氨基酸多肽蛋白质酶和核酸ppt课件

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1、第二十二章第二十二章第二十二章第二十二章 氨基酸、多氨基酸、多氨基酸、多氨基酸、多肽肽、蛋白、蛋白、蛋白、蛋白质质、酶酶和核酸和核酸和核酸和核酸exit第一第一节 氨基酸的构造、称号及物理性氨基酸的构造、称号及物理性质第二第二节 氨基酸的性氨基酸的性质第三第三节 氨基酸的合成氨基酸的合成第四第四节 多多肽的定的定义、命名和构造、命名和构造第五第五节 多多肽的合成的合成第六第六节 多多肽构造的构造的测定定第七第七节 蛋白蛋白质的构造和特性的构造和特性第八第八节 酶第九第九节 核酸核酸本章提本章提本章提本章提纲纲 蛋白蛋白质、碳水化合物、脂肪、碳水化合物、脂肪(甘油醇的脂肪酸甘油醇的脂肪酸酯)是人

2、所需是人所需营养中的三种要素。养中的三种要素。第一第一节 氨基酸的构造、称号和物性氨基酸的构造、称号和物性 羧酸分子中酸分子中烃基上的一个或几个基上的一个或几个氢原子被氨基取代生成的化合物叫氨基酸。原子被氨基取代生成的化合物叫氨基酸。一一 定定义按氨基与按氨基与羧基的相基的相对位置分：位置分：-氨基酸，氨基酸，-氨基酸氨基酸按氨基与按氨基与羧基的数目来分：基的数目来分： 中性氨基酸、酸性氨基酸，碱性氨基酸中性氨基酸、酸性氨基酸，碱性氨基酸三三 氨基酸的构型和存在方式氨基酸的构型和存在方式构型用构型用D、L表示表示 -氨基酸通式氨基酸通式 L型型 -氨基酸氨基酸 D型型 -氨基酸氨基酸 L-甘油

3、甘油醛除甘氨酸，天然除甘氨酸，天然-氨基酸都是有旋光的，而且都是氨基酸都是有旋光的，而且都是L型的。型的。二二 分分类存在方式：氨基酸都以偶极离子的方式存在。存在方式：氨基酸都以偶极离子的方式存在。 组氨酸氨酸谷氨酸谷氨酸丙氨酸丙氨酸四四 称号和物理性称号和物理性质 名名 称称氨基酸的氨基酸的碳原子除甘氨酸外都是手性碳原子。碳原子除甘氨酸外都是手性碳原子。其构型的表示方法与糖一其构型的表示方法与糖一样，用，用D或或L表示。表示。每个氨基酸都有俗名，并都用一个每个氨基酸都有俗名，并都用一个缩写符号表示。写符号表示。 物物 理理 性性 质大部分的氨基酸在水中有一定的溶解度；大部分的氨基酸在水中有一

4、定的溶解度；酸性的氨基酸在水中的溶解度酸性的氨基酸在水中的溶解度较差；差；氨基酸在氨基酸在200度以下都是度以下都是稳定的；定的；氨基酸的氨基酸的pKa为2左右；左右；每一个光学每一个光学纯的氨基酸都有旋光的氨基酸都有旋光值。五五 八个必需氨基酸八个必需氨基酸缬氨酸氨酸亮氨酸亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苏氨酸氨酸蛋氨酸蛋氨酸赖氨酸氨酸色氨酸色氨酸一一 等等电点点二二 与与茚三三酮反响反响三三 氨基酸金属氨基酸金属盐络合物的构成合物的构成第二第二节 氨基酸的性氨基酸的性质谷氨酸谷氨酸 焦谷氨酸焦谷氨酸总述：具有胺和述：具有胺和羧酸的共性。例如构成酸的共性。例如构成酰胺胺2分子甘氨酸分子

5、甘氨酸 2,5-二二嗪哌酮- 2H2O- H2O 一个氨基酸一个氨基酸总可以找到一个可以找到一个pH值，在，在该pH值下，正、下，正、负离子的离子的浓度完全相等，此度完全相等，此时向阳极挪向阳极挪动和向阴极挪和向阴极挪动的离的离子彼此抵消即没有子彼此抵消即没有净的迁移，或者的迁移，或者说，电场中不中不显示离示离子的迁移。将此子的迁移。将此时的的pH值称称为该氨基酸的等氨基酸的等电点。点。 氨基酸的特殊性氨基酸的特殊性质一一 等等电点点中性氨基酸的等中性氨基酸的等电点：点：pH=6.26.8 酸性氨基酸的等酸性氨基酸的等电点：点：pH=2.83.2 碱性氨基酸的等碱性氨基酸的等电点：点：pH=7

