1
第二节 多肽
第一节 氨基酸
第五节 核酸
第三节 蛋白质
第四节 酶
教学内容：
第十八章 蛋白质和核酸
学习要求
2
学习要求：
1,掌握氨基酸的结构, 构型, 性质, 了解氨基酸的分类
和命名 。
2,掌握肽的结构和肽键, 了解多肽结构的测定和端基分
析；
3,了解蛋白质的分类, 掌握蛋白质的结构和性质；
4,了解酶的组成及分类, 掌握酶催化反应的特异性；
5,了解构成核酸的单体 —— 核苷酸的结构，掌握核酸的结
构和生物功能。
3
氨基酸是羧酸分子中碳链上的氢原子被氨基取代后的
生成物。分子中含有 氨基和羧基两种官能团 。
( 1)按氨基酸按分子中所含－ NH2和－ COOH的相对位置，
可将其分为：
R C H C O O H
N H 2
α
α 氨 基 酸
R C H C H 2 C O O H
N H 2
αβ
β 氨 基 酸
R C H C H 2 C H 2 C O O H
N H 2
αβγ
γ 氨 基 酸
在这些类氨基酸中，与人关系最为密切的是 α-氨基酸 。
它是构成蛋白质的基本单元。
第一节 氨基酸
一、氨基酸的分类与命名
1,分类
4
在这 20多种 α -氨基酸中，有八种是人体所需要的必
需氨基酸（即人体本身不能合成的氨基酸）。它们是：
蛋 白 质 酶
水 解
氨 基 酸α 约 2 0 多 种
( C H 3 ) 2 C H C H C O O H
N H 2
缬 氨 酸
( C H 3 ) 2 C H C H 2 C H C O O H
N H 2
亮 氨 酸
C H 3 C H 2 C H C H C O O H
N H 2C H 3
异 亮 氨 酸
C H 3 C H C H C O O H
N H 2O H
苏 氨 酸
C H 3 S C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
蛋 氨 酸
H 2 N C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
赖 氨 酸
C 6 H 5 C H 2 C H C O O H
N H 2
苯 基 丙 氨 酸
NH
C H 2 C H C O O H
N H 2
色 氨 酸
5
1,中性氨基酸,分子中 － NH2和－ COOH的数目相等。
(2)按氨基和羧基的数目可分为：中性氨基酸、酸性氨基
酸和碱性氨基酸。
H 2 N C H 2 C O O H 甘 氨 酸
2,碱性氨基酸,分子中 － NH2数目 ＞ － COOH数目。
H 2 N C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
赖 氨 酸
3,酸性氨基酸,分子中 － COOH数目 ＞ － NH2 数目。
N H 2
H O O C C H 2 C H 2 C H C O O H
谷 氨 酸
6
（ 3）按烃基类型可分为：
脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含杂环氨基
2,命名：根据氨基酸的来源或性质命名 。
门冬氨基酸最初是由天门冬的幼苗中发现的；
甘氨酸是因为具有甜味而得名。
天然产的氨基酸目前知道的已超过一百种 。 但在生物体内作为
合成蛋白质原料的只有二十种, 这二十种氨基酸象无机符号一
样, 都有国际通用的符号来表示 （ P,268）
甘氨酸,Gly（甘） 门冬氨酸,Asp（门）
7
除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的 α -碳原子都具手性
碳原子。 因而 都具有旋光性 。 而且发现主要 是 L型 的
（也有 D型的，但很少）。
二,氨基酸的 构型
OH
CHO
CH2OH
H
D -甘 油 醛
CO O H
R
H N H2
D -α - 氨 基 酸
C O O H
R
HH 2N
L -α - 氨 基 酸
C H O
C H 2O H
HH O
L - 甘 油 醛
用 D/ L体系表示 —— 在费歇尔投影式中氨基位于横键
右边的为 D型，位于左边的为 L型。
8
三,氨基酸的性质
H 3 N C H R C O O+ - + H 2 O H 3 O + + H 2 N C H R C O O-
K a = H 3 O + H 2 N C H R C O O
-
H 3 N C H R C O O+ -
H 3 N C H R C O O+ - + H 2 O + H O -H 3 N C H R C O O H+
H O -K
b = H 3 N C H R C O O+ -
H 3 N C H R C O O H+
测得甘氨酸的 Ka=1.6× 10-10,甘氨酸的 Kb=2.5× 10-12。
而大多数羧酸 Ka约为 10-5,大多数脂肪胺的 Kb约为 10-4。
1,两性 （ 酸碱性 ）
9
R C H C O O H
N H 2
R C H C O O
N H 3
1） 形成内盐
2） 成盐
R C H C O O H
N H 2
+ H C l R C H C O O H
N H 3+
+ C l -
R C H C O O H
N H 2
+ R C H C O O
N H 2
+N a O H - N a +
10
3） 氨基酸存在形式
氨基酸在溶液中存在下列平衡
R C H C O O H
N H 2
R C H C O O
+ N H 3
偶 极 离 子
H+
OHR C H C O O H+ N H
3
在 电 场 中 移 向 阳 极
H+
OH R C H C O O
N H 2
在 电 场 中 移 向 阴 极
溶液 pH<等电点 等电点 (pI) 溶液 pH>等电点
氨基酸在强酸性溶
液中以 正离子 存在。
在强碱性溶液中
以 负离子 存在。两性离子存在。
4）等电点
若调节溶液的 pH值，使 － NH2和 － COOH的 离子化程度
相等 （即氨基酸分子所带电荷呈中性 —— 处于等电状态）
时溶液的 pH值 称为 氨基酸的等电点 。常以 pI表示。
11
1° 等电点为电中性而不是中性（即 pH=7），在溶液中加
入电极时其电荷迁移为零。
中性氨基酸 pI = 4.8-6.3
酸性氨基酸 pI = 2.7-3.2
碱性氨基酸 pI = 7.6-10.8
2° 等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析
出。 可用调节氨基酸等电点的方法分离氨基酸的混合物。
注意：
12
2,氨基酸的反应
（ 1） 氨基酰化
` R C O C l
R
C H C O O HH 2 N+ ` R C
R
C H C O O HH N
O
+ H C l
乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯邻苯二甲酸酐等都可用作酰化剂。
在蛋白质的合成过程中为了保护氨基则用苄氧甲酰氯作为
酰化剂 。
N H 2 C H
R
C O O H C N H
O
C H
R
C O O H+C H 2 O C C l
O
C H 2 O
1）,氨基的反应
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2） 氨基的烃基化
` R C H 2 C l
R
C H C O O HH 2 N+ ` R C H 2
R
C H C O O HH N + H C l
氨基酸与 RX作用则烃基化成 N-烃基氨基酸：
N H 2 C H
R
C O O H N H C H
R
C O O H+
N O 2
N O 2F
N O 2
N O 2
氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定 N端的试剂 。
14
3） 与亚硝酸反应
↑R C H C O O H
N H 2
+ H N O 2 R C H C O O H
O H
+ N 2 + H 2 O
反应是定量完成的, 衡量的放出 N2,测定 N2的体积便可
计算出 氨基酸中氨基的含量 。
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2）,羧基的反应
R
C H C O O HH 2 N
R
C H C O O R `H 2 N N H 2 N H 2
R
C H C - N H - N H 2H 2 N
O H O N O R
C H C - N 3H 2 N
O
` R
C H C O O R ` `H 2 N
R
C H C - N 3Z H N
O + ` R
C H C O O R ` `H N
R
C H CZ H N
O
氨基酸分子中羧基的反应主要利用它能成酯、成酐、
