生物化学BIOCHEMISTRY

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1、生物化学BIOCHEMISTRY绪论ProlegomenaWhat iss BIOCCHEMISSTRY?CHEMISTTRY：the bbranchh of ssciencce whiich deeals wwith tthe iddentifficatiion off the substtancess of wwhich matteer is compoosed, the iinvesttigatiion off theiir proopertiies annd thee wayss in wwhich they interract, combiine, aand chhange, and

2、 the uuse off thesse proocessees to form new ssubstaancesBiochemmistryy: thee brannch off scieence cconcerrned wwith tthe chhemicaal andd physsic-chhemicaal proocessees whiich occcur wwithinn liviing orrganissms Includiing:The cheemistrry of the compoonentss in llivingg orgaanismss (staatic bbiochee

3、mistrry)The priinciplles foor thee chemmical changges inn liviing orrganissms (dynammic biochhemisttry)The cheemistrry of metabbolismm and cell functtions (funcctionaal bioochemiistry)生物化学的主要要分支：按化学的研究范范畴划分：生物无机化化学（biooinorgganic chemiistry），生物有机化化学（biooorgannic chhemisttry），生物物理化化学（bioophysiical cc

4、hemisstry）按生物学的研究究领域划分：动物生物化化学（aniimal bbiocheemistrry），植物生物化化学（plaant biiochemmistryy），微生物生物物化学（miicrobee biocchemisstry）按研究对象划分分：蛋白质化学学（prottein cchemisstry），核酸化学（nnucleaate chhemisttry）按与生产、生活活关系划分：生理生化（pphysioologiccal biiochemmistryy），工业生化（iindusttrial biochhemisttry），农业生化（aagricuulturaal biooc

5、hemiistry），医药生化（mmediciinal bbiocheemistrry）生物化学的使命命：揭示生命现现象的本质，促促进生命科学学发展；改善人类健健康水平和生生活质量；促进物种的的改良和优化化；带动工、农农业的发展和和变革分子生物学Moolecullar biiologyy：什么是分子生物物学：在分子子水平上研究究生物大分子子的结构与功功能，从而阐阐明生命现象象本质的科学学主要研究领域：蛋白质体系系，蛋白质-核酸体系，蛋白质-脂质体系分子生物学的三三个支柱学科科：生物化学，遗传学，微生物学分子生物学的地地位：由学科分支支成长为主流流前沿，殊途同归的的集大成者，生物学科走走向统一的

6、前前驱古代生物化学（在在化学中萌芽芽）：19世纪以前：A.L. Lavoiisier, “呼吸作作用的本质和和燃烧是一样样的”；C.W. Scheeele, 多多种生化物质质的分离；J.vonn.Liebbig, 新新陈代谢（sstoff wechssel)；Hoppee Seyller, 11877年，提出“bbiocheemie”近代生物化学（由由静态走向动动态）：19世纪中叶20世纪纪50年代，相关学科的的蓬勃发展：1804，John Daltoon 提出原原子论；1859，Port Darwiin 进化论论；1865，Gregoor Menndel 遗遗传定律；1869，D.L.MMe

7、ndellyeev 元素周期律律生物化学的发展展：1848, HHelmhooitz & Bernnard， 肝脏的生糖糖功能；1869，J.F. Micheel 分离“核素”（核酸）；1897，Bucheer ，酵母母榨出液可使使蔗糖发酵生生成乙醇；1902，D.A. Leeveen，从核酸酸中分离胞嘧嘧啶；1904，Knoopp ，脂肪酸酸的b-氧化；1907，E.H. Fischher ，蛋蛋白质的降解解与合成；1912，F.G. Hopkiins， 确立维生素素概念，形成成剑桥生物化化学学派；1921，F.G.班廷廷 和C.H.贝斯斯特，分离纯纯胰岛素；1926，J.B. Sumnee

8、r 分离脲脲酶，并证明明其是蛋白质质；1929，Lohmaann & Fiskee ，ATP的能量量功能；1931，Warbuurg 制得得呼吸酶并研研究其生物氧氧化作用；1937，Krebss，三羧酸循循环的假说；1950，L.C. Pauliing，蛋白白质构象（aa-heliix）；1953，Watsoon & CCrick DNA的双双螺旋模型现代生物化学阶阶段（分子生生物学时代）：20世纪中叶至今，技术的进步步使生物学走走向新的时代代：1933，Ernstt Ruskka，电子显显微镜，1935，G.C. 海韦希，同同位素技术，1940s，遗传学学开始向分子子水平迈进，1930s19

9、440s，计计算机和自动动控制技术的的巨大进步生物学各分支向向分子水平进进军并走向融融合：A. L. HHodgkiin, 神经经兴奋和传导导的离子学说说；1953，F. Sannger，胰胰岛素序列测测定；1954，S. Beenzer，噬噬菌体基因精精细结构分析析；1954，M. Caalvin，光光合作用的CCO2固定， Caalvin循循环；1956，E.W. 萨瑟兰，cAAMP，第二二信使；1956，F.H.CC. Criick， 中心法则；1962，M. W. Nireenbergg，遗传密码码的发现；1965，邹邹承鲁、刑其其毅等，人工工合成牛胰岛岛素；1970，H.O. Smi

10、thh，限制性内内切酶 ；1970，梁梁栋材等，精精度0.255nm的胰岛岛素结构（11974，达达0.18nnm）；1975， F. SSangerr，建立DNAA序列分析方方法；1980，A. Keelugerr，DNA与组蛋蛋白的结构基因工程和基因因技术的兴起起：P. Bergg，DNA体外重重组；1973，S.N. Cohenn，外源基因因在大肠杆菌菌的表达；1975，美美国Asioomar国际际会议，制定定第一个基因因安全准则；1977，H.W. Boyerr等，第一个个基因工程产产品生长激素素释放抑制激激素（sommatosttatin）；1983，l噬菌体DNAA全序列；1985

