有机化学课件第二十

有机化学课件第二十§20.1氨基酸AminoAcids一、

氨基酸的结构、分类和命名

氨基酸是形成蛋白质的基本单元组成蛋白质的氨基酸主要有

20种天然氨基酸均为L

型a-氨基酸

氨基酸1氨基酸的结构第2页,共49页，星期六，2024年，5月2氨基酸的分类和命名氨基酸中性氨基酸(含1个氨基1个羧基)酸性氨基酸(含1个氨基2个羧基)碱性氨基酸(含2个氨基1个羧基)氨基和羧基的相对数目命名天然氨基酸常采用习惯名称

分类

构成蛋白质的20种氨基酸，有一套国际通用的符号。

第3页,共49页，星期六，2024年，5月

中性氨基酸：15种第4页,共49页，星期六，2024年，5月第5页,共49页，星期六，2024年，5月

酸性氨基酸：2种碱性氨基酸：3种第6页,共49页，星期六，2024年，5月二、氨基酸的性质1

-氨基酸的物理性质

高熔点固体，多数在熔化时分解

甘氨酸：262℃(分解)

酪氨酸：310℃(分解)不溶于乙醚等弱极性溶剂，在水中的溶解度大小不一（P260表20-1）丙氨酸

谷氨酸

以偶极离子形式存在（内盐）第7页,共49页，星期六，2024年，5月2

酸碱性氨基酸既能和酸反应生成铵盐，也能和碱反应生成羧酸盐，是两性化合物。

氨基酸在溶液中存在下列平衡：

低pH高pH铵盐（正离子）羧酸盐（负离子）内盐（两性离子）第8页,共49页，星期六，2024年，5月3

等电点pI：氨基酸的正电荷数与负电荷数正好相等时的pH值pKa1=2.34pKa2=9.69丙氨酸第9页,共49页，星期六，2024年，5月在等电点时，氨基酸几乎全部以两性离子形式存在溶液的pH<pI时，氨基酸以正离子形式存在

溶液的pH>pI时，氨基酸以负离子形式存在

处于等电点的氨基酸溶解度最小通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸

中性氨基酸：pI=5~6.5(<7)分子结构不同的氨基酸，等电点各不相同酸性氨基酸：pI=~3碱性氨基酸：pI=7.5~10.8(>7)第10页,共49页，星期六，2024年，5月4

氨基的反应第11页,共49页，星期六，2024年，5月练习：5

羧基的反应酯化、还原反应

第12页,共49页，星期六，2024年，5月6与水合茚三酮(Ninhydrin)的反应水合茚三酮

用于氨基酸（游离氨基）的比色测定和纸层析的显色第13页,共49页，星期六，2024年，5月三、氨基酸的制法氨基酸的生产蛋白质水解法，从蛋白质水解液中利用等电点沉淀分离氨基酸；化学合成法，得到的氨基酸都是外消旋产物。发酵法，如味精(谷氨酸钠)的生产等；第14页,共49页，星期六，2024年，5月a-卤代酸的直接氨化Gabriel合成法Strecker合成法第15页,共49页，星期六，2024年，5月１肽和肽键肽:一分子

-氨基酸中的羧基和另一分子

-氨基酸的氨基，通过失水形成酰胺键而连结成的化合物肽分子中的酰胺键称为肽键

根据肽分子中氨基酸的数目，称作二肽、三肽……§20.2多肽Polypeptides肽键

第16页,共49页，星期六，2024年，5月(1)

肽的结构特征酰胺平面和肽单元sp2杂化

酰胺平面

肽单元

第17页,共49页，星期六，2024年，5月肽单元

1肽单元

2肽链中的酰胺平面第18页,共49页，星期六，2024年，5月(2)

肽链的氨基酸顺序与命名氮端

碳端

丙氨酰甘氨酰丙氨酸

Ala—Gly—Ala命名:从N端到C端第19页,共49页，星期六，2024年，5月２多肽结构的测定(自学）测定多肽的结构是走向合成蛋白质的第一步①由哪些氨基酸组成②氨基酸的结合次序多肽分子中氨基酸的排列情况相当复杂，如由8种氨基酸组成的八肽就有8!=40320种排列方式。(1)

氨基酸组分分析确定组成多肽的氨基酸的种类和数目将多肽用盐酸完全水解为氨基酸，然后用仪器检测和记录第20页,共49页，星期六，2024年，5月氨基酸分析仪Theproteinsequenator第21页,共49页，星期六，2024年，5月第22页,共49页，星期六，2024年，5月(2)