成酰胺的性质
叠氮化合物酰肼
叠氮化合物与另一氨基酸酯作用即能缩合成二肽（用
此法能合成光学纯度的肽）
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受热反应
N H 2
C
C HH 3 C
O
O H
N H 2
C
C H C H 3
O
H O
+
H N
C
C HH 3 C
O
N H
C
C H 3
O
3,6 - 二 甲 基 - 2,5 - 哌 嗪 二 酮
H 2 N
C HR C H 2 C O O H △
H
CC
H
R C O O H + N H 3
H 2 N
C HR C H 2 C H 2 C O O H
△
+ H 2 O
H N
C HR
C H 2
C H 2
C
O
γ - 氨 基 酸 γ - 内 酰 胺
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3） 与茚三酮反应 （ 鉴别 α-氨基酸的灵敏方法 ）
PH5～ 7
茚三酮
C
C
C
O
O
O
C
C
C
O
O
O H
O HH 2 O
茚 三 酮 水 合 茚 三 酮
C
C
C
O
O
O H
O H
R C H C O O H
N H
2
C
C
C
O
O
C
C
C
O
N
H O
+ +
R C H O
C O
H
2
O3
蓝色或紫红色
N-取代的 α -氨基酸如脯氨酸,β -氨基酸,γ -氨基酸都
不与茚三酮反应 。
18
2
3,氨基酸的物理和光谱性质
1）, α — 氨基酸都是无色结晶 。
2）, α — 氨基酸溶于水, 在等电点时溶解度最小 。
由于它具两性离子的结构, 一般难溶于非极性有机溶
剂 。
3）, α — 氨基酸 IR：
1600cm-1处有一羧负离子的吸收带 （ 1720 cm-1没有羧基
的典型谱带 ） 。
在 3100-2600 cm-1间有一强而宽的 N-H键伸缩吸收带 。
19
1,由醛制备
醛在氨存在下加氢氰酸生成 α -氨基腈，后者水解生成
α -氨基酸。
C 6 H 5 C H 2 C H O
N H 3,H C N
C 6 H 5 C H 2 C H C N
N a O H,H 2 O
H 3 O
( 1 )
( 2 )N H
2
C 6 H 5 C H 2 C H C O 2
N H 3
苯 丙 氨 酸 7 4 %
2,α - 卤代酸的氨化
R C H C O O H
X
N H 3 R C H C O O H
N H 2必 然 有 副 产 物 。
四、氨基酸的制备方法
20
3,Gabrial合成法：
N H
O
O
+
C H C O O R 'X
R N
O
O
C H C O O R '
R
H3O+
C O O H
C O O H
+ +RC H C O O HH 2 N R'OH
4、由丙二酸酯法合成
此法应用的方式多种多样，其基本合成路线是：
21
C H 2 C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
B r 2
C C l 4 C H
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5B r C
N KC
O
O C N
C O
O
C H
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
C 2 H 5 O N a
P h C H 2 B r
( 1 )
( 2 ) C N
C O
O
C
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
C H 2 P h
H 3 O
C O 2
( 1 )
( 2 ) C
N
C O
O
C H
C H 2 P h
C O O H
N H 2 N H 2
C
C O
O
C H
C H 2 P h
C O O HN H 2N H
N H
+
C H 2
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
B r 2
C C l 4 C H
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
B r C
N K
C O
O C N
C O
O
C H
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
合成法合成的氨基酸是外消旋体，拆分后才能得到 D-和
L-氨基酸。
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第二节 多 肽
一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基
脱水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键。
一, 肽和肽键
N H 2 C H
R
C
O
O H N H 2 C H
R '
C O O H+
- H 2 O
N H 2 C H
R
C
O
N H C H
R '
C O O H
肽 键
由 2分子氨基酸缩合而成的肽称为二肽；
C N H
O
肽 键
23
由 3个氨基酸缩合而成的肽称为三肽；
由 n个氨基酸缩合而成的肽称为 n肽；
由多个氨基酸缩合而成的肽称为 多肽 。
一般把含 100个以上氨基酸的多肽（有时是含 50个
以上）称为 蛋白质 。
无论肽链有多长，在链的两端，一端有游离的氨基
（ -NH2），称为 N端；链的另一端有游离的羧基（ -
COOH），称为 C端。
N H 2 C H
R
C
O
N H C H
R '
C
O
N H C H
R ' '
C O O H
n
CN 端 端
C— 端：保留游离的羧基； N— 端：保留游离的氨基 。
24
根据组成肽的氨基酸的顺序称为 某氨酰 某氨酰 … 某
氨酸 （ 简写为某, 某, 某 ） 。
N H 2 C H
C H 3
C
O
N H C
O
N H C H
C H 2 C 6 H 5
C O O HC H
C H 2 O H
丙 氨 酰 丝 氨 酰 苯 丙 氨 酸 （ 丙 丝 苯 丙 ）
二、肽的命名
N H 2
C H C H 2 C H 2 C
H
N
O
C H C
谷 氨 酰 - 半 胱 氨 酰 - 甘 氨 酸
简 写 为 谷 - 半 胱 - 甘 （ G l u - C y s - G l y ）
H O O C
C H 2
H
N
H 2
C C O O H
S H
O
很多多肽都采
用俗名, 如催
产素, 胰岛素
等 。
25
由氨基酸组成的多肽数目惊人, 情况十分复杂 。 假定
100个氨基酸聚合成线形分子, 可能具有 20100中多肽 。
例如：由甘氨酸, 缬氨酸, 亮氨酸三种氨基酸就可组成
六种三肽 。
甘 -缬 -亮； 甘 -亮 -缬； 缬 -亮 -甘；
缬 -甘 -亮； 亮 -甘 -缬； 亮 -缬 -甘 。
三, 多肽结构的测定和端基分析
26
1,多肽结构的测定主要是作如下工作：
① 了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的 。
② 各种氨基酸的相对比例 。
③ 确定各氨基酸的排列顺序。
2,多肽结构测定工作步骤如下：
1）, 测定分子量 （ 相对分子质量 ）
2）, 氨基酸的定量分析
H C l
H 2 O多 肽 氨 基 酸
层 析 法 分 离 各 种 氨 基 酸 各 种 氨 基 酸 的 含 量
将水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析仪进行分离和测定 。
27
3,测定 N端和 C端
① 2,4— 二硝基氟苯法 (DNFB— Dintrofluorobenzene法 )
O 2 N
O 2 N
N
H
C H C
H
N
O
C H C
R R
H
N C H C O O H
O R1 2 3
水 解 O
2 N
O 2 N
N
H
C H C O O H
R 1
H 2 N C H C O O H
R 2
H 2 N C H C O O H
R 3
+ +
H 2 N C H C
H
N
O
C H C
R R
H
N C H C O O H
O
O 2 N
O 2 N
R1 2 3
F +
此法的缺点是所有的肽键都被水解掉了。
1） 测定 N端 （ 有两种方法 ）
28
② 异硫氰酸酯法 —— 艾德曼 (Edman)降解法
H 2 N C H C HN
O
C H C O
R R1 2
N +C S O H
-
N C
S
N H C H C
H
N
O
C H C O
R R1 2
稀 酸H
