氨基酸、蛋白质和核酸

半胱 — 酪— 异亮 — 谷
2、 DNP — 门冬 — 半胱 5、 DNP — 半胱 — [亮 ，脯] 4、 DNP — 亮 — 甘 门冬 — 半胱—脯—亮— 甘
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1、半胱 — 酪— 异亮 — 谷 2、门冬 — 半胱—脯—亮— 甘
催产素分子中含的是胱氨酸，胱氨酸有如 下反应：
NH2 HS—CH2—CH—COOH
碱性氨基酸的等电点：pH=7.6~10.8
调节酸性氨基酸的等电点时须加酸；调节碱性氨基
酸的等电点时须加碱；由于羧基的离子化程度大于氨
基，调节中性氨基酸的等电点时也须加酸。
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3、α–氨基酸的反应
α– 氨基酸分子既有氨基，又有羧基，它能够进行 普通氨基、羧基所进行的反应。如：
-NH2：与酸成盐、与亚硝酸反应、与甲醛反应、 酰基化反应、烃基化反应。
正离子 （酸性）
调节氨基酸水溶液的pH值，使得氨基酸分子所带的正 负电荷的数目相等，此时，氨基酸水溶液的pH值就叫 做该氨基酸的等电点。
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在等电点时： 1、氨基酸分子所带的正负离子的数目相等，以两 性
离子的形式存在。 2、通入电流氨基酸分子既不向正极也不向负极移 动 中性氨基酸的等电点：pH=6.2~6.8 3、等电酸点性时氨氨基基酸酸的的等溶电解点度：最pH小=2。.8~3.2
O
ClCH2COOC2H5
N CH(COOC2H5)2 C2H5ONa ClCH2CH2SCH3
O
CH2=CHCOOH
C6H5CH2-CH-COOH
苯丙氨酸
NH2
1. -OH/H2O 2. H+ -CO2
HOOCCH2-CH-COOH 天门冬氨酸
NH2
CH3SCH2CH2-CH-COOH 蛋氨酸
NH2
NH4CN 或 NH4Cl+KCN代替HCN+NH3
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3、盖布瑞尔合成法
O
NK + RCHCOOCH3
O
Br
O
N CHCOOCH3 OR
H3O+
COOH
+ +NH3CHCOO- + CH3OH
COOH
R
应用盖布瑞尔合成法可以制备很纯的氨基酸
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4、盖布瑞尔—丙二酸酯合成法
CH2(COOC2H5)2
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二、α—氨基酸的制备
1. α – 卤代酸的氨解
RCH2COOH
Br2 P
RCHCOOH
NH3
在高压釜内进行
Br
RCHCOOH NH2
2. 斯垂克（Strecker)合成——氰胺的水解
RCHO + HCN +NH3
RCHCN H3O+ RCHCOOH
NH2
NH2
用来合成比原料醛多一个碳的氨基酸。可用
-COOH: 与碱成盐、成酰氯、成酯、成酰胺反应 还原及脱羧反应
在此仅介绍几个在蛋白质化学中，有着重要意义的 反应。
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⑴、与HNO2反应——范.斯莱克氨基测定法
R-CH-COOH HNO2
NH2
室温
R-CH-COOH + N2
OH
定量
⑵、与甲醛反应——羧基的测定法
R-CH-COOH HCHO R-CH-COOH NaOH R-CH-COO-Na
3100-2600 cm-1 有吸收（为-NH3+的红外吸收 无-NH2在3500-3000cm-1的典型吸收) 11
2、氨基酸的两性与等电点（pI)
从氨基酸的物理性质与光谱性质可看出： α—氨基酸具有内盐的结构，即为两性离子：
氨基酸为两性化合物与强酸或强碱都可成盐。
O R—CH—C—O-
NH3+
HS—CH2—CH—COOH NH2
半胱氨酸
NH2 [O] S—CH2—CH—COOH [H] S—CH2—CH—COOH
NH2
胱氨酸
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胱氨酸中的二硫键可将分子连成环状， 也可能是链状。用还原法将催产素分子 中的二硫键打断后得到的产物其分子量 与催产素相差不大，因而说明催产素是 个环状结构，其连接方式如下：
O2N
F+
NO2
O
O
O
H2NCH2CNHCHCNHCHCOH CH3 CH2C6H5
pH=8-9 室温
O
O
O
H+ 水解
O2N
NHCH 2CNHCHCNHCHCOH
NO2
CH3 CH2C6H5
105oC
O
O
O
O2N
NHCH2COH + H2NCHCOH + H2NCHCOH
NO2
CH3
CH2C6H5
黄色
CH3 CH
+
CHCH3
-2H2O
CH3—
NH-H
HO—C
N
O
H
—CH3 O
该反应与α—羟基酸的反应类似。 18
4、与水合茚三酮的显色
O O
O OH
OH
O
O
茚
茚三酮
水合茚三酮
2
O OH
OH O
+
O R CHC OH
-CO2
NH2
