有机化学第15章氨基酸多肽与蛋白质

第十四章氨基酸、多肽与蛋白质氨基酸的结构、名称和物性蛋白质、碳水化合物、脂肪(甘油醇的脂肪酸酯)是人所需营养中的三种要素分子中含有氨基的羧酸，叫做氨基酸，有芳香氨基酸与脂肪氨基酸。CH2CH2CH2COOHNH2CH2CH2COOHNH2CH3CHCOOHNH2COOHNH2α-氨基丙酸γ-氨基丁酸β-氨基丙酸邻氨基苯甲酸自然界发现的氨基酸有200多种，其中绝大部分是脂肪族α-氨基丙酸按氨基与羧基的数目来分：中性氨基酸、酸性氨基酸，碱性氨基酸中性氨基酸：氨基与羧基的数目相等氨基酸的构型和存在形式R-CH-COOHNH2COOHH2NHRCOOHNH2HRCHOHOHCH3-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,D,L标记法表示氨基酸的构型，是以距羧基最近的手性碳原子为标准，而糖的构型是以距羰基最远的手性碳原子为标准。COOHH2NHRR可以是：CH3,CH3CHCH3HOCH2HSCH2,,L-苏氨酸的构型COOHCH3H2NHHOH四名称和物理性质氨基酸的碳原子（除甘氨酸外）都是手性碳原子。其构型的表示方法与糖一样，用D或L表示。每个氨基酸都有俗名，并都用一个缩写符号表示。物理性质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较差；氨基酸在200度以下都是稳定的；氨基酸的pKa为2左右；每一个光学纯的氨基酸都有旋光值。五八个必需氨基酸(CH3)2CHCH(NH2)COOH(CH3)2CHCH2CH(NH2)COOHC2H5CHCH(NH2)COOHCH3CH3CHCH(NH2)COOHOHC6H5CH2CH(NH2)COOHCH3S(CH2)2CH(NH2)COOHH2N(CH2)4CH(NH2)COOH缬氨酸亮氨酸异亮氨酸苏氨酸苯丙氨酸蛋氨酸赖氨酸CH2CH(NH2)COOHNH色氨酸化学性质1.两性：一个氨基酸总可以找到一个pH值，在该pH值下，正、负离子的浓度完全相等，此时向阳极移动和向阴极移动的离子彼此抵消（即没有净的迁移），或者说，电场中不显示离子的迁移。将此时的pH值称为该氨基酸的等电点。R-CH-COO-NH3R-CH-COOHNH3R-CH-COOHNH2R-CH-COO-NH2++H+H+HO-HO-内盐（两性离子或偶极离子）等电点时，以两性离子形式存在的氨基酸浓度最大（在水溶液中），氨基酸的溶解度最小。不同的氨基酸有不同的等电点，所以可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。中性氨基酸的等电点：pH=6.2~6.8酸性氨基酸的等电点：pH=2.8~3.2碱性氨基酸的等电点：pH=7.6~10.82.与亚硝酸的作用RCHNH2COOH+HNO2RCHOHCOOH+N2+H2O这个反应叫范斯莱克氨基测定法RCHNH2COOH+HCHORCHNCOOH+H2OCH23.与甲醛的作用(形成亚胺)4.络合性能O=C-OO-C=OCH2NH2CuNH2CH2金属上有空轨道，N上有未共用电子对！氨基酸金属盐络合物具有很好的结晶形状,该反应可用来沉淀和鉴别某些氨基酸。5.