第二十章 氨基酸、蛋白质
(一 ) 氨基酸
(二 ) 多肽
(三 ) 蛋白质
(一 ) 氨基酸
(1) 氨基酸的结构和命名
(2) 氨基酸的制法
(甲 ) 蛋白质水解
(乙 ) α-卤代酸的氨解
(丙 ) Gabrial法
(丁 ) Strecker合成
(3) 氨基酸的性质
(甲 ) 羧基的反应
(乙 ) 氨基的反应
(丙 ) 两性和等电点
(丁 ) 与水合茚三酮的反应第二十章 氨基酸、蛋白质
(一 ) 氨基酸结构特点,AA分子中既含有氨基,又含有羧基 。
(1) 氨基酸的结构和命名命名,
通常用俗名来称呼氨基酸 。 （ P504-505 表 20－ 1）
有时，可采用系统命名法，将氨基作为取代基来命名氨基酸。
分类和结构：
① 根据－ NH2和－ COOH的相对位置分为：
α－,β－,γ－,δ－,ε－,ω－等 。
N H 2
CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH
°±?ù Dá?μw-a- °±?ù Dá?μ
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CHCOOH
N H 2
由蛋白质水解得到的氨基酸都是 α-氨基酸。
② 根据－ NH2和－ COOH的相对数目：
中 性 氨 基 酸碱 性 氨 基 酸酸 性 氨 基 酸
－ N H 2 数 目 － C O O H 数 目
－ C O O H 数 目－ N H 2 数 目
－ C O O H 数 目－ N H 2 数 目
＝
＞
＜
近 乎 中 性呈 酸 性呈 碱 性例,
C H
2
- C H C O O H
C H
2
- N H
H
2
C
C H
2
C O O H
N H
2
H O O C C H
2
C H
2
C H C O O H
N H
2
甘 氨 酸 赖 氨 酸谷 氨 酸脯 氨 酸中 性 A A 碱 性 A A
酸 性 A A
中 性 A A
C H
2
C H
2
C H
2
C H
2
C H C O O H
N H
2 N H 2
③ 由蛋白质获得的氨基酸，除甘氨酸外，分子中的 α-C都是手性碳，且都是 L-构型。它们与 L-甘油醛之间的关系如下：
H 2 N H
C O O H
CH 2 OH
HO H
C O O H
CH 2 OH
H 2 N H
C O O H
R
L - 丝氨酸 L - 甘油醛L- a - 氨基酸
( 通式)
(2) 氨基酸的制法
(甲 ) 蛋白质水解
Protein H
+ orOH - o r
֓a - A A
÷ a - A A
¨?ùL
(乙 ) α-卤代酸的氨解
C H 3 C H C O O H + 2 N H 3 C H 3 C H C O O H + N H 4 B rH 2 O室 温
B r N H 2
(丙 ) Gabrial法
+ C l - C H 2 C O O C 2 H 5
C
C
O
O
N - K +
9 7 %
N
C
C
O
O
- C H 2 C O O C 2 H 5
C O O H
C O O H
+ H 2 N - C H 2 C O O H + C 2 H 5 O H
( 1 ) K O H,H 2 O
( 2 ) H C l,8 5 %
CH
2
( C O O C
2
H
5
)
2
Br
2
B r - C H ( C O O C
2
H
5
)
2
N K
O
O
- K B r
C
C
O
O
N - C H ( C O O C
2
H
5
)
2
C
C
O
O
N - C ( C O O C
2
H
5
)
2
CH
2
CH
2
S C H
3
H
2
O - C O
2
CH
3
S C H
2
CH
2
- C ( C O O H )
2
N H
2
CH
3
S C H
2
CH
2
- C H - C O O H
N H
2
蛋氨酸
C
2
H
5
O N a
CH
3
S C H
2
CH
2
Cl例 1：
例 2：
(丁 ) Strecker合成氨基腈a-
C 6 H 5 CH 2 C H O
NH 3
H C N
( 1 ) N a O H,H 2 O
( 2 ) H + NH
2
C 6 H 5 CH 2 C H C O O H
苯丙氨酸( 7 4 % )