H 2 N C H C O
R
2
+
N
C
S
N H
C C H R
O
苯 乙 内 酰 硫 脲
测定咪唑衍生物的 R,即可知是哪种氨基酸 。
异硫氰酸苯酯法的特点是, 除多肽 N端的氨基酸外, 其余多
肽链会保留下来 。 这样就可以继续不断的测定其 N端 。
29
2） 测定 C端
（ 1） 多肽与肼反应
所有的肽键 （ 酰胺 ） 都与肼反应而断裂成酰肼, 只有 C端
的氨基酸有游离的羧基, 不会与肼反应成酰肼 。 这就是说
与肼反应后仍具有游离羧基的氨基酸就是多肽 C端的氨基酸 。
（ 2） 羧肽酶水解法
在羧肽酶催化下，多肽链中只有 C端的氨基酸能逐个断
裂下来。
30
4,肽链选择性地裂解并鉴定
上述测定多肽结构顺序的方法, 对于分子量大的多肽是
不适用的 。 对于大分子量多肽顺序的测定, 是将其多肽用
不同的蛋白酶进行部分水解, 使之生成二肽, 三肽等碎片,
再用端基分析法分析个碎片的结构, 最后将各碎片在排列
顺序上比较并合并, 即可推出多肽中氨基酸的顺序 。
部分水解法常用的蛋白酶有：
胰蛋白酶 —— 只水解羰基属于赖氨酸, 精氨酸的肽键 。
糜蛋白酶 —— 水解羰基属于苯丙氨酸, 酪氨酸, 色氨酸的
肽键 。
溴化氰 ——— 只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。
31
例：某八肽
完全水解后, 经分析氨基酸的组成为：丙, 亮, 赖, 苯丙,
脯, 丝, 酪, 缬 。
端基分析,N-端 丙 …………………… 亮 C-端 。
胰蛋白酶催化水解：分离得到酪氨酸, 一种三肽和一种四
肽 。
用 Edman降解分别测定三肽, 四肽的顺序, 结果为：丙 -脯 -
苯丙；赖 -丝 -缬 -亮 。
由上述信息得知, 八肽的顺序为：
丙 脯 苯 丙 酪 赖 丝 缬 亮
三 肽 四 肽糜 蛋 白 酶
32
F.Sanger及其他工作者花了约 10年时间于 1953年（ 35岁）
首先测定出牛胰岛素的氨基酸顺序，由此 Sanger获得了
1958年（ 41岁）的诺贝尔化学奖。此后，有几百种多肽和
蛋白质的氨基酸顺序被测定出来，其中包括含 333个氨基酸
单位的甘油醛 -3-磷酸酯脱氢酶。
以后 F.Sanger又测定了 DNA核苷酸顺序，因而他第二次
（ 1980年 62岁）获得了诺贝尔奖（同美国人伯格,吉尔
伯特共享）。两次获得诺贝尔奖的化学家是很少见的，
F.Sanger是一个伟大的化学家 。
33
四, 多肽的合成
合成多肽必须保证氨基酸的排列顺序与天然多肽相
同，并与天然多肽不论在物理、化学性质和生物活力各
方面都一样，才具有意义。
要使各种氨基酸按一定的顺序连接起来形成多肽是一
向十分复杂的化学工程, 需要解决许多难题, 最主要的
是要解决四大问题 。
1,保护 -NH2或 -COOH
氨基酸是多官能团化合物, 在按要求形成肽键时,
必须将两个官能团中的一个保护起来, 留下一个去进行
指定的反应, 才能达到合成的目的 。
对保护基的要求是：易引入, 之后又易除去 。
34
2,活化反应基团 （ 活化 -NH2或 -COOH）
通常是保护 -NH2及 -OH,-SH等, 活化 -COOH
3,生物活性
合成多肽必须保证氨基酸的排列顺序与天然多肽相
同, 并与天然多肽不论在物理, 化学性质和生物活力
各方面都一样, 才具有意义 。
这是我国于 1965年成功
合成了世界上第一个具
有生物活性的蛋白质 —
— 牛胰岛素 。
35
第三节 蛋 白 质
一, 蛋白质的分类
1,根据蛋白质的形状分为：
① 纤维蛋白质 。 如丝蛋白, 角蛋白等 。
② 球蛋白 。 如蛋清蛋白, 酪蛋白等 。
2,根据蛋白质的化学组成分为：
① 单纯蛋白质 （ 其水解最终产物是 α -氨基酸 ） 。
② 结合蛋白质 （ α - 氨基酸 + 非蛋白质 （ 辅基 ） ）
。
辅基为糖时称为糖蛋白；
辅基为核酸时称为核蛋白；
辅基为血红素时称为血红素蛋白等。
36
3,根据蛋白质的功能分为：
（ 2） 非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白,
但本身不具有生物活性的物质 。 例如：贮存蛋白 （ 清
蛋白, 酪蛋白等 ）, 结构蛋白 （ 角蛋白, 弹性蛋白胶
原等 ） 等等 。
（ 1） 活性蛋白 按生理作用不同又可分为；酶、激
素、抗体、收缩蛋白、运输蛋白等。
37
二,蛋白质的结构
各种蛋白质的特定结构，决定了各种蛋白质的特定生理
功能。蛋白质种类繁多，结构极其复杂。通过长期研究确定，
蛋白质的结构可分为 一级结构、二级结构、三级结构和四级
结构。
1．蛋白质的一级结构
由各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链
（ 50个以上氨基酸 ） 称为蛋白质的一级结构
1）, 氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序
2）, 肽键是蛋白质一级结构的基本结构键。
38
蛋白质的一级结构的一级结构是最基本的, 它包含着
蛋白质高级结构的因素 。
对某一蛋白质, 若结构顺序发生改变, 则可引起疾病或死亡 。
例如：
血红蛋白是由两条 α -肽链 （ 各为 141肽 ） 和两条 β -肽
链 （ 各为 146肽 ） 四条肽链 （ 共 574肽 ） 组成的 。
在 β 链,N-6为谷氨酸，若换为缬氨酸，则造成红血球附
聚，即由球状变成镰刀状，若得了这种病（镰刀形贫血症）
不到十年就会死亡。
39
2．蛋白质的次级结构
① 氢键 ② 疏水作用
③ 盐键 ④ 范德华引力
40
3．蛋白质的空间结构
1）二级结构
（ 1） α- 螺旋,一条肽链可以通过一个酰胺键中羰基的
氧与另一酰胺键中氨基的氢形成氢键而绕成螺旋形结构 。
（ 2） β- 折叠片,由链间的氢键将肽拉在一起形成“片”
状的结构。
多肽链中互相靠近的 氨基酸通过氢键的作用而形成 的多
肽在空间排列（构象）称为蛋白质的二级结构。
（ 3） β - 转角
（ 4）无规卷曲
41
42
2）．蛋白质的三级结构
（ 1）, 蛋白质在二级结构形式的基础上进一步盘曲,
折叠而形成特定格式的三级结构
（ 2）, 三级结构主要依靠疏水键
（ 3）, 具有三级结构的某
些蛋白质多肽链即可表现
生物学活性
共价键（ -S-S-）
静电键（盐键）
氢键
憎水基（烃基等）
形成三级结构后，亲水基团
在结构外，憎水基团在结构
内，故球状蛋白溶于水。
43
3）、蛋白质的四级结构
由一条或几
条多肽链构成蛋
白质的最小单位
称为蛋白质亚基，
由几个亚基借助
各种副键的作用
而构成的一定空
间结构称为蛋白
质的四级结构。
44
三、蛋白质的理化性质
阳离子
PH<PI
阴离子
PH>PI
两性离子
PH=PI
1,两性和等电点
蛋白质在等电点时水溶性最小, 在
电场中既不向阳极移动, 也不向阴极
45
蛋白质是大分子化合物, 分子颗粒的直径在胶粒幅度
之内 （ 0.1-0.001μ ） 呈胶体性质 。
① 蛋白质分子中含有许多亲水基如,-COOH,-NH2,-OH
等, 它们外在颗粒表面, 在水溶液中能与水起水合作用 形成
水化膜, 水化膜的存在增强了蛋白质的稳定性 。
② 蛋白质颗粒表面都带电荷, 在酸性溶液中带正电荷,
在碱性溶液中带负电荷 。 带有同性电荷就与周围电性相反的
的离子构成稳定的双电层 。 由于同性电荷相斥, 颗粒互相隔
绝而不粘合, 形成稳定的胶体体系 。
2,胶体性质
46
3,沉淀
① 盐析法
② 重金属法
可逆沉淀
不可逆沉淀
蛋 白 质 溶 液 碱 金 属 盐 或 铵 盐 沉 淀 溶 解
（ 蛋 白 质 ）
H 2 O
蛋白质与重金属盐作用，则发生不可逆沉淀。
在蛋白质溶液中加入有机溶剂（如丙酮、乙醇等）则
发生不可逆沉淀。
③ 脱水剂
47
1）, 蛋白质在某些理化因素的作用下,共价键不变,其 空
间结构受到破坏,从而改变其理化性质，并失去其生物活性，
称为蛋白质的变性。
2）, 变性的实质是破坏了蛋白质
的空间结构，并不引起一级
结构的改变。
4,变性
48
变性条件：
物理因素,干燥, 加热, 高压, 振荡或搅拌, 紫外线,
X射线, 超声等等 。
化学因素,强酸, 强碱, 尿素, 重金属盐, 生物碱试剂
（ 三氯乙酸, 乙醇等等 ） 。
变性后的特点：
① 丧失生物活性
② 溶解度降低
③ 易被水解 （ 对水解酶的抵抗力减弱 ） 。
49
变性作用的利用：
① 消毒, 杀菌, 点豆腐等；
② 排毒 （ 重金属盐中毒的急救 ） ；
③ 肿瘤的治疗 （ 放疗杀死癌细胞 ） ；
变性作用的防治：
① 种子的贮存；
② 人体衰老 （ 缓慢变性 ） ；
③ 防止紫外光灼伤皮肤。
50
5,显色反应
