S氨基酸多肽蛋白质

H
合成实例
O C6H5CH2 O C Cl + H2N-CH2-COOH
保护
NH2
(氯甲酸苄酯) (甘氨酸)
C6H5CH2 O
O C NH CH2 COOH
SOCl2
活化 COOH
O C6H5CH2 O C NH CH2 COCl
(苄氧碳酰甘氨酸)
(苄氧碳酰甘酰氯)
O
O
O
CH3CH(NH2)COOH
立体结构
1、一级结构：蛋白质多肽链中的氨基酸单位的 种类、数目及排列顺序，多肽链即是基本结构；
2、二级结构：在空间的优势构象及所呈现的形 状：α- 螺旋和β- 折叠片，即肽链在空间的实际排列 关系。
α- 螺旋：一条肽链可以通过一个酰胺键中羰基的 氧与另一酰胺键中氨基的氢形成氢键而绕成螺旋形 结构。
R CH COOH
OHH+
R CH COO-
OHH+
NH3+
NH3+
（Ⅰ）
正离子
两性离子
R CH COO-
NH2 （Ⅱ） 负离子
氨基酸在强 酸性溶液中 以正离子存 在。
在等电点时， 氨基酸主要 以两性离子 存在。
在强碱性 溶液中以 负离子存 在。
说明结晶状态的氨基酸的高熔点、易溶于水、 难溶于非极性有机溶剂等物理性质的原因。
氨基酸在等电点时，溶解度最小。可用调节氨基酸等 电点的方法分离氨基酸的混合物。也可分离、提纯氨 基酸。
如：将食用味精（含80％以上的谷氨酸单钠盐）溶 于水，用盐酸调节其pH值为2~3后，冷冻放置，可 从水溶液中析出可供药用的谷氨酸晶体。
2、HNO2的作用—范斯莱克(van Slyke)氨基酸测定法
（3）等电点 等电点：当溶液调节至一定的pH值时，氨基酸可以两 性离子的形式存在，将此溶液置于电场中，氨基酸不 向电场的任何一极移动，即处于电中性状态，这时溶 液的pH值称为氨基酸的等电点。 中性氨基酸的等电点略小于7，一般在5～6.3之间。
酸性氨基酸的等电点小于7，一般在2.8～3.2之间。
碱性氨基酸的等电点大于7，一般在7.6～10.8之间。
二、多肽结构的测定
测定一个氨基酸的结构，需测定组成它的氨基 酸的排列顺序。
1、末端分析：分别测定肽链的N-末端和C-末端的 氨基酸
（ 1 ） 2 ， 4 — 二 硝 基 氟 苯 法 ( DNFB— Dinitrofluorobenzene)
标记N-端
R1 O
R2 O
R3
H
H
O2N
F + H2N CH C N CH C N CH COOH
R CH COOH + HNO2
R CH COOH + N2↑ + H2O
NH2
OH
放出的氮气,一半来自氨基酸的氨基,一半来自亚硝
酸。反应是定量完成的，测定放出的氮气的量，
可计算分子中氨基的含量。
3、受热反应
① α-氨基酸受热时，两分子α-氨基酸失水形成哌 嗪二酮的衍生物。
O
C H3C CH OH +
NH2
NH3+
与强酸强碱都能成盐
（氨基酸本身的氨基与羧基作用形成的盐，称为 内盐。）
-
NH2CHRCOO
H+ -OH
N+ H3CHRCOO-
+
H -OH
+
H3NCHRCOOH
负离子(I)
偶极离子(II) 正离子(III)
内盐分子同时具有两种离子的性质，称为偶极离子， 又称两性离子。
（2）氨基酸的存在形式
CH3
H
CH3 O 二肽
+ H2O
R1 O H2N CH C
H N
R2 HC COOH
R1 O H2N CH C
H N
R2 O H R 3 HC C N C COOH
H
二肽
三肽
通式：
H2N CH R
O C HN CH
R
O
O
H
C N CHC OH
n
R
以上分子链称为肽链
肽的一端含-NH2，通常写在左边，称为肽链的 氨基末端或N-端；肽的另一端含-COOH，通常写 在右边，称为肽链的羧基末端或 C-端。
R-CH-COOH + HCHO NH2
R-CH-COOH +H2O N=CH2
8、氨基酸可与某些金属离子形成稳定的配合物， 可用于分离或鉴定氨基酸。
四、重要的氨基酸（见288页）
1. 甘氨酸（H2NCH2COOH)
2. 半胱氨酸和胱氨酸
NH2
2SHH2C
CHCOOH
- 2H 2H
H2N
半胱氨酸
SH2C CHCOOH SH2C CHCOOH
