1、目目 录录蛋白质的基本结构单体是氨基酸蛋白质的基本结构单体是氨基酸核酸的基本结构单体是核苷酸核酸的基本结构单体是核苷酸生物大分子蛋白质、核酸都是由基本结构单位生物大分子蛋白质、核酸都是由基本结构单位组成的组成的多聚体（多聚体（polymer）；可形成聚合体的基）；可形成聚合体的基本结构单位称为本结构单位称为单体（单体（monomer）。）。目目 录录氨基酸的结构与功能氨基酸的结构与功能第一节第一节The Structure and Function of Amino Acids目目 录录一、构成人体蛋白质氨基酸均为一、构成人体蛋白质氨基酸均为L-氨基酸氨基酸虽然存在于自然界中的氨基酸有虽然存在
2、于自然界中的氨基酸有300余种，余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属种，且均属 L-氨基酸氨基酸（除甘氨酸外）。（除甘氨酸外）。目目 录录H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H目目 录录(1)(1)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸二二、氨基酸的侧链结构决定其功能氨基酸的侧链结构决定其功能n包括丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、包括丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和脯氨酸。甲硫氨酸和脯氨酸。n此类氨基酸在水溶液中溶解度小。此类氨基酸在水溶液中溶解度小。
3、（一）氨基酸的差异在于侧链结构（一）氨基酸的差异在于侧链结构-R基团基团目目 录录中文名中文名英文名英文名缩写缩写符号符号结构式结构式等电点等电点（pI）含脂肪烃侧链的氨基酸含脂肪烃侧链的氨基酸甘氨酸甘氨酸GlycineGly G5.97丙氨酸丙氨酸AlanineAlaA6.00缬氨酸缬氨酸ValineVal V5.96亮氨酸亮氨酸LeucineLeu L5.98异亮氨酸异亮氨酸IsoleucineIle I6.02(1)(1)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸目目 录录侧链含有羟基的氨基酸侧链含有羟基的氨基酸丝氨酸丝氨酸SerineSer S5.
4、68苏氨酸苏氨酸ThreonineThr T5.60酪氨酸酪氨酸TyrosineTyrY见芳香族类见芳香族类5.66侧链含有硫的氨基酸侧链含有硫的氨基酸半胱氨酸半胱氨酸CysteineCysC5.07甲硫氨酸甲硫氨酸MethionineMet M5.74(2)(2)侧链含羟基或含巯基是极性中性氨基酸侧链含羟基或含巯基是极性中性氨基酸n甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。天冬酰胺和谷氨酰胺。目目 录录(3)(3)侧链含酸性基团及其衍生物的氨基酸侧链含酸性基团及其衍生物的氨基酸n此类氨基酸有天冬氨酸、谷氨酸，其侧链都含有羧此类氨基酸有天冬氨酸、谷
5、氨酸，其侧链都含有羧基，均可解离而带负电荷。基，均可解离而带负电荷。侧链含酸性基团及其氨基衍生物的氨基酸侧链含酸性基团及其氨基衍生物的氨基酸天冬氨酸天冬氨酸Aspartic acidAsp D2.97天冬酰胺天冬酰胺AsparagineAsnN5.41谷氨酸谷氨酸Glutamic acidGluE3.22谷氨酰胺谷氨酰胺GlutamineGlnQ5.65目目 录录(4)(4)侧链含碱性基团的氨基酸属于碱性氨基酸侧链含碱性基团的氨基酸属于碱性氨基酸n此类氨基酸有赖氨酸、精氨酸和组氨酸，其侧链分别含有氨基、胍基和咪唑基，均可发生质子化，使之带正电荷。侧链含碱性基团的氨基酸侧链含碱性基团的氨基酸精氨
6、酸精氨酸ArginineArg R10.76赖氨酸赖氨酸LysineLys K9.74组氨酸组氨酸HistidineHis H7.59目目 录录(5)(5)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸n包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，其侧链分别有包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，其侧链分别有苯基、酚基和吲哚基。苯基、酚基和吲哚基。侧链含芳香环的氨基酸侧链含芳香环的氨基酸组氨酸组氨酸HistidineHis H见上见上7.59苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalaninePheF5.48酪氨酸酪氨酸TyrosineTyr Y5.66色氨酸色氨酸TryptophanTrp W5.