① 与水合茚三酮反应,呈现蓝紫色 （ 和氨基酸一样 ） 。
② 缩二脲反应,蛋白质和缩二脲在 NaOH溶液中加入
CuSO4稀溶液时会呈现红紫色 。
③ 黄蛋白反应, 蛋白质中含有苯环的氨基酸, 遇浓
硝酸发生硝化反应而生成黄色硝基化合物的反应称为
蛋白黄反应 。
④ 米勒反应,蛋白质中酪氨酸的酚羟基遇到硝酸汞的
硝酸溶液后变红色 。
51
第四节 酶
一、酶的组成
酶
单 纯 酶 （ 催 化 活 性 仅 由 蛋 白 质 的 结 构 决 定 ）
结 合 酶 （ 蛋 白 质 辅 酶 ）, 催 化 活 性 由 蛋 白 质 和 辅 酶 共 同 配 合 完 成 。+
辅酶的种类颇多, 按其化学组成可分两类：
1,无机的金属元素, 如铜, 锌, 锰 。
2,相对分子质量低的有机物, 如血红素, 叶绿素, 肌醇,
烟酰胺, 维生素 B1,B2,B6,B12等等 。
52
二, 酶蛋白催化反应的特异性
1,具有一般催化剂的共性,催化效率高 （ 比一般催
化剂高 108-1010倍 ） 。
2,具有化学选择性,能从混合物中挑选特殊的作用物 。
例如, 麦芽糖酶只能使 α -葡萄糖苷键断裂, 而不能使 β -
葡萄糖苷键断裂 。
3,具有立体化学选择性,辨别对映体, 酵母中的酶只
能使天然 D型糖发酵, 而不能使相应的 L型糖发酵 。
4,一般在温和的条件下进行催化作用,一般是在常温常
压和 pH 7左右进行的 。
53
胰凝蛋白酶是研究得比较
清楚的一个酶 。 如图：
胰凝蛋白酶是化学选择性
较差的一个酶, 它能与其
多种底物作用 。 （ 见书 P、
291 图 20-11）
它是由一个单独多肽链组
成的蛋白质 。 这个多肽链
是由 241个氨基酸组成的 。
54
三、酶的分类和命名
1,按其催化类型可分为六大类：
① 氧化还原酶,能促进作用物氧化还原的酶类, 如细胞色素
氧化酶等；
② 转移酶,催化一个底物分子的某一基团转到另一底物上去,
如转氨酶；
③ 水解酶,催化水解反应, 如淀粉酶, 脂肪酶等；
④ 裂解酶,促进一种化合物分裂为两种化合物, 或由两种化
合物合成一种化合物的反应, 如碳酸酐酶；
⑤ 异构酶,促进异构化反应, 如磷酸葡萄糖异构酶；
⑥ 连接酶,促进两分子连接起来, 同时使 ATP（ 或其他三磷
酸核苷 ） 中的高能键断裂, 转变成 ADP和无机磷酸盐, 或 AMP
和焦磷酸 。 如谷氨酰胺合成酶 。
55
2,酶的命名有习惯命名和系统命名两种
原则 1：根据所作用物命名 。
原则 2：根据催化反应的性质及类型命名 。
① 习惯命名法：
如水解淀粉的酶叫淀粉酶, 水解蛋白质的酶叫蛋白
酶 。 有时还要加上来源以区别不同来源的同一类酶,
如胃蛋白酶, 胰蛋白酶 。
如水解酶, 氧化酶, 脱氢酶, 转移酶等 。 有时也根据
上述两条原则综合起来命名 。
56
② 系统命名法：
是以酶的催化反应为基础进行命名的 。 规定每种酶的
名称要写出作用物的名及其催化性质, 并以,,, 号将
两者分开 。 比较长, 尚未广泛使用 。
如：
醇,NAD氧化还原酶
57
第五节 核 酸
核酸是控制生物遗传和支配蛋白质合成的模型。
一、核酸的组成
核 蛋 白
蛋 白 质
核 酸
胰 酶
核 苷 酸
肠 酶
核 苷
碱 基
核 糖
（ 脱 氧 核 糖 ）
磷 酸
核酸和蛋白质一样, 是由许多核苷酸结合而成的高分子
化合物 。 核苷酸是由磷酸, 核糖, 及碱基组成的 。
58
1、核糖和 2-脱氧核糖
β
H
C H O
O H
H O H
C H 2 O H
H O H
H
C H O
O H
H O H
C H 2 O H
H O H
O
C H 2 O H
H
O H
H
H
O H
O
C H 2 O H
H
O H
H
O H
O H
D 2β D 脱 氧 呋 喃 核 糖呋 喃 核 糖
2,碱基
嘧啶衍生物：脲嘧啶 （ U）, 胞嘧啶 （ C）, 胸腺嘧啶 （ T） 。
嘌呤衍生物：腺嘌呤 （ A） 和鸟嘌呤 （ G） 。
碱基 —— RNA中为 A,U,C,G； DNA中为 A,T,C,G。
59
3．核苷
核苷是 核糖的 β -苷羟基 与 碱基氮原子上的氢 脱水而形成
的 苷, 根据核糖的不同, 核苷有两类：
（ 1） 核苷 —— （ 由 RNA水解而得 ）
O
C H 2 O H
H
O H
H
O H
O H O
C H 2 O H
H
O H
H
O H
B
B = U
A
C
G
脲 嘧 啶 核 苷 脲 苷 （ ）
腺 嘌 呤 核 苷 腺 苷 （ ）
胞 嘧 啶 核 苷 胞 苷 （ ）
鸟 嘌 呤 核 苷 鸟 苷 （ ）
U
A
C
G
核 糖 核 苷 碱 基 核 苷 名 称
60
（ 2） 2-脱氧核苷 —— （由 DNA水解而得）
2 脱 氧 核 糖
O
C H
2
O H
H
O H
H
H
O H O
C H
2
O H
H
O H
H
H
B
B = T
A
C
G
d T
核 苷 碱 基 核 苷 名 称
2 脱 氧 胸 腺 苷
d A
d C
d G
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）2 脱 氧 鸟 苷
2 脱 氧 胞 苷
2 脱 氧 腺 苷
4．核苷酸 核糖 C5上的羟基与磷酸酯化便得到核苷酸。
中 的 核 苷 酸 单 体
O
C H 2
H
O H
H
H
B
OP
O H
O
H O
O
C H 2
H
O H
H
O H
B
OP
O H
O
H O
中 的 核 苷 酸 单 体R N A D N A
61
二, 核酸的结构
核酸是核苷酸单体中核糖的 3ˊ 位羟基和 5ˊ 位上的磷
酸基酯化而成的高分子化合物 。
核酸和蛋白质一样, 也有单体排列顺序和空间关系问
题, 因此, 核酸也有一级结构, 二级结构和三级结构的
问题 。
1,核酸的一级结构：
是指核酸中各核苷酸单位的排列次序 。
62
C H
2
HH
O H
H H
O
C H
2
HH
O H
H H
O
C H
2
HH
O H
H H
O
C H
2
HH
O H
H H
O
O P O
O
O H
~
O P O
O
O H
O P O
O
O H
O P O
O
O H
~
N
N
N
N
N H
2
N
N
N H
2
O
N H
N
N
N
O
N H
2
N H
N
O
O
5 '
3 '
端
端
腺 苷 酸
胞 苷 酸
鸟 苷 酸
脲 苷 酸
A
C
G
U
核苷酸的顺序组成了核酸的一级结构。 RNA中的多核苷酸
链如下图：
63
RNA或 DNA中的多核苷酸链, 都按上图方式表示, 显然太
繁复了, 所以现在都用简化了的示意法来表示 。 如上图
可简化如下：
P P
O H
P
O H
P
O H
P
O H
A C G U
5 '
3 '
2 '
5 '
3 '
P P
H
P
H
P
H
P
H
5 '
3 '
2 '
5 '
3 '
R 1 R
2
R 3 R
4
R N A D N A链 简 化 图 链 简 化 图
其中 R1,R2,R3,R4表示碱基, P表示磷酸基, 一竖表示
糖分子, 2ˊ, 3ˊ, 5ˊ 表示糖中 C原子编号 。
RNA 还可以进一步简化成 PA-C-G-UP。
碱基 —— RNA中为 A,U,C,G； DNA中为 A,T,C,G。
64
1,核酸的一级结构：
是指核酸中各核苷酸单位的排列次序 。
2,核酸的二级结构
DNA的双螺旋结构
65
碱基配对只能是 A与 T（ RNA中是 A与 U） 配对, G与 C配对 。
原因是：
（ 1） 只有当一个嘌呤环和一个嘧啶环成对排列时, 碱基
的连接才吻合 。
（ 2）只有腺嘌呤与胸腺嘧啶成对，鸟嘌呤与胞嘧啶成对
才能吻合。
核酸的三级结构是在二级结构的基础上进一步紧缩, 扭
曲成闭链状环或开链状环以及麻花状的一定空间关系的结
构 。
3．核酸的三级结构
66
三, 核酸的生物功能
DNA的双螺旋结构学说，可以解释 DNA分子本身的复制机制，
细胞分裂时 DNA的二条链可以拆开，分别到两个子细胞里，
每条链通过碱基配套对，即 A-T,G-C各自复制出一条与自
相对应的链子，并一起组成一个新的 DNA分子。
67
DNA—— 遗传基因, 转录副本, 将遗传信息传到子代 。 是蛋白
质合成的模板 。
RNA—— 决定蛋白质的生物合成（合成蛋白质的工厂）
根据在蛋白质合成中所起的作用, RNA分为三类：
1,信使核酸 （ mRNA） —— 传递 DNA的遗传信息, 合成模板 。
2,核糖体核酸 （ rRNA） —— 合成蛋白质的场所 。
3,转移核糖核酸 （ tRNA） —— 搬运工具
在蛋白质的合成中 tRNA按照 mRNA传递的指令, 将某一氨
基酸搬运到指定的位置进行合成 。 tRNA的专一性很高, 一种
tRNA只能搬运一种氨基酸 。
68
