中专生物化学第二章蛋白质与核酸的化学
生物化学 第2章Ⅱ 核酸(共86张PPT)
内呈正比
5、电泳缓冲液
DNA的凝胶电泳检测
(ethidiumbromide， 简称EB)是一种核酸染料，可以插入到DNA
或RNA分子的碱基之间，并在300nm波长的
紫外光照射下放射出橘红色的荧光，可用来显现 凝胶中的核酸分子。
在凝胶电泳中，溴化乙锭染料可对核酸分子 染色，在紫外光下便可以十分敏感而方便地检测 出凝胶介质中DNA谱带。
五、变性、复性与杂交
（一）、DNA的变性
1、概念 2、变性因素
3、变性的指标
1、概念
是指核酸双螺旋区的氢键断裂，双螺旋 解开，变成无规则线团的现象。核酸变 性其分子中的共价键并没有破坏，分子 量也不改变，核酸的变性（
denaturation ）
2、DNA的变性的因素
温度升高；
酸碱度改变、 pH（>11.3或<5.0）；
1、核酸分子本身的大小：同分子的摩擦
系数成反比的 Maxam和Gilbert 于1977年发明
Primer1（10uM）
2、琼脂糖的浓度：迁移率与胶浓度成反比 而聚丙烯酰胺凝胶制胶时不能将染料加入，会影响聚合。
第五节 核酸的研究方法 据此特性可以定性和定量检测核酸。
在液氮蒸发去2/3时，用自制研杵迅速磨碎叶片；
RNA本身只有局部的双螺旋区，所以变 性行为所引起的性质变化没有DNA那样 明显。 天然状态的DNA在完全变性后，紫外吸
收(260 nm)值增加25－40%.而RNA变性 后，约增加1.1%。
4. DNA变性后的表现
A260值增加
粘度下降
浮力密度增大
分子量不变
（二）、DNA的复性
1、概念：
变性DNA在适当的条件下，两条彼此分 开的单链可以重新缔合成为双螺旋结构 ，这一过程称为复性；
《生物化学》第二章核酸化学及答案
第二章核酸化学《生物化学》一、选择题1．自然界游离核苷酸中，磷酸最常见是位于：A．戊糖的C-5′上B．戊糖的C-2′上C．戊糖的C-3′上D．戊糖的C-2′和C-5′上E．戊糖的C-2′和C-3′上2．可用于测量生物样品中核酸含量的元素是：A．碳B．氢C．氧D．磷E．氮3．下列哪种碱基只存在于RNA而不存在于DNA：A．尿嘧啶B．腺嘌呤C．胞嘧啶D．鸟嘌呤E．胸腺嘧啶4．核酸中核苷酸之间的连接方式是：A．2′，3′磷酸二酯键B．糖苷键C．2′，5′磷酸二酯键D．肽键E．3′，5′磷酸二酯键5．核酸对紫外线的最大吸收峰在哪一波长附近？A．280nm B．260nm C．200nm D．340nm E．220nm6．有关RNA的描写哪项是错误的：A．mRNA分子中含有遗传密码B．tRNA是分子量最小的一种RNAC．胞浆中只有mRNAD．RNA可分为mRNA、tRNA、rRNAE．组成核糖体的主要是rRNA7．大部分真核细胞mRNA的3′-末端都具有：A．多聚A B．多聚U C．多聚T D．多聚C E．多聚G8．DNA变性是指：A．分子中磷酸二酯键断裂B．多核苷酸链解聚C．DNA分子由超螺旋→双链双螺旋D．互补碱基之间氢键断裂E．DNA分子中碱基丢失9．DNA Tm值较高是由于下列哪组核苷酸含量较高所致？A．G+A B．C+G C．A+T D．C+T E．A+C10．某DNA分子中腺嘌呤的含量为15%，则胞嘧啶的含量应为：A．15% B．30% C．40% D．35% E．7%二、填空题1．核酸完全的水解产物是________、_________和________。
其中________又可分为________碱和__________碱。
2．体内的嘌呤主要有________和________；嘧啶碱主要有_________、________和__________。
某些RNA分子中还含有微量的其它碱基，称为_________。
中职生物化学第1章绪论、第3章蛋白质化学
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
N末端
C末端
牛核糖核酸酶
• 3.生物活性肽 如缩宫素、生长 素、谷胱甘肽（GSH）等
H2O2 2H2O
2GSH
GSH过氧 化物酶
GSSG
ห้องสมุดไป่ตู้
NADP+
GSH还原酶
NADPH+H+
㈡蛋白质的一级结构 蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺
序称为蛋白质的一级结构。也是 蛋白质的基本结构
