1、生物化学 Biochemistry 绪 论一、生物化学：For what? 生物化学研究生物体及其生命现象的化学本质（物质基础及在生命过程中的化学变化）的科学。 研究内容 生命现象的物质基础（结构、性质） 、功能体现、改良和利用。 研究水平：个体、器官、组织、细胞、亚细胞、分子、亚分子、结构域、结构单元、原子。生物化学与其它学科的关系：A. 是生物科学的基础微生物学、植物学、动物学、生理学、病理学、药理学、遗传学、细胞生物学、分子生物学、分子细胞生物学、病毒学等。B. 是应用科学的基础医学农学（农、林、牧、渔）轻工（食品、制药、发酵、皮革）二、生物化学的发展史1. 静态生物化学时期（1920
2、年以前）研究生物体内物质的化学组成和性质。2. 动态生物化学时期（1950 年以前）糖、脂、蛋白质、核酸等的代谢。物质代谢途径及动态平衡、生物氧化、能量转化。3. 机能生物化学时期（1950 年以后）功能：遗传、生殖、生长、发育、循环、呼吸、消化、运动、内分泌的分子机理。4. 多学科交汇发展时期（1980S 后）1770 年，瑞典化学家舍勒（Scheele）从酒石中分离出酒石酸（tartaric acid） 、柠檬酸（citric acid） 、尿酸（uric acid） 、苹果酸（malic acid） 。 1877 年，德国医生霍佩-赛勒（Hoppe-Seyler）提出 Biochemis
3、try。1937 年，英国生物化学家克雷布斯（Krebs）发现三羧酸循环获 1953 年诺贝尔生理学奖。1953 年，沃森-克里克（Watson-Crick）确定 DNA 双螺旋结构，获 1962 年诺贝尔生理、医学奖。 1955 年，英国生物化学家桑格尔（Sanger ）确定牛胰岛素结构，获 1958年诺贝尔化学奖。1980 年，桑格尔（Sanger）和吉尔伯特（Gilbert）设计出测定 DNA 序列得方法，获 1980 年诺贝尔化学奖。1984 年，化学奖，Bruce Merrifield（美国） ，建立和发展蛋白质化学合成方法。1993 年1.Rechard J. Roberts(美)
4、等，发现断裂记因.(生理医学奖) 2.Karg B. Mallis(美)发明 PCR 方法。(化学奖)3.Michaet Smith(加拿大)建立 DNA 合成用于定点诱变研究。(化学奖)1994 年, Alfred G. Gilman（美）等，发现 G 蛋白及其在细胞内信号转导中的作用。(生理医学奖)1997 年1.Stanley B. Prusiner(美)，发现一种新型的致病因子-感染性蛋白颗粒“prion” （疯牛病） 。(生理医学奖)2.Paul D. Boyer（美）等，阐明 ATP 酶促合成机制.(化学奖)3.Jens C. Skon(丹麦)，发现输送离子的 Na+K+_ATP
5、酶。(化学奖)1998 年, Rolert F. Furchgott（美国）等，发现 NO 是心血管系统的信号分子。(生理医学奖)三、应掌握的内容1. 基本理论和基础知识A. 生物大分子的结构、性质和功能B. 生物大分子在生物体内的代谢（分解、合成、转化过程、能量转化） 。C. 遗传信息传递的化学基础DNA 复制与修复、RNA 生物合成、蛋白质生物合成、代谢调节2. 生化分离、分析的技术（结合实验课）四、学习方法1. 全面了解、勾画主线条2. 课堂学习与自学相结合3. 建立动态、立体、联想、辨证和发展等思维4. 分析比较、归纳整理、提问、思考题5. 适当记忆（概念、符号、经典反应）五、主要参考
6、书1. Biochemistry 5th ed Jeremy M. Berg John L. Tymoczko, Lubert Stryer. ( Biochemistry：An Introduction Trudy Mckee 科学 影印版3.普通生物化学 郑集 南京大学 第三版 4. 酶学 邹国林 武汉大学5. 蛋白质分子基础 陶慰孙 高教 第二版6. 分子遗传学 孙乃恩 南京大学 六、 教学目标考评总体目标：全面奔“小康” ， 向“富裕”奋斗。如何达到“小康”：1) 掌握讲授内容 80%以上；2) 基本建立所有内容的整体结构体系 如何达到“富裕”：1) 掌握讲授内容 95%以上；2) 所
