蛋白质,酶,核酸.docVIP

第二十章?? 蛋白质和核酸 教学要求 1.掌握α－氨基酸的结构、性质和制法。 2.了解多肽的结构、命名和合成。 3.了解蛋白质是构成生命体的重要物质,了解蛋白质的结构并掌握它的性质。 4.初步了解核酸的结构。 蛋白质(protein)和核酸(nucleic acid)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。要讨论蛋白质的结构和性质，首先要研究α-由氨基酸的化学。 第一节氨基酸 一、氨基酸的结构、命名和分类 氨基酸(amino acid)是形成蛋白质的基石，在动植物体内也有游离的氨基酸。现在已分离出来的氨基酸将近百种，主要的蛋白质，大约是由20种氨基酸组成的。它们和蛋白质的关系正如字母和字的关系类似，由20种氨基酸可以形成无数的蛋白质。从结构上讲，都在羧基的α位上连有一个氨基。其通式可表示如下, 天然产的各种不同的α-由氨基酸只是R结构不同而已。 ?????????????? 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。 ?二、氨基酸的构型 20种氨基酸中的烷基R，除一种R=H外，其它均是不同的有机基团，因此氨基酸的α碳原子（除R=H外）都是手性碳原子。氨基酸构型表示方法，与糖一样，习惯用D或L表示，天然的氨基酸中多数都是L型的（也有D型的，但很少）。氨基在费歇尔投影式直线的左边，与L-甘油醛中的羟基的向位类似。用D/ L体系表示——在费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。 三、氨基酸的性质 1．氨基酸的酸-碱性 氨基酸分子中的氨基是碱性的，而羧基是酸性的。虽然它们的酸碱电离常数比起-COOH 和–NH2来都低得多，但是氨基酸既能与酸反应，也能与碱反应，是一个两性化合物。 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。等电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 = 7.6~10.8。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。?选用苄氧甲酰氯这一特殊试剂，是因为这样的酰基易引入，对以后应用的种种试剂较稳定，同时还能用多种方法把它脱下来。 ? 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，衡量的放出N2，测定N2的体积便可计算出氨基酸中氨基的含量。 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）。 4．氨基和羧基的反应 两分子的氨基酸可以各出一个氨基和羧基失水，形成环状的酰胺，例如两分子甘氨酸失水，得甘氨酸失水物，或称2，5-二酮哌嗪： 在实验室内，最好的方法是用氨基酸酯制备。氨基酸酯的盐酸盐是稳定的化合物，但游离的氨基化合物相互作用即失去两分子的醇，变为二酮哌嗪。氨基酸酯是用氨基酸在氯化氢及醇的作用下制备： 二酮哌嗪在浓盐酸的作用下，可以将一个酰胺键保留，另一个酰胺键断开，因此就得到一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基失水形成的产物： 谷氨酸中的羧基和氨基可以形成分子中的酰胺，叫作焦谷氨酸，它是一个内酰胺。由谷氨酸和等量的水在高压釜内加热制备： 5．氨基酸的金属盐 某些氨基酸的盐，和氨基络合，形成形状很好的结晶，有时可以用来沉淀和鉴别某些氨基酸。例如，甘氨酸的铜盐结构如下： 许多氨基酸和金属盐以一定的比例形成分子络合物。例如1分子金属盐∶2分子氨基酸