王镜岩生物化学讲义47页.docx

1、王镜岩生物化学讲义47页第一章 绪论一、生物化学的定义二、生物化学研究的主要内容三、生物化学在生命科学中的地位及其它学科中的作用：强调生化课的重要性四、生物化学的学习方法五、生物化学发展简史六、生物化学的现状及其发展七、 相关基础知识简介（生命的构成）第二章 氨基酸与蛋白质的一级结构一.蛋白质是生命的表征，哪里有生命活动哪里就有蛋白质1.酶：作为酶的化学本质，温和、快速、专一，任何生命活动之必须，酶的另一化学本质是RNA，不过它比蛋白质差远了，种类、速度、数量。2.免疫系统：防御系统，抗原（进入“体内”的生物大分子和有机体），发炎。细胞免疫：T细胞本身，分化，脓细胞。体液免疫：B细胞，释放抗体

2、，导弹，免疫球蛋白（Ig）。3.肌肉：肌肉的伸张和收缩靠的是肌动蛋白和肌球蛋白互动的结果，体育生化。4.运输和储存氧气：Hb和Mb。5.激素：含氮类激素，固醇类激素。6.基因表达调节：操纵子学说，阻遏蛋白。7.生长因子：EGF（表皮生长因子），NGF（神经生长因子），促使细胞分裂。8.信息接收：激素的受体，糖蛋白，G蛋白。9.结构成分：胶原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（头发、指甲），膜蛋白等。生物体就是蛋白质堆积而成，人的长相也是由蛋白质决定的。10.精神、意识方面：记忆、痛苦、感情靠的是蛋白质的构象变化，蛋白质的构象分类是目前热门课题。11.蛋白质是遗传物质？只有不确切的少量证据。如库鲁病毒，怕

3、蛋白酶而不怕核酸酶。二.构成蛋白质的元素1.共有的元素有C、H、O、N，其次S、稀有P等2.其中N元素的含量很稳定，16，因此，测N量就能算出蛋白质的量。（凯氏定氮法）三.结构层次1.一级结构：AA顺序2.二级结构：主干的空间走向3.三级结构：肽链在空间的折叠和卷曲形成的形状，所有原子在空间的排布。4.四级结构：多条肽链之间的作用。 1.氨基酸 蛋白质的结构单位、水解产物一.氨基酸的结构通式： -碳原子，-羧基，-氨基氨基酸的构型：自然选择L型，D型氨基酸没有营养价值，仅存在于缬氨霉素、短杆菌肽等极少数寡肽之中，没有在蛋白质中发现。二.氨基酸的表示法生物体中有20种基本氨基酸（合成蛋白质的原料

4、），还有其它非基本氨基酸，20种基本氨基酸的表示方法有下列几种：1.中文名：X（X）氨酸，如甘氨酸、半胱氨酸。20种要会背。2.英文名：3字名，如Gly、Cys等，20种要会背。3.按顺序演示，记忆技巧。AlaArgAspAsnCysGluGlnGlyHisIle丙精天天冬酰氨半谷谷氨酰氨甘组异亮LeuLysMetPheProSerThrTrpTyrVal亮赖甲硫苯丙脯丝苏色酪缬三.氨基酸的具体结构：20种全部记住，仅注意R。讲解顺序：甘Gly（最特殊，唯一无旋光性）、丙Ala（顾名思义）、苯丙Phe（顾名思义）。酪Tyr（有-苯酚基）、半胱Cys（-巯基）、丝Ser（-羟基）、苏Thr（-羟

5、基）、天冬Asp（酸性氨基酸，-羧基）、天冬酰氨Asn（-酰氨）、色Trp（-吲哚基P66）、组His（-咪唑基P66）。谷Glu（酸性氨基酸，-羧基）、谷氨酰氨Gln（-酰氨）、甲硫Met（-甲硫基）。金Arg（-胍基P66）。赖Lys（碱性氨基酸，-氨基）。缬Val、亮Leu、异亮Ile：都是烷烃链。脯Pro（亚氨基）。四.氨基酸的分类1.结构上脂肪族氨基酸：酸性氨基酸（2羧基1氨基：Glu、Asp），碱性氨基酸（2氨基1羧基：Arg、Lys），中性氨基酸（氨基羧基各一：很多）芳香族氨基酸：含苯环：Phe、Tyr杂环氨基酸：His（也是碱性氨基酸）、Pro、Trp2.R基的极性极性氨基酸：

