汪小兰有机化学课件(第四版)15

第十五章氨基酸、多肽和蛋白质(Aminoacids,peptidesandproteins)总目录内容提要•氨基酸•多肽•蛋白质总目录一、氨基酸•-NH2，-COOH氨基酸α-氨基酸CHNH2RCOOH•氨基酸是蛋白质的基本组成单位，是人体必须的物质。•α-氨基酸分布最广，也最重要，可由蛋白质水解而来。α-氨基酸β-氨基酸γ-氨基酸等。CHCOOHRNH2CH2COOHCHRNH2总目录•天然产α-氨基酸有100多种•生物体内合成蛋白质的有20种α-氨基酸•20种中有8种人体不能合成，必须由食物供给•氨基酸为白色晶体，熔点较高，接近熔点时进行分解。•氨基酸易溶于水，不溶于乙醚、苯等有机溶剂。中性氨基酸：-NH2等于-COOH碱性氨基酸：-NH2多于-COOH酸性氨基酸：-NH2少于-COOH总目录命名：•采用系统命名法，以羧酸为母体，氨基为取代基。•α-氨基酸通常用俗名。氨基乙酸甘氨酸CH2COOHNH24-甲基-2-氨基戊酸亮氨酸CH2COOH1NH2CH23CH4CH35CH3CHCOOHNH2H2N(CH2)42,6-二氨基己酸赖氨酸总目录氨基酸的构型CHOCH2OHHOHCOOHCH3NH2HCOOHCH2OHHOHL-甘油醛L-丙氨酸L-乳酸氨基酸的构型取决于羧基的α-碳原子，L-型氨基酸构型如下：COOHRNH2HCOOHNH2HOHHCH3R=CH3-,(CH3)2CH-,HOCH2-,HSCH2,....用D，L表示构型时，氨基酸是以距羧基最近的手性碳为标准，而糖是以距羰基最远的手性碳原子为标准。总目录一、两性离子和等电点•加入酸或碱，当氨基酸的两种离解程度刚好相等时，溶液的pH值叫做该氨基酸的等电点。•等电点时氨基酸溶解度最小。可用于氨基酸的分离。CHCOOHNH2R+H2OCHCOONH2R-酸式离解+H3O+CHCOOHNH2R+H2OCHCOOHNH3R碱式离解+HOˉ+化学性质总目录CHCOOHNH2RCHCOONH3R-+氨基酸型内盐型(两性离子或偶极离子)阴离子溶液pH值大于等电点两性离子pH值等于等电点阳离子pH值小于等电点CHCOONH2R-CHCOONH3R-+CHCOOHNH3R+H＋OH－H＋OH－总目录二、羧基和氨基的反应1.羧基的酯化反应氨基酸甲酯盐酸盐-CHCOOHNH2R+CHCOOCH3NH3ClR干HClCH3OH2.氨基的酰基化反应CHCOOHNH2RCHCOOHNHCOR1R+R1COCl(R1CO)2O总目录3.与亚硝酸反应：范斯莱克（vanSlyke)氨基测定法•反应定量进行，可用来测定氨基酸分子中氨基的含量。CHCOOHNH2RCHCOOHOHR+HNO2+N2↑+H2O总目录4.与HCHO的反应RCHCOOHNH2HCHORCHCOOHNCH2+产物中无氨基H，可以用标准NaOH溶液进行滴定COOH中的[H+],间接定量测定[AA]。总目录三、氨基酸受热后的反应α-氨基酸交酰胺+CHCNH2OHROCHCH2NOHROCHNHCRCHNHCROO－H2O△β-氨基酸RCH=CHCOOH+NH3RCHCH2COOHNH2△总目录γ-氨基酸γ-内酰胺OOHRNH2ORNH－H2O△δ-氨基酸δ-内酰胺OOHNH2RNHOR－H2O△聚酰胺nH2N-(CH2)m-COOHH2N-(CH2)m-CO－NH-(CH2)m-CO－NH-(CH2)m-COOHn-2△总目录四、显色反应1.茚三酮反应•α-氨基酸(碱溶液)+茚三酮→呈现紫色。鉴别α-氨基酸。CCCOOOCCCOOOHOHH2O茚三酮水合茚三酮CCCOOOHOHRCHCOOHNH2CCCOOCCCONHO++RCHOCOH2O3紫色总目录2.与铜离子的反应+CuCl22CCH2NH2OHOCCH2NH2OOCuCCH2NH2OO深蓝色针状螯合物•用于氨基酸的分离或鉴定。总目录五、失羧作用α-氨基酸小心加热或在高沸点溶剂中回流。可失羧得胺。