蛋白质四级结构 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 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。

34 血红蛋白的四级结构

35 二、蛋白质的性质 1、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。 NH3+
阳离子 NH3+ P COOH 阴离子 COO- NH2 两性离子 等电点 OH- H+ 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。

36 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
2、蛋白质的变性 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，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

37 加热 加压 紫外线 激烈摇荡或搅拌 化学试剂 引起蛋白质变性的主要因素 （如酸、碱、丙酮、酒精、单宁酸、重金属盐等） 蛋白质变性后表现为： ☆ 溶解度降低、凝固 ☆ 丧失生理活性 3、蛋白质的沉淀 蛋白质是高分子化合物，在水溶液中形成的颗粒直径在1~100nm内，具有胶体性质，所以蛋白质溶液不能通过半透膜。在水溶液中是以胶体形式存在的。

38 …… … 蛋白质分子含有肽键，-NH2、-COOH、-OH等，可与水分子形成氢键而形成一种水化膜，故蛋白质在水溶液中不沉淀。 -OH
如果破坏蛋白质在水中溶液中的水化膜，蛋白质就会在水溶液中沉淀。 破坏水化膜的因素有： （1）盐析 加入大量的电解质如：NaCl、（NH4)2SO4、Na2SO4等，蛋白质将会以沉淀析出，这种作用称为盐析。 盐析反应一般是可逆的，即这种沉淀是不变性的。

39 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。
（2）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。 （3）重金属盐 蛋白质可以和Hg2+、Cu2+、Pb2+、Ag+等重金属离子结合成不溶性蛋白质。 重金属有杀菌的作用，即是由于它能沉淀蛋白质。 Ag+ + NH3 COO- P COOAg 4 、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 CuSO4 NaOH

40 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。 蛋白黄反应
（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。 蛋白黄反应 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。 米勒反应 利用该反应就可以检验蛋白质中有无酪氨酸存在。 蛋白质 红色或砖红色 HgNO3 （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。

41 §19.4 酶 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）。 新陈代谢过程包含着复杂而有规律的物质与能量的变化。 如：绿色植物 H2O + CO2 太阳光能 合成 糖类物质 以糖、蛋白质、脂肪作为修补组织和供给能量的原料，以它们为食物。 完成生长、生殖、肌肉运动等生命活动。 又如：动物 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。 以及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。

42 一、酶的分类 称辅酶或辅基 单纯酶 结合酶 由单纯一组蛋白质组成。 1、按结构分为 由蛋白质部分加非蛋白质部分组成。 2、按催化反应类型分
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 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。 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

43 二、酶作为生物催化剂有以下几个特点： 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。 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。 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。 费歇尔酶作用的锁—钥匙假说(1894年) ： 酶和底物分子之间有一种特殊的三度空间的配合，这种配合类似于锁和钥匙的关系。酶就象一把钥匙，只能打开一把锁(特定结构的反应底物)。锁被打开相当于生物化学反应的完成。

44 + 酶

45 在酶的催化反应中，先是酶与底物作用生成复合物，接着复合物进行反应而生成产物，并重新放出酶。
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

46 §19.5 核 酸 核酸 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 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 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）。 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。

47 一、组成：

48

49

50