氨基酸生物有機(jī)化學(xué)

1、關(guān)于氨基酸的生物有機(jī)化學(xué)1第一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2 蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪(甘油醇的脂肪酸酯)是人所需營(yíng)養(yǎng)中的三種要素。第一節(jié) 氨基酸的結(jié)構(gòu)、名稱和物性 羧酸分子中烴基上的一個(gè)或幾個(gè)氫原子被氨基取代生成的化合物叫氨基酸。一 定義第二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3二 氨基酸的構(gòu)型和存在形式構(gòu)型（用D、L表示）-氨基酸通式 L型-氨基酸 D型-氨基酸 L-甘油醛除甘氨酸，天然-氨基酸都是有旋光的，而且都是L型的。第三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月42. 氨基酸的基本結(jié)構(gòu) 氨19種氨基酸結(jié)構(gòu)可以用十字圖表示(除脯氨酸) ： 二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)

2、，對(duì)了解蛋白質(zhì)的功能是極為重要的。 十字的中央為a碳原子 ，在周圍的四個(gè)位置分別填上一個(gè)氫原子、羧基、氨基及一個(gè) R 基團(tuán)，基本的氨基酸結(jié)構(gòu)即完成 。L-form amino acid 第四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5R 基團(tuán)可以由最簡(jiǎn)單的 H 開始填入，就是最簡(jiǎn)單的 glycine(甘氨酸)；再來(lái)是 CH3就是 alanine (丙氨酸)；如此越來(lái)越大，并加入其它種類的原子 (如氧或硫)，或額外的氨基或羧基，就可以組成多采多姿的二十種氨基酸。 R=H glycine(甘氨酸) Gly, GR=CH3 alanine (丙氨酸) Ala, A第五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于20

3、22年6月6存在形式：氨基酸都以偶極離子的形式存在。 組氨酸谷氨酸丙氨酸第六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月7三 名稱和物理性質(zhì) 名 稱氨基酸的碳原子（除甘氨酸外）都是手性碳原子。其構(gòu)型的表示方法與糖一樣，用D或L表示。每個(gè)氨基酸都有俗名，并都用一個(gè)縮寫符號(hào)表示。 物 理 性 質(zhì)大部分的氨基酸在水中有一定的溶解度；酸性的氨基酸在水中的溶解度較差；氨基酸在200度以下都是穩(wěn)定的；氨基酸的pKa為2左右；每一個(gè)光學(xué)純的氨基酸都有旋光值。第七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月8 二十種氨基酸的簡(jiǎn)寫符號(hào)第八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月9常見(jiàn)二十種氨基酸的記法甘丙纈亮異脂

4、鏈;絲蘇半蛋羥巰添;天谷精賴組酸堿;脯酪苯色芳雜環(huán);天冬酰胺谷酰胺.第九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月10二十種氨基酸基團(tuán)在蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的模擬圖解 ：丙氨酸精氨酸天冬酰胺天冬氨酸半胱氨酸谷氨酰胺谷氨酸甘氨酸組氨酸異亮氨酸亮氨酸賴氨酸甲硫氨酸笨丙氨酸脯氨酸絲胺酸蘇氨酸色氨酸酪氨酸頡氨酸N-C-C-N-C-C-N-C-CR1R2R3第十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月11可以看出各種基團(tuán) 大小 的不同，在蛋白質(zhì)構(gòu)造中所造成的不同填充效果；較大的基團(tuán) (如 Trp色氨酸) 可占據(jù)較大的空間，較小如 Gly 者幾乎看不到 各種帶有 電荷 的氨基酸基團(tuán)，也會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)形或性質(zhì)

5、做出貢獻(xiàn)；帶負(fù)電荷的 Asp (天冬氨酸)與 Glu(谷氨酸)色氨酸第十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月12帶有正電的堿性基團(tuán) (如 Lys (賴氨酸), Arg (精氨酸) 都有相當(dāng)長(zhǎng)的側(cè)鏈基團(tuán)，因此有相當(dāng)大的自由活動(dòng)空間： 賴氨酸Isoelectric point (pH) 9.59精氨酸11.15 最別扭的 Pro(脯氨酸)則在蛋白質(zhì)表面轉(zhuǎn)折成一個(gè)急轉(zhuǎn)角，蛋白質(zhì)長(zhǎng)鏈通常會(huì)在此逆轉(zhuǎn)方向，形成一個(gè) 轉(zhuǎn)角(turn) 脯氨酸6.30第十二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月13雖然這二十種氨基酸很稱職地組合成蛋白質(zhì)的立體構(gòu)造，但是其反應(yīng)性基團(tuán)的活性都不是非常高，無(wú)法提供極強(qiáng)力