六、失羧失氨α-氨基酸受某些微生物中酶的作用，同时失水失氨得到醇H2NCH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2H2NCH2CH2CH2CH2CH2NH2(CH3)2CHCH2CHCOOHNH2OH2(CH3)2CHCH2CH2CH2OHCO2NH3+酶++总目录二、多肽R-COOHNH2-R'OH2CONHR'R+肽:氨基酸分子间的氨基与羧基失水,以酰胺键(肽键)相连的化合物H2NCHR'CONHCHR''COOHH2NCHR'CONHCHR''COHNCHR'COOH二肽三肽总目录H2NCH2CONHCHCH3COOH二肽例如,由甘氨酸与丙氨酸形成的二肽可有以下两种HNCH2CONH2CHCH3COOHＩ甘氨酰-丙氨酸,简写成甘-丙II丙氨酰-甘氨酸,简写成丙-甘Ｎ－端Ｃ－端以C-端氨基酸为母体，从N-端氨基酸开始，将酸写成酰总目录多肽命名HNCHCOCHHOOCNH2CONHCH2-CH2CH2SHCH2COOH谷氨酰－半胱氨酰－甘氨酸简称：谷-半胱-甘俗称：谷胱甘肽总目录多肽结构的测定多肽结构的测定主要是作如下工作：①了解某一多肽是由哪些氨基酸组成的。②各种氨基酸的相对比例。③确定各氨基酸的排列顺序。多肽结构测定工作步骤如下：1．测定分子量2．氨基酸的定量分析总目录端基标记法（测定N端和C端）测定N端（有两种方法）（1）2,4-二硝基氟苯(DNFB)法——桑格尔(Sanger)法O2NFH2NCHRCONHCHR'CONH………+O2NHNCHRCONHCHR'CONH…NO2NO2Na2CO3HClO2NHNCHRCOOHNO2CHR'COOH+H2N+此法的缺点是所有的肽键都被水解掉了。总目录（2）异硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法——艾德曼(Edman)降解法。总目录多肽的合成要使各种氨基酸按一定的顺序连接起来形成多肽是一向十分复杂的化学工程。催产素：9肽，1954年由Cornell药学院的VincentVigneaud合成，因此获得1955年的Nobel奖。胰岛素：51肽，1956年我国科学家首次完全人工合成。1、保护氨基保护试剂：氯甲酸苄酯，苄氧甲酰氯C6H5CH2OCOCl+NH2CHCOOHC6H5CH2OCONHCHCOOHRR总目录2、活化羧基C6H5CH2OCONHCHCOOHC6H5CH2OCONHCHCClRRSOCl2OC6H5CH2OCONHCHC-NHCHCOOHRR/OH2NCHCOOHR/3、脱去保护基总目录举例：甘、丙的合成总目录PNHCHR1COHOCH2Cl树脂+－HClPNHCHR1COOCH2树脂1、除去保护基2、PNHCHR2COHO树脂PNHCHR2CONHCHR1COOCH2HBr,CF3COOH+H3NCHR2CONHCHR1CO-OCH2Br树脂+固相合成多肽的方法总目录三、蛋白质•一般把分子量在10000以上的多肽（相当于100个氨基酸单位）叫做蛋白质。•蛋白质是存在于一切细胞中的高分子化合物之一。•承担各种各样的生理作用和机械功能：如肌肉、毛发、指甲、激素、酶、血红蛋白等。•蛋白质分子中氨基酸的链接顺序只是蛋白质的基本结构，叫一级结构。•蛋白质特殊的构象叫二级、三级及四级结构。总目录蛋白质的结构1．蛋白质的一级结构(构造)•各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链称为蛋白质的一级结构。•主要包括：肽链中氨基酸的种类、数量、连接顺序、二硫键的位置总目录牛胰岛素的组成总目录总目录2．蛋白质的二级结构•多肽链中互相靠近的氨基酸通过氢键作用而形成的空间排列（构象）称为蛋白质的二级结构。•主要包括：α—螺旋、β—折叠结构总目录总目录3．蛋白质的三级结构•蛋白质肽链含其他基团如羟基、巯基、氨基、羧基、烃基等•蛋白质的螺旋结构在空间盘绕、折叠、卷曲而形成的更为复杂的空间构象称为蛋白质的三级结构。•维持三级结构的作用力有：共价键（-S-S-）静电引力氢键范德华力总称为副键核糖核酸酶的三级结构总目录4．蛋白质的四级结构•由一条或几条多肽链构成蛋白质的最小单位称为蛋白质亚基,由几个亚基借助各种副键的作用而构成的一定空间结构称为蛋白质的四级结构。血红素的四级结构图总目录蛋白质的变性作用•蛋白质具有特定的构象，赋予蛋白质特殊性质，构象遭到破坏，其生物活性消失。•变性条件：物理因素：干燥、加热、高压、振荡或搅拌、紫外线、X射线、超声等等。化学因素：强酸、强碱、尿素、重金属盐、生物碱试剂。•变性后的特点：①丧失生物活性②溶解度降低③易被水解（对水解酶的抵抗力减弱）。•变性作用的利用：①消毒、杀菌、点豆腐等；②排毒（重金属盐中毒的急救）；③肿瘤的治疗（放疗杀死癌细胞）；总目录作业：345（c,d,j,k)6