1、氨基酸 蛋白质 核酸,14,有机化学,Amino acids,Proteins,Peptides,返回,基本内容和重点要求,氨基酸的结构、分类、命名和性质 多肽 蛋白质的结构和性质 核酸,重点要求掌握氨基酸和蛋白质的化学性质及一些基本概念，如氨基酸的等电点、蛋白质的一级及二级结构等。,返回,14.1 氨基酸,14.1.1 氨基酸的分类14.1.2 氨基酸的命名14.1.3 氨基酸的物理性质14.1.4 氨基酸的化学性质14.1.5 氨基酸的制备,返回,14.1.1 氨基酸分类,羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代的化合物叫做氨基酸。,根据氨基和羧基的相对位置,-氨基酸,-氨基酸,-氨基
2、酸,返回,根据氨基和羧基的相对数目,中性氨基酸,碱性氨基酸,酸性氨基酸,氨基羧基数目相等,氨基数目多于羧基,羧基数目多于氨基,返回,14.1.2 氨基酸的命名,氨基酸的系统命名法是以羧酸为母体，氨基为取代基来命名的。 但-氨基酸通常按其来源或性质所得的俗名来称呼。,返回,14.1.3 氨基酸物理性质,-氨基酸都是无色晶体，易溶于水而难溶于无水乙醇、乙醚等有机溶剂。它们具有较高的熔点，且大多在熔化的同时发生分解，故也常记录为分解点。 由蛋白质水解所得-氨基酸的碳原子的构型都是S型。但氨基酸习惯上用D/L标记其构型，并以俗名命名。,返回,由蛋白质水解所得氨基酸的碳原子的构型都是L型的,返回,14.
3、1.4 氨基酸化学性质,(1)氨基酸的酸碱性 氨基酸分子中含有氨基和羧基。它可以和酸生成盐，也可以和碱生成盐，所以氨基酸是两性物质。,偶极离子是分子内的氨基和羧基生成盐的结果，也称内盐。氨基酸之所以具有相当高的熔点，且难溶于有机溶剂等，都是因为它们是内盐的结果。,返回,(2)氨基酸的等电点,在一定的PH值溶液中，正离子和负离子数量相等，且浓度都很低，而偶极离子浓度最高，此时电解，以偶极离子形式存在的氨基酸不移动。这时溶液的PH值就叫做氨基酸的等电点。,碱性溶液中,负离子数量多，电解时氨基酸向阳极移动,酸性溶液中,正离子数量多，电解时氨基酸向阴极移动,返回,等电点不是中性点,中性氨基酸的等电点为
4、5.66.3,酸性氨基酸的等电点为2.83.2,碱性氨基酸的等电点为7.610.8,氨基酸在等电点时溶解度最小。可以利用这一性质，通过调整溶液的PH值，将等电点不同的氨基酸从氨基酸的混合溶液中分别分离出来,返回,下页,退出,上页,-氨基酸的水溶液遇水合茚三酮，能生成有颜色的产物。大多数氨基酸遇此试剂显蓝紫色。,此反应常用于-氨基酸的比色测定和色层分析的显色,(3)水合茚三酮反应,返回,(4)受热后的反应：,-氨基酸受热后，能在两分子之间发生脱水反应，生成环状的交酰胺。,返回,-氨基酸受热后，在分子内脱去一分子氨，生成, -不饱和羧酸。, ， -不饱和羧酸,返回,-或-氨基酸受热后，容易分子内脱
5、去一分子水生成环状的内酰胺。,返回,分子中氨基和羧基相隔更远时，受热后可以多分子脱水，生成聚酰胺。,返回,14.1.5 氨基酸的制备,(1)由蛋白质水解(2)由卤代酸氨解(3)由丙二酸酯制备,返回,(1)由蛋白质水解,蛋白质在酸、碱或酶的作用下水解，最后生成多种-氨基酸的混合物。将混合物用各种分离手段(如色层分离法、离子交换法等等)进行分离，即可分别得到各种氨基酸。,返回,(2)由卤代酸氨解,卤代酸与过量的氨作用，可以生成氨基酸。,例如：,返回,(3)由丙二酸酯制备,将丙二酸酯转化成N-乙酰胺基丙二酸酯或N-邻苯二甲酰亚胺基丙二酸酯，然后烷基化、水解，最后再脱羧，即可得到-氨基酸。,返回,14
