氨基酸蛋白質(zhì)核酸

1、氨基酸 蛋白質(zhì) 核酸,14,有機(jī)化學(xué),Amino acids,Proteins,Peptides,返回,基本內(nèi)容和重點(diǎn)要求,氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類、命名和性質(zhì) 多肽 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 核酸,重點(diǎn)要求掌握氨基酸和蛋白質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)及一些基本概念，如氨基酸的等電點(diǎn)、蛋白質(zhì)的一級及二級結(jié)構(gòu)等。,返回,14.1 氨基酸,14.1.1 氨基酸的分類14.1.2 氨基酸的命名14.1.3 氨基酸的物理性質(zhì)14.1.4 氨基酸的化學(xué)性質(zhì)

2、14.1.5 氨基酸的制備,返回,14.1.1 氨基酸分類,羧酸分子中烴基上的一個或幾個氫原子被氨基取代的化合物叫做氨基酸。,根據(jù)氨基和羧基的相對位置,α-氨基酸,β-氨基酸,γ-氨基酸,,…………,返回,根據(jù)氨基和羧基的相對數(shù)目,,中性氨基酸,堿性氨基酸,酸性氨基酸,氨基羧基數(shù)目相等,氨基數(shù)目多于羧基,羧基數(shù)目多于氨基,返回,14.1.2 氨基酸的命名,氨基酸的系統(tǒng)命名法是以羧酸為母體，氨基為取代基來命名的。 但α-氨基酸通常

3、按其來源或性質(zhì)所得的俗名來稱呼。,返回,14.1.3 氨基酸物理性質(zhì),α-氨基酸都是無色晶體，易溶于水而難溶于無水乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。它們具有較高的熔點(diǎn)，且大多在熔化的同時發(fā)生分解，故也常記錄為分解點(diǎn)。 由蛋白質(zhì)水解所得α-氨基酸的α碳原子的構(gòu)型都是S型。但氨基酸習(xí)慣上用D/L標(biāo)記其構(gòu)型，并以俗名命名。,返回,,由蛋白質(zhì)水解所得α－氨基酸的α碳原子的構(gòu)型都是L型的,返回,14.1.4 氨基酸化學(xué)性質(zhì),(1)氨基酸的

4、酸堿性 氨基酸分子中含有氨基和羧基。它可以和酸生成鹽，也可以和堿生成鹽，所以氨基酸是兩性物質(zhì)。,偶極離子是分子內(nèi)的氨基和羧基生成鹽的結(jié)果，也稱內(nèi)鹽。氨基酸之所以具有相當(dāng)高的熔點(diǎn)，且難溶于有機(jī)溶劑等，都是因?yàn)樗鼈兪莾?nèi)鹽的結(jié)果。,返回,(2)氨基酸的等電點(diǎn),在一定的PH值溶液中，正離子和負(fù)離子數(shù)量相等，且濃度都很低，而偶極離子濃度最高，此時電解，以偶極離子形式存在的氨基酸不移動。這時溶液的PH值就叫做氨基酸的等電點(diǎn)。,

5、堿性溶液中,負(fù)離子數(shù)量多，電解時氨基酸向陽極移動,酸性溶液中,正離子數(shù)量多，電解時氨基酸向陰極移動,返回,,等電點(diǎn)不是中性點(diǎn),中性氨基酸的等電點(diǎn)為5.6～6.3,酸性氨基酸的等電點(diǎn)為2.8～3.2,堿性氨基酸的等電點(diǎn)為7.6～10.8,氨基酸在等電點(diǎn)時溶解度最小?？梢岳眠@一性質(zhì)，通過調(diào)整溶液的PH值，將等電點(diǎn)不同的氨基酸從氨基酸的混合溶液中分別分離出來,,返回,下頁,退出,上頁,α-氨基酸的水溶液遇水合茚三酮，能生成有顏色的產(chǎn)物。大多

6、數(shù)氨基酸遇此試劑顯藍(lán)紫色。,此反應(yīng)常用于α-氨基酸的比色測定和色層分析的顯色,(3)水合茚三酮反應(yīng),返回,(4)受熱后的反應(yīng)：,α-氨基酸受熱后，能在兩分子之間發(fā)生脫水反應(yīng)，生成環(huán)狀的交酰胺。,返回,β-氨基酸受熱后，在分子內(nèi)脫去一分子氨，生成α,β -不飽和羧酸。,α ， β -不飽和羧酸,返回,γ-或δ-氨基酸受熱后，容易分子內(nèi)脫去一分子水生成環(huán)狀的內(nèi)酰胺。,返回,分子中氨基和羧基相隔更遠(yuǎn)時，受熱后可以多分子脫水，生成聚酰胺。,返回