7、89亚氨基酸亚氨基酸脯氨酸脯氨酸 ProlinePro P6.30目目 录录几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2目目 录录-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3目目 录录（二）（二）-R基团赋予氨基酸
8、不同的极性基团赋予氨基酸不同的极性 蛋白质中的蛋白质中的L-氨基酸依据极性的分类氨基酸依据极性的分类类别类别主要氨基酸主要氨基酸非非极极性性脂肪族氨基脂肪族氨基酸酸丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸芳香族氨基芳香族氨基酸酸苯丙氨酸苯丙氨酸亚氨基酸亚氨基酸脯氨酸脯氨酸极极性性中性氨基酸中性氨基酸甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、酪氨酸、色氨酸酪氨酸、色氨酸酸性氨基酸酸性氨基酸天冬氨酸、谷氨酸天冬氨酸、谷氨酸碱性氨基酸碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸目目
9、 录录重要的重要的L-氨基酸的主要功能特点氨基酸的主要功能特点名称名称结构与功能特点结构与功能特点半胱氨酸半胱氨酸氧化状态下，多肽链中不相邻的两个半胱氨酸通过二硫键相连，增强蛋白质结氧化状态下，多肽链中不相邻的两个半胱氨酸通过二硫键相连，增强蛋白质结构的稳定性；巯基易与重金属离子结合构的稳定性；巯基易与重金属离子结合 天冬氨酸、谷氨酸天冬氨酸、谷氨酸携带强负电荷，常位于水溶性蛋白的表面；可结合带正电荷的分子或金属离子携带强负电荷，常位于水溶性蛋白的表面；可结合带正电荷的分子或金属离子苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸侧链结构大且极性较弱或无极性，常位于水溶性蛋白的内部侧链结构大且
10、极性较弱或无极性，常位于水溶性蛋白的内部甘氨酸甘氨酸是唯一不存在不对称立体结构的氨基酸，有较大的旋转自由度，赋予多肽链更是唯一不存在不对称立体结构的氨基酸，有较大的旋转自由度，赋予多肽链更多的柔性；是最小的氨基酸，能够存在于空间致密的蛋白质中，如胶原多的柔性；是最小的氨基酸，能够存在于空间致密的蛋白质中，如胶原组氨酸组氨酸咪唑基团容易发生质子化，进而影响其所在的蛋白质构象，因此是许多蛋白质咪唑基团容易发生质子化，进而影响其所在的蛋白质构象，因此是许多蛋白质功能的调节机制功能的调节机制 异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸均含有较大的疏水侧链，其刚性结构特征及疏水相互作用都对蛋白折叠
11、有重要均含有较大的疏水侧链，其刚性结构特征及疏水相互作用都对蛋白折叠有重要的影响力，常作为水溶性蛋白的内部支撑结构的影响力，常作为水溶性蛋白的内部支撑结构赖氨酸、精氨酸赖氨酸、精氨酸有带正电荷的柔性侧链，常作为蛋白的亲水表面，且易于结合带有负电荷的其有带正电荷的柔性侧链，常作为蛋白的亲水表面，且易于结合带有负电荷的其他分子，如他分子，如DNA甲硫氨酸甲硫氨酸是多肽链生物合成的起始氨基酸；参与体内含硫化合物代谢及甲基化反应是多肽链生物合成的起始氨基酸；参与体内含硫化合物代谢及甲基化反应脯氨酸脯氨酸N原子在杂环中移动的自由度受到限制，常位于多肽链的转角处原子在杂环中移动的自由度受到限制，常位于多肽
12、链的转角处丝氨酸、苏氨酸丝氨酸、苏氨酸侧链短，所含羟基常作为酶反应中的供氢体；亲水性强，位于水溶性蛋白表面侧链短，所含羟基常作为酶反应中的供氢体；亲水性强，位于水溶性蛋白表面（三）（三）氨基酸氨基酸-R基团直接影响多肽链结构基团直接影响多肽链结构 目目 录录（四）（四）氨基酸的侧链可有其他化学基团修饰氨基酸的侧链可有其他化学基团修饰 体内常见的蛋白质翻译后发生化学修饰的氨基酸残基体内常见的蛋白质翻译后发生化学修饰的氨基酸残基常见的化学修饰种类常见的化学修饰种类发生修饰的主要氨基酸残基发生修饰的主要氨基酸残基磷酸化磷酸化丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸N-糖基化糖基化天冬酰胺天冬酰胺
13、O-糖基化糖基化丝氨酸、苏氨酸丝氨酸、苏氨酸羟基化羟基化脯氨酸脯氨酸 赖氨酸赖氨酸甲基化甲基化赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸乙酰化乙酰化赖氨酸、丝氨酸赖氨酸、丝氨酸硒化硒化半胱氨酸半胱氨酸目目 录录三三、氨基酸及其衍生物具有除形成多肽链外的氨基酸及其衍生物具有除形成多肽链外的多种重要功能多种重要功能组成蛋白质的氨基酸的其他功能及重要衍生物举例组成蛋白质的氨基酸的其他功能及重要衍生物举例氨基酸名称氨基酸名称重要功能及衍生物重要功能及衍生物甘氨酸甘氨酸神经递质；参加体内嘌呤类、卟啉类和肌酸的合成神经递质；参加体内嘌呤类、卟啉类和
