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1、第十九章第十九章 氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 核酸核酸1、氨基酸；、氨基酸； 2、多肽；、多肽；3、蛋白质；、蛋白质；4、核酸、核酸蛋白质蛋白质： 含氮的天然高聚物，生物体内一切组织的基本组含氮的天然高聚物，生物体内一切组织的基本组成部分除水外，细胞内成部分除水外，细胞内80都是蛋白质。在生命现象都是蛋白质。在生命现象中起重要的作用。人类的主要营养物质之一。中起重要的作用。人类的主要营养物质之一。如：如： 酶（球蛋白）酶（球蛋白）机体内起催化作用机体内起催化作用 激素（蛋白质及其衍生物）激素（蛋白质及其衍生物）调解代谢调解代谢 血红蛋白血红蛋白运输运输O2和和CO2 抗原抗体抗原抗体免疫作用免
2、疫作用蛋白质水解后都生成氨基酸蛋白质水解后都生成氨基酸2021/6/71 结构结构 分类、命名分类、命名一、一、 氨基酸氨基酸1、 氨基酸的结构、分类和命名氨基酸的结构、分类和命名 羧羧酸酸分分子子中中羟羟基基上上的的一一个个或或几几个个氢氢原原子子被被氨氨基基取取代代的的化化合合物物叫叫做做氨氨基基酸酸。它它们们是是构构成成蛋蛋白白质质分分子子的的基基础。础。可分为可分为 a a -氨基酸、氨基酸、b b -氨基酸、氨基酸、g g -氨基酸。氨基酸。 氨基酸可以按照系统命名法，以羧酸为母体，氨基氨基酸可以按照系统命名法，以羧酸为母体，氨基作作为为取取代代基基来来命命名名。但但a a -氨氨基
3、基酸酸通通常常按按其其来来源源或或性性质质所得的俗名来称呼。例如：所得的俗名来称呼。例如：2021/6/72NH2CH2COOH a a -氨基乙酸氨基乙酸 (甘氨酸甘氨酸)HOOCCH2CH2CHCOOH NH2 a a -氨基戊二酸氨基戊二酸 (谷氨酸谷氨酸)NH2CH2CH2COOH b b -氨基丙酸氨基丙酸 (丙氨酸丙氨酸)NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOH NH2 a a ,e -e -二氨基已酸二氨基已酸 (赖氨酸赖氨酸) 蛋白质水解可以得到各种蛋白质水解可以得到各种a a -氨基酸的混合物。氨基酸的混合物。2021/6/73 蛋白质水解后得到的氨基酸都是蛋白质水解后得到
4、的氨基酸都是 氨基酸。天然产氨基酸（除甘氨酸外）都有旋光性，氨基酸。天然产氨基酸（除甘氨酸外）都有旋光性，绝大多数为绝大多数为L构型（少数微生物代谢产物是构型（少数微生物代谢产物是D构型）。构型）。用用 R、S 命名的则命名的则 L 构型构型的氨基酸多为的氨基酸多为 S 型，只有型，只有L半胱氨酸为半胱氨酸为 R 型。型。天然氨基酸：天然氨基酸：2021/6/74下列氨基酸可组成无数蛋白质：下列氨基酸可组成无数蛋白质： 结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点NH2CH2COOH 甘氨酸甘氨酸 Gly 5.97I、中性、中性 (*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）为必要氨基酸，
5、人体内不能合成，只能从食物中得到）丙氨酸丙氨酸 Ala 6.00*颉氨酸颉氨酸 Val 5.96*异亮氨酸异亮氨酸 Ile 5.982021/6/75结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点*亮氨酸亮氨酸 Leu 6.02*苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe 5.48半胱氨酸半胱氨酸 Cys 5.07*苏氨酸苏氨酸 Thr 5.6谷氨酸谷氨酸 Gln 5.56 天门冬酰胺天门冬酰胺 Asn 5.072021/6/76*蛋氨酸蛋氨酸 Met 5.47丝氨酸丝氨酸 Ser 5.68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结构结构 名称名称 缩写缩写 等
