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第一章糖类1.糖的概念一.糖的种类和功能1.糖的定义2.糖的功能：能源结构信息传递3.糖的种类：单糖：定 义 醛 糖 酮 糖 丙、丁、戊、己、庚糖及其两者的组合，重耍单糖的举例寡糖：定义举例多糖：定义同多糖杂多糖举例结合糖：定义举例4.碳水化合物：carbohydrate二.糖的构型1.儿个概念：同分异构体结构异构立体异构儿何异构旋光异构差向异构2.糖的构型不对称碳原子旋光异构体的性质甘油醛的构型（DL）意义葡萄糖的构型2.单糖的结构和性质单糖举例一.葡萄糖的结构1.链式结构：条件结构式构型旋光异构体和自然选择简化结构式2.环状结构：条件毗喃型和吠喃型及自然选择a 型 和 p 型异头物3.投影式（Haworth式）链式与环式的互变规则4.变旋现象：现象本质5.葡萄糖的构象：船式和椅式6.儿种重要单糖的结构式（默认为D-型）：甘 油 醛 二羟 丙 酮 核 糖！脱氧核糖!葡萄糖 甘 露 糖 半 乳 糖 果 糖！链式和环式都要，请大家自己在书上将其找到。二.单糖的性质1.物理性质：旋 光 性（特例）甜度：标准以及顺序（果糖 蔗 糖 葡 萄 糖）溶解性2.化学性质.与强酸的作用：形成糠醛及其衍生物反应式及其原理：糖的鉴定:Molish反应：糠醛及其衍生物与a-蔡酚反应作用生成紫色的化合物，原理是锻基于酚类进行了缩合，这样，将糖与浓酸作用后再与a-蔡酚反应作用就能生成紫色的化合物，可鉴别糖。(多羟、醛基)Seliwanoff反应：同样的原理，将糖与浓酸作用后再与间苯二酚反应，若是酮糖就显鲜红色，若是醛糖就显淡红色，由此可鉴别酮糖和醛糖。.形成糖甘：糖的半缩醛羟基与其它物质的羟基或氨基脱水缩合形成的化合物。举例：麦芽糖的结构式：葡萄糖a-1,4-葡萄糖甘，a-葡萄糖出半缩醛羟基，另一葡萄糖(a、B可互变)出4位上的羟基。反应部位主体、配体、糖仔键的键型(半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置，另一羟基的位置)全名：配体半缩醛羟基的构型-半缩醛羟基的位置，另一羟基的位置-主体背.糖的还原性费 林 反 应(Fehling)：费 林 试 剂 反 应 式 定量法与铁氟化钾的反应：将葡萄糖与铁氟化钾(K3Fe(CN)6)溶液共热时，铁氟化钾被还原成亚铁鼠化 钾(K4Fe(CN)6)o反应式：K3Fe(CN)6+葡 萄 糖-K4Fe(CN)6+葡萄糖酸.形成糖月杀糖与三分子苯脏的反应反应式:用途：鉴定单糖的种类：糖朕为黄色的不溶于水的晶体，不同的糖豚其晶型和熔点均不同，由此可鉴别单糖的种类。思考题：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖哪儿种可被糖月杀反应所鉴别，哪些不能？其余的反应如酯化作用、对碱的作用、糖的氧化性等，请大家自己看看。3.寡糖定义结构单位：环状的糖糖背键主体和配体寡 糖（以及淀粉）中的单糖叫残基一.儿种重要的二糖1.麦芽糖：葡萄糖a-1,4-葡萄糖甘：是直链淀粉的形成方式2.异麦芽糖：葡萄糖a-l,6-葡萄糖甘：是枝链淀粉分支处的的形成方式3.蔗糖：a-葡萄糖0-2,1果糖甘果糖a-1,2葡萄糖背4.乳糖：葡萄糖0-1,4-半乳糖背5.纤维二糖：葡萄糖0-1,4-葡萄糖甘：是纤维素的形成方式。4.多糖定义i.同多糖即均一多糖：定义1.淀粉结构单位：a-D-葡 萄 糖（在淀粉和寡糖中叫做葡萄糖残基）连 接 方 式（即糖背键型）：直链淀粉：a-1,4糖昔键，枝链淀粉a-1,6糖 昔 键（仅出现在分支处）和a-1,4糖 背 键（除了分支处以外的地方）直链淀粉的结构：还原端和非还原端各一枝链淀粉的结构：还原端一个，非还原端多个淀粉的二级结构（空间结构）：右 手 螺 旋（像个弹簧），每一圈含有6个葡萄糖残基碘显色机理：钻圈，圈 越 多（分子量越大即葡萄糖残基越多）色越深淀粉水解碘显色的变化：淀 粉（蓝色或紫色）一红色糊精一无色糊精寡糖-葡萄糖性质：与葡萄糖相比，它没有还原性、有旋光性但无变旋现象、溶解度降低2.糖原：结构上完全同枝链淀粉，只是分子量要大得多3.