有机化学：氨基酸、多肽和蛋白质课件

氨基酸、多肽和蛋白质第一节氨基酸 一、蛋白质中的20种氨基酸 二、氨基酸的结构、分类和命名 三、氨基酸的性质第二节肽第三节蛋白质

分类、结构、性质氨基酸、多肽和蛋白质第一节氨基酸

蛋白质水解的最终产物是各种不同a-氨基酸的混合物。因此，a-氨基酸是组成蛋白质的基本单元。第一节氨基酸

氨基酸(AminoAcid)是分子内同时含有氨基和羧基的化合物。根据氨基和羧基的相对位置，分为a-、b-、g-氨基酸等。蛋白质

水解

多肽

完全水解

a-氨基酸(20种)H+或OH-或酶蛋白质水解的最终产物是各种不同a-氨基酸的混一.营养必需氨基酸

亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖等8种氨基酸在人体内不能合成或合成数量不足，必需由食物蛋白质补充才能维持机体正常生长发育，故这些氨基酸称为营养必需氨基酸。此外，组氨酸和精氨酸在婴幼儿和儿童时期因体内合成不足，也需依赖食物补充一部分。修饰氨基酸和非蛋白质氨基酸

蛋白质分子中尚含有一些经修饰的氨基酸，这类氨基酸在生物体内均无相应的遗传密码，往往在蛋白质生物合成前后，由其中相应氨基酸经加工修饰而成，称为修饰氨基酸(modifiedaminoacid)或衍生氨基酸(derivedaminoacid)一.营养必需氨基酸亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏1、分类:①脂肪族氨基酸②含芳香环的氨基酸：苯丙、酪③含杂环的氨基酸：脯、组、色甘、丙、缬、亮、异亮(不含其它官能团)丝、苏(含-OH)；半胱、蛋(含S)；天酰、谷酰(含酰胺)天冬、谷(1氨基2羧基)精(含胍基)赖（

2氨基1羧基）二、氨基酸的结构、分类和命名（1）根据化学结构不同分：1、分类:①脂肪族氨基酸②含芳香环的氨基酸：苯丙、酪甘、丙、中性氨基酸(1氨基1羧基；实际上为弱酸性)： 甘、丙、缬、亮、异亮、丝、苏、半胱、 蛋、苯丙、酪、色、*天酰、*谷酰、*脯酸性氨基酸(1氨基2羧基)：天冬、谷碱性氨基酸(2氨基1羧基)：赖、*精、*组（2）根据氨基酸在水溶液中的酸碱性不同分：到相应AA中性氨基酸(1氨基1羧基；实际上为弱酸性)： 甘、丙、缬、（3）从医学角度分类： 根据氨基酸在生理pH范围内其侧链R基团的极性及其所带电荷分：①R基团为非极性或疏水性的氨基酸。有丙、亮、缬 等8种。它们通常埋藏于蛋白质内部。②R基团含羟基、巯基等极性基，有极性但不带电的 氨基酸。有丝、苏、酪、色、半胱等7种。往往 分布于蛋白质分子的表面。 ①②两类为中性氨基酸。③R基团带负电荷的氨基酸。有谷、天冬2种。为酸 性氨基酸。④R基团带正电荷的氨基酸。有精、赖、组3种。为 碱性氨基酸。（3）从医学角度分类：①R基团为非极性或疏水性的氨基酸。有2、命名：20种AA

天然产氨基酸更普遍使用习惯命名或俗名，即按其来源或性质命名。如天门冬氨酸最初由天门冬的幼苗中发现；甘氨酸因其具有甜味而得名。生物体内作为合成蛋白质的原料的20种氨基酸，象元素符号一样，都有国际通用的符号，中文用简称表示。（2）俗名。

（1）系统命名法。把氨基当作取代基，以羧酸做母体，称为氨基某酸。氨基的位置习惯上用希腊字母a、b、g

等表示。2、命名：20种AA天然产氨基酸更普遍使用习

由蛋白质水解得到的氨基酸都具有共同的结构特点——a-氨基酸。结构通式为：

R——*CH—COOH

NH2

不同的氨基酸只是R-不同。仅有一个例外：COOH

R——*CH—COO－

NH3＋

氨基酸在固态或在生理pH情况下，多以偶极离子(zwitterion)形式存在，是一种内盐。中性氨基酸和酸性氨基酸其偶极离子结构通式为：3、结构特点和构型：（脯氨酸为a-亚氨基酸）由蛋白质水解得到的氨基酸都具有共同的结构除甘氨酸外,其他19种氨基酸a-C都为*C,存在一对对映体。

