14 蛋白质和核酸

nullnull 分子生物学研究生物大分子物质（主要是蛋白质和核酸）的结构、性质与功能，从分子水平上阐述生命现象。1953年DNA双螺旋模型的发表，标志着生命的核心秘密——遗传——已被揭开，标志着分子生物学时代的到来。而今天蛋白质和核酸化学的发展，使得它们的分离、测序以至合成已成了常规的、可用仪器进行的操作。exitnull第十四章 蛋白质和核酸第十四章 蛋白质和核酸 除了脂类和糖类化合物以外，重要的生物大分子还有蛋白质和核酸，这两类化合物是构成生命的基本物质，其中核酸是遗传信息的携带者，为生命的外在形式提供了建设蓝图，而蛋白质则承担着各种各样复杂的生理功能，从整体上维持着生物机体新陈代谢活动的进行。因此，生命是蛋白质的存在形式，而生命的基本特征就是蛋白质的不断自我更新。 null蛋白质部分水解多肽完全水解氨基酸 肽键（酰胺键）把多个氨基酸基本单元按一定次序连接起来，构成蛋白质分子链。氨基酸是构成蛋白质的基石。§14-1 氨基酸（Aminoacid）§14-1 氨基酸（Aminoacid） 一、分类，命名和构型 1.分类(p365) (1)R—结构脂肪族 芳香族 杂 环(2)—COOH 和—NH2 的相对位置- - -(3)分子中所含—COOH 和—NH2 的个数中性 pH≠7 碱性 pH>7 酸性 pH<7null 2.命名 p365表14-1 3. -氨基酸的构型 受遗传密码支配的20种RC*HNH2COOH 中，除甘氨酸外，其余19种均为手性分子，且都是L-型。苏氨酸和异亮氨酸另有一个不对称碳原子。细菌体内有少数D-型氨基酸。nullL(-)-甘油醛L -氨基酸null 二、物理性质(p369) 由于能够生成内盐，一般氨基酸的熔点都比较高 三、 -氨基酸的化学性质 1.两性和等电点(Isoelectric point ,p372) 内盐（偶极离子或两性离子）所以熔点高null接受质子：碱性给出质子：酸性两性nullH+OH-OH-H+ 正离子 强酸溶液中的主要存在形式偶极离子 负离子 强碱溶液中的主要存在形式 pH > pI pH = pI pH < pI 各种氨基酸在水溶液中的存在形式，取决于氨基酸的结构和水溶液的pH值：在电场中向正极迁移在电场中向 负极迁移null调节溶液 的pH值[COO-]=[NH3+]正负离子在电场中不发生迁移此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，用pI表示。等电点 （pI）：净电荷等于零的氨基酸所处溶液PH值。null① 氨基酸溶液中羧基与氨基的电离程度相同时溶液的pH值。 ② 氨基酸在溶液中以偶极离子存在时，溶液的pH值。 ③ 在电场中，氨基酸既不向阴极移动，也不向阳极移动时，氨基酸溶液的pH值。 等电点的涵义用途？null应用 不同的氨基酸， pI值各不相同。 在等电点时，氨基酸呈电中性，在电场中不迁移，且偶极离子的浓度最高，而氨基酸的溶解度最小，易生成沉淀。 可用调节pH值的方法，分离氨基酸混合物。常用的方法：分级沉淀，电泳和色谱法。 null中性氨基酸的等电点：pH=6.2~6.8 酸性氨基酸的等电点：pH=2.8~3.2 碱性氨基酸的等电点：pH=7.6~10.8 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。分离鉴别null 3.与HNO2的反应(p370)  1° 胺（R—NH2）的性质 根据放出氮气的体积，计算试样中—NH2的含量——Van Slyke氨基测定法。 2.脱羧反应(p370) -取代酸的共性 或脱羧酶null 4.与羰基化合物的反应(p371)  羰基化合物与羰基试剂的加成缩合反应 弱酸-氨基酸的亲核能力较弱，在弱酸的催化下，只能与甲醛发生加成缩合反应。反应之后，可 用标准碱溶液滴定生成物，测定试样中-氨基酸的含量。null 5.与2,4-二硝基氟苯(p371) (DNFB,Dinitrofluorobenzene)的反应弱酸DNFBN-DNP-氨基酸(黄色)null 该反应用于测定多肽或蛋白质分子中各-氨基酸的排列顺序——Sanger法。 问题3 乙烯型的芳香族卤代烃DNFB为什么能与-氨基酸的氨基发生亲核取代反应?null 6.氧化脱氨反应(p371) null 7.与水合茚三酮的反应(p376) 1 α-氨基酸 + 过量水合茚三酮 → 发生脱氨，脱羧和茚三酮本身被还原等反应 2 过量的水合茚三酮＋(氨 + 茚三酮的还原产物）发生缩合反应,得到有色产物（紫红或蓝、紫色），但N-取代的α-氨基酸、脯氨酸和羟脯氨酸等不发生此显色反应。 