氨基酸的受热反应COOHCHH3CNH2CHOOCHCH3NH2+HCHNCCHNHCOOCH3H3C两分子α-氨基酸的氨基与羧基两两失水形成哌嗪二酮的衍生物RCHCH2COOHNH2RCHCHCOOHβ-氨基酸受热失氨形成α，β-不饱和酸RCHCH2CH2COOHHNHCH2CCH2COR+H2ONH2RCHCH2CH2COOHNH2CH2HCHNCCH2CH2H2CROγ-氨基酸受热分子内氨基与羧基失水形成内酰胺（五元环内酰胺）δ-氨基酸受热分子内氨基与羧基失水形成内酰胺（六元环内酰胺）6.与茚三酮的反应OOOOOOHOHR-CH-COOHNH2OOOHOH2OOOOHNOOOHON-CO2，-RCHO-3H2O互变异构+紫色凡是有游离氨基的氨基酸都可以和茚三酮发生呈紫色的反应。7.失羧作用H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2H2NCH2CH2CH2CH2CH2NH28.失羧和失氨作用赖氨酸戊二胺(CH3)2CHCH2CHCOOHNH2+H2O酶(CH3)2CHCH2CH2OH+CO2+NH3亮氨酸α-氨基酸小心加热或在高沸点溶剂中回流，可失去二氧化碳而得胺α-氨基酸受某些微生物中酶的作用，同时失羧、失氨而得醇。异戊醇个别α-氨基酸举例1.甘氨酸：NH2CH2COOH最简单的、且没有手性碳原子的氨基酸，存在于多种蛋白质中，也以酰胺的形式存在于胆酸、马尿酸等。CNHCH2COOHO(CH3)3N+CH2COO-马尿酸甜菜碱2.半胱氨酸和胱氨酸存在于多种蛋白性的动物保护组织（如毛发、角、指甲）中，通过氧化还原而相互转化。2HSCH2CHCOOH-2H2HSCH2CHCOOHSCH2CHCH2OOHNH2NH2NH2半胱氨酸胱氨酸NHCH2CHCOOHNH23.色氨酸NHCH3NHCH2COOH粪臭素β-吲哚乙酸3.谷氨酸HOOCCH2CH2CHCOOHNH2H2NHCOONaCH2CH2COOHL-(-)-谷氨酸钠盐（味精）I多肽氨基酸分子间的氨基与羧基失水，以酰胺键(或称肽键)相连而成的化合物叫做肽。多个氨基酸缩合成的叫多肽。CNHO(1)甘氨酰-丙氨酸，简写为甘-丙（Gly-Ala)(2)丙氨酰-甘氨酸，简写为丙-甘（Ala-Gly)H2NCH2CNHCHCOOHCH3ON端C端N端C端H2NCHCNHCH2COOHOCH3多肽的命名是以含C-端的氨基酸为母体，把肽链中其它氨基酸名称中的酸字改为酰字，将含N-端的氨基酸写在最前，然后按它们在链中的顺序依次排列至最后含C-端的氨基酸。HOOCCHCH2CH2CNHCHCNHCH2COOHOOCH2SHNH2谷氨酰-半胱氨酰-甘氨酸（俗称谷胱甘肽），简写为谷-半胱-甘（Glu-Cys-Gly)H2N-CH2-COH+H2N-CH-COH+H2N-CH-COHCH3CH2CH(CH3)2OOOH2N-CH2-C-NH-CH-C-NH-CH-COHCH3CH2CH(CH3)2OOO甘氨酸丙氨酸亮氨酸-2H2O肽C-N产物三肽的名称为：甘氨酰-丙氨酰-亮氨酸（甘-丙-亮）（Gly-Ala-Leu）1.肽键和肽的几何形状NCCNCCNCCHHHHHRRRHOOO2.二硫键CH2SHCHNH3COO-+SCH2CHNH3COO-+CH2SCHNH3COO-+空气氧化Na+液NH3Cys-Tyr-Ile-Glu-Arg-Cys-Pro-Leu-Gly•NH2SS牛催产素多肽结构的测定测定肽或蛋白质的一级结构需要进行下面几项工作：一测定分子中是否存在二硫键二检测氨基酸的组成及其相对比例三测定肽或蛋白质中各氨基酸的排列顺序一测定分子中是否存在二硫键多肽或蛋白质分子中有二硫键，需要切断。其方法是用过酸氧化。