第二十章氨基酸蛋白质.ppt

1、有机化学各章有机化学各章第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 饱和烃：烷烃和环烷烃饱和烃：烷烃和环烷烃第三章第三章 不饱和烃：烯烃和炔烃不饱和烃：烯烃和炔烃第四章二烯烃第四章二烯烃 共轭体系共轭体系 共振共振论论第五章第五章 芳烃芳烃 芳香性芳香性第六章第六章 立体化学立体化学第七章第七章 卤代烃卤代烃 相转移催化反相转移催化反应应 邻基效应邻基效应第八章第八章 有机化合物波普分析有机化合物波普分析第九章第九章 醇和酚醇和酚第十章第十章 醚和环氧化合物醚和环氧化合物第十一章第十一章 醛、酮和醌醛、酮和醌第十二章羧酸第十二章羧酸第十三章羧酸衍生物第十三章羧酸衍生物第十四章第十四章-二羰基化合物二羰

2、基化合物第十五章有机含氮化合物第十五章有机含氮化合物第十六章有机含硫、含磷和含硅第十六章有机含硫、含磷和含硅化合物化合物第十七章杂环化合物第十七章杂环化合物第十八章类脂类第十八章类脂类第十九章碳水化合物第十九章碳水化合物第二十章第二十章氨基酸、蛋白质和核酸氨基酸、蛋白质和核酸第二十章第二十章 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 核酸核酸20.1 20.1 氨基酸氨基酸 20.1.120.1.1 氨基酸的结构与命名氨基酸的结构与命名 20.1.2 20.1.2 氨基酸的制备氨基酸的制备 20.1.3 20.1.3 氨基酸的性质氨基酸的性质20.2 20.2 多肽多肽 20.2.1 20.2.1 多肽的分

3、类和命名多肽的分类和命名 20.2.2 20.2.2 多肽的结构测定多肽的结构测定 20.2.3 20.2.3 多肽的合成多肽的合成20.3 20.3 蛋白质蛋白质 20.3.1 20.3.1 蛋白质的分类和功能蛋白质的分类和功能 20.3.220.3.2 蛋白质的组成蛋白质的组成 20.3.3 20.3.3 蛋白质的性质蛋白质的性质 20.3.4 20.3.4 蛋白质的结构蛋白质的结构20.4 20.4 核酸核酸20.1.1 20.1.1 氨基酸的分类、命名和结构氨基酸的分类、命名和结构20.120.1 氨基酸氨基酸 与羟基酸类似，氨基酸可按照氨基连在碳链上的位次不同而分为与羟基酸类似，氨基

4、酸可按照氨基连在碳链上的位次不同而分为,-氨基酸。氨基酸。但由蛋白质水解得到的氨基酸是但由蛋白质水解得到的氨基酸是-氨基酸氨基酸，且仅有二十几，且仅有二十几种，它们是组成蛋白质的基本单位。种，它们是组成蛋白质的基本单位。参与构成生命最基本的物质有蛋白质、核酸、多糖和脂类，参与构成生命最基本的物质有蛋白质、核酸、多糖和脂类，其中以蛋白质和核酸最重要。其中以蛋白质和核酸最重要。氨基酸是羧酸碳链上的氢原子被氨基取代后的化合物。分子中氨基酸是羧酸碳链上的氢原子被氨基取代后的化合物。分子中含有氨基和羧基两种官能团。含有氨基和羧基两种官能团。氨基酸的系统命名法是将氨基作为羧酸的取代基命名的，但由蛋白质水解

5、氨基酸的系统命名法是将氨基作为羧酸的取代基命名的，但由蛋白质水解得到的氨基酸都有俗名得到的氨基酸都有俗名(见表见表20-120-1)。44甲基甲基22氨基戊酸氨基戊酸 2 2，66二氨基己酸二氨基己酸 22氨基戊二酸氨基戊二酸 (俗名亮氨酸俗名亮氨酸)()(俗名赖氨酸俗名赖氨酸)()(俗名谷氨酸俗名谷氨酸)在氨基酸分子中可以含有多个氨基或多个羧基在氨基酸分子中可以含有多个氨基或多个羧基 氨基和羧基数目相等的为氨基和羧基数目相等的为中性氨基酸中性氨基酸，如亮氨酸等；，如亮氨酸等；氨基数目多于羧基的为氨基数目多于羧基的为碱性氨基酸碱性氨基酸，如赖氨酸等；，如赖氨酸等；而羧基数目多于氨基的是而羧基数

