医学化学-ch22蛋白质与核酸-蛋白质课件.pptx

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1、医 学 化 学第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸22.1 蛋白质蛋白质22.2 核酸核酸第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸1 1、结构、分类和命名、结构、分类和命名蛋白质氨基酸RCHCOOHNH2D/L：L型型R/S：除了半胱氨酸均是：除了半胱氨酸均是S型型分类分类 R基的结构：基的结构：脂肪族、芳香族和杂环脂肪族、芳香族和杂环 分子中氨基与羧基的相对数目：分子中氨基与羧基的相对数目：氨基氨基羧基：碱性氨基酸羧基：碱性氨基酸 侧链侧链R基的极性及所带电荷基的极性及所带电荷第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸人体必需的氨基酸人体必需的氨基酸蛋白质氨基酸赖氨酸赖氨酸苏氨酸苏氨酸蛋氨酸蛋氨

2、酸色氨酸色氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸缬氨酸缬氨酸亮氨酸亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸2 2、性质、性质化学性质化学性质蛋白质氨基酸官能团分析：官能团分析：羧基典型反应羧基典型反应氨基典型反应氨基典型反应相互影响的特性相互影响的特性第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸2 2、性质、性质化学性质化学性质蛋白质氨基酸（1）与亚硝酸的反应）与亚硝酸的反应测定反应中放出的氮气的体积，可以计算出氨基的含量测定反应中放出的氮气的体积，可以计算出氨基的含量范斯莱克氨范斯莱克氨基氮测定法基氮测定法第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸2 2、性质、性质化学性质化学性质蛋白质氨基酸(2)

3、与与2,4-二硝基氟苯反应二硝基氟苯反应(DNFB)(DNP-AA，黄色，黄色)第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸(3)氧化脱氨基反应氧化脱氨基反应2 2、性质、性质化学性质化学性质蛋白质氨基酸第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸(4)与水合茚三酮反应与水合茚三酮反应2 2、性质、性质化学性质化学性质蛋白质氨基酸含游离氨基的含游离氨基的-氨基酸均反应显紫色（个别例外）氨基酸均反应显紫色（个别例外）可用来鉴别可用来鉴别-氨基酸氨基酸第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸(5)成肽反应成肽反应2 2、性质、性质化学性质化学性质蛋白质氨基酸二肽二肽肽键肽键 许多氨基酸分子通过许多氨基酸分子通过

4、肽键相互连接形成多肽肽键相互连接形成多肽第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸(6)两性和等电点两性和等电点2 2、性质、性质化学性质化学性质蛋白质氨基酸负离子负离子正离子正离子两性离子或偶极离子两性离子或偶极离子(强碱中的强碱中的主要存在形式主要存在形式)(强酸中的强酸中的主要存在形式主要存在形式)溶液中的两性离子浓度最高，溶液中的两性离子浓度最高，净电荷为零，对应的净电荷为零，对应的pH值。值。等电点时，溶液中氨基酸在电场等电点时，溶液中氨基酸在电场中既不向正极也不向负极移动。中既不向正极也不向负极移动。pH pIpH=pIpH pI（等电点）（等电点）第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核

5、酸(6)两性和等电点两性和等电点2 2、性质、性质化学性质化学性质蛋白质氨基酸说明几点：说明几点：（i）不同氨基酸，）不同氨基酸，pI不同不同中性：中性：酸性：酸性：碱性：碱性：（i i）等电点的应用）等电点的应用:a、作缓冲试剂（利用其两性）、作缓冲试剂（利用其两性）b、鉴定或分离氨基酸。、鉴定或分离氨基酸。等电点时，偶极离子浓度等电点时，偶极离子浓度最大，溶解度最小，可结晶析出。最大，溶解度最小，可结晶析出。(4.0pI7.0）(pI7.0）第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸蛋白质氨基酸现在有三个氨基酸：苯丙氨酸现在有三个氨基酸：苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸、脯氨酸pI=6.3、门冬氨

6、酸门冬氨酸pI=2.8请问在以下请问在以下pH条件，各氨基酸的主要存条件，各氨基酸的主要存在形式是什么？在外电场作用下，移向阳极还是阴极？在形式是什么？在外电场作用下，移向阳极还是阴极？苯丙氨酸苯丙氨酸 脯氨酸脯氨酸 门冬氨酸门冬氨酸 pH=6.0思考题负负 阳极阳极正正 阴极阴极负负 阳极阳极第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸蛋白质肽肽：氨基酸分子间通过肽键相连的一类化合物肽：氨基酸分子间通过肽键相连的一类化合物二肽（二肽（dipeptide）：）：2 个氨基酸残基个氨基酸残基寡肽（寡肽（oligopeptide）：）：210个个 氨基酸残基氨基酸残基多肽（多肽（polypeptide）

