null 绪 论 绪 论null 生物化学是关于生命的化学，是运用化学的原理和方法来研究生命现象，阐明生命现象变化规律的一门科学。现在也利用物理、生物学的方法。一、生物化学的概念章首器官（肝脏）消化系统 肝脏 窦状小管肝细胞细胞核分子（DNA） 生物化学就是生命的化学。它是研究活细胞和有机体中存在的各种化学分子及其所参与的化学反应的科学。
分子生物学：是研究生物大分子结构、功能及其调控机制的科学。生物化学涉及的主要问题：生物化学涉及的主要问题：1）生物分子的化学和三维结构是什么？
2）生物分子如何进行相互反应？
3）细胞如何合成和降解生物分子？
4）能量如何守恒并被细胞利用？
5）组装生物分子并协调它们的活性的机制是什么？
6）遗传信息是如何存储、传递和表达的？分子生物学概念及研究内容分子生物学概念及研究内容 广义: 研究蛋白质及核酸等生物大分子结构和功能，也就是从分子水平阐明生命现象和生物学规律。
狭义: 偏重于核酸(或基因)的分子生物学，主要研究基因或DNA的复制、转录、表达和调节控制等过程，也涉及这些过程中有关的蛋白质和酶的结构与功能的研究。生物化学的发展生物化学的发展 1 静态生物化学时期（二十世纪二十年代以前）
2 动态生物化学时期（二十世纪前半叶）
3 机能生物化学及分子生物学时期（二十世纪五十年代以后）静态生物化学的发展静态生物化学的发展 静态生物化学发展描述的是有机生物化学发展时期（1770—1903）。这个时期的生物化学更多地依附于有机化学，大量工作是围绕着生命的存在方式——“蛋白质”进行的。
1903年，有人首先使用“biochemistry”这个单词,它反映了作为独立学科的生物化学的诞生。章首节首动态生物化学的发展动态生物化学的发展 动态生物化学是生理生物化学的发展时期（1903—1950）。19世纪中叶，生物学积累了若干有关血液循环和消化、吸收的知识，巴甫洛夫消化生理学比较完整地建立起来了。开始探索生理功能的化学过程，从而派生出了生理生物化学。
章首节首功能生物化学的发展功能生物化学的发展 1950年以后,由于各种现代化技术和设备的发明和发展，生物化学进入了分子的或综合生物化学发展时期。这期间，生物化学的进展，更集中、更突出地反映在蛋白质、酶和核酸等生物大分子研究上，使生命起源研究进入了新的发展时期。同时，开始应用生物化学方法改变遗传特性，创立了遗传工程学。章首节首四、生物化学的成就四、生物化学的成就1953年，DNA双螺旋结构模式
1958年，分子遗传的中心法则
1970年，基因工程方法的建立
1981年，发现有催化功能的RNA（Ribozyme）
1985年，人类基因组作图和测序
计划
项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载
1993年，P53被“Science”评为年度分子明星
1997年，第一只克隆羊诞生
1999年，干细胞的研究位列当年科技重大突破首位
2000年，人类基因组作图计划即将完成
2002年，RNAi荣登重大科技突破榜首
2005年，观察进化发生位列科技突破首位章首DNA双螺旋结构模式DNA双螺旋结构模式 DNA分子结构是由美国生物学家沃森（James Dewey Watson,1926—）和英国生物物理学家克里克（Francis Harry Compton Crick,1916—）所确定的。克里克于1949年入剑桥大学卡文迪什实验室医学研究组。1951年沃森来到该研究所，克里克接受了他的观点：了解DNA三维结构即可明了它在遗传中所起的作用。1953年，他们建立了DNA双螺旋结构模式,并跟已知的物理—化学性质相符合。这一发现成为分子生物学的里程碑。后来他们分享了62年的诺贝尔生理医学奖。
章首节首分子遗传的中心法则分子遗传的中心法则 中心法则(central dogma)是指遗传信息的流向所遵循的法则。Crick提出，在DNA分子可以自我复制（replication）传给子代的基础上，遗传信息可以从DNA传递给RNA（称为转录transcription）再从RNA传递给蛋白质（称为翻译translation），这是遗产信息流所遵循的中心法则。
Temin又证实RNA也可以是遗传信息的携带者，即DNA以RNA为
模板
个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载
反向转录合成，再推动RNA的合成及蛋白质的合成。章首节首图片null分子遗传的中心法则章首节首基因工程方法的建立基因工程方法的建立 1970年，Temin和Baltimore从鸡肉瘤病毒中发现反转录酶。
Smith和Wilcox在E.coli中发现限制性内切酶,由此为基因工程方法的建立打下了基础。章首节首RibozymeRibozyme章首节首 1978年，Altman在提纯RNAaseP时发现，此酶由蛋白质和一个RNA片段组成，单独的RNA能完成对前体tRNA的剪切，而单独的蛋白质却无此能力。1981年，Cech在研究四膜虫前体rRNA的加工过程中发现，在没有蛋白质存在的情况下，一段RNA序列（IVS）能进行自动剪切，生成L-19IVS。后者在离体条件下能催化五聚胞嘧啶核苷酸的合成。由此提出了具有催化功能的核酸（Ribozyme）的概念。
Ribozyme的提出为解决人类的起源问题提供了一种新的假说，为此，Cech与Altman共同获得了1989年化学诺贝尔奖。“人类基因组作图和测序”计划“人类基因组作图和测序”计划 1985年，美国科学家率先提出“人类基因组测序和作图”计划（简称HGP）。国际合作始于1990年
该计划的核心就是测定人类基因组的全部DNA序列，从整体上破译人类遗传信息，以使人类能在分子水平上全面地认识自我。
