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第十七章氨基酸多肽和核酸本章要点：掌握氨基酸的分类、结构和命名（2学时）掌握核酸的分类与化学组成掌握核苷及核苷酸的结构和命名熟悉ADP、ATP的结构和功能熟悉核酸的结构、性质与功能掌握氨基酸的化学性质熟悉肽的命名和结构特点第一节氨基酸一、氨基酸的结构（蛋白质水解所得到的天然氨基酸结构）构造式：α-氨基酸RCHCOOH*NH2构型：L-构型H2NCOOHR（R≠H）H二、氨基酸的分类1、根据氨基酸的化学结构：（1）链状氨基酸含1COOH，1NH2含2COOH，1NH2含1COOH，2NH2含-OH，-SH等极性基（2）芳香氨基酸（1）酸性氨基酸：2、根据氨基酸的电离平衡常数（酸碱性）：（2）碱性氨基酸：（3）中性氨基酸：（3）杂环氨基酸谷氨酸天冬氨酸赖氨酸精氨酸组氨酸其余15个氨基酸根据在生理pH范围内氨基酸中R-的极性状态及所带的电荷，可分为四类：（1）R-为非极性的氨基酸（2）R-为极性但不带电荷的氨基酸（3）生理pH范围R-带负电的氨基酸3、（4）生理pH范围R-带正电的氨基酸（即：酸性氨基酸）（即：碱性氨基酸）（即：中性氨基酸）（即：中性氨基酸）三、氨基酸的命名1、俗称：掌握甘氨酸、丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、赖氨酸等5个氨基酸结构。（用的多）2、系统命名法：2-氨基戊二酸（谷氨酸）HOOCCH2CH2CHCOOHNH2（用的少）H2N(CH2)4CHCOOHNH22,6-二氨基己酸（赖氨酸）四、氨基酸的化学性质（一）-COOH的反应：应用：成盐反应RCHCOOHNH2RCHCOONaNH2NaOH+H2ORCH2NH2+CO2OH/Δ-脱羧反应CH2CHCOOHNH2NNH脱羧酶CH2CH2NH2NNH组氨酸组胺（血管舒张剂）（二）-NH2的反应：成盐反应RCHCOOHNH2RCHCOOHOHHClRCHCOOH+N2HNO2放氮反应NH3+Cl-应用：放氮反应可用作蛋白质、氨基酸等物质含氮量的定量测定。（1克氮相当于约6.25克蛋白质）（三）-COOH与-NH2相互作用引起的反应：1、氨基酸的两性电离和等电点（1）两性电离RCHCOOHNH2RCHCOONH3+-内盐（两性离子）（偶极离子）水溶液中：RCHCOONH3+-+H2ORCHCOONH2-RCHCOOHNH3++H3O++OH-向水供质子酸电离从水夺质子碱电离（2）两性电离的影响因素——溶液pH值RCHCOONH3+-+H2ORCHCOONH2-RCHCOOHNH3++H3O++OH-假定：pH=pI时，（酸电离）（碱电离）酸电离=碱电离（此时溶液中氨基酸主要以两性离子形式存在）若向该溶液加酸酸电离＜碱电离（此时溶液中氨基酸主要以正离子形式存在）若向该溶液加碱酸电离＞碱电离（此时溶液中氨基酸主要以负离子形式存在）pH＜pIpH＞pI（3）氨基酸的等电点（pI）定义：氨基酸恰好以电中性的两性离子形式存在时的溶液pH值。氨基酸在水溶液的带电情况：不移动溶液pH值（带电状态）移向负极氨基酸主要存在形式pH=pIpH＞pI（氨基酸呈等电状态时的溶液pH值）电场中移动方向pH＜pIRCHCOONH3+-RCHCOOHNH3+RCHCOONH2-移向正极（不带电）（带正电）（带负电）（电泳方向）不同组成和结构的氨基酸，等电点不同特点：酸性氨基酸pI=2.7~3.2（why?pI＜7）中性氨基酸碱性氨基酸pI=7.8~10.8pI=5.0~6.5∵电离度：-COOH＞-NH2RCHCOOHNH2RCHCOONH3+-∵-NH3给质子能力＞-COO接受质子能力+-∴需向溶液中加少量酸来抑制酸电离结论：在纯水溶液中氨基酸一般均不以两性离子形式存在。