第二十章氨基酸與蛋白質

1、有機化學主主 講講 汪汪 帆帆）Organic Chemistry 結構特點：結構特點： 分子中既含有氨基，又含有羧基。分子中既含有氨基，又含有羧基。 命名：命名： 通常用俗名來稱呼氨基酸。通常用俗名來稱呼氨基酸。(高四高四P613-614 表表201) 采用系統(tǒng)命名法，將氨基作為取代基來命名氨基酸。采用系統(tǒng)命名法，將氨基作為取代基來命名氨基酸。 根據根據NH2和和COOH的相對位置的相對位置 將氨基酸分為：將氨基酸分為： 、等等 。 由蛋白質水解得到的氨基酸都是由蛋白質水解得到的氨基酸都是-氨基酸。氨基酸。 NH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH氨

2、基辛酸氨基辛酸w-w-a-a-氨基辛酸氨基辛酸CH3CH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2 根據根據NH2和和COOH的相對數(shù)目：的相對數(shù)目： 中性氨基酸堿性氨基酸酸性氨基酸NH2數(shù)目COOH數(shù)目COOH數(shù)目NH2數(shù)目COOH數(shù)目NH2數(shù)目近乎中性呈酸性呈堿性 由蛋白質獲得的氨基酸，除甘氨酸外，分子中的由蛋白質獲得的氨基酸，除甘氨酸外，分子中的-C-C都都是手性碳，且都是是手性碳，且都是L-L-構型。它們與構型。它們與L-L-甘油醛之間的關系如甘油醛之間的關系如下：下： H2NHCOOHCH2OHHOHCOOHCH2OHH2NHCOOHRL-絲氨酸L-甘油醛L-a -氨基酸(通式)P

3、roteinH+orOH-or酶各種混合物a-分離各種a-電泳、色譜、離子交換等（均為L 型）CH3CHCOOH + 2NH 3CH3CHCOOH + NH4BrH2O室溫BrNH2 + Cl-CH2COOC2H5CCOON-K+97%NCCOO-CH2COOC2H5COOHCOOH+ H2N-CH2COOH + C2H5OH(1) KOH,H2O(2) HCl,85% 氨基腈a-C6H5CH2CHO NH3HCN(1) NaOH,H2O(2) H+NH2C6H5CH2CHCOOH苯丙氨酸(74%)C6H5CH2CHCNNH2（1）物性：）物性： AA均為無色晶體，易溶于水，難溶于有機溶均為無

4、色晶體，易溶于水，難溶于有機溶劑，劑，m.p較高（同時分解）。除甘氨酸外，所有天然存在的較高（同時分解）。除甘氨酸外，所有天然存在的AA都含有都含有*C，且，且*C的構型均為的構型均為L型（若以型（若以R/S法標記，則法標記，則為為S型）。型）。 （2）化性：）化性：分別具有分別具有NH2、COOH的性質；兩性、等的性質；兩性、等電點；電點； 特殊反應。特殊反應。 RCHCOOHNH2RCHCOClNH2RCHCOOCH2PhNH2酯化，保護羧基成酰氯，活化羧基PCl5-POCl3,-HClPhCH2OH-H2OFNO2O2NHNO2-N2，-H2O保護氨基定量放N2，測定伯氨基RCHCOOH

5、NH2NHNO2NO2RCHCOOHNHCOOCH2PhRCHCOOH-HF-HCl封閉氨基RCHCOOHOHPhCH2OCClOR-CH-COOHNH2+ HClR-CH-COOHNH3+Cl-銨鹽+ NaOHR-CH-COOHNH2R-CH-COO-Na+NH2羧酸鹽實際上，氨基酸分子以內鹽形式存在：實際上，氨基酸分子以內鹽形式存在： R-CH-COOHNH2R-CH-COO-NH3+兩性離子偶極離子內鹽R-CH-COO-NH2+ H3+O+ H2OR-CH-COO-NH3+-COOH電離酸堿 堿 酸R-CH-COOHNH3+ H2O+ OH-R-CH-COO-NH3+-NH2電離酸堿 堿