6、目多于氨基的是酸性氨基酸酸性氨基酸，常见的如谷氨酸。，常见的如谷氨酸。由蛋白质获得的氨基酸，除氨基乙酸由蛋白质获得的氨基酸，除氨基乙酸(甘氨酸甘氨酸)外，分子中的外，分子中的-碳原子碳原子都是手性碳原子，都具有旋光性，其构型均属于都是手性碳原子，都具有旋光性，其构型均属于L L型，它们与型，它们与L-L-甘油醛之间的甘油醛之间的关系如下：关系如下：L-L-丝氨酸丝氨酸 L-L-氨基酸氨基酸 L-L-甘油醛甘油醛 上面的上面的L-L-氨基酸是一个通式，氨基酸是一个通式，其中其中R R是分子中的可变部分是分子中的可变部分，是蛋白质，是蛋白质中各种中各种-氨基酸的差别所在。氨基酸的差别所在。氨基酸构

7、型的标记，通常采用氨基酸构型的标记，通常采用D D，LL命名法；分子中的手性碳原子则通命名法；分子中的手性碳原子则通常采用常采用R R，SS命名法。例如命名法。例如2S2S2S2S3R3RL-L-丙氨酸丙氨酸L-L-苏氨酸苏氨酸Back 一些氨基酸可由蛋白质的水解得到。但分离成纯品很难。合成法一些氨基酸可由蛋白质的水解得到。但分离成纯品很难。合成法可以获得单一的物质。可以获得单一的物质。(1)(1)-取代酸的氨解取代酸的氨解(2)(2)GabrialGabrial法法 在十五章中已讨论在十五章中已讨论(3)(3)StrecherStrecher合成合成 是制备是制备-氨基酸很有用的方法氨基酸很

8、有用的方法20.1.2 20.1.2 氨基酸的制备氨基酸的制备Back20.1.3 20.1.3 氨基酸的性质氨基酸的性质 氨基酸是没有挥发性的粘稠液体或结晶固体。固体氨基酸的熔点很氨基酸是没有挥发性的粘稠液体或结晶固体。固体氨基酸的熔点很高。例如氨基乙酸高。例如氨基乙酸292292熔化并分解，而乙酸的熔点是熔化并分解，而乙酸的熔点是16.616.6。一般的。一般的氨基酸能溶于水，不溶于乙醚、丙酮和氯仿等非极性有机溶剂。氨基酸氨基酸能溶于水，不溶于乙醚、丙酮和氯仿等非极性有机溶剂。氨基酸具有氨基和羧基的典型性质，也具有氨基和羧基相互影响而产生的一些具有氨基和羧基的典型性质，也具有氨基和羧基相互

9、影响而产生的一些特殊性质。特殊性质。(1)(1)羧基的反应羧基的反应 -氨基酸分子中的羧基具有典型羧基的性质，氨基酸分子中的羧基具有典型羧基的性质，如能与碱、五氯化磷、如能与碱、五氯化磷、氨、醇、氢化铝锂等反应氨、醇、氢化铝锂等反应。例如：反应。例如：反应在肽的合成中可用来活化羧基；在肽的合成中可用来活化羧基；反应反应在肽的合成中可用来保护羧基。在肽的合成中可用来保护羧基。(2)(2)氨基的反应氨基的反应 -氨基酸分子中的氨基具有典型氨基的性质，氨基酸分子中的氨基具有典型氨基的性质，如能与酸、亚硝酸、如能与酸、亚硝酸、烃基化试剂、酰基化试剂、甲醛、过氧化氢等反应烃基化试剂、酰基化试剂、甲醛、过

10、氧化氢等反应。(3)(3)酸碱性酸碱性两性和等电点两性和等电点保护氨基保护氨基测定氨基酸测定氨基酸测定伯氨基测定伯氨基 氨基酸因含有氨基和羧基，既能与酸又能与碱反应，是两性化氨基酸因含有氨基和羧基，既能与酸又能与碱反应，是两性化合物。分子内的氨基与羧基也能反应生成盐，这种盐称为内盐，亦称合物。分子内的氨基与羧基也能反应生成盐，这种盐称为内盐，亦称两性离子或偶极离子。两性离子或偶极离子。-氨基酸的物理性质也说明它是以内盐形式氨基酸的物理性质也说明它是以内盐形式存在的。存在的。正离子正离子 偶极离子偶极离子 负离子负离子 强酸性溶液中强酸性溶液中(pH=0)(pH=0)强碱性溶液中强碱性溶液中(p

11、H=14)(pH=14)主要存在形式主要存在形式 主要存在形式主要存在形式 当溶液为某一当溶液为某一pHpH时，负离子时，负离子()()和正离子和正离子()()浓度相等，净电荷浓度相等，净电荷等于零，在电场中氨基酸既不向正极也不向负极移动，这时溶液的等于零，在电场中氨基酸既不向正极也不向负极移动，这时溶液的pHpH称为该氨基酸的等电点称为该氨基酸的等电点(用用pIpI表示表示)，不同的氨基酸具有不同的等电点，不同的氨基酸具有不同的等电点(见表见表201201)。在等电点时，偶极离子的浓度最大，氨基酸在水中的溶解度最小，在等电点时，偶极离子的浓度最大，氨基酸在水中的溶解度最小，因此利用调节等电点