HGP的精神是：全球共有，国际合作。即时公布，免费共享。章首节首P53被“Science”评为年度分子明星P53被“Science”评为年度分子明星 p53基因是一种肿瘤抑制基因，定位于人类17号染色体短臂，其编码的p53磷蛋白具有调控细胞增殖功能。大量实验表明，人体内约50%的肿瘤发生与p53的缺失，突变有关，也与p53蛋白与病毒蛋白的结合，导致p53蛋白失活有关。
03年10月央视国际报道了我国用于恶性肿瘤治疗的基因药物诞生并批准上市。这种由深圳赛百诺基因技术有限公司研制的基因药物名为重组腺病毒P53抗癌注射液，主要用于治疗头颈部鳞癌和其他恶性肿瘤。
章首节首 老化：抑制癌症的代价？
在细胞水平，p53可以使细胞停止分裂最终导致细胞死亡。在器官水平，p53的过量会导致衰老
p53蛋白：长寿的敌人？
当降低果蝇神经细胞中p53蛋白活性，果蝇寿命明显延长p53与细胞凋亡克隆羊诞生克隆羊诞生章首节首 1997年2月23日，英国罗斯林研究所宣布，他们成功创造了世界上第一个克隆羊 多莉。它的意义在于，人类已能用高度分化的乳腺细胞作为核供体，通过无性繁殖方法，复制出与核供体完全一致的新个体。1999年干细胞的研究工作位列年度科学技术重大突破首位1999年干细胞的研究工作位列年度科学技术重大突破首位 干细胞（stem cell）是一类既有自我更新能力，又有多分化潜能的细胞。干细胞的研究一方面可以揭示许多有关细胞生长和发育的基础理论难题；另一方面可望将其用于创伤修复，神经再生和抗衰老等临床医学研究。
章首节首上一页人类基因组计划即将完成人类基因组计划即将完成 2000年6月26日，参与人类基因组计划的各国科学家，同时向全世界宣布人类基因组“工作框架图”绘制完成。
2004年10月21日出版的《自然》杂志公布了人类基因组最精确的序列（包含有28.5亿个碱基对），同时澄清人类基因组只有2到2.5万个基因（而不是原来的10万个基因）
这篇文章标志着人类基因组计划又迈出了里程碑意义的一步。
章首节首上一页下一页人类基因组计划的应用前景人类基因组计划的应用前景将揭示生命世界的一些重大奥秘，如生命起源，生物进化等。
将应用于疾病的诊断和治疗，将改变21世纪的医学。
将有利于人类培育优良的动植物品种。
将大大促进生命科学工业的发展，特别是基因制药工业的发展。 章首节首上一页精神病基因的发现精神病基因的发现研究人员确认了增加患上由家族遗传的精神分裂、抑郁症和其他精神疾病的基因。发现了一组增加患上抑郁症机会的基因，但患者在受到严重压力下才会触发基因活动。
这一成果位列2003年重大科技突破第二位 垃圾DNA垃圾DNA人体内非编码ＤＮＡ虽然占人体基因组的９５％，但它却不像编码基因那样控制产生特定的蛋白质，所以曾经被称为“垃圾ＤＮＡ”。英国科学家最近研究发现，这些貌似无用的ＤＮＡ对某些疾病的严重程度却有着很大影响。
这些DNA对于基因在正确的位置和正确的时间“开启”起到关键的帮助
这一成果位列04年重大科技突破第五位
返回2002年 RNAi荣登重大科技突破榜首2002年 RNAi荣登重大科技突破榜首 RNA曾被认为是一种缺乏活力的生物分子，但最近一系列发现表明，一些小分子RNA参与着多项细胞控制工作，能够关闭基因或改变它们的表达水平。这一现象称为核糖核酸干扰（RNAi），它是体内抵御外在感染的一种重要保护机制。小RNA的这种功能有可能使21世纪的医药研究产生革命性的变化。章首节首世界首次RNAi临床试验初获成功
世界首次RNAi临床试验初获成功
2006年6月，美国一项研究显示，导致老年人失明的最常见病因——老年性黄斑变性（AMD），能够通过siRNA分子来对付。这些结果是由评估RNAi(RNA干扰)疗法对人类患者效果的首次临床试验获得。 2005年 观察进化发生位列科技突破首位2005年 观察进化发生位列科技突破首位自从达尔文1859年把进化理论首次引入科学界以来，该理论一直是生物学的基础，但也受到其它理论的挑战。2005年研究人员在对1918年大流行的流感病毒基因、黑猩猩基因以及其它物种的基因进化研究中发现，达尔文的进化理论仍然对当代生物学具有指导意义。并且这些研究成果对现实生活具有重要影响。五、生物化学与现代工业五、生物化学与现代工业生物化学对现代化工、轻工、食品、医药工业的渗透
1、在传统食品工业中的应用
工业用酶在食品工业中的大量应用；
2、在发酵工业中的应用
各种有机酸等化工产品的生产；各类抗生素的生产
3、在现代医药行业中的应用
用基因工程手段生产人胰岛素、干扰素等重要药物 生物化学与医药学 生物化学的理论与技术已渗透到医学科学的各个领域
生物化学与分子生物学在生命科学中占有重要的地位
生物化学的发展促进了疾病病因、诊断和治疗的研究六、如何学好生物化学？六、如何学好生物化学？掌握生物化学的整体框架
经常关注生命科学的前沿进展
1、Nature、Science、Cell等国外期刊
2、生命的化学、生物化学与生物物理进展、生物工程进展等国内期刊
生物化学是实践性很强的学科
第一章 蛋白质化学 第一章 蛋白质化学授课教师：陈希宏null蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。
蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。第一章 蛋白质(Protein) 第一节 概 述 第一节 概 述一、蛋白质的定义
蛋白质：是一切生物体中普遍存在的，由天然氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子；其种类繁多，各具有一定的相对分子质量，复杂的分子结构和特定的生物功能；是表达生物遗传性状的一类主要物质。
二、蛋白质在生命中的重要性
早在1878年，思格斯就在《反杜林论》中指出：“生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。” 可以看出，第一，蛋白体是生命的物质基础；第二，生命是物质运动的特殊形式，是蛋白体的存在方式；第三，这种存在方式的本质就是蛋白体与其外部自然界不断的新陈代谢。现代生物化学的实践完全证实并发展了恩格斯的论断 1.蛋白质是生物体内必不可少的重要成分 蛋白质占干重 人体中