C 6 H 5 CH 2 C H C N
NH 2
(3) 氨基酸的性质物性、物态：
α－ AA均为无色晶体，易溶于水，难溶于有机溶剂，
m.p较高（同时分解）。
旋光性：
除甘氨酸外，所有天然存在的 α－ AA都含有 *C，且
*C的构型均为 L－型（若以 R/S法标记，则为 S－型）。
化性：
① 分别具有－ NH2,－ COOH的性质；
√② － NH2,－ COOH的相互影响,两性,等电点；
③特殊反应。
(甲 ) 羧基的反应
R C H C O O H
NH 2
R C H C O C l
NH 2
R C H C O O C H 2 Ph
NH 2
酯化，保护羧基成酰氯，活化羧基
P C l
5
- P O C l
3
,- H C l
P h C H
2
OH
-H
2
O
(乙 ) 氨基的反应
F
N O
2
O
2
N
H N O
2
- N
2
,- H
2
O
保 护 氨 基定 量 放 N
2
,测 定 伯 氨 基
R C H C O O H
N H
2
N H
N O
2
N O
2
R C H C O O H
N H C O O C H
2
P h
R C H C O O H
- H F
- H C l
封 闭 氨 基
R C H C O O H
O H
P h C H
2
O C C l
O
(丙 ) 两性和等电点两性
∵ 氨基酸既含有－ NH2，又含有－ COOH
∴ 它既能与酸成盐：
R-CH-COOH
N H 2
+ HCl R-CH-COOH
NH 3+ Cl
-
§
+ NaOHR-CH-COOH
N H 2
R-CH-COO - Na +
N H 2
R-CH-COOH
N H 2
R-CH-COO -
NH 3+
又能与碱成盐：
实际上，氨基酸分子以内盐形式存在：
等电点当 AA溶于水时，－ COOH与－ NH2都可电离：
R-CH-COO -
N H 2 + H 3
+ O+ H
2 O
R-CH-COO -
NH 3+
- C O O H
R-CH-COOH
NH 3+
+ H 2 O
+ OH -
R-CH-COO -
NH 3+
-NH 2
但－ COOH和－ NH2的电离程度不同。
通常，电离程度：－ COOH＞－ NH2
加酸或加碱于氨基酸水溶液中，可调节－ COOH和－ NH2的电离程度，
使－ COOH和－ NH2的电离程度相同，此时溶液的 pH值称为氨基酸的等电点：
R-CH-COO
-
N H 2
R-CH-COO
-
NH 3
+
R-CH-COOH
NH 3
+
H
+
OH
-
H
+
OH
-
μ Dé?ê Dé?ê
pHpH =pH
等电点的定义：
① 氨基酸溶液中羧基与氨基的电离程度相同时溶液的 pH值 。
② 氨基酸在溶液中以偶极离子存在时,溶液的 pH值 。
③ 在电场中，氨基酸既不向阴极移动，也不向阳极移动时，氨基酸溶液的 pH值。
不同的氨基酸，其等电点不同
D D? A A ￡o
μ D? A A ￡o
D? A A ￡o
μè μ? μa 5,0 - 6,5
μè μ? μa 2,7 - 3,2
μè μ? μa 7,5 - 1 1,0
等电点时,AA溶解度最小,最容易从溶液中析出 。
利用等电点，可分离各种不同的氨基酸。
(丁 ) 与水合茚三酮的反应什么是水合茚三酮？
O
O
O
O
O
O H
O H
O
O
O H
O H
a-?a?ù
茚三酮反应：
其他 AA，包括 N-取代 α-AA，均无此反应。
∴ 用茚三酮反应可鉴别 α－ AA，也可用于 α－ AA的比色分析及色谱分析。
(二 ) 多肽
(1) 多肽的分类和命名
(2) 多肽结构的测定 (自学 )
(甲 ) 肽的水解
(乙 ) 氨基酸顺序的测定
(3) 多肽的合成 (自学 )
(甲 ) 传统合成
(乙 ) 固相合成和组合合成
(二 ) 多肽
(1) 多肽的分类和命名肽 —— α-AA分子间失水，以 (酰胺键、肽键 )
相连而成的化合物。
由两个 α-AA分子间失水而成的肽称为二肽；
由三个 α-AA分子间失水而成的肽称为三肽；
由多个 α-AA分子间失水而成的肽称为多肽 。
组成多肽的 α-AA可以相同，也可不同。
-C-NH-
O
例如，由甘氨酸和丙氨酸所形成的二肽：
A与 B结构不同，是不同的化合物。