7、：）：10 个氨基酸残基个氨基酸残基蛋白质（蛋白质（protein）：）：分子量分子量 610 3第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸蛋白质肽1 1、肽的结构、肽的结构氨基酸残基（结构中不完整的氨基酸）氨基酸残基（结构中不完整的氨基酸）肽链（除肽链（除R1、R2Rn以外的结构）以外的结构）侧链（即侧链（即R1、R2Rn）C-末端与末端与N-末端末端肽键（肽键（COOH与与NH2脱水形成的脱水形成的CONH）肽单位（结构单位：肽单位（结构单位：CCONHC）N-N-端端C-C-端端残基残基第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸蛋白质肽1 1、肽的结构、肽的结构 肽键中的肽键中的C-N键具有部分

8、双键的性质键具有部分双键的性质 与肽键中与肽键中C-N相连的相连的6个原子处于同一平面上个原子处于同一平面上 肽键平面中与肽键平面中与C-N键相连的键相连的O和和H或两个或两个C呈反式分布呈反式分布第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸(甘丙肽甘丙肽)(丙甘肽丙甘肽)缩写：缩写：Gly-Ala(G-A)Ala-Gly(A-G)蛋白质肽2 2、肽的命名、肽的命名N末端总是写在左边，末端总是写在左边，C末端写在右边末端写在右边甘氨酰丙氨酰丝氨酸甘氨酰丙氨酰丝氨酸(甘丙丝肽甘丙丝肽)第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸蛋白质1 1、元素组成、元素组成

9、蛋白质的元素组成：蛋白质的元素组成：C(50%55%),H(6.0%7.5%),O(19%24%),N(15%17%),S(0%4%),P(0%0.8%)部分还含有微量的部分还含有微量的Fe、Cu、Mn、I、Zn等等 样品中蛋白质百分含量样品中蛋白质百分含量(g%)=每克样品含氮量克数每克样品含氮量克数6.25100%蛋白质系数：蛋白质系数：6.25第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸蛋白质2 2、蛋白质的结构蛋白质的结构(1)一级结构一级结构(初级结构初级结构)核心：确定氨基酸残基在肽链中的排列顺序核心：确定氨基酸残基在肽链中的排列顺序一级结构一级结构多肽链的数目多肽链的数目每条链中氨基酸

10、的种类、数目和排列顺序每条链中氨基酸的种类、数目和排列顺序链与链间二硫键的位置链与链间二硫键的位置第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸牛胰岛素是牛胰脏中胰岛牛胰岛素是牛胰脏中胰岛-细胞所分泌的一种调节糖代谢的蛋细胞所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素，其一级结构白质激素，其一级结构1955年由英国桑格测定。年由英国桑格测定。我国中科院生化研究所、北大化学系及中科院有机化学研究我国中科院生化研究所、北大化学系及中科院有机化学研究所通力合作，于所通力合作，于1959年开始工作、年开始工作、1965年年9月月17日获得了用人工方日获得了用人工方法合成的、有生物活性的结晶牛胰岛素，实现了世界上首次人工

11、法合成的、有生物活性的结晶牛胰岛素，实现了世界上首次人工合成蛋白质的壮举。合成蛋白质的壮举。蛋白质2 2、蛋白质的结构蛋白质的结构(1)一级结构一级结构(初级结构初级结构)第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸甘甘-异亮异亮-缬缬-谷谷-谷谷-半胱半胱-半胱半胱-丙丙-丝丝-缬缬-半胱半胱-丝丝-亮亮-酪酪-谷谷-亮亮-谷谷-天天-酪酪-半胱半胱-天天12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21NH2SSNH2NH2 苯丙苯丙-缬缬-天天-谷谷-组组-亮亮-半胱半胱-甘甘-丝丝-组组-亮亮-缬缬-谷谷-丙丙-亮亮-酪酪-亮亮-缬缬-半

12、胱半胱-甘甘-谷谷-精精-甘甘-苯丙苯丙-苯丙苯丙-酪酪-苏苏-脯脯-赖赖-丙丙 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1920 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30NH2H2NNH2SSS-SB链链A链链牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸结晶牛胰岛素结晶牛胰岛素人工合成牛胰岛素人工合成牛胰岛素蛋白质2 2、蛋白质的结构蛋白质的结构(1)一级结构一级结构(初级结构初级结构)第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸蛋白质分子多肽链本身的盘旋卷曲或折叠所形成的空间结构蛋白质分子多肽链本身

