医用有机化学课件：第十四章 氨基酸、多肽和蛋白质

药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学第十四章第十四章氨基酸、多肽和蛋白质氨基酸、多肽和蛋白质药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学v蛋白质是一类蛋白质是一类含氮的天然有机物含氮的天然有机物，是生物体的主，是生物体的主要组成部分。蛋白质在生命现象和生命过程中起要组成部分。蛋白质在生命现象和生命过程中起着决定性的作用，是人类的着决定性的作用，是人类的三大营养物质之一三大营养物质之一，是维持生命活动必不可少的物质。是维持生命活动必不可少的物质。v蛋白质是由许多氨基酸通过酰胺键结合而形成的蛋白质是由许多氨基酸通过酰胺键结合而形成的高分子化合物高分子化合物，蛋白质在酸、碱、酶等作用下水，蛋白质在酸、碱、酶等作用下水解先得到肽段，最终得到解先得到肽段，最终得到-氨基酸的混合物。因氨基酸的混合物。因此此-氨基酸是构成蛋白质的基本结构单元氨基酸是构成蛋白质的基本结构单元药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学一、一、氨基酸的结构、分类和命名氨基酸的结构、分类和命名v氨基酸属于取代羧酸。氨基酸属于取代羧酸。v分子中既有氨基又有羧基。分子中既有氨基又有羧基。v-氨基酸氨基酸是蛋白质的基本组成单位，是人体必不可是蛋白质的基本组成单位，是人体必不可少的物质。少的物质。v天然蛋白质水解得到的天然蛋白质水解得到的-氨基酸共有氨基酸共有20种，。种，。v除甘氨酸（除甘氨酸（R=H）外）外，所有，所有-氨基酸中的氨基酸中的碳原子碳原子均是手性碳均是手性碳原子，因此原子，因此都具有旋光性都具有旋光性。RCHCOOHNH21、氨基酸的结构、氨基酸的结构*第一节第一节 氨基酸氨基酸药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学v 构型一般用构型一般用D/L法来标记，以法来标记，以-氨基的位置与氨基的位置与L-甘油醛上的甘油醛上的-OH位置相同者为位置相同者为L-型，相反为型，相反为D-型，型，构成蛋白质的氨基构成蛋白质的氨基酸均为酸均为L-型型。如用。如用R/S标记，除半胱氨酸为标记，除半胱氨酸为R构型外，其余构型外，其余均为均为S构型构型COOHCH3H2NHL-L-丙氨酸丙氨酸S-S-丙氨酸丙氨酸HCOOHH2NCH2SHL-L-半胱氨酸半胱氨酸R-R-半胱氨酸半胱氨酸药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学（1）按氨基酸分子中烃基的不同）按氨基酸分子中烃基的不同H3CCHCOOHNH2丙氨酸丙氨酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸NHCH2CH COOHNH2色氨酸色氨酸杂环氨基酸杂环氨基酸CH2CHCOOHNH2（2）按氨基和羧基相对位置不同分为）按氨基和羧基相对位置不同分为-、-和和-氨基酸氨基酸。CH3CH COOHNH2CH2CH2COOHNH2CH2CH2-CH2COOHNH2-氨基酸氨基酸-氨基酸氨基酸-氨基酸氨基酸2.氨基酸的分类氨基酸的分类药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学（3）根据氨基与羧基的相对数目不同可分为）根据氨基与羧基的相对数目不同可分为中性、碱性中性、碱性和酸性氨基酸和酸性氨基酸。CH2COOHNH2中性氨基酸中性氨基酸HOOC CH2CH COOHNH2酸性氨基酸酸性氨基酸H2N CH2CH COOHNH2碱性氨基酸碱性氨基酸中性氨基酸中性氨基酸：分子中：分子中氨基数目羧基数目氨基数目羧基数目。由于羧基电离大于氨基，其水溶液显由于羧基电离大于氨基，其水溶液显微酸性微酸性。碱性氨基酸碱性氨基酸：分子中：分子中氨基数目氨基数目羧基数目，羧基数目，呈碱性呈碱性。酸性氨基酸酸性氨基酸：分子中：分子中氨基数目氨基数目羧基数目，羧基数目，呈酸性呈酸性。