例：写出丙氨酸（pI=6.03）在pH分别为2、6、12溶液中的主要电离方式及在电场中的移动情况。不移动移向负极主要电离方式（pH≈pI）（pH＞pI）电场中移动方向（pH＜pI）RCHCOONH3+-RCHCOOHNH3+RCHCOONH2-移向正极pH=6酸电离=碱电离碱电离为主pH=2pH=12酸电离为主应用：氨基酸混合物的分离（电泳法）（∵等电状态下的氨基酸水溶性最小）2、氨基酸与茚三酮的显色反应反应：+鉴别氨基酸的首选试剂茚三酮2呈兰紫色显兰紫色OOONOORCHOOOH现象：应用：氨基酸①丙氨酸②丙酮酸③丙酸RCHCOONH3+-Δ茚三酮显兰紫色①（—）②③2,4-二硝基苯肼（—）③②黄+CO23、氨基酸的脱水成肽反应反应条件：H2NCHCOOHR1体内：酶的催化体外：浓HCl/Δ（化学条件）反应：H-N-CHCOOHR2+H浓HCl/Δ+H2OH2NCH-C-N-CHCOOHR2HOR1第二节肽一、肽的结构H2N-CH-C-N-CH-C-N-CH-C-N-CHCOOHR2HOR1R4HOR3HO结构特点：（1）自然界中肽多为链状；（与氨基酸一样）（2）在体内，肽以两性离子形式存在；（3）n个氨基酸构成n肽n≤10寡肽n＞10多肽（4）肽=（5）n肽含（n-1）个肽键N-端+氨基酸残基+C-端C-端N-端氨基酸残基肽键（6）氨基酸连接次序不同，有n!个异构体二、肽的命名命名原则：依次称“某氨酰某氨酸”N-端甘氨酰丙氨酸C-端，H2N-CH2C-N-CHCOOHOCH3H丙氨酰甘氨酸H2N-CH-C-N-CH2COOHOCH3HH2N-CH-C-N-CH-C-N-CH2C-N-CHCOOHHOCH2SHHOCH2C6H5HO丙氨酰苯丙氨酰甘氨酰半胱氨酸CH3H2NCHCONHCHCOOCH3CH2C6H5天冬(氨)酰苯丙氨酸甲酯CH2COOH阿斯巴甜（人造甜味剂）（甘-丙）（丙-甘）（丙-苯丙-甘-半胱）三、肽的水解H2N-CH-C-N-CH2C-N-CHCOOHHOCH2C6H5HO反应条件：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸CH3体内：酶的催化体外：H2O/H+反应：H2NCHCOOHCH3H2NCH2COOHH2NCHCOOHCH2C6H5丙氨酸甘氨酸苯丙氨酸++酶H2O一、核酸的分类：1、DNA：2、RNA：脱氧核糖核酸核糖核酸特点：（1）是生物遗传的主要物质基础，承担体内遗传信息的存贮和发布；（2）主要存在于细胞核染色体内。特点：（1）负责生物体内遗传信息的表达，直接参与体内蛋白质的合成；（2）主要存在于细胞质中。（3）有r-RNA、m-RNA、t-RNA三种。（核蛋白）（信使）（转运）第三节核酸二、核酸的化学组成：（一）核酸的组成H2O（由核酸的分步水解获得）核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基H2OH2O1、磷酸：（以磷酸酯的形式存在于核酸中）H3PO42、戊糖：D-核糖D-脱氧核糖（均以β-呋喃环式存在）β-D-呋喃核糖β-D-呋喃脱氧核糖OOHHHOHHOHCH2OHHOOHHHHHOHCH2OHH（DNA）（RNA）3、碱基胞嘧啶NNHONNHNH2NH2O尿嘧啶NNHOHNNHOHOO胸腺嘧啶NNHOHNNHOHOOCH3CH3NNNHNH2NOH鸟嘌呤NNNHNNH2腺嘌呤（A）（G）（C）（U）（T）（仅RNA）（仅DNA）HNNNHNOH2N123456789123456123456234561234561234561234561123456789123456789（二）核酸的键合方式H2O核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基H2OH2O1、核苷：核苷戊糖+碱基其中键合方式的共性：以(氮)苷键键合核糖核苷D-核糖+碱基戊糖（β-呋喃环式）嘌呤碱N9-H嘧啶碱N1-H核苷-H2O脱氧核糖核苷D-脱氧核糖+碱基β-苷羟基+（1）核糖核苷OHHOHHOHHOHNNNNNH2HNNNNNH2OHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHNNNH2OOHHOHHOHHNNNH2O-H2O-H2O19HOH2CHOH2CHOH2CHOH2C氮苷键氮苷键（仅RNA中）NNNNNH2OHHOHHOHHNNNH2OOHHOHHOHHH2NOHHOHHOHHOHHOHHOHHHNNOO腺苷（腺嘌呤核苷）胞苷（胞嘧啶核苷）鸟苷（鸟嘌呤核苷）尿苷（尿嘧啶核苷）HNNNNOHOH2CHOH2CHOH2CHOH2CNNNNNH2OHHHHOHHNNNH2OOHHHHOHHH2NOHHHHOHHOHHHHOHHHNNOO脱氧腺苷脱氧胞苷脱氧鸟苷(脱氧)胸苷HNNNNOCH3（2）脱氧核糖核苷HOH2CHOH2CHOH2CHOH2C（仅DNA中）H2O核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基H2OH2O2、核苷酸：核苷酸核苷+磷酸键合方式：以5'-磷酸酯键键合戊糖C5'-OH+H3PO4+核苷酸-H2OOH-OCH2HO-P-OHOHO-H2OOHO-P-O-CH2OHO5'-磷酸酯键NNNNNH2OHHOHHOHHNNNH2OOHHOHHOHHH2NOHHOHHOHHOHHOHHOHHHNNOO腺苷酸胞苷酸鸟苷酸尿苷酸HNNNNOHO-P-O-CH2OHOHO-P-O-CH2OHOHO-P-O-CH2OHOHO-P-O-CH2OHO在RNA中：3'1234567894'5'1'2'NNNNNH2OHHHHOHHNNNH2OOHHHHOHHH2NOHHHHOHHOHHHHOHHHNNOO脱氧腺苷酸脱氧胞苷酸脱氧鸟苷酸(脱氧)胸苷酸HNNNNOHO-P-O-CH2OHOHO-P-O-CH2OHOHO-P-O-CH2OHOHO-P-O-CH2OHO在DNA中：CH3NNNNNH2OHHOHHOHH腺苷酸O-P-O-CH2OHO重要的单核苷酸：（一磷酸腺苷）（AMP）O-P~OHOHHO-P~OHOH（二磷酸腺苷）（ADP）（三磷酸腺苷）（ATP）高能磷酸键三、核酸的结构（一）核酸的一级结构H2O核酸核苷酸磷酸核苷戊糖碱基H2OH2O（多核苷酸）（单核苷酸）3',5'-磷酸二酯键核酸核苷酸结论：核苷酸是构成核酸的基本单位OO=P-OCH2OHOOHOO=P-OCH2OHOOHOO=P-OCH2OHOOHOO=P-OCH2OHOOHOO=P-OCH2OHOO=P-OCH2OHOOO=P-OCH2OHOOO=P-OCH2OHOOACGUTACGRNADNAOO3'-端5'-端3'-磷酸酯键5'-磷酸酯键（1）主链：有两条核苷酸链。两条链反向平行，呈右手双螺旋结构。DNA空间结构的特点：——空间结构（二）核酸的二级结构（2）碱基配对：两条核苷酸链通过彼此碱基之间的氢键键合构成空间结构。碱基配对原则：NNNHNH-NHNHNOOH3CHNNHNHNHN-HNNOOHNHTACG