A,N端 —— 甘氨酸,C端 —— 丙氨酸；
B,N端 —— 丙氨酸,C端 —— 甘氨酸。
H 2 N-CH 2 -C-NH-CH-COOH
O C H 3
H 2 N-CH-C-NH-CH 2 -COOH
OC H 3
aa aa
A B
由 三 种 不 同 A A 组 成 的 三 肽 有 6 种 排 列 形 式由 四 种 不 同 A A 组 成 的 四 肽 有 2 4 种 排 列 形 式由 五 种 不 同 A A 组 成 的 五 肽 有 7 2 0 种 排 列 形 式可 用 端 基 分 析 法,
部 分 水 解 法 测 定其 中 的 排列 顺 序
a - A A
命名：
以 C－端为母体。例：
aaa
HOOCCHCH 2 CH 2 C-NHCHC-NHCH 2 -COOH
O O
N H 2 CH
2 SH
多肽在自然界中广泛存在，在生物体中起着各种不同的作用。例如，胰岛素可控制碳水化合物的正常代谢。
牛胰岛素是由 51个 AA组成。
A á′ ￡o 2 1 ·? A A
B á′ ￡o 3 0 ·? A A óé á? ·? - S - S -?′ á 3é
(2) 多肽结构的测定 (自学 )
为了确定肽的结构，通常必须进行如下测定：
①组成肽的氨基酸的种类；
②每种氨基酸的数目；
③这些氨基酸在肽链中的排列顺序。
(甲 ) 肽的水解多 肽 混 合 氨 基 酸酸 或 碱水 解电 泳,离 子 交 换氨 基 酸 分 析 仪 等氨 基 酸 的 种 类 和 数 量
(乙 ) 氨基酸顺序的测定多 肽酶部 分 水 解水 解 碎 片分 离,测 定各 水 解 碎 片的 氨 基 酸 组 分拼 凑原 多 肽 的 结 构
B．端基分析法：
A．部分水解法：
用特殊试验鉴定肽链的 C-端或 N-端。
端基分析有 酶解法 和 化学法 。
酶解法：
用羧肽酶处理多肽，水解只发生在 C-端；用氨肽酶处理多肽，水解只发生在 N-端；
例如，某三肽结构的测定：
某 三 肽羧 肽 酶氨 肽 酶色 氨 酸半 胱 氨 酸
C - 端 A AN - 端 A A
+ 二 肽羧 肽 酶二 肽 +
氨 肽 酶赖 氨 酸
C - 端 第 二 个 A AN - 端 第 二 个 A A
赖 氨 酸因此，原三肽是：半胱 ·赖 ·色肽化学法：
利用某些有效的化学试剂，与多肽中的游离氨基或游离羧基发生反应，然后将反应产物水解，其中与试剂结合的氨基酸容易与其它部分分离和鉴定。例如：
此法称为 Edman降解法，其原理已被现代氨基酸自动分析仪所采用。
H
2
N C H C O
RC C H
N H
C
N
S
R '
C
6
H
5
O
+
酸
P T C 衍 生 物苯 乙 内 酰 硫 脲 衍 生 物
( P T H 衍 生 物 )
肽 链 其 余 部 分分 离,鉴 定
N - 端 氨 基 酸 的 结 构
P T C 衍 生 物 P T H 衍 生 物
P T C
酸分 离,鉴 定
N - 端 第 二 个 氨 基 酸 的 结 构
C
6
H
5
- N = C = S + H
2
N C H C O N H C H C O
R ' R
C
6
H
5
- N H C N H C H C O N H C H C O
R ' RS
异 硫 氰 酸 苯 酯 ( P T C )
(3) 多肽的合成 (自学 )
(甲 ) 传统合成
R '
H
2
N C H C O O H
引 入 第 二 个 A A
- H N C H C O -
R
B
R '
H N C H C O O H
A
活 化 第 二 个 羧 基第 三 个 A A
H
2
N C H C O O H
R
保 护 氨 基
B
- H N C H C O O H
R
B
活 化 羧 基
A
A- H N C H C O -
R
B
重 复 上 述 反 应
B 多 肽脱 去 保 护 基 团多 肽
H
2
,P d
氨 基 保 护 试 剂,如,
氯 甲 酸 苄 酯,氯 甲 酸 叔 丁 酯 等羧 基 活 化 试 剂,如,
P C l
5
,S O C l
2
等
AB
采用保护羧基，活化氨基的方法也可合成多肽。
此法操作步骤繁琐，需经多次分离提纯，最后产率不高。
1965年，中国科学家首次合成牛胰岛素。
(乙 ) 固相合成和组合合成固相合成的一般方法：
交 联 苯 乙 烯树 脂氯 甲 基 化