6、 酸 加酸或加堿于氨基酸水溶液中，可調節(jié)加酸或加堿于氨基酸水溶液中，可調節(jié)COOH和和NH2的的電離程度，使電離程度，使COOH和和NH2的電離程度相同，此時溶液的電離程度相同，此時溶液 的的pH值稱為氨基酸的等電點：值稱為氨基酸的等電點： R-CH-COO-NH2R-CH-COO-NH3+R-CH-COOHNH3+H+OH-H+OH-酸性介質堿性介質正離子負離子偶極離子在電場中不動朝負極運動朝正極運動pH等電點pH等電點等電點=pH等電點的定義：等電點的定義： 氨基酸溶液中羧基與氨基的電離程度相同時溶液的氨基酸溶液中羧基與氨基的電離程度相同時溶液的pH值。值。 氨基酸在溶液中以偶極離子存在時

7、，溶液的氨基酸在溶液中以偶極離子存在時，溶液的pH值。值。中性A A ：酸性A A ：堿性A A ：等電點為5 . 0 - 6.5等電點為2 . 7 - 3.2等電點為7 . 5 - 11.0等電點不是中性點！ 在電場中，氨基酸既不向陰極移動，也不向陽極移動時，氨在電場中，氨基酸既不向陰極移動，也不向陽極移動時，氨基酸溶液的基酸溶液的pH值。值。 OOOOOOHOH茚茚三酮水合茚三酮OOOHOHa-氨基酸 藍紫色20.2.1 多肽的分類和命名多肽的分類和命名20.2.2 多肽結構的測定多肽結構的測定( (自學自學) )20.2.3 多肽的合成多肽的合成( (自學自學) )(1) 傳統(tǒng)合成傳統(tǒng)合

8、成(2) 固相合成和組合合成固相合成和組合合成(1) 肽的水解肽的水解(2) 氨基酸順序的測定氨基酸順序的測定-C-NH-OH2N-CH2-C-NH-CH-COOHOCH3H2N-CH-C-NH-CH2-COOHOCH3甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸AB由由三三種種不不同同A AA A組組成成的的三三肽肽有有6 6種種排排列列形形式式由由四四種種不不同同A AA A組組成成的的四四肽肽有有2 24 4種種排排列列形形式式由由五五種種不不同同A AA A組組成成的的五五肽肽有有7 72 20 0種種排排列列形形式式可用端基分析法、部分水解法測定其中 的排列順序a-AA谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷 半 胱 甘

9、肽HOOCCHCH2CH2C-NHCHC-NHCH2-COOHOONH2CH2SHA鏈：2 1 個 AAB鏈：3 0 個 AA由兩個- S - S-相 連 而 成多肽混合氨基酸酸或堿水解電泳、離子交換氨基酸分析儀等氨基酸的種類和數(shù)量 多肽酶部分水解水解碎片分離、測定各水解碎片的氨基酸組分拼湊原多肽的結構A部分水解法：部分水解法： B端基分析法：端基分析法： 用特殊試驗鑒定肽鏈的C-端或N-端。端基分析有酶解法和化學法。 酶解法：酶解法：某三肽羧肽酶氨肽酶色氨酸半胱氨酸C-端AAN-端AA+ 二肽羧肽酶二肽 +氨肽酶賴氨酸C-端第二個AAN-端第二個AA賴氨酸化學法：化學法：H2NCHCORC

10、CHNHCNSRC6H5O+酸PTC衍生物苯乙內酰硫脲衍生物(PTH衍生物) 肽鏈其余部分分離、鑒定N-端氨基酸的結構PTC衍生物PTH衍生物PTC酸分離、鑒定N-端第二個氨基酸的結構C6H5-N=C=S + H2NCHCONHCHCORRC6H5-NHCNHCHCONHCHCORRS異硫氰酸苯酯(PTC)RH2NCHCOOH引入第二個AA-HNCHCO-RBRHNCHCOOHA活化第二個羧基第三個AAH2NCHCOOHR保護氨基B-HNCHCOOHRB活化羧基AA-HNCHCO-RB重復上述反應B多肽脫去保護基團多肽H2 ，Pd氨基保護試劑，如：氯甲酸芐酯、氯甲酸叔丁酯等羧基活化試劑，如：P

11、Cl5、SOCl2等AB 固相合成的一般方法：固相合成的一般方法： 交聯(lián)苯乙烯樹脂氯甲基化RCH2ClCH2AA(1)RBAA(1)BAA(2)B(1) 脫保護基(2)逐一引入所需AARCH2-肽鏈H2,Pd脫離樹脂多肽RCH2AA(1)AA(2)B不溶解，只需每次洗去雜質和剩余AA，可省去許多分離提純步驟不溶解，簡化分離提純組合合成法： 參見高P514-515。 蛋白質和多肽都是由蛋白質和多肽都是由AAAA組成的，它們之間沒有嚴格的組成的，它們之間沒有嚴格的區(qū)別。區(qū)別。 一般一般M M1 1萬，叫蛋白質；萬，叫蛋白質；M M1 1萬，叫多肽。萬，叫多肽。 組成元素：組成元素： C C：505

