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1、有机化学自由讲座蛋白质与核酸 化学01 强伟 张楠蛋白质部分l蛋白质简介l蛋白质的结构l蛋白质的合成蛋白质简介1.蛋白质的组成蛋白质多肽-氨基酸甘氨酸苯丙氨酸20种必需氨基酸1.蛋白质在生命现象中起着决定作用 蛋白质是生命体一切组织的基本成分细胞内除水外，其余80%的物质均为蛋白质。蛋白质，碳水化合物和脂肪是人类营养的三要素，是维持生命所不可缺少的物质。蛋白质（多肽）的结构测定蛋白质的结构，初一看几乎是不可能的。因为即便是不很复杂的蛋白质，如最小的胰岛素，就有51个17种不同的氨基酸，可能的排列有2*1751之多。随着生物化学的进步和分离分析方法的发展，将这一极为困难的问题全部解决。1953年
2、 F.Sanger等 测定出牛胰岛素的氨基酸顺序并于1958年获诺贝尔化学奖。1.蛋白质的一级结构蛋白质一级结构就是氨基酸的连接顺序。测定蛋白质或肽链一级结构需要进行下列几项工作：a.对二硫键的处理（用过酸氧化为-SO3H）b.测定氨基酸的组成 水解16-72小时（真空，110，6mol/l HCL)柱层析进行分离 定量 现在这一过程在氨基酸自动仪内进行。C.氨基酸序列的测定通常使用P.Edman降解法主要涉及，耦联水解，萃取和转移等四个过程12313212345545422435354标记脱落标记脱落通常使用异硫氰酸酯（PITC）氨基酸序列的改变会产生异常功能和疾病例如，致命的镰刀形红细胞贫
3、血病。2.蛋白质的二级结构 蛋白质二级结构指的是多肽链中互相靠近的氨基酸的构象关系。维持二级结构的主要化学键是氢键。蛋白质的二级结构通常用X-射线衍射法测定。常见的二级结构有三种构象：1951年，Plauling&Corey根据对一些简单化合物，如二肽及三肽的射线晶体图的研究数据，提出了两个周期性的多肽结构 螺旋 和 折叠片羊毛，头发，指甲的主要蛋白质是螺旋 蚕丝中的蛋白质是折叠片形的3.蛋白质的三级结构 蛋白质三级结构是指多肽链的折叠状况。通常用X-射线衍射法测定。肌红蛋白是第一个被确定有三级结构的蛋白质.蛋白质的变性受到物理或化学处理后，蛋白质的三级结构遭到破坏破坏级键），它的生理活性会丧
4、失，这一现象称为蛋白质的变性。蛋白质的合成基团保护接肽提纯 容易离去不影响其他基团固相接肽（Merrifield)Noble Prize核酸部分l核酸的组成l核酸的分类及其性质差异l脱氧核糖核酸（DNA)l核糖核酸（RNA)核酸的组成核酸（DNA或RNA)核苷酸磷酸五碳糖（核糖或脱氧核糖）碱基（嘌呤或嘧啶）脱氧核糖核糖核酸的组成一、组成核酸的碱基类型（嘌呤或嘧啶）碱基嘌呤嘧啶腺嘌呤（C)鸟嘌呤(G)胞嘧啶(A)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)核酸的组成二、核苷酸的连接顺序（以胸腺核苷酸为例）1.脱氧核糖1位上的羟基与胸腺嘧啶上的氢脱水核酸的组成二、核苷酸的连接顺序（以胸腺核苷酸为例）2.生成的脱氧核
5、糖5位上的羟基与磷酸脱水实际上，对于核糖核苷，糖环上有三个自由羟基，因此磷酸有2、3和5三种脱水选择。其中5位上的核糖核苷酸可用HIO4氧化的方法与其余二者鉴别。而对脱氧核糖核苷，上述方法无法使用，因为其2位上无羟基。核酸的分类及其差异一、核酸的分类即结构上的差异1.核酸可以分为核糖核酸（核糖核酸（RNA)和脱氧核糖核酸（脱氧核糖核酸（DNA)2.DNA与RNA在结构上存在以下几点差异：(1)核糖的2位上有羟基；而脱氧核糖的2位上为一氢原子。(2)在五种组成核苷酸的碱基中，嘌呤均为DNA和RNA共有；而尿嘧啶(U)取代了胸腺嘧啶(T)为RNA所特有。核酸的分类及其差异二、核酸化学性质的差异RN
6、A由于其分子的2位上有羟基，在碱性条件下可发生水解反应；而DNA分子则不可发生，RNA在碱性条件下水解生成两种异构体。脱氧核糖核酸（DNA)一、脱氧核糖核酸的碱基配对原则在DNA分子中，嘌呤分子的总数总是大致等与嘧啶分子的总数，这是因为，四种碱基的配对符合一定的规则：A与T配对，G与C配对。这种现象可能与碱基之间所能形成的氢键数有关。脱氧核糖核酸（DNA)二、脱氧核糖核酸的双螺旋结构1953年，25岁的沃森和 35岁的 克里克发现DNA的双螺旋结构。他 们的发现照亮了整个遗传学领域，指 引着人们去探究生命本质的奥秘。脱氧核糖核酸（DNA)三、DNA的复制“冈崎片断”理论的提出1.DNA的半保留
7、复制以为Meselson和Stahl的大肠杆菌同位素实验所验证。2.”冈崎片断”假说是建立在大量实验的基础上：（1）DNA聚合酶都把脱氧核糖核苷5磷酸加到生长的DNA链上，基因物的3OH基上。（2）没有发现一种酶能够作用于脱氧核糖核苷3磷酸。脱氧核糖核酸（DNA)四、重组DNA技术【定义】：把一个生物体中有用的目的基因转入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达新的遗传产物。【步骤】1.目的基因的获得（PCR技术 聚合酶链式反应）变性（95C)双螺旋解旋退火（55C)单链与引物配对延伸（72C)逐个连接核苷酸此过程重复近30遍2.构建重组质粒3.基因克隆：即重组质粒中的目的基因随细胞的繁殖
8、而复制。4.重组质粒用凝胶电泳的方法进行筛选和鉴定。5.用重组质粒转化受体细胞，并筛选和鉴定转化子。6.获得外源基因表达的性状和产物。脱氧核糖核酸（DNA)四、重组DNA技术内切酶连接酶核糖核酸（RNA)一、核糖核酸的碱基配对原则在核糖核酸中，由于胸腺嘧啶(T)被尿嘧啶(U)所取代，故配对时，在尿嘧啶和腺嘌呤之间形成两个氢键。核糖核酸（RNA)二、核糖核酸的结构1.RNA的一级结构与DNA相似，均是由核苷酸连接而成，且位置均由5到3。2.RNA的二级结构中存在着部分区域的碱基配对现象，在这些碱基配对区域，RNA呈螺旋状；而碱基未配对区域称为螺旋突环部分。碱基配对部分突环部分核糖核酸（RNA)3.RNA由于其结构和功能的不同可分为tRNA、rRNA、mRNA三类。4.tRNA的二级结构是各种RNA中研究较为清楚的一种，其结构呈“三叶草形”。包括：氨基酸臂：含3端及7个配对的碱基，用以携带氨基酸分子。反密码子：位于tRNA末端的突环部分上，用以与mRNA上的三联密码子配对。参考书目：1.生物化学 王希成 著 清华大学出版社（）2.核酸结构、功能与合成（上、下册）科学出版社（1986）3.核酸的生物化学（英）达维生 著 科学出版社（1983）