氨基酸蛋白质

氨基酸、蛋白质和核酸（一）氨基酸（二）多肽（三）蛋白质（四）核酸(一)氨基酸(1)氨基酸的结构和命名(2)氨基酸的制法(甲)蛋白质水解(乙)α-卤代酸的氨解(丙)Gabrial法(丁)Strecker合成(3)氨基酸的性质(甲)羧基的反应(乙)氨基的反应(丙)两性和等电点(丁)与水合茚三酮的反应(一)氨基酸定义：羧酸碳链上的氢原子被氨基取代后的化合物。结构特点：分子中既含有氨基，又含有羧基。(1)氨基酸的结构和命名①命名：通常用俗名来称呼氨基酸。（P655-656表21－1）下列氨基酸可组成无数蛋白质：结构名称缩写等电点NH2CH2COOH甘氨酸Gly5.97NH2H3CHCCOOH丙氨酸Ala6.00NH2CH(H3C)2HCCOOH*颉氨酸Val5.96NH2CHC2H5HCCOOHCH3*异亮氨酸Ile5.98I、中性(*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）结构名称缩写等电点NH2CHCOOH(H3C)2HCH2C*亮氨酸Leu6.02NH2CHCOOHC6H5H2C*苯丙氨酸Phe5.48NH2CHCOOHHSH2C半光氨酸Cys5.07NH2CHCOOHH3CHCOH*苏氨酸Thr5.6OH2NC(CH2)2CHCOOHNH2谷氨酸Gln5.56OH2NCCH2CHCOOHNH2天冬氨酸Asn5.07CH3S(CH2)2CHCOOHNH2*蛋氨酸Met5.47HOCH2CHCOOHNH2丝氨酸Ser5.68NHCOOH脯氨酸pro6.30CH2CHHOCOOHNH2酪氨酸Tyr5.66NHCH2CHCOOHNH2*色氨酸Trp5.89结构名称缩写等电点II酸性HOOCCH2CHCOOHNH2天冬氨酸Asp2.77HOOC(CH2)2CHCOOHNH2谷氨酸Glu3.22III碱性H2N(CH2)4CHCOOHNH2*赖氨酸Lys9.74CHN(CH2)2CHCOOHNH2HNNH3精氨酸Arg10.76NH2NCH2CHNH2COO组氨酸His7.59结构名称缩写等电点NH2CH2COOHα-氨基乙酸甘氨酸HOOC—CH2—CH2—CH—COOHNH2α-氨基戊二酸谷氨酸NH2CH2CH2COOHβ-氨基丙酸丙氨酸NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2α,ε二氨基已酸赖氨酸也可采用系统命名法，将氨基作为取代基，羧酸作为母体来命名氨基酸（与羟基酸类似）。②分类和结构：A、根据－NH2和－COOH的相对位置分为：α－、β－、γ－、δ－、ε－、ω－等。NH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COOH氨基辛酸w-a-氨基辛酸CH3CH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2由蛋白质水解得到的氨基酸都是α-氨基酸。B、根据－NH2和－COOH的相对数目：中性氨基酸碱性氨基酸酸性氨基酸－NH2数目－COOH数目－COOH数目－NH2数目－COOH数目－NH2数目＝＞＜近乎中性呈酸性呈碱性例：CH2-CHCOOHCH2-NHH2CCH2COOHNH2HOOCCH2CH2CHCOOHNH2甘氨酸赖氨酸谷氨酸脯氨酸中性AA碱性AA酸性AA中性AACH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2NH2C、由蛋白质获得的氨基酸，除甘氨酸外，分子中的α-C都是手性碳，且都是L-构型。