14、肌酸的合成谷氨酸谷氨酸 神经递质；其神经递质；其-脱羧产物脱羧产物-氨基丁酸亦是重要的神经递质氨基丁酸亦是重要的神经递质色氨酸色氨酸转化生成重要的神经递质转化生成重要的神经递质5 5羟色胺羟色胺精氨酸精氨酸产生重要的信号物质一氧化氮（产生重要的信号物质一氧化氮（NONO）；参加合成尿素的鸟氨酸循）；参加合成尿素的鸟氨酸循环环甲硫氨酸甲硫氨酸为体内的毒物或药物甲基化代谢提供甲基，起到解毒的作用为体内的毒物或药物甲基化代谢提供甲基，起到解毒的作用天冬氨酸天冬氨酸神经递质；三羧酸循环中的重要成分；参加合成尿素的鸟氨酸循环神经递质；三羧酸循环中的重要成分；参加合成尿素的鸟氨酸循环酪氨酸酪氨酸黑色素黑色
15、素组氨酸组氨酸脱羧形成的组胺具有血管舒张作用，并参与多种变态反应脱羧形成的组胺具有血管舒张作用，并参与多种变态反应目目 录录生物大分子蛋白质、核酸都是由基本结构单位组成的多聚体（polymer）；tRNA中含有较多的稀有碱基，可高达10%。（三）碱基和和戊糖缩合成核苷酸脱氧核苷 deoxyribonucleosidetRNA中常见的稀有碱基均含有较大的疏水侧链，其刚性结构特征及疏水相互作用都对蛋白折叠有重要的影响力，常作为水溶性蛋白的内部支撑结构脱氧核糖核苷酸：-D-2-脱氧核糖包括丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸和脯氨酸。核苷酸是重要的药物研究对象例如，薄层层析、离子交换层析、毛细
16、管电泳等技术都可用于分离和纯化核苷酸。产生重要的信号物质一氧化氮（NO）；环式腺苷一磷酸cAMPN原子在杂环中移动的自由度受到限制，常位于多肽链的转角处不溶于丙酮、乙醇等有机溶剂。（三）可利用氨基酸理化特性对其进行定性T 胸腺嘧啶大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。腺嘌呤脱氧核苷一磷酸 dAMPPhenylalanine（二）核苷酸的解离特征可用于其分离纯化非蛋白质组成氨基酸及其衍生物功能举例非蛋白质组成氨基酸及其衍生物功能举例氨基酸名称氨基酸名称功能功能瓜氨酸、鸟氨酸瓜氨酸、鸟氨酸参加体内尿素合成参加体内尿素合成同型
17、半胱氨酸同型半胱氨酸转甲基作用的产物转甲基作用的产物-丙氨酸丙氨酸泛酸（一种维生素）的成分之一泛酸（一种维生素）的成分之一L-肉毒碱肉毒碱化学结构为化学结构为L-羟羟-三甲胺丁酸，参三甲胺丁酸，参加脂质转运加脂质转运 目目 录录四四、氨基酸的理化性质是其分离和鉴定的依据氨基酸的理化性质是其分离和鉴定的依据 （一）（一）氨基酸具有两性离子特征氨基酸具有两性离子特征由于所有氨基酸都含有可解离的由于所有氨基酸都含有可解离的-氨基和氨基和-羧基，因羧基，因此，氨基酸溶解在水中是一种此，氨基酸溶解在水中是一种偶极离子（偶极离子（dipolar ion），），又称又称两性离子（两性离子（zwitterio
18、n）。其解离程度取决于所处溶液。其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。的酸碱度。在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的性。此时溶液的pH值值称为该氨基酸的称为该氨基酸的等电点等电点。等电点等电点(isoelectric point,pI)目目 录录pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-
19、R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+目目 录录氨基酸具有特征性的滴定曲线氨基酸具有特征性的滴定曲线甘氨酸滴定曲线甘氨酸滴定曲线目目 录录（二）氨基酸的化学反应特性决定其体内功能（二）氨基酸的化学反应特性决定其体内功能u 一个氨基酸的羧基可与另一个氨基酸的氨基反应成肽，一个氨基酸的羧基可与另一个氨基酸的氨基反应成肽，形成共价的肽形成共价的肽 键。通过连续的肽键，许多氨基酸即可聚键。通过连续的肽键，许多氨基酸即可聚合成多肽或蛋白质分子合成多肽或蛋白质分子u-氨基参与体内多种化学反应。氨基酸的氨基参与体内多种化学反应。氨基酸的-氨基能与氨基能与醛类化合物生成弱碱，
