第14章 氨基酸和蛋白質(zhì)

《有機化學》

第十四章氨基酸和蛋白質(zhì)蘇州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學院2008-8本章主要內(nèi)容第一節(jié)氨基酸一、分類和命名二、性質(zhì)第二節(jié)蛋白質(zhì)一、組成和分類（一）組成（二）分類二、結(jié)構(gòu)（一）一級結(jié)構(gòu)（二）二級結(jié)構(gòu)（三）三級結(jié)構(gòu)（四）四級結(jié)構(gòu)三、性質(zhì)（一）兩性電離和等電點（二）變性（三）沉淀（四）顏色反應(yīng)第一節(jié)氨基酸一、分類和命名（一）分類（二）命名二、性質(zhì)（一）物理性質(zhì)（二）化學性質(zhì)1.氨基的反應(yīng)2.羧基的反應(yīng)3.兩性電離和等電點4.成肽反應(yīng)一、分類和命名（一）分類1．按氨基的位置分α-氨基酸β-氨基酸γ-氨基酸2．按分子中氨基和羧基的相對比例分中性氨基酸（羧基數(shù)＝氨基數(shù)）堿性氨基酸（羧基數(shù)<氨基數(shù)）酸性氨基酸（羧基數(shù)>氨基數(shù)）.必需氨基酸一、分類和命名（二）命名：以羧酸為母體，氨基為取代基稱為氨基某酸。NH2HOOC-CH2-CH2-CH-COOH2-氨基戊二酸CH2-COOHNH22-氨基乙酸谷氨酸甘氨酸α-

氨基-β

-苯基丙酸CH2-CH-COOHNH2苯丙氨酸二、性質(zhì)（一）物理性質(zhì)α-氨基酸都是無色晶體，熔點較高，易溶于水，難溶于一般有機溶劑。α-氨基酸有的味甜，有的味苦或無味，但谷氨酸鈉味道鮮美，是味精的主要成分。（二）化學性質(zhì)氨基酸既含有羧基又含有氨基，它具有氨基和羧基的典型反應(yīng)；由于羧基和氨基的相互影響，還表現(xiàn)出一些特性。（二）化學性質(zhì)1.氨基的性質(zhì)（1）成鹽反應(yīng)氨基酸分子中的氨基具有堿性，可與酸反應(yīng)生成銨鹽。（2）與亞硝酸的反應(yīng)氨基與亞硝酸反應(yīng)放出N2，并生成α-羥基酸。＋

R-CHCOOH

NH2HX

RCHCOOHNH2＋X－＋

RCHCOOH

NH2HNO2RCHCOOHOH

+H2O+N2↑（二）化學性質(zhì)2.羧基的反應(yīng)（1）成鹽反應(yīng)氨基酸分子中具有酸性的羧基，能與強堿氫氧化鈉反應(yīng)，生成鹽。（2）酯化反應(yīng)在少量酸的存在下，與醇發(fā)生酯化反應(yīng)。＋

RCHCOOH

NH2NaOH

＋

RCHCOONa

NH2H2O

＋

RCHCOOH

NH2R′OH

＋RCHCOOR′NHH2O（二）化學性質(zhì)（3）脫羧反應(yīng) 在Ba(OH)2存在下，可脫羧生成胺。有生物體內(nèi)，氨基酸在脫羧酶的作用下發(fā)生脫羧反應(yīng)，如蛋白質(zhì)腐敗時，精氨酸脫羧生成1,4-丁二胺（腐胺），賴氨酸脫羧得到1,5-戊二胺（尸胺）。

Ba(OH)2RCHCOOHNH2RCH2NH2+CO2↑（二）化學性質(zhì)3.兩性電離和等電點（1）兩性電離氨基酸分子中同時含有堿性的氨基和酸性的羧基，是兩性化合物，在水溶液中可以發(fā)生兩性電離酸式電離:堿式電離:RCHCOOHCNH2NH2RCHCOO-+H+RCHCOOHCNH2NH3+RCHCOOH+OH-H2O（二）化學性質(zhì)（2）電離平衡氨基酸分子中的氨基可以接受羧基上電離出來的H＋，成為既帶正電荷又帶負電荷的兩性離子;這種兩性離子相當于氨基酸分子內(nèi)部酸性基團與堿性基團相互作用所形成的鹽，稱為內(nèi)鹽。NH3+NH3+NH2H+OH-OH-H+R-CHCOO-R-CHCOO-R-CHCOOH負離子正離子兩性離子（二）化學性質(zhì)討論a．等電點當溶液調(diào)節(jié)至一定的pH值時，氨基酸可以以兩性離子的形式存在，將此溶液置于電場中，氨基酸不向電場的任何一極移動，即處于電中性狀態(tài)，這時溶液的pH值稱為氨基酸的等電點。NH3+NH3+NH2H+OH-OH-H+R-CHCOO-R-CHCOO-R-CHCOOH負離子正離子兩性離子pH>pIpH=pIpH<pI（二）化學性質(zhì)討論b．pH值中性氨基酸的等電點小于7（酸式電離略大于堿式電離），等電點一般在5～6.3之間；酸性氨基酸需加入酸將溶液調(diào)到等電點，故其等電點小于7，等電點一般在2.8～3.2之間；堿性氨基酸需加入堿將溶液調(diào)到等電點，故其等電點大于7，等電點一般在7.6～10.8之間。（二）化學性質(zhì)討論c．pH、pI、氨基酸的存在狀態(tài)的關(guān)系在等電點時，氨基酸溶液的pH＝pI，氨酸酸主要以電中性的兩性離子存在；溶液的pH<pI時，即在pI的酸側(cè)，氨基酸帶正電荷；溶液的pH>pI時，即在pI的堿側(cè)，氨基酸帶負電荷。d．氨基酸在等電點時的性質(zhì)溶解度最小?？捎谜{(diào)節(jié)氨基酸等電點的方法分離氨基酸的混合物。（二）化學性質(zhì)2．生成肽的反應(yīng)（1）肽一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。-H2OH2NCHCOH+HNHCHCOOHR1OR2H2NCHC-NHCHCOOHR1OR2（二）化學性質(zhì)由兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。（二）化學性質(zhì)（2）肽的結(jié)構(gòu)：通常在多肽鏈的一端含有一個游離的

