有机化学氨基酸、多肽、蛋白质

6 种异构体 24种异构体
许多种氨基酸按照不同的排列顺序, 构成了自 然界中种类繁多的多肽和蛋白质。
命名多肽时以C-末端的氨基酸残基为母体, 由 N-端叫起, 依次称为某氨酰（基）某氨酸。
O
O
O
H2N CHC NH CH2C NH CHC OH
N-端
CH3
CH2
C-端
丙氨酸残基 甘氨酸残基 苯丙氨酸残基
利用蛋白质分子胶体颗粒大不能透过半透膜 的性质可将蛋白质分离提纯，这种方法称为透析 法(dialysis)。
（三）蛋白质的沉淀和变性
调节蛋白质溶液的pH值至等电点, 再加入适当的脱水剂除去蛋白质分子表 面的水化膜, 可使蛋白质分子聚集而从溶液中沉淀析出。
根据生成紫色化合物颜色的深浅程度，或根据放出
CO2气体的体积，可对 α-氨基酸 进行定量分析。 也常用于层析实验中氨基酸的显色。
第二节 肽肽ຫໍສະໝຸດ 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：
RO
R’ O
H2N C－C－OH + H N C－C－OH
H
HH
A氨m基ino酸acid
第十四章 氨基酸、蛋白质
第一节 氨基酸
一、氨基酸的分类、命名和构型
氨基酸的结构特点
①都是α-氨基酸（脯氨酸是
α–亚氨基酸）； H N
COOH H
R CH COO- 内盐
NH3+
偶极离子
②除甘氨酸外，都是L-氨基酸（左旋）；
③各氨基酸侧链R基团不同，氨基酸结构和性质有差异
1、分类
据化学结构：
任何一种蛋白质分子在天然状态下均具有独特 而稳定的构象，这是蛋白质分子在结构上最显著的 特点。为了表示蛋白质分子不同层次的结构，常将 蛋白质分子结构分为一级、二级、三级和四级。一 级结构又称为初级结构或基本结构，二级结构以上 属于构象范畴，称为高级结构。
并非所有的蛋白质均具有 四级结构。由一条多肽链形成 的蛋白质只有二、三级结构。 由两条以上肽链形成的蛋白质 才可能有四级结构。
合形成三肽; 同样依次可形成四肽、五肽 …。
H3N+ CH CO NH CH CO NH CH CO NH CH CO2H 四
R1
R2
R3
R4
肽
十肽以下的称为寡肽（oligopeptide） 大于十肽的称为多肽（polypeptide） 肽中的氨基酸单位称为氨基酸残基(amino acid residue)
丙氨酰 甘氨酰 苯丙氨酸
丙-甘-苯丙 (Ala-Gly-Phe)
Alanyl glycyl phenylalanine
课堂练习：命名下列三肽。
O
O
O
H2N CH C NH CH C NH CH C O-
CH3
丙氨酸残基
CH H3C CH3
缬氨酸残基
CH2
+
CH2CH2CH2NH3
赖氨酸残基
丙氨酰缬氨酰赖氨酸（丙-缬-赖）
能否用此法来分离氨基酸？
问氨题基解酸 答：
pI pH6.0所带电荷 电泳方向
赖氨酸
9.74 + 负极
缬氨酸
5.96 不带电荷
不动
谷氨酸
3.22
－
正极
赖
缬
pH6.0
--
在电泳仪中分离氨基酸
谷
+ ++ +
思考：将PI=4.6的胱氨酸放在PH=6.5的水溶液中，在电场作用下，向何极移动？为 什么？
(二) 氨基酸的脱水脱羧反应
单纯蛋白质
如：蛋清蛋白，水解最终产物 都是α-氨基酸。
结合 蛋白质
如：糖蛋白，水解最终产物 是α-氨基酸还有糖、脂肪、
色素等
2.根据形状
纤维状蛋白质 如：丝蛋白、角蛋白
球状 蛋白质
如：酪蛋白、蛋清蛋白
3.按生理功能
保护蛋白、酶蛋白、激素蛋白、防御蛋 白、膜蛋白、受体蛋白、调节蛋白等
二、蛋白质的分子结构
谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22
碱组精赖
赖氨酸
lysine
Lys K 9.74
精氨酸 arginine Arg R 10.76
组氨酸 histidine His H 7.59
(三) 氨基酸的命名 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α、β、γ 等表示。
A氨m基ino酸acid
R O R’ O H2N－C－C－N－C－C－OH + H2O
H HH 二肽
多肽分子中的酰胺键称为肽键(peptide bond), 一般 为 α-COOH 与 α-NH2 脱水缩合而成。