它们与L-甘油醛之间的关系如下：H2NHCOOHCH2OHHOHCOOHCH2OHH2NHCOOHRL-丝氨酸L-甘油醛L-a-氨基酸(通式)(2)氨基酸的制法(甲)蛋白质水解ProteinH+orOH-or酶各种混合物a-AA分离各种a-AA电泳、色谱、离子交换等（均为L－型）(乙)α-卤代酸的氨解CH3CHCOOH+2NH3CH3CHCOOH+NH4BrH2O室温BrNH2(丙)Gabrial法+Cl-CH2COOC2H5CCOON-K+97%NCCOO-CH2COOC2H5COOHCOOH+H2N-CH2COOH+C2H5OH(1)KOH,H2O(2)HCl,85%CH2(COOC2H5)2Br2Br-CH(COOC2H5)2NKOO-KBrCCOON-CH(COOC2H5)2CCOON-C(COOC2H5)2CH2CH2SCH3H2O-CO2CH3SCH2CH2-C(COOH)2NH2CH3SCH2CH2-CH-COOHNH2蛋氨酸C2H5ONaCH3SCH2CH2Cl例1：例2：(丁)Strecker(斯瑞克)合成氨基腈a-C6H5CH2CHONH3HCN(1)NaOH,H2O(2)H+NH2C6H5CH2CHCOOH苯丙氨酸(74%)C6H5CH2CHCNNH2用苯、不超过3个碳原子的有机化合物、丙二酸酯以及必要的试剂合成：⑴亮氨酸，⑵异亮氨酸，⑶苯丙氨酸，⑷酪氨酸。氨基酸的拆分合成方法得到的氨基酸通常是外消旋体混合物，可用多种方法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。例：DL－（CH3）2CHCH2CHCOOHNH2OH3CCO2DL－（CH3）2CHCH2CHCOOHNHCCH3O水解酶D－亮胺酸乙酰胺L－亮胺酸D-亮氨酸乙酰氨L-亮氨酸DL－（CH3）2CHCH2CHCOOHNH2OH3CCO2DL－（CH3）2CHCH2CHCOOHNHCCH3O水解酶D－亮胺酸乙酰胺L－亮胺酸D-亮氨酸乙酰氨L-亮氨酸(3)氨基酸的性质物性、物态：α－AA均为无色晶体，易溶于水，难溶于有机溶剂，m.p较高（同时分解）。旋光性：除甘氨酸外，所有天然存在的α－AA都含有*C，且*C的构型均为L－型（若以R/S法标记，则为S－型）。化性：①分别具有－NH2、－COOH的性质；√②－NH2、－COOH的相互影响，两性、等电点；③特殊反应。(甲)羧基的反应RCHCOOHNH2RCHCOClNH2RCHCOOCH2PhNH2酯化，保护羧基成酰氯，活化羧基PCl5-POCl3,-HClPhCH2OH-H2OOH-RCHCOO-NH2R'NH2RCHCONHR'NH2LiAlH4RCHCH2OHNH2RCH2NH2成盐成酰胺还原脱羧(乙)氨基的反应FNO2O2NHNO2-N2，-H2O保护氨基定量放N2，测定伯氨基RCHCOOHNH2NHNO2NO2RCHCOOHNHCOOCH2PhRCHCOOH-HF-HCl封闭氨基RCHCOOHOHPhCH2OCClOH+RCHCOOHNH3+RCCOOHOHCHORCHCOOHN(CH2OH)2Ac2ORCHCOOHNHCOCH3H2O2H2ORCCOOHNH成盐氧化与甲醛反应酰化(丙)两性和等电点两性∵氨基酸既含有－NH2，又含有－COOH∴它既能与酸成盐：R-CH-COOHNH2+HClR-CH-COOHNH3+Cl-铵盐+NaOHR-CH-COOHNH2R-CH-COO-Na+NH2羧酸盐R-CH-COOHNH2R-CH-COO-NH3+两性离子偶极离子内盐又能与碱成盐：实际上，氨基酸分子以内盐形式存在：等电点当AA溶于水时，－COOH与－NH2都可电离：R-CH-COO-NH2+H3+O+H2OR-CH-COO-NH3+-COOH电离酸碱碱酸R-CH-COOHNH3++H2O+OH-R-CH-COO-NH3+-NH2电离酸碱碱酸但－COOH和－NH2的电离程度不同。通常，电离程度：－COOH＞－NH2加酸或加碱于氨基酸水溶液中，可调节－COOH和－NH2的电离程度，使－COOH和－NH2的电离程度相同，此时溶液的pH值称为氨基酸的等电点（PI）：R-CH-COO-NH2R-CH-COO-NH3+R-CH-COOHNH3+H+OH-H+OH-酸性介质碱性介质正离子负离子偶极离子在电场中不动朝负极运动朝正极运动pH＜等电点＞pH等电点等电点=pH等电点的定义：①氨基酸溶液中羧基与氨基的电离程度相同时溶液的pH值。②氨基酸在溶液中以偶极离子存在时，溶液的pH值。③在电场中，氨基酸既不向阴极移动，也不向阳极移动时，氨基酸溶液的pH值。