6、的官能團(tuán)，以供催化反應(yīng)時(shí)的活性基團(tuán)。因此，許多蛋白質(zhì)合成出來(lái)之后，經(jīng)常還要進(jìn)行各種修飾 (例如磷酸化)，或添加其它輔助因子 (例如金屬或輔酶)，以便達(dá)成更復(fù)雜的任務(wù)。 第十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月14氨基酸模擬地鐵圖：氨基酸模擬地鐵圖環(huán)狀線第十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月15人體所必須的八種氨基酸:賴色纈,蘇亮亮,苯蛋.第十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月16 八個(gè)必需氨基酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸蘇氨酸蛋氨酸賴氨酸色氨酸第十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月17一 等電點(diǎn)二 與茚三酮反應(yīng)三 氨基酸金屬鹽絡(luò)合物的形成第二節(jié) 氨基酸的

7、性質(zhì)四 氨基酸的重要反應(yīng)第十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月18谷氨酸 焦谷氨酸總述：具有胺和羧酸的共性。例如形成酰胺2分子甘氨酸 2,5-二嗪哌酮- 2H2O- H2O第十八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月19 一個(gè)氨基酸總可以找到一個(gè)pH值，在該pH值下，正、負(fù)離子的濃度完全相等，此時(shí)向陽(yáng)極移動(dòng)和向陰極移動(dòng)的離子彼此抵消（即沒(méi)有凈的遷移），或者說(shuō)，電場(chǎng)中不顯示離子的遷移。將此時(shí)的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。 氨基酸的特殊性質(zhì)一 等電點(diǎn)第十九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月20中性氨基酸的等電點(diǎn)：pH=6.26.8 酸性氨基酸的等電點(diǎn)：pH=2.83.2 堿性

8、氨基酸的等電點(diǎn)：pH=7.610.8 不同的氨基酸有不同的等電點(diǎn)，所以可以通過(guò)測(cè)定氨基酸的等電點(diǎn)來(lái)鑒別氨基酸。 等電點(diǎn)時(shí)，以兩性離子形式存在的氨基酸濃度最大（在水溶液中），氨基酸的溶解度最小。第二十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月21氨基酸羧基的pKa在1.82.6之間，比通常羧基（乙酸的為4.76）小，是場(chǎng)效應(yīng)影響造成的氨基酸氨基的pKa比RNH2中氨基小：誘導(dǎo)效應(yīng)第二十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月22二 與茚三酮的反應(yīng)凡是有游離氨基的氨基酸都可以和茚三酮發(fā)生呈紫色的反應(yīng)。(例外：Pro黃色；Asn棕色)茚(indene)茚三酮(ninhydrin) 水合茚三酮+紫

9、色-CO2，-RCHO-3H2O互變異構(gòu)第二十二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23三 氨基酸金屬鹽絡(luò)合物的形成金屬上有空軌道，N上有未共用電子對(duì)！ 氨基酸金屬鹽絡(luò)合物具有很好的結(jié)晶形狀, 該反應(yīng)可用來(lái)沉淀和鑒別某些氨基酸。第二十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月24四 氨基酸的重要反應(yīng)1. 烴基化反應(yīng)DNF(2,4-二硝基氟苯),2,4-dinitrofluorobenzene第二十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月25第二十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月26與苯異硫氫酸酯(PITC)反應(yīng)生成苯氨基硫甲酰(PTC)phenylthiocarbamo

10、ylphenylisothicyanate苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物第二十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月272. 酰基化反應(yīng)第二十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月28酰氯或酸酐在微堿中溶液中的與氨基酸的?；磻?yīng) 叔丁氧酰氯(Tertiary butyloxycarbonyl chloride)鄰苯二甲酸酐 (phthalic) 丹黃酰氯(dansyl chloride)對(duì)甲苯磺酰氯第二十八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月29苯甲酸在生物體內(nèi)的解毒過(guò)程氨基酸的?；诙艔?，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月303. 脫氨基作用氨基酸酮酸轉(zhuǎn)氨酶磷酸吡哆醛（pyr

11、idoxyal phosphate）Coenzyme of transaminases 第三十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月31磷酸吡哆醛催化氨基酸轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)過(guò)程第三十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月324. 脫羧基作用脫羧酶第三十二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月335.與亞硝酸反應(yīng)是Van Slyke法測(cè)定氨基酸的基礎(chǔ)第三十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月346.與醛反應(yīng)生成西佛堿(Schiffs base)Schiffsw base第三十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月357.疊氮反應(yīng)第三十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

12、6月36氨基上的反應(yīng)：亞硝酸、茚三酮、DNF(2,4-二硝基氟苯)、PTC(苯氨基硫甲酰)、醛、酰胺化、脫氨基羧基上的反應(yīng)：酯化、酰胺化、脫羧側(cè)基上的反應(yīng)：（多肽鏈的反應(yīng)）小結(jié):氨基酸的重要反應(yīng)第三十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月37一 氨化還原法二 斯瑞克合成法(Strecker)-醛的氨氰化法三 赫爾-烏爾哈-澤林斯基-溴化法四 蓋布瑞爾法五 丙二酸酯法第三節(jié) 氨基酸的經(jīng)典化學(xué)合成第三十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月38一 氨化還原法氨基酸的來(lái)源：（1）天然產(chǎn)物酸性水解 （2） 微生物發(fā)酵法 （3） 化學(xué)合成法第三十八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3