纤维素：结构单位：0-D-葡萄糖连接方式：供1,4糖甘键分子量：上万个葡萄糖残基二级结构：锯齿带状，交织在一起，强度很大。4.其余多糖：半纤维素和儿丁质等，请大家自己回去看看。二级结构：锯齿的链状，由于它们互相缠绕和交织，因此，强度很大。性质：不溶于水，仅能被高温的强酸和少数儿种纤维素酶所水解二.杂多糖通常与蛋白质形成具有粘性的物质，故称粘多糖，在体内起润滑作用（胃部以及关节处的粘夜，鼻涕等）例如：透明质酸、硫酸软骨素和肝素等三.结合糖：糖脂、糖蛋白、蛋白多糖等，自己看。布置作业：重要单糖的结构，糖豚反应的思考题。抽查第 三 章 脂类1.概述定义：由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而溶于脂溶性溶剂的化合物。一.脂类的类别1.单纯脂：定义：脂肪酸与醇脱水缩合形成的化合物蜡：高级脂肪酸与高级一元醇，幼植物体表覆盖物，叶面，动物体表覆盖物，蜂蜡。甘油脂：高级脂肪酸与甘油，最多的脂类。2.复合脂：定义：单纯脂加上磷酸等基团产生的衍生物磷脂：甘 油 磷 脂（卵、脑磷脂）、鞘 磷 脂（神经细胞丰富）3.脂的前体及衍生物高级脂肪酸甘油固醇菇类前列腺素4.结合脂：定义：脂与其它生物分子形成的复合物糖脂：糖与脂类以糖背键连接起来的化合物（共价键），如霍乱毒素脂蛋白：脂类与蛋白质非共价结合的产物如血中的几种脂蛋白，VLDL、LDL、HDL、VHDL是脂类的运输方式。二.脂类的功能1.最佳的能量储存方式体内的两种能源物质比较单位重量的供能：糖4.1千卡/克，脂9.3千卡/克。储存体积：1糖元或淀粉：2水，脂则是纯的，体积小得多。动用先后：糖优先，关于减肥和辟谷2.生物膜的骨架：细胞膜的液态镶嵌模型：磷脂双酯层，胆固醇，蛋白质。见HP343.电与热的绝缘体电绝缘：神经细胞的鞘细胞，电线的包皮，神经短路热绝缘：冬天保暖，企鹅、北极熊4.信号传递：固醇类激素5.酶的激活剂：卵磷脂激活供羟丁酸脱氢酶6.糖基载体：合成糖蛋白时，磷酸多菇醇作为埃基的载体 2.甘油脂定义：高级脂肪酸与甘油，其中甘油三脂就是油脂。-.脂肪酸：结合态、游 离 态（F F A）1.性质偶数顺式双键的位置9、1 2、1 5溶点与结构的关系：链 长（长-高），饱 不 饱 和（饱-高）2.简单表达式：简单结构式：波浪形，注意双键的构型简单表达式：链长：双键数双键位置举 例:油 酸1 8：1 A 93.常见脂肪酸和必需脂肪酸常见：软 脂 酸1 6：0,硬 脂 酸1 8：0必须脂肪酸：（V f）：人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的脂肪酸，必须从食物（尤其是植物）中摄取。包括：亚 油 酸1 8：2 A 9,1 2a-亚麻酸 1 8：3 A 9,1 2,1 5Y-亚麻酸 1 8：3 A 6,9,1 2素油比荤油营养价值大二.甘油脂（脂酰甘油）甘油的写法和性质：P 3 3甘油脂的通式：MG、D G、T G：P3 3油脂：油（植物）+脂 肪（动物），脂肪酸的饱和性决定了它们的状态1.油脂的物理性质.溶解度：不溶于水，而溶于乙醇、乙醛、氯仿、表 面 活 性 剂（双亲性物质）等，对比MG和D G.溶点：植物的油与动物的脂肪的溶点，由脂肪酸的饱和性决定.旋光性：前题，书 写 方 式（L）与构型无关，这是规定，P3 3 o2.化学性质.皂化与皂化值定义：油脂与碱共热时，产生甘油和脂肪酸盐（肥皂），实际上是碱催化的水解反应反应式：P3 6皂化值：加热，K O H （m g）/油 脂（g）,可以反映油脂的量（摩尔数）.酸败与酸值油脂长期搁置时会产生酸臭味就是酸败原因是油脂受空气和光照作用，部分发生分解，不饱和脂肪酸被氧化成为醛或酮以及竣酸，产生酸臭味。P37桐油的应用酸值：不加热，KOH（mg）/油 脂（g）,可以反映油脂的新鲜程度。.加成反应与碘值油脂中的不饱和双键可以与H2、12、HC1、C12等发生加成反应卤化作用：P36碘值：12（g）/油 脂（百克）反映油脂的不饱和程度3磷脂复合脂中最重要的一族组成基团：脂肪酸、醇（甘油、鞘氨醇等）、磷酸根、X（醇类）一.甘油磷脂（磷脂酰甘油）1.结构通式：P39命名：磷脂酰XX 为其它的醇类，通过磷酸二酯键与甘油连接。天然磷脂均为L 型构型2.