第17章.氨基酸和肽(精品)

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,17,章 氨基酸和肽,目的要求,1.,掌握组成蛋白质的基本单元,-,氨基酸的结构特点、分类、命名和化学性质,2.,掌握肽的结构和命名，熟悉肽链中,C-,端和,N-,端的分析方法。,3.,了解氨基酸和活性肽在医学上的意义。,本章具体应掌握的内容提要,1.,氨基酸的结构,氨基酸是组成蛋白质的基本单元。天然存在的氨基酸约有数百种，但存在于生物体内合成蛋白质的氨基酸仅为,20,种。它们在化学结构上都具有共同的特点，即属于,-,氨基酸,(,脯氨酸为,-,亚氨基酸,),，其中有,8,种为人体必需氨基酸。除甘氨酸外，其余氨基酸的,-,碳原子都是手性碳原子，都有旋光性，且均属,L-,构型。不同的氨基酸，只是侧链,R,基有所不同。氨基酸分子既含有碱性的氨基又含有酸性的羧基，在生理条件下，一般是以偶极离子形式存在。,2.,氨基酸的分类,按,R,基的化学结构，可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸；按氨基和羧基的数目可分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。氨基酸还可根据侧链,R,基的极性及其所带电荷分为非极性,R,基氨基酸、不带电荷的极性,R,基氨基酸、带正电荷的,R,基氨基酸和带负电荷的,R,基氨基酸。,3.,氨基酸的化学性质,氨基酸的化学性质与分子中所含有的羧基、氨基和侧链,R,基有关，其中羧基和氨基的反应为氨基酸共有的性质。氨基酸是两性化合物，与酸、碱都可成盐，在等电点时以内盐形式存在的氨基酸溶解度最小；氨基酸在一定条件下可脱羧生成伯氨，可氧化脱氨生产酮酸，也可发生分子间相互脱水生成肽类物质。含有某些特殊,R,基的氨基酸，还可发生某些特殊的颜色反应。氨基酸的重要化学反应见表,1,。,表,1,氨基酸的重要化学反应,4.,肽的结构和命名,肽是由氨基酸残基通过肽键,(,酰胺键,),连接起来的。肽单位,(C,CONHC,),的,6,个原子处于同一平面，这个平面称为肽键平面，肽键中由于氮原子与羧羰基存在,p-,共轭效应，限制了,CN,键的自由旋转，使与,CN,键相连的,O,与,H,或两个,C,原子形成较稳定的反式构型。肽的命名从,N-,端开始，将分子中各氨基酸依次称为某氨酰置于母体名称前，最后以,C-,端的氨基酸为母体称为某氨酸。肽的名称也常用中文或英文的缩写符号来表示。,5.,多肽结构的测定,用酸将多肽彻底水解，得到各种游离氨基酸的混合物，通过层析法或氨基酸分析仪以确定其组成成分，再经相对分子质量的测定计算出各种氨基酸分子的数目。,测定氨基酸在肽链中的排列顺序，往往需末端残基分析和部分水解法配合进行。,N-,端分析可采用,2,4-,二硝基氟苯,(DNFB),法、丹磺酰氯,(DNS-,Cl,),法和,Edman,降解法等。而,C-,端分析则可采用肼解法和羧肽酶催化水解法等。,6.,生物活性肽,生物体内有一些很强生物活性的肽类，统称为活性肽。生物的生长、发育、细胞分化、大脑活动、肿瘤病变、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物钟规律及分子进化等均涉及到活性肽。随着多肽的分离纯化、结构分析、化学合成及遗传工程等新技术的广泛应用，新的生物活性肽不断被发现，对其功能的认识也不断增长。,建议学时,2,3,学时,17.1,氨基酸的结构、分类和命名,17.2,氨基酸的物理性质,17.3,氨基酸的化学性质,17.4,多肽链的基本结构和肽的命名,17.5,内源性和外源性生物活性肽,17.1,氨基酸,的结构、分类和命名,17.1.1,氨基酸的结构,氨基酸,(Amino Acid),是一类取代羧酸，可视为羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的一类产物。根据氨基和羧基在分子中相对位置的不同，氨基酸可分为,-,，,-,，,-,，,，,-,氨基酸。