氨基酸蛋白质核酸

《有机化学》教学课件返回首页2020/2/151二、化学性质官能团分析：羧基典型反应氨基典型反应相互影响的特性*1、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范斯莱克氨基氮测定法RCHCOOHNH2RCHCOOHNH2HNO2RCHCOOHOH+N2+H2O《有机化学》教学课件返回首页2020/2/152**2、与2,4-二硝基氟苯反应**3、氧化脱氨基反应RCHCOOHNH2FNO2NO2RCHCOOHNHNO2NO2(DNFB)(DNP-AA，黄色)RCHCOOHNH2RCCOOHNH[O]or氨基酸氧化酶RCCOOHNH2OHH2ORCCOOHONH3《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1534、与水合茚三酮反应（p453）含游离氨基的α-氨基酸均反应显紫色（个别例外）OOOHOHRCCOO-NH3+HOONO-O+Ninhydrin-aminoacidPurpleproduct(oryellowforPro)水合茚三酮α-氨基酸罗曼氏紫可用来鉴别α-氨基酸《有机化学》教学课件返回首页2020/2/154NH3COCH2HNHOHCCH2NHOOHH5、受热后的反应（p453）α-氨基酸：交酰胺HNNOOHβ-氨基酸：RCHCHCOOHNHHRCHCHCOOH+NH3α,β-不饱和酸《有机化学》教学课件返回首页2020/2/155+CH2COOHCH2CHRNHHCH2COCH2CHRNHH2O5、受热后的反应（p453）γ-或δ-氨基酸：γ-内酰胺其它氨基酸(m4)：+nNH2(CH2)mCOOHNH2(CH2)mCONH(CH2)mCONH(CH2)mCOOH(n-)H2O1n-2聚酰胺《有机化学》教学课件返回首页2020/2/156**6、脱羧反应Ba(OH)2NH2R–CH–COOHR–CH2NH2+CO2*7、成肽反应二肽肽键H2NCHCOOHR1+H2NCHCOOHR2H2OH2NCHCR1ONHCHCOOHR2许多氨基酸分子通过肽键相互连接形成多肽《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1577、两性和等电点负离子正离子两性离子或偶极离子溶液中的两性离子浓度最高，净电荷为零，对应的pH值。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。pHpIpH=pIpHpIRCHCOOHNH2RCHCOONH3+H+RCHCOOHNH3+OHH+OHRCHCOONH2（等电点）强碱中的主要存在形式强碱中的主要存在形式《有机化学》教学课件返回首页2020/2/158说明几点：（i）不同氨基酸，PI不同中性：酸性：碱性：（ii）等电点的应用A、作缓冲试剂（利用其两性）B、鉴定或分离氨基酸（pI时偶极离子浓度最大，溶解度最小，可结晶析出。）(4.0pI7.0）(pI4.0）(pI7.0）《有机化学》教学课件返回首页2020/2/159现在有三个氨基酸：苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸pI=6.3、门冬氨酸pI=2.8请问在以下pH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？苯丙氨酸脯氨酸门冬氨酸pH=6.0负阳极正阴极负阳极《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1510NH2CHCH2OHCOOH**8、侧链R基的反应H3PO4NH2CHCH2OCOOHPOHOHO丝氨酸丝氨酸磷酸酯NH2CHCOOHCH2SH半胱氨酸NH2CHCOOHCH2-2H+2HSSNH2CHCOOHCH2胱氨酸《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1511(可检验酪氨酸)含苯基的氨基酸浓硝酸黄色物质碱橙红色米伦(Millon)反应含酚羟基的氨基酸米伦试剂红色沉淀乙醛酸的反应硝酸汞+硝酸亚汞+硝酸含吲哚环的氨基酸乙醛酸浓硫酸紫红环蛋白黄反应(可检验苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸)(可检验色氨酸)《有机化学》教学课件返回首页2020/2/151219-2多肽肽：氨基酸分子间通过肽键相连的一类化合物一、肽的组成和命名二肽（dipeptide）：2个氨基酸残基寡肽（oligopeptide）：2~10个氨基酸残基多肽（polypeptide）：10个氨基酸残基蛋白质（protein）：分子量6×103《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1513NH2CHCOR1NHCHCOR2NHCHCOR3NHCHCOR4…NHCHCOOHRn多肽链残基N-端C-端NH2CHCOCH3NHCH2COOH甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸(甘丙肽)(丙甘肽)缩写：Gly-Ala(G-A)Ala-Gly(A-G)NH2CH2CONHCHCOOHCH3肽键《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1514**二、肽键的结构肽键是构成肽和蛋白质分子的基本化学键CαHOCαHOCαCHOCNCNCNHRHH0.132nm0.147nm肽键中的C-N键具有部分双键的性质与肽键中C-N相连的6个原子处于同一平面上360。360。肽键平面中与C-N键相连的O和H或两个Cα呈反式分布《有机化学》教学课件返回首页2020/2/151519-3蛋白质蛋白质是一类存在于一切细胞中的含氮生物高分子化合物样品中蛋白质百分含量(g%)=每克样品含氮量克数×6.25×100%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Fe,Cu,Mn,I,Zn等蛋白质系数：6.25《有机化学》教学课件返回首页2020/2/151620种氨基酸的平均相对分子质量：138较小的氨基酸占优势20种氨基酸的平均相对分子质量接近：128每形成一个肽键失去一分子水氨基酸残基的平均相对分子质量：110估算简单蛋白质的氨基酸残基的数目蛋白质相对分子质量/110蛋白质相对分子质量：6×103~106《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1517一、蛋白质的结构(一)一级结构(初级结构)核心：确定氨基酸残基在肽链中的排列顺序一级结构多肽链的数目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《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1518结晶牛胰岛素（crystallizedbovineinsulin）牛胰岛素的晶状体。