6、.610.8 不同的氨基酸有不同的等不同的氨基酸有不同的等电点，所以可以点，所以可以经过测定氨基定氨基酸的等酸的等电点来点来鉴别氨基酸。氨基酸。 等等电点点时，以两性离子方式存在的氨基酸，以两性离子方式存在的氨基酸浓度最度最大在水溶液中，氨基酸的溶解度最小。大在水溶液中，氨基酸的溶解度最小。二二 与与茚三三酮的反响的反响凡是有游离氨基的氨基酸都可以和凡是有游离氨基的氨基酸都可以和茚三三酮发生呈紫色的反响。生呈紫色的反响。茚茚三三酮 水合水合茚三三酮+紫色紫色-CO2，-RCHO-3H2O互互变异构异构三三 氨基酸金属氨基酸金属盐络合物的构成合物的构成金属上有空金属上有空轨道，道，N上有未共用上

7、有未共用电子子对！ 氨基酸金属氨基酸金属盐络合物具有很好的合物具有很好的结晶外形晶外形, 该反响可用来沉淀和反响可用来沉淀和鉴别某些氨基酸。某些氨基酸。一一 斯瑞克合成法斯瑞克合成法-醛的氨的氨氰化法化法二二 赫赫尔-乌尔哈哈-泽林斯基林斯基-溴化法溴化法三三 盖布瑞盖布瑞尔法法四四 丙二酸丙二酸酯法法第三第三节 氨基酸的合成氨基酸的合成改良方法：改良方法： 用用NH4CN or NH4Cl+KCN替代替代HCN+NH3应 用：用： 合成比原料合成比原料醛多一个碳的氨基酸多一个碳的氨基酸氨基酸的来源：氨基酸的来源：1天然天然产物酸性水解物酸性水解 2 微生物微生物发酵法酵法 3 化学合成法化学

8、合成法一一 斯瑞克合成法斯瑞克合成法-醛的氨的氨氰化法化法RCHO + HCN +NH3H3+O运用盖布瑞运用盖布瑞尔法可以制法可以制备很很纯的氨基酸。的氨基酸。二二 赫赫尔-乌尔哈哈-泽林斯基林斯基-溴化法溴化法RCH2COOHNH3Br2P在封管或高在封管或高压釜内釜内进展展三三 盖布瑞盖布瑞尔法法H3O+1. 经过酰基丙二酸基丙二酸酯法法四四 丙二酸丙二酸酯法法+ NC-CH=CH2H3+OH2/Pt醋酸醋酸麦克麦克尔加成加成 碱碱H2/催催加加热-CO2OH -丝氨酸的合成氨酸的合成+ CH2=OH3+O-CO2丝氨酸氨酸 65%2. 经过溴代丙二酸溴代丙二酸酯法合成法合成CH2(CO

9、OEt)2BrCH(COOEt)2ClCH2CH2SCH3HClBr2 CCl4NaNaOH蛋氨酸蛋氨酸 50% 烷基化基化谷氨酸的合成谷氨酸的合成+ CH2=CHCOOEt麦克麦克尔加成加成NaOEtH3+O谷氨酸谷氨酸 70%脯氨酸的合成脯氨酸的合成H3+ONaOEtBr(CH2)3BrEtOHNaOH脯氨酸脯氨酸 70%分子内分子内亲核取代核取代 一个氨基酸的一个氨基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基基与另一分子氨基酸的氨基经过失水反响，失水反响，构成一个构成一个酰氨氨键，新生成的化合物称，新生成的化合物称为肽，肽分子中的分子中的酰氨氨键叫叫肽键。二分子氨基酸失水构成的。二分子氨基酸失水构成

10、的肽叫二叫二肽，多个分，多个分子氨基酸失水构成的子氨基酸失水构成的肽叫多叫多肽。第四第四节 多多肽的定的定义、命名和构造、命名和构造一一 定定义二二 命名命名甘氨酸甘氨酸丙氨酸丙氨酸亮氨酸亮氨酸产物三物三肽的称号的称号为：甘氨：甘氨酰-丙氨丙氨酰-亮氨酸亮氨酸 甘甘-丙丙-亮亮Gly-Ala-Leu-2H2O肽键C-端端N端端1. 肽键和和肽的几何外形的几何外形三三 构造构造2. 二硫二硫键Na +液液NH3空气氧化空气氧化Cys-Tyr-Ile-Glu-Arg-Cys-Pro-Leu-Gly NH2SS牛催牛催产素素一一 氨基的氨基的维护二二 羧基的基的维护三三 侧链的的维护四四 接接肽方法