β-转角
β-折迭
α-螺旋
无规卷曲
㈡蛋白质分子的三级结构 (具有生物学功能)
C 端
N端
㈢蛋白质分子的四级结构
• 有些蛋白质分子含有二条或多条多 肽链，每一条多肽链都有完整的三 级结构，称为蛋白质的亚基
• 蛋白质分子中各亚基的空间排布及 亚基接触部位的布局和相互作用， 称为蛋白质的四级结构
血 红 蛋 白
分子生物学时代称为功能生物化学 50年代提出DNA双螺旋结构模型 60年代确定了遗传信息传递的中心
法则，我国首先人工合成了牛胰岛 素 70年代建立了重组DNA技术 80年代发现了核酶 现代开始实施人类基因计划
二、生物化学与健康的关系 古代应用实例：
脚气病→槟榔（VitB1）
雀目（夜盲症）→猪肝(VitA)
的 四 级 结 构
亚基单独存在没有活性，聚合一 起形成四级结构，才具有生物活 性
如过氧化氢酶由四个相同亚基构 成
如血红蛋白含2个α-亚基和2个 β-亚基
蛋白质的空间结构决定其特定 的生物学功能
• 疯牛病中的蛋白质构象改变 • 疯牛病是由朊病毒蛋白引起的一
组人和动物神经退行性病变 • 正常的PrP富含α-螺旋，称为
生物化学 第二章 蛋白质化学 上
一 氨基酸的一般结构特征
氨基酸的基本结构特征：
•酸性：
•碱性：
•手性（旋光性）：
•特异性
蛋白质是由20种L-型 的α-氨基酸构成。
非极性氨基酸（6个）
极性不带电荷（6个）
芳香族（3个）
带电荷（5个）
二 氨基酸的分类和结构 1．按照氨基酸侧链的极性分类 非极性氨基酸：Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Pro共八种 极性不带电荷：Gly, Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, Tyr共七种 带正电荷：Arg, Lys, His（碱性氨基酸） 带负电荷：Asp, Glu（酸性氨基酸）
胶联剂、可制作金属涂料和车辆、电器用高档氨基树脂装饰漆。
第二节 蛋白质的组成单位-氨基酸
发现：
法国化学家H Braconnot 纤维素酸热解---葡萄糖（单体） 明胶酸热解----含氮化合物（甘氨酸） 肌肉酸水解---含氮化合物（含氨基和羧基）---氨基酸 蛋白质的基本组成单位是（***）氨基酸（amino acid，AA）
3 根据组成分类 简单蛋白质 分子中只有氨基酸 结合蛋白质 简单蛋白+非蛋白成分，
也称复合蛋白质（conjugated protein）或全蛋白质（holoprotein） 结合蛋白根据结合的非蛋白成分进一步分为：
① 色蛋白（chromoprotein）色素+Pr
血红素蛋白；细胞色素类（蛋白）；叶绿素蛋白；血蓝蛋白；黄 素蛋白
Tyr、Phe
Trp
N
红色 胍基 Arg
酚试剂反应 (Folin-Cioculteu 反应)
Ellman反应
碱性 CuSO4 及磷 钨酸-钼酸
二硫硝基苯甲酸 DTNB
生物化学中的核酸与蛋白质研究
生物化学中的核酸与蛋白质研究生物化学是一个广阔而复杂的领域，其中包括了许多重要的分子成分，比如核酸和蛋白质。
核酸和蛋白质是生物体内最基本的分子，它们不仅在细胞生命中起着重要的作用，而且也是医学和生物技术研究中不可或缺的重要材料。
因此，核酸和蛋白质的研究成为了现代生物学、生物科技、医学等研究领域的重要的一环。
核酸的研究是生物学研究的重要领域之一，它是一种由核苷酸组成的生物大分子，包括DNA和RNA两类基本类型。
DNA是截至目前为止已知的生物大分子中储存信息和遗传的主要分子，而RNA则负责DNA信息的转录和翻译。
另外，核酸也在细胞内的染色体中起到了重要的作用。
在人类和动物体内，核酸存在于细胞核内部和线粒体中，在植物体内则存在于细胞核、质体和线粒体等地方。
DNA的结构是由四种不同的碱基，即腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤，以及磷酸骨架组成。
这四个碱基的排列顺序是通过遗传信息来确定的。
DNA的研究围绕着如何从高分子链的基本组成和结构形式中解析出这些遗传信息。
同时，DNA的缺陷与修复也是DNA研究的重要方向之一。
除了DNA外，RNA也是生物大分子中重要的成分。
RNA分为多种类型，包括mRNA、rRNA、tRNA等。