人体 45% 水55%
细菌 50%~80% 蛋白质19%
真菌 14%~52% 脂肪19%
酵母菌 14%~50% 糖类＜1%
白地菌50% 无机盐7% 2.蛋白质是一种生物功能的主要体现者 （1）酶的催化作用
（2）调节作用(多肽类激素)
（3）运输功能
（4）运动功能
（5）免疫保护作用(干扰素)
（6）接受、传递信息的受体
（7）毒蛋白null3.外源蛋白质有营养功能，可作为生产加工的对象.
三、蛋白质的组成元素组成 蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：
碳 50％
氢 7％
氧 23％
氮 16%
硫 0—3％
其他 微 量
氮占生物组织中所有含氮物质的绝大部分。因此，可以将生物组织的含氮量近似地看作蛋白质的含氮量。由于大多数蛋白质的含氮量接近于16%，所以，可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量 蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法 (测定氮的经典方法)
优点：对原料无选择性，仪器简单，
方法也简单；
缺点：易将无机氮都归入蛋白质中。
一般，样品含氮量平均在16%，取其倒数100/16=6.25，即为蛋白质换算系数，其含义是样品中每存在1g元素氮，就说明含有6.25g 蛋白质）；故： ※ 蛋白质含量=氮的量×6.25 null 蛋白质含量测定除了上法外，还有
紫外比色法 双缩脲法 Folin—酚 考马斯亮兰G—250比色法
（条件：蛋白质必须是可溶的）
蛋白质的分类蛋白质的分类（一）按分子形状分类
1．球状蛋白质：形状类似球形或椭球形，多溶于水，细胞中的大多数都属于球状蛋白质，如血红蛋白、肌红蛋白、酶、抗体等。
2．纤维状蛋白质：形状呈细棒或纤维状，大都是结构蛋白，如胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白质。这些起结构作用的纤维状蛋白是不溶于水的。但有些纤维状蛋白质，如血液中的纤维蛋白原、肌肉中的肌球蛋白等是可溶的。
null3．膜蛋白：与生物膜结合的蛋白质在形状上不同于上述两类，与膜结合部分主要是平行排列的-螺旋，是水不溶性的。
（二）按化学组成分类
1．简单蛋白质：完全由氨基酸组成，不含其他化学成分。如核糖核酸酶、胰岛素等。溶解度不同的简单蛋白质有清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、组蛋白、鱼精蛋白、硬蛋白。
2、结合蛋白质：除了蛋白质部分外，还含有非蛋白质成分，其中非蛋白质成分称为辅因子或配基。根据配基又分为糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、磷蛋白、色蛋白、金属蛋白、黄素蛋白。蛋白质的生物功能蛋白质的生物功能（一）催化功能
生物体内的各种化学反应几乎都是在相应生物催化剂—酶的作用下进行的。已鉴定出的酶几乎都是蛋白质。所以作为有机体新陈代谢的催化剂，酶是蛋白质最重要的生物学功能之一。null（二）结构成分
有些蛋白质可以作为生物体的结构成分，这些蛋白称为结构蛋白。如高等动物的胶原蛋白参与结缔组织和骨骼的形成，作为身体的支架；头发、指甲和皮肤中的不溶性角蛋白，形成体表的保护层；弹性蛋白参与血管壁和韧带的构造，起支持和润滑作用。结构蛋白一般是不溶性纤维状蛋白质。null（三）转运蛋白
这类蛋白质具有转运功能，能携带各种物质从一处到另一处。如血液中的血红蛋白，将氧气从肺运输到其他组织，供生物氧化之用，同时，将二氧化碳从其他组织运输到肺，以便排除体外。另外一些转运蛋白还能将代谢物转运而进出细胞。null（四）贮存功能
有些蛋白质有贮藏氨基酸的功能，用作有机体及其胚胎生长发育的原料，这类蛋白质有蛋类中的卵清蛋白、乳中的酪蛋白、小麦种子中的麦醇溶蛋白。null（五）运动功能
人和动物的运动靠肌肉的收缩来实现，肌肉收缩实际上是肌球蛋白和肌动蛋白丝状体的滑动运动。另外，细菌的鞭毛和纤毛是由许多微管蛋白组装起来的，也能产生类似的运动。非肌肉的运动系统中普遍存在着一类运动蛋白—马达蛋白（motor protrin），可驱使小泡、颗粒和细胞器沿微管轨道运动。null（六）调节蛋白
许多蛋白质有调节其他蛋白质执行其生理功能的能力，这些蛋白称为调节蛋白。如胰岛素（insulin），胰岛素是动物胰脏 细胞分泌的一种激素蛋白，参与血糖的代谢调节，能降低血液中的葡萄糖的含量。还有一些调节蛋白参与基因表达调控，它们激活或抑制遗传信息转录为mRNA。如大肠杆菌的CAP和阻遏蛋白。null（七）防御功能
有些蛋白质具有主动的防御功能，以抵抗外界不利因素对生物体的干扰。如脊椎动物体内的免疫球蛋白（immunoglobulin）（或称为抗体），能够识别特异的抗原（如病毒、细菌和其他生物体的细胞）并与之结合以清除抗原，因此它具有防御疾病和抵抗外界病原侵袭的免疫能力。南极水域某些鱼类血液中含有抗冻蛋白，保护血液不被冻凝。蛇毒和蜂毒的溶血蛋白和神经毒蛋白以及一些植物毒蛋白（蓖麻蛋白）等，少量即可引起高等动物产生强烈毒性发言。null（八）信息传递功能
在生物体内有一类蛋白质起接受和传递信息的作用，即受体蛋白，如接受各种激素的受体蛋白等。 第二节 氨基酸化学 第二节 氨基酸化学一、氨基酸的结构与分类
(2). 除甘氨酸外,其它所有氨基酸分子中的α-碳原子都为不对称碳原子,所以：A.氨基酸都具有旋光性。B.每一种氨基酸都具有D-型和L-型两种立体异构体。目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为L-型。1.氨基酸的结构