11、，Muliss，聚合酶链链式反应技术术（PCR)；1987，转转基因植物：荧光素转入入烟草；1990，Anderrson & Culaar 第一例例基因治疗成成功；1997，第第一只成年动动物体细胞克克隆的绵羊Dollly；2000，人人类基因组计计划（HGPP）公布第一一张草图生物化学的一些些基本问题什么是生命：我我们所处在的的地球充满着着无数的生物物，从最简单单的病毒、类类病毒到菌藻藻树草，从鱼鱼虫鸟兽到最最复杂的人类类，处处都可可以发现它们们的踪迹，觉觉察到生命的的活动。地球球上的生物形形形色色，千千姿百态。不不同的生物，其其形态、生理理特征和对环环境的适应能能力各不相同同，都经历着着生

12、长、发育育、衰老、死死亡的变化，都都具有繁殖后后代的能力。生命的特征：新新陈代谢、生生长发育、繁繁衍后代、遗遗传变异、环环境应激性、自自主运动、进进化演变；结构复杂性性、组织性和和有序性、物物质能量交换换、生长发育育、遗传变异异、环境应激激性、进化演演变生命的定义：“生命是蛋白体体的存在方式式，这个存在在方式的基本本因素在于和和它周围的外外部自然界的的不断地新陈陈代谢，而且且这种新陈代代谢一停止，生生命就随之停停止，结果便便是蛋白质的的分解。”恩格斯“生命是开放的的非平衡系统统中发生的一一系列过程”鲍尔“非平衡态是通通过熵从生物物体流向周围围介质来维持持的”（耗散结构构）薛定鄂生命是高度有序序

13、的，开放的的，具有耗散散特征的，远远离平衡态的的动力学系统统，其基本框框架为：DNNA-RNAA-蛋白质 不断更更新的自组织织属性 具有多级超超循环结构 在生命命系统混沌与与吸引子作用用下不断朝更更高层次迈进进生命的化学基础础：全世界2500余万种生物物，无论是形形态结构还是是生理过程都都千姿百态，迥迥然不同，但但他们却有着着相似的化学学基础。从分分子到细胞（图图）生命的化学组成成： 水：65%-75% 蛋蛋白质：100%-15% 脂质：3%-7% 糖类类：2%-44% 核酸：3%-5%其他有机物物：1% 无机物：2%-3%构成生命的化学学元素：组成成生命体的物物质是极其复复杂的。但在在地球上

14、存在在的92种天天然元素中，只只有28种元元素在生物体体内被发现。第一类元素：包包括C、H、OO和N四种元元素，是组成成生命体最基基本的元素。这这四种元素约约占了生物体体总质量的999%以上。第二类元素：包包括S、P、CCl、Ca、KK、Na和MMg。这类元元素也是组成成生命体的基基本元素。第三类元素：包包括Fe、CCu、Co、MMn和Zn。是是生物体内存存在的主要少少量元素。第四类元素：包包括Al、AAs、Be、BBr、Cr、FF、I、Moo、Se、SSi等。重要的有机化学学概念：什么是有机物：有机物原义义是“有生机的物物质”，即来自于于生命体的物物质。“有机”、“无机”并无绝对界界限。从目

15、前来看看，有机化学学主要研究是是以C、H元素共价结结合体为骨架架的“有机化合物物”的结构、特特性以及相互互之间的转化化和反应C 原子是构成成有机分子的的重要元素，它它能形成四个个稳定共价键键，是有机分分子的骨架；H 原子做为为最小的原子子，具有形成成稳定共价键键以及离子键键、氢键的能能力；所有有有机化合物均均包含C、H元素构成的的分子骨架一般情况下，CC原子的四跟跟共价键是对对称的，形成成四棱锥结构构。对C-CC单键连接的的分子我们一一般接受这一一假设； C原子可绕单单键自由旋转转； C=CC双键或三键键具有刚性，因因此C原子与其他他相连原子处处于同一平面面，不能旋转转。三种常用的有机机分子结

16、构：Fisheer，Ball-and-sstick，Spacee fillling (图)重要的有机官能能团：所谓官官能团，是指指有机化合物物中区别于共共同碳骨架的的结构部分。一一般有机分子子的化学性质质主要取决于于官能团。复复杂的有机分分子通常有多多个官能团。甲基，乙基，苯苯基，羟基，醛醛基，酮基，羧羧基，酯，醚醚，酐，乙酰酰磷酸，磷酸酸酐，氨基，酰酰氨基，胍基基，咪唑基，巯巯基，二硫键键，硫酯有机分子的构型型构象：不对称碳原子：当一个C原子上连接接的4个基团各不不相同时，该该C原子即不对对称C原子，因不不对称C原子上基团团连接方式的的不同，而产产生有机分子子的不同构型型和手性现象象。构型：

17、指有机分分子内部基团团的共价连接接方式的差异异。改变构型型必须断裂共共价键。构象：由于各基基团绕C原子旋转而而产生的有机机分子内各原原子的空间排排布的差异，不不涉及共价键键的断裂R、S构型命名名系统，D、LL构型命名系系统生物化学反应的的基本原则：1，共价键是通通过两个原子子共用外层电电子而形成的的：原子有通通过获得、失失去或共享电电子的方式，达达到“满电子状态态”的倾向；如果形成共共价键的原子子“电负性”相近，那么么形成的共价价键是 非极性的，否否则就是“极性的”；共价键的强强弱，可用“键能”来衡量，所所谓“键能”就是断裂该该键所需的能能量，或者该该键形成时所所释放的能量量。2， 多数生化反