,20,种编码氨基酸中除甘氨酸外，其它各种氨基酸分子中的,-,碳原子均为,*,C,，,都有旋光性。,COO,H,3,N,H,R,L-型,COO,H,NH,3,R,D-型,具旋光活性的编码氨基酸均为,L-,型，如用,R/S,法标记，则除半胱氨酸为,R,构型外，其余皆为,S,构型。,由蛋白质水解得到的氨基酸都具有共同的结构特点,a,-,氨基酸,。结构通式为：,R,*,CHCOOH,NH,2,（脯氨酸为,a,-,亚氨基酸,）,R,*,CHCOO,NH,3,氨基酸在固态或在生理,pH,条件下，是一偶极离子,(,zwitterion,),，,以内盐形式存在。,不同,的,氨基酸只是,R,-,不同。仅有一个例外：,表,17-1 20,种编码氨基酸的名称和结构式,(,*,为必需氨基酸,),名,称,中文缩写,英文缩写,结构式,非极性氨基酸,甘氨酸,(,Glycine,),-,氨基乙酸,甘,Gly,G,丙氨酸,(,Alanine,),-,氨基丙酸,丙,Ala,A,亮氨酸,(,Leucine,)*,-,甲基,-,-,氨基戊酸,亮,Leu,L,异亮氨酸,(,Isoleucine,)*,-,甲基,-,-,氨基戊酸,异亮,Ile,I,缬氨酸,(,Valine,)*,-,甲基,-,-,氨基丁酸,缬,Val,V,脯氨酸,(,Proline,),-,吡咯啶甲酸,脯,Pro,P,20,种编码氨基酸的名称和结构式,(,*,为必需氨基酸,),(,续,1),名,称,中文缩写,英文缩写,结构式,苯丙氨,(,Phenylalanine,)*,-,苯基,-,-,氨基丙酸,苯丙,Phe,F,蛋,(,甲硫,),氨,(,Methionine,)*,-,氨基,-,-,甲硫基戊酸,蛋,Met,M,色氨酸,(,Tryptophan,),*,-,氨基,-,-(3-,吲哚基,),丙酸,色,Trp,W,非电离的极性氨基酸,丝氨酸,(,Serine,),-,氨基,-,-,羟基丙酸,丝,Ser,S,谷氨酰胺,(,Glutamine,),-,氨基戊酰胺酸,谷胺,Gln,Q,苏氨酸,(,Threonine,)*,-,氨基,-,-,羟基丁酸,苏,Thr,T,20,种编码氨基酸的名称和结构式,(,*,为必需氨基酸,),(,续,2),名,称,中文缩写,英文缩写,结构式,半胱氨酸,(,Cysteine,),-,氨基,-,-,巯基丙酸,半胱,Cys,C,天冬酰胺,(,Asparagine,),-,氨基丁酰胺酸,天胺,Asn,N,酪氨酸,(Tyrosine),-,氨基,-,-,对羟苯基丙酸,酪,Tyr,Y,酸性氨基酸,天冬氨酸,(,Aspartic acid,),-,氨基丁二酸,天,Asp,D,谷氨酸,(,-,氨基戊二酸,),Glutamic,acid,谷,Glu,E,20,种编码氨基酸的名称和结构式,(,*,为必需氨基酸,),(,续,3),名,称,中文缩写,英文缩写,结构式,碱性氨基酸,赖氨酸,(,Lysine,)*,-,二氨基己酸,赖,Lys,K,精氨酸,(,Arginine,),-,氨基,-,-,胍基戊酸,精,Arg,R,组氨酸,(,Histidine,),-,氨基,-,-(4-,咪唑基,),丙酸,组,His,H,(1),脂肪族氨基酸,(2),芳香环,的,氨基酸,：,苯丙,、,酪,(3),杂环的氨基酸,：,脯,、,组,、,色,甘,、,丙,、,缬,、,亮,、,异亮,(,不含其它官能团,),丝,、,苏,(,含,-,OH,),；,半胱,、,蛋,(,含,S,),；,天酰,、,谷酰,(,含酰胺,),天冬,、,谷,(,1,氨基,2,羧基,),精,(,含胍基,),赖,（,2,氨基,1,羧基）,1,根据,R,基化学结构的不同分为,：,17.1.2,氨基酸的分类,中性氨基酸,(,1,氨基,1,羧基；,由于羧基电离能力较,氨基大，其水溶液,实际上为弱酸性,),：,甘、丙、缬、亮、异亮、丝、苏、半胱、,蛋、苯丙、酪、色、天酰、谷酰、脯,酸性氨基酸,(,1,氨基,2,羧基,),：,天冬、谷,碱性氨基酸,(,2,氨基,1,羧基,),：,赖、精、组,2,根据分子中所含氨基和羧基的相对数目分为,：,3,医学,上常根据氨基酸侧链,R,基的极性及其所带电荷,：,(1),非极性,R,基氨基酸：有,甘、丙、亮、异亮、缬、脯、苯丙、蛋、色,9,种,。