7、有内容的有机结合，综合分析；3) 完成所有自学提示内容；4) 部分习题考评： 期中 期末 平时成绩代谢部分学习方式及要点学习要点 ：1） “主干线”法 2）理解 归纳 记忆 3）根据不同学习目的取舍第一章 碳水化合物/糖Carbohydrate/ Saccharide重点： A. 糖类生物学功能；B. 单糖、二糖的结构特点与性质了解： A. 重要单糖衍生物B. 重要的寡糖、多糖及复合糖的结构与功能概述一、糖/碳水化合物(carbohydrate)的概念 “糖” =? Suger =? Sweetheart 糖：多羟基的醛 类或酮类化合物，及它们的衍生物或聚合物。醛糖、酮糖碳原子数：丙糖(甘油醛
8、、二羟丙酮)、丁糖、戊糖、己糖二、糖的种类 1. 单糖（monosaccharide ）不能被水解的糖葡萄糖 glucose 果糖 fructose半乳糖 galactose 甘露糖 mannose2. 寡聚糖(oligosaccharide) 2-6 个单糖分子蔗糖 sucrose 麦芽糖 maltose 乳糖 lactose3. 多糖（polysaccharide） 单糖聚合A. 均一多糖（homo-） ：淀粉 starch 、糖原 glycogen 、纤维素 cellulose 、半纤维素、几丁质B. 不均一多糖（hetero-）：糖胺聚糖类(透明质酸、硫酸软骨素、硫酸皮肤素等)4. 结
9、合糖 复合糖 complex carbohydrate 、glycocojugate与非糖物质（蛋白、脂）结合的糖。糖蛋白（glucoprotein、glycoprotein ）糖 脂（glucolipide、glycolipid） 5. 糖的衍生物：糖醇、糖酸、糖胺、糖苷三、糖的生物学功能 1. 提供能量2. 提供物质代谢的碳骨架（合成蛋白质、脂等）3. 细胞的骨架4. 细胞间和生物分子间信号识别的识别与蛋白质、脂结合，生成糖蛋白、糖脂。人红细胞血型糖蛋白图略细胞外壳糖萼图略5. 磷酸衍生物：DNA、RNA、NAD、FAD、ATP 等 （核糖、脱氧核糖）第一节 单 糖一、单糖的结构 （要点回
10、顾） 1. 链状结构 异构(isomerism)现象与旋光性(optical activity) 不对称碳原子与旋光异构体。Glucose: 4 个不对称，2 4=16 个异构体。 Fructose: 3 个不对称碳原子，2 3=8个异构体。 构型（Configuration）：分子中各原子特有的 空 间 排列，构型转变需要断裂共价键。2、环状结构 Havorth 结构式 a-型及 b-型头异构体 变旋现象 （mutarotation） 构象(conformation)及表示方法 3、易混淆的概念构型与构象构型：分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式不同而使它呈现出 不同的较定的立体
11、结构 构象：由于分子中的某个原子(基团)绕 C-C 单键自由旋转而形成的不同的暂时性的易变的空 结构形式 构型、旋光性与变旋构型不同旋光性就不同。构型与旋光性之间没有必然的对应规律，每一种物质的旋光性只能通过实验来确定。变旋是由于同一构型物质具有不同异头物引起二、 单糖的物理化学性质（一）物理性质旋光性：是鉴定糖的一个重要指标甜度：以蔗糖的甜度为标准溶解性：易溶于水而难溶于乙醚、丙酮等有面溶剂(二) 化学性质 (Key points: title itself) 1、 弱碱作用下异构化（酮烯醇异构化）图 1-14D-Gluc 1,2-enolglucoseD-Man, or D-Fruc。2、
12、 氧化反应还原性糖：能被弱氧化剂(如 Fehhing 试剂、Benedict 试剂)氧化的糖葡萄糖的三种氧化产物醛基氧化：糖酸(aldonic acid)伯醇基氧化：醛酸(uronic acid)醛基、伯醇基同时氧化：二酸(alduric acid)3、 还原反应 （形成多元醇）4、 酯化 磷酸糖酯及其衍生物是糖的代谢活性形式(糖代谢的中间产物)。硫酸糖酯 葡萄糖的核苷二磷酸酯，如 UDPG 参与多糖的生物合成。 5、 糖苷化 单糖聚合形成寡糖或多糖6、 糖脎反应7、其它反应（自学）三、 重要的单糖及单糖衍生物（一）重要的单糖丙（triose）：dihydroxyacetone, glycer
13、aldehyde丁（tetrose）：erythrose戊（pentose）：ribose, xylose, arabinose,己（hexose）：glucose, frucose, manose, galactose庚（heptose）：辛（octose）: （二）重要单糖衍生物(结合单糖的化学性质)1、 磷酸糖 2、糖醇 3、 糖醛酸 （eg. Vc） 4、脱氧糖 5、糖苷6、氨基糖(糖胺)amino sugar, glycosamine)第二节 二糖1、麦芽糖(maltose)结构：（图略）性质： 变旋现象 具有还原性 能成脎2、 蔗糖(sucrose)结构：（图略） 蔗糖葡萄糖-a，