18、应是是通过“亲核基团”攻击“亲电基团”来实现的：“亲核基团”指那些含有有多余电子，倾倾向于通过提提供共享电子子而形成共价价键的官能团团或原子，含含O、N、S的基团是生生化中常见的的“亲核基团”；“亲电基团”指有空的电电子轨道，倾倾向于通过捕捕获电子而形形成共价键的的官能团或原原子，H+和金属阳阳离子是生化化中常见的“亲电基团”；C原子可同时时表现为C+、C-（取决于于所连接的基基团）。重要的生物化学学反应形式：氧化-还原（oxiidatioon-redductioon reaactionn）；取代反应（ssubstiitutioon reaactionn)；异构化反应应 （isomeeriza

19、ttion rreactiion）；缩合反应（ccondennsatioon reaactionn）中的脱水反应应（dehyydratiion reeactioon）；裂解反应（llytic reacttion）中的水解反应应（hydrrolytiic reaactionn）。（图）电负性，键键能，化学反反应键的断裂裂有均裂和异异裂，细胞内内常见的亲核核基团（含电电负性较强的的原子，具有有孤对电子），SSN1反应和和SN2反应应，异构化反反应，氨基酸酸的脱水反应应和二肽的水水解反应。生物分子间的其其他非共价的的相互作用力力：氢键：两个电负负性原子（OO，N）分享一个个H原子和形成成；离子键：不

20、不同电荷的基基团之间的相相互吸引；疏水力：非非极性基团相相互聚集而排排斥水分子或或极性分子产产生；范德华氏力力：当两原子子相互临近时时产生。蛋白质Protteins（II）Ammino AAcids and PProteiins蛋 白 质 概概 述The ooverviiew foor prooteinssproteinn, anyy of aa classs of nitroogenouus orgganic compoounds whichh havee largge molleculees commposedd of oone orr moree longg chaiins off am

21、inno aciids annd aree an eessenttial ppart oof alll liviing orrganissms,esspeciaally aas strructurral coomponeents oof boddy tisssues such as muuscle, hairr, colllagenn, etcc., annd as enzymmes annd anttibodiies ：Carboon 50；Hydroogen 77；Oxygeen 23；Nitroggen 16%；Sulphhur 03；Othher Trrace（微微量）The conn

22、tent of Niitrogeen in proteeins iis mosstly 16%，Conteent off prottein（g%）=the conteent off Nitrrogen in thhe bioologiccal siimpless per gram 6.255Proteinns aree macrromoleeculess withh hugee Moleecularr Weigght （6,0000-1,0000,0000）The Molleculaar Weiight oof a pproteiin duee to tthe ammino aacid cco

23、nstiitute in itt.The quaantityy of aamino-acidss resiidue iin a pproteiin witthout prosttheticc grouup couuld bee reckkoned by diividedd its moleccular weighht by 110.The aveerage moleccular weighht(MW) of aamino-acidss is 1138，but mmost oof amiino-accids iin prooteinss are smalll, theey havve an av

24、eraage MWW at 1128，then, takee of tthe MWW of wwater,18, wwhen tthey ddehydrrated to foorm prroteinn. So we goot thee MW oof amiino-accids rresiduue in proteein iss 110蛋白质的分类：1，简单蛋白（SSimplee prottein）:除氨基酸以以外不含其他他成分的蛋白白质：清蛋白（albbumin）：溶于水、稀稀酸或稀碱；为饱和硫酸酸铵沉淀；ee.g. 血血清清蛋白、乳乳清清蛋白球蛋白（gloobulinn）为半饱和和硫酸铵沉淀

25、淀。（优球蛋白（eeuglobbulin），不不溶于水，溶溶于稀盐溶液液；拟球蛋白（ppseugllobuliin），溶于于水。）e.g.血血清球蛋白、肌肌球蛋白、种种子球蛋白谷蛋白（gluutelinn）：不溶于于水、醇、中中性盐；易溶溶于稀酸或稀稀碱。 e.g. 米谷谷蛋白、面谷谷蛋白醇溶谷蛋白（pprolammine）不不溶于水无水水乙醇，溶于于70-800%的乙醇，含含脯氨酸和酰酰胺较多。 e.g. 玉米醇溶蛋蛋白、麦醇溶溶蛋白组蛋白（hisstone）溶溶于水和稀酸酸，为氨水沉沉淀。分子含含碱性氨基酸酸较多。 ee.g. 小小牛胸腺组蛋蛋白精蛋白（prootaminne）溶于水水和稀

26、酸，不不溶于氨水。含含碱性氨基酸酸特别多。 e.g. 鱼精蛋白、蛙蛙精蛋白硬蛋白（sclleroprroteinn）不溶于水水、盐、稀酸酸或稀碱。 e.g. 角蛋白、胶胶原、弹性蛋蛋白,2，结合蛋白（conjugated protein）:除由氨基酸组成蛋白质部分外，还含有非蛋白成分，这些非蛋白成分，有时称辅基（prosthetic group）或配基（ligand）：核蛋白（nuccleprootein）辅辅基为核酸。 e.g. 脱氧核糖核蛋白、核糖体脂蛋白（lippoprottein）与与脂质结合的的蛋白， ee.g. bb1-脂蛋白，卵卵黄球蛋白糖蛋白（glyycoprootein）含含