R C H 2 C l C H 2 A A ( 1 )R
B A A ( 1 )
B A A ( 2 )
B
( 1 ) 脱 保 护 基
( 2 )
逐 一 引 入 所 需 A A
R C H 2 - 肽 链
H 2,P d
脱 离 树 脂多 肽R C H 2 A A ( 1 ) A A ( 2 ) B
不 溶 解,只 需 每 次 洗 去 杂 质 和 剩 余 A A,
可 省 去 许 多 分 离 提 纯 步 骤不 溶 解,简 化 分 离 提 纯组合合成法：
参见高 P514-515。
(三 ) 蛋白质
(1) 蛋白质的组成和分类
(2) 蛋白质的性质
(甲 ) 溶液性质
(乙 ) 盐析
(丙 ) 两性和等电点
(丁 ) 变性
(戊 ) 显色反应
(3) 蛋白质的结构
(三 ) 蛋白质蛋白质和多肽都是由 α－ AA组成的，它们之间没有严格的区别。
一般 M＞ 1万，叫蛋白质； M＜ 1万，叫多肽。
(1) 蛋白质的组成和分类组成元素,
C,50－ 55%,H,6.5－ 7.5%,O,19－ 24%，
N,15－ 19%,S,0.23－ 2.4%,Fe,I,P等微量。
分类,
蛋白质结构复杂，只能根据形状、组成、生理作用、
溶解度分类。
·ù?Y D? 3′
μ° °3
μ° °3
è μ° °3?￠?o μ° °3
a μ? oí 2? A Aê
·ù?Y 3é 3é
μ¤ ′? μ° °3
μ o? μ° °3
a μ? a- A A
a- A A ￡¨ ·¨?ù ￡?
è? ￡o °3 μ° °3?￠ μ° °3
è? ￡o o? μ° °3?￠ é? μ° °3?￠ μ° °3 μè
·ù?Y èü?a?è
é èü D? μ° °3 ￡¨ è μ° °3 ￡?
2é èü D? μ° °3 ￡¨ è μ° °3 ￡?
·ù?Y éú àí 3÷ ó¤￠?·?￠?a oì μ° °3 μè
(2) 蛋白质的性质
(甲 ) 溶液性质蛋白质分子量高,其溶液具有亲水胶体的性质,不能透过半透膜 。 据此可分离,提纯蛋白质 。
(乙 ) 盐析向蛋白质溶液中加入无机盐 （ 如 (NH4)2SO4,MgSO4、
NaCl等 ）,蛋白质可从溶液中析出 。
盐析为可逆过程 。 （ 但若蛋白质在浓的无机盐溶液中久置会变性 ）
不同蛋白质盐析时所需盐的最低浓度不同。据此可分离蛋白质。
(丙 ) 两性和等电点与 AA相似,蛋白质也是两性物质：
① 蛋白质与强酸或强碱都能成盐；
② 在强酸性介质中,蛋白质以正离子形式存在,在电场中向阴极运动； 在强碱性介质中,蛋白质以负离子形式存在,在电场中向阳极运动 。
③ 调节蛋白质溶液的 pH值,总会在某一 pH值下使蛋白质以偶极离子形式存在,所以蛋白质也有等电点 。
④不同蛋白质具有不同的等电点，据此可分离蛋白质。如梯度 pH电泳法。
(丁 ) 变性蛋 白 质 受 热,紫 外 线 及 某 些 化 学 试 剂 （ 如 HNO3,
Cl3CCOOH,苦味酸,单宁酸,重金属盐 Cr3+,Hg2+、
As3+等 ） 作用时,蛋白质的结构,性质发生变化,失去生理活性 。 如煮鸡蛋,生皮鞣制等 。
蛋白质的变性一般为不可逆的。
(戊 ) 显色反应
A,水合茚三酮反应
O
O
OH
OH
+ a - A A-¨
NH
4
+N H
3
B,缩二脲反应 NH 2 C - N H - C - N H 2
O O
+ N a O H + C u S O4 紫色缩二脲含有多个- C O - N H -
+ N a O H + C u S O4蛋白质溶液 紫色含有多个- C O - N H -
C,黄色反应 +?¨ H N O 3ú
NH 3
- ò? ￡o
NO 2
a
+?¨ H N O 3
可利用颜色反应来鉴别蛋白质。如临床分析中尿蛋白的检验。
(3) 蛋白质的结构蛋白质是最复杂的天然高分子，其结构可用四级结构来描述。
一级结构 —— 指 α－ AA的排列顺序。
NH-CHR-C NH-CHR-C NH-CHR-C
O O O
p- pé?(动画，肽平面 )
二级结构 —— 指蛋白质的空间构象。
由于氢键的作用使肽链（蛋白质）呈 α-螺旋或 β-折叠片结构。
α－螺旋,肽链呈右手螺旋状 。 (动画 1,动画 2)
每圈 3.6个 AA单位，螺距 0.54nm。
