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1、主讲主讲: : 王素青王素青ContentContent：氨基酸的结构特点、命名氨基酸的结构特点、命名氨基酸的物理、光谱、化学性质氨基酸的物理、光谱、化学性质氨基酸的制备氨基酸的制备肽和蛋白质的知识肽和蛋白质的知识DNA重组技术重组技术（recombination DNA）人类基因组计划人类基因组计划（human genome project, HGP）20032003年年4 4月美、英、法、德、日、中六个国家共同宣布已月美、英、法、德、日、中六个国家共同宣布已完成人类生命的分子指南完成人类生命的分子指南由由3030亿个碱基对组成的人类亿个碱基对组成的人类基因组基因组DNADNA的关键序列。的
2、关键序列。（一）结构与构型（一）结构与构型 蛋白质所含氨基酸蛋白质所含氨基酸(-氨基酸氨基酸)都是都是L-构型构型（二）分类：氨基酸可按分子中氨基和羧基的相对数目也可按烃基的结构根据氨基与羧基的相对位置不同根据氨基与羧基的相对位置不同第二节第二节 氨基酸的氨基酸的物理性质与光谱性质物理性质与光谱性质-氨基酸都是氨基酸都是无色晶体无色晶体。因是在等电点成两性离子时结。因是在等电点成两性离子时结晶出来的，分子内有极强的静电引力，其晶出来的，分子内有极强的静电引力，其熔点较相应熔点较相应的胺或羧酸高的胺或羧酸高，通常，通常在熔融时分解在熔融时分解。 -氨基酸都溶于水氨基酸都溶于水，在等电点时溶解度最
3、小在等电点时溶解度最小。由于具有。由于具有两性离子的结构，一般难溶于非极性溶剂。两性离子的结构，一般难溶于非极性溶剂。 -氨基酸光谱性质：氨基酸光谱性质：IR：1720cm-1处不出现羧基的典型处不出现羧基的典型谱峰，在近谱峰，在近1600 cm-1处有一羧酸负离子的吸收峰。在处有一羧酸负离子的吸收峰。在3100-2600 cm-1间有一强而宽的间有一强而宽的N-H伸缩吸收峰。伸缩吸收峰。 只有芳香族的只有芳香族的苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸有紫外吸收苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸有紫外吸收峰峰 STRUCTURE ANALYSIS内盐内盐与强酸强碱反应与强酸强碱反应等电状态，净电荷为零等电状态，净电荷
4、为零pHpI pHpI pHpI （氨基）和二硝基氟苯（氨基）和二硝基氟苯（DNFB）反应反应 黄色黄色用用来来鉴鉴定定多多肽肽或或蛋蛋白白质质的的末末端端氨氨基基，用用于于测测定定氨氨基基酸酸在在蛋白质中的排列次序。蛋白质中的排列次序。不同的氨基酸其等不同的氨基酸其等电点也不相同点也不相同：中性中性 -氨基酸的等氨基酸的等电点在点在56.3之之间；酸性在酸性在2.8.2之之间；碱性的在碱性的在9.710.7之之间。在等在等电点点时，偶极离子的，偶极离子的浓度最大，氨基酸的度最大，氨基酸的溶解度最小，因此可以通溶解度最小，因此可以通过调节等等电点来点来分离分离、提提纯氨基酸。氨基酸。 定量计算
5、定量计算氨基酸中氨基酸中氨基的含量氨基的含量，称为，称为Van Slyke氨氨基测定法基测定法5.5.（氨基）和甲醛反应（氨基）和甲醛反应6.6.氨基酸受热反应氨基酸受热反应 8.与茚三酮的反应与茚三酮的反应-氨氨基基酸酸在在碱碱性性溶溶液液中中，与与茚茚三三酮酮反反应应，生生成成蓝蓝紫紫色色物物质质，这这是是鉴鉴定定氨氨基基酸酸的的灵灵敏敏方方法法，此此法法还还可可以以用用于于氨氨基基酸酸的的比比色色测测定定和和纸纸上上层层析的显色和刑侦中的指纹显示。析的显色和刑侦中的指纹显示。三、氨基酸的制备三、氨基酸的制备用用醛醛或或酮酮和和HCN加加成成得得氰氰醇醇，再再和和氨氨作作用用得得氨氨基基腈