27、单糖或多糖糖的蛋白质， e.g. 卵清蛋白、g-球蛋白（抗体）、血型蛋白磷蛋白（phoosphopproteiin）辅基为为磷酸基的蛋蛋白质。 ee.g. 酪酪蛋白，胃蛋蛋白酶卟啉蛋白（poorphyrrin prroteinn）辅基含卟卟啉环的蛋白白质， e.g. 血红红蛋白、细胞胞色素C，叶绿蛋白白，血蓝蛋白白黄素蛋白（fllavoprroteinn）辅基为黄黄素腺嘌呤二二核苷酸。 e.g. 琥珀酸脱氢氢酶、D-氨基酸氧氧化酶金属蛋白（meetallooproteein）与金金属直接结合合的蛋白质， e.g. 铁蛋白，乙醇脱氢酶，黄嘌呤氧化酶3， 根据蛋白质的分分子外形分类类：球状蛋白质（

28、gglobullar prroteinns），纤维状蛋白白质（fibbrous proteeins）4， 根据蛋白质功能能分类：结构蛋白质（sstructtural proteeins），酶蛋白（ennzymess），运输蛋白质质（trannsportt protteins），运动蛋白质质（kineesis pproteiins），贮藏蛋白质质（storrage pproteiins），防御蛋白质质（defeensivee protteins）The briief reeview of Prroteinns fuunctioon：Structuural mmateriials （结构物物质）M

29、etabollic Caatalyssis （代谢作作用催化）Storagees of Nutriitionss （营营养贮藏）Transpoort beetweenn orgaanismss and its eenviroonmentt（运输）Motilitty funnctionns forr orgaanismss and cellss（运动）Metabollic reegulattion（调节）Biologiical DDefensse: immmune （免疫）Signal transsductiion annd ressponsee（转导应答答膜 ）Record, Trannscr

30、ipption and eexpresss thee geneetic iinformmationn, conntrol the ggrowthh of oorganiisms蛋白质的基本结结构单位-氨氨基酸：蛋白质的水解：酸水解：常用66 mol/L的盐酸或或4 moll/L的硫酸酸在105-110条件下进行行水解，反应应时间约200小时。优点点是不容易引引起水解产物物的消旋化。缺缺点是色氨酸酸被沸酸完全全破坏；含有有羟基的氨基基酸如丝氨酸酸或苏氨酸有有一小部分被被分解；天冬冬酰胺和谷氨氨酰胺侧链的的酰胺基被水水解成了羧基基。碱水解：一般用用5 moll/L氢氧化化钠煮沸100-20小时时。

31、由于水解过过程中许多氨氨基酸都受到到不同程度的的破坏，产率率不高。部分分的水解产物物发生消旋化化。该法的优优点是色氨酸酸在水解中不不受破坏。酶水解：目前用用于蛋白质肽肽链断裂的蛋蛋白水解酶（proteolytic enzyme）或称蛋白酶（proteinase）已有十多种。应用酶水解多肽不会破坏氨基酸，也不会发生消旋化。水解的产物为较小的肽段。最常见的蛋白水解酶有：胰蛋白酶（trypsin），胃蛋白酶（pepsin）、糜蛋白酶（chymotrypsin）、木瓜蛋白酶（papain）氨基酸（amiino accids, Aa）的结结构通式：生物体中发现的的氨基酸达1180余种，但但组成蛋白质质的

32、基本氨基基酸一共只有有20种n 甘氨酸（glyycine） 氨基乙酸酸 GGly Gn 丙氨酸（alaanine） a-氨基丙酸 Ala An 缬氨酸（valline） a-氨基异戊酸酸 Val Vn 亮氨酸（leuucine） a-氨基异己酸酸 Leu Ln 异亮氨酸（issoleuccine） a-氨基-b-甲基戊酸 Ile In 丝氨酸（serrine） a-氨基-b-羟基丙酸 Ser Sn 苏氨酸（thrreoninne） a-氨基-b-羟基丁酸 Thr Tn 半胱氨酸（cyysteinne） a-氨基-b-巯基丙酸 Cys Cn 甲硫氨酸（meethionnine） a-氨基-g-巯

33、基丁酸 Met Mn 天冬酰胺（assparaggine） a-氨基丁二酸酸- b-酰胺 Asn Nn 谷氨酰胺（Gllutamiine） a-氨基戊二酸酸- g-酰胺 Gln Qn 天冬氨酸（asspartiic aciid） a-氨基丁二酸酸 Assp Dn 谷氨酸（gluutamicc acidd ） a-氨基戊二酸酸 Gllu En 赖氨酸（lyssine） a,e-二氨基己酸酸 Lyss Kn 精氨酸（arggininee） a-氨基-d-胍基戊酸 AArg Rn 苯丙氨酸（phhenylaalaninne） a-氨基-b-苯基丙酸 PPhe Fn 酪氨酸（tyrrosinee） a

34、-氨基-b-对羟苯基丙丙酸 TTyr Yn 色氨酸（tryyptophhan） a-氨基-b-吲哚基丙酸酸 Trp Wn 组氨酸（hisstidinne） a-氨基-b-咪唑基丙酸酸 Hiss HHn 脯氨酸（prooline） b-吡咯烷基-a-羧酸 Proo PP除脯氨酸外，基基本氨基酸的的共同结构特特点是：与羧羧基相邻的aa-C原子上都都有氨基，称称a-氨基酸。除除甘氨酸外，基基本氨基酸的的a-碳原子都都是手性碳原原子，因此都都具有旋光性性。构成蛋白质质的基本氨基基酸， a-碳原子都都属L-构型型。氨基酸的分类：1，根据侧链RR基的化学结结构可分为脂脂肪族、芳香香族、杂环族族和杂环亚族族

35、。脂肪族氨基酸：一氨基一羧羧基中性Aaa：Gly、Ala、Val、Leu、Ile，含羟基的Aaa：Ser、Thr，含硫的Aa：Cys、Met，含酰胺基的的Aa：Asn、Gln，一氨基二羧羧基的Aa：Asp、Glu，二氨基一羧羧基的Aa：Lys、Arg。芳香族氨基酸：Phe、Tyr杂环族氨基酸：Trp、His杂环亚氨基酸：Pro2，按侧链R基基的极性性质质分类：非极性R基Aaa：Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Met、Pro不带电荷的极性性R基Aa：Ser、Thr、Tyr、Asn、Gln、Cys、Gly带正电荷的极性性R基Aa：Lys、Arg、His带负电荷的极性性R基Aa：Gl