20、称为醛类化合物生成弱碱，称为Schiff碱，这是体内氨基酸碱，这是体内氨基酸转氨基作用的中间代谢物转氨基作用的中间代谢物体内氨基酸化学反应体内氨基酸化学反应目目 录录（三）（三）可利用氨基酸理化特性对其进行定性可利用氨基酸理化特性对其进行定性 定量分析定量分析u 氨基酸与茚三酮试剂发生呈色反应氨基酸与茚三酮试剂发生呈色反应 u 氨基酸与氨基酸与2 2，4-4-二硝基氟苯反应生成二硝基苯基二硝基氟苯反应生成二硝基苯基氨基酸氨基酸u 氨基酸与亚硝酸反应生成氮气氨基酸与亚硝酸反应生成氮气u 含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质u 薄层层析是鉴定氨基酸及其修饰的经典方法
21、薄层层析是鉴定氨基酸及其修饰的经典方法 目目 录录目目 录录含共轭双键的氨基酸具含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质有紫外吸收性质 色氨酸、酪氨酸的最色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在大吸收峰在 280 nm 附近。附近。大多数蛋白质含有这两大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液白质溶液280nm的光吸收值的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。快速简便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收目目 录录（四）氨基酸定量定性分析已进入自动化时代（四）氨基酸定量定性分析已进入自动化时代随着随着毛细管电泳（毛细管电泳（cap
22、illary electrophoresis，CE；液相层析（液相层析（liquid chromatography,LC）自）自动化及动化及质谱（质谱（mass spectrometry，MS）技术的发）技术的发展，目前氨基酸的检测分析可以在自动分析仪器展，目前氨基酸的检测分析可以在自动分析仪器中快速完成。中快速完成。目目 录录核苷酸的结构与功能核苷酸的结构与功能第第 二二 节节The Structure and Function of Nucleotides目目 录录二、核苷酸在人体具有除构成核酸外的多种功能脱氧核苷酸 deoxyribonucleoside monophosphate（dN
23、MP）或deoxyribonucleotide由于所有氨基酸都含有可解离的-氨基和-羧基，因此，氨基酸溶解在水中是一种偶极离子（dipolar ion），又称两性离子（zwitterion）。在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基(rare base)。组成蛋白质的氨基酸的其他功能及重要衍生物举例腺苷adenosine非蛋白质组成氨基酸及其衍生物功能举例（二）-R基团赋予氨基酸不同的极性色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。氨基酸与亚硝酸反应生成氮气包括丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫
24、氨酸和脯氨酸。m7G 7-甲基鸟嘌呤侧链结构大且极性较弱或无极性，常位于水溶性蛋白的内部（三）可利用氨基酸理化特性对其进行定性为体内的毒物或药物甲基化代谢提供甲基，起到解毒的作用核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基(rare base)。核苷酸 nucleoside monophosphate（NMP）或ribonucleotide碱基位置存在顺式和反式结构鸟嘌呤 guanine(G)u脱氧核糖核酸：脱氧核糖核酸：其基本组成单位是脱氧核糖核苷酸其基本组成单位是脱氧核糖核苷酸（deoxyribonucleotide，DNA）u核糖核酸：核糖核酸：其基本组成单位是核糖核苷酸其基本组成单位是核
25、糖核苷酸 （ribonucleotide，RNA）核酸（核酸（nucleic acid）是生物信息大分子是生物信息大分子天然存在的核酸可以分为天然存在的核酸可以分为：目目 录录核酸的化学组成核酸的化学组成 元素组成元素组成C、H、O、N、P（9%10%）分子组成分子组成 碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖戊糖(pentose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸(phosphate)目目 录录一、戊糖、磷酸和碱基是核苷酸的基本成分一、戊糖、磷酸和碱基是核苷酸的基本成分核苷酸核苷酸由碱基由碱基(base)、戊糖、戊糖(pentose)和磷酸和磷酸3种成分以共价键依次