6、电点等电点2021/6/77II 酸性酸性天门冬氨酸天门冬氨酸 Asp 2.77谷氨酸谷氨酸 Glu 3.22III 碱性碱性*赖氨酸赖氨酸 Lys 9.74精氨酸精氨酸 Arg 10.76组氨酸组氨酸 His 7.59结构结构 名称名称 缩写缩写 等电点等电点2021/6/782、 氨基酸的性质氨基酸的性质 a a -氨基酸都是无色晶体，易溶于水而难溶于无水乙氨基酸都是无色晶体，易溶于水而难溶于无水乙醇醇、乙乙醚醚，由由蛋蛋白白质质水水解解所所得得a a -氨氨基基酸酸，除除甘甘氨氨酸酸外外，都都具具有有旋旋光光性性。他他们们的的a a - -碳碳原原子子的的结结构构类类型型都都与与L-甘甘
7、油油醛相同，故都属于醛相同，故都属于L型。型。若用若用R-S标记法，这些标记法，这些a a -氨基酸的氨基酸的a a -碳原子的构型碳原子的构型都是都是S型。型。2021/6/79用用于于定定量量分分析析，根根据据放放出出的的N2的的体体积积，可可以以算算出出样样品的伯氨基的含量。品的伯氨基的含量。 氨氨基基酸酸分分子子中中含含有有氨氨基基和和羧羧酸酸。他他们们具具有有氨氨基基和和羧羧基基的的典典型型性性质质。例例如如，羧羧基基可可以以发发生生脂脂化化反反应应，氨氨基基可可以以发发生生酰酰基基化化反反应应；氨氨基基与与亚亚硝硝酸酸作作用用可可转转变变为为羟基。羟基。2021/6/710(1)
8、酸碱性酸碱性两性和等电点两性和等电点氨基酸还有一些特殊的性质。氨基酸还有一些特殊的性质。 R a a -氨基酸可以用通式氨基酸可以用通式NH2CHCOOH 表示表示实际上是以偶极离子的形式存在的：实际上是以偶极离子的形式存在的：内盐内盐2021/6/711氨基酸的等电点氨基酸的等电点在酸性溶液中，主要以正离子的形式存在。在酸性溶液中，主要以正离子的形式存在。在碱性溶液中，主要以负离子的形式存在。在碱性溶液中，主要以负离子的形式存在。在水溶液中在水溶液中 在在一一定定的的pH值值溶溶液液中中，正正离离子子和和负负离离子子数数量量相相等等，且且浓浓度度都都很很低低，而而偶偶极极离离子子浓浓度度最最
9、高高，此此时时电电解解，以以偶偶极极离离子子形形式式存存在在的的氨氨基基酸酸不不移移动动。这这时时溶溶液液的的pH值值就叫做氨基酸的等电点。就叫做氨基酸的等电点。2021/6/712(2) 水合茚三酮反应水合茚三酮反应 等电点不是中性点；等电点不是中性点； 氨基酸在等电点时的溶解度最小氨基酸在等电点时的溶解度最小. 这个颜色反应通常用于这个颜色反应通常用于a a -氨基酸的比色测定和色氨基酸的比色测定和色层分析的显色。层分析的显色。2021/6/713与与水水含含茚茚三三酮酮的的反反应应历历程程紫色物质，用于紫色物质，用于a a -氨基酸氨基酸的比色测定和纸层析显色的比色测定和纸层析显色202
10、1/6/714(3) 受热后的反应受热后的反应a a -氨基酸受热后，能在两分子之间发生脱水反应。氨基酸受热后，能在两分子之间发生脱水反应。b b -氨氨基基酸酸受受热热后后，容容易易脱脱去去一一分分子子氨氨，生生成成a a ,不不饱饱和羧酸。和羧酸。2021/6/715g g -或或d d -氨基酸受热后，容易分子内脱除一分子水。氨基酸受热后，容易分子内脱除一分子水。 分分子子中中氨氨基基和和羧羧基基相相隔隔更更远远时时，受受热热后后可可以以多多分子脱水，生成聚酰胺。分子脱水，生成聚酰胺。受热后的反应类似于羟基酸。受热后的反应类似于羟基酸。2021/6/716 由由蛋蛋白白质质水水解解在在酸
