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1、第十八章第十八章 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 核酸核酸有机化学有机化学1、氨基酸、氨基酸2、多肽、多肽3、蛋白质、蛋白质4、核酸、核酸蛋白质蛋白质：含氮的天然高聚物，生物体内一切组织的基本组含氮的天然高聚物，生物体内一切组织的基本组成部分除水外，细胞内成部分除水外，细胞内80都是蛋白质。在生命现象都是蛋白质。在生命现象中起重要的作用。人类的主要营养物质之一。中起重要的作用。人类的主要营养物质之一。如：如：酶（球蛋白）酶（球蛋白）机体内起催化作用机体内起催化作用 激素（蛋白质及其衍生物）激素（蛋白质及其衍生物）调解代谢调解代谢 血红蛋白血红蛋白运输运输O2和和CO2 抗原抗体抗原抗体免疫作用免疫
2、作用蛋白质水解后都生成氨基酸蛋白质水解后都生成氨基酸一、结构一、结构二、分类、命名二、分类、命名18-1 氨基酸氨基酸18-1-1 氨基酸的结构、分类和命名氨基酸的结构、分类和命名 羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代的化合物叫做氨基酸。它们是构成蛋白质分子的基代的化合物叫做氨基酸。它们是构成蛋白质分子的基础。础。可分为可分为-氨基酸、氨基酸、-氨基酸、氨基酸、-氨基酸。氨基酸。氨基酸可以按照系统命名法，以羧酸为母体，氨基氨基酸可以按照系统命名法，以羧酸为母体，氨基酸为取代基来命名。但酸为取代基来命名。但-氨基酸通常按其来源或性质氨基酸通常按其
3、来源或性质所得的俗名来称呼。例如：所得的俗名来称呼。例如：NH2CH2COOH-氨基乙酸氨基乙酸 甘氨酸甘氨酸HOOCCH2CH2CHCOOH NH2 -氨基戊二酸氨基戊二酸 谷氨酸谷氨酸NH2CH2CH2COOH-氨基丙酸氨基丙酸 丙氨酸丙氨酸NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOH NH2 ,二氨基已酸二氨基已酸 赖氨酸赖氨酸 蛋白质水解可以得到各种蛋白质水解可以得到各种-氨基酸的混合物。氨基酸的混合物。蛋白质水解后得到的氨基酸都是蛋白质水解后得到的氨基酸都是氨基酸。天然产氨基酸（除甘氨酸）都有旋光性，氨基酸。天然产氨基酸（除甘氨酸）都有旋光性，绝大多数为绝大多数为L构型，构型，（少数微
4、生物代谢产物是（少数微生物代谢产物是D构型）。构型）。HNH2COOHRCOOHCH3HHOCOOHRHH2NL乳酸 L氨基酸用用 R、S 命名的则命名的则 L 构型构型的氨基酸多为的氨基酸多为 S 型，只有型，只有L半光氨酸为半光氨酸为 R 型。型。COOHCH2SHHH2N天然氨基酸：天然氨基酸：下列氨基酸可组成无数蛋白质：下列氨基酸可组成无数蛋白质：结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点NH2CH2COOH 甘氨酸甘氨酸 Gly 5.97NH2H3CHCCOOH丙氨酸丙氨酸 Ala 6.00NH2CH(H3C)2HCCOOH*颉氨酸颉氨酸 Val 5.96NH2CHC2H5HCCOO
5、HCH3*异亮氨酸异亮氨酸 Ile 5.98I、中性、中性 (*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点NH2CHCOOH(H3C)2HCH2C*亮氨酸亮氨酸 Leu 6.02NH2CHCOOHC6H5H2C*苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe 5.48NH2CHCOOHHSH2C半光氨酸半光氨酸 Cys 5.07NH2CHCOOHH3CHCOH*苏氨酸苏氨酸 Thr 5.6OH2NC(CH2)2CHCOOHNH2谷氨酸谷氨酸 Gln 5.56 OH2NCCH2CHCOOHNH2天冬氨酸天冬氨酸 Asn 5