26、连接而成。种成分以共价键依次连接而成。核酸在酶的作用下水解为核酸在酶的作用下水解为核苷酸（核苷酸（nucleotide）。）。目目 录录核酸核酸核苷酸核苷酸磷酸磷酸核苷或核苷或脱氧核脱氧核苷苷核酸酶核酸酶水解水解核苷酶核苷酶核糖核糖脱氧核糖脱氧核糖碱基碱基戊糖戊糖嘌呤嘌呤嘧啶嘧啶核苷酸由碱基核苷酸由碱基(base)、戊糖、戊糖(pentose)和磷酸和磷酸3种成分以种成分以共价键依次连接而成。共价键依次连接而成。目目 录录（一）核酸中的碱基分为嘧啶碱和嘌呤碱两类（一）核酸中的碱基分为嘧啶碱和嘌呤碱两类核酸中常见的核酸中常见的5种碱基种碱基嘌呤嘌呤(purine)NNN HN123456789N
27、NN HNN H2腺嘌呤腺嘌呤(adenine,A)NN HN HNN H2O鸟嘌呤鸟嘌呤(guanine,G)碱碱 基基:目目 录录NNH132456嘧啶嘧啶(pyrimidine)胞嘧啶胞嘧啶(cytosine,C)NNHNH2O尿嘧啶尿嘧啶(uracil,U)NHNHOO胸腺嘧啶胸腺嘧啶(thymine,T)NHNHOOCH3目目 录录NHNNHNONH2NHNNNOHNH2GNHNHOONNOHOHUNHNHOOCH3NNOHOHCH3TNNNHNNH2NHNNHNNHANNHNH2ONHNHNHOC碱基可发生互变异构碱基可发生互变异构烯醇式烯醇式酮式酮式氨式氨式亚氨式亚氨式目目 录录
28、核酸中存在稀有碱基核酸中存在稀有碱基 核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基稀有碱基(rare base)。稀有碱基种类很多，大多数都是甲基化碱。稀有碱基种类很多，大多数都是甲基化碱基。基。tRNA中含有较多的稀有碱基，可高达中含有较多的稀有碱基，可高达10%。DNARNA嘌呤嘌呤m7G 7-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤 N6，N6-2 m6A N6，N6-二甲基腺嘌呤二甲基腺嘌呤N6-m6A N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤N6-m6A N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤m7G 7-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤嘧啶嘧啶m5 C 5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶DHU 二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶Hm
29、5 C 5-羟甲基胞嘧啶羟甲基胞嘧啶T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶核酸中部分稀有碱基核酸中部分稀有碱基目目 录录NNHNHNNOCH3CH3NNNHNNHCH2CHCCH3CH3NHNHOOHHHHNHNHSON,N二甲基鸟嘌呤二甲基鸟嘌呤N6-异戊烯腺嘌呤异戊烯腺嘌呤双氢尿嘧啶双氢尿嘧啶4-巯尿嘧啶巯尿嘧啶 稀有碱基稀有碱基 目目 录录tRNA中常见的稀有碱基中常见的稀有碱基 目目 录录脱氧腺苷deoxyadenosineThe Structure and Function of Nucleotides核苷酸由碱基(base)、戊糖(pentose)和磷酸3种成分以共价键依次连接而成。鸟嘌呤(guan
30、ine,G)丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸嘌呤(purine)多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTP三、核苷酸的理化性质是其分离鉴定的基础核苷酸 nucleoside monophosphate（NMP）或ribonucleotideN6，N6-2 m6A N6，N6-二甲基腺嘌呤T 胸腺嘧啶NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有 AMP生物大分子蛋白质、核酸都是由基本结构单位组成的多聚体（polymer）；(1)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸脱氧核苷酸 deoxyribonucleoside monophosphate（dNMP）或deoxyribonucl