-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個游離的

-羧基，稱為羧基端或C-端。在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為終點的排列順序。（二）化學性質(zhì)下述五肽可表示為：Ser-Val-Tyr-Asp-Glu絲氨酰－纈氨酰－酪氨酰－天門冬氨酰－谷氨酸CCNCCNCCNCCNCCH2CHCH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+OOOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C-端肽鍵（二）化學性質(zhì)Ser-Val-Tyr-Asp-Glu的排列順序（二）化學性質(zhì)（1）茚三酮反應(yīng)α–氨基酸水合茚三酮藍紫色化合物黃色熒光氨基酸丹酰氯紫外光4.顯色反應(yīng)（2）與丹酰氯反應(yīng)第二節(jié)蛋白質(zhì)一、組成和分類（一）組成（二）分類二、結(jié)構(gòu)（一）一級結(jié)構(gòu)（二）二級結(jié)構(gòu)（三）三級結(jié)構(gòu)（四）四級結(jié)構(gòu)三、性質(zhì)（一）兩性電離和等電點（二）沉淀反應(yīng)（三）變性作用（四）顏色反應(yīng)一、組成和分類（一）組成蛋白質(zhì)是一類含氮有機化合物，除含有碳、氫、氧外，還有氮和少量的硫。某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、碘、碘、鋅和銅等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為：碳：50％；氫：7％；氧：23％；氮：16%；硫：0—3％；其他：微量由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，所以，可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來計算蛋白質(zhì)的大概含量：蛋白質(zhì)含量（克%）=每克生物樣品中含氮的克數(shù)

6.25一、組成和分類（二）分類1．根據(jù)蛋白質(zhì)的形狀分為：（1）纖維蛋白質(zhì) 如絲蛋白、角蛋白等；（2）球狀蛋白質(zhì) 如蛋清蛋白、酪蛋白、血紅蛋白、γ-球蛋白（感冒抗體）等。2．根據(jù)組成分：（1）單純蛋白質(zhì)——其水解最終產(chǎn)物是α-氨基酸。（2）結(jié)合蛋白質(zhì)——α-氨基酸+非蛋白質(zhì)(輔基)輔基為糖時稱為糖蛋白；輔基為核酸時稱為核蛋白；輔基為血紅素時稱為血紅素蛋白等。一、組成和分類3.根據(jù)蛋白質(zhì)的功能分；（1）活性蛋白 按生理作用不同又可分為:酶、激素、抗體、收縮蛋白、運輸?shù)鞍椎?。?）非活性蛋白 擔任生物的保護或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物質(zhì)。例如：貯存蛋白（清蛋白、酪蛋白等），結(jié)構(gòu)蛋白（角蛋白、彈性蛋白膠原等）等等。二、結(jié)構(gòu)（一）一級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)分子中氨基酸的連接順序。對某一蛋白質(zhì)，若結(jié)構(gòu)順序發(fā)生改變，則可引起疾病或死亡。例如，血紅蛋白是由兩條α-肽鏈(各為141肽)和兩條β-肽鏈(各為146肽)四條肽鏈(共574肽)組成的。在β鏈，N-6為谷氨酸，若換為纈氨酸，則造成紅血球附聚，即由球狀變成鐮刀狀，若得了這種?。ㄧ牭缎呜氀Y）不到十年就會死亡。二、結(jié)構(gòu)正常血紅蛋白病二、結(jié)構(gòu)鐮刀型貧血癥的血紅蛋白二、結(jié)構(gòu)（二）二級結(jié)構(gòu)多肽鏈中互相靠近的氨基酸通過氫鍵的作用而形成的多肽在空間排列（構(gòu)象）稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。α-螺旋：一條肽鏈可以通過一個酰胺鍵中羰基的氧與另一酰胺鍵中氨基的氫形成氫鍵而繞成螺旋形結(jié)構(gòu)。β-折疊片：由鏈間的氫鍵將肽鏈拉在一起形成“片”狀的結(jié)構(gòu)。α-螺旋結(jié)構(gòu)β-折疊片結(jié)構(gòu)二、結(jié)構(gòu)（三）三級結(jié)構(gòu)(TertiaryStructure):由蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)在空間盤繞、折疊、卷曲而形成的更為復雜的空間構(gòu)象稱為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。維持三級結(jié)構(gòu)的作用力主要有：共價鍵（-S-S-）、靜電鍵（鹽鍵）、氫鍵、憎水基。抹香鯨肌