6、.07CH3S(CH2)2CHCOOHNH2*蛋氨酸蛋氨酸 Met 5.47HOCH2CHCOOHNH2丝氨酸丝氨酸 Ser 5.68NHCOOH脯氨酸脯氨酸 pro 6.30CH2CHHOCOOHNH2酪氨酸酪氨酸 Tyr 5.66 NHCH2CHCOOHNH2*色氨酸色氨酸 Trp 5.89结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点II 酸性酸性HOOCCH2CHCOOHNH2天冬氨酸天冬氨酸 Asp 2.77HOOC(CH2)2CH COOHNH2谷氨酸谷氨酸 Glu 3.22III 碱性碱性H2N(CH2)4CH COOHNH2*赖氨酸赖氨酸 Lys 9.74CHN(CH2)2CH C
7、OOHNH2HNNH3精氨酸精氨酸 Arg 10.76NH2NCH2CHNH2COO组氨酸组氨酸 His 7.59结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点18-1-2 氨基酸的性质氨基酸的性质 -氨基酸都是无色晶体，易溶于水而难溶于无水乙氨基酸都是无色晶体，易溶于水而难溶于无水乙醇乙醚，由蛋白质水解所得醇乙醚，由蛋白质水解所得-氨基酸，除甘氨酸外，都氨基酸，除甘氨酸外，都具有旋光性。他们的具有旋光性。他们的碳原子的结构类型都与碳原子的结构类型都与L-甘油醛甘油醛相同，固都属于相同，固都属于L型。型。若用若用R-S标记法，这些标记法，这些-氨基酸的氨基酸的碳原子的构型碳原子的构型都是都是S型。
8、型。R CHNH2COOHHNO2R CHOHCOOH+N2 +H2OH3NHC COOROC ClC6H5酰基化HNHC COOHRC6H5COROH酯化H2NHC COORR用于定量分析，根据放出的用于定量分析，根据放出的N2的体积，可以算出样的体积，可以算出样品的伯氨基的含量。品的伯氨基的含量。氨基酸分子中含有氨基和羧酸。他们具有氨基氨基酸分子中含有氨基和羧酸。他们具有氨基和羧基的典型性质。例如，羧基可以发生酯化反应，和羧基的典型性质。例如，羧基可以发生酯化反应，氨基可以发生酰基化反应；氨基与亚硝酸作用可转氨基可以发生酰基化反应；氨基与亚硝酸作用可转变为羟基。变为羟基。(1)酸碱性酸碱性
9、两性和等电点两性和等电点氨基酸还有一些特殊的性质。氨基酸还有一些特殊的性质。R -氨基酸可以通过用通式氨基酸可以通过用通式NH2CHCOOH 表示表示实际上是以偶级离子的形式存在的：实际上是以偶级离子的形式存在的：内盐内盐氨基酸的等电点氨基酸的等电点在酸性溶液中，主要以正离子的形式存在。在酸性溶液中，主要以正离子的形式存在。在碱性溶液中，主要以负离子的形式存在。在碱性溶液中，主要以负离子的形式存在。在水溶液中在水溶液中 在一定的在一定的pH值溶液中，正离子和负离子数量相等，值溶液中，正离子和负离子数量相等，且浓度都很低，而偶级离子浓度最高，此时电解，以且浓度都很低，而偶级离子浓度最高，此时电解
10、，以偶级离子形式存在的氨基酸不移动。这溶液的偶级离子形式存在的氨基酸不移动。这溶液的pH值就值就叫做氨基酸的等电点。叫做氨基酸的等电点。(2)水合茚三酮反应水合茚三酮反应 等电点不是中性点；等电点不是中性点；氨基酸在等电点时的溶解度最小氨基酸在等电点时的溶解度最小.这个颜色反应通常用于这个颜色反应通常用于-氨基酸的比色测定和色氨基酸的比色测定和色层分析的显色。层分析的显色。R CHNH2COOHOOOHOH+2H2OOOOONHCHRN CHCOOHRCO2OON CH2ROONH2HRCHO +OOOHOHOONHOOOONOOHH2O与水含茚三酮的反应历程与水含茚三酮的反应历程紫色物质，用
11、于紫色物质，用于氨基酸氨基酸的比色测定和纸层析显色的比色测定和纸层析显色(3)受热后的反应受热后的反应-氨基酸受热后，能在两分子之间发生脱水反应。氨基酸受热后，能在两分子之间发生脱水反应。-氨基酸受热后，容易脱去一分子氨，生成氨基酸受热后，容易脱去一分子氨，生成,不饱和不饱和羧酸。羧酸。-或或-氨基酸受热后，容易分子内脱去一分子水。氨基酸受热后，容易分子内脱去一分子水。分子中氨基和羧基相隔更远时，受热后可以多分子中氨基和羧基相隔更远时，受热后可以多分子脱水，生成聚酰胺。分子脱水，生成聚酰胺。1、由蛋白质水解、由蛋白质水解在酸、碱或酶的作用下水解得到在酸、碱或酶的作用下水解得到多种多种-氨基酸混