14、 b(1-2)-果糖苷性质： 无变旋现象 无还原性 不能成脎3、 乳糖(Lactose)结构：（图略） 两种异构体。 -半乳糖 (1-4)糖苷键 (或)-葡萄糖a-Lactose b-lactose性质： 有变旋现象 具有还原性 能成脎4、 纤维二糖(cellobiose)结构：（图略）两分子-葡萄糖 -(1，4)糖苷键区别于麦芽糖（ a 型）：两分子 a -葡萄糖 a -(1，4) 糖苷键相同性质： 具有变旋现象 具有还原性 能成脎5、 a， a海藻糖(trehalose)两分子 -D-Glc，在 C1 上的两个半缩醛羟基之间脱水，由 -1.1 糖苷键构成(图 1-20)。 磷酸海藻糖：调节
15、细胞渗透亚 TPS: trehalose phosphate synthase第三节 多 糖一均一性多糖1、 淀粉（starch）和糖原(glycogen)淀粉: 直链淀粉(amylose)：长而紧密的螺旋管形。遇碘显兰色 支链淀粉(amylopectin)：不能形成螺旋管，遇碘显紫色。糖原:每隔 4 个葡萄糖残基便有一个分支含有大量的非原性端，可以被迅速动员水解。遇碘显红褐色。2、 纤维素(cellulose)b-D-葡萄糖分子以 b-(1-4)糖苷键相连而成直链。二非均一性多糖 （自学）第四节 结合糖及多糖链生物学意义类型：糖脂、糖蛋白、蛋白聚糖、肽聚糖糖-核酸一、糖蛋白(glycopro
16、tein) 短的寡糖链与蛋白质共价相连，总体性质更接近蛋白质。 寡糖链常常是具分支1、 糖链与蛋白的连接方式N-糖苷键型：寡糖链（GlcNAc 的 -羟基）与 Asn 的酰胺基、N-未端的 a-氨基、Lys 或 Arg 的氨基相连。(1,4 糖苷键)O-糖苷键型：寡糖链（GalNAc 的 -羟基）与 Ser、Thr 和羟基赖氨酸、羟脯氨酸的羟基相连。(1,4 糖苷键) S-糖苷键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键。酯糖苷键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。2、糖蛋白中糖链的结构 A. N-糖苷键型（ N-连接）： 有五糖核心 （pentasaccharide core）: 2 GlcNAC
17、 + 3 Man高甘露糖型：由 GlcNAc 和甘露糖组成。复合型：除了 GlcNAc 和甘露糖外，还有果糖、半乳糖、唾液酸。杂合型： B. O-糖苷键型（O-连接） （表 1-7）：没有五糖核心。第五节 糖链结构分析重点回顾：A. 糖类生物学功能；B. 概念理解：异构，构型，构象，变旋C. 单糖(glucose, frucose)、二糖(Maltose, Sucrose, Lactose, etc)的结构特点与性质D. 多糖(Starch、Cellulose, Glycogen) 的单体结构及连接方式E. 糖蛋白中糖链与多肽链的连接方式Chapter 2 Lipids and biologi
18、cal membraneOutline:Lipids: concept, classification, functionFatty acids: basic structure, naming, common FA, physical & chemical feature. Triacylglycerol (TG 甘油三酯): basic structure, physical & chemical featureLipid peroxidation and health Lipids and biological membrance (!)Glycolipids, steroid, lip
19、oprotein糖 蛋 白 分 离 纯 化糖 苷 酶 解聚 糖 分 离 纯 化聚 糖 链 测 序 单 糖 组 成 分 析糖 蛋 白 分 离 纯 化糖 苷 酶 解聚 糖 分 离 纯 化聚 糖 链 测 序 单 糖 组 成 分 析Isolation and structure analysis of lipids1 .Lipids: concept, classification, function lipids: compound of fatty acids , -tol and/or derivates classification of lipids based on constitutio
