理学兰州大学化学化工学院有机化学氨基酸多肽蛋白质PPT学习教案

1、会计学1理学兰州大学化学化工学院有机化学氨理学兰州大学化学化工学院有机化学氨基酸多肽蛋白质基酸多肽蛋白质蛋白质完全水解后生成的产物为氨基酸。蛋白质、碳水化合物、脂肪(甘油醇的脂肪酸酯)是人所需营养中的三种要素。 羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代生成的化合物叫氨基酸。氨基酸目前已知的已超过100种以上，但在生物体内作为合成蛋白质的原料只有二十种。 R-CH-COOHNH2HO2C(CH2)2-CH-COO-NH3+CH2-CH-COO-NH3+NNH27.1 氨基酸的结构、命名第1页/共31页1. 按氨基与羧基的相对位置分：-氨基酸，-氨基酸2. 按氨基与羧基的数目来分： 中性氨基酸

2、、酸性氨基酸，碱性氨基酸氨基酸的构型构型（用D、L表示）-氨基酸通式 L型-氨基酸 D型-氨基酸 L-甘油醛R-CH-COOHNH2组成蛋白质的氨基酸（天然产氨基酸）都是-氨基酸，即在-碳原子上有一个氨基，除甘氨酸，天然-氨基酸都是有旋光的，而且都是L型的。COOHNH2HRCOOHH2NHRCHOHOHCH327.1.1 氨基酸的分类第2页/共31页氨基酸名称1. 氨基酸的碳原子（除甘氨酸外）都是手性碳原子。2. 其构型的表示方法与糖一样，用D或L表示。3. 每个氨基酸都有俗名，并都用一个缩写符号表示。I、中性氨基酸NH2CHCOOHNH2CH(H3C)2HCCOOHNH2CHC2H5HCC

3、OOHCH3NH2CH2COOHCH3 结构 名称 缩写 甘氨酸 Gly丙氨酸 Ala*颉氨酸 Val*异亮氨酸 Ile第3页/共31页 结构 名称 缩写*亮氨酸 Leu*苯丙氨酸 Phe半光氨酸 Cys*苏氨酸 ThrNH2CH COOH(H3C)2HCH2CNH2CH COOHC6H5H2CNH2CH COOHHSH2CNH2CH COOHH3CHCOHI、中性氨基酸第4页/共31页II、酸性氨基酸HOOC(CH2)2CHCOOHNH2HOOC CH2CH COOHNH2 天冬氨酸 Asp谷氨酸 Glu 结构 名称 缩写第5页/共31页H2N(CH2)4CH COOHNH2C-NH(CH2

4、)3CH COOHNH2H2NNHNHNCH2CHNH2COOHIII、碱性氨基酸 结构 名称 缩写*赖氨酸 Lys精氨酸 Arg组氨酸 His第6页/共31页八个必需氨基酸(CH3)2CHCH(NH2)COOH缬氨酸(CH3)2CHCH2CH(NH2)COOH亮氨酸C2H5CHCH(NH2)COOHCH3异亮氨酸C6H5CH2CH(NH2)COOH苯丙氨酸CH3CHCH(NH2)COOHOH苏氨酸CH3S(CH2)2CH(NH2)COOH蛋氨酸H2N(CH2)4CH(NH2)COOH赖氨酸CH2CH(NH2)COOHNH色氨酸第7页/共31页存在形式：氨基酸都以偶极离子的形式存在。 组氨酸C

5、H3-CH-COO-NH3+HO2C(CH2)2-CH-COO-NH3+CH2-CH-COO-NH3+NNH谷氨酸丙氨酸第8页/共31页27.1.2 物理性质1.氨基酸都是白色晶体，熔点比较高。具有盐的性质，在 200度以下都是稳定的；大部分的氨基酸在水中有一定的溶解度；2. 氨基酸的偶极矩比相应的胺和酸的偶极矩都要大得多。这是由于氨基酸都以偶极离子的形式存在。3. 氨基酸的pKa为2左右；4. 每一个光学纯的氨基酸都有旋光值。CH3-CH-COO-NH3+HO2C(CH2)2-CH-COO-NH3+第9页/共31页27.1.3 氨基酸的酸碱性和等电点1. 氨基酸的酸碱性 氨基酸分子中的氨基是

6、碱性的，而羧基是酸性的，因而氨基酸既能与酸反应，也能与碱反应，是一个两性化合物。RCH COOHNH2RCH COONH2RCH COOHNH3OHH 氨基酸在一般情况下不是以游离的羧基或氨基存在的，而是两性电离，在固态或水溶液中形成内盐。R CH COOHNH2R CH COONH3第10页/共31页第11页/共31页 一个氨基酸总可以找到一个pH值，在该pH值下，正、负离子的浓度完全相等，此时向阳极移动和向阴极移动的离子彼此抵消（即没有净的迁移），或者说，电场中不显示离子的迁移。将此时的pH值称为该氨基酸的等电点。 2. 氨基酸的等电点第12页/共31页第13页/共31页中性氨基酸的等电点