β－折叠片,肽链伸展在褶纸形的平面上,相邻的肽链又通过氢键缔合。 (动画 )
很多蛋白质常常是在分子链中既有 α-螺旋，又有 β-折叠，并且多次重复这两种空间结构：
γ－螺旋,肽链呈左手螺旋状 。
每圈 3个 AA单位，
螺距 2.86nm。
γ－螺旋存在于胶朊纤维中。由于脯氨酸和羟脯氨酸的环状结构，
与其他氨基酸缩合成肽链后，不再存在 N－ H，不利于形成 α-螺旋。
三级结构 —— 在二级结构的基础上再进一步卷曲、褶叠、
盘绕。 （多条肽链扭成“麻花”。）
蛋白质的三级结构是其他次级键，
如－ S－ S－（二硫键）、离子键、
氢键、疏水键、支链等，共同作用的结果。
四级结构 —— 在三级结构的基础上，各亚基再进一步形成特定的空间结构。
四级结构与蛋白质的生理活性有关。
例如，马血红蛋白由四个独立的亚基组成。两个各含 141个氨基酸残基的 a-蛋白和两个各含
146个 氨基酸 残基的 b-蛋白。
使蛋白质亚基聚集的主要因素是疏水基团之间的作用力。当把各个亚基分开时，其三维形状使极性侧链露在外围适应水溶液环境，而把非极性侧链保护在内部避免接触水，但是在分子表面仍有一小片疏水区与水接触。当两个或更多个亚基聚集在一起时，这些疏水区互相接触而避免与水接触，从而维持各亚基之间的聚合。
肽平面
α - 螺旋 1
α- 螺旋 2
β - 折叠
(一 ) 氨基酸
(二 ) 多肽
(三 ) 蛋白质
(一 ) 氨基酸
(1) 氨基酸的结构和命名
(2) 氨基酸的制法
(甲 ) 蛋白质水解
(乙 ) α-卤代酸的氨解
(丙 ) Gabrial法
(丁 ) Strecker合成
(3) 氨基酸的性质
(甲 ) 羧基的反应
(乙 ) 氨基的反应
(丙 ) 两性和等电点
(丁 ) 与水合茚三酮的反应第二十章 氨基酸、蛋白质
(一 ) 氨基酸结构特点,AA分子中既含有氨基,又含有羧基 。
(1) 氨基酸的结构和命名命名,
通常用俗名来称呼氨基酸 。 （ P504-505 表 20－ 1）
有时，可采用系统命名法，将氨基作为取代基来命名氨基酸。
分类和结构：
① 根据－ NH2和－ COOH的相对位置分为：
α－,β－,γ－,δ－,ε－,ω－等 。
N H 2
CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 COOH
°±?ù Dá?μw-a- °±?ù Dá?μ
CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CHCOOH
N H 2
由蛋白质水解得到的氨基酸都是 α-氨基酸。
② 根据－ NH2和－ COOH的相对数目：
中 性 氨 基 酸碱 性 氨 基 酸酸 性 氨 基 酸
－ N H 2 数 目 － C O O H 数 目
－ C O O H 数 目－ N H 2 数 目
－ C O O H 数 目－ N H 2 数 目
＝
＞
＜
近 乎 中 性呈 酸 性呈 碱 性例,
C H
2
- C H C O O H
C H
2
- N H
H
2
C
C H
2
C O O H
N H
2
H O O C C H
2
C H
2
C H C O O H
N H
2
甘 氨 酸 赖 氨 酸谷 氨 酸脯 氨 酸中 性 A A 碱 性 A A
酸 性 A A
中 性 A A
C H
2
C H
2
C H
2
C H
2
C H C O O H
N H
2 N H 2
③ 由蛋白质获得的氨基酸，除甘氨酸外，分子中的 α-C都是手性碳，且都是 L-构型。它们与 L-甘油醛之间的关系如下：
H 2 N H
C O O H
CH 2 OH
HO H
C O O H
CH 2 OH
H 2 N H
C O O H
R
L - 丝氨酸 L - 甘油醛L- a - 氨基酸
( 通式)
(2) 氨基酸的制法
(甲 ) 蛋白质水解
Protein H
+ orOH - o r
֓a - A A
÷ a - A A
¨?ùL
(乙 ) α-卤代酸的氨解
C H 3 C H C O O H + 2 N H 3 C H 3 C H C O O H + N H 4 B rH 2 O室 温
B r N H 2
(丙 ) Gabrial法
+ C l - C H 2 C O O C 2 H 5
C
C
O