-3H2O
O
O
N
O
OH
藍紫色
凡是有游离氨基的氨基酸都可以和茚三酮发 生显色反应。脯氨酸和羟脯氨酸则显黄色。
1、绝大多数是α—氨基酸。 2、除甘氨酸外都具有旋光性。 3、绝大多数为L—构型。
6
CHO
HO
H
CH2OH
L—甘油醛
CHO
HO
H
H
OH
CH2OH
D—苏阿糖
COOH
H2N
H
CH3
L—丙氨酸
COOH
H2N
H
H
OH
CH3
L—苏氨酸
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分类： 1、根据氨基和羧基的相对位置，可分为α、 β、γ
或 δ–氨基酸。组成蛋白质的几乎都是α – 氨基 酸（在黄芪中曾发现γ–氨基丁酸，其具有降血 压的作用） 。 2、根据氨基与羧基的数目可分为：
CCl4 Br2
BrCH(COOC2H5)2
O N-K+ Br——CH(COOC2H5)2
O N CH(COOC2H5)2
O
O
C2H5ONa RX
O R CHC OH
O N C(COOC2H5)2 OR
1. -OH/H2O 2. H+ -CO2
NH2
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连接不同的烃基，可以合成不同的氨基酸：
ClCH2C6H5
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2、多肽的肼解 — C 端标记 当蛋白质（或多肽）与无水肼在100℃反
应5-10h后，除C端氨基酸外，所有氨基酸的 残基都转变成相应的氨基酸的酰肼，只有C端 的氨基酸以游离的形式放出。
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O
O
O
H2NCH2C—NHCHC—NHCHC—OH
CH3
CH2C6H5
NH2-NH2 100oC 5-10h
4
蛋白质结构复杂、种类繁多。据估计自 然界里存在的蛋白质约有：
1010～1012种
水解
水解
蛋白质
多肽
—氨基酸
可见α—氨基酸是组成蛋白质的基石。
5
第一节 氨基酸
一、氨基酸的结构、分类与命名
目前在自然界发现的 氨基酸（天然氨酸） 有一百多种，但组成蛋白质氨基酸的仅有二十 几种。 天然氨酸具有的特点如下：
异亮 — 酪 — 半胱S
谷 — 门冬 — 半胱S—脯—亮— 甘
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三、多肽的合成
不采取基团保护措施的合成：
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多肽合成的基本要求：
要有严格的顺序，要有特定的精细的空间结构。 1、为保证氨基酸在肽链中的严格的顺序，要采 取严格的基团保护措施。
2、 为保证合成的产物具有生理活性，就必须使 合成的肽链具有特定的空间结构，为保证合成的 肽链能够具有特定的空间结构，就必须保证每一 步合成产物的旋光性。为此，为防止消旋化的发 生，反应就必须在温和的条件下进行。
氨基数目= 羧基数目：中性氨基酸 氨基数目＞羧基数目：碱性氨基酸 羧基数目＞氨基数目：酸性氨基酸
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人体所必须的八种氨基酸
（人体不能自行合成，只能从食物中摄入）
(CH3)2CHCH(NH2)COOH 缬氨酸
(CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH 亮氨酸
C6H5CH2CH(NH2)COOH 苯丙氨酸
COOH
谷氨酸
CH2SH
半胱氨酸
甘氨酸
-2H2O 肽键
O
O
O
H2N—CHCH2CH2—C——NHCH—C——NHCH2C—OH
COOH
CH2SH
谷氨酰 - 半胱氨酰 - 甘氨酸
氮端
碳端
将游离–NH2写在 左 边称为N–端
（一种辅酶谷，-胱生-甘物肽还原剂）将在游右离边–称C为OOCH–25写端
肽链的几何形状
H O H RH O NCCNC
CNCC HR H O H R
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二、多肽结构的测定
一）、完全水解法：
可确定组成多肽链的氨基酸的种类、 数目，但不能确定连接顺序。
二肽：连接方式 2种
三肽
6种
四肽
24种
六肽
720种
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二）、端基分析法：
1、2,4 — 二硝基氟苯法 —— N端标记 （英 Sanger1945年首创）
10
二、α—氨基酸的性质
1、氨基酸的物理性质与光谱性质
⑴、α—氨基酸都是无色结晶，大部分在水 中有一定的溶解度，且具有鲜美的味 道；酸性氨基酸在水中的溶解度较差；
⑵、氨基酸分子无稳定的熔点，200度以下时 稳定， 200度以上时则发生分解。
IR: 1600cm-1 有吸收（为-COO-的红外吸收， 无羧基在1720cm-1的典型吸收）
1
本章讲授提要
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
