有机化学第四版课件汪小兰编(第15章 氨基酸、多肽与蛋白质)
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
HOCH2 N N N NH2 N
HO
OH
OPO3H2
5′-腺苷酸(5′-AMP)
3′-脱氧腺苷酸(3′-dAMP)
核苷酸的命名是取含氮碱的字头加上“核苷酸” ， 脱氧核苷酸则在含氮碱的字头前再加“脱氧”两字。
4、DNA的双螺旋结构 DNA的双螺旋结构
Watson和Crick 1953年合作提出
① DNA分子是由两条平行的多核苷酸链组成，它们围绕 同一中心轴以相反的走向平行旋绕而成右手双螺旋结构。 ②在同一条链上，每隔10个碱基，多核苷酸链即旋转一 圈，每一圈的螺距为3.4nm，螺旋直径为2.0nm。 ③两条长链的碱基在螺旋内侧，碱基平面与中心轴相垂直， 它们通过嘌呤碱基和嘧啶碱基之间形成的氢键而固定下来。 由于螺旋圈的直径是一定的，因此两条链上的碱基以一定 规律相互配对。在DNA双螺旋结构中只能A与T、G与C之间 配对，这一规律称碱基配对原则或叫碱基互补原则 碱基配对原则或叫碱基互补原则。 碱基配对原则或叫碱基互补原则
Ⅱ 多肽
一分子α-氨基酸中的氨基和另一分子α-氨基 酸中的羧基缩去一分子水生成的化合物叫肽。 1、多肽的分类和命名 2个α-氨基酸缩合而成的为二肽；3个和多个α-氨 基酸缩合而成的肽，分别叫三肽和多肽。
O
N端
O
O O
C端
R
R
某氨酰某氨酰某氨酸
Ⅲ
蛋白质(Proteins)
一、蛋白质的化学性质
_
H
+
O
-
R
+
H
C H N H
3
C O O H
pH>pI
pH=pI
pH＜ pH＜pI
偶极离子--净电荷为零--在电场中不移动，此时溶液的 pH值称为等电点（pI）。 （pI） 酸性氨基酸 中性氨基酸 碱性氨基酸 pI pI pI 2.8~3.2 5.0~6.3 7.6~10.8
2、与亚硝酸反应
R C H N H
C O O H
R
2
C H N H
C O O
-
3
+
偶极离子 分子内的氨基和羧基能相互作用形成内盐。内 盐同时带有正电荷和负电荷，为偶极离子。 氨基酸在结晶状态是以偶极离子形式存在的。
氨基酸在水溶液中受溶液pH的影响而存在着下列平衡：
R
C H N H
2
C O O
-
H
+
O
-
R
+
H
C H N H
3
C O O
H 2 N
C O O H H
3
C H
D-α-氨基酸
L-α-氨基酸
L-α-丙氨酸
蛋白质水解得到的α-氨基酸几乎都是L构型。
脂肪族氨基酸 α-氨基酸根据R基分为 根据氨基、羧基的数目分为 中性氨基酸 碱性氨基酸 酸性氨基酸 氨基数 = 羧基数 氨基数 > 羧基数 氨基数 < 羧基数 赖、组、精 谷、天冬(氨酸) 芳香族氨基酸 杂环氨基酸
5、蛋白质的颜色反应 (1)缩二脲反应 蛋白质与缩二脲一样能发生缩二脲反应。
(2)与水合茚三酮反应 蛋白质、多肽与α-氨基酸一样，与水 合茚三酮一起加热，生成蓝紫色物质。 (3)黄蛋白反应 含有苯环侧链的蛋白质溶液与硝酸共热时， 呈黄色，再加碱则变为橙黄色，此反应称为黄蛋白反应。 含有酚羟基侧链(即酪氨酸)的蛋白质溶液与米隆 (4)米隆反应 试剂作用，生成白色沉淀，加热后沉淀变为砖红色，称米隆反 应。可检查蛋白质是否含有酪氨酸。
2、蛋白质的胶体性质 蛋白质分子直径在1～100nm间。溶液具有胶体的通性， 如粘滞度高、扩散运动慢、渗透压小，不能透过半透膜等。 3、蛋白质的沉淀 一定条件下蛋白质胶体溶液可产生沉淀。根据沉淀蛋 白质的性质，分为可逆沉淀和不可逆沉淀。 可逆沉淀是消除沉淀因素后，沉淀出来的蛋白质会重 新溶于水，仍然保持原有的生理活性。 不可逆沉淀是消除沉淀因素后，沉淀不能重新溶于水， 并失去了原有的生理活性。 4、蛋白质的变性 蛋白质受物理和化学因素的影响，导致理化性质及生 理活性发生改变的过程，称蛋白质变性。