mRNA是RNA的一种，是一种由核酸组成的短链，其作用是将DNA中的信息传递到细胞质，以便翻译成蛋白质。
rRNA和tRNA也是RNA的一种，它们分别在细胞核和细胞质中执行不同的功能。
其中，rRNA作为核糖体的主要成分之一，负责翻译mRNA指令以生产蛋白质，而tRNA则将氨基酸带到核糖体以形成新蛋白质。
与核酸不同，蛋白质是生物大分子中最为复杂的一类，也是研究最为广泛的生物大分子之一。
蛋白质包括多种类型，如酶、抗体、肽、激素等，其结构和功能都有着极大的多样性。
蛋白质的结构和功能之间是密切相关的，因此蛋白质研究中最重要的任务之一就是如何从蛋白质的结构中解析它们的功能。
在高分子中，蛋白质的构成完全不同于核酸。
生物化学第二章核酸化学
核酸分类及命名规则
核酸可分为DNA和RNA两大类，根据来源不同可分为基因组DNA、病毒DNA、mRNA、tRNA、 rRNA等。
核酸的命名通常包括种类、来源和特定序列信息，如人类基因组DNA可命名为hgDNA，mRNA可命 名为信使RNA等。
02
DNA结构与性质
DNA双螺旋结构模型
DNA由两条反向平行的多核苷酸链 组成，形成右手螺旋结构。
长约21nt的双链RNA，可引导RISC复合物识别并切割靶mRNA，实现基因沉默。
其他小分子RNA
如piRNA、snoRNA等，在基因表达调控、RNA修饰等方面发挥作用。
04
核酸理化性质与分离纯化方法
核酸溶解度和沉淀条件
溶解度
核酸在不同溶剂中的溶解度不同，一般易溶于水，难溶于乙醇、乙醚等有机溶 剂。其溶解度受温度、pH、离子强度等因素的影响。
非同源重组
发生在非同源序列之间的重组过程。这种重 组不依赖于序列之间的相似性，而是通过一 些特殊的蛋白质和酶的作用来实现DNA片 段的连接。非同源重组可能导致基因的重排 和染色体的不稳定，进而对生物体产生遗传 影响。
07
总结与展望
核酸化学领域重要成果回顾
核酸结构与功能研
究
揭示了DNA双螺旋结构和RNA多 种功能，阐明了遗传信息存储、 传递和表达机制。
05
核酸酶及其作用机制
限制性内切酶和外切酶作用方式
限制性内切酶
识别DNA分子中的特定核苷酸序 列，并在该序列内部进行切割， 产生特定的DNA片段。
外切酶
从DNA或RNA链的末端开始，逐 个水解核苷酸，释放单个的核苷 酸或寡核苷酸。
DNA连接酶在基因工程中应用
连接DNA片段
生物化学第二章蛋白质知识点归纳
一、概述
结合蛋白：由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成。按辅基种类分为： 1 核蛋白（nucleoprotein ） 核酸 2 脂蛋白（lipoprotein ） 脂质 3 糖蛋白（glycoprotein） 糖 4 磷蛋白（phosphoprotein） 磷酸基 5 血红素蛋白（hemoprotein ） 血红素 6 黄素蛋白（flavoprotein ） FAD 7 金属蛋白（metallaprotein ） 金属
据R基团 极性分类
例外：
COO+α
H3N C H
R
Gly —— 没有手性
构型与旋光方向没有直接对应关系，L-α-氨基酸有的为左旋，有的为右旋， 即使同一种L-α-氨基酸，在不同溶剂也会有不同的旋光度或不同的旋光方向。
二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符号
据R基团化学 结构分类
脂肪族ＡA（烃链、含羟基或巯基、羧基、碱性基团） 杂环ＡＡ(His、Pro) 芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)
6 结构蛋白（structural protein）
7 防御蛋白（defense protein） 8 异常蛋白 (exotic protein)
二
氨基酸
1.蛋白质的水解 2.氨基酸的结构与分类 3.氨基酸的理化性质
一、蛋白质水解
完全水解得到各种氨基酸的混合物； 部分水解通常得到肽片段及氨基酸的混合物。 氨基酸是蛋白质的基本结构单元。 大多数的蛋白质都是由20种氨基酸组成，这20种
一、概述
按生物功能分：
1 酶（enzyme）
2 调节蛋白（regulatory protein）
3 转运蛋白（transport protein） 4 储存蛋白（nutrient and storage
生物化学中核酸和蛋白质的交互作用