13、的盘旋卷曲或折叠所形成的空间结构二级结构二级结构-螺旋结构螺旋结构-折叠结构折叠结构无规卷曲结构无规卷曲结构-转角转角基本构象基本构象2 2、蛋白质的结构蛋白质的结构(2)二级结构二级结构蛋白质第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸氢键氢键氢键氢键疏水键疏水键盐键盐键氢键氢键二硫键二硫键氢键氢键疏水键疏水键氢键氢键-螺旋螺旋-折叠折叠第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸 蛋白质分子在二级结构的基础上进一步卷曲、折叠而蛋白质分子在二级结构的基础上进一步卷曲、折叠而构成的一种不规则的、特定的、更复杂的空间结构构成的一种不规则的、特定的、更复杂的空间结构主键：肽键主键：肽键副键副键盐键、疏水键、氢

14、键等盐键、疏水键、氢键等共价键共价键二硫键、酯键等二硫键、酯键等非共价键非共价键2 2、蛋白质的结构蛋白质的结构(3)三级结构三级结构蛋白质第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸 由由两两条条和和两两条条以以上上具具有有三三级级结结构构的的多多肽肽链链缔缔合合而而成成特特定定的的蛋蛋白白质质分分子子构象构象2 2、蛋白质的结构蛋白质的结构(4)四级结构四级结构蛋白质四级结构四级结构 第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸3 3、蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质蛋白质(1)两性和等电点两性和等电点NH2PrCHCOONH3PrCHCOONH2PrCHCOOHHOHHOHPrCHCOOHNH3蛋白

15、质大分子蛋白质大分子两性离子两性离子 pH=pI pH pIpH=pI：溶解度最小，容易聚集沉淀；分离和提纯蛋白质。：溶解度最小，容易聚集沉淀；分离和提纯蛋白质。第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸3 3、蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质蛋白质(2)胶体性质胶体性质蛋白质分子的粒径为蛋白质分子的粒径为1100nm，具有胶体溶液的特征。，具有胶体溶液的特征。原因原因 极性基团在一定的极性基团在一定的pH溶液中可电离而带有同性电荷溶液中可电离而带有同性电荷 极性基团吸引水分子在其表面定向排列而形成水化膜极性基团吸引水分子在其表面定向排列而形成水化膜用途用途分离提纯蛋白质分离提纯蛋白质第第22章章

16、 蛋白质与核酸蛋白质与核酸3 3、蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质蛋白质(3)沉淀沉淀 蛋白质的沉淀：改变条件，使蛋白质分子在溶液中发蛋白质的沉淀：改变条件，使蛋白质分子在溶液中发生凝聚，从而从溶液中析出生凝聚，从而从溶液中析出a、盐析、盐析加入中性盐类加入中性盐类(如如NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等等)可逆沉淀可逆沉淀b、有机溶剂沉淀、有机溶剂沉淀加入极性有机溶剂加入极性有机溶剂(如甲醇、乙醇或丙酮等如甲醇、乙醇或丙酮等)长时间为不长时间为不可逆沉淀可逆沉淀第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸3 3、蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质蛋白质(3)沉淀沉淀NH2PrCHCOOAg

17、 c、重金属盐沉淀、重金属盐沉淀pH pI:NH2PrCHCOO+Ag+d、某些酸类的沉淀、某些酸类的沉淀pH pI：NH3+PrCHCOOH+CCl3COO-NH3+-OOCCl3PrCHCOOH 第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸3 3、蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质蛋白质(4)变性变性(一级结构未发生变化一级结构未发生变化)天然蛋白质因受物理或化学因素的影响，天然蛋白质因受物理或化学因素的影响，结构发生了结构发生了改变，从而导致性质的改变改变，从而导致性质的改变变性变性可逆变性可逆变性不可逆变性不可逆变性变性后可重新恢复原来性质变性后可重新恢复原来性质变性后不能恢复原来性质变性后不能恢复原来性质改变到三级结构改变到三级结构改变到二级结构改变到二级结构第第22章章 蛋白质与核酸蛋白质与核酸3 3、蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质蛋白质(5)显色反应显色反应反应名称反应名称加入试剂加入试剂颜色变化颜色变化蛋白质蛋白质茚三酮反应茚三酮反应水合茚三酮水合茚三酮蓝紫色蓝紫色所有所有缩二脲反应缩二脲反应氢氧化钠、硫酸氢氧化钠、硫酸铜溶液铜溶液浅红至蓝紫浅红至蓝紫所有所有蛋白黄反应蛋白黄反应浓硝酸浓硝酸+氨水氨水黄色至橙色黄色至橙色含苯环含苯环米伦反应米伦反应米伦试剂米伦试剂红色红色含酪氨酸含酪氨酸