氨基体的 生长、繁殖、遗传、变异和转化等生命过程 中，核酸都起着决定性的作用。核酸中储存 的遗传信息，使得龙生龙、凤生凤，保持了 自然界里物种的延续性和稳定性。
核酸是生命体的遗传物质，蛋白质则是生 命体用以表达各项功能的具体工具。它在生 物体内起着极其复杂和重要的生理功能。
3
如：负责对机体的支撑、连接、保护，负责 肌肉的收缩、肠胃的蠕动，在呼吸运动中输 入氧气输出二氧化碳；在生命体的新陈代谢 过程中，其催化作用的酶、起调节作用的 激素、对机体起免疫作用的抗原也是蛋白质 在高等动物的思维和记忆活动中，其作用的 还是蛋白质。总之，蛋白质是生命过程和生 命现象中的全功能分子。
CH3S(CH2)2CH(NH2)COOH 蛋氨酸
C2H5CHCH(NH2)COOH CH3 异亮氨酸
CH3CHCH(NH2)COOH OH
苏氨酸
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H2N(CH2)4CH(NH2)COOH
赖氨酸
—CH2CHCOOH NH2
N H
色氨酸
命名：使用由来源和性质所产生的俗名。如： 甘 氨 酸： 微具甜味 丝 氨 酸： 最初来源于蚕丝 天门冬氨酸：最初来源于天门冬的幼苗
NH2
N=CH2
N=CH2
将有干扰的氨基掩蔽后，可对羧基进行滴定。
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⑶、与2,4—二硝基氟苯反应——氮端标记
（1945年英Sanger首创）
O
O2N-
F + NH2-CH-COOH
O2N-
NH—CH—COH
NO2
R
NO2 R
⑷、成酯反应——羧基的保护
O R-CH-COH + HOCH2—
O H+ R-CH-C—OCH2—
甘— 丙 + 谷
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四）、利用部分水解法测 定催产素的结构
催产素：脑垂体后叶分泌的一种激素。临 产时，促使子宫收缩，刺激乳腺 分泌乳汁。从牛、猪、鸡体内也 取得了相同的物质。它同样可刺 激鸡多生蛋和牛多产奶。
催产素1958年由北大师生将其合成。
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催产素结构的确定：
N — 端半胱氨酸
C — 端甘氨酸
酸碱
HCl NaOH
O R—CH—C—OH + Cl-
NH3+
O R—CH—C—O- + H2O + Na+
NH2
12
R-CH-COOH NH2
R-CH-COONH2
pHp
负离子 （碱性）
H+ HO-
R-CH-COO-
H+ HO-
+NH3
R-CH-COOH +NH3
pHp
pHp
两性偶极离子 （等电点时）
1、 DNP — 半胱 — 酪
2、 DNP — 门冬 — 半胱
3、 DNP — 异亮 — 谷
4、 DNP — 亮 — 甘
5、 DNP — 半胱 — [亮 ，脯]
6、 DNP — 酪 — [谷 ， 异亮]
注：1、[ ]表示方括号内的氨基酸位次定。
2、DNP：2,4 — 二硝基苯基
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1、 DNP — 半胱 — 酪 6、 DNP — 酪 — [谷 ， 异亮] 3、 DNP — 异亮 — 谷
HOOCCH2CH2-CH-COOH 谷氨酸
NH2
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第二节 多肽
一、多肽的结构与命名 一分子氨基酸的羧基，与另一分子氨基酸
的氨基之间通过失水反应，生成的化合物称 为肽，肽分子中的酰氨键叫做肽键。二分子 氨基酸失水形成的肽叫二肽，多个分子氨基 酸失水形成的肽叫多肽。
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O
O
O
H2NCHCH2CH2C—OH + H—NHCHC—OH + H—NHCH2C—OH
NH2
NH2
H2/Pd
O R-CH-COH + CH3—
NH2
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⑸、与苄氧甲酰氯反应——氨基的保护
O
O
O
O
—CH2OC—Cl + NH2-CH-COH
—CH2OC—NH-CH-COH
H2/Pd
R
R
O
—CH3 + CO2 + NH2-CH-COH
R
⑹、α—氨基酸的热分解
= =
O
O
NH
= =
C—OH H-NH
O
O
O
H2NCH2CNHNH2 + H2NCHCNHNH2 + H2NCHC—OH
CH3
CH2C6H5
酰肼
酰肼
羧酸
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3、异硫氰酸苯酯法（Edman降解）— N端测定
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4、羧基多肽酶法 — C端测定
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三）、部分水解法：
思路：多肽链水解后得到的残片总是具有重叠 的部分。如：
甘— 丙 — 谷 水解 甘 + 丙 — 谷 +