第二十一章氨基酸和蛋白質(zhì)ppt課件

1、一、氨基酸一、氨基酸二、多肽二、多肽三、蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)四、核酸四、核酸有機化學第二十一章第二十一章 氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸一、氨基酸一、氨基酸1、氨基酸的結(jié)構(gòu)分類和命名、氨基酸的結(jié)構(gòu)分類和命名分子內(nèi)既含有氨基又含有羧基的化合物叫氨基酸。根據(jù)分子內(nèi)既含有氨基又含有羧基的化合物叫氨基酸。根據(jù)氨基與羧基位置的不同可分為氨基與羧基位置的不同可分為、或或氨基酸。氨基酸。RHCCOOHNH2RHCH2CNH2COOH氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)水解得到的幾乎全是蛋白質(zhì)水解得到的幾乎全是-氨基酸氨基酸,不標明即不標明即-氨基酸氨基酸氨基酸中性： 氨基和羧基數(shù)目相等酸性： 羧基數(shù)大于氨基數(shù)堿性： 氨

2、基數(shù)大于羧基數(shù)天然氨基酸除甘氨酸外，天然氨基酸除甘氨酸外，碳都有手性，且都是碳都有手性，且都是L型的。型的。COOHCH3HHOCOOHRHH2NL乳酸 L氨基酸組成蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的20種常見氨基酸種常見氨基酸構(gòu)造構(gòu)造 稱號稱號 縮寫縮寫 等電點等電點NH2CHCOOHNH2CH2COOHH3C甘氨酸甘氨酸 Gly 5.97丙氨酸丙氨酸 Ala 6.00國內(nèi)則用第一國內(nèi)則用第一個漢字表示個漢字表示 構(gòu)造構(gòu)造 稱號稱號 縮寫縮寫 等電等電點點NH2CH(H3C)2HCCOOHNH2CHC2H5HCCOOHCH3NH2CHCOOH(H3C)2HCH2CNH2CHCOOHC6H5H2CNH2CH

3、COOHHSH2C*頡氨酸頡氨酸 Val 5.96*異亮氨酸異亮氨酸 Ile 5.98*亮氨酸亮氨酸 Leu 6.02*苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe 5.48半光氨酸半光氨酸 Cys 5.07 構(gòu)造構(gòu)造 稱號稱號 縮寫縮寫 等電等電點點NH2CHCOOHH3CHCOHOH2NC(CH2)2CHCOOHNH2OH2NCCH2CHCOOHNH2CH3S(CH2)2CHCOOHNH2HOCH2CHCOOHNH2*蘇氨酸蘇氨酸 Thr 5.6谷酰胺谷酰胺 Gln 5.56 天冬酰胺天冬酰胺 Asn 5.07*蛋氨酸蛋氨酸 Met 5.74絲氨酸絲氨酸 Ser 5.68 NHCOOHCH2CHHOCOOHN

4、H2NHCH2CH COOHNH2HOOCCH2CH COOHNH2HOOC(CH2)2CHCOOHNH2 構(gòu)造構(gòu)造 稱號稱號 縮寫縮寫 等電等電點點脯氨酸脯氨酸 pro 6.30酪氨酸酪氨酸 Tyr 5.66 *色氨酸色氨酸 Trp 5.89 天冬氨酸天冬氨酸 Asp 2.77谷氨酸谷氨酸 Glu 3.22酸酸性性 構(gòu)造構(gòu)造 稱號稱號 縮寫縮寫 等等電點電點H2N(CH2)4CHCOOHNH2C-NH(CH2)3CH COOHNH2H2NNHNHNCH2CHNH2COOH堿性*賴氨酸賴氨酸 Lys 9.74精氨酸精氨酸 Arg 10.76組氨酸組氨酸 His 7.59(上述氨基酸中，上述氨基

5、酸中，*為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）（1兩性酸堿性和等電點兩性酸堿性和等電點 形成內(nèi)鹽氨基酸一般情況下不是以游離 的羧基或氨基存在的，而是兩性電離，在固 態(tài)或水溶液中形成內(nèi)鹽 RCH COOHNH2RCH COONH3+-2、氨基酸的性質(zhì)、氨基酸的性質(zhì) 氨基酸存在形式：氨基酸存在形式： 氨基酸在強酸性溶液中以正離子存在， 在強堿性溶液中以負離子存在。在一定介質(zhì) 時，主要以兩性離子存在：OH-R CH COOHNH3R CH COONH3+-RCH COONH2-（）（）+正離子兩性離子負離子H+OH-H+等電點等電點v當溶液調(diào)