二检测氨基酸的组成及其相对比例该工作由氨基酸自动分析仪完成测定肽或蛋白质中各氨基酸的排列顺序1.N-端氨基酸单元的分析在N-端引入具有特定基团的标记化合物，这种标记基团有颜色、荧光、紫外吸收等性质，然后分离鉴定具有这种基团的氨基酸衍生物。2,4-二硝基氟苯法（桑格尔法）O2NNO2F+H2NCH2CNHCHCNHCHCOHOOOCH3CH2C6H5DNFB+Gly-Ala-PheO2NNO2NHCH2CNHCHCNHCHCOHOOOCH3CH2C6H5DNFB-Gly-Ala-PheNHCH2COH+H2NCHCOH+H2NCHCOHO2NNO2OOOCH3CH2C6H5pH=8-9室温H+水解105oCDNFB-GlyAlaPhe异硫氰酸酯法NCSH2NCHCONHCHCOR1R2OH-NHCSNHCHCONHCHCOR2R1稀酸SCNCNHCHR1OS+H2NCHCOR2苯乙内酰硫尿第五节多肽的合成一氨基的保护二羧基的保护三侧链的保护四接肽方法1混合酸酐法2活泼酯法、3碳二亚胺法4环酸酐法、5固相接肽多肽合成必须解决下面四个问题1.氨基保护2.羧基保护3.侧链保护4.接肽方法保护基必须具备的条件（1）易在预定的部位引入（2）在某特定的条件下，保护基很易除去（3）引入和除去保护基时，分子中的其它部位不会受到影响，特别是已接好的肽键。一氨基的保护1.用氯代甲酸苯甲酯（或称苯甲氧基甲酰氯）保护C6H5CH2OH+COCl2（光气)C6H5CH2OCClOBenzoxycarbonyl（简写Cbz）反应过程：+NH3CH2CO2-OC6H5CH2OC-NHCH2COO-C6H5CH2OCClOOH-上保护基OC6H5CH2OC-NHCH2CClOSOCl2H++NH3CH2CO2-,OH-接肽H+（1mol）OC6H5CH2OC-NHCH2C-NHCH2COOHOOC6H5CH3+CO2+H3N+CH2C-NHCH2COO-O[C6H5CH2OCOOH]+H3N+CH2C-NHCH2COO-[C6H5CH2OCOOH]+2H3N+CH2COO-去保护基H2Pd/CH2Pd/CCF3COOHH+固相接肽在不溶的高分子树脂的表面上进行接肽反应称为固相接肽。麦尔德发明：解决了蛋白质和多肽的一些合成问题。PNHCHCOHR1O+ClCH2-HClPNHCHCOCH2R1OPNHCHCOHO(2)(1)去保护基R2PNHCHCOR2NHCHCOCH2R1OHBrCF3COOHH3NCHCNHCHCO-O+BrCH2蛋白质的结构和特性相对分子质量超过1万的多肽称为蛋白质。蛋白质有两个重要的性质：盐析、变性蛋白质有四级结构肽链中各种氨基酸相互联接的顺序是蛋白质的初级结构，也叫一级结构。多肽链主链骨架中的若干肽段，通过氢键，形成有规则的构象，这称为二级结构。α-螺旋β-折叠在二级结构的基础上，多肽链间通过氨基酸残基侧链的相互作用而进行盘旋和折叠，因而产生的特定的三维空间结构，这称为三级结构，也称为蛋白质的亚基。各个亚基在低聚蛋白中的空间排布及相互作用，称为蛋白质的四级结构。蛋白质的生理活性是由二级、三级、四级结构来决定的。毛发是由硬质蛋白质构成，这种蛋白质是由胱氨酸等18种氨基酸构成，其中，有氢键、盐键和二硫键（－S－S－）。氢键对水耐力弱，盐键对碱耐力差，水和碱将这些键切断后则复原力减弱失去弹性。但干燥或变为酸性后，切断部分即可恢复。－S－S－键耐力最强，常温下不受水、碱影响。烫发就是先将三类键切断，使毛发产生波浪，然后再将它们恢复而完成。