36、u、Aspn 必需氨基酸：IIle、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys，（携携一两本甲色色书来）其他不常见氨基基酸：蛋白质氨基酸：不常见Aa通常由常常见Aa衍生：4-羟脯氨酸：胶原；5-羟赖氨酸酸：胶原；6-N-甲基基赖氨酸：肌肌球蛋白；g-羧基谷氨酸酸：凝血酶原原；锁链素：弹弹性蛋白；微生物和昆昆虫的蛋白质质常含有D-氨基酸非蛋白质氨基酸酸：b-丙氨酸（b-Ala）；g-氨基丁酸；L-瓜氨酸（L-Cit）；L-鸟氨酸（L-Orn）怎样记忆氨基酸酸的分类：记少不记多，记记简不记繁，口口诀：甘丙丝丝半苏缬蛋；亮和异亮中中性完；酸性性谷氨天门冬冬；精氨赖氨氨皆是碱；芳芳香族里酪

37、苯苯丙；组氨色色脯有杂环。氨基酸的理化性性质：一般物理性质：无色晶体，熔熔点高（2000C），有味（不不同），能溶溶于水，不溶溶于有机溶剂剂旋光性：除甘氨氨酸外，都具具有旋光性。光吸收：可见光光区域没有光光吸收。远紫外（l200nnm）都有光光吸收。近紫外（2220-3000nm）只有有Tyr、Phe、Trp有光吸吸收两性性质与等电电点：氨基酸的两性电电离：在水等等极性介质中中，Aa的偶偶极离子在水水中：既起酸酸（质子供体体）的作用。又又起碱（质子子受体）的作作用。按Lowryy的酸碱质子子理论，酸是是质子供体，碱碱是质子受体体等电点和等点状状态：Aa的带电状态态与溶液的ppH值有关，当当Aa

38、所带的正正电荷和负电电荷相等即净净电荷为0的兼性离子状状态：称等电电状态。使AAa处于等电电状态的pHH称为氨基酸酸的等电点中性Aa的等电电点：对于侧链基基团不解离的的氨基酸有：pI = (pK1+pK2)/2酸性Aa的等电电点：An accidic aminoo acidd pI=(pK1+ppKR)/22碱性Aa的等电电点：A bassic ammino aacid ppI=(pKKR+pK22)/2氨基酸的滴定：一般情况下下氨基酸不能能被滴定：等等当点pH或过高（112-13），或或过低（1-2），没有有适当的指示示剂可被选用用。氨基酸的甲醛滴滴定法：向AAA溶液中加加入过量的甲甲醛，用

39、标准准NaOH滴滴定时， 由于甲醛与与Aa中的-NH2作用用形成-NHH.CH2OOH -N (CH2OOH)2等羟羟甲基衍生物物而降低了氨氨基的碱性，相相对地增强了了-NH3+的酸性解离离，使Pk2减少了22-3个pHH单位，NaaOH滴定的的曲线A向ppH低的方向向转移，滴定定终点也移动动pH9附近。原因：甲醛与HH2N-CHH2-COOO-结合,有有效地减低了了后者的浓度度,所以对于于加入任何量量的碱, H2N-CCH2-COOO- / +H33N-CH22-COO- 的比值值总要比不存存在甲醛的情情况下小得多多。加入甲醛醛的甘氨酸溶溶液用标准盐盐酸滴定时，滴滴定曲线B并并不发生改变变。

40、 氨基酸的常见化化学反应：1， a-氨基的反应应：（1）亚硝酸反反应 ：范围：可用用于Aa定量和蛋蛋白质水解程程度的测定（Van slyke法）。注意：生成的氮气只有一半来自于Aa，氨基酸也可反应，速度较慢 （2）与酰化试试剂的反应 ：Aa酰氯，酸酸酐Aa被酰基化化 。丹磺酰氯用用于多肽链末末端a的标记和微微量a的定量测量量 （3） 烃基化反应：AAa的氨基的的一个氢原子子可被烃基（包包括环烃及其其衍生物）取取代与2，4二硝硝基氟苯（DDNFB，FDNB）反反应 ，最早Sangger用来鉴鉴定多肽或蛋蛋白质的氨基基末端的Aaa与苯异硫氰酸酯酯（PITCC）的反应， Edmaan用于鉴定定多肽或

41、蛋白白质的N末端Aa 在多肽和蛋蛋白质的Aaa顺序分析方方面占有重要要地位（ EEdman降降解法 ）（4） 形成西佛碱反应应 ：Aa的-NH2能与与醛类化合物物反应生成弱弱碱，即西佛佛碱（schhiff s basse） 。前述甲醛滴滴定也属于西佛碱碱反应（5） 脱氨基反应：AAa在生物体体内经Aa氧化酶催催化即脱去-NH2而转变变成酮酸2， -COOH参参加的反应：（1）成盐和成成酯反应 Aa + 碱盐 ：Aa + NaOH 氨基酸钠盐盐(重金属盐盐不溶于水) Aa-COOHH + 醇 酯： Aa+ EEtOH 氨基酸乙酯酯的盐酸盐（该该反应以干燥燥的HCL气气体为催化剂剂，二氯亚砜砜做干