6、.2 蛋白质,14.2.1 多肽14.2.2 蛋白质的分类和功能14.2.3 蛋白质的性质14.2.4 蛋白质的结构,返回,多肽是含有多个氨基酸单元的聚合物。由两个氨基酸单元构成的是二肽，由三个氨基酸单元构称的是三肽，。它们统称多肽，或简称肽。多肽可看作是由多个氨基酸分子，通过氨基和羧基之间脱水缩合而行成的。,肽键,14.2.1 多肽,(1)多肽链的结构,返回,N端,C端,多肽链的通式,返回,(2)多肽结构的测定,氨基酸的种类及数目,氨基酸的排列次序,将多肽在酸性溶液中进行水解，再用色层分离法把各种氨基酸分开，然后进行分析。,用适当的化学方法，把多肽末端的氨基酸断裂下来。经分析，就可以知道多肽
7、链的两端是那两个氨基酸。也叫末端分析。,返回,末端分析,返回,(3)多肽的合成,要合成一种与天然多肽相同的化合物，必须把各种有旋光性的氨基酸按一定的顺序连接成一定长度的肽键。在需要使一种氨基酸的羧基和另一种氨基酸的氨基相结合时，要防止同一种氨基酸分子之间相互结合。因此，在合成时，必须把某些氨基或羧基保护起来，以便反应能按所要求的方式进行。而所选用的保护基团，必须符合以下条件：在以后脱除该保护基的条件下，肽键不会发生断裂。,返回,羧基的保护,羧基常通过生成酯加以保护，碱性水解可除去保护。,返回,氨基的保护,氨基可以通过与氯甲酸苄酯作用加以保护，因为氨基上的苄氧羰基很容易用催化氢解的方法除去。,返
8、回,蛋白质是一类很重要的天然有机物。蛋白质由C、H、O、N、S等元素组成，有些还含有P、Fe、I等元素。水解后只生成多种-氨基酸的，叫做单纯蛋白质。水解后，除生成-氨基酸外，还有非蛋白质物质(如糖、脂肪、色素、含磷化合物、含铁化合物等)生成的，叫做结合蛋白质。结合蛋白质中的非蛋白质部分，叫做辅基。,14.2.2 蛋白质的分类和功能,返回,蛋白质按溶解度分类,纤维蛋白质,球状蛋白质,分子形状是一条条线状的，分子中的多肽链扭在一起或平行并列，且以氢键互相联结着。这类蛋白质在水中不能溶解,分子形状是一团团球状的，它们的多肽链自身扭曲折叠成特有的球形。在折叠时，分子内某些基团之间通过氢键、二硫键或范德
9、华引力相互作用。,返回,14.2.3 蛋白质的性质,(1)蛋白质和氨基酸一样，也是两性物质， 与酸或碱都能生成盐。 在酸性溶液中，蛋白质带正电；在碱性溶液中蛋白质带负电。 (2)蛋白质是高分子化合物。多数蛋白质可溶于水或其它极性溶剂，不溶于有机溶剂。蛋白质的水溶液具有胶体溶液的性质，不能透过半透膜，能够电泳。 (3)蛋白质都具有旋光性。,返回,(4)蛋白质水溶液受热或受紫外光照射，或在溶液中加入酸、碱、盐，或加入能溶水的有机溶剂等等，蛋白质即凝聚而沉淀出来。这种现象叫做蛋白质的变性。 因结构和性质改变而沉淀出来的蛋白质叫做变性蛋白质。蛋白质的变性通常是不可逆的。,14.2.3 蛋白质的性质,返