11、方法 1 混合酸混合酸酐法法 2 活活泼酯法、法、 3 碳二碳二亚胺法胺法 4 环酸酸酐法、法、 5 固相接固相接肽第五第五节 多多肽的合成的合成维护基必需具基必需具备的条件的条件1易在易在预定的部位引入定的部位引入2在某特定的条件下，在某特定的条件下，维护基很易除去基很易除去3引入和除去引入和除去维护基基时，分子中的其它部位，分子中的其它部位 不会遭到影响，特不会遭到影响，特别是已接好的是已接好的肽键。多多肽合成必需合成必需处理下面四个理下面四个问题1.氨基氨基维护 2. 羧基基维护 3. 侧链维护 4. 接接肽方法方法C6H5CH2OH+COCl2光气光气)一一 氨基的氨基的维护1. 用用

12、氯代甲酸苯甲代甲酸苯甲酯或称苯甲氧基甲或称苯甲氧基甲酰氯维护Benzoxycarbonyl简写写ZH2 Pd/C +NH3CH2CO2-OH-H+SOCl2+NH3CH2CO2-, OH-H+H+CF3COOH1mol上上维护基基接接肽去去维护基基反响反响过程：程：2 用用氯代甲酸三代甲酸三级丁丁酯维护t-Butoxycarbonyl 简写写BOC在多在多肽中的运用：中的运用：CF3COOH HOAc-OH, 25oC上上维护基基接接肽过程略程略去去维护基基*1. 催化催化氢化和稀碱都不能除去化和稀碱都不能除去BOC，通常用温，通常用温 和的酸性水解法除去。和的酸性水解法除去。*2. 假假设氨

13、基酸中有多个氨基，在接氨基酸中有多个氨基，在接肽前均需前均需维护。*3. 用用Z维护还是用是用BOC维护，视实践情况而定。践情况而定。二二 羧基的基的维护运用的酸运用的酸为：CF3COOH HBr / HOAcA代表：代表：HCl CH3OH接接肽Na2CO3接接肽Pd / H2(CH3)2C=CH2接接肽H3+O去去维护基基去去维护基基上上维护基基上上维护基基上上维护基基去去维护基基AAA例如：例如：三三 侧链的的维护 当氨基酸的侧链带有某些官能团时，在合成多肽时，有时也需求加以维护，维护的方法，要视详细情况而定。巯基基经常用苯甲基常用苯甲基维护，维护基可以在基可以在钠、液氨作用下除去。、液

14、氨作用下除去。上上维护基基去去维护基基空气中氧化空气中氧化Na, NH3(l)四四 接接肽的方法的方法1 混合酸混合酸酐法活化法活化羧基基-OH, 25oCN(C2H5)3-5-0oC-(C2H5)3NHClH2/Pd-C接接肽C6H5CH2OCOCl2 活活泼酯法法N(C2H5) 3H+3. 碳二碳二亚胺法接胺法接肽dicyclohexylcarbodimide (DCC)接接肽H2 / Pd-C去去维护基基失水机制失水机制二二环己基己基脲1. 维护氨基和活化氨基和活化羧基同基同时完成完成 2. 氨基甲酸不氨基甲酸不稳定定4. 环酸酸酐法接法接肽- CO2二二肽环状酸状酸酐215. 固相接固

15、相接肽麦麦尔德德发明；明；处理了蛋白理了蛋白质和多和多肽的一些合成的一些合成问题。在不溶的高分子在不溶的高分子树脂的外表上脂的外表上进展接展接肽反响称反响称为固相接固相接肽。测定定肽或蛋白或蛋白质的一的一级构造需求构造需求进展下面几展下面几项任任务： 一一 测定分子中能否存在二硫定分子中能否存在二硫键二二 检测氨基酸的氨基酸的组成及其相成及其相对比例比例三三 测定定肽或蛋白或蛋白质中各氨基酸的中各氨基酸的陈列列顺序序第六第六节 多多肽构造的构造的测定定一一 测定分子中能否存在二硫定分子中能否存在二硫键 多多肽或蛋白或蛋白质分子中有二硫分子中有二硫键，需求切断。，需求切断。其方法是用其方法是用过

16、酸氧化。酸氧化。二二 检测氨基酸的氨基酸的组成及其相成及其相对比例比例该任任务由氨基酸自由氨基酸自动分析分析仪完成完成 在在N-端引入具有特定基端引入具有特定基团的的标志化合物，志化合物，这种种标志基志基团有有颜色、色、荧光、紫外吸收等性光、紫外吸收等性质，然后分，然后分别鉴定具有定具有这种基种基团的氨基酸衍生物。的氨基酸衍生物。三三 测定定肽或蛋白或蛋白质中各氨基酸的中各氨基酸的陈列列顺序序1. N-端氨基酸端氨基酸单元的分析元的分析DNFB + Gly-Ala-PheDNFB-Gly-Ala-PheDNFB-Gly Ala PheH+ 水解水解 105oCpH=8-9 室温室温二硝基氟苯法