42、燥剂） （Aa酯是制备备Aa的酰氨oor酰肼的中中间物 ）（2）当Aa的的COOH变成成甲酯，乙酯酯或钠盐后，COOH的化学反应性能被掩蔽或者说COOH被保护，NH2的化学性能得到了加强或活化，易与酰基结合。成酰氯反应 ：当氨基酸的的氨基用适当当的保护基保保护以后，其其羧基可与二二氯亚砜作用用生成酰氯。用于多肽人人工合成中的的羧基激活叠氮反应：氨基基酸的氨基通通过酰化保护护后，羧基经经酯化转变为为甲酯，然后后与肼和亚硝硝酸变成叠氮氮化合物。用于多肽人人工合成中的的羧基激活脱羧基反应：AAA在脱羧酶酶的催化下生生成一级胺和和CO2。3， a-氨基和-羧基共同参参与的反应（1）与茚三酮酮反应 ：茚

43、三酮在弱弱酸性溶液中中与a-氨基酸共共热，引起氨氨基酸氧化脱脱氨、脱羧反反应，最后茚茚三酮与反应应产物中的氨氨和还原茚三三酮发生作用用生成紫色物物质。Pro与hyProo（羟脯氨酸酸）不释放氨氨，而直接生生成黄色化合合物。该反应应用以定性，定定量测定各种种Aa，蛋白质质，测定CO2 的量量，从而可计计算参加反应应的Aa的量 。（2）成肽反应应：一个Aa的NH2+另一一个Aa的COOH可以以缩合成肽，形形成的键称肽肽键。4，侧链R基参参加的反应 （1）R功能基基：羟基，酚酚基，巯基（二二硫键），吲吲哚基，咪唑唑基，胍基，甲甲硫基，非aa-NH2,非a-COOHH。酪氨酸的酚基在在3和5位上上容易

44、发生亲亲电取代反应应： 二碘酪氨氨酸或一硝基基酪氨酸和二二硝基酪氨酸酸。酪氨酸的酚酚基可以与重重氮化合物（对对氨基苯磺酸酸的重氮盐）生生成桔黄色的的化合物。Paully反应。组氨酸的咪咪唑基可以发发生类似反应应但产物颜色色为棕红色 。精氨酸的侧链胍胍基在硼酸钠钠缓冲液（ppH 8-99, 25-35C）中，与与1.2-环环已二酮反应应，生成缩合合物。 该缩合物在在羟胺缓冲液液中，重新生生成Arg。色氨酸的侧链吲吲哚基在温和和条件下可被被N溴代琥珀珀酰亚胺（NN-brommosucccinimiide）氧化化。此反应可可用于分光光光度法测定蛋蛋白质中色氨氨酸的含量，并并能在色氨酸酸和酪氨酸残残基

45、处选择性性化学断裂肽肽键。 蛋氨酸侧链上的的甲硫基是一一个很强的亲亲核基团，与与烃化试剂如如甲基碘容易易形成锍盐（sulfonium salt）此反应可被硫基基试剂逆转。在在逆转反应中中，原有的甲甲基和新加入入的甲基除去去的机会是相相等的，因此此当用14CC标记的甲基基碘处理时，获获得的蛋氨酸酸将有50%是同位素标标记的。 半胱氨酸侧链上上的巯基（SH）有很很强的反应活活性，可参与与很多反应：二硫键的形成和和打开：2R-SHH + 1/2 O2 R-S-S-R + H2O ；Cu2+，Fe2+ ，Coo2+和Mn2+存在在下，巯基的的空气氧化将将显著提高。胱氨酸中的二硫硫键在稳定蛋蛋白质的构象

46、象上起很大的的作用。氧化化剂和还原剂剂都可打开二二硫键。过甲甲酸可以定量量地打开二硫硫键，生成磺磺基丙氨酸（cysteic acid）残基。还原剂如巯基化合物（R-SH）也能打开二硫键，生成半胱氨酸残基及相应的二硫化物 二硫苏糖醇（ddithioothreiitol，缩缩写为DTTT），与胱氨氨酸中的二硫硫键反应形成成一个含分子子内二硫键的的稳定六元环环 巯基能和各种金金属离子形成成稳定程度不不等的络合物物e.g. 对氯汞苯甲甲酸（p-cchloroomercuuribennzoic acid） 由于许多蛋白质质，如SH酶，其活活性中心涉及及-SH基，当当遇到重金属属离子而生成成硫醇盐时，将将

47、导致酶的失失活，因此制制备这类蛋白白质时应避免免进入重金属属离子。 半胱氨酸可与二二硫硝基苯甲甲酸（ditthioniitrobeenzoicc acidd，缩写为DTTNB）或称称Ellmaan氏试剂发发生硫醇-二二硫化物交换换反应：反应中1分子的的半胱氨酸引引起1分子的的硝基苯甲酸酸的释放。它它在pH8.0时，在4122nm波长处处有强烈的光光吸收，因此此可利用比色色法定量测定定-SH基 。蛋白质（II）蛋白质的的结构蛋白质的共价结结构:蛋白质的一级结结构（Priimary struccture）：蛋白质的共共价结构，即即蛋白质分子子内部通过共共价键连接而而形成的结构构形式，包含含： 氨基

48、酸在蛋蛋白质内的排排列顺序 二硫键的位位置和连接顺顺序 侧链基团的的修饰和连接接情况（是否否磷酸化，磷磷酸化位置；是否糖基化化，糖基化位位置，糖链组组成；是否酯酯化，酯化位位置，酯的组组成） 是否有辅基基或其他分子子,连接方式。肽 键:蛋白质是氨基酸酸通过脱水缩缩合形成肽键键而形成的，实实验证据：（1）蛋白质分分子中游离的的-氨基，-羧基很少。若若水解，游离离-氨基，- 羧基以等等mol数增加加 说明氨基，-羧基参与某某种结合，水水解时，这种种结合断开。 （2） 人工合成肽可以被蛋白酶水解（3） 包含O=C-N- H基团的化合物如双缩脲H2N-CO-NH-NH2能与硫酸铜-氢氧化钠溶液产生双缩