20、nTable 2-1 (P80):Nonpolar lipidsPolar lipids (three types)：Function of lipids1.“bank” of energy: storage lipids2.“infrastructure materials”: structural lipids, 3.“social activity”: steroid hormone, vitamins, activators, etc2 .FAs are key constituents of lipids basic structure of FA and naming Physic
21、al and chemical features of FA1.Amphipathic: hydrophobic and hydrophilic 2.ionic detergent3 .Triacylglycerol (TG) basic structure of TG Physical and chemical reactions of TG1.Hydrolysis and saponification (p94)Term: saponification value (KOH mg/1g TG)2. Addition reaction at double-bond: Hydrogenatio
22、n, Halogenation (term: iodine value: I g/100g oil)3. Acetylation4. Rancidity and autoxidationTerm: acid value4 .Membrance lipids Classification of phospholipids Basic structure of phosphoglyceride Basic structure of sphingomyelin Basic structure of glycosphingolipid Basic structure of cholesterol Me
23、mbrane fluidity is controlled by FA composition and cholesterol content Membrane lipids feature membrane function* Lipid bilayer are highly impermeable to ions and most polar moleculesDiscussion: How ions and most polar molecules pass through membrane? Protein and lipids work together on receptor-me
24、diated endocytosisKey points review:Lipids: concept, classification, functionFatty acids: basic structure, naming, common FA, physical & chemical feature. Triacylglycerol (TG): basic structure, physical & chemical featureLipids and biological membrance (!)Can you list a few major lipids as membrane
25、constituents?Chapter 3 Protein structure and functionPreviews:Protein are built from a repertoire of 20 basic amino acidsPrimary structure: Polypeptide chains of AA by peptide bonds Secondary structure: Polypeptide chains folds into regular structure, such as alpha helix, beta sheet, turn and loops.