17、桑格二硝基氟苯法桑格尔法法肼解法：解法： 当蛋白当蛋白质或多或多肽与无水与无水肼在在100反响反响5-10h后，除后，除C端氨基酸外，端氨基酸外，一切氨基酸都一切氨基酸都转变成相成相应氨基酸的氨基酸的酰肼，C端氨基酸那么以游离氨基酸放端氨基酸那么以游离氨基酸放出。出。 2. C-末端末端测定定NH2-NH2 100oC 5-10hGly-Ala-PheGlyNHNH2 AlaNHNH2 Phe第七第七节 蛋白蛋白质的构造和特性的构造和特性相相对分子分子质量超越量超越1万的多万的多肽称称为蛋白蛋白质。蛋白蛋白质有两个重要的性有两个重要的性质：盐析、析、变性性蛋白蛋白质有四有四级构造构造 肽链中各

18、种氨基酸相互中各种氨基酸相互联接的接的顺序是蛋白序是蛋白质的的初初级构造，也叫一构造，也叫一级构造。构造。 多多肽链主主链骨架中的假骨架中的假设干干肽段，段，经过氢键，构成有构成有规那么的构象，那么的构象，这称称为二二级构造。构造。 -螺旋螺旋 -折叠折叠 在二在二级构造的根底上，多构造的根底上，多肽链间经过氨基酸残氨基酸残基基侧链的相互作用而的相互作用而进展展盘旋和折叠，因此旋和折叠，因此产生的生的特定的三特定的三维空空间构造，构造，这称称为三三级构造，也称构造，也称为蛋蛋白白质的的亚基。基。 各个各个亚基在低聚蛋白中的空基在低聚蛋白中的空间排布及相互作用，排布及相互作用，称称为蛋白蛋白质的

19、四的四级构造。构造。蛋白蛋白质的生理活性是由二的生理活性是由二级、三、三级、四、四级构造来决构造来决议的。的。第八第八节 酶酶： 酶是一是一类在生物体内有催化活性的蛋白在生物体内有催化活性的蛋白质。辅酶：与：与酶蛋白松弛地蛋白松弛地结合的合的辅助因子称助因子称为辅酶。辅基：与基：与酶蛋白蛋白严密地密地结合的合的辅助因子称助因子称为辅基。基。全全酶：酶蛋白与蛋白与辅助因子助因子结合后构成的复合物称合后构成的复合物称为全全酶。D-2-脱氧核糖脱氧核糖的核苷的核苷+磷酸磷酸第九第九节 核酸核酸D-核糖核糖+碱基碱基构造构造组成成核糖核苷酸核糖核苷酸核糖核酸核糖核酸D-核糖的核苷核糖的核苷+磷酸磷酸核

20、核酸酸脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸脱氧核糖脱氧核糖核甘酸核甘酸D-2-脱氧核糖脱氧核糖+碱基碱基聚合聚合聚合聚合核酸的根本核酸的根本单位位一一 糖糖D-核糖核糖D-2-脱氧核糖脱氧核糖二二 碱基碱基C胞胞嘧啶U脲嘧啶T胸腺胸腺嘧啶A腺腺嘌呤呤G鸟嘌呤呤RNA的的组成成鸟苷苷G腺苷腺苷A胞苷胞苷C脲苷苷U 将将遗传密密码翻翻译变成特异的蛋白成特异的蛋白质，以，以执行各种生命功能，使后代表行各种生命功能，使后代表现出与出与亲代代类似的似的遗传性状。性状。RNA的作用的作用DNA的的组成成2-脱氧胸腺苷脱氧胸腺苷dT2-脱氧胞苷脱氧胞苷dC2-脱氧腺苷脱氧腺苷dA2-脱氧脱氧鸟苷苷 dG携携带全部全部遗传密密码。DNA所携所携带的全部的全部遗传信息都信息都记载在在DNA所包含的全部核苷酸的所包含的全部核苷酸的陈列列顺序中。序中。 DNA虽然只需四种然只需四种类型的核苷酸，但它的相型的核苷酸，但它的相对分子分子质量量极大，极大，这四种核苷酸在四种核苷酸在DNA分子中的分子中的陈列方式近乎无列方式近乎无穷，一个含一个含1000个核苷酸的个核苷酸的DNA分子，有分子，有41000种种陈列方式，列方式，这是一个天文数字，是一个天文数字，这就是生物界多就是生物界多样性的性的缘由。由。DNA的作用的作用