7、：pH=6.26.8 酸性氨基酸的等电点：pH=2.83.2 碱性氨基酸的等电点：pH=7.610.8 不同的氨基酸有不同的等电点，所以可以通过测定氨基酸的等电点来鉴别氨基酸。 等电点时，以两性离子形式存在的氨基酸浓度最大（在水溶液中），氨基酸的溶解度最小。第14页/共31页谷氨酸 焦谷氨酸27.2.1 具有胺和羧酸的共性。例如加热形成酰胺2分子甘氨酸 2,5-二嗪哌酮- 2H2O- H2O27.1.2 氨基酸的反应第15页/共31页27.2.2 可以分别起氨基和酸基的反应27.2.3 与亚硝酸的反应：定量分析伯氨基H3N CHCOOROC ClC6H5酰基化NHHC COOHRC6H5COR

8、OH酯化H2NHC COORRR CHNH2COOHHNO2R CHOHCOOH + N2 + H2O第16页/共31页27.2.4 与茚三酮的反应凡是有游离氨基的氨基酸都可以和茚三酮发生呈紫色的反应。茚茚三酮 水合茚三酮OOOHON+紫色-CO2，-RCHO-3H2O互变异构第17页/共31页紫色物质，用于氨基酸的比色测定和纸层析显色R CHNH2COOHOOOHOH+2H2OOOOONHCHRN CHCOOHRCO2OON CH2ROONH2HRCHO +OOOHOHOONHOOOONOOHH2O第18页/共31页27.1.3 氨基酸的合成 27.1.3. 1、斯瑞克合成法 (由醛（或酮）

9、制备)：RCHOOHRHC CNNH3NH2RHC CNH2ONH2RHC COOHNH4ClKCN氨基酸的来源：（1）蛋白质酸性水解 （2） 微生物发酵法 （3） 化学合成法第19页/共31页27.1.3 2、 羧酸-溴化法RCHCOOHNH2RCHCOOHBrRCH2COOHNH3Br2P在封管或高压釜内进行27.1.3.3 盖布瑞尔法可得比较纯产品：NKOO+RCHCOORXNOOCHCOORRNaOH/H2OCOOHCOOH +RCHCOOHH2N + ROHOr NH2NH2第20页/共31页27.1.3.4 由丙二酸酯合成：COOEtCH2COOEt+ HNO2COOEtCCOOE

10、tNOHH2 / Pt 醋酐COOEtHCCOOEtNH CCH3O 溴代丙二酸酯结合盖布瑞尔法亦可。NKOONOOCHCOOEtCOOEtClCH2CH2SCH3NOOCCOOEtCOOEtCH2CH2SCH3NaOH HClCHCH2OOHNH2CH3SCH2CH250% 蛋胺酸BrCH(COOEt)2第21页/共31页一个氨基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基通过失水反应，形成一个酰氨键，新生成的化合物称为肽，肽分子中的酰氨键叫肽键。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。H2N-CH2-COH + H2N-CH-COH + H2N-CH-COHCH3CH2CH(C

11、H3)2OOO甘氨酸丙氨酸亮氨酸H2N-CH2-C- NH-CH-C-NH-CH-COHCH3CH2CH(CH3)2OOO-2H2O肽键C-端N端第22页/共31页1. 肽键和肽的几何形状第23页/共31页27.3 多肽的合成多肽合成必须解决下面四个问题1.氨基保护 2. 羧基保护 3. 侧链保护 4. 接肽方法27.3 .1 氨基的保护C6H5CH2OH+COCl2（光气)C6H5CH2OCClO1. 用氯代甲酸苯甲酯（或称苯甲氧基甲酰氯）保护+NH3CH2CO2-C6H5CH2OCClOOH-OC6H5CH2OC-NHCH2COO-上保护基第24页/共31页2 用氯代甲酸三级丁酯保护(CH

12、3)3COCClOt-Butoxycarbonyl 简写BOC在多肽中的应用：(CH3)3COCClOH3N+-CH-COO-RHN-CH-COO-RO(CH3)3COC-OH, 25oC上保护基第25页/共31页RCHCOO-NH3+RCHCOOCH2NH2CH3SO3HCH2OHHCl CH3OH接肽(CH3)2C=CH2ORCHCOBu-tNH2上保护基上保护基上保护基H2NCHCOOCH3R27.3 .2 羧基的保护第26页/共31页27.3 .3 接肽 H3N+CHCOO-CH3-OH, 25oC ZNHCHCOOHCH3N(C2H5)3-5-0oC ZNHCHCOO-NH(C2H5

13、)3CH3+ClCOOC2H5-(C2H5)3NHClOZNHCHCOCOC2H5OCH3C6H5CH2CHCOOHNH2OZNHCHCNHCHCOOHCH3CH2C6H5H2/Pd-CO NH3CHCNHCHCOO-CH3+CH2C6H5接肽C6H5CH2OCOCl第27页/共31页(CH3)3COCCl + NH3CHCOO-OCH3+(CH3)3COCNHCHCOOHOCH3NO2HO(CH3)3COCNHCHCOOOCH3NO2 H3N+CHCOO-ROBOCNHCHC-NHCHCOOHRCH3N(C2H5) 3ClCOOC2H5OOBOCNHCHC-NHCHCOCOEtRCH3O H3N+CHCOO-ROOBOCNHCHC-NHCHCNHCHCOOHRCH3RH+OONH3CHC-NHCHCNHCHCOO-+RCH3R 多肽合成第28页/共31页