COOHH2N————H RL-型

COOHH————NH2 RD-型生物体内具旋光活性的氨基酸多属于L-型。除甘氨酸外, COOHL-型 COOHD-型生物体NH2HRCO2HC小大中18种氨基酸的绝对构型为S-构型。只有1种——半胱氨酸：为R-构型。R基团比羧基优先：R-构型氨基酸的绝对构型HSCH2半胱氨酸中小NH2HRCO2HC小大中18种氨基酸的绝对构型为S-构型。

a-氨基酸都是挥发性低的白色固体，并能以一定的结晶形状从溶液中析出。氨基酸的熔点都很高，一般在200~300℃之间，多数氨基酸受热易分解放出CO2，而不熔融。由于它们的熔点比较接近，所以测定熔点难以鉴别它们。

氨基酸一般能溶于水，但溶解度大小不一；均可溶于强酸、强碱中，除甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸外，其它氨基酸不溶于无水乙醇，几乎所有的氨基酸均不溶于乙醚。三、氨基酸的性质(一)物理性质a-氨基酸都是挥发性低的白色固体，并能以一定R—CH—COOH

NH2

NaOH/H2OHCl/H2O

乙酸酐NaNO2+HClC2H5OH/H+R—CH(NH2)COOC2H5（二）化学性质氨基与羧基各自的反应：

氨基酸除具有氨基和羧基的一些典型反应之外，还有二者相互影响、相互作用的某些特性。R—CH(NH2)-COONaR—CH(N+H3)-COOHR—CH-COOHNH-COCH3R—CH(OH)-COOH+N2R—CH—COOHNaOH/H2OR—CH(NH2)COO1.两性解离和等电点R—CH—COOH R—CH—COO-NH2

+NH3

这种分子内部酸性基团和碱性基团所形成的盐叫内盐,又叫两性离子或偶极离子。

氨基酸分子中的-NH2呈碱性，而-COOH呈酸性，所以本身能互相反应形成盐。氨基酸在溶液中存在形式1.两性解离和等电点R—CH—COOH R—CH—COO

R—CH—COOH(约0.001%) NH2 R—CH—COO-

+NH3

R—CH—COOH+NH3R—CH—COO-NH2OH-H+两性离子H+OH-阳离子阴离子

当一种氨基酸溶液的pH调至某一特定值，使[阳离子]=[阴离子],且浓度很低，而偶极离子浓度最高。此时溶液的pH值称为这个氨基酸的等电点(IsoelectricPoint),用

pI

表示。

pH=pI，主要以两性离子形式存在。

pH>pI，主要以阴离子形式存在。

pH<pI

，主要以阳离子形式存在。pH<pIpH=pIpH>pI(纯水中

~100%) R—CH—COOH(约0.001%)

将氨基酸的溶液置于电场中，

pH>pI，主要呈负离子状态而向正极移动；

pH<pI，主要呈正离子状态而向负极移动；

pH=pI，主要以两性离子形式存在。既不向正极移动，也不向负极移动。

等电点是氨基酸的重要理化常数之一，可由实验测得，也可通过计算得到。每种氨基酸都有其特定的等电点。 酸性氨基酸：pI2.8~3.2 (pH<4)

中性氨基酸：pI5.0~6.5 (pH<7)

碱性氨基酸：pI7.5~10.8 (pH>7.5)至20种AA将氨基酸的溶液置于电场中，等电

等电点时溶液中两性离子的浓度最高，溶解度最小。应用举例：由“味精”(含80%以上的谷氨酸单钠盐)制备谷氨酸：用盐酸中和至pH~3(谷氨酸的等电点)时，冷却放置后，就可从水溶液中析出可供药用的谷氨酸结晶。

Question3：将某氨基酸溶于纯水中，此时溶液的pH是否一定等于其pI？中性氨基酸的pI为什么不等于7， 而略低于7？

ANSWER：—CO2H电离度较—NH2稍大，也即-CO2H电离出来的H+多于-NH2接受的H+,此时[阴离子]>[阳离子],溶液pH>pI,故中性氨基酸的纯水溶液呈微弱酸性,需在溶液中加少量酸才能使它达到等电点。等电点时溶液中两性离子的浓度最高，溶解度最小第二节肽(peptide)