31、eotide芳香族氨基酸的紫外吸收（二）-R基团赋予氨基酸不同的极性(2)侧链含羟基或含巯基是极性中性氨基酸核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基(rare base)。鸟嘌呤(guanine,G)（二）（二）核苷酸中的戊糖有核糖和脱氧核糖两类核苷酸中的戊糖有核糖和脱氧核糖两类n核糖核苷酸：核糖核苷酸：-D-核糖核糖n脱氧核糖核苷酸：脱氧核糖核苷酸：-D-2-脱氧核糖脱氧核糖戊糖是核苷酸的另一个基本成分。戊糖是核苷酸的另一个基本成分。目目 录录戊戊 糖糖（构成（构成RNA）1 2 3 4 5 OHOCH2OHOHOH核糖核糖(ribose)（构成（构成DNA）OHOCH2OHOH脱氧核糖脱
32、氧核糖(deoxyribose)H目目 录录（三）（三）碱基和和戊糖缩合成核苷酸碱基和和戊糖缩合成核苷酸1.碱基碱基和和戊糖戊糖缩合成核苷缩合成核苷 -N-糖苷键糖苷键 2.糖苷键是可以旋转糖苷键是可以旋转 碱基位置存在顺式和反式结构碱基位置存在顺式和反式结构目目 录录OHOHHOHHHHOCH2NHNNNONH2OHOHHOHHHHOCH2NHNNNONH2OHOHHOHHHHOCH2NNHOOOHHHOHHHHOCH2NNHOO 顺式鸟嘌呤核苷顺式鸟嘌呤核苷反式鸟嘌呤核苷反式鸟嘌呤核苷反式胞嘧啶核苷反式胞嘧啶核苷反式胞嘧啶脱氧核苷反式胞嘧啶脱氧核苷目目 录录POOOHOHOCH2OHOHN
33、NNH2O核苷酸：核苷酸：AMP,GMP,UMP,CMP脱氧核苷酸：脱氧核苷酸：dAMP,dGMP,dTMP,dCMP 核苷核苷（脱氧核苷）和磷酸以脱氧核苷）和磷酸以磷酸酯键磷酸酯键连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。连接形成核苷酸（脱氧核苷酸）。（四）核苷与磷酸以酯键连接成核苷酸（四）核苷与磷酸以酯键连接成核苷酸目目 录录 腺嘌呤核苷三磷酸腺嘌呤核苷三磷酸 ATP腺嘌呤脱氧核苷一磷酸腺嘌呤脱氧核苷一磷酸 dAMP环式腺苷一磷酸环式腺苷一磷酸cAMP环式鸟苷一磷酸环式鸟苷一磷酸cGMP鸟苷四磷酸鸟苷四磷酸 ppGpp目目 录录参与构成核酸的主要碱基、核苷及相应的核苷酸的中英文对照参与构成核酸的主要碱
34、基、核苷及相应的核苷酸的中英文对照RNA碱基碱基base核苷核苷 ribonucleoside核苷酸核苷酸 nucleoside monophosphate（NMP）或）或ribonucleotide腺嘌呤腺嘌呤 adenine(A)鸟嘌呤鸟嘌呤 guanine(G)胞嘧啶胞嘧啶 cytosine(C)尿嘧啶尿嘧啶 uracil (U)腺苷腺苷adenosine鸟苷鸟苷guanosine胞苷胞苷cytidine尿苷尿苷uridine腺苷酸腺苷酸(AMP)adenosine monophosphate?鸟苷酸鸟苷酸(GMP)guanosine monophosphate胞苷酸胞苷酸(CMP)cy
35、tidine monophosphate尿苷酸尿苷酸(UMP)uridine monophosphateDNA碱基碱基base脱氧核苷脱氧核苷 deoxyribonucleoside脱氧核苷酸脱氧核苷酸 deoxyribonucleoside monophosphate（dNMP）或）或deoxyribonucleotide 腺嘌呤腺嘌呤 adenine(A)鸟嘌呤鸟嘌呤 guanine(G)胞嘧啶胞嘧啶 cytosine(C)胸腺嘧啶胸腺嘧啶 thymine(T)脱氧腺苷脱氧腺苷deoxyadenosine脱氧鸟苷脱氧鸟苷deoxyguanosine脱氧胞苷脱氧胞苷deoxycytidine
36、胸胸 苷苷thymidine脱氧腺苷酸脱氧腺苷酸(dAMP)deoxyadenosine monophosphate?脱氧鸟苷酸脱氧鸟苷酸(dGMP)deoxyguanosine monophosphate脱氧胞苷酸脱氧胞苷酸(dCMP)deoxycytidine monophosphate 胸苷酸胸苷酸 (dTMP)thymidine monophosphate目目 录录二、核苷酸在人体具有除构成核酸外的多种功能二、核苷酸在人体具有除构成核酸外的多种功能u 核苷酸是细胞内化学能载体核苷酸是细胞内化学能载体u 核苷酸可以作为细胞内信号转导信使核苷酸可以作为细胞内信号转导信使u 核苷酸是一些重要