药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学（4）根据侧链）根据侧链R基团的极性及所带电荷来分类（基团的极性及所带电荷来分类（医学上医学上常用常用）。）。非极性非极性R基基氨基酸：氨基酸：丙氨酸、亮氨酸等丙氨酸、亮氨酸等不带电荷的极不带电荷的极性性R基基氨基酸氨基酸带正电荷的极带正电荷的极性性R基基氨基酸氨基酸带负电荷的极带负电荷的极性性R基基氨基酸氨基酸丝氨酸、半胱氨酸等丝氨酸、半胱氨酸等赖氨酸、精氨赖氨酸、精氨酸、组氨酸酸、组氨酸天冬氨酸、组氨酸天冬氨酸、组氨酸药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学系统命名法与羟基酸一样系统命名法与羟基酸一样v但天然氨基酸常根据其来源或特性多用俗名。但天然氨基酸常根据其来源或特性多用俗名。例如丝氨酸是从蚕丝中得到的；甘氨酸是由于例如丝氨酸是从蚕丝中得到的；甘氨酸是由于它具有甜味而得名。它具有甜味而得名。v20种编码种编码氨基酸的名称和结构式，氨基酸的名称和结构式，见书见书p191表表14-1v*必需氨基酸必需氨基酸：缬缬氨酸、氨酸、亮亮氨酸、氨酸、异亮异亮氨酸、氨酸、苏苏氨酸、氨酸、蛋蛋氨酸、氨酸、赖赖氨酸、氨酸、苯丙苯丙氨酸、氨酸、色色氨酸八种氨基酸人体氨酸八种氨基酸人体不能自身合成，需要从食物中摄取。不能自身合成，需要从食物中摄取。3.氨基酸的命名氨基酸的命名药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学二、二、氨基酸的物理性质氨基酸的物理性质1、-氨基酸为无色晶体，氨基酸为无色晶体，熔点较高熔点较高（200-300），熔融时分解放出二氧化碳。），熔融时分解放出二氧化碳。2、一般氨基酸能溶于水，不溶于乙醚、丙酮、氯、一般氨基酸能溶于水，不溶于乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂。仿等有机溶剂。3、易溶于强酸、强碱易溶于强酸、强碱。4、除甘氨酸外，均有旋光性除甘氨酸外，均有旋光性。药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学v既有碱性既有碱性-NH2和酸性和酸性-COOH，与强酸或强碱，与强酸或强碱都能作用生成盐，因此氨基酸为都能作用生成盐，因此氨基酸为两性两性化合物。化合物。CH3CH COOHNH2+H+CH3CH COOHNH3CH3CH COOHNH2+OH-CH3CH COONH2正离子正离子负离子负离子（一）（一）两性和等电点两性和等电点（重点）（重点）三、氨基酸的化学性质三、氨基酸的化学性质v具有具有氨基和羧基的典型性质氨基和羧基的典型性质。v由于两种官能团在分子内的相互影响，又具有一些由于两种官能团在分子内的相互影响，又具有一些特殊的性质特殊的性质。药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学v在同一分子内，氨基和羧基也可作用生成盐，在同一分子内，氨基和羧基也可作用生成盐，这种盐叫内盐（故熔点高）。这种盐叫内盐（故熔点高）。v内盐分子中氨基带正电荷，羧基带负电荷，称内盐分子中氨基带正电荷，羧基带负电荷，称为为偶极离子或两性离子偶极离子或两性离子。CH3CH COOHNH2CH3CH COONH3药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学 调节调节pH值，氨基酸主要以电中性的两性离子存在，值，氨基酸主要以电中性的两性离子存在，此时的此时的pH值就称为值就称为等电点等电点。CH3CHCOONH3CH3CH COONH2CH3CH COOHNH3H+H+OH-OH-负离子负离子正离子正离子两性离子两性离子pHpIpHpIpH=pI问：问：中性中性氨基酸的氨基酸的pI值值 7；酸性酸性氨基酸的氨基酸的pI值值 7；碱性碱性氨基酸的氨基酸的pI 值值 7。