《氨基酸和蛋白质》PPT课件.ppt

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1、第十二章 氨基酸和蛋白质,氨基酸：羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代后的化合物。,1.结构通式,R:H，羟基，芳环，杂环,第一节 氨基酸,从自然界获得的氨基酸都是-氨基酸；除甘氨酸外，-碳原子都具有手性。多数氨基酸易溶于水，具有较高熔点。,一、氨基酸的结构和分类,1)、烃基的种类不同：脂肪族、芳香族、杂环。,2)、氨基的位置的不同：,2.氨基酸的种类,中性氨基酸，碱性氨基酸，酸性氨基酸,3)、氨基和羧基的数目：,3.氨基酸的命名法,1)、系统命名法,2,6-二氨基己酸,2-氨基戊二酸,2-氨基丙酸,2-氨基-3-巯基丙酸,3-（3-吲哚）-2-氨基丙酸,20 种常见氨基酸：,中性氨基酸、酸性、

2、碱性,2)、俗名 多按其来源或性质而命名,氨基酸的构型也多用D/L标记法,L-乳酸,L-丙氨酸,所有氨基酸的构型都取决于-碳原子，-NH2在左为L型，在右为D型。,L-苏氨酸,二、氨基酸的性质,1氨基酸的酸-碱性两性与等电点 1）两性,离子型化合物：,熔点高（分解），难溶于有机溶剂。,通常以内盐形式存在：,在强碱溶液中主要存在形式，在电场中移向正极,在强酸溶液中主要存在形式，在电场中移向负极,当pH适中时，II和III的浓度相等，氨基酸净电荷为零，在电场中不移动，该pH值定义为该氨基酸的等电点。以pI表示。,负离子(II),正离子(III),偶极离子（I）,2）等电点,酸性氨基酸：羧基数目比碱

3、性氨基多，等电点pI 5（有2个）。,碱性氨基酸：碱性氨基4个数目比羧基多，等电点 pI 7（有4个）。,中性氨基酸：碱性氨基与羧基数目相等，pI=5-7，（共17个）。,可利用氨基酸等电点的不同，进行分离提纯。,2氨基酸氨基的反应,氨基酸具有氨基和羧基的典型化学性质,-氨基酸具有典型的伯胺化学性质：能与酸、亚硝酸、烃基化试剂、酰基化试剂、甲醛等反应。,（1）氨基的酰基化 氨基酸分子中的氨基能酰基化成酰胺。,（2）氨基的烃基化 氨基酸与RX作用则烃基化成N-烃基氨基酸：,（3）与亚硝酸反应,反应是定量完成的，衡量放出N2，测定N2的体积便可计算出氨基酸的含量。分析氨基酸的经典方法。,脯氨酸分子

4、中含有的是亚氨基，亚氨基不能与亚硝酸反应放出氮气。,（4）与茚三酮反应-氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用，生成显蓝色或紫红色的有色物质，是鉴别-氨基酸的灵敏的方法。,2,3氨基酸羧基的反应,-氨基酸具有羧酸的化学性质，可以与碱、氨、醇、五氯化磷、氢化铝锂等反应。,脱羧反应,氨基酸的用途：稻麦中缺少赖氨酸，在面包中添加赖氨酸，可以提高营养价值。,人体有八种氨基酸不能在人体内合成，只能从外部食物摄取，八种必需氨基酸有：颉，亮，异亮，赖，苯丙，苏，色。3.氨基酸和微生物配成注射液，用于外伤病人，外科手术良好。,我国优先考虑的食品强化剂有：赖、蛋、色和苯丙氨酸,第二节 多肽,蛋白质是分子量大的多肽，部分