氨基酸的顺序分析

氮端分析：Edman降解法

PehrVictorEdman1916～1977第23页,共49页，星期六，2024年，5月碳端分析：羧肽酶法

肽链的选择性水解用多种选择性蛋白酶最后把选择性水解得到的各个肽段的分析结果，用重叠法得出整条肽链的氨基酸顺序。第24页,共49页，星期六，2024年，5月３

多肽的合成

第25页,共49页，星期六，2024年，5月例：缩合试剂HOBt：1-羟基苯并三唑，抑制消旋第26页,共49页，星期六，2024年，5月胰岛素第27页,共49页，星期六，2024年，5月汪猷1910-1997邢其毅1911-2002钮经义1920-19951965年9月，中国在世界上首次合成牛胰岛素。第28页,共49页，星期六，2024年，5月１

蛋白质的分类

按蛋白质的结构：单纯蛋白质和结合蛋白质

按蛋白质的形状：纤维蛋白和球蛋白

按蛋白质的功能：活性蛋白质和非活性蛋白质

活性蛋白质，如酶、激素、抗体等

非活性蛋白质，如胶原蛋白、角蛋白等

§20.3蛋白质Proteins第29页,共49页，星期六，2024年，5月２

蛋白质的结构

(1)

一级结构蛋白质分子中氨基酸的排列次序(2)

蛋白质的空间结构二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第30页,共49页，星期六，2024年，5月α螺旋：蛋白质的一条肽链中有规律的螺旋结构，每一圈含3.6个氨基酸残基。第31页,共49页，星期六，2024年，5月β折叠：两条肽链或一条肽链的两段平行排列

第32页,共49页，星期六，2024年，5月第33页,共49页，星期六，2024年，5月三级结构：整条肽链所有原子在三维空间的排布位置

依靠疏水作用、氢键、盐键、范得华力维持

肌红蛋白第34页,共49页，星期六，2024年，5月３

蛋白质的性质

(1)

等电点和胶体(2)

变性(3)

沉淀盐析法：NaCl、Na2SO4

重金属法：Hg2+、Pb2+

(4)

水解最后生成各种α-氨基酸混合物

(5)

显色反应缩二脲反应遇CuSO4/OH-

呈紫色黄蛋白反应

米勒反应茚三酮反应遇浓硝酸呈黄色遇Hg(NO3)2-HNO3显红色遇茚三酮溶液显蓝紫色第35页,共49页，星期六，2024年，5月１酶的组成§20.4酶Enzymes２酶的特性３酶的分类和命名

４酶在有机化学中的应用

自学！第36页,共49页，星期六，2024年，5月１核酸的组成§20.5核酸Nucleic

Acid第37页,共49页，星期六，2024年，5月

核糖或脱氧核糖第38页,共49页，星期六，2024年，5月

碱基的类型(A)

(G)

(U)(T)(C)第39页,共49页，星期六，2024年，5月第40页,共49页，星期六，2024年，5月碱基核苷或脱氧核苷腺嘌呤胞嘧啶胞苷(C)1-

-D-呋喃核糖胞嘧啶

2-脱氧腺苷(dA)

9-

-D-2'-脱氧呋喃核糖鸟嘌呤

RNA中的一种核苷DNA中的一种脱氧核苷

-D-呋喃核糖

-D-2-脱氧呋喃核糖第41页,共49页，星期六，2024年，5月核苷酸或脱氧核苷酸磷酸与核苷或脱氧核苷的3‘位或5’位羟基形成的磷酸酯3’-腺嘌呤核苷酸5‘-胞嘧啶脱氧核苷酸第42页,共49页，星期六，2024年，5月核酸（RNA）或脱氧核酸（DNA）DNA的多核苷酸链核酸是由核苷酸以磷酸酯键的方式，按一定次序连接而成的线型高分子，和磷酸成酯的是戊糖3'位和5'位上的羟基。第43页,共49页，星期六，2024年，5月２核酸的结构

(1)

一级结构

核酸中各核苷酸单位的排列次序，实际上是碱基的次序

(2)

高级结构

DNA的二级结构由两条多聚脱氧核糖核苷酸链组成，两条链都向右旋绕，形成双螺旋结构第44页,共49页，星期六，2024年，5月DNA的双螺旋结构靠碱基胸腺嘧啶(T)-腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)-鸟嘌呤(G)间的氢键维持碱基之间的氢键DNA分子片段模型第45页,共49页，星期六，2024年，5月第46页,共49页，星期六，2024年，5月RNA分子的二级结构也是碱基以氢键联结