生物化学中核酸和蛋白质的交互作用生物化学中，核酸和蛋白质是两种最基本的生物大分子，它们分别承担着遗传信息的传递和生物化学反应的催化等重要功能。
而核酸与蛋白质之间的相互作用，则是许多生物过程中不可或缺的环节。
一、核酸与蛋白质相互作用的形式和功能核酸与蛋白质之间的相互作用可以分为三种主要形式：一是核酸和蛋白质之间的物理作用，即电荷相互作用、范德华力和疏水作用等；二是核酸和蛋白质之间的结构上的相互作用；三是核酸和蛋白质之间的化学作用，即酶反应。
这些相互作用可以产生许多的生物功能。
例如，某些核酸可以通过与特定蛋白质结合，调节基因转录和翻译过程；另外一些核酸和蛋白质结合可以形成某些酶，在生物化学反应中担任催化剂等。
二、蛋白质识别核酸的基本原理在生物过程中，蛋白质与核酸的相互作用很大程度上依赖于它们之间的空间构象。
蛋白质要识别和结合到核酸上，需要细致的空间匹配。
具体来说，蛋白质通过具有亲和力的氨基酸残基与核酸上的碱基或磷酸基团相互作用，从而实现与核酸的结合。
此外，还有一些重要的氨基酸残基可以在蛋白质-核酸相互作用时起到关键作用。
例如，核酸结合蛋白质中一些亲酸性氨基酸（如精氨酸和赖氨酸）可以通过与核酸上的过氧酰基或磷酸酯键形成离子键或氢键等静电相互作用；而一些碳水化合物结合蛋白质中的赖氨酸残基则可以通过与DNA上的基团形成一个氢键和一个离子键来促进蛋白质与DNA结合。
三、核酸识别蛋白质的基本原理相比蛋白质识别核酸，核酸识别蛋白质非常困难。
不仅如此，在实际的生物过程中，核酸多半不能够独立的关联和结合到蛋白质上。
其中一些较大的核酸分子（如染色质）需要先通过一些特定的辅酶（如组蛋白）形成紧密的团块，才可以识别和组合到蛋白质上。
在核酸识别蛋白质的过程中，DNA倾向于被特定类型的亲酸性氨基酸残基所识别。
这些亲酸性氨基酸残基通常是组成蛋白质大分子的多肽链的一部分。
例如，在基于基序DNA识别的转录因子中，存在着许多亲酸性氨基酸，如精氨酸和赖氨酸，它们通过调整其体内电荷来辅助识别与结合到基序DNA上。
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在此蛋白质分子中，最小的单位为亚基它 一般由一条肽链构成，无生理活性。
由多个亚基聚集而成的蛋白质才具有生理 活性。
维持亚基之间的化学键主要是疏水力。
血红蛋白的四级结构
第三节 蛋白质的理化性质和分类
一 蛋白质的理化性质 （一）两性电离和等电点
Acid 核糖核酸（RNA） Ribonucleic Acid
脱氧核糖核酸
( DNA)
分布于 细胞核 染色质 中
核糖核酸
( RNA)
分布于细胞质中
RAN分为三类
信使RNA 转运RNA 核糖体RNA
一 核酸的分子组成
核酸
核苷酸
水
解
磷酸
核苷
戊糖
碱基
（一）核酸的基本成分
核酸是由：C H O N P 组成 测定样品中P 的含量即可算出核酸的含量。 另外两种是戊糖和含氮碱。
A＝T G≡C
（一）蛋白质分子的二级结构 1 α-螺旋 2 β-折叠 3 β-转角和无规则卷曲
1 α-螺旋
2 β-折叠
（二）蛋白质分子的三级结构
是一条多肽链的完整的三维结构。
蛋白质的三级结构(Tertiary Structure)是指在一条多肽 链中所有原子或基团在三维空间的整体排布。
（三）蛋白质分子的四级结构
N-端 CH2
H CH
H CH2
H CH2
H CH2 C-端
OH
CH3CH3
CO2H
CH2
肽键 OH
CONH2
（二）蛋白质的一级结构 定义：蛋白质中氨基酸的排列顺序。
是蛋白质的基本结构。肽键是维持蛋白质 一级结构的主要化学键，也是主键。
二 蛋白质的空间结构
维持的键：氢键、盐键、疏水键、范德华 力等非共价键和二硫键。
（二）组成核酸的基本单位
------ 核苷酸
NH2
1 核苷 含氮碱与戊糖 通过糖苷键形成。
戊糖的第一位碳 原子分别与嘌呤碱的 N-9和嘧啶碱的N-1相 连，形成核糖核苷或 者脱氧核糖核苷。
2 核苷酸 核苷与磷酸 通过磷酸酯键连接生 成核苷酸。
N
1
H O CH 2 O N
O
1´
OH OH
NH2
N O
H O P O CH 2 O N
O
OH
OH OH
组成核酸的主要核苷酸
核苷（脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键连接形 成核苷酸（脱氧核苷酸）。