13、9改進(jìn)方法： 用NH4CN or NH4Cl+KCN代替HCN+NH3應(yīng) 用： 合成比原料醛多一個(gè)碳的氨基酸二 斯瑞克合成法-醛的氨氰化法RCHO + HCN +NH3H3+OStrecker合成（1850年德國(guó)化學(xué)家Strecker發(fā)現(xiàn)）第三十九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月40應(yīng)用蓋布瑞爾法可以制備很純的氨基酸。三 赫爾-烏爾哈-澤林斯基-溴化法RCH2COOHNH3Br2P在封管或高壓釜內(nèi)進(jìn)行四 蓋布瑞爾法H3O+第四十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月411. 通過(guò)酰基丙二酸酯法五 丙二酸酯法+ NC-CH=CH2H3+OH2/Pt醋酸麥克爾加成 堿H2/催加熱-C

14、O2第四十一張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月42OH -絲氨酸的合成+ CH2=OH3+O-CO2絲氨酸 （65%）第四十二張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月432. 通過(guò)溴代丙二酸酯法合成CH2(COOEt)2BrCH(COOEt)2ClCH2CH2SCH3HClBr2 CCl4NaNaOH蛋氨酸（ 50%） 烷基化第四十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月44谷氨酸的合成+ CH2=CHCOOEt麥克爾加成NaOEtH3+O谷氨酸 （70%）第四十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月45脯氨酸的合成H3+ONaOEtBr(CH2)3BrEtOHNaOH脯氨

15、酸 70%分子內(nèi)親核取代第四十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月46第四節(jié) 氨基酸的不對(duì)稱合成拆分不對(duì)稱烷基化亞胺的不對(duì)稱烷基化Kagan-Corey合成法Corey法合成手性純氨基酸不對(duì)稱氫化 Evans合成法第四十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月47化學(xué)方法拆分：一 氨基酸光學(xué)異構(gòu)體的拆分D氨基酸L氨基酸手性酸（或堿）D氨基酸鹽L氨基酸鹽分離（重結(jié)晶、色譜法）氨基酸具有酸性，經(jīng)?？梢杂檬中杂袡C(jī)堿和氨基醇來(lái)拆分。 第四十七張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月48Berkes采用結(jié)晶誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)拆分(CIDR)方法拆分氨基酸，即通過(guò)Micheal加成把手性氨基醇，采用

16、適當(dāng)?shù)娜軇?R)構(gòu)型產(chǎn)物1溶解度比較小而析出，(S)構(gòu)型異構(gòu)體通過(guò)溶解沉淀平衡而逐步轉(zhuǎn)化為（R）構(gòu)型產(chǎn)物。 第四十八張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月49Deng用金雞納堿衍生物(DHQD)2AQN 2進(jìn)行動(dòng)力學(xué)拆分消旋氨基酸前體噁唑酮。兩種構(gòu)型氨基酸都可以用這種拆分方法得到，而且ee值很高，有一定應(yīng)用前景 Hang, J.; Tian, S.-K.; Tang, L.; Deng, L. J. Am. Chem. Soc., 2001; 123(50); 12696-12697.第四十九張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月50酶法拆分第五十張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022

17、年6月51Wong用L蘇氨酸Aldol酶(LTA)從醛和甘氨酸出發(fā)通過(guò)Aldol反應(yīng)合成手性羥基氨基酸，蘇式/赤式比99% ee70-91% ee91-95% ee 第五十三張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月54不對(duì)稱Mannich反應(yīng) Lectka 研究了不對(duì)稱催化烷基化-亞胺酯合成-酮-氨基酸。他發(fā)現(xiàn)Pd(ClO4)2與BINAP 絡(luò)合的催化劑可以有效催化這個(gè)反應(yīng)，但是AgSbF4或CuClO4和BINAP絡(luò)合的催化劑可取得更高的對(duì)映選擇性，而CuClO4-TolBINAP催化劑是最好的催化劑，取得高達(dá)99%ee的對(duì)映選擇性，anti/syn達(dá)到20/1Ferraris, D.;

18、Young, B.; Lectka, T; et al. J. Am. Chem. Soc.; 2002; 124(1), 67-77. 第五十四張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月55Barbas報(bào)道了通過(guò)L-脯氨酸催化的Mannich型反應(yīng)來(lái)合成手性-氨基酸，在相當(dāng)溫和的條件下，L-脯氨酸催化各種未改良的醛或者酮跟N-PMP保護(hù)的-亞胺乙酯進(jìn)行Mannich反應(yīng)，產(chǎn)率（大于80%）、ee（99%）.Cordova, A.; Notz, W.; M.; Barbas, C. F., III; et al. J. Am. Chem. Soc. 2002; 124(9); 1842-1843. L脯氨酸這個(gè)有機(jī)小分子在這個(gè)反應(yīng)中的催化性能表現(xiàn)出了類似酶催化的專一性第五十五張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月56四 Kagan-Corey合成法第五十六張，PPT共六十三頁(yè)，創(chuàng)作于202