hnch氨基酸内酰胺若氨基和羧基相距更远则会多个分子间失水形成聚酰胺4失羧作用细菌或酶也可起同样作用赖氨酸rchchnhhohrchch5茚三酮反应氨基酸的特有反应常用于鉴别和比色分析6失羧和失氨微生物中酶的作用ch32chch2chcoohh2och32chch2ch2ohco2nh3nh2亮氨酸异戊醇ohohrchco蓝紫色7与甲醛作用使氨基酸碱性消失可用碱来滴定羧基的量
O2N
水解
R1
O2N
N CH COOH H
O2N
R2
R3
+H2N CH COOH + H2N CH COOH
多肽与DNFB作用后水解肽链则N-端的氨基酸生成 黄色的N-（2，4-二硝基苯基）氨基酸，通过纸上 层析确定。
（2）异硫氰酸酯(标记N-端）
R1 O
R2
H
N C S + H2N CH C N CH CO
保护目的：防止与其它试剂反应，不受其它试剂的干扰。
H2N CHCOOH 保护 NH2
活化 COOH
O
Z—NHCHCOOH
Z-NHCHC-Y
R
R
H2N CHCOOH
O
R'
Z-NH-CH-C-NH-CHCOOH
R
去保护基
R
R'
O
NH2-CH-C-NH-CHCOOH + Z
R
R'
3、固相合成法-麦瑞费尔德1984年因此获诺贝尔化 学奖。
O
OH
2
OH + RCHCO2H
O
NH2
OH O
N
O
O
+ RCHO + CO2 + 3H2O
(蓝紫色)
常用于鉴别和比色分析
6、失羧和失氨（微生物中酶的作用）
(CH3)2CHCH2CHCOOH+H2O 酶 (CH3)2CHCH2CH2OH+CO2+NH3
亮氨酸 NH2
异戊醇
7、与甲醛作用(使氨基酸碱性消失，可用碱来滴定 羧基的量。）
酸写在最前，然后按它们在链中的顺序依次排列 至最后含C—端的氨基酸。除C-端氨基酸保留原 名，其它都用“酰”来代替“酸”。
HOOC
O CHCH 2CH2 C
O
H
H H2
N CH C N C COOH
NH 2
CH 2
SH
谷氨酰- 半胱氨酰 - 甘氨酸 （俗名谷胱甘肽） 简写为谷- 半胱 - 甘（Glu - Cys - Gly）
例：丙氨酸的结构
HO
CH3 C C OH
NH2
丙氨酸 (alanine)
丙氨酸的分子模型
三、化学性质
具有氨基和羧基的典型反应，如羧基的成酯；生成 酰氯、酰胺等。而氨基也可发生其特有的反应。除 此之外，还表现出特性。
1、偶极离子(或两性离子)与等电点
（1）形成内盐
R CH COOH
R CH COO -
NH2
NH2 HO CH CH3
C O
O
R CH C OH
H NH
+
NH H
HO C CH R
O
O
C
H3C CH NH
HN
CH3
C
O 3,6-二甲基-2,5-哌嗪二酮
O
C NH
R CH
CH R + 2H2O
NH C
O
② β-氨基酸受热时则失氨而形成α，β-不饱和酸。
R CH CH2 COOH
R CH=CH COOH+NH3
将氨基酸部分水解为寡肽，再结合末端分析。
3、利用氨基酸自动分析仪
三、多肽的合成
R1 H2N CH COOH
R2 H2N CH COOH
1、基团的保护-多功能化合物，将不希望发生反 应的基团保护起来。
2、基团的活化
R1
C6H5CH2OCOCl + H2N CH COOH
氯甲酸苄酯
保护氨基
R1 C6H5CH2OCO NHCH COOH
形成肽链
C6H5CH2OC-NHCH2C-NH-CH-C-OH
O
CH3
H2/Pt
去保护基
H2NCH2C-NH-CH-COOH + C6H5CH3 + CO2
(甘氨酰丙氨酸CH)3
1953年，合成催产素。有9个氨基酸组成，由 -SS-连成环状。
1965年 中国合成结晶牛胰岛素(51个氨基酸组 成 ）。
R1
P
N CH H
COOH
+ ClH 2C
R1 O
HCl
P
N CH H
CO H2C
在聚苯乙烯树脂 上进行的合成。 见294页
① 除去保护基
R2 O
② P N CH COH
H R2 O R1 O
P N CH C NHCH CO H2C
H
HBr
CF3COOH
R2 O
R1 O
P N CH C NHCH CO - + BrH2C
OH-
HS
R1 O
N C NH CH C
R2 H N CH CO
S
稀酸
C N NH
R2
+ H2N CH CO
C CHR
O 苯乙内酰硫脲
（3）羧肽酶水解 羧肽酶能不断地从C-末端水解各个氨基酸，
若按一定的时间间隔定量地取样分析，即可知 C-末端氨基酸的排列顺序。