几种重要的磷脂X 胆 碱 乙 醇 胺（胆胺）丝 氨 酸 肌 醇 H结构式 P40 P40 P41 P41名 称 磷 脂 酰 胆 碱（卵磷脂）生物膜、卵黄中的重要成分，良性的脂溶性溶剂，常用于治疗心脑血管疾病P 4 0 磷脂酰乙醇胺（脑磷脂）P 4 0 磷脂酰丝氨酸P 4 1 磷脂酰肌醇 P 4 1 磷脂酸3.儿种重要的磷脂酶及其作用特点：PLA1、PLA2（PLB）、PLC、PLD作用位点：P397或 P39+溶血磷脂蛇毒与磷脂酶二.神经鞘磷脂：神经鞘氨醇P42、脂肪酸、磷酸、胆碱神经鞘氨醇P42（+脂肪酸）-神经酰胺P42（+磷酸+胆碱）-神经鞘磷脂P42三.磷脂的特性1.溶解性：表面活性剂，双 亲化 合 物（亲油亲水）氯仿+甲醇是提取磷脂的有效溶剂2.解离：两性电解质，解离后磷酸基团带负电，X 基 团 带 正 电（见 X 的结构）3.水解反应：碱 解（皂化）、酶解 4.其它脂类-结合脂1 .糖脂.甘油糖脂：甘油磷脂的磷酸X被糖所取代的产物，即第三个羟基与糖的半缩醛羟基脱水缩合的产物（P3 9）,因此，也属于糖背。.糖鞘脂：鞘磷脂的磷酸+胆碱被糖所取代的产物，糖也是出的半缩醛羟基，也属于糖昔。例如：脑背脂和神经节甘脂P4 7 （霍乱毒素受体G M I）等。2.脂蛋白：血液中的四种脂蛋白。二.固醇类：环戊烷多氢菲的衍生物P4 2。编号功过是非：癌 症（黄曲霉素），心血管疾病（高血压），结石；脑细胞、胆汁酸、激素、V Do固 醇（备醇）：环戊烷多氢菲上3 位接-OH,1 0、1 3 位上接-C H3,1 7 位上接一烷链P4 2 o.胆固醇：固醇上的1 7 位上接一异辛烷P4 3。游离胆固醇和胆固醇脂均不溶于水。胆固醇在紫外线的作用下可以转化成V D,VD 的作用，婴儿晒太阳。.胆汁酸：胆固醇衍生的一类固醇酸。胆 酸:P4 3 略三.砧类：异戊二烯的衍生物P4 5,衍生方式为异戊二烯首尾相连或尾尾相连P4 5+O单 砧（2 个异戊二烯单位）、倍半砧（3 个异戊二烯单位），胡罗卜素为4砧,天然橡胶为上千砧。霍乱病：病征：上吐下泻，全是水，若不补充水，一天之内即死亡病理：肠内大量失水，水压过高，排泄物中有大量的霍乱弧菌。分子基础：小肠上皮细胞的外表面结构如图（讲义稿P5）,具有霍乱毒素的受体，霍乱毒素的结构是个七聚体蛋白，与受体结合后解离，穿过细胞膜，刺激腺甘酸环化酶，提高 c A M P,使钠/水泵失调，向肠内排水，又向周围组织以及血管中抽水。蛋白质一.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R N A,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，导弹，免疫球蛋白（Ig）o3.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、0、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（克氏定氮法）。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：a-碳原子，a-竣基，a-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，仅存在于缴氨霉素、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），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。Ala Arg Asp Asn Cys Glu Gin Gly His He丙 精 天 天 冬 酰 氨 半 谷 谷 氨 酰 氨 甘 组 异 亮Leu Lys Met Phe Pro Ser Thr Trp Tyr Vai亮 赖 甲 硫 苯 丙 脯 丝 苏 色 酪 缴三.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 0-苯酚基）、半胱Cys（快航基）、丝 Ser（供羟基）、苏Thr（3-羟基）、天冬Asp（酸性氨基酸，|3-竣基）、天冬酰氨Asn（快酰氨）、色T rp邛 引 躲基）、组His（p-咪嗖基）。