略小于（略小于（5.0-6.5)小于小于(2.7-3.2)大于大于(7.5-10.7)药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学在电场中，氨基酸主要在电场中，氨基酸主要以阴离子存在，它们就向阳极以阴离子存在，它们就向阳极移动移动；氨基酸主要氨基酸主要以阳离子存在，则它们就向阴极移动以阳离子存在，则它们就向阴极移动；氨基酸主要氨基酸主要以两性离子存在以两性离子存在，其净电荷为零，故在电，其净电荷为零，故在电场中场中不会向任何一极移动不会向任何一极移动。电泳是可以用来分离或鉴定氨基酸、蛋白质等的混合电泳是可以用来分离或鉴定氨基酸、蛋白质等的混合物的一种技术，也可作为医学诊断的手段。物的一种技术，也可作为医学诊断的手段。2、氨基酸在等电点时溶解度最小，、氨基酸在等电点时溶解度最小，可用于氨基酸的可用于氨基酸的 分离。分离。1、电泳、电泳药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学CH3CH COOHNH2+HNO2CH3CH COOHOH+N2v生成羟基酸，定量放出氮气。生成羟基酸，定量放出氮气。v可用来测定氨基酸的含量，称为范斯莱克（可用来测定氨基酸的含量，称为范斯莱克（Van Slyke）氨基测定法。）氨基测定法。（二）与亚硝酸的反应（二）与亚硝酸的反应药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学OOOHOHR CH COOHNH2+CNCOHOCCCOON蓝紫色或紫色蓝紫色或紫色（三）与茚三酮反应（三）与茚三酮反应（反应式不作要求反应式不作要求）v反应非常灵敏，常用于反应非常灵敏，常用于-氨基酸氨基酸的比色测定或纸的比色测定或纸层析、薄层层析时的层析、薄层层析时的显色显色。v-氨基酸中，氨基酸中，脯氨酸与茚三酮反应显黄色脯氨酸与茚三酮反应显黄色，而，而N-取代的取代的-氨基酸和氨基酸和-、-氨基酸不与茚三酮发生显色氨基酸不与茚三酮发生显色反应。反应。罗曼氏紫罗曼氏紫药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学（四）成肽反应（四）成肽反应RCHCOHNH2ORCHC OHH2NO+R CH C NHH2NORCH C OHO-H2O酰胺键又叫做肽键酰胺键又叫做肽键v其末端仍含有自由的氨基和羧基，因此还可以继续其末端仍含有自由的氨基和羧基，因此还可以继续与氨基酸缩合成为三肽、四肽直至多肽、蛋白质。与氨基酸缩合成为三肽、四肽直至多肽、蛋白质。药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学v（问）：有甘氨酸和丙氨酸两种原料（问）：有甘氨酸和丙氨酸两种原料脱水可以形成几种不同的二肽分子？脱水可以形成几种不同的二肽分子？v答：答：4种种。分别是：。分别是：甘氨酰甘氨酸（甘氨酰甘氨酸（简称：甘甘肽简称：甘甘肽）丙氨酰丙氨酸丙氨酰丙氨酸 甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸 丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室药学院化学教研室有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学有机化学1、丙氨酸分子中含有一个氨基和一个羧基，为中性氨基酸，故、丙氨酸分子中含有一个氨基和一个羧基，为中性氨基酸，故其等电点等于其等电点等于7。（）2、-氨基酸都能溶于强酸和强碱溶液中。氨基酸都能溶于强酸和强碱溶液中。（）3、氨基酸、多肽和蛋白质都会发生缩二脲反应。氨基酸、多肽和蛋白质都会发生缩二脲反应。（）4、天冬氨酸、天冬氨酸(pI=2.77)溶于水溶于水(pH=7)后，在电场中（后，在电场中（）A、向负极移动、向负极移动 B、向正极移动、向正极移动 C、不移动、不移动 D、易水解、易水解5、天然蛋白质水解得到的、天然蛋白质水解得到的20种常见氨基酸（种常见氨基酸（）A、都属于、都属于-氨基酸氨基酸(-亚氨基酸）亚氨基酸）B、均为、均为D-氨基酸氨基酸 C、构型都为、构型都为R型型 D、构型都为、构型都为S型型 B A6、下列化合物不属于必需氨基酸的是（、下列化合物不属于必需氨基酸的是（）A、半胱氨酸、半胱氨酸 B、苏氨酸、苏氨酸 C、蛋氨酸、蛋氨酸 D、色氨酸、色氨酸 A