应用 α-氨基酸的定性定量分析null弱酸 null紫红、蓝或紫色，但N-取代的α-氨基酸、脯氨酸和羟脯氨酸等不发生此显色反应。 应用 α-氨基酸的定性定量分析null一、基本概念 1.肽（Peptide）一个氨基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基通过失水反应，新生成的酰胺化合物。 2.肽键 酰胺键 3.多肽 多个分子氨基酸失水形成的肽 4.氨基酸残基 肽链中的失去完整性的氨基酸§14-2 多肽（Polypeptide ,p373）null肽键也可以偶极离子形式存在nullN-端 C-端甘氨酰丙氨酸 简称：甘-丙（Gly-Ala） 二、多肽的分类和命名 1.分类 null 两种中性氨基酸分子间脱水可生成两种二肽，n种中性氨基酸有n! 种结合方式。 丙氨酰甘氨酸null 丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸谷氨酰半胱氨酰甘氨酸（谷胱甘肽） 2.命名null 3.成肽反应 直链的二肽和多肽多采用“封闭法”。nullnull2 蛋白质相对分子质量超过1万的多肽称为蛋白质。一、蛋白质的组成和分类 组成元素： C：50－55%，H：6.5－7.5%，O：19－24%， N：15－19%， S：0.23－2.4%，Fe、I、P等微量。 分类： 蛋白质结构复杂，只能根据形状、组成、生理作用、溶解度分类。null二、 蛋白质的结构 二、 蛋白质的结构 蛋白质是最复杂的天然高分子，其结构可用四级结构来描述。一级结构——肽链中各种氨基酸相互联接的顺序是蛋白质 的初级结构 肽平面肽平面null二级结构——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 （1）α-螺旋：肽链呈右手螺旋状。每圈3.6个AA单位，螺距0.54nm。 直径1000～1100pm 三、 蛋白质的性质 三、 蛋白质的性质 1、 溶液性质 蛋白质分子量高，其溶液具有亲水胶体的性质，不能透过半透膜。据此可分离、提纯蛋白质。2、 盐析可逆过程（但若蛋白质在浓的无机盐溶液中久置会变性）不同蛋白质盐析时所需盐的最低浓度不同（可分离蛋白质）null①蛋白质与强酸或强碱都能成盐； ②在强酸性介质中，蛋白质以正离子形式存在，在电场中向阴极运动； 在强碱性介质中，蛋白质以负离子形式存在，在电场中向阳极运动。 ③调节蛋白质溶液的pH值，总会在某一pH值下使蛋白质以偶极离子形式存在，所以蛋白质也有等电点。 ④不同蛋白质具有不同的等电点，据此可分离蛋白质。如梯度pH电泳法。3、 两性和等电点与氨基酸相似，蛋白质也是两性物质：null 5.蛋白质的颜色反应 (1) 二缩脲反应三肽、……多肽 蛋白质 尿素受热缩合→二缩脲0.5%CuSO4,OH -紫红色 → 紫色 （肽键数目↑→色越红）null (2)茚三酮反应 α-氨基酸 多 肽 蛋白质水合茚三酮，蓝、蓝紫色或紫色 (3)黄蛋白反应 蛋白质（含芳基侧链）+浓HNO3→白色↓（变性）→ 加热→黄色（硝基苯衍生物） →加OH -，橙黄色null (4)Millon反应 Millon试剂：Hg(NO3)2、Hg(NO2)2、HNO3、HNO2的 混合物 蛋白质（含酪氨酸残基） + Millon试剂 → 白色↓（变性）→ 加热 → 砖红色（酪氨酸酚羟基的反应） (5)乙醛酸反应 蛋白质（含色氨酸残基） + 乙醛酸/浓H2SO4 → 紫色null§ 20 . 4 核酸一、组成核 酸 核苷酸H2O杂环碱(碱基)：5种戊 糖D-核糖D-2-脱氧核糖1 、 糖组分D-核糖β-D-呋喃-2-脱氧核糖β-D-呋喃核糖D-2-脱氧核糖核糖核酸：RNA脱氧核糖核酸：DNAnullnull3. 核苷糖苷羟基+碱基氨基核苷（脱氧核苷）RNA的 组 成鸟苷（G）腺苷（A）胞苷（C）脲苷（U）DNA 的 组 成DNA 的 组 成2-脱氧胸腺苷dT2-脱氧胞苷dC2-脱氧腺苷dA2-脱氧鸟苷 dGnull 2.核苷酸 核苷酸多指单核苷酸（MP），是核苷3’位或5’位的羟基与磷酸酯化的产物。组成RNA的核苷酸腺苷酸（AMP） 鸟苷酸（GMP） 胞苷酸（CMP） 尿苷酸（UMP） null4. 核苷酸： 核苷3´和5´位羟基和H3PO4形成的酯组成DNA的核苷酸脱氧腺苷酸（dAMP） 脱氧鸟苷酸（dGMP） 脱氧胞苷酸（dCMP） 脱氧胸苷酸（dTMP）2-脱氧胸腺苷dT