谷Glu（酸性氨基酸，丫-竣基）、谷氨酰氨Gin（丫-酰氨）、甲硫Met（丫-甲硫基）。金Arg（3-胭基）。赖Lys（碱性氨基酸，-氨基）。缴Vai、亮Leu、异亮He：都是烷煌链。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竣基1氨基：Glu、Asp），碱性氨基酸（2氨基1竣基：Arg、Lys）,中性氨基酸（氨基竣基各一：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：亲水氨基酸：溶解性较好，酸性氨基酸、碱性氨基酸、含筑基、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，具有烷烧链、甲硫基、口 引 深 基 等的氨基酸,Gly、Ala Leu Ile Vai、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、Vai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、Hiso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：Tip MTV Hall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、0-丙氨酸3.D-氨基酸：缴氨霉素、短杆菌肽中含有。六.氨基酸的性质1.物理性质紫外吸收：有共甄双键的物质都具有紫外吸收，在 20种基本aa中，有4 种是具有共趣双键的，Trp、Tyr、Phe、H is,其中His只有2 个双键共朝，紫外吸收比较弱，Trp Tyr、Phe均有3 个双键共朝，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）Am（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，不溶于乙酸、氯仿等有机溶剂。熔点：均大于2 0 0 C,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，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：PL PI是氨基酸的重要常数之一，它的意义在于，物质在PI处的溶角 星 /J、,是分离纯化物质的重要手段。思考题：当溶液的PH值PI时，aa带电为+/-?当溶液的PH值=8?2 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a-竣基和a-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。aa Cys Asp Glu Lys His ArgPKa-竣基 1.71 2.69 2.19 2.18 1.82 2.19PKa-氨基 8.33 9.82 9.67 8.95 9.17 9.04PK-R-基团 10.78 3.86 4.25 10.53 6 12.48（-SH）（P-COOH）（y-COOH（-NH2）（咪唾基）（胭基）在这种情况下可以按下面的步骤来计算：1 由PK，值判断解离顺序，总是PKrPK2YPK3 y，即谁的PK，值小，谁就先解离。2 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。3 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=（PK 左+PK 右）/2以Lys为例：在黑板上用简式演示 3 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 PH=PI,氨基酸才呈电中性，不再移动，因此，可以测出PI。