2
C O O H
+
H N O
2
R
C H O H
C O O H
+ N
2
氨基酸的一种分析方法，测定放出N2的量可计算分 子中氨基的含量。称Vanslyke氨基氮测定法。
3、与甲醛反应
氨基酸中的氨基与甲醛发生亲核加成反应， 生成N，N-二羟甲基氨基酸。 R C H C O O H + 2 H C H O R C H C O O H
1、核酸的组成 核酸的组成
核酸逐步水解的过程： 核酸 核苷酸 磷酸 核苷 戊糖(核糖或脱氧核糖) 含氮碱(嘌呤碱或嘧啶碱)
2、核苷酸
核苷酸是核酸的基本结构单位。 核糖核苷酸为RNA的组成单位，脱氧核糖核苷酸是 DNA的组成单位。生物体内多数核苷酸是5′-核苷酸。
NH2 N H2PO3OCH2 N N N
2
+
C O
2
6、配位反应
氨基酸中的羧基可与金属成盐，同时氨基氮 原子上的未共用电子对，可与某些金属离子形成 配价键生成稳定的配位化合物。 例如，与Cu2+能生成蓝色配位化合物结晶， 可分离或鉴定氨基酸。
H R H C O C O N
2
O C u N H
2
C C H R
O
7、茚三酮反应
α-氨基酸与水合茚三酮在弱酸性溶液中共热，经氧化 、脱氨、脱羧及缩合等反应，生成蓝紫色的物质。用于 氨基酸的定性和定量分析。 O O N H 4+ O O H + R C H C O O H N O H N H 2 O O O
名称（俗名） 中文缩写
英文缩写（表15-1）
必需氨基酸 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、 亮氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。
三、α-氨基酸的化学性质 1、两性性质和等电点
氨基酸分子中含有 氨基和 羧基，可与酸反应生成 铵盐，又可与碱反应生成羧酸盐，因此氨基酸具有酸、 碱两性性质。
R
Байду номын сангаас
C H N H
N H
2
N ( C H 2 O H )
2
4、氧化脱氨反应
在氧化剂的作用下，氨基酸氧化成亚氨基酸 后脱去一分子氨生成酮酸。
R C H N H
2
C O O H
O H2 O
R C N H
C O O H
H2 O N H
3
R C O
C O O H
5、脱羧反应
R C H C O O H N H 2 R C H 2 N H
氨基酸、 第十五章 氨基酸、多肽与蛋白质 Ⅰ 氨基酸 氨基酸的构型、分类和命名 一、α-氨基酸的构型、分类和命名
除甘氨酸外，分子中α-碳均为手性碳原子，有 旋光异构体。 构型习惯上采用D/L法标记。不论含几个手性 碳原子，以α-碳的构型为准。
H
C O O H N H R
2
H 2 N
C O O H H R
1、两性性质和等电点 蛋白质和氨基酸一样，也具有两性和等电点。不 同的pH条件下，蛋白质可主要以正离子、负离子或 偶极离子形式存在。
C O O H P r
+ O
-
C O O
-
N H
3
H H
P r
+
O
-
C O O
-
+
N H
3
H H
P r N H
2
+
pH<pI
pH＝pI
pH＞pI
调节溶液的pH，蛋白质主要成为偶极离 子时溶液的pH值，就是该蛋白质的等电点。
米隆试剂是硝酸、亚硝酸、硝酸汞、亚硝酸汞的混合溶液。
蛋白质的颜色反应可用于蛋白质的定性和定量分析。
acid） Ⅳ 核酸 (nucleic acid）
核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA) 。 (RNA) ( RNA主要存在于细胞质中，参与生物体内蛋白质的合成。 DNA主要分布在细胞核中，它决定着生物体的繁殖、遗 传和变异。
