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第17章 氨基酸和肽 ● 掌握组成蛋白质的基本单元 — (-氨基酸的结构特点、分类、命名和化学性质。 ● 掌握肽的结构和命名，熟悉肽链中C-端和N-端的分析方法。 ● 了解氨基酸和活性肽在医学上的意义。 17.2 基本知识点 17.2.1 氨基酸的结构 氨基酸是组成蛋白质的基本单元。天然存在的氨基酸约有数百种，但存在于生物体内合成蛋白质的氨基酸仅为20种。它们在化学结构上都具有共同的特点，即属于(-氨基酸(脯氨酸为(-亚氨基酸)，其中有8种为人体必需氨基酸。除甘氨酸外，其余氨基酸的(-碳原子都是手性碳原子，都有旋光性，且均属L-构型。不同的氨基酸，只是侧链R基有所不同。氨基酸分子既含有碱性的氨基又含有酸性的羧基，在生理条件下，一般是以偶极离子形式存在。 17.2.2 氨基酸的分类 按R基的化学结构，可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环氨基酸；按氨基和羧基的数目可分为中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。需注意“中性”、“酸性”、“碱性”并非指其溶液的pH值。中性氨基酸由于羧基电离能力较氨基大，其水溶液的pH值不是7，而是略小于7。氨基酸还可根据侧链R基的极性及其所带电荷分为非极性R基氨基酸、不带电荷的极性R基氨基酸、带正电荷的R基氨基酸和带负电荷的R基氨基酸。 17.2.3 氨基酸的化学性质 氨基酸的化学性质与分子中所含有的羧基、氨基和侧链R基有关，其中羧基和氨基的反应为氨基酸共有的性质。氨基酸是两性化合物，与酸、碱都可成盐，在等电点时以内盐形式存在的氨基酸溶解度最小；氨基酸在一定条件下可脱羧生成伯氨，可氧化脱氨生产酮酸，也可发生分子间相互脱水生成肽类物质。含有某些特殊R基的氨基酸，还可发生某些特殊的颜色反应。氨基酸的重要化学反应见表1。 表1 氨基酸的重要化学反应 有关反应基团 氨基酸的化学反应 重要性 氨基参加的反应 与HNO2作用 为测定氨基氮方法的基础 成盐 为氨基酸两性离子及制备晶体氨基酸的依据 酰基化 在人工合成肽中作为氨基的保护基 烃基化 用于测定肽链N-端氨基酸并作为氨基的保护基 氧化脱氨 氨基酸分解代谢的重要反应 羧基参加的反应 成酯或盐 人工合成肽链保护羧基用 成酰胺 生物体储NH2的方式 脱羧 氨基酸代谢的重要反应之一 还原成醇 鉴定肽链末端用 氨基与羧基共同参加的反应 两性离解 对酸碱有缓冲作用 脱水成肽 为肽链形成的基本反应 茚三酮反应 氨基酸定性、定量显色用 苯环 与浓硝酸作用 产生黄色物质 可作为蛋白质定性试验 酚羟基 与硝酸汞、硝酸亚汞 和硝酸作用呈红色 为米伦反应的基础，可供测定酪氨酸 吲哚基 与乙醛、浓硫酸 作用呈紫红色 为蛋白质定性试验及测定色氨酸的基础 17.2.4 肽的结构和命名 肽是由氨基酸残基通过肽键(酰胺键)连接起来的。肽单位(—C(—CO—NH—C(—)的6个原子处于同一平面，这个平面称为肽键平面，肽键中由于氮原子与羧羰基存在p-(共轭效应，限制了C—N键的自由旋转，使与C—N键相连的O与H或两个C(原子形成较稳定的反式构型。肽的命名从N-端开始，将分子中各氨基酸依次称为某氨酰置于母体名称前，最后以C-端的氨基酸为母体称为某氨酸。肽的名称也常用中文或英文的缩写符号来表示。 丙氨酰甘氨酰丝氨酸(丙甘丝肽) Ala—Gly—Ser或A—G—S 17.2.5 多肽结构的测定 用酸将多肽彻底水解，得到各种游离氨基酸的混合物，通过层析法或氨基酸分析仪以确定其组成成分，再经相对分子质量的测定计算出各种氨基酸分子的数目。 测定氨基酸在肽链中的排列顺序，往往需末端残基分析和部分水解法配合进行。N-端分析可采用2,4-二硝基氟苯(DNFB)法、丹磺酰氯(DNS-Cl)法和Edman降解法等。而C-端分析则可采用肼解法和羧肽酶催化水解法等。 17.2.6 生物活性肽 生物体内有一些很强生物活性的肽类，统称为活性肽。生物的生长、发育、细胞分化、大脑活动、肿瘤病变、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物钟规律及分子进化等均涉及到活性肽。随着多肽的分离纯化、结构分析、化学合成及遗传工程等新技术的广泛应用，新的生物活性肽不断被发现，对其功能的认识也不断增长。 17.3 典型例题分析 17.3.1 判断题： （1）(-氨基酸都能溶于强酸或强碱溶液中。（ ） 解：正确。(-氨基酸分子中既含有碱性的氨基，又含有酸性的羧基，为两性化合物。故可与强酸成盐也可与强碱成盐，而溶解于强酸或强碱溶液中。 （2）肽键中的C—N键能够自由旋转。（ ） 解：错误。肽键中的C—N键具有部分双键的性质，处于一个刚性平面中，不能自由旋转。 17.3.2 多选题： （1）天然蛋白质水解得到的20种常见氨基酸（ ）： A. 均为L