在核苷酸分子中, 每三个核苷酸组成一个联体, 决定着
生物体内合成蛋白质中的一种氨基酸, 即遗传密码 。 现在
三联密码已全部弄清, 变成明码了, 见 P302表 20-4。
在多肽链的合成中, 氨基酸是基本原料, mRNA是模板,
tRNA是运载工具, rRNA是合成肽链的现场 （ 工作台 ） 。
合成中所需能量由 GPT（ 鸟苷三磷酸 ）, APT（ 腺苷三磷
酸 ） 供应 。
第二节 多肽
第一节 氨基酸
第五节 核酸
第三节 蛋白质
第四节 酶
教学内容：
第十八章 蛋白质和核酸
学习要求
2
学习要求：
1,掌握氨基酸的结构, 构型, 性质, 了解氨基酸的分类
和命名 。
2,掌握肽的结构和肽键, 了解多肽结构的测定和端基分
析；
3,了解蛋白质的分类, 掌握蛋白质的结构和性质；
4,了解酶的组成及分类, 掌握酶催化反应的特异性；
5,了解构成核酸的单体 —— 核苷酸的结构，掌握核酸的结
构和生物功能。
3
氨基酸是羧酸分子中碳链上的氢原子被氨基取代后的
生成物。分子中含有 氨基和羧基两种官能团 。
( 1)按氨基酸按分子中所含－ NH2和－ COOH的相对位置，
可将其分为：
R C H C O O H
N H 2
α
α 氨 基 酸
R C H C H 2 C O O H
N H 2
αβ
β 氨 基 酸
R C H C H 2 C H 2 C O O H
N H 2
αβγ
γ 氨 基 酸
在这些类氨基酸中，与人关系最为密切的是 α-氨基酸 。
它是构成蛋白质的基本单元。
第一节 氨基酸
一、氨基酸的分类与命名
1,分类
4
在这 20多种 α -氨基酸中，有八种是人体所需要的必
需氨基酸（即人体本身不能合成的氨基酸）。它们是：
蛋 白 质 酶
水 解
氨 基 酸α 约 2 0 多 种
( C H 3 ) 2 C H C H C O O H
N H 2
缬 氨 酸
( C H 3 ) 2 C H C H 2 C H C O O H
N H 2
亮 氨 酸
C H 3 C H 2 C H C H C O O H
N H 2C H 3
异 亮 氨 酸
C H 3 C H C H C O O H
N H 2O H
苏 氨 酸
C H 3 S C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
蛋 氨 酸
H 2 N C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
赖 氨 酸
C 6 H 5 C H 2 C H C O O H
N H 2
苯 基 丙 氨 酸
NH
C H 2 C H C O O H
N H 2
色 氨 酸
5
1,中性氨基酸,分子中 － NH2和－ COOH的数目相等。
(2)按氨基和羧基的数目可分为：中性氨基酸、酸性氨基
酸和碱性氨基酸。
H 2 N C H 2 C O O H 甘 氨 酸
2,碱性氨基酸,分子中 － NH2数目 ＞ － COOH数目。
H 2 N C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H C O O H
N H 2
赖 氨 酸
3,酸性氨基酸,分子中 － COOH数目 ＞ － NH2 数目。
N H 2
H O O C C H 2 C H 2 C H C O O H
谷 氨 酸
6
（ 3）按烃基类型可分为：
脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含杂环氨基
2,命名：根据氨基酸的来源或性质命名 。
门冬氨基酸最初是由天门冬的幼苗中发现的；
甘氨酸是因为具有甜味而得名。
天然产的氨基酸目前知道的已超过一百种 。 但在生物体内作为
合成蛋白质原料的只有二十种, 这二十种氨基酸象无机符号一
样, 都有国际通用的符号来表示 （ P,268）
甘氨酸,Gly（甘） 门冬氨酸,Asp（门）
7
除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的 α -碳原子都具手性
碳原子。 因而 都具有旋光性 。 而且发现主要 是 L型 的
（也有 D型的，但很少）。
二,氨基酸的 构型
OH
CHO
CH2OH
H
D -甘 油 醛
CO O H
R
H N H2
D -α - 氨 基 酸
C O O H
R
HH 2N
L -α - 氨 基 酸
C H O
C H 2O H
HH O
L - 甘 油 醛
用 D/ L体系表示 —— 在费歇尔投影式中氨基位于横键
右边的为 D型，位于左边的为 L型。
8
三,氨基酸的性质
H 3 N C H R C O O+ - + H 2 O H 3 O + + H 2 N C H R C O O-
K a = H 3 O + H 2 N C H R C O O
-
H 3 N C H R C O O+ -
H 3 N C H R C O O+ - + H 2 O + H O -H 3 N C H R C O O H+
H O -K
b = H 3 N C H R C O O+ -
H 3 N C H R C O O H+
测得甘氨酸的 Ka=1.6× 10-10,甘氨酸的 Kb=2.5× 10-12。
而大多数羧酸 Ka约为 10-5,大多数脂肪胺的 Kb约为 10-4。
1,两性 （ 酸碱性 ）
9
R C H C O O H
N H 2
R C H C O O
N H 3
1） 形成内盐
2） 成盐
R C H C O O H
N H 2
+ H C l R C H C O O H
N H 3+
+ C l -
R C H C O O H
N H 2
+ R C H C O O
N H 2
+N a O H - N a +
10
3） 氨基酸存在形式
氨基酸在溶液中存在下列平衡
R C H C O O H
N H 2
R C H C O O
+ N H 3
偶 极 离 子
H+
OHR C H C O O H+ N H
3
在 电 场 中 移 向 阳 极
H+
OH R C H C O O
N H 2
在 电 场 中 移 向 阴 极
溶液 pH<等电点 等电点 (pI) 溶液 pH>等电点
氨基酸在强酸性溶
液中以 正离子 存在。
在强碱性溶液中
以 负离子 存在。两性离子存在。
4）等电点
若调节溶液的 pH值，使 － NH2和 － COOH的 离子化程度
相等 （即氨基酸分子所带电荷呈中性 —— 处于等电状态）
时溶液的 pH值 称为 氨基酸的等电点 。常以 pI表示。
11
1° 等电点为电中性而不是中性（即 pH=7），在溶液中加
入电极时其电荷迁移为零。
中性氨基酸 pI = 4.8-6.3
酸性氨基酸 pI = 2.7-3.2
碱性氨基酸 pI = 7.6-10.8
2° 等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析
出。 可用调节氨基酸等电点的方法分离氨基酸的混合物。
注意：
12
2,氨基酸的反应
（ 1） 氨基酰化
` R C O C l
R
C H C O O HH 2 N+ ` R C
R
C H C O O HH N
O
+ H C l
乙酰氯、醋酸酐、苯甲酰氯邻苯二甲酸酐等都可用作酰化剂。
在蛋白质的合成过程中为了保护氨基则用苄氧甲酰氯作为
酰化剂 。
N H 2 C H
R
C O O H C N H
O
C H
R
C O O H+C H 2 O C C l
O
C H 2 O
1）,氨基的反应
13
2） 氨基的烃基化
` R C H 2 C l
R
C H C O O HH 2 N+ ` R C H 2
R
C H C O O HH N + H C l
氨基酸与 RX作用则烃基化成 N-烃基氨基酸：
N H 2 C H
R
C O O H N H C H
R
C O O H+
N O 2
N O 2F
N O 2
N O 2
氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定 N端的试剂 。
14
3） 与亚硝酸反应
↑R C H C O O H
N H 2
+ H N O 2 R C H C O O H
O H
+ N 2 + H 2 O
反应是定量完成的, 衡量的放出 N2,测定 N2的体积便可
计算出 氨基酸中氨基的含量 。
15
2）,羧基的反应
R
C H C O O HH 2 N
R
C H C O O R `H 2 N N H 2 N H 2
R
C H C - N H - N H 2H 2 N
O H O N O R
C H C - N 3H 2 N
O
` R
C H C O O R ` `H 2 N
R
C H C - N 3Z H N