37、辅酶的结构成分核苷酸是一些重要辅酶的结构成分u 核苷酸是重要的药物研究对象核苷酸是重要的药物研究对象 目目 录录体内重要的游离核苷酸及其衍生物体内重要的游离核苷酸及其衍生物l含核苷酸的生物活性物质：含核苷酸的生物活性物质：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有等都含有 AMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPl 环化核苷酸环化核苷酸:cAMP，cGMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP+N
38、AD+目目 录录三、核苷酸的理化性质是其分离鉴定的基础三、核苷酸的理化性质是其分离鉴定的基础核苷酸一般为白色粉末或结晶状物，平均核苷酸一般为白色粉末或结晶状物，平均分子量约为分子量约为340。溶于水，水溶液呈酸性。不溶。溶于水，水溶液呈酸性。不溶于丙酮、乙醇等有机溶剂。于丙酮、乙醇等有机溶剂。目目 录录脱氧胞苷酸(dCMP)deoxycytidine monophosphate色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。DNA纯品:OD260/OD280=1.Phenylalanine三、核苷酸的理化性质是其分离鉴定的基础含核苷酸的生物活性物质：嘧啶(pyrimidine)氨基酸与2，4
39、-二硝基氟苯反应生成二硝基苯基氨基酸m5 C 5-甲基胞嘧啶携带强负电荷，常位于水溶性蛋白的表面；蛋白质的基本结构单体是氨基酸参加合成尿素的鸟氨酸循环（三）可利用氨基酸理化特性对其进行定性化学结构为L-羟-三甲胺丁酸，参加脂质转运通过连续的肽键，许多氨基酸即可聚合成多肽或蛋白质分子核苷酸 nucleoside monophosphate（NMP）或ribonucleotide为体内的毒物或药物甲基化代谢提供甲基，起到解毒的作用是多肽链生物合成的起始氨基酸；是多肽链生物合成的起始氨基酸；（四）氨基酸的侧链可有其他化学基团修饰（一）核苷酸的紫外吸收特征可用于其定性定量分析（一）核苷酸的紫外吸收特征
40、可用于其定性定量分析目目 录录1.DNA或或RNA的定量的定量OD260=1.0相当于相当于50g/ml双链双链DNA40g/ml单链单链DNA（或（或RNA）20g/ml寡核苷酸寡核苷酸2.判断核酸样品的纯度判断核酸样品的纯度DNA纯品纯品:OD260/OD280=1.8RNA纯品纯品:OD260/OD280=2.0OD260的应用的应用目目 录录（二）（二）核苷酸的解离特征可用于其分离纯化核苷酸的解离特征可用于其分离纯化核苷酸分子在特定溶液中各基团的解离常数核苷酸分子在特定溶液中各基团的解离常数（pK）和等电点（）和等电点（pI）均为特征性常数，这些）均为特征性常数，这些特性赋予核苷酸以层
41、析和电泳行为的差异，因此特性赋予核苷酸以层析和电泳行为的差异，因此被广泛用于核苷酸的分离和纯化。例如，薄层层被广泛用于核苷酸的分离和纯化。例如，薄层层析、离子交换层析、毛细管电泳等技术都可用于析、离子交换层析、毛细管电泳等技术都可用于分离和纯化核苷酸。分离和纯化核苷酸。目目 录录(5)(5)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸n包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，其侧链分别有包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，其侧链分别有苯基、酚基和吲哚基。苯基、酚基和吲哚基。侧链含芳香环的氨基酸侧链含芳香环的氨基酸组氨酸组氨酸HistidineHis H见上见上7.59苯丙氨酸苯丙氨
42、酸PhenylalaninePheF5.48酪氨酸酪氨酸TyrosineTyr Y5.66色氨酸色氨酸TryptophanTrp W5.89亚氨基酸亚氨基酸脯氨酸脯氨酸 ProlinePro P6.30目目 录录几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2目目 录录核酸的化学组成核酸的化学组成 元素组成元素组成C、H、O、N、P（9%10%）分子组成分子组成 碱基碱基(base)：嘌呤碱，嘧啶碱：嘌呤碱，嘧啶碱 戊糖戊糖(pentose)：核糖，脱氧核糖：核糖，脱氧核糖 磷酸磷酸(phosphat