11、酸、碱碱或或酶酶的的作作用用下下水水解解得得到到多种多种 -氨基酸混合物，分离得到。氨基酸混合物，分离得到。 由由卤卤代代酸酸氨氨解解羧羧酸酸在在三三溴溴化化磷磷作作用用下下与与溴溴作作用用，生成生成 -溴代酸，再与过量氨作用，生成：溴代酸，再与过量氨作用，生成：3、 氨基酸的制备氨基酸的制备2021/6/717 由由醛（或酮）制备醛（或酮）制备 由丙二酸酯制备由丙二酸酯制备用盖布瑞尔法（用盖布瑞尔法（P372）代替上法代替上法,可得比较纯产品。可得比较纯产品。2021/6/718例如：例如：2021/6/719用苯、不超过用苯、不超过3个碳原子的有机化合物、丙二酸脂以及个碳原子的有机化合物、
12、丙二酸脂以及必要的试剂合成：必要的试剂合成：亮氨酸，亮氨酸，异亮氨酸，异亮氨酸，苯丙氨苯丙氨酸，酸，胳氨酸。胳氨酸。2021/6/7202021/6/7212021/6/722氨基酸的拆分氨基酸的拆分 合合成成方方法法得得到到的的氨氨基基酸酸通通常常是是外外消消旋旋体体混混合合物物，可可用多种方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。用多种方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。例：例：D-亮氨酸乙酰氨亮氨酸乙酰氨 L-亮氨酸亮氨酸2021/6/723二、二、 多肽多肽许多多肽本身有重要的生理作用许多多肽本身有重要的生理作用后叶催产素后叶催产素八肽八肽胰岛素胰岛素五十一肽五十一肽 多肽是含有多个
13、氨基酸单元的聚合物。由两个氨基多肽是含有多个氨基酸单元的聚合物。由两个氨基酸单元构成的是二肽，由三个氨基酸单元构成的是三酸单元构成的是二肽，由三个氨基酸单元构成的是三肽，肽，余类推。它们统称多肽，或简称肽。余类推。它们统称多肽，或简称肽。 通通过过氨氨基基和和羧羧基基之之间间脱脱水水缩缩合合而而形形成成连连接接氨氨基基酸酸单单元元的酰胺键（的酰胺键（CONH）又叫做肽键。）又叫做肽键。2021/6/724多肽链可用如下通式代表：多肽链可用如下通式代表： 在在肽肽链链中中，有有氨氨基基的的一一端端叫叫做做N端端：有有羧羧基基的的一一端端叫叫做做C端端。在在写写多多肽肽结结构构时时，通通常常把把N
14、端端写写在在左左边边，C端端写写在在右右边边，命命名名时时由由N端端叫叫起起，称称为为氨氨酰酰（基基）某某氨氨酸酸。常用简写来表示。例如：常用简写来表示。例如：2021/6/7252021/6/726天然多肽都是由不同的氨基酸组成的。天然多肽都是由不同的氨基酸组成的。垂体后叶催产素垂体后叶催产素蛋白质也是由许多氨基酸单元通过肽键组成的。蛋白质也是由许多氨基酸单元通过肽键组成的。蛋白质部分水解可以得到多肽。蛋白质部分水解可以得到多肽。2021/6/727一般将多肽在酸性溶液中水解，再用色层分离法一般将多肽在酸性溶液中水解，再用色层分离法把各种氨基酸分开，然后进行分析。把各种氨基酸分开，然后进行分
15、析。氨基酸的排列顺序，则是通过末端分析的方法，氨基酸的排列顺序，则是通过末端分析的方法，配合部分水解，加以确定。配合部分水解，加以确定。1、 多肽结构的测定多肽结构的测定2021/6/728末端分析末端分析用适当的化学方法，可用适当的化学方法，可以使多肽末端的氨基酸断裂，经过分以使多肽末端的氨基酸断裂，经过分析，就可以知道多肽链的两端是哪两析，就可以知道多肽链的两端是哪两个氨基酸，这就叫末端分析。降解了个氨基酸，这就叫末端分析。降解了的肽链还可以再反复进行末端分析，的肽链还可以再反复进行末端分析，就可以确定多肽链中蛋白质的连接次就可以确定多肽链中蛋白质的连接次序。（序。（一般结合部分水解的方法
