有機化學(xué)：氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)課件

氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)第一節(jié)氨基酸 一、蛋白質(zhì)中的20種氨基酸 二、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名 三、氨基酸的性質(zhì)第二節(jié)肽第三節(jié)蛋白質(zhì)

分類、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)第一節(jié)氨基酸

蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物是各種不同a-氨基酸的混合物。因此，a-氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單元。第一節(jié)氨基酸

氨基酸(AminoAcid)是分子內(nèi)同時含有氨基和羧基的化合物。根據(jù)氨基和羧基的相對位置，分為a-、b-、g-氨基酸等。蛋白質(zhì)

水解

多肽

完全水解

a-氨基酸(20種)H+或OH-或酶蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物是各種不同a-氨基酸的混一.營養(yǎng)必需氨基酸

亮、異亮、纈、苯丙、蛋、蘇、色、賴等8種氨基酸在人體內(nèi)不能合成或合成數(shù)量不足，必需由食物蛋白質(zhì)補充才能維持機體正常生長發(fā)育，故這些氨基酸稱為營養(yǎng)必需氨基酸。此外，組氨酸和精氨酸在嬰幼兒和兒童時期因體內(nèi)合成不足，也需依賴食物補充一部分。修飾氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸

蛋白質(zhì)分子中尚含有一些經(jīng)修飾的氨基酸，這類氨基酸在生物體內(nèi)均無相應(yīng)的遺傳密碼，往往在蛋白質(zhì)生物合成前后，由其中相應(yīng)氨基酸經(jīng)加工修飾而成，稱為修飾氨基酸(modifiedaminoacid)或衍生氨基酸(derivedaminoacid)一.營養(yǎng)必需氨基酸亮、異亮、纈、苯丙、蛋、蘇1、分類:①脂肪族氨基酸②含芳香環(huán)的氨基酸：苯丙、酪③含雜環(huán)的氨基酸：脯、組、色甘、丙、纈、亮、異亮(不含其它官能團(tuán))絲、蘇(含-OH)；半胱、蛋(含S)；天酰、谷酰(含酰胺)天冬、谷(1氨基2羧基)精(含胍基)賴（

2氨基1羧基）二、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名（1）根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同分：1、分類:①脂肪族氨基酸②含芳香環(huán)的氨基酸：苯丙、酪甘、丙、中性氨基酸(1氨基1羧基；實際上為弱酸性)： 甘、丙、纈、亮、異亮、絲、蘇、半胱、 蛋、苯丙、酪、色、*天酰、*谷酰、*脯酸性氨基酸(1氨基2羧基)：天冬、谷堿性氨基酸(2氨基1羧基)：賴、*精、*組（2）根據(jù)氨基酸在水溶液中的酸堿性不同分：到相應(yīng)AA中性氨基酸(1氨基1羧基；實際上為弱酸性)： 甘、丙、纈、（3）從醫(yī)學(xué)角度分類： 根據(jù)氨基酸在生理pH范圍內(nèi)其側(cè)鏈R基團(tuán)的極性及其所帶電荷分：①R基團(tuán)為非極性或疏水性的氨基酸。有丙、亮、纈 等8種。它們通常埋藏于蛋白質(zhì)內(nèi)部。②R基團(tuán)含羥基、巰基等極性基，有極性但不帶電的 氨基酸。有絲、蘇、酪、色、半胱等7種。往往 分布于蛋白質(zhì)分子的表面。 ①②兩類為中性氨基酸。③R基團(tuán)帶負(fù)電荷的氨基酸。有谷、天冬2種。為酸 性氨基酸。④R基團(tuán)帶正電荷的氨基酸。有精、賴、組3種。為 堿性氨基酸。（3）從醫(yī)學(xué)角度分類：①R基團(tuán)為非極性或疏水性的氨基酸。有2、命名：20種AA