43、e)目目 录录核酸中存在稀有碱基核酸中存在稀有碱基 核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基稀有碱基(rare base)。稀有碱基种类很多，大多数都是甲基化碱。稀有碱基种类很多，大多数都是甲基化碱基。基。tRNA中含有较多的稀有碱基，可高达中含有较多的稀有碱基，可高达10%。DNARNA嘌呤嘌呤m7G 7-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤 N6，N6-2 m6A N6，N6-二甲基腺嘌呤二甲基腺嘌呤N6-m6A N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤N6-m6A N6-甲基腺嘌呤甲基腺嘌呤m7G 7-甲基鸟嘌呤甲基鸟嘌呤嘧啶嘧啶m5 C 5-甲基胞嘧啶甲基胞嘧啶DHU 二氢尿嘧啶
44、二氢尿嘧啶Hm5 C 5-羟甲基胞嘧啶羟甲基胞嘧啶T 胸腺嘧啶胸腺嘧啶核酸中部分稀有碱基核酸中部分稀有碱基目目 录录体内重要的游离核苷酸及其衍生物体内重要的游离核苷酸及其衍生物l含核苷酸的生物活性物质：含核苷酸的生物活性物质：NAD+、NADP+、CoA-SH、FAD 等都含有等都含有 AMPl 多磷酸核苷酸：多磷酸核苷酸：NMP，NDP，NTPl 环化核苷酸环化核苷酸:cAMP，cGMPNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOHNOCH2OOHOHNNNNH2POOHOPOOHOPOOHOHNOCH2OOHONNNNH2POOHNADP
45、+NAD+目目 录录三、核苷酸的理化性质是其分离鉴定的基础三、核苷酸的理化性质是其分离鉴定的基础核苷酸一般为白色粉末或结晶状物，平均核苷酸一般为白色粉末或结晶状物，平均分子量约为分子量约为340。溶于水，水溶液呈酸性。不溶。溶于水，水溶液呈酸性。不溶于丙酮、乙醇等有机溶剂。于丙酮、乙醇等有机溶剂。目目 录录（一）核苷酸的紫外吸收特征可用于其定性定量分析（一）核苷酸的紫外吸收特征可用于其定性定量分析目目 录录（二）氨基酸的化学反应特性决定其体内功能RNA纯品:OD260/OD280=2.均含有较大的疏水侧链，其刚性结构特征及疏水相互作用都对蛋白折叠有重要的影响力，常作为水溶性蛋白的内部支撑结构色
46、氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。Glutamic acid核苷 ribonucleoside核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基(rare base)。参与构成核酸的主要碱基、核苷及相应的核苷酸的中英文对照氨基酸与2，4-二硝基氟苯反应生成二硝基苯基氨基酸(5)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸m7G 7-甲基鸟嘌呤Phenylalanine-N-糖苷键泛酸（一种维生素）的成分之一嘌呤(purine)（三）可利用氨基酸理化特性对其进行定性其-脱羧产物-氨基丁酸亦是重要的神经递质化学结构为L-羟-三甲胺丁酸，参加脂质转运N6-m6A N6-甲基腺嘌呤胞嘧啶 cytosin
47、e(C)为体内的毒物或药物甲基化代谢提供甲基，起到解毒的作用核酸中还有一些含量甚少的碱基，称为稀有碱基(rare base)。组成蛋白质的氨基酸的其他功能及重要衍生物举例胞嘧啶 cytosine(C)（三）碱基和和戊糖缩合成核苷酸m5 C 5-甲基胞嘧啶脱羧形成的组胺具有血管舒张作用，并参与多种变态反应随着毛细管电泳（capillary electrophoresis，CE；苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸N6，N6-2 m6A N6，N6-二甲基腺嘌呤DNA纯品:OD260/OD280=1.AMP,GMP,UMP,CMP三、核苷酸的理化性质是其分离鉴定的基础腺嘌呤 adenine(A)芳香族氨基酸的
48、紫外吸收嘧啶(pyrimidine)N6-m6A N6-甲基腺嘌呤侧链含碱性基团的氨基酸产生重要的信号物质一氧化氮（NO）；核苷酸由碱基(base)、戊糖(pentose)和磷酸3种成分以共价键依次连接而成。（二）（二）核苷酸的解离特征可用于其分离纯化核苷酸的解离特征可用于其分离纯化核苷酸分子在特定溶液中各基团的解离常数核苷酸分子在特定溶液中各基团的解离常数（pK）和等电点（）和等电点（pI）均为特征性常数，这些）均为特征性常数，这些特性赋予核苷酸以层析和电泳行为的差异，因此特性赋予核苷酸以层析和电泳行为的差异，因此被广泛用于核苷酸的分离和纯化。例如，薄层层被广泛用于核苷酸的分离和纯化。例如，薄层层析、离子交换层析、毛细管电泳等技术都可用于析、离子交换层析、毛细管电泳等技术都可用于分离和纯化核苷酸。分离和纯化核苷酸。