含非极性侧链，故具有疏水性，它们通常处于蛋白质分子内部。,(2),非极性,R,基氨基酸：,有丝、谷胺、苏、天胺、酪、半胱,6,种,。侧链中含有羟基、巯基、酰胺基等极性基团，但在生理条件下却不带电荷，具有一定的亲水性，往往分布在蛋白质分子的表面。,(1)(2),两类为中性氨基酸。,(3),带正电荷的,R,基氨基酸：,有精、赖、组,3,种,。为碱性氨基酸。,(4),带负电荷的,R,基氨基酸：,有谷、天冬,2,种,。为酸性氨基酸。,17.1.3,、氨基酸的命名,20,种,氨基酸,天然产氨基酸更普遍使用,俗名,，即按其来源或性质命名。如甘氨酸是因具有甜味而得名的；天冬氨酸最初是由天门冬的幼苗中发现的。生物体内作为合成蛋白质的原料的,20,种编码氨基酸，象元素符号一样，都有国际通用的符号，中文用简称表示。,2,俗名：,1,系统命名法：,把氨基当作取代基，以羧酸做母体，称为,氨基某酸,。氨基的位置习惯上用希腊字母,-,，,-,，,-,等表示。,营养必需氨基酸,亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖,等,8,种氨基酸在人体内不能合成而又是营养所必不可少的，必需依靠食物供应，若缺少则会导致许多种类蛋白质的代谢和合成失去平衡，故这些氨基酸称为,营养必需氨基酸,。,半必需氨基酸：,精氨酸、组氨酸,是幼儿所必需的。,修饰氨基酸,除,20,种编码氨基酸外，蛋白质分子中尚含有一些氨基酸，它们在生物体内均无相应的遗传密码，往往在蛋白质生物合成前后，由相应的编码氨基酸衍生而成，称为,修饰氨基酸,4-,羟基脯氨酸,5-,羟基赖氨酸,胱氨酸,由,2,分子,半胱,中的巯基经氧化以,二硫键,连接而成，对维持蛋白质的结构具有重要作用,甲状腺素,存在于甲状腺球蛋白中,二者主要存在于骨胶原和弹性蛋白中,有,些氨基酸不是蛋白质的组成成分，但能以游离或结合的形式存在于生物界，这些氨基酸统称为,非蛋白质氨基酸,。它们中有的是,L-,型,-,氨基酸的衍生物，有的是,-,、,-,、,-,氨基酸，有的是,D-,型氨基酸,。,瓜氨酸,鸟氨酸,g,-,氨基丁酸,：,存在于脑中,，,可用于治疗癫痫、记忆障碍等脑病,g,-,氨基,-,-,羟基丁酸,：,具有解痉作用,D-,丙氨酸、,D-,谷氨酸、,D-,赖氨酸,和,D-,鸟氨酸,存在于细菌中,生命活动中，人及动物通过消化道吸收氨基酸并通过体内转化而维持其动态平衡，若其动态平衡失调，则机体代谢紊乱，甚至引起病变。许多氨基酸还参与代谢作用，不少已用来治疗疾病。,甘氨酸,:,对芳香族物质起解毒作用,酪氨酸,:,合成甲状腺素和肾上腺素的前体,精氨酸,:,参与鸟氨酸循环，用于因血氨升高引起的肝昏迷,谷氨酸与谷胺酰胺,:,用于改善脑出血后遗的记忆障碍,谷胺酰胺和组氨酸,:,用于治疗消化道溃疡,甘氨酸和谷氨酸,:,调节胃液酸度,亮氨酸,:,加速皮肤和骨头创伤愈合，降血糖及头晕治疗药,医药上氨基酸主要用于复合氨基酸输液,生命活动中，人及动物通过消化道吸收氨基酸并通过体内转化而维持其动态平衡，若其动态平衡失调，则机体代谢紊乱，甚至引起病变。许多氨基酸还参与代谢作用，不少已用来治疗疾病。,甘氨酸,:,对芳香族物质起解毒作用,酪氨酸,:,合成甲状腺素和肾上腺素的前体,精氨酸,:,参与鸟氨酸循环，用于因血氨升高引起的肝昏迷,谷氨酸与谷胺酰胺,:,用于改善脑出血后遗的记忆障碍,谷胺酰胺和组氨酸,:,用于治疗消化道溃疡,甘氨酸和谷氨酸,:,调节胃液酸度,亮氨酸,:,加速皮肤和骨头创伤愈合，降血糖及头晕治疗药,医药上氨基酸主要用于复合氨基酸输液,17.2,氨基酸的物理性质,-,氨基酸为无色结晶，熔点较高，一般在,200,300,C,之间，这是因为晶体中氨基酸以内盐形式存在，但往往在熔化前受热分解放出,CO,2,。,每种氨基酸都有特殊的结晶形状，利用结晶形状可以鉴别氨基酸。,各种氨基酸都能溶于水，其水溶液是无色的，但溶解度不同；酪氨酸在冷水中很难溶