肽是氨基酸残基之间彼此通过酰胺键(肽键)连接而成的一类化合物。其通式为：多肽分子中的氨基酸单位称氨基酸残基(aminoacidresidue)。

多肽分子中的酰胺键称为肽键(peptidebond)，一般为a-COOH与a-NH2脱水缩合而成。 O OH2N—CH—(

C—NH—CH)n—C—OH R1 R2＋H3N肽也以两性离子的形式存在。－第二节肽(peptide)多肽分子中的氨基酸单位称氨基酸

根据肽分子中所含氨基酸单体的数目分别称为二肽、三肽、四肽……等等。根据肽分子中所含氨基酸单体的数目分别称为二肽氨基酸、多肽和蛋白质第一节氨基酸 一、蛋白质中的20种氨基酸 二、氨基酸的结构、分类和命名 三、氨基酸的性质第二节肽第三节蛋白质

分类、结构、性质氨基酸、多肽和蛋白质第一节氨基酸

蛋白质水解的最终产物是各种不同a-氨基酸的混合物。因此，a-氨基酸是组成蛋白质的基本单元。第一节氨基酸

氨基酸(AminoAcid)是分子内同时含有氨基和羧基的化合物。根据氨基和羧基的相对位置，分为a-、b-、g-氨基酸等。蛋白质

水解

多肽

完全水解

a-氨基酸(20种)H+或OH-或酶蛋白质水解的最终产物是各种不同a-氨基酸的混一.营养必需氨基酸

亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖等8种氨基酸在人体内不能合成或合成数量不足，必需由食物蛋白质补充才能维持机体正常生长发育，故这些氨基酸称为营养必需氨基酸。此外，组氨酸和精氨酸在婴幼儿和儿童时期因体内合成不足，也需依赖食物补充一部分。修饰氨基酸和非蛋白质氨基酸

蛋白质分子中尚含有一些经修饰的氨基酸，这类氨基酸在生物体内均无相应的遗传密码，往往在蛋白质生物合成前后，由其中相应氨基酸经加工修饰而成，称为修饰氨基酸(modifiedaminoacid)或衍生氨基酸(derivedaminoacid)一.营养必需氨基酸亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏1、分类:①脂肪族氨基酸②含芳香环的氨基酸：苯丙、酪③含杂环的氨基酸：脯、组、色甘、丙、缬、亮、异亮(不含其它官能团)丝、苏(含-OH)；半胱、蛋(含S)；天酰、谷酰(含酰胺)天冬、谷(1氨基2羧基)精(含胍基)赖（

2氨基1羧基）二、氨基酸的结构、分类和命名（1）根据化学结构不同分：1、分类:①脂肪族氨基酸②含芳香环的氨基酸：苯丙、酪甘、丙、中性氨基酸(1氨基1羧基；实际上为弱酸性)： 甘、丙、缬、亮、异亮、丝、苏、半胱、 蛋、苯丙、酪、色、*天酰、*谷酰、*脯酸性氨基酸(1氨基2羧基)：天冬、谷碱性氨基酸(2氨基1羧基)：赖、*精、*组（2）根据氨基酸在水溶液中的酸碱性不同分：到相应AA中性氨基酸(1氨基1羧基；实际上为弱酸性)： 甘、丙、缬、（3）从医学角度分类： 根据氨基酸在生理pH范围内其侧链R基团的极性及其所带电荷分：①R基团为非极性或疏水性的氨基酸。有丙、亮、缬 等8种。它们通常埋藏于蛋白质内部。②R基团含羟基、巯基等极性基，有极性但不带电的 氨基酸。有丝、苏、酪、色、半胱等7种。往往 分布于蛋白质分子的表面。 ①②两类为中性氨基酸。③R基团带负电荷的氨基酸。有谷、天冬2种。为酸 性氨基酸。④R基团带正电荷的氨基酸。有精、赖、组3种。为 碱性氨基酸。（3）从医学角度分类：①R基团为非极性或疏水性的氨基酸。有2、命名：20种AA