核苷酸： AMP, GMP, UMP, CMP
脱氧核苷酸： dAMP, dGMP, dTMP, dCMP
二 核酸的分子结构
（一）核酸分子的一级结构 核酸中核苷酸的排列顺序。 由于核苷酸间的差异主要是碱基不同，所 以也称为碱基序列。
剂（如疫苗等）的必要条件。
（五）紫外吸收性质及呈色反应
一 紫外吸收性质 蛋白质分子中的酪氨酸和色氨酸对紫外
线有吸收作用，利用这个性质可测定蛋白 质含量。 二 呈色反应
用于蛋白质的定量，定性分析。
二 蛋白质的分类
（一）按分子形状分类 1球状蛋白质 2纤维状蛋白质
（二）按组成分类 1 单纯蛋白质 2 结合蛋白质
首
3`
脱H2O 脂键相连
5`
尾 3`，5`-磷酸二酯键
5′端 C
A
G 3′端
（二）核酸分子的空间结构
1 DNA 的空间结构 （1）两条反向平行的
多核苷酸链围绕同一 中心轴缠绕。 一条为5‘——›3’走向， 另一条是3‘——›5’走向。
（2）在DNA双链结构中，碱基位于螺旋内 侧。
（3）碱基互补配对
一 蛋白质的基本结构 （一）肽键和肽 1 肽键：一个氨基酸的α-氨基与另一个氨基酸的
α-羧基之间失水形成的化学键称为肽键。
2 肽：氨基酸通过肽键连接而成的化合物称为肽。
3 生物活性肽
什么是氨基酸？
五肽
SerΒιβλιοθήκη ValT yrAsp
Gln
H
H
H
H
H
O
O
O
O
H3N+ C C N C C N C C N C C N C COO-
蛋白质从溶液中析出的现象称为沉淀。 1 盐析法 2 有机溶剂沉淀法 3 某些酸类沉淀法 4 重金属盐沉淀法
（四）蛋白质的变性
在某些物理或化学因素作用下，蛋白质空 间结构破坏，导致理化性质改变和生物学 活性降低一直丧失的现象称为蛋白质的变 性。
应用举例
临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。 此外, 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制
1. 蛋白质分子中氨基酸既有碱性的氨基，能发生 碱式电离：又有酸性的羧基，能发生酸式电离， 所以是两性电解质。
2. * 蛋白质的等电点( pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、 负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷 为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。
（二）亲水胶体性质 1 蛋白质属于生物大分子，其分子的直径可
达1～100nm，为胶粒范围之内。 2 蛋白质胶体稳定的因素
颗粒表面电荷 水化膜
+++
酸
+
+碱
++
带正电荷的蛋白质 在等电点的蛋白质
碱
－－
－
－
酸
－ －－
－
带负电荷的蛋白质
++ +
+
+
+ ++
带正电荷的蛋白质
碱
酸
不稳定的蛋白质颗粒
－－
－
－
－
－－ －
带负电荷的蛋白质
溶液中蛋白质的聚沉
（三）蛋白质的沉淀
1 戊糖
DNA含β-D-2-脱氧核糖 RNA含β-D-核糖
HOCH2 O OH HH
H
H
OH OH
D-核糖
HOCH2 O OH HH
H
H
OH H
D-2-脱氧核糖
2 含氮碱
嘌呤碱：腺嘌呤（A）、鸟嘌呤（G） 嘧啶碱：胸腺嘧啶（T）、胞嘧啶（C）、
尿嘧啶（U） RNA 中有A.G.C.U 四种碱基，DNA中主要 含有A.G.C.T四种碱基。
第四节 核酸的化学
什么是核酸？
1868年， F. Miescher，核酸最早分离自外 科绷带脓细胞的细胞核，并发现其含磷量 超过当时发现的任何一种有机物，且含有 很强的酸性
——得名核酸。 其后核酸的组成和结构被研究清楚。 生物功能也初步澄清。
核酸的种类和分布
核酸分为两大类： 脱氧核糖核酸（DNA） Deoxyribonucleic
中专生物化学第二章蛋白 质与核酸的化学
第一节 蛋白质的分子组成
一 蛋白质(protein)的元素组成 1 主要元素：C 、 H 、 O 、N 2 元素组成特点：N 占16%
1克氮相当于6.25克蛋白质 二 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 （amino acid） aa
第二节 蛋白质的结构与功能