1、第十九章 氨基酸 蛋白質(zhì) 核酸,1、氨基酸； 2、多肽；3、蛋白質(zhì)；4、核酸,蛋白質(zhì)： 含氮的天然高聚物，生物體內(nèi)一切組織的基本組成部分除水外，細(xì)胞內(nèi)80都是蛋白質(zhì)。在生命現(xiàn)象中起重要的作用。人類的主要營養(yǎng)物質(zhì)之一。,如： 酶（球蛋白）機(jī)體內(nèi)起催化作用 激素（蛋白質(zhì)及其衍生物）調(diào)解代謝 血紅蛋白運(yùn)輸o2和co2 抗原抗體免疫作用,蛋白質(zhì)水解后都生成氨基酸,結(jié)構(gòu),分類、命名,一、 氨基酸,1、 氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類和命名,羧酸分子中羥基上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被氨基取代的化合物叫做氨基酸。它們是構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的基礎(chǔ)。,可分為 a -氨基酸、b -氨基酸、g -氨基酸。,氨基酸可以按照系統(tǒng)命名法，以羧酸

2、為母體，氨基 作為取代基來命名。但a -氨基酸通常按其來源或性質(zhì)所得的俗名來稱呼。例如：,nh2ch2cooh a -氨基乙酸 (甘氨酸),hoocch2ch2chcooh nh2 a -氨基戊二酸 (谷氨酸),nh2ch2ch2cooh b -氨基丙酸 (丙氨酸),nh2ch2ch2ch2ch2chcooh nh2 a ,e -二氨基已酸 (賴氨酸),蛋白質(zhì)水解可以得到各種a -氨基酸的混合物。,蛋白質(zhì)水解后得到的氨基酸都是 a氨基酸。天然產(chǎn)氨基酸（除甘氨酸外）都有旋光性，絕大多數(shù)為l構(gòu)型（少數(shù)微生物代謝產(chǎn)物是d構(gòu)型）。,用 r、s 命名的則 l 構(gòu)型的氨基酸多為 s 型，只有l(wèi)半胱氨酸為

3、r 型。,天然氨基酸：,下列氨基酸可組成無數(shù)蛋白質(zhì)：,結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點(diǎn) nh2ch2cooh 甘氨酸 gly 5.97,i、中性 (*為必要氨基酸，人體內(nèi)不能合成，只能從食物中得到）,丙氨酸 ala 6.00,*頡氨酸 val 5.96,*異亮氨酸 ile 5.98,結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點(diǎn),*亮氨酸 leu 6.02,*苯丙氨酸 phe 5.48,半胱氨酸 cys 5.07,*蘇氨酸 thr 5.6,谷氨酸 gln 5.56,天門冬酰胺 asn 5.07,*蛋氨酸 met 5.47,絲氨酸 ser 5.68,脯氨酸 pro 6.30,酪氨酸 tyr 5.66,*色氨酸 trp 5.8

4、9,結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點(diǎn),ii 酸性,天門冬氨酸 asp 2.77,谷氨酸 glu 3.22,iii 堿性,*賴氨酸 lys 9.74,精氨酸 arg 10.76,組氨酸 his 7.59,結(jié)構(gòu) 名稱 縮寫 等電點(diǎn),2、 氨基酸的性質(zhì),a -氨基酸都是無色晶體，易溶于水而難溶于無水乙 醇、乙醚，由蛋白質(zhì)水解所得a -氨基酸，除甘氨酸外，都具有旋光性。他們的a -碳原子的結(jié)構(gòu)類型都與l-甘油醛相同，故都屬于l型。,若用r-s標(biāo)記法，這些a -氨基酸的a -碳原子的構(gòu)型 都是s型。,用于定量分析，根據(jù)放出的n2的體積，可以算出樣品的伯氨基的含量。,氨基酸分子中含有氨基和羧酸。他們具有氨基和羧基

5、的典型性質(zhì)。例如，羧基可以發(fā)生脂化反應(yīng)，氨基可以發(fā)生?；磻?yīng)；氨基與亞硝酸作用可轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基。,(1) 酸堿性兩性和等電點(diǎn),氨基酸還有一些特殊的性質(zhì)。,r a -氨基酸可以用通式nh2chcooh 表示,實(shí)際上是以偶極離子的形式存在的：,內(nèi)鹽,氨基酸的等電點(diǎn),在酸性溶液中，主要以正離子的形式存在。 在堿性溶液中，主要以負(fù)離子的形式存在。,在水溶液中,在一定的ph值溶液中，正離子和負(fù)離子數(shù)量相等，且濃度都很低，而偶極離子濃度最高，此時(shí)電解，以偶極離子形式存在的氨基酸不移動(dòng)。這時(shí)溶液的ph值就叫做氨基酸的等電點(diǎn)。,(2) 水合茚三酮反應(yīng),等電點(diǎn)不是中性點(diǎn)； 氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)的溶解度最小.,這個(gè)顏色

