第十章 氨基酸、蛋白质和酶
§10.4氨基酸、蛋白质和酶
氨基酸（amino acid）：含有氨基和羧基的
一类有机化合物的通称。生物功能大分子蛋白 质的基本组成单位，是构成动物营养所需蛋白 质的基本物质。是含有一个碱性氨基和一个酸 性羧基的有机化合物。氨基连在α-碳上的为 α-氨基酸。天然氨基酸均为α-氨基酸。
（L.Spallanzani,1729—1799）设计了一个巧妙的实验： 将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时 间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中 一定含有消化肉块的物质。但是什么，他不清楚。 • 1836年，德国科学家施旺（1810—1882）从胃液中提取 出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。
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酶的分类
根据酶所催化的反应性质的不同，将酶分成六大类：
• 氧化还原酶类（oxidoreductase） • 转移酶类（transferases） • 水解酶类（hydrolases ） • 裂合酶类（lyases • 异构酶类（isomerases） • 合成酶类（ligase）
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除构成蛋白质的氨基酸外，其他游离氨基酸也大 量存在于中药中，有些氨基酸为中药的有效成分
使君子
使君子氨酸
使君子中的使君子氨 酸具有驱蛔作用
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毛边南瓜子
NH2 COOH
N H
毛边南瓜子中的南瓜子氨 酸具有治疗丝虫病和血吸 虫病的作用
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多数蛋白质可溶于水，形成胶 体，加热煮沸则变性凝结自水中析 出；不溶于有机溶剂，如中药制剂 生产中常用水煮醇沉法即可使蛋白 质沉淀除去
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检识蛋白质的方法
将蛋白质溶于 碱性水溶液中
少量 CU2SO4
紫色或紫红色
上述反应称为 双缩尿反应
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酶的发现
• 1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼
天冬
H2NCOCH2CHCOOH NH2
天冬、玄参、棉根中的天 冬门素具有镇咳和平喘作 用
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田七氨酸： C5H8N2O5 三七中的田基酸的检识
茚三酮试剂：灵敏度高，最为常用
吲哚醌试剂、1，2-萘醌-4-磺酸试剂：对不同的氨基酸 显示不同的颜色
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半夏蛋白
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天花粉
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氨基酸是组成蛋白质的基本单位
H
NH2 C COOH
H NH2 C COOH
H
甘氨酸
CH3
丙氨酸
H NH2 C COOH
CH2CH2COOH
谷氨酸
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H HN
H O H H O HH
C C N C C N C CO
R1
R2
R3 HN
H
H
C CO
R4 HN
CO C HN
Rn
肽链
CO C H R5
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蛋白质分子多样性
氨基酸种类不同 氨基酸数目不同 氨基酸序列不同 肽链空间结构不同
蛋白质 的结构 多样性
蛋白质 的种类 多样性
蛋白质功能的多样性
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这句话的意思是：没有蛋白质的存在，也 就没有生命。蛋白质是一切生命活动的体现者， 有什么样的蛋白质就能表现出什么样的生物性 状。
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蛋白质广泛存在于我们的生活中
动物蛋白
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黑
植物蛋白
大
豆
植 物 蛋 白 粉
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蛋白质大量存在于中草药中，在中药制 剂的工艺中，大多数情况将其作为杂质除 去。但近几十年来，随着对中药化学成分 的深入研究，陆续发现某些中草药的蛋白 质具有一定的生物活性。
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酶与疾病
• 酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程 能有条不紊地进行，使物质代谢与正常的生理机 能互相适应．若因遗传缺陷造成某个酶缺损，或 其它原因造成酶的活性减弱，均可导致该酶催化 的反应异常，使物质代谢紊乱，甚至发生疾 病．因此酶与医学的关系十分密切。
• 3、多样性：大约有4000多种； • 4、温和性：酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件
下进行的。 • 5、活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制
调节、共价修饰调节和变构调节等。 • 6.有些酶的催化性与辅因子有关。 • 7.易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、
强碱等破坏。
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酶的化学本质
• 大多数为蛋白质，少部分为RNA。
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酶的性质—促进水解
• 酶是一种活性蛋白质，除了具有蛋白质的通性外， 还具有促进中药化学成分水解的性质，如苷类。
• 酶的水解作用具有专属性，而这种酶往往与被水 节成分共存与同一植物内，大多数情况下，需防 止酶水解中药中欲提取的成分，必须使酶变性而 破坏其活性，如加热、加入电解质或重金属盐。
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提取氨基酸
一般用水煮醇沉法从中草药中提取氨基 酸，滤除沉淀，浓缩至无醇味，再依次 通过强酸型阳离子交换树脂柱，用稀酸 或稀碱洗脱即可得到总氨基酸
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恩格斯曾说过这样的话：“生命是蛋白 质的存在方式，这种存在方式本质上就在于 蛋白质化学成分的不断自我更新。”
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酶的发现
• 1926年，美国科学家萨姆钠（1887—1955）从刀豆种
子中提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证实脲酶是一 种蛋白质。 • 20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结 晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。 • 20世纪80年代，美国科学家切赫（T.R.Cech,1947—）和 奥特曼（S.Altman,1939—）发现少数RNA也具有生物催 化作用。
• 但有时则要利用其水解的专属性，如强心灵的生 产工艺中，使黄夹苷甲和黄夹苷乙分子的葡萄糖 去掉，所得次生苷的强心作用提高5倍左右。
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酶的性质—催化作用
• 1、高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应 速率更快；
• 2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶 只能催化蛋白质水解成多肽；