天然產(chǎn)氨基酸更普遍使用習(xí)慣命名或俗名，即按其來源或性質(zhì)命名。如天門冬氨酸最初由天門冬的幼苗中發(fā)現(xiàn)；甘氨酸因其具有甜味而得名。生物體內(nèi)作為合成蛋白質(zhì)的原料的20種氨基酸，象元素符號一樣，都有國際通用的符號，中文用簡稱表示。（2）俗名。

（1）系統(tǒng)命名法。把氨基當(dāng)作取代基，以羧酸做母體，稱為氨基某酸。氨基的位置習(xí)慣上用希臘字母a、b、g

等表示。2、命名：20種AA天然產(chǎn)氨基酸更普遍使用習(xí)

由蛋白質(zhì)水解得到的氨基酸都具有共同的結(jié)構(gòu)特點——a-氨基酸。結(jié)構(gòu)通式為：

R——*CH—COOH

NH2

不同的氨基酸只是R-不同。僅有一個例外：COOH

R——*CH—COO－

NH3＋

氨基酸在固態(tài)或在生理pH情況下，多以偶極離子(zwitterion)形式存在，是一種內(nèi)鹽。中性氨基酸和酸性氨基酸其偶極離子結(jié)構(gòu)通式為：3、結(jié)構(gòu)特點和構(gòu)型：（脯氨酸為a-亞氨基酸）由蛋白質(zhì)水解得到的氨基酸都具有共同的結(jié)構(gòu)除甘氨酸外,其他19種氨基酸a-C都為*C,存在一對對映體。

COOHH2N————H RL-型

COOHH————NH2 RD-型生物體內(nèi)具旋光活性的氨基酸多屬于L-型。除甘氨酸外, COOHL-型 COOHD-型生物體NH2HRCO2HC小大中18種氨基酸的絕對構(gòu)型為S-構(gòu)型。只有1種——半胱氨酸：為R-構(gòu)型。R基團(tuán)比羧基優(yōu)先：R-構(gòu)型氨基酸的絕對構(gòu)型HSCH2半胱氨酸中小NH2HRCO2HC小大中18種氨基酸的絕對構(gòu)型為S-構(gòu)型。

a-氨基酸都是揮發(fā)性低的白色固體，并能以一定的結(jié)晶形狀從溶液中析出。氨基酸的熔點都很高，一般在200~300℃之間，多數(shù)氨基酸受熱易分解放出CO2，而不熔融。由于它們的熔點比較接近，所以測定熔點難以鑒別它們。

氨基酸一般能溶于水，但溶解度大小不一；均可溶于強酸、強堿中，除甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸外，其它氨基酸不溶于無水乙醇，幾乎所有的氨基酸均不溶于乙醚。三、氨基酸的性質(zhì)(一)物理性質(zhì)a-氨基酸都是揮發(fā)性低的白色固體，并能以一定R—CH—COOH

NH2

NaOH/H2OHCl/H2O

乙酸酐NaNO2+HClC2H5OH/H+R—CH(NH2)COOC2H5（二）化學(xué)性質(zhì)氨基與羧基各自的反應(yīng)：

氨基酸除具有氨基和羧基的一些典型反應(yīng)之外，還有二者相互影響、相互作用的某些特性。R—CH(NH2)-COONaR—CH(N+H3)-COOHR—CH-COOHNH-COCH3R—CH(OH)-COOH+N2R—CH—COOHNaOH/H2OR—CH(NH2)COO1.兩性解離和等電點R—CH—COOH R—CH—COO-NH2

+NH3

這種分子內(nèi)部酸性基團(tuán)和堿性基團(tuán)所形成的鹽叫內(nèi)鹽,又叫兩性離子或偶極離子。

氨基酸分子中的-NH2呈堿性，而-COOH呈酸性，所以本身能互相反應(yīng)形成鹽。氨基酸在溶液中存在形式1.兩性解離和等電點R—CH—COOH R—CH—COO