氨基酸是蛋白质水解的最终产物，是组成蛋白质的基本单位。从蛋白质水解物中分离出来的氨基酸有二十种，除脯氨酸和羟脯氨酸外，这些天然氨基酸在结构上的共同特点为：(1). 与羧基相邻的α-碳原子上都有一个氨基，因而称为α-氨基酸 COOH
H2N CH α-碳原子基团
R R基团α-氨基酸基本结构通式nullL--氨基酸的结构通式-氨基酸的立体异构体（一）-氨基酸的立体异构体（一）-氨基酸的立体异构体（二）-氨基酸的立体异构体（二）（一）氨基酸的分类：（一）氨基酸的分类：根据R侧链基团解离性质的不同，可将氨基酸分为三大类：
1. 酸性氨基酸——Glu，Asp；侧链基团在中性溶液中解离后带负电荷的氨基酸。
2. 碱性氨基酸——His，Arg，Lys；侧链基团在中性溶液中解离后带正电荷的氨基酸。null3. 中性氨基酸—— 侧链基团在中性溶液中不发生解离，因而不带电荷的氨基酸。可分为：
a) 极性氨基酸：Tyr，Cys，Ser，Thr，Asn，Gln，Met，Trp；
b) 非极性氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Pro，Phe。 null非极性疏水性氨基酸null2. 极性中性氨基酸null3. 酸性氨基酸4. 碱性氨基酸 3.构成蛋白质的20种氨基酸null几种特殊氨基酸 脯氨酸
（亚氨基酸）null 半胱氨酸 胱氨酸null修饰氨基酸：
蛋白质合成后通过修饰加工生成的氨基酸。没有相应的编码。如：胱氨酸、羟脯氨酸（Hyp）、羟赖氨酸（Hyl）。
非生蛋白氨基酸：
蛋白质中不存在的氨基酸。如：瓜氨酸、鸟氨酸、同型半胱氨酸，是代谢途径中产生的。 二.氨基酸的重要理化性质
1.一般物理性质
常见氨基酸均为无色结晶,其形状因构型而异溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。
(2) 熔点：氨基酸的熔点极高，一般在200℃以上。
(3) 味感：其味随不同氨基酸有所不同，有的无味、有的为甜、有的味苦，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。
旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋转，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。
(5)光吸收：构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。
酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;
苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;
色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;（二）氨基酸的理化性质：（二）氨基酸的理化性质：1．两性解离及等电点：
氨基酸分子是一种两性电解质。
氨基酸分子中同时带有可解离的弱碱性基团（-NH3 → - NH4+）和弱酸性基团（-COOH → - COO - ）。What’ s isoelectric point of amino acid?What’ s isoelectric point of amino acid?通过改变溶液的pH可使氨基酸分子中弱碱性或弱酸性基团的解离状态发生改变（这种改变是可逆的）。
氨基酸分子带有相等正、负电荷时，溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（isoelectric point, pI）。溶液pH值与氨基酸等电点的关系溶液pH值与氨基酸等电点的关系 3.氨基酸的等电点 当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。
侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK’1和pK’2的算术平均值：pI = (pK’1 + pK’2 )/2
同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK’值的算术平均值。
酸性氨基酸：pI = (pK’1 + pK’R-COO- )/2
硷性氨基酸：pI = (pK’2 + pK’R-NH2 )/2 4.氨基酸的化学性质(1)与茚三酮的反应（颜色反应） 氨基酸与水合茚三酮共热，发生氧化脱氨反应，生成NH3与酮酸。水合茚三酮变为还原型茚三酮。
加热过程中酮酸裂解，放出CO2，自身变为少一个碳的醛。水合茚三酮变为还原型茚三酮。
NH3与水合茚三酮及还原型茚三酮脱水缩合，生成蓝紫色化合物。
★★null反应要点
A.该反应由NH2与COOH共同参与
B.茚三酮是强氧化剂
C.该反应非常灵敏，可在570nm测定吸光值
D. 测定范围：0.5~50µg/ml
E.脯氨酸与茚三酮直接生成黄色物质（不释放NH3）
应用：
A.氨基酸定量分析（先用层析法分离）
B.氨基酸自动分析仪：
用阳离子交换树脂，将样品中的氨基酸分离，自动定性定量，
记录
混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载
结果。null3．茚三酮反应：
氨基酸可与茚三酮缩合产生蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm。
可利用此性质测定氨基酸的含量。 (2)与甲醛反应
A.为α- NH2的反应
