《《有机化学》（第一版 ）第十六章氨基酸、蛋白质、核酸》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《有机化学》（第一版 ）第十六章氨基酸、蛋白质、核酸（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精品课程 Organic Chemistry,第15章 氨基酸、蛋白质和核酸,15.1 氨基酸(amino acid) 15.2 多肽 (peptide) 15.3 蛋白质(Proteins) 15.4 核酸(nucleic acid),蛋白质和核酸是生物高分子化合物。 氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,天然蛋白质水解得到的氨基酸有30余种，常见的有20种，除脯氨酸外均为-氨基酸。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的产物叫氨基酸。,15.1 氨基酸 (amino acid),一、-氨基酸的构型、分类和命名,除甘氨酸外，分子中-碳均为手
2、性碳原子，有旋光异构体。 构型习惯上采用D/L法标记。不论含几个手性碳原子，以-碳的构型为准。,L-氨基酸,L-丙氨酸,15 氨基酸、蛋白质和核酸,蛋白质水解得到的-氨基酸几乎都是L构型。,D-氨基酸,必需氨基酸 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。,名称（俗名） 中文缩写 英文缩写（表15-1）,-氨基酸根据R基分为,根据氨基、羧基的数目分为,15 氨基酸、蛋白质和核酸,二、氨基酸物理性质,氨基酸多是无色晶体，熔点一般在200300，比相应的羧酸和胺高。 多数的氨基酸难溶于有机溶剂而可溶于水，溶解度大小与溶液的pH密切相关。 除甘氨酸外，-氨基酸都有旋光性。一
3、些氨基酸具有鲜味。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,1、两性性质和等电点 2、与亚硝酸反应 3、与甲醛反应 4、氧化脱氨反应 5、脱羧反应 6、配位反应 7、与茚三酮反应,15 氨基酸、蛋白质和核酸,三、-氨基酸的化学性质,1、两性性质和等电点,氨基酸分子中含有 氨基和 羧基，可与酸反应生成铵盐，又可与碱反应生成羧酸盐，因此氨基酸具有酸、碱两性性质。,偶极离子,15 氨基酸、蛋白质和核酸,分子内的氨基和羧基能相互作用形成内盐。内盐同时带有正电荷和负电荷，为偶极离子。,氨基酸在结晶状态是以偶极离子形式存在的。,氨基酸在溶液中受溶液pH的影响存在着下列平衡：,pHpI pH=pI pHpI,偶极离子-
4、净电荷为零-在电场中不移动，此时溶液的pH值称为等电点（pI）。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,酸性氨基酸 pI 2.83.2 中性氨基酸 pI 5.06.3 碱性氨基酸 pI 7.610.8,(1) 半胱氨酸(pI=3.22)，在pH=9溶液中的存在形式 (2) 精氨酸(pI=10.8)，在pH=6溶液中的存在形式 (3) 甘氨酸(pI=5.97).在pH=6溶液中的存在形式 (4) 某氨基酸的水溶液pH=8, 该氨基酸的pI大于8， 小于8，等于8?,负离子 正离子 偶极离子 pI8,15 氨基酸、蛋白质和核酸,氨基酸的一种分析方法，测定放出N2的量可计算分子中氨基的含量。称Vanslyke