5、水解时能生成多肽，50个以上氨基酸的多肽称为蛋白质。多肽是多个氨基酸的聚合物，多个氨基酸分子通过氨基和羧基脱水缩合生成酰氨键（肽键）而形成的。,-氨基酸分子中的羧基与另一分子-氨基酸的氨基生成的酰胺称为肽(peptides)。多肽(polypeptides)是多个-氨基酸分子用肽键连接而生成的化合物.蛋白质是由多种-氨基酸用肽键连接起来的分子量很大的多肽，水解可生成-氨基酸的混合物.,2NH2CH2COOH,两个氨基酸分子（可以相同，也可以不同），在酸或碱的存在下加热，通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水，缩合形成含有肽键的化合物，成为成肽反应。,书写时把氨基的一端写在左边，有羧基的

6、一端写在右边。多肽和氨基酸一样，也是两性离子。,多肽链：,写在左边 N-端,C-端 写在右边,甘氨酰甘氨酸 或 甘-甘,甘氨酰丙氨酸 或 甘-丙,丙氨酸-苯丙氨酰-甘氨酰-丝氨酸 或 丙-苯丙-甘-丝,由于蛋白质的分子量大，对于多肽的结构进行研究，是了解蛋白质的一个重要步骤。多肽结构的测定降解分析鉴定推结构,多肽的测定 测定多肽中-氨基酸联结的顺序,N-端,C-端,黄色,1)N-端,桑格法,2）C-端的分析（C-Terminal residues),牛胰岛素A链21个氨基酸组成的多肽B链30个氨基酸组成的多肽A链和B链通过两个-S-S-二硫键连接的。牛胰岛素的结构于1955年确定，是由16种不

7、同的氨基酸，51个氨基酸组成的多肽。1959 年开始人工合成胰岛素，经五年的努力，完成了牛胰岛素的合成，经过物理，化学及生物活性的测定，与天然的胰岛素完全相同，从而揭开了生命的奥秘。,SS,牛胰岛素的一级结构,第三节 蛋 白 质,一、蛋白质的分类1.根据蛋白质的形状分为：1）纤维蛋白质 如丝蛋白、角蛋白等；2）球状蛋白质 如蛋清蛋白、酪蛋白、血红蛋白、-球代表蛋白（感冒抗体）等。2根据组成分：1)单纯蛋白质其水解最终产物是-氨基酸。2）结合蛋白质-氨基酸+非蛋白质（辅基）,3.根据蛋白质的功能分：1）活性蛋白 按生理作用不同又可分为；酶、激素、抗体、收缩蛋白、运输蛋白等。2）非活性蛋白 担任生

8、物的保护或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物质。,二、蛋白质的组成,蛋白质的组成中含有C、H、O、N以及少量的S，有的还含有少量P、Fe、Zn、Mo等元素。蛋白质的相对分子量很大，通常在10000以上，结构也非常复杂。水解的最终产物是氨基酸。,三、蛋白质的结构,蛋白质的分子图象,1蛋白质的一级结构由各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链（50个以上氨基酸）称为蛋白质的一级结构。,肽键肽链氨基酸排列顺序等,2蛋白质的二级结构 多肽链中互相靠近的氨基酸通过氢键的作用而形成的多肽在空间排列（构象）称为蛋白质的二级结构。包括-螺旋、-折叠、无规卷曲和转角等。,-螺旋：多肽链中的各肽键平面通过

9、-碳原子的旋转，围绕中心轴形成一种螺旋上升的盘曲构象。,是蛋白质分子肽链几乎完全伸展的结构。是两条或多条肽链间互相以氢键连接起来的成片层状结构。有平行或反平行两种类型。,-折叠,3蛋白质的三级结构 指多肽链在二级结构的基础上，依靠R基团的相互作用做进一步盘绕、折叠、卷曲而形成的更为复杂的空间构象。,亲水基位于球体表面,疏水基位于球体内部球状蛋白溶于水,4蛋白质的四级结构 由一条或几条多肽链构成蛋白质的最小单位称为蛋白质亚基，由几个亚基借助各种副键的作用而构成的一定空间结构称为蛋白质的四级结构。,蛋白质的各级结构,氨基酸,一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,血红蛋白,三、蛋白质的性质,1两性

