第17章氨基酸和肽.ppt

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1、第第17章章 氨基酸和肽氨基酸和肽目的要求目的要求1.掌握组成蛋白质的基本单元掌握组成蛋白质的基本单元 -氨基酸的结构特氨基酸的结构特点、分类、命名和化学性质点、分类、命名和化学性质2.掌握肽的结构和命名，熟悉肽链中掌握肽的结构和命名，熟悉肽链中C-端和端和N-端的分端的分析方法。析方法。3.了解氨基酸和活性肽在医学上的意义。了解氨基酸和活性肽在医学上的意义。本章具体应掌握的内容提要本章具体应掌握的内容提要 1.氨基酸的结构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在

2、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种。它们在化学结构上都具有共同的特点，即属于共同的特点，即属于-氨基酸氨基酸(脯氨酸为脯氨酸为-亚氨基酸亚氨基酸)，其中有，其中有8种为人体种为人体必需氨基酸。除甘氨酸外，其余氨基酸的必需氨基酸。除甘氨酸外，其余氨基酸的-碳原子都是手性碳原子，都碳原子都是手性碳原子，都有旋光性，且均属有旋光性，且均属L-构型。不同的氨基酸，只是侧链构型。不同的氨基酸，只是侧链R基有所不同。氨基基有所不同。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。

3、偶极离子形式存在。2.氨基酸的分类氨基酸的分类按按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；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。氨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。氨基酸还可根据侧链基酸还可根据侧链R基的极性及其所带电荷分为非极性基的极性及其所带电荷分为非极性R基氨基酸、不带基氨基酸、不带电荷的极性电荷的极性R基氨基酸、带正电荷的基氨基酸、带正电荷的R基氨基酸和带负电荷的基氨基酸和带负电荷的R基氨基酸。基氨基酸。3.氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质与

4、分子中所含有的羧基、氨基和侧链氨基酸的化学性质与分子中所含有的羧基、氨基和侧链R R基有关，其基有关，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，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，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。含有某些特殊也可发生分子间相互脱水生成肽类物质。含有某些特殊R R基的氨基酸，基的氨基酸，还可发生某些特殊的颜色

5、反应。氨基酸的重要化学反应见表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 1。表表1 氨基酸的重要化学反应氨基酸的重要化学反应4.肽的结构和命名肽的结构和命名 肽是由氨基酸残基通过肽键肽是由氨基酸残基通过肽键(酰胺键酰胺键)连接起来的。肽单位连接起来的。肽单位(C CONHC)的的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，限制了共轭效应，限制了CN键的自由旋转，使与键的自由旋转，使与CN键相连的键相连的O与与H或两个或两个C 原子原子形成较稳定的反式构型。肽的命名从形成

6、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。英文的缩写符号来表示。5.多肽结构的测定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。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

7、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。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-端分析可采用端分析可采用2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB)法、丹磺酰氯法、丹磺酰氯(DNS-Cl)法和法和Edman降解法等。降解法等。而而C-端分析则可采用肼解法和羧肽酶催化水解法等。端分析则可采用肼解法和羧肽酶催化水解法等。6.生物活性肽生物活性肽 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

8、衰老、生物钟规律及分子进分化、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。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。建议学时建议学时 2 3学时学时17.1 氨基酸的结构、分类和命名氨基酸的结构、分类和命名 17.2 氨基酸的物理性质氨基酸的物理性质 17.3 氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质 17.4 多肽链的基本结构和肽的命名多肽链的

9、基本结构和肽的命名 17.5 内源性和外源性生物活性肽内源性和外源性生物活性肽17.1 氨基酸氨基酸的结构、分类和命名的结构、分类和命名 17.1.1 氨基酸的结构氨基酸的结构 氨基酸(Amino Acid)是一类取代羧酸，可视为羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基取代的一类产物。根据氨基和羧基在分子中相对位置的不同，氨基酸可分为-，-，-，-氨基酸。20种编码氨基酸中除甘氨酸外，其它各种氨基种编码氨基酸中除甘氨酸外，其它各种氨基酸分子中的酸分子中的-碳原子均为碳原子均为*C，都有旋光性。，都有旋光性。COO H3NH RL-型 COO HNH3 RD-型 具旋光活性的编码氨基酸均为具旋光活性的编码

10、氨基酸均为L-L-型，如用型，如用R/SR/S法标记，则除半胱氨酸为法标记，则除半胱氨酸为R R构型外，其余皆构型外，其余皆为为S S构型。构型。由蛋白质水解得到的氨基酸都具有共同的结构特点-氨基酸氨基酸。结构通式为：R*CHCOOH NH2（脯氨酸为-亚氨基酸）R*CHCOO NH 3 氨基酸在固态或在生理pH条件下，是一偶极离子(zwitterion)，以内盐形式存在。不同的氨基酸只是R-不同。仅有一个例外：COONHH*为必需氨基酸)CH2COONH3CHCOONH3CH3CHCOONH3(CH3)2CHCH2CHCOONH3CH3CH2CHCH3CHCOONH3(CH3)2CHCOON

11、HH*为必需氨基酸)(续1)CHCOONH3CH2CHCOONH3CH3SCH2CH2NCH2CHCOONH3HCHCOONH3HOCH2CH2CH2CHCOONH3H2NCOCHCOONH3CH3CHOH*为必需氨基酸)(续2)CHCOONH3HSCH2CH2CHCOONH3H2NCOCHCOONH3CH2HONH3HOOCCH2CHCOOCHCOONH3HOOCCH2CH2*为必需氨基酸)(续3)CHCOONH2CH2CH2CH2CH2NH3H2NCCHCOONH2NHCH2CH2CH2NH2NCH2CHCOONH3HN(1)脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸(2)芳香环的氨基酸芳香环的氨基酸：苯丙