4 氨基酸的重要化学反应反应基团试剂主要产物应用Pa-NH2荀三酮紫色、红色物对氨基酸显色63a=N H 2荀三酮黄色物Pro的鉴定a-NH2HNO2N2等 游 离 aa定量，蛋白质水解程度59a-NH2 DNFB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6181a-NH2 P【TC苯异硫氟酸酯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82a-NH2甲醛 羟甲基-aa和二羟甲基-a a 甲醛滴定aa含 量(封 闭 氨 基)60Arg的胭基a-蔡酚次浪酸钠坂口试剂桃红色物鉴定ArgMet的-S-CH3 H2 0 2 过氧化物吸烟有害，烟中的过氧化物，弹性蛋白酶，抑制剂 M et,肺气肿。Cys的-SH 碘代乙酸ICH2co0H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65His的咪哇基 重氮苯磺酸Pauly试剂 樱红色物(IHis连2 重)鉴定His 65-66Tyr的酚基 重氮苯磺酸Pauly试剂桔黄色物 鉴定TyrTyr的酚基磷铝酸、磷铝酸Folin试剂兰色物质定量测定蛋白质、TyrTrp的口引躲基对二甲基氨基苯甲醛兰色物质鉴定Trp-OHSer.Thr、T yr激酶、ATP P-aa调节酶的活性，测定酶的活性中心652.肽.肽与肽键氨基酸的竣基与另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。见补页。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L N 端、C 端的概念：肽链的两个端点，N 端的氨基酸残基的a-氨基未参与肽键的形成，C 端的氨基酸残基的a-竣基未参与肽键的形成。2.写法和读法：规定书写方法为N 端一C 端，例如：Ala-Gly-Phe,读作：丙氨酰廿氨酰苯丙氨酸。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-Gly-Ala(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竣基，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,其结构见P 7 2,注 意Glu-Cys之 间 的 肽 键（上，而不是正常的a-）,各解离基团的PK值 见P72,PI=（2.13+2.34）/2=2.235,很酸。2.双缩服反应：见笔记P 33,双 缩 胭（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N=M/价），高 温（110C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（6N以上）,高 温（100以上），6小时，污染，含-0H和-SH的氨基酸均遭到破坏，Ser、Thr、Tyr、C y s,消旋，水解彻底。酶水解：胰酶，常温常压，常P H,不消旋、不破坏、不彻底。常用的蛋白酶，即工具酶：外切酶：氨肽酶：从N端开始一个个水解肽键竣肽酶：从C端开始一个个水解肽键：竣肽酶A：Arg、Lys、Pro除外的氨基酸残基竣肽酶B：仅Arg、Lys竣肽酶C：所有的氨基酸残基内切酶：胰蛋白酶：仅作用于Arg、Lys的竣基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。产物 为C端Arg、Lys的肽链。糜蛋白酶：仅作用于含苯环的氨基酸的竣基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。Trp、Tyr、P h e,产物为 C 端 Trp、Tyr、Phe 的肽链。五.肽的实例1.谷胱甘肽：其结构见P 7 2,注 意Glu与Cys的 连 接（丫-，而不是正常的a-）,还原型GSH和氧化型G SSG,多种酶的激活剂，参与体内多项代谢，主要作用是还原剂，消除体内的自 由 基（过氧化物，抽烟，黑坳）。2.催产素和加压素：9肽或环8肽，都是脑垂体后叶激素，结 构 见 生化制药工艺P?都有升血压、抗利尿、刺激子宫收缩、排乳的作用，催产素促进遗忘，加压素增强记忆。3.短杆菌肽和缴氨霉素4.促甲状腺素释放因子：T R F,是个三肽，TRF一促甲状腺素一 甲状腺素5.胰高血糖素：29肽，存在，见 生化制药工艺P?,升高血糖，作用同肾上腺素。3.