12、合物，分离得到。氨基酸混合物，分离得到。2、由卤代酸氨解、由卤代酸氨解羧酸在羧酸在PBr3作用下与溴作用，作用下与溴作用，生成生成-溴代酸，再与过量氨作用，生成：溴代酸，再与过量氨作用，生成：18-1-3 氨基酸的制备氨基酸的制备蛋白质水解微生物发酵20种常见氨基酸都可以由发酵法制备有机合成3、由、由由醛（或酮）制备由醛（或酮）制备4、由丙二酸酯制备、由丙二酸酯制备RCHOKCN+NH4ClOHRHCCNNH3NH2RHCCNH2ONH2RHCCOOH用盖布瑞尔法代替上法用盖布瑞尔法代替上法,可得比较纯产品。可得比较纯产品。N-邻苯二甲酰亚胺基丙二酸酯可用下法制得。邻苯二甲酰亚胺基丙二酸酯可用
13、下法制得。用苯、不超过用苯、不超过3个碳原子的有机化合物、丙二酸酯以及个碳原子的有机化合物、丙二酸酯以及必要的试剂合成：亮氨酸，异亮氨酸，苯丙氨必要的试剂合成：亮氨酸，异亮氨酸，苯丙氨酸，胳氨酸。酸，胳氨酸。氨基酸的拆分氨基酸的拆分 合成方法得到的氨基酸通常是合成方法得到的氨基酸通常是外消旋体混合物外消旋体混合物，可，可用多种方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。用多种方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。例：例：DL（CH3）2CHCH2CHCOOHNH2OH3CC O2DL（CH3）2CHCH2CHCOOHNHCCH3O水解酶D亮胺酸乙酰胺 L亮胺酸D-亮氨酸乙酰氨亮氨酸乙酰氨 L-亮
14、氨酸亮氨酸18-2 多肽多肽许多多肽本身有重要的生理作用许多多肽本身有重要的生理作用后叶催产素后叶催产素八肽八肽胰岛素胰岛素五十一肽五十一肽 多肽是含有多个氨基酸单元的聚合物。由两个氨基多肽是含有多个氨基酸单元的聚合物。由两个氨基酸单元构成的是二肽，由三个氨基酸单元构成的是三酸单元构成的是二肽，由三个氨基酸单元构成的是三肽，肽，余类推。它们统称余类推。它们统称多肽多肽，或简称，或简称肽肽。通过氨基和羧基之间脱水缩合而形成连接氨基酸单通过氨基和羧基之间脱水缩合而形成连接氨基酸单元的酰胺键（元的酰胺键（CONH）又叫做）又叫做肽键肽键。多肽链可用如下通式代表：多肽链可用如下通式代表：在肽链中，有氨
15、基的一端叫做在肽链中，有氨基的一端叫做N端端：有羧基的一端：有羧基的一端叫做叫做C端端。在写多肽结构时，通常把。在写多肽结构时，通常把N端写在左边，端写在左边，C端端写在右边，命名时由写在右边，命名时由N端叫起，称为氨酰（基）某氨酸。端叫起，称为氨酰（基）某氨酸。常用简写来表示。例如：常用简写来表示。例如：天然多肽都是由不同的氨基酸组成的。天然多肽都是由不同的氨基酸组成的。垂体后叶催产素：垂体后叶催产素：蛋白质也是由许多氨基酸单元通过肽键组成的。蛋白质也是由许多氨基酸单元通过肽键组成的。蛋白质部分水解可以得到多肽。蛋白质部分水解可以得到多肽。一般将多肽在酸性溶液中水解，再用色层分离法一般将多肽
16、在酸性溶液中水解，再用色层分离法把各种氨基酸分开，然后进行分析。把各种氨基酸分开，然后进行分析。氨基酸的排列顺序，则是通过末端分析的方法，氨基酸的排列顺序，则是通过末端分析的方法，配合部分水解，加以确定。配合部分水解，加以确定。18-2-1 多肽结构的测定多肽结构的测定多肽6N HCl110（11h)各种氨基酸层析分离种类含量小分子每种数目离子交换色谱电泳连接顺序：a 氮端分析H2NCH CORHNCH CORHNCH CORHNCH CORHNCH COOHORN端碳端末端分析末端分析用适当的化学方法，可以使多肽末端的用适当的化学方法，可以使多肽末端的氨基酸断裂，经过分析，就可以知道多肽链的两端是氨基酸断裂，经过分析，就可以知道多肽链的两端是哪两个氨基酸，这就叫末端分析。降解了的肽链还可哪两个氨基酸，这就叫末端分析。降解了的肽链还可以再反复进行末端分析，就可以确定多肽链中蛋白质以再反复进行末端分析，就可以确定多肽链中蛋白质的连接次序。（的连接次序。（一般结合部分水解的方法一般结合部分水解的方法）例如：例如：设某三肽完全水解后，可得到谷氨酸、半胱氨酸设某三肽完全水解后，可得到谷氨酸、半