HO
OH
OPO3H2
5′-腺苷酸(5′-AMP)
3′-脱氧腺苷酸(3′-dAMP)
核苷酸的命名是取含氮碱的字头加上“核苷酸” ， 脱氧核苷酸则在含氮碱的字头前再加“脱氧”两字。
4、DNA的双螺旋结构 DNA的双螺旋结构
Watson和Crick 1953年合作提出
① DNA分子是由两条平行的多核苷酸链组成，它们围绕 同一中心轴以相反的走向平行旋绕而成右手双螺旋结构。 ②在同一条链上，每隔10个碱基，多核苷酸链即旋转一 圈，每一圈的螺距为3.4nm，螺旋直径为2.0nm。 ③两条长链的碱基在螺旋内侧，碱基平面与中心轴相垂直， 它们通过嘌呤碱基和嘧啶碱基之间形成的氢键而固定下来。 由于螺旋圈的直径是一定的，因此两条链上的碱基以一定 规律相互配对。在DNA双螺旋结构中只能A与T、G与C之间 配对，这一规律称碱基配对原则或叫碱基互补原则 碱基配对原则或叫碱基互补原则。 碱基配对原则或叫碱基互补原则
Ⅱ 多肽
一分子α-氨基酸中的氨基和另一分子α-氨基 酸中的羧基缩去一分子水生成的化合物叫肽。 1、多肽的分类和命名 2个α-氨基酸缩合而成的为二肽；3个和多个α-氨 基酸缩合而成的肽，分别叫三肽和多肽。
O
N端
O
O O
C端
R
R
某氨酰某氨酰某氨酸
Ⅲ
蛋白质(Proteins)
一、蛋白质的化学性质
_
H
+
O
-
R
+
H
C H N H
3
C O O H
pH>pI
pH=pI
pH＜ pH＜pI
偶极离子--净电荷为零--在电场中不移动，此时溶液的 pH值称为等电点（pI）。 （pI） 酸性氨基酸 中性氨基酸 碱性氨基酸 pI pI pI 2.8~3.2 5.0~6.3 7.6~10.8
2、与亚硝酸反应
R C H N H
C O O H
R
2
C H N H
C O O
-
3
+
偶极离子 分子内的氨基和羧基能相互作用形成内盐。内 盐同时带有正电荷和负电荷，为偶极离子。 氨基酸在结晶状态是以偶极离子形式存在的。
氨基酸在水溶液中受溶液pH的影响而存在着下列平衡：
R
C H N H
2
C O O
-
H
+
O
-
R
+
H
C H N H
3
C O O
H 2 N
C O O H H
3
C H
D-α-氨基酸
L-α-氨基酸
L-α-丙氨酸
蛋白质水解得到的α-氨基酸几乎都是L构型。
脂肪族氨基酸 α-氨基酸根据R基分为 根据氨基、羧基的数目分为 中性氨基酸 碱性氨基酸 酸性氨基酸 氨基数 = 羧基数 氨基数 > 羧基数 氨基数 < 羧基数 赖、组、精 谷、天冬(氨酸) 芳香族氨基酸 杂环氨基酸
5、蛋白质的颜色反应 (1)缩二脲反应 蛋白质与缩二脲一样能发生缩二脲反应。
(2)与水合茚三酮反应 蛋白质、多肽与α-氨基酸一样，与水 合茚三酮一起加热，生成蓝紫色物质。 (3)黄蛋白反应 含有苯环侧链的蛋白质溶液与硝酸共热时， 呈黄色，再加碱则变为橙黄色，此反应称为黄蛋白反应。 含有酚羟基侧链(即酪氨酸)的蛋白质溶液与米隆 (4)米隆反应 试剂作用，生成白色沉淀，加热后沉淀变为砖红色，称米隆反 应。可检查蛋白质是否含有酪氨酸。
2、蛋白质的胶体性质 蛋白质分子直径在1～100nm间。溶液具有胶体的通性， 如粘滞度高、扩散运动慢、渗透压小，不能透过半透膜等。 3、蛋白质的沉淀 一定条件下蛋白质胶体溶液可产生沉淀。根据沉淀蛋 白质的性质，分为可逆沉淀和不可逆沉淀。 可逆沉淀是消除沉淀因素后，沉淀出来的蛋白质会重 新溶于水，仍然保持原有的生理活性。 不可逆沉淀是消除沉淀因素后，沉淀不能重新溶于水， 并失去了原有的生理活性。 4、蛋白质的变性 蛋白质受物理和化学因素的影响，导致理化性质及生 理活性发生改变的过程，称蛋白质变性。
