生物化学与分子生物学(全套课件230P)

核酸的化学组成
1. 元素组成 C、H、O、N、P（9~10%）
2. 分子组成
—— 碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱 (A-T或U, G-C) —— 戊糖(ribose)：核糖，脱氧核
C
NH 3
L-氨基酸的通式
CH2

几种特殊氨基酸
• 脯氨酸：
（亚氨基酸）
亚氨基酸：分子中不含有氨基 （-NH2），而是含有亚氨基-NH 和羧基
CH2 CH2
CHCOO
NH2+
注意点： ①为亚氨基酸，此氨基仍能与另一羧基形成肽键 ②亚氨基的N在环中，移动的自由度受限制，当脯氨酸处于多 肽链中时，往往形成转角 ③可被修饰为羟脯氨酸
谷胱甘肽: 存在于身体的几乎每一个细胞，解毒，抗
衰老，争抢免疫力等功能

蛋白质的分子结构包括:
一级结构(primary structure)
二级结构(secondary structure)
三级结构(tertiary structure)
四级结构(quaternary structure)
高级 结构
生物化学与分子生物学
第一章
生物大分子-蛋白质
要点：１氨基酸的通式及分类 ２肽键的形成 ３蛋白质的一级结构及 空间结构的关系 ４变性的本质及应用
蛋白质的定义及元素组成
定义：
蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。
氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行 分类

非极性脂肪族氨基酸


极性中性氨基酸
芳香族氨基酸


酸性氨基酸
碱性氨基酸
肽的相关概念
肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。
两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基 酸缩合则形成三肽…… 由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide) ，由更多的氨基酸相连形成的肽 称多肽(polypeptide)。 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全， 被称为氨基酸残基(residue)。
蛋白质的一级结构
1、概念：
蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至C-端的氨基酸排列顺序。
2、主要结构键： 肽键 部分蛋白质含有二硫键
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能 的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。
二级结构：多肽链的局部主链构象为蛋白 质二级结构
α-螺旋 2、 β-折叠 3、 β-转角 4、 无规线卷曲
组成元素：主要有C、H、O、N和 S
还含有少量的P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I
氨基酸的结构特点
（1）蛋白质水解所得的氨基酸为α-氨基酸（脯氨酸为 α-亚氨酸） （2）组成天然蛋白质的氨基酸均为L-型（甘氨酸除外） 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的 氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。
2. 双缩脲反应(biuret reaction)
蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与 硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双 缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解 程度。
第 二 章
核酸的结构和功能
Structure and Function of Nucleic Acid
核酸的分类及分布
变性本质
是空间结构的破坏
复性：
若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢 复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性(renaturation) 。
蛋白质的复性和变性
天然状态， 有催化活性
去除尿素、 β-巯基乙醇 变性剂 尿素、 β-巯基乙醇 非折叠状态，无活性
变性的应用

①临床上用煮沸，高压蒸汽，乙醇，紫外线等使细菌蛋 白质变性，达到灭菌的作用。 ②低温保护可延缓生物活性蛋白质变性
1、
（一）α-螺旋
概念：
多肽链中肽键平面 通过α-碳原子的相对 旋转，沿长轴方向，按 规律盘绕形成的紧密螺 旋盘曲构象。
（二）-折叠使多肽链形成片层结构
（三）-转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍 存在
-转角
无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部 分肽链结构。
三级结构
概念：
整条肽链中全部氨基酸残基的相对 空间位置，也就是整条肽链的所有原子 在三维空间的排布位置。
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA) 90%以上分布于细胞核，其余分布于 核外如线粒体，叶绿体，质粒等。 携带遗传信息，决定细胞和个 体的基因型(genotype)。
核糖核酸
分布于胞核、胞液。
(ribonucleic acid, RNA)
参与细胞内DNA遗传信息的表 达。某些病毒RNA也可作为遗 传信息的载体。
四级结构
有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链， 每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白 质的亚基 (subunit)。
蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接 触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级
结构。
亚基之间的结合主要是氢键和离子键。
血红蛋白的四级结构
蛋白质的变性和复性
变性概念：
在某些物理因素或化学因素的作用下维 持蛋白质的空间结构的次级键断裂，天然构象 被破坏从而引起理化性质的改变，生物学活性 丧失的现象。

蛋白质的理化性质
The Physical and Chemical Characters of Protein
一、蛋白质具有两性电离的性质
蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外， 氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条 件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。

蛋白质的等电点( isoelectric point, pI)
水化膜
三、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰
由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸
和色氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收
峰。蛋白质的OD280与其浓度呈正比关系，因
此可作蛋白质定量测定。
四、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质 溶液含量
1. 茚三酮反应(ninhydrin reaction)
蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚 三酮反应。
当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成
正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电 荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。
二、蛋白质具有胶体性质
蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1 万至 100 万之巨，其分子的直径可达 1～ 100nm ， 为胶粒范围之内。

蛋白质胶体稳定的因素: 颗粒表面电荷