6、，水解后得氨基酸。腈，水解后得氨基酸。1由醛或酮制备由醛或酮制备-卤代酸与过量的浓氨水作用，发生亲核卤代酸与过量的浓氨水作用，发生亲核取代反应，生成取代反应，生成-氨基酸。氨基酸。 2卤代酸氨解卤代酸氨解3.盖布瑞尔合成法盖布瑞尔合成法先先将将丙丙二二酸酸酯酯转转化化成成N-邻邻苯苯二二甲甲酰酰亚亚胺胺基基丙丙二二酸酸酯酯，然然后后再烷基化，水解，脱羧，即可得再烷基化，水解，脱羧，即可得-氨基酸。氨基酸。 蛋氨酸蛋氨酸4 4丙二酸酯法丙二酸酯法肽键肽键肽链肽链氮端（氮端（N端）端）碳端（碳端（C端）端）二、多肽结构的测定二、多肽结构的测定这些氨基酸是按什么次序结合的。这些氨基酸是按什么次序结合
7、的。 它是由哪些氨基酸组成的；它是由哪些氨基酸组成的；1.定量分析定量分析1.N端分析：端分析：2.端基分析端基分析异硫氰酸苯酯法（异硫氰酸苯酯法（Edman降解法）：降解法）： 2.C端分析端分析3.部分水解法部分水解法三、多肽的合成三、多肽的合成1.溶液法溶液法氨基的保护氨基的保护1.常用苄氧羰基，它与氨基相连时，在碱性常用苄氧羰基，它与氨基相连时，在碱性溶液中稳定，在酸性溶液中易水解。溶液中稳定，在酸性溶液中易水解。2.用叔丁氧羰基和对甲苯磺酰基用叔丁氧羰基和对甲苯磺酰基 羧基的保护与活化羧基的保护与活化羧基的保护：羧基的保护：常用苄酯基常用苄酯基 羧基的活化：羧基的活化：1.叠氮法叠氮
8、法2.混酐法混酐法其它方法其它方法1.固相法固相法2.酶促法酶促法3.基因工程法基因工程法重要的多肽重要的多肽1谷胱甘肽谷胱甘肽为动植物细胞中都含有的一种三肽，即为动植物细胞中都含有的一种三肽，即-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。它在生物体内谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。它在生物体内的氧化还原中起重要的作用。的氧化还原中起重要的作用。2.催产素催产素为脑垂体分泌的激素，具有促进子宫收为脑垂体分泌的激素，具有促进子宫收缩和排乳作用，临床上用于减少产后出缩和排乳作用，临床上用于减少产后出血。血。其中的二硫键是由半胱氨酸的其中的二硫键是由半胱氨酸的SH基基氧化得到，如通过还原作用破坏二硫键，氧化得到，如通过还原作用破
9、坏二硫键，则失去生理活性。则失去生理活性。 3胰岛素胰岛素是动物胰臓中分泌的一种激素，能调节是动物胰臓中分泌的一种激素，能调节碳水化合物的代谢，用于治疗糖尿病，碳水化合物的代谢，用于治疗糖尿病，为为51肽，含有两条肽链，肽，含有两条肽链，A链有链有21个氨基个氨基酸单位，酸单位，B链有链有30个氨基酸单位，个氨基酸单位，A链和链和B链之间通过二条二硫键连结起来。链之间通过二条二硫键连结起来。蛋白质的分类蛋白质的分类按蛋白质的结构，可分为单纯蛋白质和单纯蛋白质和结合蛋白质结合蛋白质 ；按蛋白质的功能，可分为活性蛋白质和活性蛋白质和非活性蛋白质非活性蛋白质 蛋白质中的化学键：蛋白质中的化学键：氢键
10、、疏水键、范德氢键、疏水键、范德华力、盐键（离子键）、配位键、二硫键华力、盐键（离子键）、配位键、二硫键蛋白质的性质蛋白质的性质1.两性和等电点两性和等电点2.胶体性质胶体性质3.蛋白质的变性蛋白质的变性4.蛋白质的水解蛋白质的水解5.蛋白质的显色反应蛋白质的显色反应（缩二脲反应、黄色反应、米伦反应、茚（缩二脲反应、黄色反应、米伦反应、茚三酮反应）三酮反应）PH pI 酶酶一、酶的组成一、酶的组成分为分为单纯酶单纯酶和和结合酶结合酶两类：两类：单纯酶单纯酶的催化活性仅由蛋白质的结构决定。的催化活性仅由蛋白质的结构决定。结合酶结合酶的催化活性，除蛋白质部分外，还需要的催化活性，除蛋白质部分外，还
