第二十章 蛋白质和核酸

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1、第二十章蛋白质和核酸学习要求：1、掌握α-氨基酸的结构、两性、等电点、主要化学性质及制法。2、了解肽的命名、结构和多肽结构的测定方法。3、掌握蛋白质的性质，了解蛋白质复杂结构及在构成生命体上的作用。4、了解酶的组成及酶催化反应的特异性。5、了解核酸（RNA和DNA）的组成、结构及核酸的生物功能。蛋白质和核酸都是天然高分子化合物，是生命物质的基础。我们知道，生命活动的基本特征就是蛋白质的不断自我更新。蛋白质是一切活细胞的组织物质，也是酶、抗体和许多激素中的主要物质。所有蛋白质都是α-由氨基酸构成的，因此，α-由氨基酸是建筑蛋白质的砖石。要讨

2、论蛋白质的结构和性质，首先要研究α-由氨基酸。20-1氨基酸组成蛋白质的氨基酸（天然产氨基酸）都是α-氨基酸，即在α-碳原子上有一个氨基，可用下式表示：天然产的各种不同的α-氨基酸只是R不同而已。氨基酸目前已知的已超过100种以上，但在生物体内作为合成蛋白质的原料只有二十种（见P616表20-1）。1．分类：按烃基类型可分为脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含杂环氨基酸。按分子中氨基和羧基的数目分为中性氨基酸，酸性氨基酸，碱性氨基酸。2．命名：多按其来源或性质而命名。国际上有通用的符号（见P616表20-1）。3．构型：用D/L体系表示——在费

3、歇尔投影式中氨基位于横键右边的为D型，位于左边的为L型。例如：天然氨基酸（出甘氨酸外）其他所有α-碳原子都是手性的，都有旋光性，而且发现主要是L型的（也有D型的，但很少）。存在形式：氨基酸都以偶极离子的形式存在。组氨酸谷氨酸丙氨酸八个人体必需氨基酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸苯丙氨酸苏氨酸蛋氨酸赖氨酸色氨酸一、名称和物理性质名称氨基酸的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样，用D或L表示。每个氨基酸都有俗名，并都用一个缩写符号表示。物理性质大部分的氨基酸在水中有一定的溶解度；酸性的氨基酸在水中的溶解度较差；氨基酸在200度

4、以下都是稳定的；氨基酸的pKa为2左右；每一个光学纯的氨基酸都有旋光值。二、氨基酸的性质1、氨基酸的酸-碱性——两性与等电点氨基酸分子中的氨基是碱性的，而羧基是酸性的，因而氨基酸既能与酸反应，也能与碱反应，是一个两性化合物。（1）两性氨基酸在一般情况下不是以游离的羧基或氨基存在的，而是两性电离，在固态或水溶液中形成内盐。（2）等电点在氨基酸水溶液中加入酸或碱，至使羧基和氨基的离子化程度相等（即氨基酸分子所带电荷呈中性——处于等电状态）时溶液的pH值称为氨基酸的等电点。常以pI表示。溶液pH>等电点等电点(pI)溶液pH<等电点注：1°等电

5、点为电中性而不是中性（即pH=7），在溶液中加入电极时其电荷迁移为零。中性氨基酸pI=4.8~6.3酸性氨基酸pI=2.7~3.2碱性氨基酸pI=7.6~10.82°等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。2、氨基酸氨基的反应（1）氨基的酰基化氨基酸分子中的氨基能酰基化成酰胺。乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯邻苯二甲酸酐等都可用作酰化剂。在蛋白质的合成过程中为了保护氨基则用苄氧甲酰氯作为酰化剂。（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：氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定N端的试剂。（3）与亚硝酸反应反应是定量完成的，

6、衡量的放出N2，测定N2的体积便可计算出氨基酸只氨基的含量。（4）与茚三酮反应α-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α-氨基酸的灵敏的方法。3、氨基酸羧基的反应氨基酸分子中羧基的反应主要利用它能成酯、成酐、成酰胺的性质。这里值得特别提出的是将氨基酸转化为叠氮化合物的方法（氨基酸酯与肼作用生成酰肼，酰肼与亚硝酸作用则生成叠氮化合物）。叠氮化合物与另一氨基酸酯作用即能缩合成二肽（用此法能合成光学纯度的肽）P618。三、氨基酸的制备氨基酸的制取主要有三条途径：即蛋白质水解、有机合成和发酵法。氨基酸的合成方法主要

7、有三种：1、由醛制备醛在氨存在下加氢氰酸生成α-氨基腈，后者水解生成α-氨基酸。例如：2、α-卤代酸的氨化此法有副产物仲胺和叔胺生成，不易纯化。因此，常用盖伯瑞尔法代替上法。盖伯瑞尔法生成的产物较纯，适用于实验室合成氨基酸。3、由丙二酸酯法合成此法应用的方式多种多样，其基本合成路线是：合成法合成的氨基酸是外消旋体，拆分后才能得到D-合L-氨基酸。20-2多肽一、多肽的组成和命名1、肽和肽键一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基脱水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键。由n个α-氨基酸缩合而成的肽称为n肽，由多个α-氨基酸缩合

8、而成的肽称为多肽。一般把含100个以上氨基酸的多肽（有时是含50个以上）称为蛋白质。无论肽脸有多长，在链的两端一端有游离的氨基（-NH2），称为N端；链的另一端有游离的羧基（-COOH），称为