6、亲水氨基酸：溶解性较好，酸性氨基酸、碱性氨基酸、含巯基、羟基、酰胺基的氨基酸，Glu、Asp、Arg、Lys、His、Cys、Ser、Thr、Tyr、Gln、Asn非极性氨基酸：疏水氨基酸：溶解性较差，具有烷烃链、甲硫基、吲哚基等的氨基酸，Gly、Ala、Leu、Ile、Val、Pro、Met、Trp3.营养价值必需氨基酸：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的氨基酸，只能从食物中补充，共有8种：Leu、Lys、Met、Phe、Ile、Trp、Thr、Val半必需氨基酸：人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也是由食物中补充，只有2种：Arg、

7、His。有时也不分必需和半必需，统称必需氨基酸，这样就共有10种。记法：TipMTVHall非必需氨基酸：人和哺乳动物能够合成，能满足机体需求的氨基酸，其余10种从营养价值上看，必需半必需非必需五.非基本氨基酸1.氨基酸的衍生物：蛋白质化学修饰造成的，有P-Ser、P-Thr、P-Tyr、OH-Pro、OH-Lys，最为重要的是Cyss胱氨酸，是由2分子Cys通过二硫建连接起来的2.非蛋白氨基酸：仅游离存在，瓜氨酸、鸟氨酸、-丙氨酸3.D-氨基酸：缬氨霉素、短杆菌肽中含有。六.氨基酸的性质1.物理性质紫外吸收：有共轭双键的物质都具有紫外吸收，在20种基本aa中，有4种是具有共轭双键的，Trp、

8、Tyr、Phe、His，其中His只有2个双键共轭，紫外吸收比较弱，Trp、Tyr、Phe均有3个双键共轭，紫外吸收较强，其中Trp的紫外吸收最厉害，是蛋白质紫外吸收特性的最大贡献者，此3种氨基酸的紫外吸收特点如下：Aa（氨基酸）m（最大吸收波长：nM）E（消光系数：A/Mol/L）Phe2572*102Tyr2751.4*103Trp2805.6*103旋光性：仅Gly不具旋光性，其它19种都有，且自然选择为L-型。溶解性：溶解于水，特别是稀酸稀碱溶液，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。熔点：均大于200，也就是说氨基酸都是固态，而同等分子量的其它有机物则是液态，这说明了氨基酸与氨基酸之间的结合力

9、很强，是离子键，即氨基酸是以离子状态存在的，而不是以中性分子存在的。2.化学性质解离和等电点：氨基酸是个两性电解质，既可进行酸解离也可进行碱解离，用解离方程式表示，这样，氨基酸在水溶液中就可能带电，+或-，以及呈电中性，到底是什么情况，完全由溶液的PH值来决定。等电点：如果调节溶液的PH值使得其中的氨基酸呈电中性，我们把这个PH值称为氨基酸的等电点：PI。PI是氨基酸的重要常数之一，它的意义在于，物质在PI处的溶解度最小，是分离纯化物质的重要手段。等电点的计算：对于所有的R基团不解离的氨基酸而言（即解离只发生在-羧基和-氨基上），计算起来非常简单：PI（PK1+PK2）/2若是碰到R基团也解离

10、的，氨基酸就有了多级解离，这个公式就不好用了，比如Lys、Glu、Cys等。aaCysAspGluLysHisArgPK-羧基1.712.692.192.181.822.19PK-氨基8.339.829.678.959.179.04PK-R-基团10.78（-SH）3.86（-COOH）4.25（-COOH）10.53（-NH2）6（咪唑基）12.48（胍基）在这种情况下可以按下面的步骤来计算：由PK值判断解离顺序，总是PK1PK2PK3，即谁的PK值小，谁就先解离。按照解离顺序正确写出解离方程式：简式，注意解离基团的正确写法。找出呈电中性的物质，其左右PK值的平均值就是氨基酸的等电点：PI（