肽也以两性离子的形式存在。
二肽分子的两端仍存在着游离的 -NH3+ 和 COO-, 因此它可以再与另一分子氨基酸脱水缩
(一) 氨基酸的酸碱性和等电点
氨基酸具有两性化合物特征，既能与较强的酸 起反应,也能与较强的碱起反应而生成稳定的盐。
H3N+ －CH－CO2- ＋ H+ R
H3N+ －CH－CO2H R 正离子
H3N+ －CH－CO2- ＋ OHR 内盐
两性离子
H2N－CH－CO2- ＋ H2O R 负离子
在水溶液中氨基酸以阳离子、阴离子和（两
中性氨基酸
CO2O
HO C
CH2
NH3+ C CO2-
碱性氨基酸
CH2(CH2)3CHCO2-
NH3+
NH2
1、非极性疏水性氨基酸
一两饼干腹泻 笨？
2. 极性中性氨基酸
色氨酸 tryptophan Try W 5.89
丝氨酸 serine
Ser S 5.68
酪氨酸 tyrosine
Try Y 5.66
范斯莱克氨基氮测定法
H2O
(四) 氨基酸与茚三酮的显色反应
氨基酸与水合茚三酮在溶液中共热, 经过一系列反应, 最 终生成蓝紫色的化合物, 称为罗曼紫(Ruhemann's purple)。
O OH
OH O
H2N CHCO2- OHR
O- O N
OO
RCHO CO2 3H2O
罗曼紫(λmax570nm)
COOH
P NH3+
OHH+
COO-
P NH3+
OHH+
pH＜pI 带正电
pH＝pI 整体不带电 易积聚而沉淀析出
COOP
NH2
pH＞pI 带负电
（二）蛋白质的胶体性质
蛋白质分子直径一般在1～100nm，属胶体分 散系，蛋白质溶液是一种比较稳定的亲水胶体溶 液, 具有胶体溶液的特性, 如布朗运动、丁达尔 效应、不能透过半透膜以及具有吸附性质等。
2. 俗 名
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, 像元素符号 一样, 都有国际通用的符号,中文用简称表示。
二、营养必需氨基酸 一两色素本来淡些
异亮、亮、色、苏、苯丙、赖、蛋、缬等8种氨 基酸在人体内不能合成或合成量不足，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 儿和儿童期因体内合成不足, 也需依赖食物补充。
abbreviated Ala-Val-Lys or A-V-K
思考：写出四肽 苯-缬-组-天 的结构式。
第三节 蛋白质
蛋白质和多肽都是由20种 L-α-氨基酸缩合而成 的聚酰胺。因此，在小分子多肽和大分子蛋白质之间 不存在严格的分界线，通常将分子量较大、结构较复
杂的多肽称为蛋白质。蛋白质有稳定的构象。
等电点是氨基酸的重要理化常数之一。每种氨基酸 都有其特定的等电点。等电点时氨基酸的溶解度最小。
酸性氨基酸： pI 2.8 ~ 3.2 中性氨基酸： pI 5.0 ~ 6.5 碱性氨基酸： pI 7.5 ~ 10.8
(pH<4) (pH<7) (pH>7.5)
问题：在下面的实验中，各氨基酸将向何方移动？
一、肽的结构和命名
虽有环肽存在, 但绝大多数的肽呈链状, 称为多肽链
H3N+ CH CO NH CH CO NH CH CO
R1
R2
R3
NH CH CO2H Rn
N-末端(N-terminal end)：保留游离α-NH2 的一端, 也叫氨基末端，一般写在肽链的左边。
C-末端(N-terminal end) : 保留有 α-CO2H 的一端， 也叫羧基末端, 通常写在肽链的右边。
NH3+
NH3+
CO2
(三) 氨基酸与亚硝酸反应
氨基酸(伯胺)与亚硝酸作用, 可释放氮气,
-NH3+ 被 –OH 取代，生成 -羟基酸 。
R CHCO2- HNO2 NH3+
R CHCO2H N2 OH
若定量测定反应中所释放
出 N2 的体积,即可计算出氨基 酸的含量, 此种方法称为van Slyke 氨基氮测定法,常用于 氨基酸和多肽的定量分析。
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
将氨基酸的溶液置于电场中，若溶液的：
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。