6、反應(yīng)通常用于a -氨基酸的比色測(cè)定和色 層分析的顯色。,與水含茚三酮的反應(yīng)歷程,紫色物質(zhì)，用于a -氨基酸 的比色測(cè)定和紙層析顯色,(3) 受熱后的反應(yīng),a -氨基酸受熱后，能在兩分子之間發(fā)生脫水反應(yīng)。,b -氨基酸受熱后，容易脫去一分子氨，生成a ,不飽和羧酸。,g -或d -氨基酸受熱后，容易分子內(nèi)脫除一分子水。,分子中氨基和羧基相隔更遠(yuǎn)時(shí)，受熱后可以多分子脫水，生成聚酰胺。,受熱后的反應(yīng)類似于羥基酸。,由蛋白質(zhì)水解在酸、堿或酶的作用下水解得到多種-氨基酸混合物，分離得到。 由鹵代酸氨解羧酸在三溴化磷作用下與溴作用，生成-溴代酸，再與過量氨作用，生成：,3、 氨基酸的制備,由醛（或酮）制備

7、 由丙二酸酯制備,用蓋布瑞爾法（p372）代替上法,可得比較純產(chǎn)品。,例如：,用苯、不超過3個(gè)碳原子的有機(jī)化合物、丙二酸脂以及 必要的試劑合成：亮氨酸，異亮氨酸，苯丙氨 酸，胳氨酸。,思考題,氨基酸的拆分,合成方法得到的氨基酸通常是外消旋體混合物，可用多種方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。,例：,d-亮氨酸乙酰氨 l-亮氨酸,二、 多肽,許多多肽本身有重要的生理作用,后葉催產(chǎn)素八肽 胰島素五十一肽,多肽是含有多個(gè)氨基酸單元的聚合物。由兩個(gè)氨基 酸單元構(gòu)成的是二肽，由三個(gè)氨基酸單元構(gòu)成的是三 肽，余類推。它們統(tǒng)稱多肽，或簡稱肽。,通過氨基和羧基之間脫水縮合而形成連接氨基酸單元的酰胺鍵（co

8、nh）又叫做肽鍵。,多肽鏈可用如下通式代表：,在肽鏈中，有氨基的一端叫做n端：有羧基的一端叫做c端。在寫多肽結(jié)構(gòu)時(shí)，通常把n端寫在左邊，c端寫在右邊，命名時(shí)由n端叫起，稱為氨酰（基）某氨酸。常用簡寫來表示。例如：,天然多肽都是由不同的氨基酸組成的。,垂體后葉催產(chǎn)素,蛋白質(zhì)也是由許多氨基酸單元通過肽鍵組成的。,蛋白質(zhì)部分水解可以得到多肽。,一般將多肽在酸性溶液中水解，再用色層分離法把各種氨基酸分開，然后進(jìn)行分析。 氨基酸的排列順序，則是通過末端分析的方法，配合部分水解，加以確定。,1、 多肽結(jié)構(gòu)的測(cè)定,末端分析用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法，可以使多肽末端的氨基酸斷裂，經(jīng)過分析，就可以知道多肽鏈的兩端是哪兩個(gè)

9、氨基酸，這就叫末端分析。降解了的肽鏈還可以再反復(fù)進(jìn)行末端分析，就可以確定多肽鏈中蛋白質(zhì)的連接次序。（一般結(jié)合部分水解的方法）,例如：,設(shè)某三肽完全水解后，可得到谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸。這三種氨基酸可以有六種排列順序：,要推知該三肽是哪一種組合方式，可以將其部分水解。知道它們是谷半胱和半胱甘。由此可見，半胱氨酸是在三肽鏈的中間，谷氨酸在n端，甘氨酸在c端即該三肽的結(jié)構(gòu)是：谷半胱甘,2、 多肽的合成,要求：,氨基酸按一定的次序連接起來 達(dá)到一定分子量 不外消旋化（緩和的條件）,推測(cè)出來的結(jié)構(gòu)是否完全正確，需要通過多肽的合 成加以證實(shí)。,另一方面，由于多肽與蛋白質(zhì)有著密切的關(guān)系，在需要使一種氨基酸

