化学有机化学竞赛辅导教案—第十四章氨基酸蛋白质核酸

化学：有机化学竞赛辅导教案—第十四章氨基酸、蛋白质、核酸第一节氨基酸分子中既含有氨基又含有羧基的双官能团化合物称为氨基酸。一、分类、命名根据氨基酸分子中所含氨基和羧基的相对数目，可将氨基酸分为：中性氨基酸，其分子中氨基与羧基的数目相等；碱性氨基酸，其分子中氨基比羧基的数目多；酸性氨基酸，其分子中羧基比氨基的数目多。碱性氨基酸一般显碱性，酸性氨基酸显酸性，但中性氨基酸不呈中性而呈弱酸性，这是由于羧基比氨基的电离常数大些所致。氨基酸的系统命名法是以羧酸为母体，氨基作为取代基。氨基所连的位次以阿拉伯数字表示，也可用希腊字母表示。一些常见的氨基酸除系统命名法之外，也常用俗名。2-氨基丙酸（丙氨酸）2，6-二氨基已酸（赖氨酸）二、氨基酸的性质α-氨基酸都是无色晶体，具有较高的熔点。1、两性与等电点氨基酸分子中，含有氨基和羧基，一个是碱性基团，一个是酸性基团，两者可相互作用而成盐，这种盐称为内盐。内盐内盐分子中，既有带正电荷的部分，又有带负电荷的部分，所以又称两性离子。实验证明，在氨基酸晶体中，分子并不是以的形式存在，而是以两性离子的形式存在。氨基酸在水溶液中，形成如下的平衡体系：负离子两性离子正离子从上述平衡可以看出，当加入酸时，平衡向右移动，氨基酸主要以正离子形式存，当PH1CH3CHCOOHNH2CHCOOHNH2CH2CH2CH2CH2NH2CHCOOHNH2RCHCOOHNH2RCHRCOO-NH3+CHRCOO-NH3+CHNH2RCOO-H+H+CHCOOHRNH3+时，氨基酸几乎全为正离子。当加入碱时，平衡向左移动，氨基酸主要以负离子形式存在，当PH11时，氨基酸几乎全部为负离子。氨基酸溶液置于电场之中时，离子则将随着溶液PH值的不同而向不同的极移动。碱性时向阳极移动，酸性时向阴极迁移。对于中性氨基酸来说，其水溶液中所含的负离子要比正离子多，为了使它形成相等的解离，即生成两性离子，应加入少量的酸，以抑制酸性解离，即抑制负离子的形成。也就是说，中性氨基酸要完全以两性离子存在，PH值不是为7，而是小于7。如甘氨酸在PH值为6.1时，酸式电离和碱式电离相等，完全以两性离子存在，在电场中处于平衡状态，不向两极移动。这种氨基酸在碱式电离和酸式电离相等时的PH值，称为该氨基酸的等电点。用PI表示。由于不同的氨基酸分子中所含的氨基和羧基的数目不同，所以它们的等电点也各不相同。一般说来，酸性氨基酸的等电点PI为2.8-3.2；中性氨基酸的等电点PI为4.8-6.3；碱性氨基酸的等电点为7.6-11。在等电点时，氨基酸的溶解度最小。因此可以用调节溶液PH值的方法，使不同的氨基酸在各自的等电点结晶析出，以分离或提纯氨基酸。2、与茚三酮反应α-氨基酸的水溶液与茚三酮水溶液加热，能发生显色反应，这是鉴别α-氨基酸最灵敏、最简单的方法。3、受热反应α-氨基酸受热后，2分子脱水生成环状交酰胺。开始加热时，2分子α-氨基酸也可脱去1分子水生成二肽，但反应的主要产物是交酰胺。如果用盐酸或碱处理，生成的交酰胺，也可转变成二肽。RCHNH2COOH+RCHNH2COOHRCHNH2CONHCHRCOOH二肽二肽分子中的─CONH─结构称为酰胺键或肽键。肽键是多肽和蛋白质分子中氨基酸之间相互连接的基本方式。β-氨基酸受热时，氨基与α-碳原子上的氢结合成氨而脱去，生成α，β-不饱和酸。例如：RCHNH2COOHRCH═CHCOOH+NH3γ-、δ-氨基酸受热时，氨基上的1个氢原子与羧基上的羟基结合成水而脱去，生成较为稳定的五元环或六元环的内酰胺。当氨基酸分子中的氨基与羧基相隔5个或5个以上碳原子时，受热则发生分子间脱水，生成链状聚酰胺。如尼龙-6、尼龙-7等聚酰胺纤维，就是由相应的ω-氨基酸脱水聚合制成的。ΔΔ三、常见的氨基酸1、止血氨基酸常用的有止血芳酸、止血环酸和6-氨基已酸等。2、甘氨酸为无色晶体，有甜味。3、半胱氨酸和胱氨酸在医药上，半胱氨酸用于肝炎、锑中毒或放射性药物中毒的治疗。胱氨酸有促进机体细胞氧化还原机能，增加白血球和阻止病原菌发育等作用，并可用于治疗脱发症。4、色氨酸在医药上有防治癞皮病的作用。5、谷氨酸为难溶于水的晶体，左旋谷氨酸的单钠盐就是味精。四、多肽由2个以上α-氨基酸单位通过肽键互相连接起来的化合和物称为多肽。其通式为：RCHNH2─（CONHCHR)n─COOH在多肽链中，保留有游离氨基的一端称为N端，保留有游离羧基的一端称为C端。习惯上把N端写在左边，C端写右边。多肽的命名是以含有完整羧基的氨基酸为母体（即C端），从另一端（即N端）开始，将形成肽键的氨基酸的“酸”字改为“酰”字，依次列在母体名称之前。例如：γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸俗名为谷胱甘肽五、蛋白质蛋白质也是由氨基酸通过肽键连接而成的高分子化合物，也是多肽，人们通常把分子量低于10000的视为多肽，高于10000的称为蛋白质。由于蛋白质中大多数的含氮量都近似为16℅，即任何生物样品中，每克氮相当于6。25克蛋白质。6。25称为蛋白质系数。六、核酸核酸是一类含磷的酸性高分子化合物，由于它最早发现于细胞核，故称核酸。核酸根据其组成可分为两大类：核糖核酸（简称RNA）和脱氧核糖核酸（简称DNA）。其中DNA98℅以上存在于细胞核中，RNA90℅存在于细胞质，10℅存在于细胞核中。核酸的化学组成：核酸是由磷酸、戊糖与碱基三类化学成分组成的。组成核酸的戊糖有D-核糖和D-2-脱氧核糖。CHCOOHNH2CH2CH2CH2CONHCHCH2SHCONHCOOH核酸中存在的碱基主要有嘧啶碱和嘌呤碱两类杂环碱。其中最常见的有胞嘧啶（常用英文字母C表示）、尿嘧啶（U）、胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）、乌嘌呤（G）5种。核苷由戊糖与碱基缩合而得的产物称为核苷。RNA中的核苷有腺嘌呤核苷、乌嘌呤核苷、胞嘧啶核苷和尿嘧啶核苷。DNA中的核苷有腺嘌呤脱氧核苷、乌嘌呤脱氧核苷、胞嘧啶脱氧核苷和胸腺嘧啶脱氧核苷等。组成核酸的基本单位—核苷酸核苷酸是由1分子戊糖、1分子杂环碱和1分子磷酸组成。戊糖与碱基缩合成核苷，核苷再与磷酸结合成为核苷酸。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m