南方医科大学药学院教案首页

1南方医科大学药学院教案首页授课教师朱秋华课程名称有机化学课次编号授课日期授课年级临床本科授课方式理论课授课内容Chapter12AminoAcids,ProteinsandNucleicAcids学时数3掌握氨基酸的性质；理解蛋白质的结构；了解核酸的组成。第一节氨基酸AminoAcids：两性解离第二节肽Peptides：命名第三节蛋白质Proteins：四级结构第四节核酸NucleicAcidsP348/2、5、6教材：《有机化学》张生勇主编。高等教育出版社。参考文献：1．《基础有机化学》邢其毅等编。第二版，高等教育出版社。2．《OrganicChemistry》StephenJ.etal.AcademicPress3．《FundamentalsofOrganicChemistry》（美）JohnMcMurry著机械工业出版社主任（教学组长）：朱秋华教学目的（含重点，难点）主要内容复习思考题参考文献教材教研室意见2南方医科大学药学院教案用纸教学内容时间分配媒体选择第十二章氨基酸、蛋白质、核酸AminoAcids,ProteinsandNucleicAcids前言蛋白质和核酸都是复杂的含氮高分子化合物，是生命的重要物质基础。氨基酸则是组成蛋白质的基本成分。生命是蛋白质存在的一种形式，生物体内一切基本的生命活动过程几乎都与蛋白质有关。第一节氨基酸AminoAcids一、氨基酸的构造、构型、分类和命名(一)氨基酸的构造和构型通式：CCOOHRNH3+-或CCOOHHRH2N作为生物体内合成蛋白质的原料的氨基酸的特点：均为α-氨基酸天然氨基酸大多属于L型(二)氨基酸的分类酸性氨基酸氨基酸碱性氨基酸中性氨基酸{（COOH数目?NH2数目）COOH数目?NH2数目）（）COOH数目?NH2数目（）=天门冬氨酸酸性氨基酸谷氨酸{（Asp,D)(Glu,E)HOOCCH2CCOOHHOOCCH2CH2CCOOHNH2HNH2HpI=2.77pI=3.2240min幻灯3南方医科大学药学院教案用纸教学内容时间分配媒体选择赖氨酸碱性氨基酸精氨酸?{（Asp,D)(Arg,R)H2NCH2CH2CH2CH2CH2组氨酸（His,H)*NNHH2NCNHCH2CH2NHCH(NH2)COOHpI=9.74CH(NH2)COOHCH(NH2)COOHpI=10.76pI=7.59甘氨酸中性氨基酸(侧链非极性）（Gly,G)CH(NH2)COOH丙氨酸（Ala,A)HCH(NH2)COOHCH3撷氨酸（Aal,V)CH(NH2)COOH(CH3)2CH亮氨酸（Leu,L)CH(NH2)COOH(CH3)2CHCH2异亮氨酸（Ile,I)CH(NH2)COOH(CH3CH2)(CH3)CH苯丙氨酸（Pro,P)脯氨酸（Phe,F)CH(NH2)COOH色氨酸（Trp,W)CH(NH2)COOHCOOHNHHCH2NHCH2CH(NH2)COOHCH3SCH2CH2蛋氨酸（Met,M)pI=5.97pI=5.65pI=5.65pI=5.65pI=5.65pI=5.65pI=5.65pI=5.65pI=5.89pI=6.02pI=5.98pI=5.96pI=6.02pI=6.30pI=5.48pI=5.74*****必需氨基酸：标有*号的8种氨基酸是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，称为必需氨基酸。*其它氨基酸：蛋白质合成后，分子中某些氨基酸的侧链可发生变化，而形成另一些氨基酸。胱氨酸：氧化()2H还原)+2H(CNH2COOHHCH2HS2SCH2CHNH2COOHSCH2CHNH2COOH半胱氨酸胱氨4南方医科大学药学院教案用纸教学内容时间分配媒体选择(三)氨基酸的命名系统命名和俗名二、氨基酸的性质氨基酸的化学性质取决于其分子中的羧基、氨基、侧链基团以及这些基团的相互影响。氨基酸的性质两性电离成肽脱羧与亚硝酸的放氮反应与茚三酮的显色反应与2，4-二硝基氟苯的反应与金属离子的螯合作用(一)两性电离及等电点1.