蛋白质一.种类和性质1.种类组成上分：简单蛋白：仅 由aa构成结合蛋白：简单蛋白与其它生物分子的结合物，糖 蛋 白（共价）、脂 蛋 白（非共价）形态上分：球蛋白：长/宽W34,血红蛋白纤维蛋白：长/宽 1 0,血纤蛋白、丝蛋白功能上分：酶、抗体、运输蛋白、激素等理化性质上分：HDL、VHDL LDL、VLDL构象上分：国际上有蛋白质构象库。2.性质紫外吸收：280nm,贡献者是Trp、Tyr、P h e,最主要的是T rp,核酸的紫外吸收峰在260nm。两性解离：有P L不能计算，只 能 测 定（等电聚焦）。等电点沉淀法：PI处蛋白质的溶解度最低。胶体性质：大分子，多于51个aa残基，最小平均分子量为5000D；在水中能两性解离故而带电，又亲水，所以是胶体，分散好。有电泳、布朗运动、丁达尔现象、不能通过半透膜等等典型的胶体性质。沉淀反应：凡是能破坏水化膜以及能中和电荷的物质均可使蛋白质沉淀等电点沉淀：PH值，中和电荷盐析：高浓度的盐溶液使蛋白质沉淀，离子中和电荷，如（NH4RSO4盐溶：低浓度的盐溶液使蛋白质溶解，蛋清的溶解。有机溶剂沉淀：降低溶液的介电常数。蛋白质变性：蛋白质在某些外界因素的影响下，理化性质改变、生物活性丧失的现象这些因素包括热、酸、碱、有机剂等。蛋白质变性理论：吴宪，1931年提出。蛋白质的功能直接由蛋白质的构象来决定，某些外界因素改变了蛋白质的独特构象，因而使生物活性丧失。但不改变蛋白质的级结构（即共价结构）。蛋白质的变性与水解是不同的。当环境条件恢复时，蛋白质的生物活性有可能也恢复，这就是蛋白质的复性。这一理论在实践中有很重要的指导意义，能够解释酶为什么有最适的PH和最适的温度。蛋白质的颜色反应：可以用来定量定性测定蛋白质双缩胭反应：红色，Xm=540nm黄色反应：与H N 03的反应，生成硝基苯，呈黄色。皮肤遇到H N 03的情况,白一黄一橙黄米伦氏反应：与H gN 03或H gN 02的反应，呈黄色，原理同上。与乙醛酸的反应：红色，T rp的吧味基的特定反应。坂口反应：红色，A rg的胭基的反应。福林反应：蓝色，是T yr的酚基与磷铝酸和磷铝酸的反应。印三酮反应：紫红色Pauly反应：樱红色，H is的咪陛基。二.蛋白质的一级结构及其测定1.蛋白质的结构层次：1、2、超2、结构域、3、42.一级结构：即蛋白质的共价结构或平面结构，核心内容就是a a的排列顺序，它的改变涉及到蛋白质共价键的破坏和重建。一级结构的全部内容包括：肽链的个数、a a的顺序、二硫键的位置、非aa成分。3.蛋白质一级结构的测定间接法：通过测定蛋白质之基因的核甘酸顺序，用遗传密码来推断a a的顺序。这是因为核甘酸的测序比蛋白质的测序工作要更方便、更准确。直接法：用酶和特异性试剂直接作用于蛋白质而测定出aa顺序。第一步：前期准备分离纯化蛋白质：纯度要达到97%以上才能分析准确。蛋白质分子量的测定：渗透压法、凝胶电泳法（聚丙烯酰胺、SDS）、凝胶过滤法、超离心法等aa组成的测定：氨基酸自动分析仪肽链拆分：非共价键的如氢键、离子键、疏水键、范德华力4种，可用尿素或盐酸胭等有机溶液来拆分。共价键的仅二硫键1种，可用疏基乙醇、碘代乙酸、过甲酸来拆分。第二步：肽链的端点测定N端测定：Sanger法，DNFBDNP-肽水解乙醛萃取一层析鉴定Edman 法，PITCPTC-肽-PTH-aa一层析鉴定C端测定：胱解法，P 8 3,唯有C端aa与众不同，酰朋化合物与游离a a,再通过Sanger法来鉴定。Asn、Gin、Cys、Arg将被肺破坏，不能分析。竣肽酶法：配合动力学控制。竣肽酶A：Arg、Lys、Pro除外的氨基酸残基竣肽酶B：仅Arg、Lys酸肽酶C：所有的氨基酸残基每条肽链aa顺序的测定：aa顺序自动分析仪只能准确测定50aa以下的肽链,而一般的蛋白质都含有100以上的aa残基，所以，事先要将蛋白质打断成多肽甚至寡肽,再上机分析，而且要2套以上，便于以后拼接。常用的工具酶和特异性试剂有：胰蛋白酶：仅作用于Arg、Lys的竣基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。糜蛋白酶：仅作用于含苯环的氨基酸的竣基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。