7、,14.1.5 氨基酸的制備,(1)由蛋白質(zhì)水解(2)由鹵代酸氨解(3)由丙二酸酯制備,返回,(1)由蛋白質(zhì)水解,蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下水解，最后生成多種α-氨基酸的混合物。將混合物用各種分離手段(如色層分離法、離子交換法等等)進(jìn)行分離，即可分別得到各種氨基酸。,返回,(2)由鹵代酸氨解,鹵代酸與過量的氨作用，可以生成氨基酸。,例如：,返回,(3)由丙二酸酯制備,將丙二酸酯轉(zhuǎn)化成N-乙酰胺基丙二酸酯或N-鄰苯二甲酰亞胺基丙二酸酯

8、，然后烷基化、水解，最后再脫羧，即可得到α-氨基酸。,返回,14.2 蛋白質(zhì),14.2.1 多肽14.2.2 蛋白質(zhì)的分類和功能14.2.3 蛋白質(zhì)的性質(zhì)14.2.4 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),返回,,多肽是含有多個氨基酸單元的聚合物。由兩個氨基酸單元構(gòu)成的是二肽，由三個氨基酸單元構(gòu)稱的是三肽，……。它們統(tǒng)稱多肽，或簡稱肽。多肽可看作是由多個氨基酸分子，通過氨基和羧基之間脫水縮合而行成的。,肽鍵,14.2.1 多肽,(1)多肽鏈的結(jié)構(gòu),返回,

9、N端,C端,多肽鏈的通式,返回,(2)多肽結(jié)構(gòu)的測定,氨基酸的種類及數(shù)目,氨基酸的排列次序,將多肽在酸性溶液中進(jìn)行水解，再用色層分離法把各種氨基酸分開，然后進(jìn)行分析。,用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法，把多肽末端的氨基酸斷裂下來。經(jīng)分析，就可以知道多肽鏈的兩端是那兩個氨基酸。也叫末端分析。,返回,末端分析,返回,(3)多肽的合成,要合成一種與天然多肽相同的化合物，必須把各種有旋光性的氨基酸按一定的順序連接成一定長度的肽鍵。在需要使一種氨基酸的羧基和另一

10、種氨基酸的氨基相結(jié)合時，要防止同一種氨基酸分子之間相互結(jié)合。因此，在合成時，必須把某些氨基或羧基保護(hù)起來，以便反應(yīng)能按所要求的方式進(jìn)行。而所選用的保護(hù)基團(tuán)，必須符合以下條件：在以后脫除該保護(hù)基的條件下，肽鍵不會發(fā)生斷裂。,返回,羧基的保護(hù),羧基常通過生成酯加以保護(hù)，堿性水解可除去保護(hù)。,返回,氨基的保護(hù),氨基可以通過與氯甲酸芐酯作用加以保護(hù)，因?yàn)榘被系钠S氧羰基很容易用催化氫解的方法除去。,返回,蛋白質(zhì)是一類很重要的天然有機(jī)物。蛋白質(zhì)由

11、C、H、O、N、S等元素組成，有些還含有P、Fe、I等元素。水解后只生成多種α-氨基酸的，叫做單純蛋白質(zhì)。水解后，除生成α-氨基酸外，還有非蛋白質(zhì)物質(zhì)(如糖、脂肪、色素、含磷化合物、含鐵化合物等)生成的，叫做結(jié)合蛋白質(zhì)。結(jié)合蛋白質(zhì)中的非蛋白質(zhì)部分，叫做輔基。,14.2.2 蛋白質(zhì)的分類和功能,返回,蛋白質(zhì)按溶解度分類,,纖維蛋白質(zhì),球狀蛋白質(zhì),分子形狀是一條條線狀的，分子中的多肽鏈扭在一起或平行并列，且以氫鍵互相聯(lián)結(jié)著。這類蛋白質(zhì)在水中

12、不能溶解,分子形狀是一團(tuán)團(tuán)球狀的，它們的多肽鏈自身扭曲折疊成特有的球形。在折疊時，分子內(nèi)某些基團(tuán)之間通過氫鍵、二硫鍵或范德華引力相互作用。,返回,14.2.3 蛋白質(zhì)的性質(zhì),(1)蛋白質(zhì)和氨基酸一樣，也是兩性物質(zhì)， 與酸或堿都能生成鹽。 在酸性溶液中，蛋白質(zhì)帶正電；在堿性溶液中蛋白質(zhì)帶負(fù)電。 (2)蛋白質(zhì)是高分子化合物。多數(shù)蛋白質(zhì)可溶于水或其它極性溶劑，不溶于有機(jī)溶劑。蛋白質(zhì)的水溶液具有膠體溶液的性質(zhì)，不能透過半

