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第十五章 氨基酸、肽和蛋白质、核酸 Ⅰ 目的要求 蛋白质也是重要的天然产物，是构成动物体的组分，它与细胞的组分一起在机体中起各种生理作用和机械功能。某些蛋白质与多肽又是重要的激素物质。从化学结构上看，它们都是多官能团化合物，所以，在学完单官能团各类化合物之后，再学习它们，为将来学习生物化学打好基础。α-氨基酸是多肽与蛋白质的基石，就好象组成淀粉和纤维素的基本单位是葡萄糖一样。所以，本章首先从讨论氨基酸着手，进而讨论α-氨基酸在蛋白质中的结合方式，在此基础上，介绍蛋白质的结构和性质。 本章学习的基本要求： 1、掌握氨基酸的构型，熟悉氨基酸的分类和命名。 2、掌握氨基酸物理性质和化学性质，着重掌握两性等电点的概念及各种颜色反应，了解氨基与羧基的各种特异反应。 3、掌握多肽的有关概念，如肽，肽键，肽链及其构型和命名，C端和N端等。 4、了解多肽的合成反应和原理，如传统合成，固相合成和组合化学。 5、掌握蛋白质的结构，包括一级结构和二级结构，三级结构及四级结构。 6、着重了解蛋白质的性质——两性和颜色反应。 7、认识蛋白质的生理功能。 8、熟悉核酸，核苷酸的结构，了解其生物功能。 9、掌握氨基酸，肽和蛋白质的IR、1HNMR、MS 。 Ⅱ 学习提要 (一) 氨基酸 一、构造，构型，分类，命名 蛋白质是一种复杂的含氮高聚物，在酸碱和酶的作用下生成氨基酸的混合物 或同时生成非蛋白质，如脂肪，糖，色素等。 从有机化学角度看，氨基酸系指分子中既有氨基又有羧基的化合物。依据氨基和羧基的相对位置不同而分为α、β、γ、…、ω氨基酸。由于构成蛋白质的基本氨基酸都是α-氨基酸，所以本章重点讲α-氨基酸。常见的有20多种(参见教材P697-698) 天然氨基酸构型为L-型，基准为 ，相当与R/S标记的S型。 天然氨基酸分为中性，酸性，碱性三类。所谓中性是指分子内氨基酸数目与羧基数目相等(显然，分子并非中性，因羧基比氨基强，而显微酸性)。酸性是指羧基数目大于氨基数目，碱性是指氨基酸数目大于羧基数目。 命名多用俗名或代号，俗名与氨基酸性质有关，如甘氨酸是甜的，或与来源有关，如丝氨酸。代号是取氨基酸的英文名称的前几个字母，如glycine(甘氨酸)称为GLY。(参见教材P97—P98之表15-1) 二、物理性质 易溶于水的α-氨基酸有甘、丙、脯、苏、赖、精氨酸六种。 氨基酸晶体不溶于有机溶剂，分解点≥200℃，无熔点。 除甘氨酸之外，其它天然氨基酸都有旋光性。 α-氨基酸在固态或溶液中不呈现羧基典型的谱带(1220cm-1处)，但显示羧酸根负离子的吸收带(1600－1500cm-1)。在3100－2600cm-1间有一强而宽的N-H伸缩吸收带。 常见氨基酸的物理常数列于教材表15-1中，很有参考价值。 三、化学性质 1、两性和等电点： 在氨基酸分子中，氨基和羧基的离子化程度是不同的。当向氨基酸水溶液中加酸或碱至羧基和氨基的离子化程度相等时，溶液的pH值叫做该氨基酸的等电点(各氨基酸等电点见教材表15-1)。在等电点时，氨基酸主要以两性离子存在，并且此时溶解度最小。因而用调节等电点的方法，可以从氨基酸的混合物中分离出某些氨基酸。 介 质 的pH 一切氨基 ＞7 pH＝pI等电点 ＞7或7＜ ＜7 酸性氨基 ＜7 pH＝pI＜＜7 ＜＜＜7 碱性氨基 ＞＞＞7 pH＝pI ＞＞7 ＞7 2、常用的分析、鉴定氨基酸的化学反应 范斯莱克(Van Slyke)氨基酸测定法。 通过测定N2的体积，可以计算出氨基的含量。 ②索列荪(Sorensen)甲醛滴定法。 氨基掩蔽，强碱滴定酸性羧基。 ③茚三酮反应 水和茚三酮 茚三酮还原产物 蓝紫色 (溶于水) (脯氨酸和羟基脯氨酸为黄色) ④络合 深蓝色 3、受热分解、与羟基酸类似 羟基酸 氨基酸 α－ 交酯 3,6-二烷基哌嗪-2,5-二酮 β－ α,β-不饱和酸 R－CH＝CH－COOH α,β-不饱和酸 R－CH＝CH－COOH γ－ γ-内酯 γ-内酰胺 δ－ δ-内酯 δ-内酯 ω－ 聚酯 聚酰胺 失羧：像其它取代酸一样，受热放出CO2(脱羧)，在生物体内是脱羧酶催化脱羧的，产物为胺。失羧失胺：受酶作用失去CO2和NH3，生成相应的醇。例如发酵法制乙醇时，发酵业中的杂醇油的生成。 4、基团保护反应 ⑴氨基保护