O + ` R
C H C O O R ` `H N
R
C H CZ H N
O
氨基酸分子中羧基的反应主要利用它能成酯、成酐、
成酰胺的性质
叠氮化合物酰肼
叠氮化合物与另一氨基酸酯作用即能缩合成二肽（用
此法能合成光学纯度的肽）
16
受热反应
N H 2
C
C HH 3 C
O
O H
N H 2
C
C H C H 3
O
H O
+
H N
C
C HH 3 C
O
N H
C
C H 3
O
3,6 - 二 甲 基 - 2,5 - 哌 嗪 二 酮
H 2 N
C HR C H 2 C O O H △
H
CC
H
R C O O H + N H 3
H 2 N
C HR C H 2 C H 2 C O O H
△
+ H 2 O
H N
C HR
C H 2
C H 2
C
O
γ - 氨 基 酸 γ - 内 酰 胺
17
3） 与茚三酮反应 （ 鉴别 α-氨基酸的灵敏方法 ）
PH5～ 7
茚三酮
C
C
C
O
O
O
C
C
C
O
O
O H
O HH 2 O
茚 三 酮 水 合 茚 三 酮
C
C
C
O
O
O H
O H
R C H C O O H
N H
2
C
C
C
O
O
C
C
C
O
N
H O
+ +
R C H O
C O
H
2
O3
蓝色或紫红色
N-取代的 α -氨基酸如脯氨酸,β -氨基酸,γ -氨基酸都
不与茚三酮反应 。
18
2
3,氨基酸的物理和光谱性质
1）, α — 氨基酸都是无色结晶 。
2）, α — 氨基酸溶于水, 在等电点时溶解度最小 。
由于它具两性离子的结构, 一般难溶于非极性有机溶
剂 。
3）, α — 氨基酸 IR：
1600cm-1处有一羧负离子的吸收带 （ 1720 cm-1没有羧基
的典型谱带 ） 。
在 3100-2600 cm-1间有一强而宽的 N-H键伸缩吸收带 。
19
1,由醛制备
醛在氨存在下加氢氰酸生成 α -氨基腈，后者水解生成
α -氨基酸。
C 6 H 5 C H 2 C H O
N H 3,H C N
C 6 H 5 C H 2 C H C N
N a O H,H 2 O
H 3 O
( 1 )
( 2 )N H
2
C 6 H 5 C H 2 C H C O 2
N H 3
苯 丙 氨 酸 7 4 %
2,α - 卤代酸的氨化
R C H C O O H
X
N H 3 R C H C O O H
N H 2必 然 有 副 产 物 。
四、氨基酸的制备方法
20
3,Gabrial合成法：
N H
O
O
+
C H C O O R 'X
R N
O
O
C H C O O R '
R
H3O+
C O O H
C O O H
+ +RC H C O O HH 2 N R'OH
4、由丙二酸酯法合成
此法应用的方式多种多样，其基本合成路线是：
21
C H 2 C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
B r 2
C C l 4 C H
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5B r C
N KC
O
O C N
C O
O
C H
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
C 2 H 5 O N a
P h C H 2 B r
( 1 )
( 2 ) C N
C O
O
C
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
C H 2 P h
H 3 O
C O 2
( 1 )
( 2 ) C
N
C O
O
C H
C H 2 P h
C O O H
N H 2 N H 2
C
C O
O
C H
C H 2 P h
C O O HN H 2N H
N H
+
C H 2
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
B r 2
C C l 4 C H
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
B r C
N K
C O
O C N
C O
O
C H
C O O C 2 H 5
C O O C 2 H 5
合成法合成的氨基酸是外消旋体，拆分后才能得到 D-和
L-氨基酸。
22
第二节 多 肽
一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基
脱水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键。
一, 肽和肽键
N H 2 C H
R
C
O
O H N H 2 C H
R '
C O O H+
- H 2 O
N H 2 C H
R
C
O
N H C H
R '
C O O H
肽 键
由 2分子氨基酸缩合而成的肽称为二肽；
C N H
O
肽 键
23
由 3个氨基酸缩合而成的肽称为三肽；
由 n个氨基酸缩合而成的肽称为 n肽；
由多个氨基酸缩合而成的肽称为 多肽 。
一般把含 100个以上氨基酸的多肽（有时是含 50个
以上）称为 蛋白质 。
无论肽链有多长，在链的两端，一端有游离的氨基
（ -NH2），称为 N端；链的另一端有游离的羧基（ -
COOH），称为 C端。
N H 2 C H
R
C
O
N H C H
R '
C
O
N H C H
R ' '
C O O H
n
CN 端 端
C— 端：保留游离的羧基； N— 端：保留游离的氨基 。
24
根据组成肽的氨基酸的顺序称为 某氨酰 某氨酰 … 某
氨酸 （ 简写为某, 某, 某 ） 。
N H 2 C H
C H 3
C
O
N H C
O
N H C H
C H 2 C 6 H 5
C O O HC H
C H 2 O H
丙 氨 酰 丝 氨 酰 苯 丙 氨 酸 （ 丙 丝 苯 丙 ）
二、肽的命名
N H 2
C H C H 2 C H 2 C
H
N
O
C H C
谷 氨 酰 - 半 胱 氨 酰 - 甘 氨 酸
简 写 为 谷 - 半 胱 - 甘 （ G l u - C y s - G l y ）
H O O C
C H 2
H
N
H 2
C C O O H
S H
O
很多多肽都采
用俗名, 如催
产素, 胰岛素
等 。
25
由氨基酸组成的多肽数目惊人, 情况十分复杂 。 假定
100个氨基酸聚合成线形分子, 可能具有 20100中多肽 。
例如：由甘氨酸, 缬氨酸, 亮氨酸三种氨基酸就可组成
六种三肽 。
甘 -缬 -亮； 甘 -亮 -缬； 缬 -亮 -甘；
缬 -甘 -亮； 亮 -甘 -缬； 亮 -缬 -甘 。
三, 多肽结构的测定和端基分析
26
1,多肽结构的测定主要是作如下工作：
① 了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的 。
② 各种氨基酸的相对比例 。
③ 确定各氨基酸的排列顺序。
2,多肽结构测定工作步骤如下：
1）, 测定分子量 （ 相对分子质量 ）
2）, 氨基酸的定量分析
H C l
H 2 O多 肽 氨 基 酸
层 析 法 分 离 各 种 氨 基 酸 各 种 氨 基 酸 的 含 量
将水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析仪进行分离和测定 。
27
3,测定 N端和 C端
① 2,4— 二硝基氟苯法 (DNFB— Dintrofluorobenzene法 )
O 2 N
O 2 N
N
H
C H C
H
N
O
C H C
R R
H
N C H C O O H
O R1 2 3
水 解 O
2 N
O 2 N
N
H
C H C O O H
R 1
H 2 N C H C O O H
R 2
H 2 N C H C O O H
R 3
+ +
H 2 N C H C
H
N
O
C H C
R R
H
N C H C O O H
O
O 2 N
O 2 N
R1 2 3
F +
此法的缺点是所有的肽键都被水解掉了。
1） 测定 N端 （ 有两种方法 ）
28
② 异硫氰酸酯法 —— 艾德曼 (Edman)降解法
H 2 N C H C HN
O
C H C O
R R1 2
N +C S O H
-
N C
S
N H C H C
H
N
O
C H C O
R R1 2
稀 酸H
H 2 N C H C O
R
2
+
N
C
S
N H
C C H R
O
苯 乙 内 酰 硫 脲
测定咪唑衍生物的 R,即可知是哪种氨基酸 。
异硫氰酸苯酯法的特点是, 除多肽 N端的氨基酸外, 其余多