B.在常温，中性条件，甲醛与α- NH2很快反应，生成羟甲基衍生物，释放氢离子。
应用：氨基酸定量分析—甲醛滴定法（间接滴定）
A.直接滴定，终点pH过高（12），没有适当指示剂。
B.与甲醛反应，滴定终点在9左右，可用酚酞作指示剂。
C.释放一个氢离子，相当于一个氨基（摩尔比1：1）
D.简单快速，一般用于测定蛋白质的水解速度。
(3) 与2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应
A.为α- NH2的反应
B.氨基酸α- NH2的一个H原子可被烃基取代(卤代烃)
C.在弱碱性条件下，与DNFB发生芳环取代，生成二硝基苯氨基酸
应用：鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸
A.虽然多肽侧链上的ε- NH2、酚羟基也能与DNFB反应，但其生成物，容易与α- DNP氨基酸区分和分离 ★首先由Sanger应用，确定了胰岛素的一级结构
A.
B.水解DNP-肽，得DNP-N端氨基酸及其他游离氨基酸
C.分离DNP-氨基酸
D.
由Edman于1950年首先提出
为α- NH2的反应
用于N末端分析，又称Edman降解法肽分子与DNFB反应，得DNP-肽层析法定性DNP-氨基酸，得出N端氨基酸的种类、数目(4)与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应二、肽 二、肽 （一）肽键与肽链：
蛋白质是由若干氨基酸的氨基与羧基经脱水缩合而连接起来形成的长链化合物。
一个氨基酸分子的-羧基与另一个氨基酸分子的-氨基在适当的条件下经脱水缩合即生成肽（peptide）。null肽键的形成null多肽链的形成及其方向性null两氨基酸单位之间的酰胺键，称为肽键。
多肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。
多肽链具有方向性，头端为氨基端（N端），尾端为羧基端（C端）。蛋白质与多肽的区别：蛋白质与多肽的区别：（二）生物活性肽：（二）生物活性肽：生物体内具有一定生物学活性的肽类物质称生物活性肽。
重要的生物活性肽有谷胱甘肽、神经肽、肽类激素等。null1. 谷胱甘肽（glutathione, GSH）：
谷胱甘肽是一种称为-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸的三肽化合物。还原型与氧化型谷胱甘肽的相互转变还原型与氧化型谷胱甘肽的相互转变Glu-Cys-Gly
|
S
|
S
|
Glu-Cys-Gly谷胱甘肽分子中的巯基可氧化或还原，故有还原型（GSH）与氧化型（GSSG）两种存在形式。2× Glu-Cys-Gly
|
SHnull解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用；
参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与体内多种氧化还原反应；
保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH维持还原状态；
维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细胞膜结构的破坏作用。谷胱甘肽的生理功用：null种类较多，生理功能各异。
多肽类激素主要见于下丘脑及垂体分泌的激素，如催产素（9肽）、加压素（9肽）、促肾上腺皮质激素（39肽）、促甲状腺素释放激素（3肽）。
神经肽主要与神经信号转导作用相关，包括脑啡肽（5肽）、-内啡肽（31肽）、强啡肽（17肽）等。2. 多肽类激素及神经肽：null肽类激素：如促甲状腺素释放激素（TRH）神经肽(neuropeptide)2. 肽类激素及神经肽 +H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO- +H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-
Met-脑啡肽 Leu-脑啡肽蛋 白 质 的 分 子 结 构
The Molecular Structure of Protein蛋 白 质 的 分 子 结 构
The Molecular Structure of Protein 第 三 节null蛋白质是由许多氨基酸单位通过肽键连接起来的，具有特定分子结构的高分子化合物。
由于蛋白质的分子结构非常复杂，为了便于研究、描述和理解，故根据丹麦科学家Linderstrom-Lang的建议，人为将蛋白质的分子结构划分为一、二、三、四级结构四个结构层次。二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构（primary structure）是指蛋白质多肽链中通过肽键连接起来的氨基酸的排列顺序，即多肽链的线状结构。
维系蛋白质一级结构的主要化学键为肽键(peptide bond)。What’s primary structure of protein?null定义：
蛋白质的一级结构指多肽链中通过肽键连接起来的氨基酸的排列顺序。一、蛋白质的一级结构主要化学键：肽键
二硫键的位置属于一级结构研究范畴。 牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构核糖核酸酶的一级结构核糖核酸酶的一级结构null胰岛素（Insulin）由51个氨基酸残基组成，分为A、B两条链。
A链21个氨基酸残基，B链30个氨基酸残基。
A、B两条链之间通过两个二硫键联结在一起，A链另有一个链内二硫键。 二.蛋白质的一级结构
1. 蛋白质的一级结构(Primary structure)包括：
(1)组成蛋白质的多肽链数目.
