2 蛋白质和核酸化学

N H
H
H
5´磷酸
O P O OH CH2 H H OH O
H
O P O OH CH2 H H OH O
O
（H） OH
（H） OH
3´羟基
N H H （H） OH
N H H OH （H）
(二 ）核酸的表示方式
A 3' P 5' P
C 3' P 5'
G 3' P 5'
T 3'
OH P
5'
线条式
5′PAPCPGPCPTPGPTPAOH 3′ 5′ PACGCTGTAOH 3′
核酸的变性、复性和杂交
变性（加热） 复性（缓慢冷却）
杂交（缓慢冷却）
探针
第一节 蛋白质的分子组成
一、蛋白质的元素组成
1.元素：碳、氢、氧、氮 2.组成特点：蛋白质含氮量是13%-19%，
平均约为16%，即1克氮相当于6.25克蛋 白质。 3.计算蛋白质含量的公式： 每克样品中含氮g数×6.25=每克样品中所 含蛋白质克数
练习题
试问100g大豆中含蛋白质多少克？
五、蛋白质的理化性质
+ + + +
+ +
（三）蛋白质的沉淀
蛋白质从溶液中析出的现象
1. 盐析：加盐使蛋白质沉淀析出。 分段盐析：调节盐浓度，可使混合蛋白质溶液中的 几种蛋白质分段析出。血清球蛋白（50%(NH4)2SO4 饱和度），清蛋白（饱和(NH4)2SO4)。 2. 加有机溶剂：控制低温可得到不变性的蛋白质沉淀。 3. 加重金属盐 ：利用该性质抢救重金属中毒者 4. 加某些有机酸： 单宁酸、苦味酸、钼酸、钨酸。临床检验中可用 这些酸类检查尿蛋白。
核苷
碱基 磷酸
嘌呤碱——A、G 嘧啶碱——C、U、T
核酸的结构层次： 核酸→核苷酸 核苷酸→磷酸+戊糖+含氮碱
二、核酸的分子组成
（一）核酸的基本成分
1.磷酸 （比较：蛋白质中的氮比较恒定） 2.戊糖（核糖RNA和脱氧核糖DNA两种）
NH2
3. 含氮碱：
嘌呤(purine)
N
N
NH
N
N 7 8 9 NH
双螺旋键即解开，形成无规则的线团。伴 随DNA的变性，OD260增高（增色效应）， 粘度降低，生物活性消失。
（四）核酸的复性
变性DNA在适当的条件下（除去变性因
素），可使两条分开的链按照碱基配对规 律重新缔合（reassociation）成双螺旋结 构，这一过程称为复性。 复性后的DNA其理化性质和生物功能都得 到部分恢复。 减色效应：复性的DNA溶液紫外吸收下降
N
NH2 N N OH2 C HO P O O OH O N
HO P供应）
cAMP（信息传递）
三磷酸核苷与环化核苷酸
OH HO— P ‖ O
~
OH O— P ‖ O
P ~ O—‖ O
O
-
AMP ADP
ATP
3、DNA的热变性：
DNA稀盐溶液加热到80~1000C，几分钟内
二级结构：三叶草型
O 3' O C H C R NH2
氨基酸臂 功能：结合氨基酸
DHU环 功能：与核糖 体rRNA结合
TC环 额外环 （可变环）
反密码环
二氢尿嘧啶
反密码子 功能：识别密码子
假尿嘧啶
三级结构：倒L形
* tRNA的功能 活化、搬运氨基 酸到核糖体，参与蛋 白质的翻译。
tRNA三级结构
（1）种属差异 蛋白质一级结构的种属差异十分明显，但相同 部分氨基酸对蛋白质的功能起决定作用。根据 蛋白质结构上的差异，可以断定它们在亲缘关 系上的远近。 （2）分子病 ——蛋白质分子一级结构的氨基酸排列顺序与 正常有所不同的遗传病。
镰状细胞贫血（sick-cell anemia） 从患者红细胞中鉴定出特异的镰刀型或月牙型细胞。 β- 链 1 2 3 4 5 6 7
蛋白质的三级结构
（三）蛋白质分子的四级结构
有的蛋白质分子由两条以上具有独
立三级结构的肽链通过非共价键相 连聚合而成，其中每一条肽链称为 一个亚基或亚单位(subunit)。 各亚基在蛋白质分子内的空间排布 及相互接触称为蛋白质的四级结构。
蛋白质的四级结构
（四）蛋白质结构与功能的关系
1.一级结构与功能的关系
多肽链
3.生物活性肽
(1)
(2)
（二）
一级结构是空间结构的基础。结构与功能密切相关，蛋白质的一级 结构一旦确立，其空间结构以及生理功能也基本确立。
四、蛋白质的空间结构
多肽链需通过各种方式卷曲成特定的空间
结构。蛋白质肽链通过折叠、盘曲，使分 子内部原子形成一定的空间排布及相互关 系，称为蛋白质的构象，即空间结构。 维持蛋白质空间结构的化学键主要有氢键、 盐键、疏水键、范德华力等非共价键和二 硫键，统称为次级键或副键。 蛋白质的空间结构包括二级、三级和四级 结构。