10、回,(5)蛋白质的颜色反应,缩二脲反应：,黄色反应：分子中含有苯环的蛋白质，遇浓硝酸即显黄色，这是苯环发生了硝化的缘故。黄色溶液再用碱处理，就会转为橙色。,水合茚三酮反应：蛋白质溶液与水合茚三酮溶液作用，也有颜色反应。,14.2.3 蛋白质的性质,返回,14.2.3 蛋白质的性质,(4)蛋白质容易水解，酸、碱、酶都 能促进蛋白质的水解。如果完全水解，可得到多种-氨基酸的混合物。如果部分水解则得到分子较小的多肽。,蛋白质,多肽,多肽,-氨基酸,返回,12.2.4 蛋白质的结构,蛋白质的一级结构：多肽中氨基酸的组成和排列次序 蛋白质的二级结构：多肽链在空间不是任意排布的，由于某些基团之间的氢键作用
11、，肽链具有一定的构象 蛋白质的三级结构：整个分子因链段的相互作用而扭曲，折叠成一定的形态 蛋白质的四级结构：几个各具有特定的一、二、三级结构的多肽链在一起，或者有时还和辅基在一起，再以一定的关系相集合,返回,蛋白质的二级结构主要有两种形式：,右螺旋形(螺旋形),褶纸形(褶纸形),返回,螺旋形,返回,动画,褶纸形,返回,动画,核酸存在于一切生物体中。因最早由细胞核中提取得到，故名核酸。核酸象蛋白质一样，也是生命的最基本物质。 核酸也是链状高分子化合物，它们的相对分子质量可达几百万甚至数亿，组成核酸链的单元是核苷酸。 在生物体内，核酸主要以核蛋白的形式存在。核蛋白是结合蛋白，核酸作为辅基与蛋白质结
12、合在一起。,14.3 核酸,返回,14.3.1 核酸的结构,核酸,在适当酶催化，或在弱碱的作用下,温度较高则进一步水解,在无机酸的作用下完全水解,磷酸,杂环碱,核苷,戊糖,核苷酸,返回,(1)戊糖,水解后得到的戊糖为核糖,水解后得到的戊糖为2脱氧核糖,（简称DNA）,（简称RNA）,核糖核酸,脱氧核糖核酸,返回,(2)杂环碱,由核酸水解所得到的杂环碱都是嘌呤碱或嘧啶碱。 RNA和 DNA所含的嘌呤碱是相同的，都含有腺嘌呤和鸟嘌呤。,返回,RNA和 DNA所含的的嘧啶碱不完全一样， RNA 含有胞嘧啶和尿嘧啶，而DNA含有胞嘧啶和胸腺嘧啶。,(2)杂环碱,返回,RNA的四种核苷,(3)核苷,返回
13、,DNA的四种核苷,(3)核苷,返回,(4)核苷酸和核酸,核苷酸单元是通过磷酸酯键，在戊糖的3 位上联结起来的。,RNA的结构,核酸是由许多核苷酸单元所构成的高分子化合物。,返回,DNA的双螺旋结构,两条脱氧核糖核酸链碱基之间，通过氢键相互联结。嘌呤碱和嘧啶碱两两成对：嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）配对；鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）配对,返回,14.3.2 核酸的功能,核酸在生物体内主要与蛋白质结合成核蛋白存在。核酸具有极其重要的生理功能，是生物遗传的物质基础。 DNA主要存在于细胞核中，它们是遗传信息的携带者， DNA的结构决定生物合成蛋白质的特定结构，并保证把这种特性遗传给下一代。 RNA主要存在于细胞质中，它们是以DNA为模板而形成的,并且直接参加蛋白质的生物合成过程。因此, DNA是RNA的模板，而RNA又是蛋白质的模板。存在于DNA分子上的遗传信息就是这样由DNA传递给RNA，再传给蛋白质。通过DNA的复制，遗传信息一代代传下去。,返回,上页,退出,