(2)多肽链的氨基酸顺序，
(3)多肽链内或链间二硫键的数目和位置。
★其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。2.蛋白质的一级结构的测定 蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从1953年F.Sanger测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。
(1) 测定蛋白质的一级结构的要求
nullA.样品必需纯（>97%以上）；
B.知道蛋白质的分子量；
C.知道蛋白质由几个亚基组成；
D.测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数。
(2)测定步骤
①多肽链的拆分：由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进行拆分。几条多肽链借助非共价键连接在一起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍处理，即可分开多肽链(亚基). ②测定蛋白质分子中多肽链的数目：通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即可确定多肽链的数目。
③二硫键的断裂：几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍存在下，用过量的-巯基乙醇处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。可以通过加入盐酸胍方法解离多肽链之间的非共价力；应用过甲酸氧化法或巯基还原法拆分多肽链间的二硫键。 ★巯基的保护④测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比；
⑤分析多肽链的N-末端和C-末端
★末端氨基酸的测定：多肽链端基氨基酸分为两类，N-端氨基酸和C-端氨基酸。在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。末端氨基酸测定的主要方法有：
null3. 分析蛋白质的N-端和C-端氨基酸。
通常采用2,4-二硝基氟苯（DNFB）法，丹磺酰氯法和肼解法分别确定蛋白质的N-端和C-端氨基酸残基。 DNFB法分析N-端氨基酸残基DNFB法分析N-端氨基酸残基
丹磺酰氯法:在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸。此法的优点是丹磺酰-氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到110-9mol。null肼解法：此法是多肽链C-端氨基酸分析法。多肽与肼在无水条件下加热，C-端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与C-端氨基酸分离。肼解法分析C-端氨基酸残基肼解法分析C-端氨基酸残基null4. 采用特异性的酶（如胰蛋白酶）或化学试剂（如溴化氰）将蛋白质裂解成为长短不一的若干条肽段（必须作两套）。 null水解肽链的方法及特征BrCN的特异裂解作用BrCN的特异裂解作用null5. 分离纯化单一肽段。
6. 使用氨基酸顺序测定仪，测定各条肽段的氨基酸顺序。一般采用Edman降解法，用异硫氰酸苯酯进行反应，将氨基酸降解后，逐一进行测定。Edman降解法测定氨基酸序列Edman降解法测定氨基酸序列 Edman （苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上也是一种N-端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。
null 7. 将两套不同肽段的氨基酸顺序进行比较，以获得完整蛋白质分子的氨基酸顺序。null通过核酸推演的方法按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列分离编码蛋白质的基因测定DNA序列排列出mRNA序列null一级结构是研究高级结构的基础。
从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的关系(例）。
为生物进化理论提供依据（例）。
为人工合成蛋白质提供参考顺序。测定蛋白质一级结构的主要意义：镰刀状红细胞贫血Hb -链一级结构的改变镰刀状红细胞贫血Hb -链一级结构的改变null在镰刀状红细胞贫血患者中，由于基因突变导致血红蛋白-链第六位氨基酸残基由谷氨酸改变为缬氨酸，血红蛋白的亲水性明显下降，从而发生聚集，使红细胞变为镰刀状。 蛋白质分子中的非共价键(次级键)蛋白质分子中的非共价键(次级键)1. 氢键：
氢键（hydrogen bond）的形成常见于连接在一电负性很强的原子上的氢原子，与另一电负性很强的原子之间，如 >C=O ┅┅ H-N<。null蛋白质分子中氢键的形成Hnull在蛋白质分子中，由于存在数目众多的氢键，故氢键在稳定蛋白质的空间结构上起着重要的作用。
但氢键的键能较低(~12kJ/mol)，易被破坏。
null2. 疏水键：
非极性物质在含水的极性环境中存在时，会产生一种相互聚集的作用，这种力称为疏水键或疏水作用（hydrophobic interaction）。null蛋白质分子中的许多氨基酸残基侧链也是非极性的，这些非极性的基团在水中也可相互聚集，形成疏水键，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的侧链基团。null3. 离子键：
离子键，又称为盐键（salt bond）是由带正电荷基团与带负电荷基团之间相互吸引而形成的化学键。
在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。 null蛋白质分子中离子键的形成null4．范德华氏引力（van der Waals force)：
原子之间存在的相互作用力。维系蛋白质分子构象的非共价键维系蛋白质分子构象的非共价键三、蛋白质的二级结构三、蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(secondary structure)是指蛋白质多肽链主链原子局部的空间结构，但不包括与其他肽段的相互关系及侧链构象的内容。
维系蛋白质二级结构的主要化学键是氢键。null（一）肽
单元
初级会计实务单元训练题天津单元检测卷六年级下册数学单元教学设计框架单元教学设计的基本步骤主题单元教学设计
(peptide unit) 参与组成肽键的6个原子位于同一平面，又叫酰胺平面或肽键平面。它是蛋白质构象的基本结构单位。null肽键平面的形成（一）蛋白质立体结构原则：（一）蛋白质立体结构原则：1. 由于C=O双键中的π电子云与N原子上的未共用电子对发生“电子共振”，使肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转（图）。
2. 与肽键相连的六个原子构成刚性平面结构。但由于-碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的平面结构可以作相对旋转。null肽键平面——由于肽键具有部分双键的性质，使参与肽键构成的六个原子被束缚在同一平面上，这一平面称为肽键平面（酰胺平面，肽单元）。null肽单元HHHHnullnull肽键平面示意图null二、蛋白质的二级结构主要的化学键： 氢键 （二）蛋白质二级结构的类型：（二）蛋白质二级结构的类型：蛋白质的二级结构主要包括-螺旋，-折叠，-转角及无规卷曲等几种类型。1. -螺旋（-helix）：1. -螺旋（-helix）：null 相邻的肽平面构成两面角取几乎相同数值
①多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离0.15nm.
②肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-NH基形成氢键。
③蛋白质分子为右手-螺旋。左手和右手螺旋nullnull-螺旋是多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的有规律的螺旋构象，其结构特征为：
⑴ 为一右手螺旋；
⑵ 螺旋每圈包含3.6个氨基酸残基，螺距为5.4埃；
⑶ 螺旋以氢键维系。 -螺旋的结构特征null影响-螺旋稳定的因素有：
⑴ 极大的侧链基团（存在空间位阻）；
⑵ 连续存在的侧链带有相同电荷的氨基酸残基（同种电荷的互斥效应）；
⑶ 有Pro等亚氨基酸存在（不能形成氢键）。 2. -折叠（-pleated sheet）：2. -折叠（-pleated sheet）： （2） -折叠
-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿桩折叠构象。
①在-折叠中，-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm.
② -折叠结构的氢键由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。
③-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。nullnull-折叠是由若干肽段或肽链排列起来所形成的扇面状片层构象，其结构特征为：
⑴ 由若干条肽段或肽链平行或反平行排列组成片状结构；
⑵ 主链骨架伸展呈锯齿状；
⑶ 借相邻主链之间的氢键维系。-折叠的结构特征null-折叠的平行式与反平行式排列3. -转角（-turn）：3. -转角（-turn）：null-转角（ -turn）是多肽链180°回折部分所形成的一种二级结构，其结构特征为：
⑴ 主链骨架本身以大约180°回折;
⑵ 回折部分通常由四个氨基酸残基构成;
⑶ 构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的-NH基之间形成氢键来维系。 -转角的结构特征null-转角：4. 无规卷曲（random coil）：4. 无规卷曲（random coil）：无规卷曲是指多肽链主链部分形成的无规律的卷曲构象。
对于特定的蛋白质分子而言，其无规卷曲部分的构象则是特异的。null核糖核酸酶分子中的二级结构胶原蛋白的三股螺旋
胶原蛋白的三股螺旋
节首returnnull在蛋白质分子中，若干具有二级结构的肽段在空间上相互接近，形成具有特殊功能的结构区域，称模体（motif)，也可称为蛋白质分子的超二级结构。模体（motif）null（五）模体蛋白质分子中，二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个具有特殊功能的空间构象，被称为模体(motif)。null２．超二级结构
超二级结构
在蛋白质分子中，由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。几种类型的超二级结构：α α；ββ；βαβ；βββ．
．α αβββαβnull螺旋－环－螺旋 锌指锌指结构 (螺旋-折叠-折叠模体)锌指结构 (螺旋-折叠-折叠模体)转录因子MyoD的螺旋-环-螺旋模体转录因子MyoD的螺旋-环-螺旋模体（3）β迂回 （3）β迂回 指示:
删除样本文档图标,并替换为工作文档图标，如下:
在 Word 中创建文档.
返回 PowerPoint
在“插入”菜单中选择“对象...”