6、節(jié)至一定的當溶液調(diào)節(jié)至一定的pH值時，氨基酸可以兩性離子的形式值時，氨基酸可以兩性離子的形式存在，將此溶液置于電場中，氨基酸不向電場的任何一極存在，將此溶液置于電場中，氨基酸不向電場的任何一極移動，即處于電中性狀態(tài)，這時溶液的移動，即處于電中性狀態(tài)，這時溶液的pH值稱為氨基酸的值稱為氨基酸的等電點，通常以等電點，通常以pI表示。表示。v使氨基酸羧基與氨基電離程度相等，整個氨基酸分子呈電使氨基酸羧基與氨基電離程度相等，整個氨基酸分子呈電中性的溶液的中性的溶液的pH值稱氨基酸的等電點。值稱氨基酸的等電點。v等電點時氨基酸在水中的溶解度最小，可用于分離提純氨等電點時氨基酸在水中的溶解度最小，可用于分

7、離提純氨基酸?；帷?pIpK1+pK22K1：-COOH電離常數(shù)；電離常數(shù)；K2：-NH3+電離常數(shù)電離常數(shù) 谷氨酸在強堿溶液中的結(jié)構(gòu)式為（ ）。D.C.B.A. HOOCCH2CH2CHCOO-OOCCH2CH2CHCOO-NH2NH3NH3HOOCCH2CH2CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CHCOOH3N+CH2(CH2)3CHCOOH+NH3H3N+CH2(CH2)3CHCOOHNH2H2NCH2(CH2)3CHCOOH+NH3H3N+CH2(CH2)3CHCOO-+NH3賴氨酸在強酸性溶液中的結(jié)構(gòu)式為賴氨酸在強酸性溶液中的結(jié)構(gòu)式為 ( ).ABCDCB（2氨基酸的反應氨基酸的

8、反應羧羧基基的的反反應應NH2CHCOOHROHNH2CHCOORPCl5NH2CHCOClRC6H5CH2OHNH2CHCOOCH2C6H5RHRNH2NH2CHCONHRRLiAlH4NH2CHCH2OHRNH2H2CRNH2CHCOOHRNH3CHCOOHRHNO2OHCHCOOHRCH2ON(CH2OH)2CHCOOHRH(CH3CO)2ONHCOCH3CHCOOHRH2O2NHCCOOHRCOOHHCR+ N2 + H2OKMnO4OCCOOHRH2OHNNO2O2NFNO2O2N氨氨基基的的反反應應定量分析伯氨基定量分析伯氨基（3與茚三酮反應與茚三酮反應R CHNH2COOHOOO

9、HOH+2H2OOOOONHCHRN CHCOOHRCO2OON CH2ROONH2HRCHO +OOOHOHOONHOOOONOOHH2O紫色物質(zhì)，用于紫色物質(zhì)，用于氨基酸氨基酸的比色測定和紙層析顯色的比色測定和紙層析顯色（4氨基酸的熱分解氨基酸的熱分解H3CCHCNHOHOHCH3CHCHNHOOHHNNHOOH3CCH3H2NHCCOHORHNHCCOHORHH2NHCCORHNHCCOHOR氨基酸加熱生成交酰胺或肽氨基酸加熱生成交酰胺或肽二肽二肽交酰胺交酰胺RHCHCCOHOH2NHRHCCHCOHO氨基酸生成氨基酸生成，不飽和酸不飽和酸HCH2CH2CCOHOH2NRNHOR氨基酸加

10、熱生成內(nèi)酰胺氨基酸加熱生成內(nèi)酰胺3、氨基酸的制備、氨基酸的制備（1由醛、酮制備斯垂克由醛、酮制備斯垂克Strecker法）法）RCHOOHRHC CNNH3NH2RHC CNH2ONH2RHC COOHNH4ClKCNClH2CCOHO+ NH3(excess)H2NH2CCOHO（2鹵代酸氨解法鹵代酸氨解法直接氨解產(chǎn)品復雜，蓋布瑞爾法可得比較純產(chǎn)品直接氨解產(chǎn)品復雜，蓋布瑞爾法可得比較純產(chǎn)品（3由鹵代烴制備蓋布瑞爾法由鹵代烴制備蓋布瑞爾法NKOO+RCHCOORXNOOCHCOORRNaOH/H2OCOOHCOOH +RCHCOOHH2N + ROHOr NH2NH2（3由丙二酸二乙酯制備由丙

11、二酸二乙酯制備COOEtCH2COOEt+ HNO2COOEtCCOOEtNOHH2 / Pt 醋酐COOEtHCCOOEtNHCCH3OHCHOOHCOOEtCCOOEtNHCCH3OHOH2CH3OCO2COOHCHNH2HOH2C絲胺酸COOEtHCCOOEtNHCCH3ONHCH2N(CH3)2NHCH2COOEtCCOOEtNHCCH3O1) H2O2) CO2NHCH2CHNH2COOH色胺酸OH-（4鄰苯二甲酰亞胺丙二酸二乙酯法鄰苯二甲酰亞胺丙二酸二乙酯法合成中只需選取不同的鹵代烴既可合成多種氨基酸。合成中只需選取不同的鹵代烴既可合成多種氨基酸。CH2(COOC2H5)2NKOO