牛胰岛素是牛胰脏中胰岛β-细胞所分泌的一种调节糖代谢的蛋白质激素。其一级结构1955年由英国桑格（S.Sanger）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所通力合作，于1959年开始工作、1965年9月17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合成蛋白质的壮举。《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1519牛胰岛素的一级结构甘-异亮-缬-谷-谷-半胱-半胱-丙-丝-缬-半胱-丝-亮-酪-谷-亮-谷-天-酪-半胱-天123456789101112131415161718192021NH2SSNH2NH2苯丙-缬-天-谷-组-亮-半胱-甘-丝-组-亮-缬-谷-丙-亮-酪-亮-缬-半胱-甘-谷-精-甘-苯丙-苯丙-酪-苏-脯-赖-丙123456789101112131415161718192021222324252627282930NH2H2NNH2SSS-SB链A链《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1520结晶牛胰岛素人工合成牛胰岛素《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1521(二)二级结构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二级结构α-螺旋结构β-折叠结构无规卷曲结构β-转角基本构象《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1522氢键氢键疏水键盐键氢键二硫键氢键疏水键氢键α-螺旋β-折叠《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1523(三)三级与四级结构三级结构——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四级结构——由两条和两条以上具有三级结构的多肽链缔合而成特定的蛋白质分子构象主键：肽键副键盐键、疏水键、氢键等共价键二硫键、酯键等非共价键《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1524四级结构《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1525二、蛋白质的性质(一)胶体性质蛋白质分子颗粒的直径一般在1-100nm，具有胶体溶液的特征:在水中不易沉淀、布朗运动、电泳现象、不能透过半透膜、吸附性质等。原因极性基团在一定的pH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用途分离提纯蛋白质《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1526NH2Pr–CH–COO－(二)两性和等电点＋NH3Pr–CH–COO－NH2Pr–CH–COOHH＋OH－H＋OH－Pr–CH–COOH＋NH3蛋白质大分子两性离子pH=pIpHpI负离子正离子pHpI用途：分离和提纯蛋白质pH=pI：溶解度最小，容易聚集沉淀《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1527(三)变性变性：天然蛋白质因受物理或化学因素的影响，结构发生了改变，从而导致性质的改变(一级结构未发生变化)变性可逆变性不可逆变性变性后可重新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二级结构《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1528NH2Pr–CH–COOAg↓(四)沉淀蛋白质的沉淀：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1、盐析加入中性盐类(如NaCl、Na2SO4、(NH4)2SO4等)可逆沉淀2、有机溶剂沉淀加入极性有机溶剂(如甲醇、乙醇或丙酮等)长时间接触为不可逆沉淀3、重金属盐沉淀pHpI:NH2Pr–CH–COO－+Ag+→《有机化学》教学课件返回首页2020/2/15294、某些酸类的沉淀pHpINH3+Pr–CH–COOH+CCl3COO-→NH3+-OOCCl3Pr–CH–COOH↓(五)蛋白质的水解蛋白质H+orOH-or酶H2O氨基酸《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1530(六)显色反应反应名称加入试剂颜色变化蛋白质茚三酮反应水合茚三酮蓝紫色所有缩二脲反应氢氧化钠、硫酸铜溶液浅红至蓝紫所有蛋白黄反应浓硝酸+氨水黄色至橙色含苯环米伦反应米伦试剂红色含酪氨酸三、蛋白质的分类（p458：自学）《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1531核糖核酸脱氧核糖核酸Ribonucleicacid——RNADeoxyribonucleicacid——DNA核酸19-4核酸《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1532核酸的水解一、核酸的化学组成核酸水解核苷酸水解核苷磷酸含氮有机碱戊糖嘌呤嘧啶核糖脱氧核糖《有机化学》教学课件返回首页2020/2/15331、核酸水解的最终产物水解产物类型RNADNA酸戊糖嘌呤碱嘧啶碱磷酸磷酸核糖脱氧核糖腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1534二、核酸的化学组成(一)核苷OOHHHHHHHOH2CNHNNNONH2脱氧鸟苷OOHHHHHHHOH2CONH2NN脱氧胞苷OOHHHHHHOH2CNNNNNH2OH腺嘌呤核苷OOOHHHHHHOH2COHNNHO尿嘧啶核苷氮苷键核糖或脱氧核糖以C1上的羟基与嘌呤碱的9位或嘧啶碱的1位氮上的氢原子脱水缩合而生成的糖苷2、核苷《有机化学》教学课件返回首页2020/2/15353、核苷酸——核苷的磷酸酯OOHHHHHH2CNNNNNH2OHHO腺嘌呤核苷POOHHOO腺苷酸OOOHHHHHH2CNNHOHCH3HO脱氧胸苷POOHHOO脱氧胸苷酸(两性化合物)5′-腺嘌呤核苷酸或腺嘌呤核苷-5′-磷酸5′-胸腺嘧啶脱氧核苷酸或胸腺嘧啶核苷-5′-磷酸《有机化学》教学课件返回首页2020/2/1536二、核酸的结构（一）核酸的一级结构1、一级结构的概念——组成核酸的各核苷酸之间按照一定的种类、数量和排列顺序彼此相连而成的长链3′,5′-磷酸