5、氨基氮测定法。,2、与亚硝酸反应,3、与甲醛反应,氨基酸中的氨基与甲醛发生亲核加成反应，生成N，N-二羟甲基氨基酸。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,4、氧化脱氨反应,在氧化剂的作用下，氨基酸氧化成亚氨基酸后脱去一分子氨生成酮酸。,5、脱羧反应,15 氨基酸、蛋白质和核酸,氨基酸中的羧基可与金属成盐，同时氨基氮原子上的未共用电子对，可与某些金属离子形成配价键生成稳定的配位化合物。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,例如，与Cu2+能生成蓝色配位化合物结晶，可分离或鉴定氨基酸。,6、配位反应,-氨基酸与水合茚三酮在弱酸性溶液中共热，经氧化、脱氨、脱羧及缩合等反应，生成蓝紫色的物质。用于氨基酸的定性和定量分
6、析。,7、茚三酮反应,15 氨基酸、蛋白质和核酸,蓝紫色,某氨酰某氨酰某氨酸,一分子-氨基酸中的氨基和另一分子-氨基酸中的羧基缩去一分子水生成的化合物叫肽。,15.2 多肽,1、多肽的分类和命名,N端,C端,2个-氨基酸缩合而成的为二肽；3个和多个-氨基酸缩合而成的肽，分别叫三肽和多肽。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,多肽是不同的-氨基酸按一定的顺序结合在一起的。想了解一个多肽是由哪些氨基酸组成的，将多肽在酸性溶液中彻底水解，经色层分离后逐个分析。,2、多肽结构的测定,15 氨基酸、蛋白质和核酸,氨基酸在肽链中是如何排列的，可用端基分析法和部分水解法结合起来确定。,蛋白质在生物体中承担着各种各样
7、的生理作用与机械功能。供给机体营养、控制代谢过程、输送氧气、负责机械运动、防御疾病及传递遗传信息等。,蛋白质是分子量很大的多肽。习惯上将相对分子质量在一万以内的肽称为多肽，一万以上称为蛋白质。,蛋白质的一级结构是各种-氨基酸以一定的比例、按一定的顺序，通过肽键连接而成的多肽链。,1、蛋白质的一级结构,一、蛋白质的结构,15 氨基酸、蛋白质和核酸,15.3 蛋白质(Proteins),蛋白质的二级结构、三级结构和四级结构，称为蛋白质的高级结构或空间结构。,二级结构是指蛋白质多肽链在空间的走向和排布方式。 蛋白质的二级结构主要有-螺旋和-折叠片两种形式。 ,蛋白质的空间结构，特别是三、四级结构，目
8、前搞清楚的还很少。研究蛋白质的空间结构对揭示生命本质具有重要的意义。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,2、蛋白质的空间结构,蛋白质的二级结构,15 氨基酸、蛋白质和核酸,蛋白质的结构,15 氨基酸、蛋白质和核酸,(1)氢键 可在肽链间、主链与侧链基团间或侧链基团与侧链 基团间形成。 (2)疏水键 是由侧链的疏水基互相接近而形成的一种作用力，包括疏水力和Van der Waals力。 疏水力是疏水基具有的避开周围水的一种力。 (3)离子键又称盐键 是由带正电荷的侧链与带负电荷的侧链间相互接近，通过静电引力形成的。 (4)二硫键和酯键 某些蛋白质分子中，两条多肽链间或同一条多肽链不同部位上的巯基可氧化
9、生成二硫键。 酯键是由侧链上的羧基与羟基酯化形成的。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,3、维持蛋白质空间结构的次级键,蛋白质和氨基酸一样，也具有两性和等电点。不同的pH条件下，蛋白质可主要以正离子、负离子或偶极离子形式存在。,1、两性性质和等电点,调节溶液的pH，蛋白质主要成为偶极离子时溶液的pH值，就是该蛋白质的等电点。,pHpI pHpI pHpI,15 氨基酸、蛋白质和核酸,二、蛋白质的化学性质,2、蛋白质的胶体性质,蛋白质分子直径在1100nm间。溶液具有胶体的通性，如粘滞度高、扩散运动慢、渗透压小，不能透过半透膜等。,3、蛋白质的沉淀,一定条件下蛋白质胶体溶液可产生沉淀。根据沉淀蛋白质的
