第十六章氨基酸蛋白质和核酸

第十六章 氨基酸、蛋白质

【学习要求】：

1、掌握α-氨基酸结构、两性、等电点、主要化学性质。

2、掌握蛋白质的性质，了解蛋白质复杂结构及在构成生命体上的作用。

【教学重点】：

氨基酸的两性、等电点及主要化学性质

【教学难点】：

氨基酸的等电点

【教学过程】：

引言: 氨基酸是组成肽和蛋白质的基本结构单位。蛋白质则是由氨基酸分子间脱水后，彼此以酰胺键连接所构成的一类高分子化合物，它广泛存在于一切动植物体细胞中。所有蛋白质都是由α-氨基酸构成的，因此，α-由氨基酸是建筑蛋白质的砖石。 备 注 一、氨基酸 组成蛋白质的氨基酸(一)氨基酸的结构、分类和命名 （天然产氨基酸）都是α-1、分类： 氨基酸，即在α-碳原子上有一个氨基，可用下式表示： 按烃基类型可分为脂肪族氨基酸，芳香族氨基酸，含杂环氨基酸。 按分子中氨基和羧基的数目分为中性氨基酸，酸性氨基酸，碱性氨基酸。 H 2、命名： RCCOOH多按其来源或性质而命名，国际上有通用的符号（见P337表16-1）。 NH2 3、构型： 习惯上用D/ L构型标记法——在费歇尔投影式中氨基位于横键右边的天然产的各种不同的α为D型，位于左边的为L型。例如： -氨基酸只R不同而已。 C O O H H R NH 2 NH 2 C O O H H R 氨基酸目前已知的已超过100种以上，但在生物体内作为合成蛋白质的原料只有二十种（见P337表16-1）。 D-氨基酸 L-氨基酸 除甘氨酸外，天然氨基酸所有α-碳原子都是手性的，都有旋光性，而且发现都是L型的。 （二）氨基酸的化学性质： 1、两性与等电点

（1）两性（酸碱性）： 氨基酸既含有氨基又含有羧基，它可以和酸生成盐，也可以和碱生成盐，所以氨基酸是两性物质。 注： 1°等电点为电中性而不是中性（即pH=7），在溶液中加入电极时其电荷迁移为零。 中性氨基酸 pI = 4.8~6.3 酸性氨基酸 pI = 2.7~3.2 碱性氨基酸 pI= 7.6~10.8 2°等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。 反应是定量完成的，衡量的放出N2，测定N2的体积便可计算出氨基酸中氨基的含量。 NH3NH2NH2（2）等电点 在氨基酸水溶液中加入酸或碱，使羧基和氨基的离子化程度相等（即氨基酸分子所带电荷呈中性——处于等电状态，即净电荷为零）时溶液的pH值称为氨基酸的等电点。常以pI表示。 RCHCOONH2OHHRCHCOOHNH2HOHRCHCOOHHRCHCOOHOHRCHCOO 正离子 偶极离子 负离子 RCHCOONH3RCHCOOHNH3 2、羧基的反应 氨基酸分子中羧基能成盐、成酯、成酰胺、酰氯、还原、脱羧的性质。 _OHRCHCOONH2PCl5RCHCOOHNH2RCHCOClNH2C6H5CH2OHRH+R'NH2RCHCOOCH2C6H5NH2CHCONHR'NH2LiAlH4?RCHCH2OHNH2RCH2NH2脱羧还原生成酰氨酯化_成盐生成酰氯3、氨基的反应 （1）与亚硝酸反应 RCHCOOH+HNO2NH2RCHCOOH+N2+H2OOH（2）氨基的酰基化 RR'COCl+NH2CHCOOHRR'CNHCHCOOH+HClO （3）氨基的烃基化 NO2R NO2NO2F+NH2CHCOOH O ..-H+δ+O2NFH2NCHCNH2 O2N RNO2 (两个强拉电子基团使之成为好的亲电试剂) NO2RNHCHCOOHONHCHCNH2NO2R 氨基酸与RX作用则烃基化成N-烃基氨基酸，氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定N端的试剂。 4、水合茚三酮反应 （鉴别反应） OCH2O CO CO 茚三酮 OC OH+RCHCOOHC OHCNH2O 5、氨基酸的热分解反应 分子间失水： CCOCOOHOH水合茚三酮CCOOC+CRCHOCO23H2OCNCOHOOCH3CHCOHNH2RNH2H2N+HOCOCHCH3?OCH3CHCNHNHCCHCH3O交酰胺RNH2R'OCHCNHCHCOOH肽键R'O- H2OCHCOH+NH2CHCOOH氨基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基失去一分子水而形成的酰胺键称为肽键。多个氨基酸以肽键（酰胺键）相连而得的化合物称多肽。 肽的命名： 根据组成肽的氨基酸的顺序称为某氨酰某氨酰…某氨酸（简写为某、某、某）。 例如： CH3CH2OHCH2C6H5NH2CHCNHCHCNHCHCOOHOO丙氨酰丝氨酰苯丙氨酸（丙 丝 苯丙） 二、蛋白质 一、蛋白质的分类 1、根据蛋白质的形状分为： （1）纤维蛋白质 如丝蛋白、角蛋白等； （2）球状蛋白质 如蛋清蛋白、酪蛋白、血红蛋白、γ-球代表蛋白（感冒抗体）等。 2、根据组成分： （1）单纯蛋白质——其水解最终产物是α- 氨基酸。 （2）结合蛋白质——α- 氨基酸 + 非蛋白质（辅基） 3、根据蛋白质的功能分； （1）活性蛋白 按生理作用不同又可分为；酶、激素、抗体、收缩蛋白、运输蛋白等。 （2）非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物质。例如：贮存蛋白（清蛋白、酪蛋白等），结构蛋白（角蛋白、弹性蛋白胶原等）等等。 二、蛋白质的结构 蛋白质是由氨基酸通过肽键形成的多肽高分子化合物，存在于一切细胞中。蛋白质分子结构复杂，通常分为一、二、三、四级结构。 一级结构： 由各氨基酸按一定的顺序排列结合而形成的多肽链（50个以上氨基酸）称为蛋白质的一级结构。 二级结构： 由于氢键的关系，使蛋白质分子中的长肽链或肽链之间的临近基团形成了一定的几何形状，称为蛋白质的二级结构。 三级结构： 由于组成肽链的氨基酸单元的侧链（R基团）的相互作用力[包括共价（二硫）键、离子键、氢键、疏水键]，使一根多肽链折叠形成了一定的几何形状（稳定构象），称为蛋白质的三级结构。 四级结构： 有些蛋白质中，作为一个分子的整体含有不止一条多肽链，而是由几条多肽链靠静电性质的力，互相结合而紧密地保持在一起，这种聚集状态叫蛋白质的四级结构。 三、蛋白质的性质 1、两性及等电点 多肽链中有游离的氨基和羧基等酸碱基团，具有两性。P代表蛋白质大分子。 COO P = ProtinPNH2 蛋白质pH>pI HOHPCOONH3pHHOHPCOOHNH3pH

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