氨基酸、多肽、蛋白质

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❖ 体内不能合成,必需由食物提供的氨基酸。
13
修饰氨基酸的结构
+NH3
COOC H +NH3 CH2 S S
COOCH CH2
L-胱氨酸
L-羟脯氨酸
HO
N+ HH
COO-
H3N+CH2CHCH2CH2CHCOO-
OH
NH2
NH2 H2N+ CH2CH2CH2CH2CH CO2-
Cwenku.baidu.com3
L-羟赖氨酸
L-甲赖氨酸
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非蛋白质氨基酸
❖ 定义:不参与构成蛋白质但却以各种形式分布于 植物、细菌和动物体内的这些氨基酸。
❖ 形式存在:以游离或结合形式存在的氨基酸。
包括:-氨基酸 -氨基酸 -氨基酸 -氨基酸 D-氨基酸
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例子
非蛋白质氨基酸 鸟氨酸 瓜氨酸 -氨基丁酸 -丙氨酸
D-丙氨酸 D-谷氨酸 D-赖氨酸 D-鸟氨酸
重庆医科大学
有机化学
( 第六版 倪沛洲)
杨晓兰
1
第十六章 氨基酸、多肽 和蛋白质
Amino Acids, Peptides and Protein
2021/3/7
2
主要内容
❖第一节 氨基酸(Amino Acid) ❖第二节 多肽(Peptides) ❖第三节 蛋白质(Proteins)
3
第一节 氨基酸(Amino Acids)
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4. Negatively charged R groups (2)
COO-
+H3N
H
CH2 COO-
Aspartate (Asp) 门冬氨酸
COO-
+H3N
H
CH2 CH2 COO-
Glutamate(Glu)
谷氨酸
Acidic amino acids—containing two carboxylic groups
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。
氨基酸
作用
精氨酸的代谢中间体
是谷氨酸的脱羧产物 脑内的重要神经递质
/
构成维生素泛酸的基
本成分
/
细菌的肽聚糖的成分
/
某些革兰氏阳性菌的
糖肽中的成分
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二、性质 ( Properties )
❖ (一)物理性质 ❖ (二)化学性质
1、酸碱两性与等电点 2、脱羧反应(decarboxylation) 3、与HNO2反应 4、与茚三酮(ninhydrin)反应 5、成肽反应
Isoleucine (Ile) 异亮氨酸
*
COO-


变 化
+H2N
Proline (Pro) 脯氨酸 8
2. Aromatic R groups (3)
COO-
+H3N
H
CH2
COO-
+H3N
H
CH2
COO-
+H3N
H
CH2
Phenylalanine (Phe) 苯丙氨酸
OH Tyrosine (Tyr)
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氨基酸的电泳示意图
PH
精氨酸 丙氨酸 天冬氨酸
2
正电荷/负级 正电荷/负级 正电荷/负级
7
正电荷/负级 负电荷/正级 负电荷/正级
8.5
正电荷/负级 负电荷/正级 负电荷/正级
25
2、脱羧反应(decarboxylation)
R
NH3+ CH COO-
OH-
R CH2 NH2 CO2
CH2 CH CO2-
NH2
20
(2)氨基酸的电离平衡
R CH COOH OH- R CH COO- OH-
NH3+
H+
NH3+
H+
R CH COONH2
阳离子
两性离子
阴离子
Low pH
High pH
❖ 在三种离子共同存在于一个平衡体系中
❖ 以哪种离子为主取决于氨基酸的结构和溶液的酸 碱度。
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等电点 (Isoelectric Point ,pI)
苯丙氨酸 脯氨酸 门冬氨酸 赖氨酸
(1)pH=7.0 (2)pH=6.0 (3)pH=5.0 (4)pH=2.0
负 阳极 负 阳极 负 阳极 正 阴极
负 阳极 正 阴极 负 阳极 正 阴极 正 阴极 正 阴极 负 阳极 正 阴极 正 阴极 正 阴极 正 阴极 正 阴极
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第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽
N NH
NH3+
脱羧酶
CH2 CH2 NH2 N NH
组胺
CO2
H
+ - H3NCH2CH2CH2CH2-C-COO

NH3+
H2NCH2CH2CH2CH2-CH2NH2
尸胺
+ CO2
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γ- 氨基丁酸(GABA)
❖ γ- 氨基丁酸 ❖ 是由谷氨酸中-羧基脱羧后转变而成 ❖ 是脑内存在的重要神经递质
❖ 简写成:A-C-L 思考题: Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu 与 Leu-Ala-Tyr-Gly-Ser 相同吗?
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肽键平面
❖ 肽单元(-C-CO-NH-C-) ❖ 特征: ❖ (1)肽单元是平面结构。 ❖ (2)肽键具有局部双键性质。 ❖ (3)肽键呈反式构型 与C-N键相连的O与H或两个C原子之间一般呈较稳定的
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(一)物理性质
1) 酸碱性 (acid-base properties) 氨基酸既是酸又是碱
2) 易于水,不溶于非极性溶剂。 3) 固体熔点高(200-300℃) 4) 旋光性 (optical activity)
COO+H3N C H
R
氨基酸的结构
存在形式:
氨基酸在结晶状态或在接近中性的溶液中是以两性离 子 (dipolar ion) 的形式存在的,是一种内盐 (inner salt)
酪氨酸
N H Tryptophan (Try) 色氨酸
UV 特征吸收:l = 280 nm
9
3. Polar, uncharged R groups (6)
COO-
+H3N
H
CH2OH
Serine (Ser) 丝氨酸
COO-
+H3N
H
CHOH
CH3 Threonine (Thr)
苏氨酸
COO-
+H3N
定义:在某一pH 值下,氨基酸所带正电荷的数 目与负电荷的数目正好相等,即净电荷为零, 该 pH 值为该氨基酸的等电点 (pI)。
等电点时 ❖ 1、amino acids 几乎全部以两性离子 I 的形式存在
(并伴以极少量的阳性离子 和阴性离子 ) ❖ 2、氨基酸的溶解度最小
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(1)氨基酸结构的影响
R3
R4