2、部分水解－对分子量大的多肽，先水解再标 记。
活化羧基
C6H5CH 2OCO
R1 NHCH
COOH SOCl2
亚硫酰氯
C6H5CH 2OCO
R1 NHCH COCl
R1
R2
R1
R2
C6H5CH2OCO NHCHCOCl H2N CH COOH C6H5CH2OCO NHCHCCO HN CHCOOH
N - 端带有保护基的二肽
C6H5CH 2OC-NHR H2/Pt C6H5CH 3 + CO 2 + H2NR
保护基用催化氢化的方法除去：
294页
氨基的保护与羧基的活化
活化—COOH：
O ~C
OH
++ O-
~C
Y
（Y=
-
Cl,
OCOR,
OC6H4NO2
等）
活化目的：增加羰基碳的电正性，有利-NH2亲核进攻，降低
反应温度。
保护—NH2：
O
~NH2 + C6H5CH2-O-COCl
氯甲酸苄酯
C6H5CH2O-C-NH~ Z—NH~
NH2
胱氨酸
3．色氨酸 4．谷氨酸
5．蛋氨酸
Ⅱ、多肽
一、肽的组成、结构及命名
1、组成
O H
CN
蛋白质水解后成多肽，有些蛋 白质本身就是多肽。多肽可继
肽键
续水解成氨基酸。
氨基酸分子间的氨基与羧基失水，以酰胺键（肽键）相连而成 的化合物叫做肽。
H2N CH COOH+ H NCH2COOH
H2N CH C NH CH2 COOH
（Ⅰ）甘氨酰- 丙氨酸，简写为甘- 丙（Gly - Ala）
CH 3 O H H2N CH C N
CH 2 COOH
（Ⅱ） 丙氨酰 - 甘氨酸，简写为丙- 甘（Ala - Gly）
三肽含由6种异构体；四肽有24种；五肽有120 种；… …
命名原则： 以含C—端的氨基酸为母体，把肽链中其它氨 基酸名称中的酸字改为酰字，将含N—端的氨基
O
O
H2N CH C NH CH C NH CH2 COOH
N端
CH3
CH2
OH
丙氨酰—酪氨酰—甘氨酸
C端
（丙—酪—甘）
寡肽：10个或10个以下氨基酸组成的肽； 多肽：10个以上氨基酸组成的肽。
2、异构与命名
由两种氨基酸组成的二肽，因结合顺序不同可能 有两种异构体：
O H2N CH2 C
H CH3 N HC COOH
• *据氨基和羧基的数目可分为：中性 （弱酸性） 氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。
2、命名：俗名----根据氨基酸的来源或性质命 名,也有系统命名。
见P 285页表15-1
系统命名法：－NH2作为取代基，羧酸作为母体。
CH3CHCH2CHCOOH CH3 NH2
4–甲基–2–氨基戊酸 (亮氨酸,中性) Leu
NH2CH2COOH
氨基乙酸， (甘氨酸,中性)Gly
H2N(CH2)4CHCOOH
NH2
2,6–二氨基己酸 (赖氨酸,碱性)
Lys
HOOCCH2CH2CHCOOH
NH2
2–氨基戊二酸 (谷氨酸,酸性）
Glu
二、氨基酸的构型（除甘氨酸外都具旋光性）
D/L标记法：距羧基最近的手性碳原子为标准。
COOH HO H
A链 21个-S B链 30个-S
1979年，日本合成牛胰核糖核酸酯(124个氨基酸组 成)。
Ⅲ、蛋白质
一、组成 由 α-氨基酸以酰胺键形成的高分子化合物。
蛋白质与多肽没有严格区别，一般将分子量在 10000以下的称为多肽；分子量在10000以上的称 为蛋白质。
二、结构 ---一级、二级、三级、四级
CH2 CH2
R CH
CH2 + H2O
NH C
O
若氨基和羧基相距更远则会多个分子间失水形成聚 酰胺
4、失羧作用（细菌或酶也可起同样作用）
H2NH2CH2CH2CH2C CHCOOH △ H2N
赖氨酸酸氨
H2NH2CH2CH2CH2C CH2NH2 + CO2 戊二胺
5、茚三酮反应—α-氨基酸的特有反应
加热
NH2
O
R CH CH C
NH2 H
OH
R-CH=CH-COOH + NH3
③ γ-氨基酸和δ-氨基酸受热则分子内氨基与羧 基失水 H2N
γ -氨基酸 O
R CHCH2CH2CH2C OH NH H
CH2
RCH CH2
HN C O
γ -内酰胺
+ H2O
CH3 L- 乳酸
COOH
H2N
H
CH3
L- 丙氨酸
COOH
H2N
H
R
L- 型氨基酸
乳酸中的羟基被氨基取代
CHO HO H
CH2OH
L-甘油醛
COOH
H2N
H
H