单击“从文件创建”
定位“文件”框中的文件名
确认选中“显示为图标”。
单击“确定”
选择图标
从“幻灯片放映”菜单中选择“动作设置”
单击“对象动作”，并选择“编辑”
单击“确定”A.β迂回 B.希腊钥匙 C.双希腊钥匙节首return（4）β折叠桶 （4）β折叠桶 反平行β折叠桶β折叠桶的各种形式节首return四、蛋白质的三级结构四、蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(tertiary structure)是指蛋白质分子或亚基内所有原子的空间排布，也就是一条多肽链的完整的三维结构。What’s tertiary structure of protein?蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构的基础上进一步盘旋、折叠，从而生成特定的空间结构。包括主链和侧链的所有原子的空间排布．一般非极性侧链埋在分子内部，形成疏水核，极性侧链在分子表面null维系三级结构的化学键主要是非共价键（次级键），如疏水键、氢键、盐键、范氏引力等，但也有共价键，如二硫键等。 null 肌红蛋白 (Mb) 胰岛素分子的三级结构胰岛素分子的三级结构溶菌酶分子的三级结构溶菌酶分子的三级结构磷酸丙糖异构酶和丙酮酸激酶的三级结构磷酸丙糖异构酶和丙酮酸激酶的三级结构null在一级结构上相距较远的氨基酸残基，通过空间结构的形成，多肽链的弯折，彼此聚集在一起，从而形成一些在功能上相对独立的，结构较为紧凑的区域，称为结构域。 结构域（domain）null结构域（Domain)
对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构。这种相对独立的三维实体就称结构域。
结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域。
结构域一般由100~200 个氨基酸残基组成，但大小范围可达 40~400 个残基。氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的．
结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上．
结构域之间由“铰链区”相连，使分子构象有一定的柔性，通过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现一定的生物功能。
在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性．null结构域 (domain) 大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行其功能，称为结构域。nullⅣ型胶原酶的结构域Ⅳ型胶原酶的结构域null分子伴侣 (chaperon)通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构的一类蛋白质。* 可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可使肽链正确折叠。 * 与错误聚集的肽段结合，诱导其正确折叠。 * 对蛋白质分子中二硫键的正确形成起重要的作用。 作用：五、蛋白质的四级结构五、蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构（quaternary structure）就是指蛋白质分子中亚基的立体排布，亚基间的相互作用与接触部位的布局。What’s quaternary structure of protein?null亚基（subunit）就是指参与构成蛋白质四级结构的、每条具有三级结构的多肽链。
维系蛋白质四级结构的是氢键、盐键、范氏引力、疏水键等非共价键。null亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。四、蛋白质的四级结构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。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)。null血红蛋白（Hb）的四级结构血红蛋白(hemoglobin)的四级结构血红蛋白(hemoglobin)的四级结构null原体(protomer)指寡聚体蛋白中的重复单位。可由一条肽链（一个亚基）构成，也可由几条肽链（几个不同亚基）构成。亚基的立体排布方式亚基的立体排布方式null环状对称(cyclic symmetry，Cn)：绕单一旋转对称轴排列的结构。一个具有Cn对称的寡聚体由n 个原体组成，绕对称轴旋转360°/n即可重合。
二面体对称(dihedral symmetry，Dn)：结构中至少具有一个n重旋转对称轴与一个二重旋转对称轴以直角相交即为二面体对称null三．蛋白质分子中的共价键与次级键
一级结构→二级结构→超二级结构→结构域→三级结构→亚基→四级结构null维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键
维系蛋白质分子的二级结构：氢键
维系蛋白质分子的三级结构：疏水相互作用力、氢键、范德华力、盐键
维系蛋白质分子的四级结构：疏水相互作用力、范德华力、盐键
a盐键（离子键 ） b氢键 c疏水相互作用力
d 范德华力 e二硫键 f 酯键null氢键、范德华力、疏水相互作用力、盐键，均为次级键
氢键、范德华力虽然键能小，但数量大
疏水相互作用力对维持三级结构特别重要
盐键数量小
二硫键对稳定蛋白质构象很重要，二硫键越多，蛋白质分子构象越稳定离子键氢键范德华力疏水相互作用力null蛋白质结构与功能的关系
The Relation of Structure and Function of Protein第 四 节null（一）一级结构是空间构象的基础 一、蛋白质一级结构与功能的关系 null 天然状态，有催化活性尿素、β-巯基乙醇 去除尿素、
β-巯基乙醇非折叠状态，无活性null核糖核酸酶，一条肽链经不规则折叠而形成一个近似于球形的分子。构象的稳定除了氢键等非共价键外，还有4个二硫键。C．Anfinsen发现，在8mol脲素和少量巯基乙醇存在下，酶分子中的二硫键全部还原，酶的三维结构破坏，活性丧失。当用透析方法慢慢除去变性剂和疏基乙醇后，发现酶的大部分活性恢复；因为二硫键重新形成。这说明完全伸展的多肽链能自动折叠成其活性形式 null若将还原后的核糖核酸酶在8mol脲素中重新氧化，产物只有1％的活性，因为巯基没有正确的配对。变性核糖核酸酶的8个硫氢基相互配对形成二硫键的几率是随机的（1/7X1/5X1/3=1／105）种可能的配对方式，但只有一种是正确的，实验发现，复性过程中 RNase与天然RNase相同的连接方式形成二硫键，这是由于蛋白质的高级结构，包括二硫键的形成都是由一级结构决定的。 null以上实验说明，蛋白质的变性是可逆的，变性蛋白在一定的条件下之所以能自动折叠成天然的构象，是由于形成复杂的三维结构所需要的全部信息都包含在它的氨基酸排列顺序上，蛋白质分子多肽链的氨基酸排列顺序包含了自动形成正确的空间构象所需要的全部信息，即一级结构决定其高级结构。由于蛋白质特定的高级结构的形成，出现了它特有的生物活性。null（二）一级结构与功能的关系例：镰刀形红细胞贫血null 这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。null例2 一级结构的局部断裂与蛋白质的激活
体内的某些蛋白质分子初合成时，常带有
浙公网安备 33021202002483