12、苯丙、酪酪(3)杂环的氨基酸杂环的氨基酸：脯脯、组组、色色甘甘、丙丙、缬缬、亮亮、异亮异亮(不含其它官能团)丝丝、苏苏(含-OH)；半胱半胱、蛋蛋(含S)；天酰天酰、谷酰谷酰(含酰胺)天冬天冬、谷谷(1氨基2羧基)精精(含胍基)赖赖（2氨基1羧基）1 根据根据R基化学结构的不同分为基化学结构的不同分为：17.1.2 17.1.2 氨基酸的分类氨基酸的分类 中性氨基酸中性氨基酸(1氨基1羧基；由于羧基电离能力较由于羧基电离能力较 氨基大，其水溶液氨基大，其水溶液实际上为弱酸性)：甘、丙、缬、亮、异亮、丝、苏、半胱、蛋、苯丙、酪、色、天酰、谷酰、脯酸性氨基酸酸性氨基酸(1氨基2羧基)：天冬、谷碱性

13、氨基酸碱性氨基酸(2氨基1羧基)：赖、精、组2 根据分子中所含氨基和羧基的相对数目分为根据分子中所含氨基和羧基的相对数目分为：3 医学医学上常根据氨基酸侧链上常根据氨基酸侧链R R基的极性及其所带电荷基的极性及其所带电荷：(1)非极性非极性R基氨基酸：有基氨基酸：有甘、丙、亮、异亮、缬、脯、甘、丙、亮、异亮、缬、脯、苯丙、蛋、色苯丙、蛋、色9种种。含非极性侧链，故具有疏水性，它。含非极性侧链，故具有疏水性，它们通常处于蛋白质分子内部。们通常处于蛋白质分子内部。(2)非极性非极性R基氨基酸：基氨基酸：有丝、谷胺、苏、天胺、酪、半有丝、谷胺、苏、天胺、酪、半胱胱6种种。侧链中含有羟基、巯基、酰胺基

14、等极性基团，。侧链中含有羟基、巯基、酰胺基等极性基团，但在生理条件下却不带电荷，具有一定的亲水性，往往但在生理条件下却不带电荷，具有一定的亲水性，往往分布在蛋白质分子的表面。分布在蛋白质分子的表面。(1)(2)两类为中性氨基酸。两类为中性氨基酸。(3)带正电荷的带正电荷的R基氨基酸：基氨基酸：有精、赖、组有精、赖、组3种种。为碱性。为碱性氨基酸。氨基酸。(4)带负电荷的带负电荷的R基氨基酸：基氨基酸：有谷、天冬有谷、天冬2种种。为酸性氨。为酸性氨基酸。基酸。17.1.3 17.1.3、氨基酸的命名、氨基酸的命名20种氨基酸 天然产氨基酸更普遍使用天然产氨基酸更普遍使用俗名俗名，即按其来源或性质

15、，即按其来源或性质命名。如甘氨酸是因具有甜味而得名的；天冬氨酸最初是命名。如甘氨酸是因具有甜味而得名的；天冬氨酸最初是由天门冬的幼苗中发现的。生物体内作为合成蛋白质的原由天门冬的幼苗中发现的。生物体内作为合成蛋白质的原料的料的20种编码氨基酸，象元素符号一样，都有国际通用的种编码氨基酸，象元素符号一样，都有国际通用的符号，中文用简称表示。符号，中文用简称表示。2 俗名：俗名：1 系统命名法：系统命名法：把氨基当作取代基，以羧酸做母体，称为氨基某酸氨基某酸。氨基的位置习惯上用希腊字母-，-，-等表示。营养必需氨基营养必需氨基酸酸 亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、赖亮、异亮、缬、苯丙、蛋、苏、色、

16、赖等8种氨基酸在人体内不能合成而又是营养所必不可少的，必需依靠食物供应，若缺少则会导致许多种类蛋白质的代谢和合成失去平衡，故这些氨基酸称为营养必需氨基酸营养必需氨基酸。半必需氨基酸：半必需氨基酸：精氨酸、组氨酸精氨酸、组氨酸是幼儿所必需的。是幼儿所必需的。修饰氨基酸修饰氨基酸 除除20种编码氨基酸外，蛋白质分子中尚含有一些种编码氨基酸外，蛋白质分子中尚含有一些氨基酸，它们在生物体内均无相应的遗传密码，往往氨基酸，它们在生物体内均无相应的遗传密码，往往在蛋白质生物合成前后，由相应的编码氨基酸衍生而在蛋白质生物合成前后，由相应的编码氨基酸衍生而成，称为成，称为修饰氨基酸修饰氨基酸4-羟基脯氨酸 5-羟基赖氨酸 NHOCOOHNH3H2NCH2CHCH2CH2CHCOOOHHOHOCH2CHCOOHNH2IIIICCOOH3NCH2HCCOOH3NCH2HSS 胱氨酸由2分子半胱中的巯基经氧化以二硫键连接而成，对维持蛋白质的结构具有重要作用 甲状腺素存在于甲状腺球蛋白中 二者主要存在于骨胶原和弹性蛋白中二者主要存在于骨胶原和弹性蛋白中 有些氨基酸不是蛋白质的组成成分，但能以游离或结合的形式存