两性电离Neutral,dipolarzwitterionsCHNH2COOHRCHNH3COOR+_内盐（两性离子、偶极离子）2.等电点(Isoelectricpoint)偶极离子CHCOOHR+NH3++OH2+OH2+CHNH3COOR+_OH2OH2NH2CHCOOR_H3O+HO_（氨基酸的主要存在形式）阳离子阴离子（pH1时的主要存在形式）（pH12时的主要存在形式）等电点:加入酸或碱调节某种氨基酸水溶液的pH值，使这种氨基酸的酸式电离与碱式电离的趋向恰好相等。此时溶液的pH值就叫做这种氨基酸的等电点，以pI表示。各类氨基酸的pI值范围：中性氨基酸的等电点一般在5.0~6.5之间，酸性氨基酸为2.7~3.2，碱性氨基酸为9.5~10.7。5南方医科大学药学院教案用纸教学内容时间分配媒体选择[思考题]为什么中性氨基酸的等电点不等于7？中性氨基酸的羧基的酸式电离略大于其氨基的碱式电离，因而溶液的pH值必须达到偏酸时，才能使其两种电离趋向恰好相等。氨基酸溶液处于等电点时：[阴离子]=[阳离子][偶极离子]99.9%氨基酸的溶解度最小，最易从溶液中析出*溶液pH与溶液离子的关系：（见幻灯）(二)脱水生成肽OHH_OH2+ORCHCHNHOOHR'CHCHNORCHCHNHOOHR'CHCHN肽键二肽两个氨基酸之间所产生的酰胺键又称为肽键(peptidebond)。二肽分子的一端有氨基，另一端有羧基，因此还可继续与氨基酸缩合成为三肽、四肽以至多肽。当两种不同的氨基酸A与B互相结合时，可按不同的排列方式结合，形成两种结构不同而性质相似的二肽A-B与B-A。例如甘氨酸和丙氨酸可形成如下两种二肽：CH3CHCOOHHNOCH2CH2NCH3CHCOOHHNOCH2CH2N甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸三肽有6(3!)种可能的异构体，其排列顺序为ABC，ACB,BAC,BCA,CAB,CBA。n肽有n!种异构体。(三)脱羧反应脱羧反应是人体内氨基酸代谢的形式之一。例如在肠道细菌作用下，组氨酸脱羧变成组胺：_CO2CH2NH2NCCHHCNHNH2CHCOOHCH2NCCHHCNH6南方医科大学药学院教案用纸教学内容时间分配媒体选择NH2CHCOOH_CO2H2N(CH2)4H2N(CH2)5NH2尸胺(四)与亚硝酸的放氮反应凡是具有氨基的化合物都能与亚硝酸作用产生氮气（脯氨酸及羟脯氨酸除外）NH2CHCOOHR+HNO2OHCHCOOHR+N2+OH2↑利用此反应，可由氨的体积计算混合氨基酸的总含量或蛋白质分子中氨基的含量。(五)与茚三酮的显色反应+↑NH2CHCOOHRNH3+CO2+RCHO+COCOCOHOHCOCOCOHH水合茚三酮还原茚三酮NH3++COCOCOHOHCOCOCHHOCOCOCNCOCOC+OH2H+3+蓝色化合物反应后蓝紫色的深度或二氧化碳的体积可作为a-氨基酸定量分析的依据。肽类和蛋白质也有此反应。由于反应非常灵敏，是鉴定氨基酸、肽类和蛋白质最迅速而又简便的方法，广泛用于a-氨基酸、肽类和蛋白质的比色测定或纸层析与薄层层析的显色。7南方医科大学药学院教案用纸教学内容时间分配媒体选择(六)与2，4-二硝基氟苯(DNFB)（桑各试剂）的反应+CHCOOHR+H2NO2NNO2FO2NNO2CHCOOHRNHHFDNFB氨基酸DNP-氨基酸（桑各试剂）（黄）用于测定蛋白质或多肽N-端氨基酸的方法，称为二硝基苯法，简称为DNP法。利用此法不断降解蛋白质或多肽，反复用DNFB标记其氨基末端，就可确定蛋白质或多肽链中氨基酸的排列顺序。(七)与金属离子的螯合作用COH2NCH2OH2CNH2COOCu2+....兰色利用这类反应可作为氨基酸或蛋自质的定性试验或定量分析的依据。8南方医科大学药学院教案用纸教学内容时间分配媒体选择第二节肽Peptides一、肽的和命名由氨基酸缩合而成的化合物称为肽。