12、055%55%，H H：6.56.57.5%7.5%，O O：191924%24%， N N：151519%19%， S S：0.230.232.4%2.4%，F(xiàn)eFe、I I、P P等微量。等微量。分類：蛋白質結構復雜，只能根據形狀、組成、生理作分類：蛋白質結構復雜，只能根據形狀、組成、生理作用、用、溶解度分類。溶解度分類。 根據形狀纖維蛋白球蛋白如角蛋白、膠朊蛋白水解得和非A A 物 質根據組成單純蛋白結合蛋白水解只得 a-a-（輔基）如：白蛋白、球蛋白如：核蛋白、色蛋白、脂蛋白等根據溶解度可溶性蛋白（如球蛋白）不可溶性蛋白（如角蛋白）根據生理作用激素、酶、血紅蛋白等 (1)溶液性質溶液性

13、質蛋白質分子量高，其溶液具有親水膠體的性質，不蛋白質分子量高，其溶液具有親水膠體的性質，不能透過半透膜。據此可分離、提純蛋白質。能透過半透膜。據此可分離、提純蛋白質。(2) 鹽析鹽析向蛋白質溶液中加入無機鹽（如向蛋白質溶液中加入無機鹽（如(NH4)2SO4、MgSO4、NaCl等），蛋白質可從溶液中析出。等），蛋白質可從溶液中析出。 鹽析為可鹽析為可逆過程。逆過程。（但若蛋白質在濃的無機鹽溶液中久置會變（但若蛋白質在濃的無機鹽溶液中久置會變性）不同蛋性）不同蛋白質鹽析時所需鹽的最低濃度不同。據此可白質鹽析時所需鹽的最低濃度不同。據此可分離蛋白質。分離蛋白質。(3) 兩性和等電點兩性和等電點 與

14、與AA相似，蛋白質也是兩性物質：相似，蛋白質也是兩性物質：蛋白質與強酸或強堿都能成鹽；蛋白質與強酸或強堿都能成鹽；在強酸性介質中，蛋白質以正離子形式存在，在電場中向陰極運動；在在強酸性介質中，蛋白質以正離子形式存在，在電場中向陰極運動；在強堿性介質中，蛋白質以負離子形式存在，在電場中向陽極運動。強堿性介質中，蛋白質以負離子形式存在，在電場中向陽極運動。調節(jié)蛋白質溶液的調節(jié)蛋白質溶液的pH值，總會在某一值，總會在某一pH值下使蛋白質以偶極離子形式值下使蛋白質以偶極離子形式存在，所以蛋白質也有等電點。存在，所以蛋白質也有等電點。不同蛋白質具有不同的等電點，據此可分離蛋白質。如梯度不同蛋白質具有不同

15、的等電點，據此可分離蛋白質。如梯度pH電泳。電泳。(4) 變性變性 蛋白質受熱、紫外線及某些化學試劑（如蛋白質受熱、紫外線及某些化學試劑（如HNO3、Cl3CCOOH、苦、苦味酸、單寧酸、重金屬鹽味酸、單寧酸、重金屬鹽Cr3+、Hg2+、As3+等）作用時，蛋白質的結構、等）作用時，蛋白質的結構、性質發(fā)生變化，失去生理活性。如煮雞蛋、生皮鞣制等。性質發(fā)生變化，失去生理活性。如煮雞蛋、生皮鞣制等。 蛋白質的變性一般為不可逆的。蛋白質的變性一般為不可逆的。 A. 水合茚三酮反應水合茚三酮反應 蛋白質溶液OOOHOH+藍紫色a-與相似（）干擾：NH4+、稀N H3B. 縮二脲反應縮二脲反應 NH2C-NH-C-NH2OO+ NaOH + CuSO4紫色縮二脲含有多個-CO-NH-+ NaOH + CuSO4蛋白質溶液紫色含有多個-CO-NH-蛋白質溶液 + 濃H NO3黃色產物橙色NH3原因：NO2含苯環(huán)的蛋白質黃色+ 濃H NO3蛋白質是