11、需要非蛋白质物质，称为非蛋白质物质，称为辅酶辅酶，如，如Cu2+、Zn2+、Mn2+等金属离子和低分子量的有机化合物如叶等金属离子和低分子量的有机化合物如叶绿素、血红素、维生素等。绿素、血红素、维生素等。二、酶催化反应的特点二、酶催化反应的特点 催化效率高，为一般催化剂的催化效率高，为一般催化剂的108 1010倍。倍。 具有高度的选择性，能识别对映体具有高度的选择性，能识别对映体 。可在温和条件下起催化反应，即在可在温和条件下起催化反应，即在pH 7，和和37左右进行，但在高温、强酸、强碱条件左右进行，但在高温、强酸、强碱条件下易失活。下易失活。三、酶的分类和命名三、酶的分类和命名 1分类分
12、类在国际系统分类法中，酶的分类是按酶催化反在国际系统分类法中，酶的分类是按酶催化反应的性质，将其分为六大类：应的性质，将其分为六大类：氧化还原酶氧化还原酶转移酶转移酶水解酶水解酶裂解酶裂解酶异构酶异构酶合成酶。合成酶。2命名命名按国际系统命名原则，每一种酶都有一个系统名按国际系统命名原则，每一种酶都有一个系统名称和一个习惯名称。称和一个习惯名称。习惯命名法：一般根据两个原则：习惯命名法：一般根据两个原则：根据作用物，如水解淀粉的叫淀粉酶，水解蛋根据作用物，如水解淀粉的叫淀粉酶，水解蛋白质的叫蛋白酶等。白质的叫蛋白酶等。根据催化反应的性质，如水解酶、氧化酶、脱根据催化反应的性质，如水解酶、氧化酶
13、、脱氢酶等。常结合上述两个原则来命名，如乳酸脱氢酶等。常结合上述两个原则来命名，如乳酸脱氢酶，是催化乳酸脱氢反应的。氢酶，是催化乳酸脱氢反应的。系统命名法：是以酶的催化反应为基础命名，名系统命名法：是以酶的催化反应为基础命名，名称要写出作用物及催化反应的性质。如谷丙转氨称要写出作用物及催化反应的性质。如谷丙转氨酶的系统名称为丙氨酸：酮戊二酸氨基转移酶，酶的系统名称为丙氨酸：酮戊二酸氨基转移酶，两种作用物之间用两种作用物之间用“：”隔开。隔开。核酸核酸 -D-呋喃核糖呋喃核糖 -D-2-脱氧呋喃核糖脱氧呋喃核糖 1戊糖戊糖核糖核酸（核糖核酸（RNA）水解得到的戊糖是核糖水解得到的戊糖是核糖，脱氧
14、核糖核酸脱氧核糖核酸（DNA）水解得到的戊糖是水解得到的戊糖是2-脱氧核糖脱氧核糖。 2碱基碱基存在于核苷酸中的存在于核苷酸中的碱基碱基，都是，都是嘧啶或嘌呤的嘧啶或嘌呤的衍生物衍生物，常见的只有五种：，常见的只有五种：脲嘧啶（脲嘧啶（U）、）、胞胞嘧啶（嘧啶（C）、）、胸腺嘧啶（胸腺嘧啶（T）、）、腺嘌呤（腺嘌呤（A）、）、鸟嘌呤（鸟嘌呤（G）。）。从从RNA水解水解得到的碱基有得到的碱基有C、U、A、G。从从DNA水解水解得到的碱基有得到的碱基有C、T、A、G。 3核苷核苷核苷是由环状结构的核糖或脱氧核糖上的半缩醛羟基，核苷是由环状结构的核糖或脱氧核糖上的半缩醛羟基，与有机碱上的含氮基团失水形成的糖苷。与有机碱上的含氮基团失水形成的糖苷。 2-脱氧胞苷脱氧胞苷腺苷腺苷1-D-脱氧核呋喃糖胞嘧脱氧核呋喃糖胞嘧9-D-核呋喃糖腺嘌呤核呋喃糖腺嘌呤4.核苷酸核苷酸 核苷酸是核酸的结构单位核苷酸是核酸的结构单位，与核苷相对，与核苷相对应，有应，有四种核糖核苷酸和四种脱氧核糖四种核糖核苷酸和四种脱氧核糖核苷酸。核苷酸。核苷酸是核苷和磷酸的酯，由核苷酸是核苷和磷酸的酯，由核苷的核苷的3位或位或5位上的羟基被磷酸酯化位上的羟基被磷酸酯化而生成的，而生成的，它有强酸性。它有强酸性。脲嘧啶核苷酸脲嘧啶核苷酸(脲苷脲苷-5-磷酸磷酸)
