第九章 生物化学

第九章
生物化学
——— 歙县中学
2010.10
增补：人体非 必需氨基酸： “携一两本单 色书来。”
第一节 蛋白质的结构与功能 第二节 核酸的结构与功能 第三节 酶与维生素 第四节 生物氧化 第五节 糖、脂质代谢 脂质代谢 蛋白质、 第六节 蛋白质、核酸代谢
第一节 蛋白质的结构和功能
一、蛋白质的分子基本组成单位 二、蛋白质的元素组成 三、蛋白质分子结构 四、蛋白质的理化性质 五、蛋白质的生理功能
结构异构： 葡萄糖和果糖（Ｃ 结构异构：如 葡萄糖和果糖（Ｃ６Ｈ１２Ｏ６） 同分异构体 立体异构 几何异构： 二氯乙烯（Ｃ 几何异构：如 二氯乙烯（Ｃ２Ｈ２ＣＬ２） 旋光异构：以甘油醛为例,如下图 如下图: 旋光异构：以甘油醛为例 如下图 构象异构
两个构型，哪个是Ｄ－ 两个构型，哪个是Ｄ－ 哪个是Ｌ－ Ｌ－型 型，哪个是Ｌ－型？
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二、蛋白质元素组成 Ｃ：５０％～５５％ Ｃ：５０％～５５％ ５０％～５５ Ｈ：６％～８ Ｈ：６％～８％ Ｏ：２０％～２３％ Ｏ：２０％～２３％ ２０％～２３ Ｎ：１５％～１８％ Ｎ：１５％～１８％ １５％～１８ Ｓ：０ Ｓ：０～４％ Ｎ的平均含量为１６％（4/25） 的平均含量为１６％（4/25） １６％（4/25
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1.什么是不对称碳原子？ 什么是不对称碳原子？ 什么是不对称碳原子 四个公价键连接不同基团的碳。又称手性碳原子。 答：四个公价键连接不同基团的碳。又称手性碳原子。 2.什么叫构型？D-型和 型指的是什么构型？ 什么叫构型？ 型和L-型指的是什么构型？ 什么叫构型 型和 型指的是什么构型 答：构型是指分子中原子在空间的相对排列方式。 构型是指分子中原子在空间的相对排列方式。
谷氨酸等电点：ＰＩ＝１ （ＰＫ１＋ＰＫ２）＝３ 谷氨酸等电点：ＰＩ＝１／２（ＰＫ１＋ＰＫ２）＝３.２２ 赖氨酸， 例2. 赖氨酸，PK1=2.18；PK2=8.95；PK3=10.53。 ； ； 。
COOH | H3N+—C*—H | （CH2）4 ） | NH3+ COOCOO| | H2N—C*—H H3N+—C*—H 2.18 | 8.95 | （CH2）4 ） （CH2）4 ） | | NH3+ NH3+ COO| H2N—C*—H 10.53 | （CH2）4 ） | NH2
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1. 方便起见，有机分子在书写的时候，一般不采用立 方便起见，有机分子在书写的时候， 体模型和透视式，而以投影式书写。 体模型和透视式，而以投影式书写。 2. 甘油醛分子构型种类，依据投影式中羟基（-OH）的 甘油醛分子构型种类，依据投影式中羟基（ ） 位置决定，如图所示，羟基在右为D-型 在左为L-型 位置决定，如图所示，羟基在右为 型，在左为 型；不 同分子决定构型的关键基团是不一样的， 同分子决定构型的关键基团是不一样的，如氨基酸的关键 基团是氨基 氨基（ 基团是氨基（-NH2）。 再看看一些例子吧！ 再看看一些例子吧！
返回 脯氨酸生成黄色化合物 其他氨基酸生成蓝紫色化合物
物质量浓度计算式： 物质量浓度计算式： A=-log(I/I。)=-lgT=kLc
A ——吸收度； 吸收度； 吸收度 I。——入射的单色光强度； 入射的单色光强度； 。 入射的单色光强度 I ——透射的单色光强度； 透射的单色光强度； 透射的单色光强度 T ——物质的透射比； 物质的透射比； 物质的透射比 k ——吸收系数； 吸收系数； 吸收系数 L ——被分析物质的光程 被分析物质的光程 返回 c ——物质的浓度 物质的浓度