49、脲颜色反应。天然蛋白质也存同样反应。 （4）人工合成成的多聚AAA的X射线衍射图图案和红外吸吸收光谱与天天然的纤维状状蛋白质十分分相似。（5）我国在世世界上首次人人工合成蛋白白质-结晶牛胰岛岛素的成功，完完全证明了蛋蛋白质的肽链链结构学说的的正确性。肽键的特点：酰胺键： 由于于酰胺氮上的的孤对电子与与相邻羰基的的共振作用，表表现出高稳定定性。 CN具40双双键性质 。CO具40单单键性质。共振杂化体体。CN键长：0.1184nm CN键长：0.1127nm C N键长：0.1322nm 亚氨基（NHH）pH 0014没有明显显的解离和质质子化倾向肽键是一个平面面，称肽平面面。可以有反反式顺式结

50、构构，但旋转能能障较高，反反式稳定（PPro例外）蛋白质中的每一一个氨基酸单单位称氨基酸酸残基（reesiduee）肽链结构的命名名与书写： 根据含含Aa的数目命命名：*肽。从NH22末端Aa残基开始始，称为：某某氨基酰某氨氨基酰某氨基基酰.氨基酸酸。书写时氨氨基端在左边边，羧基端在在右边；以氨氨基酸的三字字缩写或单字字缩写代表对对应的氨基酸酸；用短横线线代表氨基酸酸残基之间的的肽键肽的物理化学性性质：一般物理性质：短肽晶体、熔熔点很高（离离子晶体、偶偶极离子）肽的两性解离：决定于游离离氨基末端、游游离羧基末端端以及侧链基基团。肽链羧羧基的pK比氨基酸的的大一些，而而氨基的pKK则要小一一些多

51、肽等电点的计计算：中性肽的等电点点：溶液的pH功能团解离（带带电）状况占优势离子的净净电荷-COOHCOOH-NH2-NH23.5COOHCOOH+ N H33+ N H33+23.54.55COOCOOH+ N H33+ N H33+14.57.88COOCOO+ N H33+ N H3307.810.2COOCOONH2+ N H33-110.2COOCOONH2NH2-2酸性肽的等电点点：碱性肽的等电点点：常见化学反应：N端氨基酸残残基与茚三酮酮、DNFBB、PITC等反反应C氨基酸残基基成酯、成酰酰胺、成盐侧链氨基酸的的反应：磷酸化：Tyyr、Ser、Thr；酯化：Serr、Thr、T

52、yr；糖基化： SSer、Thr、Cys双缩脲反应（Biuret reaction）：多肽与CuSO4碱性溶液反应，生成紫红色或蓝紫色的复合物，540nm处有最大光吸收。为肽和蛋白质特特有（两个或或两个以上肽肽键），氨基基酸没有该反反应。天然活性多肽：定义：在生生物体中，多多肽最重要的的存在形式是是作为蛋白质质的亚单位，但但是，也有许许多分子量比比较小的多肽肽以游离状态态存在。这类类多肽通常都都具有特殊的的生理功能，常常称为活性肽肽。常见活性多肽：谷胱甘肽（GSH）；g-Glu-Cys-Gly；巯基缓冲剂；脑啡肽（enkephalins）：神经系统中产生的一类短肽，具有多种特殊生物学功能；蕈毒

53、素、蛇毒素：a鹅膏蕈碱 ：能与真核生物的RNA聚合酶（RNA polymerase）和牢固结合而抑制酶的活性，因而使RNA的合成不能进行，但不影响原核生物的RNA合成；短肽类抗生素。蛋白质一级结构构测定：氨基酸顺序测定定的一般步骤骤：要求：样品均一一，纯度977%以上，已已知分子量 （误差小于于10%）一般步骤：测测定蛋白质分分子中多肽链链的数目蛋白质末端端残基（NHH2末端、COOOH末端）moll数；蛋白质质的分子量。拆分蛋白质分分子的多肽链链。(几条多多肽链借助非非共价键连接接在一起，称称为寡聚蛋白白质，如，血血红蛋白为四四聚体，烯醇醇化酶为二聚聚体；可用88mol/LL尿素或6mmol

54、/L盐盐酸胍处理，即即可分开多肽肽链(亚基).)测定多肽链的的Aa组成。（水解蛋白质质获得Aa混合液、色色谱分析氨基基酸组成和含含量、分析水水解液氨含量量，推导酰胺胺氨基酸的含含量。）分析多肽链的的N末端和C末端残基。断裂多肽链内内的二硫键（过过甲酸氧化，巯巯基化合物还还原）。（可可以通过加入入盐酸胍方法法解离多肽链链之间的非共共价力；应用用过甲酸氧化化法或巯基还还原法拆分多多肽链间的二二硫键。）多肽链断裂成成肽段（酶解解法，化学法法）。（溴化氰水解解法，能选择择性地切割由由甲硫氨酸的的羧基所形成成的肽键）。测定各个肽段段的Aa顺序（Edmman降解法法）。（Edmann （苯异硫硫氰酸酯法）

55、氨氨基酸顺序分分析法实际上上也是一种NN-端分析法法。此法的特特点是能够不不断重复循环环，将肽链NN-端氨基酸酸残基逐一进进行标记和解解离。）确定肽段在多多肽链中的次次序。确定原多肽链链中二硫键的的位置。多肽N末端分析析方法：（1）二硝基氟氟苯（DNFFB or FDNB法法），Sannge试剂 （图）（2）丹磺酰氯氯（DNS）法 ：原理：与与DNFB相同同。优点：DDNS具强烈烈的荧光，检检测灵敏度可可以达到110-9mmol比DNFB法高高100倍（图）（3）苯异硫氰氰酸酯（PIITC）法（图）（4）氨肽酶法法 ：氨肽酶：可以从多肽肽链的N端逐个 降解氨基酸酸的肽链外切切酶。亮氨酸酸氨肽酶