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)
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自然界存在多种肽类物质
L-Val L-Orn
L-Val HOOC
H
S
NR
O N
O D-Cys
Penicilline
O
酰胺键或称肽键
- H2NCHCO H2NCHCOO
R
R
❖ 二肽(dipeptide)
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例题与习题
现在有四个氨基酸:苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸pI=6.3、门冬 氨酸pI=2.8和赖氨酸pI=9.7,请问在以下pH条件下进行电泳, 各氨基酸的主要存在形式是什么?在外电场作用下,移向 阳极还是阴极?
肽链骨架: 所有链状多肽都有一个共同的骨架
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❖ 命名:以C-末端的氨基酸为母体,其它 氨基酸残基称氨酰依次命出。
H3N+ CH CONH CH CONH CH COO -
❖ 三肽C(trHip3eptide)。
CH2SH
CH2CH(CH3)2
❖ 丙氨酰半胱氨酰亮氨酸
❖ 缩写成:丙-半胱-亮 或 Ala-Cys-Leu
❖ 一、结构、分类与命名 ❖ 二、性质 ❖ (一)物理性质 ❖ (二)化学性质
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一、结构、分类与命名 (一) 氨基酸的结构
COOH H2N H
R
L--amino acid
COOH H NH2
R
D--amino acid
• 20 standard amino acids in proteins
5
2、结构表示
11
5. Positively charged R groups (3)
COO-
+H3N
H
CH2 CH2 CH2 CH2 NH3+
Lysine (Lys) 赖氨酸
COO-
+H3N
H
CH2 CH2 CH2 NH guanidino C NH2+ NH2
Arginine (Arg) 精氨酸
COO-
+H3N
L-谷氨酸
γ- 氨基丁酸
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3、与HNO2反应
❖ 根据放氮的体积,可测定氨基酸和多肽的的含量。 此种方法称为van Slyke 氨基 氮测定法
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4、与茚三酮(ninhydrin)反应
❖ 茚三酮 α-氨基酸 蓝紫色(Ruhemann’s purple)
•鉴别:α-氨基酸
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5、成肽反应
O C R-CH NH HN CH R C
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(二)化学性质
❖ 1、 酸碱性与等电点 (1)两性电离
酸性电离
NH3+ R C COO-
H
+ H+
NH3+ R C COOH
H
碱性电离
Amino acids are ampholytes (两性电解质) 19
酸碱性
R CH COONH3+
HCl NaOH
R CH COOH 铵盐
NH3+ClR CH COONa 羧酸盐
COO-
+H3N
H
H
Glycine (Gly) 甘氨酸
COO-
+H3N
H
CH3
Alanine (Ala) 丙氨酸
COO-
+H3N
H
CH(CH3)2
Valine (Val) 缬氨酸
COO-
+H3N
H
CH2 CH(CH3)2
Leucine (Leu) 亮氨酸
COO-
+H3N
H
CH(CH3) CH2CH3
肽也以两性离子的形式存在。
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第十七章 氨基酸、多肽和蛋白质 第二节 肽
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 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
H
CH2SH
Cysteine (Cys) 半胱氨酸
COO-
+H3N
H
CH2 CH2SCH3
Methionine (Met) 甲硫氨酸(蛋氨酸)
COO-
+H3N
H
CH2 CONH2
Asparagine (Asn) 门冬酰胺
COO-
+H3N
H
CH2
CH2
CONH2 Glutamine (Gln)
谷氨酰胺
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:
RO
R’ O
H2N C-C-OH + H N C-C-OH
H
HH
A氨m基ino酸acid
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。
H
H2C
imidazole HN
NH
Histidine 组氨酸
Basic amino acids —— containing two amino groups 12
必需氨基酸( 8种)
❖ 三字符:Val,Leu,Ile, Thr, Met,Trp, Lys, Phe ❖ 中文名:缬、亮、异亮、苏、蛋、色、赖、苯丙
氨基酸 酸性氨基酸 中性氨基酸 碱性氨基酸
pI <4.0 5.0~6.5 >7.5
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(2)溶液酸碱度的影响
R CH COOH OH- R CH COO- OH-
NH3+
H+
NH3+
H+
阳离子
两性离子
R CH COONH2
阴离子
pH<PI
pH=PI
pH>PI
pKa COOH : 2.2 pKb : 11.8 pKa NH3+ : 9.4 pKb : 4.6
反式构型。
37
Peptide Bonds
肽键的平面特征
38
二硫键( Disulfide bond )
2 R SH 氧化 RS SR
硫醇
二硫化物
RS SR 还原 2 R SH 巯基
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Disulfide Bonds(二硫键)
CHO
HO
H
CH2OH
COOH
H2N
H
R
L-甘油醛 ❖ L-氨基酸
(对照标准)
S-
COOH
H2N
H
CH2SH
L-半胱氨酸
R-半胱氨酸
6
(二)分类


酸性氨基酸
中性氨基酸
碱性氨基酸
- COOH 2个 1个 1个
-NH2
氨基酸(数)
1个
2个
1个
15个
2个
3个
7
(二)结构和命名
1. Nonpolar, aliphalic R groups (6)
L-Pro
L-Leu
L-Phe
D-Phe
L-Lue
L-pro
D-Orn L-Val
▪ 青霉素
gramicidin S
短杆菌肽S
脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu leucine enkephalin Tyr-Gly-Gly-Phe-Met methionine enkephalin 34
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