10、及等电点 多肽链中有游离的氨基和羧基等酸碱基团，具有两性。,pI是该蛋白质的等电点，在等电点时，蛋白质的溶解度最小，导电性、粘度和渗透压也最低。利用这些性质可以分离、纯化蛋白质。,pH=pI,2胶体性质与沉淀作用,蛋白质是天然高聚物，其分子量在1万至数千万间，颗粒可达胶粒范围(直径在1-100 nm)。当它以单分子形式分散在水中时，能形成亲水胶体溶液，具有胶体的通性：扩散运动慢，粘度大，不能透过普通半透膜等。但是蛋白质分子可以选择适当的半透膜(如火棉胶、羊皮纸、动物膀胱膜等)来分离纯化蛋白质透析法,1）可逆沉淀（盐析）,在蛋白质溶液中加入中性盐而产生沉淀的作用，称为盐析作用，简称盐析。,特征：

11、被盐析的蛋白质构象基本上没有改变，并保持原有的生理活性。当沉淀因素消除，如加水或透析，则沉淀又能重新溶解，并不影响其性质。,2）不可逆沉淀蛋白质与重金属盐作用，或在蛋白质溶液中加入有机溶剂（如丙酮、乙醇等）则发生不可逆沉淀。,与有机溶剂作用：与重金属盐作用：与生物碱试剂作用：,特征：被沉淀的蛋白质分子空间构象已发生改变或被破坏，失去了原有的生理活性。即使沉淀因素消除后，也不会重新溶解。,3蛋白质的变性作用,物理因素：干燥、加热、高压、振荡或搅拌、紫外线、X射线、超声等。化学因素：强酸、强碱、尿素、重金属盐、生物碱试剂（三氯乙酸等）、有机试剂等。,变性后的特点：丧失生物活性 溶解度降低。变性作用

12、的利用：消毒、杀菌、点豆腐等；排毒（重金属盐中毒的急救）；肿瘤的治疗(放疗杀死癌细胞)。变性作用的防治：种子的贮存；人体衰老（缓慢变性）；防止紫外光灼伤皮肤。,变性条件,4蛋白质的水解反应,蛋白质多肽小肽二肽-氨基酸,在酸或碱或水解酶的作用下，可以发生如下水解反应：,5蛋白质的颜色反应,1）缩二脲反应 蛋白质与新配置的碱性硫酸铜溶液反应，呈紫色，称为缩二脲反应。3）茚三酮反应 蛋白质与稀的茚三酮溶液共热，即呈现蓝色。,2）蛋白黄反应 蛋白质中含有苯环的氨基酸，遇浓硝酸发生硝化反应而生成黄色硝基化合物的反应称为蛋白黄反应。,第三节 核 酸,核酸是一类具有重要生物学功能和生理活性的高分子化合物，相

13、对分子质量高达106-109。核酸可分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)两大类。核糖核酸参与生物体内蛋白质的合成；脱氧核糖核酸决定着生物的遗传、变异。核酸化学是分子生物学和遗传学的基础。,一、核酸的组成,1.核糖和2-脱氧核糖2.碱基核苷酸中的碱基主要有五种，都是嘧啶或嘌呤的衍生物。它们是：胞嘧啶，脲嘧啶，胸腺嘧啶，腺嘌呤，鸟嘌呤。C U T A G,3核苷 1）核苷（由RNA水解而得）,2）2-脱氧核苷（由DNA水解而得）,4核苷酸 核糖C5上的羟基与磷酸酯化便得到核苷酸。,DNA的碱基组成,同种生物的不同组织的碱基组成相同，不同生物的同种组织的碱基组成不同年龄，营养，环境不影响碱基组成,二、核酸的结构,1核酸一级结构,通过磷酸酯键，在戊糖的3位上联结起来的。,2核酸的二级结构 DNA的二级结构为右手双股螺旋结构。3核酸的三级结构 核酸的三级结构是在二级结构的基础上进一步紧缩、扭曲成闭链状环或开链状环以及麻花状的一定空间关系的结构。,DNA的二级结构(双螺旋),模型1953年，Watson&Crick提出,