56、（LLAP）：水水解以Leuu为N末端的肽键键速度为最大大 多肽C末端分析析方法：（1）肼解法：蛋白质orr 多肽无无水肼, CC末端Aa以游离形形式存在，其其他Aa转变为相相应的Aa酰肼化物物加入苯甲醛醛可以使Aaa酰肼化物转转变成二苯基基衍生物沉淀淀， C末端Aa则在溶液液中。缺点：Gln、Asp、Cys破坏不不易测出，AArg Orn。（图图）（2）还原法：肽链C末端Aa + 硼氢化锂锂 a氨基醇 （3）羧肽酶法法：最有效，最最常用的测CC端殘基方法法。羧肽酶：专一地从肽肽链的C端逐个降解解，释放出游游离Aa肽链外切切酶 多肽链的部分断断裂和肽段的的拼接：常用蛋白酶（内内切酶）： 胰蛋白

57、酶（ Trypsiin ）：专专一性强、只只断裂Lyss、Arg的的羧基参与形形成的肽键；可以通过修修饰增加或减减少酶切位点点。糜蛋白酶（ Chymottrypsiin ）：专专一性胰蛋白酶 ，断裂Phee, Trpp, Tyrr等疏水芳香香Aa的羧基所所形成的肽键键；断裂键邻邻近的基团若若为碱性：裂裂解能力，酸性：裂裂解能力 嗜热菌蛋白酶酶（ theermolyysin ）：含Zn. Ca， Zn是活力力必需的， Ca与热稳稳定有关；专专一性差，断断裂较短的多多肽链or大肽段最适PH889。 胃蛋白酶（PPepsinn）：专一性性 糜蛋白酶 ，要求被断断裂键两侧的的殘基都是疏疏水性Aa；最适

58、PH22，可用来确确定二硫键的的位置。 金黄色葡萄球球菌蛋白酶（Glu蛋白酶）：磷酸缓冲液PH7.8，能在Glu殘基和Asp殘基的羧基侧断裂肽键；NH4HCO3缓冲液PH7.8，或醋酸铵缓冲液PH4.0中，只能断裂Glu殘基的羧基侧肽键。 梭状芽孢杆菌菌蛋白酶（AArg蛋白酶酶）：专门裂裂解Arg殘基的的COOH所形形成的肽键，对对不溶性蛋白白质的长时间间裂解很有效效。肽段的拼接次序序确定：（1）利用不同同的方法获得得多种肽段组组合：断裂点点位置差异越越大越好，断断裂点不宜过过多或少。确定肽段在多肽肽链中的次序序：利用两套或或多套肽段的的氨基酸顺序序彼此间的交交错重叠，拼拼凑出整条多多肽链的氨

59、基基酸顺序。（2）确定N、C末端的Aa残基。（3）确定各个个肽段的Aaa顺序。（4）根据不同同的肽段组合合内Aa顺序的部部分重叠，确确定肽段的拼拼接次序。所得资料氨基末端端残基 H羧基末端残残基 S第一套肽段段 第二套肽段段OUSSSEOPSS WWTOUEEOVE VERLLRLAAAPSHOOWT HO二硫键的位置确确定：胃蛋白酶水水解；过甲酸酸打开二硫键键；双向电泳泳法分析。一般采用胃蛋蛋白酶处理没没有断开二硫硫键的多肽链链，利用电泳技术术分离开各个个肽段，用过过甲酸处理后后，在垂直方方向上再次电电泳。由于二二硫键断裂后后，肽段的大大小、电荷性性质会发生变变化，因此，会会出现偏离对对角线

60、的现象象利用已知的肽肽段组成和排排序，可以推推知二硫键位位置蛋白质的一级结结构和生物功功能的关系：同源蛋白质的种种属差异与生生物进化：同源蛋白质：在在不同的有机机体中实现同同一功能的蛋蛋白质顺序同源：同源源蛋白质的AAa顺序的相相似性。不变残基：同源源蛋白质Aaa顺序中对所所有的种属来来说都相同的的Aa残基可变残基：不同同种属有相当当大的变化的的Aa残基生物学意义：生生物进化的标标记，e.gg. 细胞色色素C；遗传变异异的分子基础础，e.g. 镰刀型贫贫血病。一级结构的改变变与蛋白质的的活性变化：局部断裂与蛋白白质的激活：胰岛素原的激活活：前胰岛素原原(N末端多一一段肽链,信号肽引导导新生的多

61、肽肽链进入内质质网) 胰岛素原(信号肽被切切) (Goolgi体) 胰岛素(肽酶催化胰胰岛素的二个个特定肽键断断裂)。胰岛素原包括AA、B链和C链，C链即连接肽肽，在储存颗颗粒（stoorage granuule）中，可可以为特殊的的肽酶切去，而而转变成活性性的胰岛素。血液凝固的机制制：13种凝血因因子构成凝血血系统；血浆浆纤维蛋白原原在凝血酶的的激活作用下下转变为不溶溶性纤维蛋白白；激活作用用是通过凝血血酶切去纤维维蛋白原N末端富含酸酸性氨基酸的的A、B肽，然后在在XIIIaa（纤维蛋白白稳定因子）作作用下，发生生交联而实现现凝血。其他他一级结构变变化与功能：磷酸化：许许多生物酶可可以通过磷酸酸化/去磷酸化实实现活性的改改变。连接糖链：活性、抗原原性、寿命。连接脂质：活性、溶解性蛋白