有机化学 第2版 课件 第15章 氨基酸和蛋白质

第十五章

氨基酸和蛋白质第一节

氨基酸一、氨基酸的结构

从结构上看，氨基酸可以看成是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（－NH2）取代而生成的化合物。构成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸。α-氨基酸氨基酸α-氨基酸β-氨基酸γ-氨基酸α-氨基丁酸β-氨基丁酸

γ-氨基丁酸二、氨基酸的分类（一）按氨基和羧基的相对位置分类

氨基酸脂肪氨基酸芳香氨基酸杂环氨基酸丙氨酸苯丙氨酸色氨酸二、氨基酸的分类（二）按烃基结构分类

氨基酸中性氨基酸碱性氨基酸酸性氨基酸甘氨酸赖氨酸天冬氨酸二、氨基酸的分类（三）按氨基和羧基的相对数目分类

必需氨基酸是人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要，必须从食物中摄取的氨基酸。它是人体(或其它脊椎动物)必不可少，而机体内又不有合成的，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸。必需氨基酸共有八种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。如果饮食中经常缺少上述氨基酸，可影响健康。二、氨基酸的分类（四）营养必需氨基酸

氨基酸可以按系统命名法，以羧基为母体，氨基为取代基，氨基所连的位次以阿拉伯数字或希腊字母表示来命名。2-氨基乙酸（α-氨基乙酸）3-甲基-2-氨基丁酸（β-甲基-α-氨基丁酸）三、氨基酸的命名

天然氨基酸大多用俗名，即根据氨基酸的性质或来源命名。

例如，甘氨酸则是因为有甜味而得名，天冬氨酸最初是从天门冬的幼苗中发现而得名。天冬氨酸甘氨酸三、氨基酸的命名四、氨基酸的物理性质α-氨基酸一般都是无色的晶体。易溶于水，难溶于非极性溶剂。熔点在200℃以上，高于相应的羧酸，且加热至熔点大多分解。四、氨基酸的物理性质（一）两性解离及等电点

氨基酸分子中含有酸性的羧基和碱性的氨基，因此，氨基酸既可以与碱反应，也可以与酸反应，因此氨基酸是两性化合物。氨基酸分子中的内部的碱性氨基和酸性羧基也可以相互作用生成内盐。

溶液的pH会影响氨基酸在水溶液中的状态，当调节某一种氨基酸溶液的pH到某一值时，若该种氨基酸恰好以两性离子形式存在，在电场中，既不向负极移动，也不向正极移动，这时溶液的pH称为该氨基酸的等电点，通常用pI来表示。

由于氨基酸是两性离子，在水溶液中存在如下动态平衡：四、氨基酸的物理性质（一）两性解离及等电点

等电点时，氨基酸处于电中性状态，非pH中性。

等电点是氨基酸的重要理化常数之一，每种氨基酸都有特定的等电点。

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)四、氨基酸的物理性质（一）两性解离及等电点

氨基酸在水溶液中的带电情况，还可以通过调节溶液酸碱度加以改变。氨基酸在酸、碱溶液中的变化，可表示如下：

将氨基酸的溶液置于电场中：

pH>pI，主要呈负离子状态

向正极移动。

pH<pI，主要呈正离子状态

向负极移动。pH=pI，主要以两性离子形式存在

不移动。四、氨基酸的物理性质（一）两性解离及等电点

在下列实验中，各氨基酸将向何处移动？能否用此法来分离氨基酸？赖、谷、缬混合物滤纸用pH=6缓冲液浸润缬氨酸pI=5.96赖氨酸pI=9.74谷氨酸pI=3.22滤纸用pH=6缓冲液浸润四、氨基酸的物理性质（二）与亚硝酸的反应

在室温下，氨基酸与亚硝酸作用可定量释放出氮气。

可通过此反应测定氮气的体积，即可计算出氨基酸、蛋白质分子中氨基的含量，此种方法称为范斯莱克（VanSlyke）氨基氮测定法。四、氨基酸的物理性质（二）与亚硝酸的反应

在室温下，氨基酸与亚硝酸作用可定量释放出氮气。

可通过此反应测定氮气的体积，即可计算出氨基酸、蛋白质分子中氨基的含量，此种方法称为范斯莱克（VanSlyke）氨基氮测定法。四、氨基酸的物理性质（三）脱羧反应

α-氨基酸与氢氧化钡共热或在脱羧酶的作用下，可发生脱羧反应，失去二氧化碳而得到胺。四、氨基酸的物理性质（四）与水合茚三酮的显色反应

水合茚三酮

罗曼紫罗曼紫，可用于α-氨基酸的鉴别和比色测定。

氨基酸与茚三酮的水合物在乙醇（或丙酮）溶液中共热，可生成蓝紫色的化合物，称为罗曼紫。四、氨基酸的物理性质（五）成肽反应

α-氨基酸分子的羧基与另一α-氨基酸分子的氨基之间脱去一分子水而形成的以酰胺键相连的化合物称为肽，其中的酰胺键称为肽键。2个氨基酸形成肽→二肽、3个氨基酸形成肽→三肽、…、→多肽；多肽→组成蛋白质，许多多肽本身有重要的生理作用。第二节

蛋白质一、蛋白质的分类每一种蛋白质都有其特定的立体结构性状，其中包括一级、二级、三级和四级结构，蛋白质的结构决定了它的功能。血红蛋白二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构（一）蛋白质的一级结构

蛋白质分子中氨基酸的排列顺序和连接方式称为蛋白质的一级结构。

在一级结构中，氨基酸通过肽键相互连接成多肽链，多肽链是蛋白质分子的基本结构。二、蛋白质的分子结构（二）蛋白质的二级结构

蛋白质的二级结构是主要是靠肽链中氨基酸残基亚氨基上的氢原子和羰基上的氧原子之间的氢键和范德华力相互作用所形成的α-螺旋和β-折叠两种空间构象。蛋白质的α-螺旋结构蛋白质的β-折叠结构示意图二、蛋白质的分子结构（三）蛋白质的三级结构

蛋白质的三级结构是在二级结构基础上，多肽链间凭借静电引力、氢键、二硫键及范德华力等再进一步盘曲或折迭而形成具有一定三维空间构象的紧密型结构。蛋白质的三级结构示意图二、蛋白质的分子结构（四）蛋白质的四级结构

蛋白质的四级结构是指由二条或二条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过非共价键相互组合而形成的空间结构称。只有完整的四级结构才具有生物功能。蛋白质的四级结构示意图

蛋白质完全以两性离子的形式存在，此时溶液的pH值称为蛋白质的等电点，用pI表示。

以H2N－Pr－COOH代表蛋白质分子，则它在酸、碱性溶液中的电离情况可表示为：

阴离子

两性离子

阳离子溶液pH>pI

溶液pH=pI

溶液pH<pI

三、蛋白质的性质（一）两性电离和等电点

三、蛋白质的性质（二）变性

在加热、紫外线、X射线、超声波等物理因素及化学因素作用下，蛋白质的性质发生变化，不能再恢复为原来的蛋白质的现象。

变性后的特点：丧失原来的生物活性

变性作用的利用：①消毒、杀菌等②排毒（重金属盐中毒的急救）③肿瘤的治疗（放疗杀死癌细胞）1.

缩二脲反应

蛋白质与硫酸铜的碱性溶液反应，溶液呈紫色