10、的羧基和另一種氨基酸的羧基相結(jié)合時(shí)，要防止同一種氨基酸分子之間結(jié)合。因此，在合成時(shí)，必須把某些氨基或羧基保護(hù)起來，以便反應(yīng)能按所要求的方式進(jìn)行。而所選用的保護(hù)基團(tuán)，必須符合以下條件：在以后脫除該保護(hù)基的條件下，肽鍵 不會(huì)發(fā)生斷裂。,羧基常通過生成酯加以保護(hù)，因?yàn)轷ケ弱０啡?易水解，用堿性水解的方法，就可以把保護(hù)的基團(tuán) 除去。,氨基可以通過與氯甲酸芐酯（c6h5ch2ococl） 作用加以保護(hù)，因?yàn)榘被系钠S氧羰基很容易用催化氫解的方法除去。,例如：設(shè)要合成甘氨酰丙氨酸（甘.丙）,若直接用谷氨酸和丙氨酸脫水縮合，將得到四種 二肽的混合物：,如果采用下列反應(yīng)，則可以得到所要求的二肽：,反復(fù)使用這樣

11、的方法，每次構(gòu)成一個(gè)肽鍵，就可以把 各種氨基酸按一定的次序一個(gè)個(gè)地連接起來。多肽的合成是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。例如，牛胰腺核糖核酸酶的多肽鏈已可合成出來，它是由124個(gè)氨基酸單元所構(gòu)成的。,三、 蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)是一類很重要的天然有機(jī)物，是生物體內(nèi)一切組織的基礎(chǔ)物質(zhì)，并在生命現(xiàn)象和生命過程中起著決定的作用。 蛋白質(zhì)主要由c、h、o、n、s等元素組成，有些還含有p、fe、i等元素。 蛋白質(zhì)基本上是由數(shù)百個(gè)、甚至數(shù)千個(gè)氨基酸所構(gòu)成。 水解后只生成多種-氨基酸的，叫單純蛋白質(zhì)（如卵白蛋白、血清球蛋白、米精蛋白等）。,水解后除生成-氨基酸外，還有非蛋白質(zhì)物質(zhì)（如糖、脂肪、含磷化合物、含鐵化合物等）生成的，

12、叫結(jié)合蛋白質(zhì)。（如：核蛋白、粘蛋白、肌肉中的脂蛋白、血紅蛋白等）。結(jié)合蛋白中的非蛋白質(zhì)部分，叫做輔基。,分類：,纖維蛋白（絲、毛、皮、角、爪和甲等） 球蛋白、酶和蛋白激素（溶于水、鹽水、酸堿 溶液和乙醇等） 結(jié)合蛋白（與核酸、糖、脂肪及血紅素等結(jié)合）,1、 蛋白質(zhì)的分類和功能,蛋白質(zhì)的功能,一方面是起組織結(jié)構(gòu)的作用。例如，角蛋白組成皮膚、毛發(fā)、指甲、頭角；肌球蛋白組成肌肉；骨膠蛋白組成腱、骨等。另一面，蛋白質(zhì)起調(diào)節(jié)作用。例如：各種酶對(duì)生物化學(xué)反應(yīng)起催化作用；血紅蛋白在血液中輸送氧氣；胰島素調(diào)節(jié)葡萄糖的代謝等。,常把酶叫做生物催化劑,酶的催化效率很高，并且有高度選擇性,有的酶還具有立體專一性,2

13、、 蛋白質(zhì)的性質(zhì),蛋白質(zhì)和氨基酸一樣，也是兩性物質(zhì)，與酸或堿都 能生成鹽。不同的蛋白質(zhì)有不同等電點(diǎn)。例如，卵清蛋 白為4.9，酪蛋白為4.6。胰島素為5.3，血紅蛋白為6.8。,蛋白質(zhì)是高分子化合物,水溶液具有膠體溶液的性質(zhì)，不能透過半透膜，能夠電泳；,蛋白質(zhì)都具有旋光性；,蛋白質(zhì)的變性通常都是不可逆的；,蛋白質(zhì)雖然分子很大，但性質(zhì)活潑，能發(fā)生多種顏色反應(yīng)。,縮二脲反應(yīng),蛋白質(zhì)分子中都有conhchrconh 基團(tuán)在蛋白質(zhì)水溶液中加堿和硫酸銅溶液，即產(chǎn)生紅 紫色。,黃色反應(yīng),分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)，遇濃硝酸即顯黃色， 這是苯環(huán)發(fā)生硝化的緣故。黃色溶液再用堿處理，就 會(huì)轉(zhuǎn)為橙色。,水合茚三酮反應(yīng),蛋白質(zhì)溶液與水合茚三酮溶液作用，也有顏色反應(yīng)。但顏色與氨基酸的不太一樣。,酸、堿、酶都能促進(jìn)蛋白質(zhì)的水解。,蛋白質(zhì)、多肽及a-氨基酸之間的關(guān)系:,3、 蛋白