R—CH—COOH(約0.001%) NH2 R—CH—COO-

+NH3

R—CH—COOH+NH3R—CH—COO-NH2OH-H+兩性離子H+OH-陽離子陰離子

當(dāng)一種氨基酸溶液的pH調(diào)至某一特定值，使[陽離子]=[陰離子],且濃度很低，而偶極離子濃度最高。此時溶液的pH值稱為這個氨基酸的等電點(IsoelectricPoint),用

pI

表示。

pH=pI，主要以兩性離子形式存在。

pH>pI，主要以陰離子形式存在。

pH<pI

，主要以陽離子形式存在。pH<pIpH=pIpH>pI(純水中

~100%) R—CH—COOH(約0.001%)

將氨基酸的溶液置于電場中，

pH>pI，主要呈負(fù)離子狀態(tài)而向正極移動；

pH<pI，主要呈正離子狀態(tài)而向負(fù)極移動；

pH=pI，主要以兩性離子形式存在。既不向正極移動，也不向負(fù)極移動。

等電點是氨基酸的重要理化常數(shù)之一，可由實驗測得，也可通過計算得到。每種氨基酸都有其特定的等電點。 酸性氨基酸：pI2.8~3.2 (pH<4)

中性氨基酸：pI5.0~6.5 (pH<7)

堿性氨基酸：pI7.5~10.8 (pH>7.5)至20種AA將氨基酸的溶液置于電場中，等電

等電點時溶液中兩性離子的濃度最高，溶解度最小。應(yīng)用舉例：由“味精”(含80%以上的谷氨酸單鈉鹽)制備谷氨酸：用鹽酸中和至pH~3(谷氨酸的等電點)時，冷卻放置后，就可從水溶液中析出可供藥用的谷氨酸結(jié)晶。

Question3：將某氨基酸溶于純水中，此時溶液的pH是否一定等于其pI？中性氨基酸的pI為什么不等于7， 而略低于7？

ANSWER：—CO2H電離度較—NH2稍大，也即-CO2H電離出來的H+多于-NH2接受的H+,此時[陰離子]>[陽離子],溶液pH>pI,故中性氨基酸的純水溶液呈微弱酸性,需在溶液中加少量酸才能使它達(dá)到等電點。等電點時溶液中兩性離子的濃度最高，溶解度最小第二節(jié)肽(peptide)

肽是氨基酸殘基之間彼此通過酰胺鍵(肽鍵)連接而成的一類化合物。其通式為：多肽分子中的氨基酸單位稱氨基酸殘基(aminoacidresidue)。

多肽分子中的酰胺鍵稱為肽鍵(peptidebond)，一般為a-COOH與a-NH2脫水縮合而成。 O OH2N—CH—(

C—NH—CH)n—C—OH R1 R2＋H3N肽也以兩性離子的形式存在。－第二節(jié)肽(peptide)多肽分子中的氨基酸單位稱氨基酸

根據(jù)肽分子中所含氨基酸單體的數(shù)目分別稱為二肽、三肽、四肽……等等。根據(jù)肽分子中所含氨基酸單體的數(shù)目分別稱為二肽氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)第一節(jié)氨基酸 一、蛋白質(zhì)中的20種氨基酸 二、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名 三、氨基酸的性質(zhì)第二節(jié)肽第三節(jié)蛋白質(zhì)

分類、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)氨基酸、多肽和蛋白質(zhì)第一節(jié)氨基酸

蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物是各種不同a-氨基酸的混合物。因此，a-氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單元。第一節(jié)氨基酸

氨基酸(AminoAcid)是分子內(nèi)同時含有氨基和羧基的化合物。根據(jù)氨基和羧基的相對位置，分為a-、b-、g-氨基酸等。蛋白質(zhì)

水解

多肽

完全水解

a-氨基酸(20種)H+或OH-或酶蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物是各種不同a-氨基酸的混一.營養(yǎng)必需氨基酸

亮、異亮、纈、苯丙、蛋、蘇、色、賴等8種氨基酸在人體內(nèi)不能合成或合成數(shù)量不足，必需由食物蛋白質(zhì)補充才能維持機體正常生長發(fā)育，故這些氨基酸稱為營養(yǎng)必需氨基酸。此外，組氨酸和精氨酸在嬰幼兒和兒童時期因體內(nèi)合成不足，也需依賴食物補充一部分。修飾氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸

蛋白質(zhì)分子中尚含有一些經(jīng)修飾的氨基酸，這類氨基酸在生物體內(nèi)均無相應(yīng)的遺傳密碼，往往在蛋白質(zhì)生物合成前后，由其中相應(yīng)氨基酸經(jīng)加工修飾而成，稱為修飾氨基酸(modifiedaminoacid)或衍生氨基酸(derivedaminoacid)一.營養(yǎng)必需氨基酸亮、異亮、纈、苯丙、蛋、蘇1、分類:①脂肪族氨基酸②含芳香環(huán)的氨基酸：苯丙、酪③含雜環(huán)的氨基酸：脯、組、色甘、丙、纈、亮、異亮(不含其它官能團(tuán))絲、蘇(含-OH)；半胱、蛋(含S)；天酰、谷酰(含酰胺)天冬、谷(1氨基2羧基)精(含胍基)賴（

2氨基1羧基）二、氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名（1）根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同分：1、分類:①脂肪族氨基酸②含芳香環(huán)的氨基酸：苯丙、酪甘、丙、中性氨基酸(1氨基1羧基；實際上為弱酸性)： 甘、丙、纈、亮、異亮、絲、蘇、半胱、 蛋、苯丙、酪、色、*天酰、*谷酰、*脯酸性氨基酸(1氨基2羧基)：天冬、谷堿性氨基酸(2氨基1羧基)：賴、*精、*組（2）根據(jù)氨基酸在水溶液中的酸堿性不同分：到相應(yīng)AA中性氨基酸(1氨基1羧基；實際上為弱酸性)： 甘、丙、纈、（3）從醫(yī)學(xué)角度分類： 根據(jù)氨基酸在生理pH范圍內(nèi)其側(cè)鏈R基團(tuán)的極性及其所帶電荷分：①R基團(tuán)為非極性或疏水性的氨基酸。有丙、亮、纈 等8種。它們通常埋藏于蛋白質(zhì)內(nèi)部。②R基團(tuán)含羥基、巰基等極性基，有極性但不帶電的 氨基酸。有絲、蘇、酪、色、半胱等7種。往往 分布于蛋白質(zhì)分子的表面。 ①②兩類為中性氨基酸。③R基團(tuán)帶負(fù)電荷的氨基酸。有谷、天冬2種。為酸 性氨基酸。④R基團(tuán)帶正電荷的氨基酸。有精、賴、組3種。為 堿性氨基酸。（3）從醫(yī)學(xué)角度分類：①R基團(tuán)為非極性或疏水性的氨基酸。有2、命名：20種AA

天然產(chǎn)氨基酸更普遍使用習(xí)慣命名或俗名，即按其來源或性質(zhì)命名。如天門冬氨酸最初由天門冬的幼苗中發(fā)現(xiàn)；甘氨酸因其具有甜味而得名。生物體內(nèi)作為合成蛋白質(zhì)的原料的20種氨基酸，象元素符號一樣，都有國際通用的符號，中文用簡稱表示。（2）俗名。

（1）系統(tǒng)命名法。把氨基當(dāng)作取代基，以羧酸做母體，稱為氨基某酸。氨基的位置習(xí)慣上用希臘字母a、b、g

等表示。2、命名：20種AA天然產(chǎn)氨基酸更普遍使用習(xí)

由蛋白質(zhì)水解得到的氨基酸都具有共同的結(jié)構(gòu)特點——a-氨基酸。結(jié)構(gòu)通式為：

R——*CH—COOH

NH2

不同的氨基酸只是R-不同。僅有一個例外：COOH

R——*CH—COO－

NH3＋

氨基酸在固態(tài)或在生理pH情況下，多以偶極離子(zwitterion)形式存在，是一種內(nèi)鹽。中性氨基酸和酸性氨基酸其偶極離子結(jié)構(gòu)通式為：3、結(jié)構(gòu)特點和構(gòu)型：（脯氨酸為a-亞氨基酸）由蛋白質(zhì)水解得到的氨基酸都具有共同的結(jié)構(gòu)除甘氨酸外,其他19種氨基酸a-C都為*C,存在一對對映體。