α－螺旋 －
注：相隔３个氨基酸残基（或 相隔３个氨基酸残基（ ２个肽键）的两个肽键的中Ｏ 个肽键）的两个肽键的中Ｏ －－Ｈ形成氢键 形成氢键。 －－Ｈ形成氢键。
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平 行 式
反 平 行 式
β－折叠 －
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③三级结构： 三级结构： 在二级结构的基础上，进一步卷曲折叠， 在二级结构的基础上，进一步卷曲折叠，构成一个很不 规则的具有特定结构的蛋白质分子。 规则的具有特定结构的蛋白质分子。 维持结构的键：氢键、离子键、疏水键、范德华力。 维持结构的键：氢键、离子键、疏水键、范德华力。 让我们看看三级结构的样子 ④四级结构： 四级结构： 数条具有独立的三级结构的肽链通过非共价键相互连接 而成的聚合体结构。每条肽链结构称作亚基 亚基。 而成的聚合体结构。每条肽链结构称作亚基。 维持结构的键：主要是非共价键。 维持结构的键：主要是非共价键。 非共价键 注：蛋白质有三级或四级结构，一级结构决定了高级结构。 蛋白质有三级或四级结构，一级结构决定了高级结构。
２.蛋白质结构
蛋白质分为一、 蛋白质分为一、二、三、四级结构 ①一级结构： 一级结构： 组成蛋白质肽链中氨基酸的数目、种类和排列顺序， 组成蛋白质肽链中氨基酸的数目、种类和排列顺序， 肽链的数目，以及链内链间二硫键的数目和位置。 肽链的数目，以及链内链间二硫键的数目和位置。 结构维持的键：肽键、二硫键（ 结构维持的键：肽键、二硫键（决定蛋白质分子结构 稳定的主要键）。 稳定的主要键）。 ②二级结构：肽链骨架盘绕折叠所形成的结构。 二级结构：肽链骨架盘绕折叠所形成的结构。 结构维持的键： 结构维持的键：氢键 α－螺旋结构：链内氢键维持结构 螺旋结构： 类型 β－折叠结构：链间氢键维持结构 折叠结构： 下一页
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H+ + A[H+] · [A-]
谷氨酸， 例1.谷氨酸，PK1=2.19；PK2=4.25；PK3=9.67。 谷氨酸 ； ； 。
COOH | H3N+—C*—H | （CH2）2 ） | COOH COO| H3N+—C*—H 2.19 | （CH2）2 ） | COOH COO| H3N+—C*—H 4.25 | （CH2）2 ） | COOCOO| H2N—C*—H 9.67 | （CH2）2 ） | COO-
D-型 型
L-型 型
想想看， 想想看，右边的氨基 酸是什么构型？ 酸是什么构型？
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2. 20种氨基酸的分类： 种氨基酸的分类： 种氨基酸的分类
基的化学结构可分成三类 按R基的化学结构可分成三类： 基的化学结构可分成三类： 包括： ⑴脂肪族氨基酸（15种），包括： 脂肪族氨基酸（ 种），包括 ①中性氨基酸（5种） 中性氨基酸（ 种 ②含羟基或硫氨基酸（4种） 含羟基或硫氨基酸（ 种 ③酸性氨基酸及其酰胺（4种） 酸性氨基酸及其酰胺（ 种 ④碱性氨基酸（2种） 碱性氨基酸（ 种 ⑵杂环族氨基酸（2种） 杂环族氨基酸（ 种 ⑶ 芳香族氨基酸（3种） 芳香族氨基酸（ 种
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一、基本组成单位——氨基酸 基本组成单位 氨基酸 1.氨基酸通式： 氨基酸通式： 氨基酸通式 什么是不 对称碳原 子呢？ 子呢？