12、的方法，可以分离氨基酸的混合物。因此利用调节等电点的方法，可以分离氨基酸的混合物。(4)(4)与水合茚三酮反应与水合茚三酮反应 -氨基酸水溶液与水合茚三酮反应，生成蓝紫色物质。氨基酸水溶液与水合茚三酮反应，生成蓝紫色物质。由于反应很灵敏，水合茚三酮显色反应与离子交换层析法结合，由于反应很灵敏，水合茚三酮显色反应与离子交换层析法结合，广泛用于定量测定氨基酸的浓度。这是因为与试剂作用生成颜色的强广泛用于定量测定氨基酸的浓度。这是因为与试剂作用生成颜色的强度直接和氨基酸的浓度有关。度直接和氨基酸的浓度有关。水合茚三酮水合茚三酮 (蓝紫色物质蓝紫色物质)(5)(5)受热反应受热反应-氨基酸氨基酸-氨基

13、酸氨基酸-或或-氨基酸氨基酸更远距离更远距离氨基酸氨基酸交酰胺交酰胺,-不饱和羧酸不饱和羧酸聚酰胺聚酰胺Back20.220.2 多肽多肽20.2.1 20.2.1 多肽结构的分类和命名多肽结构的分类和命名 -氨基酸分子间的氨基与羧基脱水，通过酰胺键相连而成的化合物称为肽，氨基酸分子间的氨基与羧基脱水，通过酰胺键相连而成的化合物称为肽，其中的酰胺键又称为肽键。其中的酰胺键又称为肽键。由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由三个和多个氨基酸组成的肽，分别称由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由三个和多个氨基酸组成的肽，分别称为三肽和多肽。组成多肽的氨基酸可以相同也可以不同。为三肽和多肽。组成多肽的氨基酸可以相

14、同也可以不同。最简单的肽是由两分子氨基酸形成的二肽。例如，由甘氨酸与丙氨酸形成最简单的肽是由两分子氨基酸形成的二肽。例如，由甘氨酸与丙氨酸形成的二肽可有如下两种结构：的二肽可有如下两种结构：肽键肽键 ()甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸 ()()丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸 在肽链中，带有游离氨基的氨基酸单位称为在肽链中，带有游离氨基的氨基酸单位称为N-N-端，带有游离羧基的部分称端，带有游离羧基的部分称为为C-C-端。如在端。如在()中，甘氨酸部分保留了游离氨基，是中，甘氨酸部分保留了游离氨基，是N-N-端，丙氨酸部分保留端，丙氨酸部分保留了游离羧基，是了游离羧基，是C-C-端。端。多肽的命名是多肽的命

15、名是以含以含CC端的氨基酸为母体，把肽链中其它氨基端的氨基酸为母体，把肽链中其它氨基酸中的酸中的“酸酸“字改为字改为“酰酰”字，按在链中顺序依次写在母体名称之前字，按在链中顺序依次写在母体名称之前。肽链的排列顺序肽链的排列顺序是将含是将含N-N-端的氨基酸写在左面，端的氨基酸写在左面，C-C-端写在右面端写在右面。氨基酸单位依次编号，从。氨基酸单位依次编号，从NN端开始作为端开始作为1 1，C-C-端氨基酸最后编号。所以上面端氨基酸最后编号。所以上面()式的命名为甘氨酰丙氨酸。式的命名为甘氨酰丙氨酸。()()式为丙氨酰甘氨酸。式为丙氨酰甘氨酸。20.2.2 20.2.2 多肽结构的测定多肽结构

16、的测定如三肽的命名：如三肽的命名：甘氨酰丙氨酰丝氨酸甘氨酰丙氨酰丝氨酸 一些肽以游离状态存在于自然界，它们一些肽以游离状态存在于自然界，它们在生物体中起着各种不同的作用在生物体中起着各种不同的作用，有，有些作为生物化学反应的催化剂，有些具有抗菌素的性质，有些则是激素，等等。些作为生物化学反应的催化剂，有些具有抗菌素的性质，有些则是激素，等等。它们的结构都具有各自的特征。结构上的差异，它们的结构都具有各自的特征。结构上的差异，有时甚至是很微小的差别，都会有时甚至是很微小的差别，都会导致它们在生理功能方面的显著不同导致它们在生理功能方面的显著不同。例如，催产素和加血压素都是脑垂体分泌。例如，催产素和加血压素都是脑垂体分泌的激素，它们所含氨基酸的顺序是类似的，只有的激素，它们所含氨基酸的顺序是类似的，只有3 3和和8 8氨基酸单位不同，其余氨基氨基酸单位不同，其余氨基酸和排列顺序都相同。酸和排列顺序都相同。两个物质结两个物质结构差别虽小，但生构差别虽小，但生理功能显著不同。理功能显著不同。催产素可引起子宫催产素可引起子宫收缩，而加血压素收缩，而加血压素有抗利尿作用，并有抗利尿作用，并引起血管