天然产氨基酸更普遍使用习惯命名或俗名，即按其来源或性质命名。如天门冬氨酸最初由天门冬的幼苗中发现；甘氨酸因其具有甜味而得名。生物体内作为合成蛋白质的原料的20种氨基酸，象元素符号一样，都有国际通用的符号，中文用简称表示。（2）俗名。

（1）系统命名法。把氨基当作取代基，以羧酸做母体，称为氨基某酸。氨基的位置习惯上用希腊字母a、b、g

等表示。2、命名：20种AA天然产氨基酸更普遍使用习

由蛋白质水解得到的氨基酸都具有共同的结构特点——a-氨基酸。结构通式为：

R——*CH—COOH

NH2

不同的氨基酸只是R-不同。仅有一个例外：COOH

R——*CH—COO－

NH3＋

氨基酸在固态或在生理pH情况下，多以偶极离子(zwitterion)形式存在，是一种内盐。中性氨基酸和酸性氨基酸其偶极离子结构通式为：3、结构特点和构型：（脯氨酸为a-亚氨基酸）由蛋白质水解得到的氨基酸都具有共同的结构除甘氨酸外,其他19种氨基酸a-C都为*C,存在一对对映体。

COOHH2N————H RL-型

COOHH————NH2 RD-型生物体内具旋光活性的氨基酸多属于L-型。除甘氨酸外, COOHL-型 COOHD-型生物体NH2HRCO2HC小大中18种氨基酸的绝对构型为S-构型。只有1种——半胱氨酸：为R-构型。R基团比羧基优先：R-构型氨基酸的绝对构型HSCH2半胱氨酸中小NH2HRCO2HC小大中18种氨基酸的绝对构型为S-构型。

a-氨基酸都是挥发性低的白色固体，并能以一定的结晶形状从溶液中析出。氨基酸的熔点都很高，一般在200~300℃之间，多数氨基酸受热易分解放出CO2，而不熔融。由于它们的熔点比较接近，所以测定熔点难以鉴别它们。

氨基酸一般能溶于水，但溶解度大小不一；均可溶于强酸、强碱中，除甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸外，其它氨基酸不溶于无水乙醇，几乎所有的氨基酸均不溶于乙醚。三、氨基酸的性质(一)物理性质a-氨基酸都是挥发性低的白色固体，并能以一定R—CH—COOH

NH2

NaOH/H2OHCl/H2O

乙酸酐NaNO2+HClC2H5OH/H+R—CH(NH2)COOC2H5（二）化学性质氨基与羧基各自的反应：

氨基酸除具有氨基和羧基的一些典型反应之外，还有二者相互影响、相互作用的某些特性。R—CH(NH2)-COONaR—CH(N+H3)-COOHR—CH-COOHNH-COCH3R—CH(OH)-COOH+N2R—CH—COOHNaOH/H2OR—CH(NH2)COO1.两性解离和等电点R—CH—COOH R—CH—COO-NH2

+NH3

这种分子内部酸性基团和碱性基团所形成的盐叫内盐,又叫两性离子或偶极离子。

氨基酸分子中的-NH2呈碱性，而-COOH呈酸性，所以本身能互相反应形成盐。氨基酸在溶液中存在形式1.两性解离和等电点R—CH—COOH R—CH—COO

R—CH—COOH(约0.001%) NH2 R—CH—COO-

+NH3

R—CH—COOH+NH3R—CH—COO-NH2OH-H+两性离子H+OH-阳离子阴离子

当一种氨基酸溶液的pH调至某一特定值，使[阳离子]=[阴离子],且浓度很低，而偶极离子浓度最高。此时溶液的pH值称为这个氨基酸的等电点(IsoelectricPoint),用

pI

表示。

pH=pI，主要以两性离子形式存在。

pH>pI，主要以阴离子形式存在。

pH<pI

，主要以阳离子形式存在。pH<pIpH=pIpH>pI(纯水中

~100%) R—CH—COOH(约0.001%)

将氨基酸的溶液置于电场中，

pH>pI，主要呈负离子状态而向正极移动；

pH<pI，主要呈正离子状态而向负极移动；

pH=pI，主要以两性离子形式存在。既不向正极移动，也不向负极移动。

等电点是氨基酸的重要理化常数之一，可由实验测得，也可通过计算得到。每种氨基酸都有其特定的等电点。 酸性氨基酸：pI