—A-T-G-C-C-A-G-G-T— 5ˊ 3ˊ 5ˊ —T-A-C-G-G-T-C-C-A— 3ˊ
O
O P O OH CH2 H O H H OH OH （H） OH H OH N OH O O P OH OH
P O OH CH2
N
OH
3 ´,5 ´ -磷酸二 CH 2 O 酯键
H H
O H H
第二章 蛋白质和核酸的化学
单元目标
1.列出蛋白质的元素组成、元素组成特点及
蛋白质基本组成单位。 2.描述蛋白质分子结构及结构与功能的关系。 3.简述蛋白质的理化性质 4.说出蛋白质的分类 5.叙述核酸的分子组成和结构
蛋白质的生物学功能
1. 蛋白质是生物体的重要组成成分 2. 蛋白质具有重要的生物学功能 1）作为生物催化剂 2）代谢调节作用 3）免疫保护作用 4）物质的转运和存储 5）运动与支持作用 6）参与细胞间信息传递 3. 氧化供能
字母式
多核苷酸链
5′—端
3′—端
（三）核酸的空间结构
1. DNA的碱基组成及规律 碱基组成：A、G、T、C Chargaff规则： （1）所有DNA中都均存在以下关系A=T、 G=C，即嘌呤=嘧啶 A+G=T+C （2）DNA的碱基组成具有种属特异性，而 无组织和器官特异性，也不随条件的变化而变化
3.RNA的空间结构
——RNA分子通常以单链的形式存在，但是单链可以在 某些节段回折形成局部的双螺旋结构。
（1） tRNA
主要特征：1.四臂四环；2.氨基酸臂3′端有 CCAOH的共有结构；3.D环上有二氢尿嘧啶 （D）；4.反密码环上的反密码子与mRNA相互 作用；5.可变环上的核苷酸数目可以变动； 6.TψC环含有T和ψ；7.含有修饰碱基和不变核苷 酸。
游离核苷酸的作用： ①是生物体生理活动所需能量的直接供体， 如ATP。 ②是合成糖原、磷脂、蛋白质、DNA和RNA 所必需的物质和原料，如各种核苷三磷酸。 ③是某些重要辅酶（基）的组成成分。 ④有的核苷酸是体内代谢调节的重要物质， 如cAMP和cGMP。
NH2 N O OH O OH O OH OH OH N O N N
COO+H N—C —H 3 α R
两性离子形式
R
不带电形式
科普知识：必需氨基酸
必需氨基酸：人体必不可少，而机体内又不
能合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称 必需氨基酸。 对成人来说，这类氨基酸有8种，包括赖氨 酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、 缬氨酸、色氨酸和苯丙氨酸。对婴儿来说， 组氨酸也是必需氨基酸。 这就提醒人们不要挑食，食物面越广越好。
意义：是双螺旋结构模型的重要依据
2. DNA的二级结构：
（1）Watson—Crick双螺旋结构模型： 特点： a.双链反向平行右手螺旋 b.糖-Pi 在螺旋外侧构成主链骨架， c.碱基在内侧且与轴平面垂直 d.配对碱基形成氢键，总是A与
T、G与C为碱基对，碱基对间
氢键数：A=T、G≡C e.螺旋直径为2nm， 10对核苷酸上
三、蛋白质的基本结构
（一）肽键和肽 * 肽键(peptide bond)：是由一个氨基 酸的 -羧基与另一个氨基酸的 -氨基 脱水缩合而形成的化学键。
R1 H2N C C H O H OH + H N C COOH H R2 H2O R1 H2N C
H
H C N O
H C COOH R2
肽键
2.
5 4
6 3 N
1N 2
腺嘌呤(adenine, A)
O N
NH
NH
N
NH2
鸟嘌呤(guanine, G)
嘧啶(pyrimidine)
5 4 3 2 N
O
NH
6 1 NH
NH2
NH
O
尿嘧啶(uracil, U)
O H3C
N
NH
NH
NH
O
O
胞嘧啶(cytosine, C)
胸腺嘧啶(thymine, T)
1.用定氮法测出1g样品大豆中含氮0.058g，
2. 用凯氏微量定氮法测得0.2ml血清中含
氮2.1mg，问100ml血清中含蛋白质多少克？
二、蛋白质的基本单位—氨基酸
氨基酸是蛋白质的基本组成单位。 20标准氨基酸 氨基（-NH2）和羧基（-COOH）
COOH
H2N—Cα—H
腺嘌呤核苷酸AMP
腺嘌呤脱氧核苷酸 dAMP
鸟嘌呤核苷酸GMP
胞嘧啶核苷酸CMP
鸟嘌呤脱氧核苷酸 dGMP
胞嘧啶脱氧核苷酸 dCMP
尿嘧啶核苷酸UMP