16、一般结合部分水解的方法）2021/6/729例如：例如： 设某三肽完全水解后，可得到谷氨酸、半胱氨酸和设某三肽完全水解后，可得到谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸。这三种氨基酸可以有六种排列顺序：甘氨酸。这三种氨基酸可以有六种排列顺序： 要要推推知知该该三三肽肽是是哪哪一一种种组组合合方方式式，可可以以将将其其部部分分水水解解。知知道道它它们们是是谷谷半半胱胱和和半半胱胱甘甘。由由此此可可见见，半半胱胱氨氨酸酸是是在在三三肽肽链链的的中中间间，谷谷氨氨酸酸在在N端端，甘甘氨氨酸酸在在C端端即即该三肽的结构是：谷该三肽的结构是：谷半胱半胱甘甘2021/6/7302、 多肽的合成多肽的合成要求：要求：氨基酸
17、按一定的次序连接起来氨基酸按一定的次序连接起来达到一定分子量达到一定分子量不外消旋化（缓和的条件）不外消旋化（缓和的条件） 推测出来的结构是否完全正确，需要通过多肽的合推测出来的结构是否完全正确，需要通过多肽的合成加以证实。成加以证实。另一方面，由于多肽与蛋白质有着密切的关系，在需另一方面，由于多肽与蛋白质有着密切的关系，在需要使一种氨基酸的羧基和另一种氨基酸的羧基相结合要使一种氨基酸的羧基和另一种氨基酸的羧基相结合时，要防止同一种氨基酸分子之间结合。因此，在合时，要防止同一种氨基酸分子之间结合。因此，在合成时，必须把某些氨基或羧基保护起来，以便反应能成时，必须把某些氨基或羧基保护起来，以便反
18、应能按所要求的方式进行。而所选用的保护基团，必须符按所要求的方式进行。而所选用的保护基团，必须符合以下条件：在以后脱除该保护基的条件下，肽键合以下条件：在以后脱除该保护基的条件下，肽键不会发生断裂。不会发生断裂。2021/6/731 羧基常通过生成酯加以保护，因为酯比酰胺容羧基常通过生成酯加以保护，因为酯比酰胺容易水解，用碱性水解的方法，就可以把保护的基团易水解，用碱性水解的方法，就可以把保护的基团除去。除去。2021/6/732 氨基可以通过与氯甲酸苄酯（氨基可以通过与氯甲酸苄酯（C6H5CH2OCOCl）作用加以保护，因为氨基上的苄氧羰基很容易用催化作用加以保护，因为氨基上的苄氧羰基很容易
19、用催化氢解的方法除去。氢解的方法除去。2021/6/733例如：设要合成甘氨酰丙氨酸（甘例如：设要合成甘氨酰丙氨酸（甘.丙）丙） 若直接用谷氨酸和丙氨酸脱水缩合，将得到四种若直接用谷氨酸和丙氨酸脱水缩合，将得到四种二肽的混合物：二肽的混合物：如果采用下列反应，则可以得到所要求的二肽：如果采用下列反应，则可以得到所要求的二肽：2021/6/734 反复使用这样的方法，每次构成一个肽键，就反复使用这样的方法，每次构成一个肽键，就可以把可以把 各种氨基酸按一定的次序一个个地连接起来。各种氨基酸按一定的次序一个个地连接起来。多肽的合成是一项十分复杂的工作。例如，牛胰腺多肽的合成是一项十分复杂的工作。例
20、如，牛胰腺核糖核酸酶的多肽链已可合成出来，它是由核糖核酸酶的多肽链已可合成出来，它是由124个个氨基酸单元所构成的。氨基酸单元所构成的。 2021/6/735三、三、 蛋白质蛋白质 蛋蛋白白质质是是一一类类很很重重要要的的天天然然有有机机物物，是是生生物物体体内内一一切切组组织织的的基基础础物物质质，并并在在生生命命现现象象和和生生命命过过程程中中起起着决定的作用。着决定的作用。 蛋蛋白白质质主主要要由由C、H、O、N、S等等元元素素组组成成，有有些些还含有还含有P、Fe、I等元素。等元素。 蛋蛋白白质质基基本本上上是是由由数数百百个个、甚甚至至数数千千个个氨氨基基酸酸所所构成。构成。 水水解
21、解后后只只生生成成多多种种 -氨氨基基酸酸的的，叫叫单单纯纯蛋蛋白白质质（如如卵白蛋白、血清球蛋白、米精蛋白等）。卵白蛋白、血清球蛋白、米精蛋白等）。 2021/6/736 水水解解后后除除生生成成 -氨氨基基酸酸外外，还还有有非非蛋蛋白白质质物物质质（如如糖糖、脂脂肪肪、含含磷磷化化合合物物、含含铁铁化化合合物物等等）生生成成的的，叫叫结结合合蛋蛋白白质质。（如如：核核蛋蛋白白、粘粘蛋蛋白白、肌肌肉肉中中的的脂脂蛋蛋白白、血血红红蛋蛋白白等等）。结结合合蛋蛋白白中中的的非非蛋蛋白白质部分，叫做质部分，叫做辅基辅基。分类：分类：纤维蛋白（丝、毛、皮、角、爪和甲等）纤维蛋白（丝、毛、皮、角、爪和