肽链会保留下来 。 这样就可以继续不断的测定其 N端 。
29
2） 测定 C端
（ 1） 多肽与肼反应
所有的肽键 （ 酰胺 ） 都与肼反应而断裂成酰肼, 只有 C端
的氨基酸有游离的羧基, 不会与肼反应成酰肼 。 这就是说
与肼反应后仍具有游离羧基的氨基酸就是多肽 C端的氨基酸 。
（ 2） 羧肽酶水解法
在羧肽酶催化下，多肽链中只有 C端的氨基酸能逐个断
裂下来。
30
4,肽链选择性地裂解并鉴定
上述测定多肽结构顺序的方法, 对于分子量大的多肽是
不适用的 。 对于大分子量多肽顺序的测定, 是将其多肽用
不同的蛋白酶进行部分水解, 使之生成二肽, 三肽等碎片,
再用端基分析法分析个碎片的结构, 最后将各碎片在排列
顺序上比较并合并, 即可推出多肽中氨基酸的顺序 。
部分水解法常用的蛋白酶有：
胰蛋白酶 —— 只水解羰基属于赖氨酸, 精氨酸的肽键 。
糜蛋白酶 —— 水解羰基属于苯丙氨酸, 酪氨酸, 色氨酸的
肽键 。
溴化氰 ——— 只能断裂羰基属于蛋氨酸的肽键。
31
例：某八肽
完全水解后, 经分析氨基酸的组成为：丙, 亮, 赖, 苯丙,
脯, 丝, 酪, 缬 。
端基分析,N-端 丙 …………………… 亮 C-端 。
胰蛋白酶催化水解：分离得到酪氨酸, 一种三肽和一种四
肽 。
用 Edman降解分别测定三肽, 四肽的顺序, 结果为：丙 -脯 -
苯丙；赖 -丝 -缬 -亮 。
由上述信息得知, 八肽的顺序为：
丙 脯 苯 丙 酪 赖 丝 缬 亮
三 肽 四 肽糜 蛋 白 酶
32
F.Sanger及其他工作者花了约 10年时间于 1953年（ 35岁）
首先测定出牛胰岛素的氨基酸顺序，由此 Sanger获得了
1958年（ 41岁）的诺贝尔化学奖。此后，有几百种多肽和
蛋白质的氨基酸顺序被测定出来，其中包括含 333个氨基酸
单位的甘油醛 -3-磷酸酯脱氢酶。
以后 F.Sanger又测定了 DNA核苷酸顺序，因而他第二次
（ 1980年 62岁）获得了诺贝尔奖（同美国人伯格,吉尔
伯特共享）。两次获得诺贝尔奖的化学家是很少见的，
F.Sanger是一个伟大的化学家 。
33
四, 多肽的合成
合成多肽必须保证氨基酸的排列顺序与天然多肽相
同，并与天然多肽不论在物理、化学性质和生物活力各
方面都一样，才具有意义。
要使各种氨基酸按一定的顺序连接起来形成多肽是一
向十分复杂的化学工程, 需要解决许多难题, 最主要的
是要解决四大问题 。
1,保护 -NH2或 -COOH
氨基酸是多官能团化合物, 在按要求形成肽键时,
必须将两个官能团中的一个保护起来, 留下一个去进行
指定的反应, 才能达到合成的目的 。
对保护基的要求是：易引入, 之后又易除去 。
34
2,活化反应基团 （ 活化 -NH2或 -COOH）
通常是保护 -NH2及 -OH,-SH等, 活化 -COOH
3,生物活性
合成多肽必须保证氨基酸的排列顺序与天然多肽相
同, 并与天然多肽不论在物理, 化学性质和生物活力
各方面都一样, 才具有意义 。
这是我国于 1965年成功
合成了世界上第一个具
有生物活性的蛋白质 —
— 牛胰岛素 。
35
第三节 蛋 白 质
一, 蛋白质的分类
1,根据蛋白质的形状分为：
① 纤维蛋白质 。 如丝蛋白, 角蛋白等 。
② 球蛋白 。 如蛋清蛋白, 酪蛋白等 。
2,根据蛋白质的化学组成分为：
① 单纯蛋白质 （ 其水解最终产物是 α -氨基酸 ） 。
② 结合蛋白质 （ α - 氨基酸 + 非蛋白质 （ 辅基 ） ）
。
辅基为糖时称为糖蛋白；
辅基为核酸时称为核蛋白；
辅基为血红素时称为血红素蛋白等。
36
3,根据蛋白质的功能分为：
（ 2） 非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白,
但本身不具有生物活性的物质 。 例如：贮存蛋白 （ 清
蛋白, 酪蛋白等 ）, 结构蛋白 （ 角蛋白, 弹性蛋白胶
原等 ） 等等 。
（ 1） 活性蛋白 按生理作用不同又可分为；酶、激
素、抗体、收缩蛋白、运输蛋白等。
37
二,蛋白质的结构
各种蛋白质的特定结构，决定了各种蛋白质的特定生理
功能。蛋白质种类繁多，结构极其复杂。通过长期研究确定，
蛋白质的结构可分为 一级结构、二级结构、三级结构和四级
结构。
1．蛋白质的一级结构
由各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链
（ 50个以上氨基酸 ） 称为蛋白质的一级结构
1）, 氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序
2）, 肽键是蛋白质一级结构的基本结构键。
38
蛋白质的一级结构的一级结构是最基本的, 它包含着
蛋白质高级结构的因素 。
对某一蛋白质, 若结构顺序发生改变, 则可引起疾病或死亡 。
例如：
血红蛋白是由两条 α -肽链 （ 各为 141肽 ） 和两条 β -肽
链 （ 各为 146肽 ） 四条肽链 （ 共 574肽 ） 组成的 。
在 β 链,N-6为谷氨酸，若换为缬氨酸，则造成红血球附
聚，即由球状变成镰刀状，若得了这种病（镰刀形贫血症）
不到十年就会死亡。
39
2．蛋白质的次级结构
① 氢键 ② 疏水作用
③ 盐键 ④ 范德华引力
40
3．蛋白质的空间结构
1）二级结构
（ 1） α- 螺旋,一条肽链可以通过一个酰胺键中羰基的
氧与另一酰胺键中氨基的氢形成氢键而绕成螺旋形结构 。
（ 2） β- 折叠片,由链间的氢键将肽拉在一起形成“片”
状的结构。
多肽链中互相靠近的 氨基酸通过氢键的作用而形成 的多
肽在空间排列（构象）称为蛋白质的二级结构。
（ 3） β - 转角
（ 4）无规卷曲
41
42
2）．蛋白质的三级结构
（ 1）, 蛋白质在二级结构形式的基础上进一步盘曲,
折叠而形成特定格式的三级结构
（ 2）, 三级结构主要依靠疏水键
（ 3）, 具有三级结构的某
些蛋白质多肽链即可表现
生物学活性
共价键（ -S-S-）
静电键（盐键）
氢键
憎水基（烃基等）
形成三级结构后，亲水基团
在结构外，憎水基团在结构
内，故球状蛋白溶于水。
43
3）、蛋白质的四级结构
由一条或几
条多肽链构成蛋
白质的最小单位
称为蛋白质亚基，
由几个亚基借助
各种副键的作用
而构成的一定空
间结构称为蛋白
质的四级结构。
44
三、蛋白质的理化性质
阳离子
PH<PI
阴离子
PH>PI
两性离子
PH=PI
1,两性和等电点
蛋白质在等电点时水溶性最小, 在
电场中既不向阳极移动, 也不向阴极
45
蛋白质是大分子化合物, 分子颗粒的直径在胶粒幅度
之内 （ 0.1-0.001μ ） 呈胶体性质 。
① 蛋白质分子中含有许多亲水基如,-COOH,-NH2,-OH
等, 它们外在颗粒表面, 在水溶液中能与水起水合作用 形成
水化膜, 水化膜的存在增强了蛋白质的稳定性 。
② 蛋白质颗粒表面都带电荷, 在酸性溶液中带正电荷,
在碱性溶液中带负电荷 。 带有同性电荷就与周围电性相反的
的离子构成稳定的双电层 。 由于同性电荷相斥, 颗粒互相隔
绝而不粘合, 形成稳定的胶体体系 。
2,胶体性质
46
3,沉淀
① 盐析法
② 重金属法
可逆沉淀
不可逆沉淀
蛋 白 质 溶 液 碱 金 属 盐 或 铵 盐 沉 淀 溶 解
（ 蛋 白 质 ）
H 2 O
蛋白质与重金属盐作用，则发生不可逆沉淀。
在蛋白质溶液中加入有机溶剂（如丙酮、乙醇等）则
发生不可逆沉淀。
③ 脱水剂
47
1）, 蛋白质在某些理化因素的作用下,共价键不变,其 空
间结构受到破坏,从而改变其理化性质，并失去其生物活性，
称为蛋白质的变性。
2）, 变性的实质是破坏了蛋白质
的空间结构，并不引起一级
结构的改变。
4,变性
48
变性条件：
物理因素,干燥, 加热, 高压, 振荡或搅拌, 紫外线,
X射线, 超声等等 。
化学因素,强酸, 强碱, 尿素, 重金属盐, 生物碱试剂
（ 三氯乙酸, 乙醇等等 ） 。
变性后的特点：
① 丧失生物活性
② 溶解度降低
③ 易被水解 （ 对水解酶的抵抗力减弱 ） 。
49
变性作用的利用：
① 消毒, 杀菌, 点豆腐等；
② 排毒 （ 重金属盐中毒的急救 ） ；
③ 肿瘤的治疗 （ 放疗杀死癌细胞 ） ；
变性作用的防治：
① 种子的贮存；
② 人体衰老 （ 缓慢变性 ） ；
③ 防止紫外光灼伤皮肤。
50
5,显色反应
① 与水合茚三酮反应,呈现蓝紫色 （ 和氨基酸一样 ） 。
② 缩二脲反应,蛋白质和缩二脲在 NaOH溶液中加入
CuSO4稀溶液时会呈现红紫色 。
③ 黄蛋白反应, 蛋白质中含有苯环的氨基酸, 遇浓
硝酸发生硝化反应而生成黄色硝基化合物的反应称为
蛋白黄反应 。
④ 米勒反应,蛋白质中酪氨酸的酚羟基遇到硝酸汞的