11、PK左+PK右）/2 等电点的测定：等电聚焦法：这是一种特殊的电泳，其载体上铺有连续的PH梯度的缓冲液，然后将氨基酸点样，只要该处的PH与氨基酸的PI不同，则氨基酸就会带电，PH值PI时，aa带-电；PH值PI时，aa带+电。通电后，氨基酸就会移动，直到某处的PHPI，氨基酸才呈电中性，不再移动，因此，可以测出PI。氨基酸的重要化学反应反应基团试剂主要产物*-NH2茚三酮紫色、红色物对氨基酸显色*NH2茚三酮黄色物Pro的鉴定*-NH2HNO2N2等游离aa定量，蛋白质水解程度*-NH2DNFB二硝基氟苯Sanger试剂DNP-aa二硝基苯黄色物蛋白质N端测定一级结构分析标准图谱*-NH2PI

12、TC苯异硫氰酸酯Edman试剂PTC-aa在无水的酸中环化成PTH-aa蛋白质N端测定一级结构分析aa顺序自动分析仪标准图谱82*-NH2甲醛羟甲基-aa和二羟甲基-aa甲醛滴定aa含量（封闭氨基）*Cys的-SH碘代乙酸ICH2COOH过甲酸HCOOOH乙酸硫基HOOC-CH2-S-磺基HS3O-肽链拆分，作用与CYSS上的二硫键Arg的胍基-萘酚次溴酸钠坂口试剂桃红色物鉴定Arg以下呈色反应见P61Met的-S-CH3H2O2过氧化物吸烟有害，烟中的过氧化物，弹性蛋白酶，抑制剂Met，肺气肿。His的咪唑基重氮苯磺酸Pauly试剂樱红色物（1His连2重）鉴定HisTyr的酚基重氮苯磺酸P

13、auly试剂桔黄色物鉴定TyrTyr的酚基磷钼酸、磷钨酸Folin试剂兰色物质定量测定蛋白质、TyrTrp的吲哚基对二甲基氨基苯甲醛兰色物质鉴定Trp-OHSer、Thr、Tyr激酶、ATPP-aa调节酶的活性，测定酶的活性中心2.肽一.肽与肽键氨基酸的羧基与另一氨基酸氨基脱水缩合形成的化合物就是肽，其实就是一种酰胺化合物，其酰胺键就是肽键，它的特点是刚性平面、反式构型。肽中的氨基酸叫氨基酸残基，几个氨基酸残基就叫几肽。二.肽的种类寡肽：2-10，无构象，谷胱甘肽是3肽多肽：10-50，介于之间，胰高血糖素是29肽蛋白质：50以上，有特定的构象，胰岛素是51肽三.肽的表示法1.N端、C端的概念

14、：肽链的两个端点，N端的氨基酸残基的-氨基未参与肽键的形成，C端的氨基酸残基的-羧基未参与肽键的形成。2.写法和读法：规定书写方法为N端C端，例如：Ala-Gly-Phe，读作：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸。注意有时会看到一些奇怪的写法，比如：NH2-Ala-Gly-Phe-COOH，或H-Ala-Gly-Phe-OH，均属于画蛇添足，但Ala-Gly-Phe-NH2则表示C端被酰胺化了。若有必要从C端N端写，则必须标明，如（C）Phe-GlyAla（N）四.肽的性质1.酸碱性：肽至少有一个游离的氨基和游离的羧基，也是两性化合物，至少有2级解离，通常都有多级解离。因此，肽在水溶液中也能够带电，也有自己的等电点PI，其计算与测定完全同氨基酸的。例如：谷胱甘肽，Glu-Cys-Gly，注意Glu-Cys之间的肽键（-，而不是正常的-），各解离基团的PK值，PI（2.13+2.34）/22.235，很酸。2.双缩脲反应：双缩脲（相似于三肽，即2个肽键）、碱性铜离子、紫红色化合物。凡大于三肽的肽都能发生此反应，2肽不行。3.水解反应：肽可以被酸、碱、酶所水解，其优劣性如下：酸水解：浓酸（6N以上，解释一下NM/价），高温（110以上），长时（24-36小时），污染，Trp遭到破坏，不消旋，水解彻底碱水解：浓碱（6