Trp、Tyr PheCNBr：仅作用于Met的竣基与别的氨基酸的氨基之间形成的肽键。拼接：将2套多肽的aa顺序对照拼接，举例：15698735125698452315 698735 125 69845 23 1569 873512569 84523第四步：二硫键位置的确定：包括链内和链间二硫键的位置，用对角线电泳来测。在肽链未拆分的情况下用胃蛋白酶水解之，可以得到被二硫键连着的多肽产物。先进行第-向电泳，将产物分开。再用过甲酸、碘代乙酸、流基乙醇处理，将二硫键打断。最后进行第二向电泳，条件与第一向电泳完全相同。选取偏离对角线的样品（多肽或寡肽）,它们就是含二硫键的片段，上机测aa顺序，根据已测出的蛋白质的aa顺序，把这些片段进行定位，就能找到二硫键的位置.蛋白质一级结构测定的意义分子进化：将不同生物的同源蛋白质的一级结构进行比较，以人的为最高级,从而确定其它物种的进化程度，也可以制成进化树，由于这是由数据决定的，因此比形态上确定的进化更加科学和精确。证明了一个理论，即蛋白质的一级结构决定高级结构，最终决定蛋白质的功能。疾病的分子生物学：镰刀型贫血症的内因是血红蛋白的06V al,正常的血红蛋白的P6Glu三.蛋白质的二级结构1.二级结构概论二级结构的定义：肽链主干在空间的走向。主干指的是肽平面与a-C构成的链子，见P95o二级结构的内容：空间走向以及维持这种走向的力量：氢键和R基团的影响（离子键、疏水键、空间障碍等）二级结构的数学描述：巾角：肽平面绕N-Ca单键旋转的角度W角：肽平面绕Ca-C竣基单键旋转的角度，见P95。至于+-方向的规定，0度角的规定太复杂，不作要求。这样，一个肽平面的空间位置可以被2个二面角来确定，如果每个肽链的两个二面 角（巾N）都相同，则构成了规则的空间走向，所以可以用（4）N）来描述肽链的二级结构O2.二级结构的常见类型P a ul i n g的贡献，X光衍射法是研究蛋白质构象的最好技术，羊毛蛋白和蚕丝蛋白，单调一 致，诺贝尔化学奖。a-右手螺旋a-螺旋即像弹簧一样的螺旋，有右手与左手之分，自然选择蛋白质的a-螺旋为右手螺旋。示范。a-右手螺旋的数据：每一圈含有3.6个a a残 基（或肽平面），见P 9 6的b,每圈高5.4&Ar i n g;,即每一个a a残基上升1.5&A r i n g;,旋转了 1 0 0度，2个二面角（巾,W）=（-5 7 0,-4 8 0）o维持a-右手螺旋的力量是链内氢键，它产生于一个肽平面的C=O与相邻一圈的在空间上邻近的另一个肽平面的N-H之间，见P 9 6 b,它的方向平行于螺旋轴，因此，a-右手螺旋的外观是个筒状的帘子，见P 9 6 c。每个氢键串起的长度为3.6个肽平面或3.6个a a残基，被氢键串起来的这个环上含有1 3个原子，故a-右手螺旋也被称为3.6 1 3螺旋。R基团对a-右手螺旋的影响：破坏者P r o,该处折断，因为亚氨基不能形成氢键;不稳定者酸性、碱性、太大、太小：G l u、A s p、A r g、Ly s、G l y、l i e。其它都是起稳定作用的0分布：毛发中的a-角蛋白，例如头发中的a-角蛋白。见沈同P1 5 5。2邛-折叠：肽链在空间的走向为锯齿折叠状，见P9 7。跟纤维素的相似。二面角（4），w）=（-1 1 9,+1 1 3）o维持0-折叠的力量：链间的氢键，它产生于一个肽平面的C=0与相邻肽链的在空间上邻近的另一个肽平面的N-H之间，见P9 8,两条肽链上的肽平面互相平行，形成片层结构。见 P9 7。供折叠有平行式和反平行式两种见P9 8 o平行式：两条链的走向相同，N-CN-C反平行式：两条链的走向相反，N-CC-N反平行式的折叠比平行式的更稳定一条肽链回折后就可形成两条走向相反肽段，就可以形成反平行式的P-折叠，P-折叠不限于两条肽链之间，多条肽链可以形成很宽的0-折叠片层，片层与片层之间以范德华力相互作用，形成厚厚的垫子。a-右手螺旋与P-折叠相比更具弹性，不易拉断，（3-折叠易拉断，a-右手螺旋经加热请可变成花折叠，长度增加，毛衣越洗越长也是这种变化。左手螺旋：存在于胶原蛋白中，aa残 基 组 成 为（-Gly-Pro-Y-）,Y为HyPro或 HyLys靠链间氢键和范德华力来维持。见沈同P158。