22、甲等）球蛋白、酶和蛋白激素（溶于水、盐水、酸碱球蛋白、酶和蛋白激素（溶于水、盐水、酸碱 溶液和乙醇等）溶液和乙醇等）结合蛋白（与核酸、糖、脂肪及血红素等结合）结合蛋白（与核酸、糖、脂肪及血红素等结合）1、 蛋白质的分类和功能蛋白质的分类和功能2021/6/737蛋白质的功能蛋白质的功能 一一方方面面是是起起组组织织结结构构的的作作用用。例例如如，角角蛋蛋白白组组成成皮皮肤肤、毛毛发发、指指甲甲、头头角角；肌肌球球蛋蛋白白组组成成肌肌肉肉；骨骨胶胶蛋蛋白白组组成成腱腱、骨骨等等。另另一一面面，蛋蛋白白质质起起调调节节作作用用。例例如如：各各种种酶酶对对生生物物化化学学反反应应起起催催化化作作用用
23、；血血红红蛋蛋白白在在血液中输送氧气；胰岛素调节葡萄糖的代谢等。血液中输送氧气；胰岛素调节葡萄糖的代谢等。常把酶叫做生物催化剂常把酶叫做生物催化剂 酶的催化效率很高，并且有高度选择性酶的催化效率很高，并且有高度选择性 有的酶还具有立体专一性有的酶还具有立体专一性2021/6/7382、 蛋白质的性质蛋白质的性质 蛋白质和氨基酸一样，也是两性物质，与酸或碱都蛋白质和氨基酸一样，也是两性物质，与酸或碱都能生成盐。不同的蛋白质有不同等电点。例如，卵清蛋能生成盐。不同的蛋白质有不同等电点。例如，卵清蛋白为白为4.9，酪蛋白为，酪蛋白为4.6。胰岛素为。胰岛素为5.3，血红蛋白为，血红蛋白为6.8。蛋白
24、质是高分子化合物蛋白质是高分子化合物 水溶液具有水溶液具有胶体胶体溶液的性质，不能透过半透膜，能溶液的性质，不能透过半透膜，能够电泳；够电泳； 蛋白质都具有蛋白质都具有旋光性旋光性； 蛋白质的蛋白质的变性变性通常都是不可逆的；通常都是不可逆的； 蛋白质虽然分子很大，但性质活泼，能发生多种蛋白质虽然分子很大，但性质活泼，能发生多种颜颜色反应色反应。2021/6/739 缩二脲反应缩二脲反应 蛋白质分子中都有蛋白质分子中都有CONHCHRCONH基团在蛋白质水溶液中加碱和硫酸铜溶液，即产生红基团在蛋白质水溶液中加碱和硫酸铜溶液，即产生红紫色。紫色。 黄色反应黄色反应 分子中含有苯环的蛋白质，遇浓硝
25、酸即显黄色，分子中含有苯环的蛋白质，遇浓硝酸即显黄色，这是苯环发生硝化的缘故。黄色溶液再用碱处理，就这是苯环发生硝化的缘故。黄色溶液再用碱处理，就会转为橙色。会转为橙色。 水合茚三酮反应水合茚三酮反应 蛋蛋白白质质溶溶液液与与水水合合茚茚三三酮酮溶溶液液作作用用，也也有有颜颜色色反反应。但颜色与氨基酸的不太一样。应。但颜色与氨基酸的不太一样。2021/6/740酸、碱、酶都能促进蛋白质的水解。酸、碱、酶都能促进蛋白质的水解。蛋白质、多肽及蛋白质、多肽及-氨基酸之间的关系氨基酸之间的关系: :水解水解水解水解水解水解2021/6/7413、 蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的一级结构蛋白质的一级结
26、构蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构多肽链中氨基酸的组成和排列次序多肽链中氨基酸的组成和排列次序.多肽链在空间不是任意排布的，由于某些基团之间的多肽链在空间不是任意排布的，由于某些基团之间的氢键作用，肽链具有一定的构象氢键作用，肽链具有一定的构象.整个分子因链段的相互作用而扭曲整个分子因链段的相互作用而扭曲,折叠成一定的形态折叠成一定的形态.最最后后，几几个个各各具具有有特特定定的的1,2,3,级级结结构构的的多多肽肽链链在在一一起起，或者有时还和辅基在一起，再以一定的关系相结合。或者有时还和辅基在一起，再以一定的关系相结合。2021/6/742P110作业：作业：the end思考题：思考题：2021/6/743部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！