分类一般十肽以下的叫寡肽或低聚肽（oligopeptide），十一肽以上称为多肽（polypeptide）。多肽分子中的氨基酸单位称为氨基酸残基(aminoacidresidue)。蛋白质是由多肽组成的，除此之外，在人体内还发现了许多肽类，其中有些是具有重要生理活性的激素。环状肽链没有首尾之分。开链肽为链状，故又称多肽链。它们有两端，一端具有游离的氨基，称为氨基末端(或称N-端)；另一端则具有游离的羧基，称为羧基末端(或称C-端)。在写多肽的构造式或简化式时，习惯上将N-端写在左边，C-端写在右边。多肽的命名是以含有C-端(羧基)的氨基酸为母体，而将其余的氨基酸残基作为酰基，依次排列在母体名称之前。例如，谷胱甘肽(glutathione)可命名为γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。二、肽的结构和功能肽链中氨基酸残基之间的结合键主要是肽键。肽键是共价键，结合力很强，又较稳定，除在酸、碱或酶的作用下水解外，一般不易被破坏。肽链中的半胱氨酸残基侧链上含有巯基-SH，容易发生氧化还原反应。例如，谷胱甘肽含有-SH，又称还原型谷胱甘肽，可用GSH表示。在氧化反应中，巯基被氧化成二硫键，肽变成了氧化型谷胱甘肽，可用GS-SG表示。其氧化型也可被还原。2GSHGS-SG谷胱甘肽的还原型及氧化型的转变是可逆的，它在生物氧化过程中起着氢的传递作用，能促进不饱和脂肪酸的氧化。体内还有许多含巯基的酶在生物氧化过程中起着传递质子的作用。肽链内部的两个巯基也可以互相结合成二硫键，使肽链成部分环状。如催产素和抗利尿素：20min幻灯2[H]+2[H]9南方医科大学药学院教案用纸教学内容时间分配媒体选择第三节蛋白质Proteins一、蛋白质的元素组成蛋白质(protein)的结构极其复杂，种类繁多，但其主要组成元素是C,H,O,N四种。此外大多数蛋白质含有S，少数含有P,Fe,Cu,Mn,Zn，个别蛋白质含有I或其它元素。一般蛋白质中主要元素的百分组成为:C=50%～55%,H=6.0%～7.3%,O=19%～24%,N=13%～19%,S=0～4%。大多数蛋白质的含氮量相当接近，平均约为16%。因此在任何生物样品中，每克氮相当于6.25(即100/16)克的蛋白质，只要测定生物样品中的含氮量，就可算出其中蛋白质的大致含量。二、蛋白质的分类据粗略的估计，人体内的蛋白质就约有几百万种，但绝大多数蛋白质的化学结构尚未明了。因此只能根据蛋白质的组成、性状或生理作用进行分类。按蛋白质化学组成的复杂程度可分为简单蛋白质与结合蛋白质两大类。简单蛋白质是由多肽组成，其水解的最终产物都是α-氨基酸。结合蛋白质则是由简单蛋白质与非蛋白质部分结合而成，其中的非蛋自质部分称为辅基。结合蛋白质按辅基的不同又可分为核蛋白(辅基为核酸)、色蛋白(辅基为有色化合物)、磷蛋白(辅基为磷酸，磷酸以酯键与简单蛋白质中含羟基的氨基酸结合)、糖蛋白(辅基为糖类衍生物)及脂蛋白(辅基为脂类)。根据蛋白质的性状又可将其分为纤维状蛋白质和球状蛋白质两大类。纤维状蛋白质分子像一条长线，且趋向于排列成纤维状。纤维状蛋白质为动物组织的主要结构材料，因此又称为结构蛋白质。例如，皮肤、毛发、指甲、头角和羽毛中的角蛋白。球状蛋白质的分子则团成紧凑的单元，常接近于球形。分子折叠、卷曲时，疏水的部分向内聚集在一起而远离水，亲水的部分(如带电基团)则趋向于分布在表面与水接近，其分子间接触面积很小，作用力较弱，易被水或酸、碱、盐的水溶液所溶解。例如，卵清蛋白、乳清蛋白、血清蛋白、所有的酶、许多激素(如胰岛素、甲状腺球蛋白筹)以及抗体等。这些蛋白质在体内执行着各种生理功能，所以又称为功能蛋白质。根据物理性质，特别是溶解度，还可把球状蛋白质分为:清蛋白(溶于水)和球蛋白(不溶于水，溶于稀盐溶液)等。三、蛋白质的结构蛋白质是由一条或几条多肽链组成的。蛋白质分子内氨基酸残基间的结合方式:1、在一条多肽链中，氨基酸残基间主要是以肽键相互结合的(主键)；2、在两条肽链之间或一条肽链的不同部位间相