12、CCl4Br2BrCH(COOC2H5)2NOOCH(COOC2H5)2C2H5ORClNOOC(COOC2H5)2RH3ONOOC(COOH)2RNOOCHCOOHRNOOCHCOOHRNH2NH2CHCOOHRH2NNOOCH(COOC2H5)2H3OC6H5CH2ClCHCOOHCH2C6H5H2NH3OClCH2COOC2H5CHCOOHCH2COOHH2NH3OClCH2CH2SCH3CHCOOHCH2CH2SCH3H2NH3OCHCOOHCH2CH2COOHH2NH2CCHCOOC2H5（5斯密特斯密特Schmidt重排法重排法RCO2H + HN3RCONNN-N2RNCORNH

13、2H2OHOOCCH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2HN3H2SO4H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2RCHCOOHCOOHRCHCOOC2H5COOC2H5H2CCOOC2H5COOC2H5EtONaRX1) OH2) HHN3H2SO4RCHNH2COOH二、多肽二、多肽氨基酸氨基酸A的羧基與的羧基與B的氨基縮合成酰胺的氨基縮合成酰胺: 2個氨基酸形成肽個氨基酸形成肽二肽二肽 肽鍵肽鍵 3個氨基酸形成肽個氨基酸形成肽三肽三肽 分子量分子量 10000-多肽多肽組成蛋白質(zhì)組成蛋白質(zhì)許多多肽本身有重要的生理作用許多多肽本身有重要的生理作用OCNH 開鏈的肽有兩個末端，含游離

14、氨基的一端稱開鏈的肽有兩個末端，含游離氨基的一端稱N端，通常寫在左邊。含有游離端，通常寫在左邊。含有游離羧基的一端稱羧基的一端稱C端，寫在右邊。肽的命名從端，寫在右邊。肽的命名從N端開始，由左至右依次將每個端開始，由左至右依次將每個氨基酸單位寫成氨基酸單位寫成“某氨酰某氨酰”，最后一個氨基酸寫為，最后一個氨基酸寫為“某氨酸某氨酸”。HCNH2CONHCH2CONHH3CHCCH3COOH丙氨酰甘氨酰丙氨酸簡稱：丙甘丙簡稱：丙甘丙多肽的合成多肽的合成要求：要求：氨基酸按一定的次序連接起來氨基酸按一定的次序連接起來達到一定分子量達到一定分子量不外消旋化不外消旋化COOH的保護的保護 氨基酸 A 和

15、 BAA，BB，AB 和 BA要得到 AB: 保護 A 的NH2和 B 的COOHCOOCH3H2O，OHHCOOHCOOC2H5H2O，OHHCOOHCOOCH2C6H5H2O，OHH（更常用 ）H2 / Pd,CCOOH + C6H5CH3NH2的保護：的保護：NH2OCC6H5CH2OClOC(H3C)3CON3OCC6H5CH2ONHOC(H3C)3CONHH2 / PdC6H5CH3+RCHCOOHHOOCNHHClC(CH3)3RCHCOOH +HOOCNH-CO2-CO2NH2NH2C NHCHCOOHPhH2COORNH2CHCOOCH2PhR+N C NDCCH2Pd(C)N

16、H2CHCRNHCHCOOHROC NHCHCPhH2COORNHCHCOOCH2PhRO二肽二肽三、蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)分類分類纖維蛋白纖維蛋白: 絲、毛、皮、角、爪和甲等絲、毛、皮、角、爪和甲等球蛋白球蛋白: 酶和蛋白激素溶于水、鹽水等酶和蛋白激素溶于水、鹽水等結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白: 與核酸、糖、脂肪及血紅素等結(jié)合與核酸、糖、脂肪及血紅素等結(jié)合 1、構(gòu)造：四級結(jié)構(gòu)、構(gòu)造：四級結(jié)構(gòu) 1級、氨基酸組成和順序、級、氨基酸組成和順序、 2級、肽鏈按級、肽鏈按: 螺旋方式卷曲而成的空間結(jié)構(gòu)通常）螺旋方式卷曲而成的空間結(jié)構(gòu)通常） 平行或非平行排列的折疊狀平行或非平行排列的折疊狀 3級、同一根多肽鏈形成螺旋狀，某些部分還折疊起來，鏈級、同一根多肽鏈形成螺旋狀，某些部分還折疊起來，鏈 的形狀、距離與特定的生理作用有關。的形狀、距離與特定的生理作用有關。 4級、若干分子堆疊形成級、若干分子堆疊形成 n根纖維蛋白鏈扭成股，根纖維蛋白鏈扭成股，n股又扭成繩狀股又扭成繩狀n根鏈累在一起形成球狀根鏈累在一起形成球狀2、蛋白質(zhì)的性質(zhì)：、蛋白質(zhì)的性質(zhì)：（1）等電點等電點 ： （ 分子中仍存在游離分子中仍存在游離NH2、COOH、OH、 SH及其他酸性或堿性的基團）及其他酸性或堿性的基團）膠體性質(zhì)膠體性質(zhì): 分子顆粒直徑在分子顆粒直徑在0.10.001um(膠粒幅度內(nèi)膠粒幅度內(nèi)) 表面帶電表面帶