26、Tertiary structure: water-soluble proteins fold into compact structures with non-polar coresQuaternary structure: Polypeptide chains can assemble into multiplesubunits structuresThe AA sequence of protein determines its 3-D structure, and subsequently its functionProtein are built from a repertoire
27、of 20 basic amino acidsPrimary structure: Polypeptide chains of AA by peptide bondsSecondary structure: Polypeptide chains folds into regular structure, such as alpha helix, beta sheet, turn and loops.Tertiary structure: water-soluble proteins fold into compact structures with non-polar coresQuatern
28、ary structure: Polypeptide chains can assemble into multiplesubunits structuresThe AA sequence of protein determines its 3-D structure, and subsequently its function第一节 蛋白质概论 一、蛋白质的化学组成与分类1. 元素组成常量：碳 50% C 骨架氢 7% C-H氧 23% 羟基、羰基氮 16% 氨基 (蛋白质量 = 蛋白氮6.25)硫 0-3% 巯基微量： 磷 磷酸化铁、铜、碘、锌、钼等。2. 氨基酸（amino acid）组
29、成蛋白质是由 20 种 L-型 氨基酸组成的长链分子。3. 分类（1） 按组成分类： simple protein，完全由氨基酸组成。conjugated protein，含有非蛋白质组分。辅基（prosthetic group）或配基（ligand）的组成。（2）按分子外形的对称程度分 globular protein，fibrous protein（3）按功能分 酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白。 4. 在生物体内的分布含量(干重) 微生物 50-80% ；人 体 45% ；一般细胞 50%种类 大肠杆菌 3000 种 ；人体 33.5 万种 ；生
30、物界 1010-1012二、蛋白质分子大小与分子量 Terms: peptide, protein。蛋白质分子量（估算） = a.a 残基数 * 110氨基酸平均分子量 138，加权平均分子量 128，去除 1 分子水。(有时用 M=120)（表略）三、蛋白质分子的构象与结构层次 （图略） 一级结构：蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序(含二硫键)。二级结构：多肽链主链中各个肽段形成的规则的或无规则的构象。主要有 -螺旋、 折叠、-转角、无规卷曲。超二级结构：由两个以上二级结构单元相互聚集形成的有规则的二级结构的组合体如、。结构域：球状蛋白分子中，多肽链形成几个紧密的球状构象，彼此分开，以松散的肽
31、链相连，此球状构象是结构域。结构域是多肽链的独立折叠单位，一般由100-200 个氨基酸残基构成。三级结构：多肽链通过盘旋、折叠，形成紧密的借各种次级键维持的球状构象。或：蛋白质分子或亚基内所有原子的空间排布，不含亚基间或分子间的空间排列关系。四级结构：寡聚蛋白中亚基种类、数目、空间排布及亚基间相互作用力。单体蛋白质只有一、二、三级结构，无四级结构。四、蛋白质功能的多样性 1酶 2结构成分（结缔组织的胶原蛋白、血管和皮肤的弹性蛋白、膜蛋白）3贮藏（卵清蛋白、种子蛋白）4物质运输（血红蛋白、Na +-K+-ATPase、葡萄糖运输载体、脂蛋白、电子传递体）5细胞运动（肌肉收缩的肌球蛋白、肌动蛋白