2
C O O H
+
H N O
2
R
C H O H
C O O H
+ N
2
氨基酸的一种分析方法，测定放出N2的量可计算分 子中氨基的含量。称Vanslyke氨基氮测定法。
3、与甲醛反应
氨基酸中的氨基与甲醛发生亲核加成反应， 生成N，N-二羟甲基氨基酸。 R C H C O O H + 2 H C H O R C H C O O H
1、核酸的组成 核酸的组成
核酸逐步水解的过程： 核酸 核苷酸 磷酸 核苷 戊糖(核糖或脱氧核糖) 含氮碱(嘌呤碱或嘧啶碱)
2、核苷酸
核苷酸是核酸的基本结构单位。 核糖核苷酸为RNA的组成单位，脱氧核糖核苷酸是 DNA的组成单位。生物体内多数核苷酸是5′-核苷酸。
NH2 N H2PO3OCH2 N N N
2
+
C O
2
6、配位反应
氨基酸中的羧基可与金属成盐，同时氨基氮 原子上的未共用电子对，可与某些金属离子形成 配价键生成稳定的配位化合物。 例如，与Cu2+能生成蓝色配位化合物结晶， 可分离或鉴定氨基酸。
H R H C O C O N
2
O C u N H
2
C C H R
O
7、茚三酮反应
α-氨基酸与水合茚三酮在弱酸性溶液中共热，经氧化 、脱氨、脱羧及缩合等反应，生成蓝紫色的物质。用于 氨基酸的定性和定量分析。 O O N H 4+ O O H + R C H C O O H N O H N H 2 O O O
名称（俗名） 中文缩写
英文缩写（表15-1）
必需氨基酸 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、 亮氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。
三、α-氨基酸的化学性质 1、两性性质和等电点
氨基酸分子中含有 氨基和 羧基，可与酸反应生成 铵盐，又可与碱反应生成羧酸盐，因此氨基酸具有酸、 碱两性性质。
R
Байду номын сангаас
C H N H
N H
2
N ( C H 2 O H )
2
4、氧化脱氨反应
在氧化剂的作用下，氨基酸氧化成亚氨基酸 后脱去一分子氨生成酮酸。
R C H N H
2
C O O H
O H2 O
R C N H
C O O H
H2 O N H
3
R C O
C O O H
5、脱羧反应
R C H C O O H N H 2 R C H 2 N H
氨基酸、 第十五章 氨基酸、多肽与蛋白质 Ⅰ 氨基酸 氨基酸的构型、分类和命名 一、α-氨基酸的构型、分类和命名
除甘氨酸外，分子中α-碳均为手性碳原子，有 旋光异构体。 构型习惯上采用D/L法标记。不论含几个手性 碳原子，以α-碳的构型为准。
H
C O O H N H R
2
H 2 N
C O O H H R
1、两性性质和等电点 蛋白质和氨基酸一样，也具有两性和等电点。不 同的pH条件下，蛋白质可主要以正离子、负离子或 偶极离子形式存在。
C O O H P r
+ O
-
C O O
-
N H
3
H H
P r
+
O
-
C O O
-
+
N H
3
H H
P r N H
2
+
pH<pI
pH＝pI
pH＞pI
调节溶液的pH，蛋白质主要成为偶极离 子时溶液的pH值，就是该蛋白质的等电点。
米隆试剂是硝酸、亚硝酸、硝酸汞、亚硝酸汞的混合溶液。
蛋白质的颜色反应可用于蛋白质的定性和定量分析。
acid） Ⅳ 核酸 (nucleic acid）
核酸分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA) 。 (RNA) ( RNA主要存在于细胞质中，参与生物体内蛋白质的合成。 DNA主要分布在细胞核中，它决定着生物体的繁殖、遗 传和变异。