COOHH2N————H RL-型

COOHH————NH2 RD-型生物體內(nèi)具旋光活性的氨基酸多屬于L-型。除甘氨酸外, COOHL-型 COOHD-型生物體NH2HRCO2HC小大中18種氨基酸的絕對構(gòu)型為S-構(gòu)型。只有1種——半胱氨酸：為R-構(gòu)型。R基團(tuán)比羧基優(yōu)先：R-構(gòu)型氨基酸的絕對構(gòu)型HSCH2半胱氨酸中小NH2HRCO2HC小大中18種氨基酸的絕對構(gòu)型為S-構(gòu)型。

a-氨基酸都是揮發(fā)性低的白色固體，并能以一定的結(jié)晶形狀從溶液中析出。氨基酸的熔點都很高，一般在200~300℃之間，多數(shù)氨基酸受熱易分解放出CO2，而不熔融。由于它們的熔點比較接近，所以測定熔點難以鑒別它們。

氨基酸一般能溶于水，但溶解度大小不一；均可溶于強酸、強堿中，除甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸外，其它氨基酸不溶于無水乙醇，幾乎所有的氨基酸均不溶于乙醚。三、氨基酸的性質(zhì)(一)物理性質(zhì)a-氨基酸都是揮發(fā)性低的白色固體，并能以一定R—CH—COOH

NH2

NaOH/H2OHCl/H2O

乙酸酐NaNO2+HClC2H5OH/H+R—CH(NH2)COOC2H5（二）化學(xué)性質(zhì)氨基與羧基各自的反應(yīng)：

氨基酸除具有氨基和羧基的一些典型反應(yīng)之外，還有二者相互影響、相互作用的某些特性。R—CH(NH2)-COONaR—CH(N+H3)-COOHR—CH-COOHNH-COCH3R—CH(OH)-COOH+N2R—CH—COOHNaOH/H2OR—CH(NH2)COO1.兩性解離和等電點R—CH—COOH R—CH—COO-NH2

+NH3

這種分子內(nèi)部酸性基團(tuán)和堿性基團(tuán)所形成的鹽叫內(nèi)鹽,又叫兩性離子或偶極離子。

氨基酸分子中的-NH2呈堿性，而-COOH呈酸性，所以本身能互相反應(yīng)形成鹽。氨基酸在溶液中存在形式1.兩性解離和等電點R—CH—COOH R—CH—COO

R—CH—COOH(約0.001%) NH2 R—CH—COO-

+NH3

R—CH—COOH+NH3R—CH—COO-NH2OH-H+兩性離子H+OH-陽離子陰離子

當(dāng)一種氨基酸溶液的pH調(diào)至某一特定值，使[陽離子]=[陰離子],且濃度很低，而偶極離子濃度最高。此時溶液的pH值稱為這個氨基酸的等電點(IsoelectricPoint),用

pI

表示。

pH=pI，主要以兩性離子形式存在。

pH>pI，主要以陰離子形式存在。

pH<pI

，主要以陽離子形式存在。pH<pIpH=pIpH>pI(純水中

~100%) R—CH—COOH(約0.001%)

將氨基酸的溶液置于電場中，

pH>pI，主要呈負(fù)離子狀態(tài)而向正極移動；

pH<pI，主要呈正離子狀態(tài)而向負(fù)極移動；

pH=pI，主要以兩性離子形式存在。既不向正極移動，也不向負(fù)極移動。

等電點是氨基酸的重要理化常數(shù)之一，可由實驗測得，也可通過計算得到。每種氨基酸都有其特定的等電點。 酸性氨基酸：pI