32、）6激素功能（胰岛素） 7防御（抗体、皮肤的角蛋白、血凝蛋白）8接受、传递信息（受体蛋白、味觉蛋白）9调节、控制细胞生长、分化和遗传信息的表达（ 组蛋白、阻遏蛋白）第二节 氨基酸 amino acid一、氨基酸的功能1. 组成蛋白质2.一些氨基酸及其衍生物充当化学信号分子（g-氨基丁酸、5-羟色胺、褪黑激素都是神经递质。 ）3.氨基酸是许多含氮分子的前体 （核苷酸和核酸的含氮碱基、血红素、叶绿素的合成都需要氨基酸。 ）4.一些基本氨基酸和非基本氨基酸是代谢中间物（精氨酸、瓜氨酸、鸟氨酸，尿素循环的中间物）二、氨基酸的结构与分类 细胞内氨基酸的存在形式： A. 编码的蛋白质氨基酸，基本氨基酸。共
33、 20 种，有对应的遗传密码。B. 非编码的蛋白质氨基酸，多肽合成后，由基本氨基酸被酶修饰而产生。C. 非蛋白质氨基酸，存在于生物体内，但不组成蛋白质，约有 150 种。（一）编码的蛋白质氨基酸（20 种）结构通式：1.按照 R 基的化学结构分类 （1）R 为脂肪烃基的氨基酸（5 种） Gly、Ala、Val、Leu、IleA. R 基均为中性烷基（Gly 为 H ） ，R 基对分子酸碱性影响很小，它们几乎有相同的等电点(6 .00.03） 。B. 从 Gly 至 Ile，R 基团疏水性增加，Ile 是这 20 种氨基酸中脂溶性最强的之一（除Phe 2.5、Trp3.4 、Tyr 2.3 以外
34、）C. 在蛋白质中，位于内部，侧链不被修饰。（2）R 中含有羟基的氨基酸（共 2 种） Ser 和 Thr。A. Ser 的-OH 基（pK a=15） ，在生理条件下不解离，但它是一个极性基团，能与其它基团形成氢键，具有重要的生理意义。在大多数酶的活性中心都发现有 Ser 残基存在。B. Thr 中的-OH 是仲醇，具有亲水性，但此-OH 形成氢键的能力较弱，因此，在蛋白质活性中心中很少出现。 （3）R 中含硫的氨基酸（共 2 种） Cys、Met A. Cys（半胱氨酸） R 中含巯基（-SH）Cys 具有两个重要性质：在较高 pH 值条件，巯基离解(pKa=10.78)。两个 Cys 的
35、巯基氧化生成二硫键，生成胱氨酸。 Cys -SH+ Cys -SH Cys-S-S- Cys 二硫键利于蛋白质结构的稳定。B. Met 中含有甲硫基（-SCH 3 ）硫原子有亲核性，易发生极化。在生物合成中是一种重要的甲基供体。（4）R 中含有酸性基团的氨基酸（2 种） Asp、GluAsp 侧链羧基 pKa（-COOH）为 3.86。Glu 侧链羧基 pKa（-COOH）为 4.25。它们在生理条件下带有负电荷。（5）R 中含有酰胺基团的氨基酸（2 种） Asn、Gln易发生氨基转移反应，转氨基反应在生物合成和代谢中有重要意义。（6）R 中含碱性基团的氨基酸（2 种） 一般称碱性氨基酸，Ly
36、s、ArgA. Lys 的 R 侧链上含有一个氨基，侧链氨基的 pKa 为 10.53。生理条件下，Lys 侧链带有一个正电荷（NH 3+） 。同时，它的侧链有 4 个 C 的直链，柔性较大，使侧链的氨基反应活性增大。 （如肽聚糖的短肽间的连接）B. Arg 是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已知碱性最强的有机碱，pKa 值为 12.48，生理条件下完全质子化。（7）R 中含有芳香基的氨基酸（2 种） Phe、Try都具有共轭 电子体系，易与其它缺电子体系或 电子体系形成电荷转复合物 ( charge-transfer complex)或电子重叠复合物。在受体-底物、分子相互识别过程中具有重要
37、作用。这 2 种氨基酸在紫外区有特征吸收峰，蛋白质的 紫外吸收部分来自这 2 种氨基酸。（8）R 为杂环的氨基酸（3 种） Trp 、His、ProA. Trp 有复杂的 共轭休系，比 Phe 和 Tyr 易形成电荷转移络合物。 共轭休系大，在 280nm 处，Trp 吸收最强，Tyr 次之，Phe 最弱。B. His 含咪唑环，咪唑环的 pKa 在游离氨基酸和在多肽链中不同，前者 pKa 为6.00，后者为 7.35， 它是 20 种氨基酸中侧链 pKa 值最接近生理 pH 值的一种，在接近中性 pH 时，可离解平衡。具有缓冲能力。C. Pro 是唯一的一种环状结构的氨基酸，它的 -亚氨基是