20种天然氨基酸都是 氨基酸，α碳是 种天然氨基酸都是α-氨基酸 种天然氨基酸都是 氨基酸， 碳是 不对称碳原子（甘氨酸除外）， ），所以有 不对称碳原子（甘氨酸除外），所以有 D-型和 型两种构型，具有旋光性，天 型和L-型两种构型 型和 型两种构型，具有旋光性， 然氨基酸都是L-型的 型的。 然氨基酸都是 型的。
①非极性氨基酸8种（疏水 基）： 非极性氨基酸 种 疏水R基 丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸；苯丙氨酸、 丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸；苯丙氨酸、 色氨酸；甲硫氨酸； 色氨酸；甲硫氨酸；脯氨酸 ②不带电荷的极性氨基酸7种： 不带电荷的极性氨基酸 种 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸；天冬酰胺，谷氨酰胺； 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸；天冬酰胺，谷氨酰胺； 半胱氨酸；甘氨酸 半胱氨酸； ③带正电荷氨基酸3种：赖氨酸、精氨酸、组氨酸 带正电荷氨基酸 种 赖氨酸、精氨酸、 ④带负电荷氨基酸2种：天冬氨酸、谷氨酸 带负电荷氨基酸 种 天冬氨酸、 返回
3.氨基酸的理化性质 氨基酸的理化性质
①氨基酸的两性电离 至少含一个氨基(-NH2)一个羧基 一个羧基(-COOH),是两性兼性离子， 是两性兼性离子， 至少含一个氨基 一个羧基 是两性兼性离子 因此既是酸又是碱。酸是质子供体，碱是质子受体，在得失H 因此既是酸又是碱。酸是质子供体，碱是质子受体，在得失 + 氨基酸所带电荷正负会发生改变， 时，氨基酸所带电荷正负会发生改变，其所带电荷情况取决于 PK值。 值 什么是PK PK值 什么是PK值？@ 在酸性条件下,氨基以 形式存在；在碱性条件下， 在酸性条件下 氨基以-NH3+ 形式存在；在碱性条件下，羧 形式存在；在一定PH值下 值下， 基以-COO- 形式存在；在一定 值下，氨基酸携带的净电荷为 此时的PH值称作等电点 值称作等电点（ 值 零，此时的 值称作等电点（PI值） PI值的计算： 值的计算： 值的计算 a. R基中性氨基酸：PI = 1/2（PK1+PK2） 基中性氨基酸： 基中性氨基酸 （ ） b. R基酸或碱性氨基酸：PK1、PK2、PK3三个中选择等电 基酸或碱性氨基酸： 基酸或碱性氨基酸 、 、 三个中选择等电 兼性离子两边的PK值平均数 值平均数。 兼性离子两边的 值平均数。
赖氨酸等电点：ＰＩ＝１ （ＰＫ２＋ＰＫ３）＝９ 赖氨酸等电点：ＰＩ＝１／２（ＰＫ２＋ＰＫ３）＝９.７４ 注：α-羧基更容易失质子，其次，α-氨基容易失质子。 羧基更容易失质子，其次， 氨基容易失质子。 返回
②紫外线吸收： 紫外线吸收： 苯丙氨酸、 芳香族的苯丙氨酸 酪氨酸、色氨酸在２８０nm处有 处有 芳香族的苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸在２８０ 最大吸收，大多数蛋白质含有这类氨基酸， 最大吸收，大多数蛋白质含有这类氨基酸，对紫外线 ２８０nm处有吸收。用分光光度计法定量测定蛋白质 处有吸收。 分光光度计法定量测定蛋白质 ２８０ 处有吸收 含量。 含量。 ③氨基酸重要化学反应： 氨基酸重要化学反应： 茚三酮反应： Ⅰ.茚三酮反应： 茚三酮反应 Ⅱ.Ｓanger反应 Ｓ 反应 Ⅲ.Ｅdman反应 Ｅ 反应 还可以与甲醛反应，用于氨基酸酸碱滴定。 还可以与甲醛反应，用于氨基酸酸碱滴定。
（凯氏定氮法：此数值用于氮元素和蛋白质质量换算） 凯氏定氮法：此数值用于氮元素和蛋白质质量换算）