10、性质，分为可逆沉淀和不可逆沉淀。 可逆沉淀是消除沉淀因素后，沉淀出来的蛋白质会重新溶于水，仍然保持原有的生理活性。 不可逆沉淀是消除沉淀因素后，沉淀不能重新溶于水，并失去了原有的生理活性。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,4、蛋白质的变性,蛋白质受物理和化学因素的影响，导致理化性质及生理活性发生改变的过程，称蛋白质变性。 变性后的蛋白质称变性蛋白质。变性蛋白质首先是失去生理活性，其次物理和化学性质也发生改变。如溶解度降低，粘度增大，容易沉淀等。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,蛋白质的不可逆沉淀一定是蛋白质发生了变性。,(1)缩二脲反应 蛋白质与缩二脲一样能发生缩二脲反应。 (2)与水合茚三酮反应 蛋
11、白质、多肽与-氨基酸一样，与水合茚三酮一起加热，生成蓝紫色物质。 (3)黄蛋白反应 含有苯环侧链的蛋白质溶液与硝酸共热时，呈黄色，再加碱则变为橙黄色，此反应称为黄蛋白反应。 (4)米隆反应 含有酚羟基侧链(即酪氨酸)的蛋白质溶液与米隆试剂作用，生成白色沉淀，加热后沉淀变为砖红色，称米隆反应。可检查蛋白质是否含有酪氨酸。 米隆试剂是硝酸、亚硝酸、硝酸汞、亚硝酸汞的混合溶液。,5、蛋白质的颜色反应,蛋白质的颜色反应可用于蛋白质的定性和定量分析。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,15.4 核酸 (nucleic acid）,1、核酸的组成,核酸逐步水解的过程：,15 氨基酸、蛋白质和核酸,核酸分为核糖核
12、酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA) 。 RNA主要存在于细胞质中，参与生物体内蛋白质的合成。 DNA主要分布在细胞核中，它决定着生物体的繁殖、遗 传和变异。,核苷酸是核酸的基本结构单位。 核糖核苷酸为RNA的组成单位，脱氧核糖核苷酸是DNA的组成单位。生物体内多数核苷酸是5-核苷酸。,2、核苷酸,核苷酸的命名是取含氮碱的字头加上“核苷酸” ， 脱氧核苷酸则在含氮碱的字头前再加“脱氧”两字。,5-腺苷酸(5-AMP),3-脱氧腺苷酸(3-dAMP),15 氨基酸、蛋白质和核酸,核酸是许多核苷酸相互连接而成的多核苷酸长链。 RNA、DNA，核苷酸之间都是通过3，5-磷酸二酯键相互连接而成。 3，
13、5-磷酸二酯键是磷酸分别与相邻两个核苷中戊糖3位和5位上的羟基脱水形成的酯键。,3、核酸的一级结构,15 氨基酸、蛋白质和核酸,核酸的一级结构是指各个核苷酸在核酸分子中的排列顺序。核酸链的走向一般是从5-端至3-端。,15 氨基酸、蛋白质和核酸,核酸的一级结构, DNA分子是由两条平行的多核苷酸链组成，它们围绕同一中心轴以相反的走向平行旋绕而成右手双螺旋结构。 在同一条链上，每隔10个碱基，多核苷酸链即旋转一圈，每一圈的螺距为3.4nm，螺旋直径为2.0nm。 两条长链的碱基在螺旋内侧，碱基平面与中心轴相垂直，它们通过嘌呤碱基和嘧啶碱基之间形成的氢键而固定下来。 由于螺旋圈的直径是一定的，因此
14、两条链上的碱基以一定规律相互配对。在DNA双螺旋结构中只能A与T、G与C之间配对，这一规律称碱基配对原则或叫碱基互补原则。,4、DNA的双螺旋结构,15 氨基酸、蛋白质和核酸,Watson和Crick 1953年合作提出,碱基配对,15 氨基酸、蛋白质和核酸,DNA的双螺旋结构,15 氨基酸、蛋白质和核酸,15 氨基酸、蛋白质和核酸,某化合物A，分子式为C8H15O4N3。每摩尔的A在甲醛存在下能被一摩尔NaOH中和。A能与HNO2作用放出一摩尔N2，同时得到化合物B，B的分子式为C8H14O5N2。B在稀酸中水解得到乳酸、丙氨酸、甘氨酸。试推测A和B的可能结构式，并写出有关反应式。,本学期课程结束 谢谢大家,