38、环的一部分，因此具有特殊的刚性结构。多肽链中，Pro 残基所在的位置必然发生骨架方向的变化，它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用。2. 按照 R 基的极性可以分为：非极性氨基酸极性氨基酸 （1）非极性氨基酸 9 种：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、脯氨酸，在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用。（2）极性氨基酸不带电荷的极性氨基酸 6 种：丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺。这类氨基酸的侧链都能与水形成氢键，因此很容易溶于水。带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸)2 种：谷氨酸和天冬氨酸带正电荷的氨基酸(碱性氨基酸)3 种：Arg、Lys、His！非
39、极性氨基酸一般位于蛋白质的疏水核心，！带电荷的氨基酸和极性氨基酸位于蛋白质表面。！酶的活性中心常见 AA：His、Ser、Cys（二）非编码的蛋白质氨基酸修饰氨基酸的结构 1. 4-羟脯氨酸（结缔组织的纤维状蛋白） 2. 5-羟赖氨酸 （结缔组织的纤维状蛋白） 3. 3. 6-N-甲基赖氨酸（肌球蛋白） 4. -羟基谷氨酸（凝血酶原及某些具有结合 Ca2+离子功能的蛋白质） 5. Tyr 的衍生物： 3.5 -二碘酪氨酸、甲状腺素（甲状腺蛋白）（三）非蛋白质氨基酸 L-瓜氨酸、L-鸟氨酸（尿素循环）-氨基丁酸（神经递质）三、氨基酸的构型、旋光性和吸光性1. 氨基酸的构型 2. 旋光性 Gly
40、无旋光性。 外消旋物：D-型和 L-型的等摩尔混合物。L-苏氨酸和 D-苏氨酸、L-别-苏氨酸和 D-别-苏 氨酸分别组成外消旋物。内消旋物：分子内消旋。胱氨酸有三种立体异构体：L-胱氨酸、D-胱氨酸、内消旋胱氨酸。3. 氨基酸的光吸收性 Tyr、Phe、Trp 的 R 基含有共轭双键，在紫外区有特征吸收。 （表略） Lambert-Beer：氨基酸的光吸收性（图略）氨基酸的构型和光学性质（要点）： Gly 只有一种构型，无旋光性。 Thr 和 Ile 各有四种光学异构体。 其余 18 种编码氨基酸有两种光学异构体：L 型、D 型。 构成蛋白质的氨基酸均属 L-型 Tyr、Phe、Trp 在紫
41、外区有特征吸收。四、 氨基酸的酸碱性质 1. 两性解离性质现象：晶体溶点高，离子晶格，不是分子晶格。 不溶于非极性溶剂。 介电常数高（氨基酸使水的介电常数增高，而乙醇、丙酮使水的介电常数降低） ，水溶液中的氨基酸是极性分子。原因：LcTIA1lg0-羧基 pK1 在 2.0 左右，当 pH3.5，-羧基以-COO -形式存在。-氨基 pK2 在 9.4 左右，当 pH pI 时，氨基酸带负电荷， -COOH 解离成-COO -向正极移动。 pH = pI 时，氨基酸净电荷为零，溶解度最小。 。 pH 9.60 负 -0.5 -1.0)(21 log2 logl2121pKppI RKRpI 3
42、3RNHCONHKI碱 性 氨 基 酸酸 性 氨 基 酸中 性 氨 基 酸常见考试问题：（1）AA 中，只有 His 在生理条件下，缓冲能力最大。WHY?（2）pI 的计算（氨基酸，寡肽）（3）不同 pH 下的组成分析和电泳行为 （4）利用 pI 和 pKa 确定各种氨基酸适合的酸碱缓冲范围。（5）计算不同氨基酸水溶液的 pH 值。 举例： 根据 Glu 的数据: pK 1-COOH 2.19，pK2-N +H3 9.67，pKR R-COOH 4.25，绘出滴定曲线, 求 pI。Glu -和 Glu=各一半时的 pH 值。Glu 总是带净正电荷的 pH 范围。Glu 和 Glu-能作为缓冲液