在酸性溶液中，主要以正离子的形式存在。在碱性溶液中，主要以负离子的形式存在。在一定的pH值溶液中，正离子和负离子数量相等，且浓度都很低，而偶极离子浓度最高，此时电解，以偶极离子形式存在的氨基酸不移动。这溶液的pH值就叫做氨基酸的等电点。不同的氨基酸，其等电点不同中性AA：酸性AA：碱性AA：等电点为5.0-6.5等电点为2.7-3.2等电点为7.5-11.0等电点不是中性点！等电点时，AA溶解度最小，最容易从溶液中析出。利用等电点，可分离各种不同的氨基酸。(丁)与水合茚三酮的反应什么是水合茚三酮？OOOOOOHOH茚茚三酮水合茚三酮OOOHOHa-氨基酸＋蓝紫色茚三酮反应：其他AA，包括N-取代α-AA，均无此反应。∴用茚三酮反应可鉴别α－AA，也可用于α－AA的比色分析及色谱分析。RCHNH2COOHOOOHOH+－2H2OOOOONHCHRNCHCOOHR－CO2OONCH2ROONH2HRCHO+OOOHOHOONHOOOONOOHH2O与水含茚三酮的反应历程紫色物质，用于α－氨基酸的比色测定和纸层析显色(戊)受热后的反应α-氨基酸受热后，能在两分子之间发生脱水反应。β-氨基酸受热后，容易脱去一分子氨，生成α,β不饱和羧酸。γ-或δ-氨基酸受热后，容易分子内脱去一分子水。分子中氨基和羧基相隔更远时，受热后可以多分子脱水，生成聚酰胺。(二)多肽(1)多肽的分类和命名(2)多肽结构的测定(甲)肽的水解(乙)氨基酸顺序的测定(3)多肽的合成(甲)传统合成(乙)固相合成和组合合成(二)多肽(1)多肽的分类和命名肽——α-AA分子间失水，以(酰胺键、肽键)相连而成的化合物。由两个α-AA分子间失水而成的肽称为二肽；由三个α-AA分子间失水而成的肽称为三肽；由多个α-AA分子间失水而成的肽称为多肽。组成多肽的α-AA可以相同，也可不同。-C-NH-O多肽链可用如下通式代表：在肽链中，有氨基的一端叫做N端：有羧基的一断叫做C端。在写多肽结构时，通常把N端写在左边，C端写在右边。例如，由甘氨酸和丙氨酸所形成的二肽：A与B结构不同，是不同的化合物。A：N端——甘氨酸，C端——丙氨酸；B：N端——丙氨酸，C端——甘氨酸。H2N-CH2-C-NH-CH-COOHOCH3H2N-CH-C-NH-CH2-COOHOCH3甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸AB由三种不同AA组成的三肽有6种排列形式由四种不同AA组成的四肽有24种排列形式由五种不同AA组成的五肽有720种排列形式可用端基分析法、部分水解法测定其中的排列顺序a-AA命名：以C－端为母体。由N端叫起，称为氨酰（基）某氨酸。常用简写来表示。例如：谷氨酰半胱氨酰甘氨酸谷半胱甘肽HOOCCHCH2CH2C-NHCHC-NHCH2-COOHOONH2CH2SH多肽在自然界中广泛存在，在生物体中起着各种不同的作用。例如，胰岛素可控制碳水化合物的正常代谢。牛胰岛素是由51个AA组成。A链：21个AAB链：30个AA由两个-S-S-相连而成(2)多肽结构的测定为了确定肽的结构，通常必须进行如下测定：①组成肽的氨基酸的种类；②每种氨基酸的数目；③这些氨基酸在肽链中的排列顺序。(甲)肽的水解多肽混合氨基酸酸或碱水解电泳、离子交换氨基酸分析仪等氨基酸的种类和数量(乙)氨基酸顺序的测定多肽酶部分水解水解碎片分离、测定各水解碎片的氨基酸组分拼凑原多肽的结构B．端基分析法：A．部分水解法：用特殊试验鉴定肽链的C-端或N-端。端基分析有酶解法和化学法。酶解法：用羧肽酶处理多肽，水解只发生在C-端；用氨肽酶处理多肽，水解只发生在N-端；例如，某三肽结构的测定：某三肽羧肽酶氨肽酶色氨酸半胱氨酸C-端AAN-端AA+二肽羧肽酶二肽+氨肽酶赖氨酸C-端第二个AAN-端第二个AA赖氨酸因此，原三肽是：半胱·赖·色肽化学法：利用某些有效的化学试剂，与多肽中的游离氨基或游离羧基发生反应，然后将反应产物水解，其中与试剂结合的氨基酸容易与其它部分分离和鉴定。例如：此法称为Edman降解法，其原理已被现代氨基酸自动分析仪所采用。H2NCHCORCCHNHCNSR'C6H5O+酸