13、透膜，能夠電泳。 (3)蛋白質(zhì)都具有旋光性。,返回,(4)蛋白質(zhì)水溶液受熱或受紫外光照射，或在溶液中加入酸、堿、鹽，或加入能溶水的有機(jī)溶劑等等，蛋白質(zhì)即凝聚而沉淀出來。這種現(xiàn)象叫做蛋白質(zhì)的變性。 因結(jié)構(gòu)和性質(zhì)改變而沉淀出來的蛋白質(zhì)叫做變性蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的變性通常是不可逆的。,14.2.3 蛋白質(zhì)的性質(zhì),返回,(5)蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng),縮二脲反應(yīng)：,黃色反應(yīng)：分子中含有苯環(huán)的蛋白質(zhì)，遇濃硝酸即顯黃色

14、，這是苯環(huán)發(fā)生了硝化的緣故。黃色溶液再用堿處理，就會轉(zhuǎn)為橙色。,水合茚三酮反應(yīng)：蛋白質(zhì)溶液與水合茚三酮溶液作用，也有顏色反應(yīng)。,14.2.3 蛋白質(zhì)的性質(zhì),返回,14.2.3 蛋白質(zhì)的性質(zhì),(4)蛋白質(zhì)容易水解，酸、堿、酶都 能促進(jìn)蛋白質(zhì)的水解。如果完全水解，可得到多種α-氨基酸的混合物。如果部分水解則得到分子較小的多肽。,蛋白質(zhì),多肽,多肽,α-氨基酸,,,,返回,12.2.4 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)：多肽中氨基酸的組成和排列

15、次序 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)：多肽鏈在空間不是任意排布的，由于某些基團(tuán)之間的氫鍵作用，肽鏈具有一定的構(gòu)象 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)：整個分子因鏈段的相互作用而扭曲，折疊成一定的形態(tài) 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)：幾個各具有特定的一、二、三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈在一起，或者有時還和輔基在一起，再以一定的關(guān)系相集合,返回,蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：,右螺旋形(α－螺旋形),褶紙形(β－褶紙形),返回,α－螺旋形,返回,動畫,β－褶紙形,返回,動畫,核

16、酸存在于一切生物體中。因最早由細(xì)胞核中提取得到，故名核酸。核酸象蛋白質(zhì)一樣，也是生命的最基本物質(zhì)。 核酸也是鏈狀高分子化合物，它們的相對分子質(zhì)量可達(dá)幾百萬甚至數(shù)億，組成核酸鏈的單元是核苷酸。 在生物體內(nèi)，核酸主要以核蛋白的形式存在。核蛋白是結(jié)合蛋白，核酸作為輔基與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起。,14.3 核酸,返回,14.3.1 核酸的結(jié)構(gòu),核酸,,在適當(dāng)酶催化，或在弱堿的作用下,溫度較高則進(jìn)一步水解,在

17、無機(jī)酸的作用下完全水解,磷酸,雜環(huán)堿,核苷,戊糖,核苷酸,返回,(1)戊糖,水解后得到的戊糖為核糖,水解后得到的戊糖為2－脫氧核糖,（簡稱DNA）,（簡稱RNA）,核糖核酸,脫氧核糖核酸,返回,(2)雜環(huán)堿,由核酸水解所得到的雜環(huán)堿都是嘌呤堿或嘧啶堿。 RNA和 DNA所含的嘌呤堿是相同的，都含有腺嘌呤和鳥嘌呤。,返回,RNA和 DNA所含的的嘧啶堿不完全一樣， RNA 含有胞嘧啶和尿嘧啶，而DNA含有胞嘧啶和胸腺嘧啶。,(2)雜環(huán)堿,

18、返回,RNA的四種核苷,(3)核苷,返回,DNA的四種核苷,(3)核苷,返回,(4)核苷酸和核酸,核苷酸單元是通過磷酸酯鍵，在戊糖的3’ 位上聯(lián)結(jié)起來的。,RNA的結(jié)構(gòu),核酸是由許多核苷酸單元所構(gòu)成的高分子化合物。,返回,DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),兩條脫氧核糖核酸鏈堿基之間，通過氫鍵相互聯(lián)結(jié)。嘌呤堿和嘧啶堿兩兩成對：　嘌呤（A）與胸腺嘧啶（T）配對；鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）配對,返回,14.3.2 核酸的功能,核酸在

19、生物體內(nèi)主要與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白存在。核酸具有極其重要的生理功能，是生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。 DNA主要存在于細(xì)胞核中，它們是遺傳信息的攜帶者， DNA的結(jié)構(gòu)決定生物合成蛋白質(zhì)的特定結(jié)構(gòu)，并保證把這種特性遺傳給下一代。 RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，它們是以DNA為模板而形成的,并且直接參加蛋白質(zhì)的生物合成過程。因此, DNA是RNA的模板，而RNA又是蛋白質(zhì)的模板。存在于DNA分子上的遺傳信息就是這樣由DNA傳遞給RN