43、使用的 pH 范围。图 Glu 滴定曲线解：见图Glu -和 Glu=各 50%时 pH 为 9.67pH neutral AA acidic AA） 。 洗脱 (思考洗脱顺序）常见考试问题：混合 AA 用阳离子交换树脂（pH2-3）的洗脱顺序4 气液层析和高效液相层析（HPLC）5 氨基酸自动分析仪要点回顾：1.氨基酸按组成、性质分类；三字母简写2.氨基酸酸碱性质： 解离，pI 计算3.氨基酸主要化学性质（在鉴定、测序中应用）4.氨基酸分离分析主要方法原理第三节 肽peptide一、肽和肽键的结构1. 概念肽：一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的氨基脱水缩合而成的化合物。其中的氨基酸单位称氨基酸
44、残基（AA residue） 。肽键(peptide bond)：氨基酸间脱水后形成的共价键称肽键（酰氨键）.由两个氨基酸形成的肽叫二肽。少于 10 个氨基酸的肽叫寡肽 .多于 10 个氨基酸的肽叫多肽。例： 五肽结构 名称：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸写法：Ser-Gly-Try-Ala-Leu 或2 肽键的结构特点（1）酰胺氮上的孤对电子与相邻羰基之间的共振作用，形成共振杂化体，稳定性高。（2）肽键具有部分双键性质，不能自由旋转，具有平面性。个原子几乎处在同一平面 内（酰氨平面） 。（3）肽键亚氨基在 pH 0-14 内不解离。（4）肽链中的肽键一般是反式构型，而 Pro 的肽键可能出现
45、顺、反两种构型。（5）氨基端和羧基端可分别绕 C 两侧的单键自由旋转是多肽链形成高级结构的基础 二、肽的重要性质1.旋光性一般短肽的比旋光度等于其各个氨基酸的旋光度的总和。2.肽的酸碱性质在 pH 014 范围内，肽键中的亚氨基不解离。肽的酸碱性质主要取决于端 和端 COOH 以及侧链上可解离的基团。 在长肽或蛋白质中，可解离基团主要是侧链基团。肽中的末端 COOH pK 值比游离氨基酸中的大一些，而末端 - 的 pK值比游离氨基酸中的小一些。GlyGluLysAla 的解离： 结构式 肽 + + 肽 + + - 肽 + + - - 肽 + - - 肽 - -pH 优势离子的净电荷：10.2
46、-2 等电点：pI=（4.5+7.8）/2=6.15问题 1：求出二肽 LysLys 及三肽 LysLysLys 的 pI 值。问题 2：More Q here!3. 肽的化学反应 ! 肽的 -羧基，-氨基和侧链 R 基上的活性基团都能发生与游离氨基酸相似的反应。New! :凡是有肽键结构的化合物都会发生双缩脲反应，且可用于定性、定量分析。双缩脲反应是肽和蛋白质特有的反应，游离氨基酸无此反应。CuSO 4 与双缩脲反应，生成紫红色或蓝紫色复合物。三、天然存在的活性肽活性肽：生物体内有很强生物活性的寡肽或多肽。1. 谷胱甘肽 GluCysGly在细胞内参与氧化还原过程，清除内源性过氧化物和自由基
47、。维护蛋白质活性中心的巯基处于还原状态。2GSH GSSGH2O2 + 2GSH 2H 2O + GSSG2. 短杆菌肽（抗生素）由短杆菌产生的 10 肽环。抗菌，临床用于治疗化浓性病症。L-OrnL-LeuD-PheL-ProL-ValL-Orn L-LeuD-Phe L-ProL-ValOrn 是鸟氨酸 3. 脑啡肽（5 肽，具有镇痛作用，已发现几十种。 ）Met-脑啡肽： TyrGlyGlyPheMetLeu-脑啡肽： TyrGlyGlyPheLeu1982 年，中科院上海生化所用蛋白质工程技术合成了 Leu-脑啡肽，既有镇痛作用又不会象吗啡那样使人上瘾。生物体内多肽或寡肽的来源：A.
48、蛋白质合成后的剪切、修饰B. 酶专一性逐步合成（如谷胱甘肽）C. 动物肠道可吸收寡肽要点回顾：1. 肽键：能画出酰氨平面组成的原子2.肽的酸碱性质： 解离，pI 计算3.肽主要化学性质（与 AA 类似）4.能举 1-2 例短肽及其生物学功能第四节 蛋白质的一级结构本节核心内容：一级结构测定基本步骤和原理思维：序列决定功能一、蛋白质一级结构测定 意义： 蛋白质一级结构(序列)中含有形成高级结构全部必需的信息， 一级结构决定高级结构及功能。 （图略）一级结构决定高级结构（图略）（一）蛋白质测序的一般步骤1. 测定蛋白质分子中多肽链的数目。2. 拆分蛋白质分子中的多肽链。3. 测定多肽链的氨基酸组成。4. 断裂链内二硫键。5. 分析多肽链的 N 末端和 C 末端。6. 多肽链部分裂解成肽段。7. 测定各个肽段的氨基酸顺