U型回折：也叫小转角，肽链在某处回折1800所形成的结构。这个结构包括的长度为4个aa残基，其中的第三个为G ly,稳定该结构的力量是第一和第四个aa残基之间形成的氢键。在黑板上演示。310螺旋：是a-右手螺旋的过渡形式，又瘦又长，每个氢键串起的长度为3个肽平面或3.6个aa残基，被氢键串起来的这个环上含有10原子。无规卷曲：无固定的走向，但也不是任意变动的，它 的2个 二 面 角（山州）有个变化范围。从结构的稳定性上看a-右手螺旋邛-折叠U型回折无规卷曲，而从功能上看正好相反,酶与蛋白质的活性中心通常由无规卷曲充当，a-右手螺旋和隹折叠一般只起支持作用。3.超二级结构：空间相邻的儿个2级结构形成的更复杂的结构，其类型有左手超螺旋：3根a-右手螺旋拧到一起形成一个左手超螺旋，如头发中的角蛋白，见沈 同P155O右手超螺旋：3根左手螺旋拧到一起形成一个右手超螺旋，如胶原蛋白，见沈 同P158o本教材P103有误。aa：相邻的2根a-右手螺旋拧到一起形成一个左手超螺旋，见P98。4邛 邛：一个连接链连着2个p折叠，平行式，这个连接链可以很长。见P98。pap：3段（3折叠和2段a螺旋相间形成，见P98。6邛即：以2段U-型回折连接着的3段B折叠，反平行式。见P98。4.结构域：长 肽 链（多 于150个aa）,在二级结构的基础上通过多次折叠，在空间上形成一些半独立的球状结构，叫结构域，它是三级结构的一部分，结构域之间靠无规卷曲连接。也就是说将三级结构拆开后首先看到的结构。草图显示。四.蛋白质的三级结构和四级结构1.三级结构：即蛋白质的三维结构、构象，指其中所有原子的空间排布，是结构域再经过卷曲和折叠后形成的。如果蛋白质是单条肽链，则三级结构就是它的最高级结构，三级结构由二硫键和次级键（氢键、疏水键、离子键、范德华力）维持。P99是肌红蛋白的三级结构。2.四级结构：多条肽链通过非共价键（氢键、疏水键、离子键、范德华力）形成的体质结构就是四级结构，注意，由二硫键连接的儿条肽链不具有四级结构。每条肽链都有自己的三级结构，称为亚基或亚单位，一般情况下，具有四级结构的蛋白质含有的肽链不会太多，故称这类蛋白质为寡聚蛋白，如寡聚酶等。五.蛋白质的结构与功能1.蛋白质的结构与功能的关系每一种蛋白质都具有特定的结构，也具有特定的功能。蛋白质的结构决定了蛋白质的功能。蛋白质的功能直接由其高级结构（构象）决定。例子，蛋白质的变性现象。蛋白质的一级结构决定高级结构（构象），因此，最终决定了蛋白质的功能。例子，人工合成胰岛素，A、B链分别合成，等比例混合后就有活性。而生物合成胰岛素则是先合成一条长肽链，形成正确的二硫键，而后再剪去中间的C肽才形成胰岛素的。草图显示O2.蛋白质结构与功能实例免疫球蛋白G：即抗体G,IgG（Immuno globe）,由免疫细胞B分泌出的蛋白质，可以特异的结合抗原并消灭之，这就是免疫反应。IgG的一级结构：四条肽链，2重2轻（L2H2）,对称排列，LHHL,有12条链内二硫键，4条链间二硫键，见草图。对 其aa的分析发现，IgG分 为V区（可变区）和C区（恒定区）O二点结构：几乎全是B折叠，由无规卷曲连接。结构域：有12个球体，每个均被二硫键锁住。三级结构：T型和Y型，属于球蛋白。没有四级结构。IgG的功能：V区负责结合抗原，像钳子一样夹住抗原，体现了 IgG的特异性，2价。C区负责结合补体（一种酶，可以水解抗原），也 是2价，结合部位在寡糖链处的较链区。IgG的动态作用过程用人体演示。肌红蛋白：Mb（Myoglobin）,哺乳动物的肌肉中储存氧气的蛋白质，水生的哺乳动物体内尤为发达（如鲸鱼），因此，它们可以憋气很长时间，研究用Mb一般由鲸鱼提供O一级结构：单条肽链，153个 a a,其中的83个 aa为保守序列（即同源蛋白质均相同，是决定功能的最重要序列），含有一分子血红素辅基，见 P104,其中保持Fe2+,血红素通过Fe2+以配位键吊在肽链的His的咪哇基上，示意。0 2 将结合在Fe2+上。二级结构：儿乎全是a-右手螺旋，中间由无规卷曲和结来连接。三级结构：扁平的菱形，见 P99或沈同P172,属于球蛋白。功能：储存氧气。其三级结构在分子表面形成一个疏水的空穴，血红素即藏在其中，该空穴允许0 2 进入而拒绝水的进入，保证了 Fe2+结合