硝酸溶液后变红色 。
51
第四节 酶
一、酶的组成
酶
单 纯 酶 （ 催 化 活 性 仅 由 蛋 白 质 的 结 构 决 定 ）
结 合 酶 （ 蛋 白 质 辅 酶 ）, 催 化 活 性 由 蛋 白 质 和 辅 酶 共 同 配 合 完 成 。+
辅酶的种类颇多, 按其化学组成可分两类：
1,无机的金属元素, 如铜, 锌, 锰 。
2,相对分子质量低的有机物, 如血红素, 叶绿素, 肌醇,
烟酰胺, 维生素 B1,B2,B6,B12等等 。
52
二, 酶蛋白催化反应的特异性
1,具有一般催化剂的共性,催化效率高 （ 比一般催
化剂高 108-1010倍 ） 。
2,具有化学选择性,能从混合物中挑选特殊的作用物 。
例如, 麦芽糖酶只能使 α -葡萄糖苷键断裂, 而不能使 β -
葡萄糖苷键断裂 。
3,具有立体化学选择性,辨别对映体, 酵母中的酶只
能使天然 D型糖发酵, 而不能使相应的 L型糖发酵 。
4,一般在温和的条件下进行催化作用,一般是在常温常
压和 pH 7左右进行的 。
53
胰凝蛋白酶是研究得比较
清楚的一个酶 。 如图：
胰凝蛋白酶是化学选择性
较差的一个酶, 它能与其
多种底物作用 。 （ 见书 P、
291 图 20-11）
它是由一个单独多肽链组
成的蛋白质 。 这个多肽链
是由 241个氨基酸组成的 。
54
三、酶的分类和命名
1,按其催化类型可分为六大类：
① 氧化还原酶,能促进作用物氧化还原的酶类, 如细胞色素
氧化酶等；
② 转移酶,催化一个底物分子的某一基团转到另一底物上去,
如转氨酶；
③ 水解酶,催化水解反应, 如淀粉酶, 脂肪酶等；
④ 裂解酶,促进一种化合物分裂为两种化合物, 或由两种化
合物合成一种化合物的反应, 如碳酸酐酶；
⑤ 异构酶,促进异构化反应, 如磷酸葡萄糖异构酶；
⑥ 连接酶,促进两分子连接起来, 同时使 ATP（ 或其他三磷
酸核苷 ） 中的高能键断裂, 转变成 ADP和无机磷酸盐, 或 AMP
和焦磷酸 。 如谷氨酰胺合成酶 。
55
2,酶的命名有习惯命名和系统命名两种
原则 1：根据所作用物命名 。
原则 2：根据催化反应的性质及类型命名 。
① 习惯命名法：
如水解淀粉的酶叫淀粉酶, 水解蛋白质的酶叫蛋白
酶 。 有时还要加上来源以区别不同来源的同一类酶,
如胃蛋白酶, 胰蛋白酶 。
如水解酶, 氧化酶, 脱氢酶, 转移酶等 。 有时也根据
上述两条原则综合起来命名 。
56
② 系统命名法：
是以酶的催化反应为基础进行命名的 。 规定每种酶的
名称要写出作用物的名及其催化性质, 并以,,, 号将
两者分开 。 比较长, 尚未广泛使用 。
如：
醇,NAD氧化还原酶
57
第五节 核 酸
核酸是控制生物遗传和支配蛋白质合成的模型。
一、核酸的组成
核 蛋 白
蛋 白 质
核 酸
胰 酶
核 苷 酸
肠 酶
核 苷
碱 基
核 糖
（ 脱 氧 核 糖 ）
磷 酸
核酸和蛋白质一样, 是由许多核苷酸结合而成的高分子
化合物 。 核苷酸是由磷酸, 核糖, 及碱基组成的 。
58
1、核糖和 2-脱氧核糖
β
H
C H O
O H
H O H
C H 2 O H
H O H
H
C H O
O H
H O H
C H 2 O H
H O H
O
C H 2 O H
H
O H
H
H
O H
O
C H 2 O H
H
O H
H
O H
O H
D 2β D 脱 氧 呋 喃 核 糖呋 喃 核 糖
2,碱基
嘧啶衍生物：脲嘧啶 （ U）, 胞嘧啶 （ C）, 胸腺嘧啶 （ T） 。
嘌呤衍生物：腺嘌呤 （ A） 和鸟嘌呤 （ G） 。
碱基 —— RNA中为 A,U,C,G； DNA中为 A,T,C,G。
59
3．核苷
核苷是 核糖的 β -苷羟基 与 碱基氮原子上的氢 脱水而形成
的 苷, 根据核糖的不同, 核苷有两类：
（ 1） 核苷 —— （ 由 RNA水解而得 ）
O
C H 2 O H
H
O H
H
O H
O H O
C H 2 O H
H
O H
H
O H
B
B = U
A
C
G
脲 嘧 啶 核 苷 脲 苷 （ ）
腺 嘌 呤 核 苷 腺 苷 （ ）
胞 嘧 啶 核 苷 胞 苷 （ ）
鸟 嘌 呤 核 苷 鸟 苷 （ ）
U
A
C
G
核 糖 核 苷 碱 基 核 苷 名 称
60
（ 2） 2-脱氧核苷 —— （由 DNA水解而得）
2 脱 氧 核 糖
O
C H
2
O H
H
O H
H
H
O H O
C H
2
O H
H
O H
H
H
B
B = T
A
C
G
d T
核 苷 碱 基 核 苷 名 称
2 脱 氧 胸 腺 苷
d A
d C
d G
（ ）
（ ）
（ ）
（ ）2 脱 氧 鸟 苷
2 脱 氧 胞 苷
2 脱 氧 腺 苷
4．核苷酸 核糖 C5上的羟基与磷酸酯化便得到核苷酸。
中 的 核 苷 酸 单 体
O
C H 2
H
O H
H
H
B
OP
O H
O
H O
O
C H 2
H
O H
H
O H
B
OP
O H
O
H O
中 的 核 苷 酸 单 体R N A D N A
61
二, 核酸的结构
核酸是核苷酸单体中核糖的 3ˊ 位羟基和 5ˊ 位上的磷
酸基酯化而成的高分子化合物 。
核酸和蛋白质一样, 也有单体排列顺序和空间关系问
题, 因此, 核酸也有一级结构, 二级结构和三级结构的
问题 。
1,核酸的一级结构：
是指核酸中各核苷酸单位的排列次序 。
62
C H
2
HH
O H
H H
O
C H
2
HH
O H
H H
O
C H
2
HH
O H
H H
O
C H
2
HH
O H
H H
O
O P O
O
O H
~
O P O
O
O H
O P O
O
O H
O P O
O
O H
~
N
N
N
N
N H
2
N
N
N H
2
O
N H
N
N
N
O
N H
2
N H
N
O
O
5 '
3 '
端
端
腺 苷 酸
胞 苷 酸
鸟 苷 酸
脲 苷 酸
A
C
G
U
核苷酸的顺序组成了核酸的一级结构。 RNA中的多核苷酸
链如下图：
63
RNA或 DNA中的多核苷酸链, 都按上图方式表示, 显然太
繁复了, 所以现在都用简化了的示意法来表示 。 如上图
可简化如下：
P P
O H
P
O H
P
O H
P
O H
A C G U
5 '
3 '
2 '
5 '
3 '
P P
H
P
H
P
H
P
H
5 '
3 '
2 '
5 '
3 '
R 1 R
2
R 3 R
4
R N A D N A链 简 化 图 链 简 化 图
其中 R1,R2,R3,R4表示碱基, P表示磷酸基, 一竖表示
糖分子, 2ˊ, 3ˊ, 5ˊ 表示糖中 C原子编号 。
RNA 还可以进一步简化成 PA-C-G-UP。
碱基 —— RNA中为 A,U,C,G； DNA中为 A,T,C,G。
64
1,核酸的一级结构：
是指核酸中各核苷酸单位的排列次序 。
2,核酸的二级结构
DNA的双螺旋结构
65
碱基配对只能是 A与 T（ RNA中是 A与 U） 配对, G与 C配对 。
原因是：
（ 1） 只有当一个嘌呤环和一个嘧啶环成对排列时, 碱基
的连接才吻合 。
（ 2）只有腺嘌呤与胸腺嘧啶成对，鸟嘌呤与胞嘧啶成对
才能吻合。
核酸的三级结构是在二级结构的基础上进一步紧缩, 扭
曲成闭链状环或开链状环以及麻花状的一定空间关系的结
构 。
3．核酸的三级结构
66
三, 核酸的生物功能
DNA的双螺旋结构学说，可以解释 DNA分子本身的复制机制，
细胞分裂时 DNA的二条链可以拆开，分别到两个子细胞里，
每条链通过碱基配套对，即 A-T,G-C各自复制出一条与自
相对应的链子，并一起组成一个新的 DNA分子。
67
DNA—— 遗传基因, 转录副本, 将遗传信息传到子代 。 是蛋白
质合成的模板 。
RNA—— 决定蛋白质的生物合成（合成蛋白质的工厂）
根据在蛋白质合成中所起的作用, RNA分为三类：
1,信使核酸 （ mRNA） —— 传递 DNA的遗传信息, 合成模板 。
2,核糖体核酸 （ rRNA） —— 合成蛋白质的场所 。
3,转移核糖核酸 （ tRNA） —— 搬运工具
在蛋白质的合成中 tRNA按照 mRNA传递的指令, 将某一氨
基酸搬运到指定的位置进行合成 。 tRNA的专一性很高, 一种
tRNA只能搬运一种氨基酸 。
68
在核苷酸分子中, 每三个核苷酸组成一个联体, 决定着
生物体内合成蛋白质中的一种氨基酸, 即遗传密码 。 现在
三联密码已全部弄清, 变成明码了, 见 P302表 20-4。
在多肽链的合成中, 氨基酸是基本原料, mRNA是模板,
tRNA是运载工具, rRNA是合成肽链的现场 （ 工作台 ） 。
合成中所需能量由 GPT（ 鸟苷三磷酸 ）, APT（ 腺苷三磷
酸 ） 供应 。