O
N - K +
9 7 %
N
C
C
O
O
- C H 2 C O O C 2 H 5
C O O H
C O O H
+ H 2 N - C H 2 C O O H + C 2 H 5 O H
( 1 ) K O H,H 2 O
( 2 ) H C l,8 5 %
CH
2
( C O O C
2
H
5
)
2
Br
2
B r - C H ( C O O C
2
H
5
)
2
N K
O
O
- K B r
C
C
O
O
N - C H ( C O O C
2
H
5
)
2
C
C
O
O
N - C ( C O O C
2
H
5
)
2
CH
2
CH
2
S C H
3
H
2
O - C O
2
CH
3
S C H
2
CH
2
- C ( C O O H )
2
N H
2
CH
3
S C H
2
CH
2
- C H - C O O H
N H
2
蛋氨酸
C
2
H
5
O N a
CH
3
S C H
2
CH
2
Cl例 1：
例 2：
(丁 ) Strecker合成氨基腈a-
C 6 H 5 CH 2 C H O
NH 3
H C N
( 1 ) N a O H,H 2 O
( 2 ) H + NH
2
C 6 H 5 CH 2 C H C O O H
苯丙氨酸( 7 4 % )
C 6 H 5 CH 2 C H C N
NH 2
(3) 氨基酸的性质物性、物态：
α－ AA均为无色晶体，易溶于水，难溶于有机溶剂，
m.p较高（同时分解）。
旋光性：
除甘氨酸外，所有天然存在的 α－ AA都含有 *C，且
*C的构型均为 L－型（若以 R/S法标记，则为 S－型）。
化性：
① 分别具有－ NH2,－ COOH的性质；
√② － NH2,－ COOH的相互影响,两性,等电点；
③特殊反应。
(甲 ) 羧基的反应
R C H C O O H
NH 2
R C H C O C l
NH 2
R C H C O O C H 2 Ph
NH 2
酯化，保护羧基成酰氯，活化羧基
P C l
5
- P O C l
3
,- H C l
P h C H
2
OH
-H
2
O
(乙 ) 氨基的反应
F
N O
2
O
2
N
H N O
2
- N
2
,- H
2
O
保 护 氨 基定 量 放 N
2
,测 定 伯 氨 基
R C H C O O H
N H
2
N H
N O
2
N O
2
R C H C O O H
N H C O O C H
2
P h
R C H C O O H
- H F
- H C l
封 闭 氨 基
R C H C O O H
O H
P h C H
2
O C C l
O
(丙 ) 两性和等电点两性
∵ 氨基酸既含有－ NH2，又含有－ COOH
∴ 它既能与酸成盐：
R-CH-COOH
N H 2
+ HCl R-CH-COOH
NH 3+ Cl
-
§
+ NaOHR-CH-COOH
N H 2
R-CH-COO - Na +
N H 2
R-CH-COOH
N H 2
R-CH-COO -
NH 3+
又能与碱成盐：
实际上，氨基酸分子以内盐形式存在：
等电点当 AA溶于水时，－ COOH与－ NH2都可电离：
R-CH-COO -
N H 2 + H 3
+ O+ H
2 O
R-CH-COO -
NH 3+
- C O O H
R-CH-COOH
NH 3+
+ H 2 O
+ OH -
R-CH-COO -
NH 3+
-NH 2
但－ COOH和－ NH2的电离程度不同。
通常，电离程度：－ COOH＞－ NH2
加酸或加碱于氨基酸水溶液中，可调节－ COOH和－ NH2的电离程度，
使－ COOH和－ NH2的电离程度相同，此时溶液的 pH值称为氨基酸的等电点：
R-CH-COO
-
N H 2
R-CH-COO
-
NH 3
+
R-CH-COOH
NH 3
+
H
+
OH
-
H
+
OH
-
μ Dé?ê Dé?ê
pHpH =pH
等电点的定义：
① 氨基酸溶液中羧基与氨基的电离程度相同时溶液的 pH值 。
② 氨基酸在溶液中以偶极离子存在时,溶液的 pH值 。
③ 在电场中，氨基酸既不向阴极移动，也不向阳极移动时，氨基酸溶液的 pH值。
不同的氨基酸，其等电点不同
D D? A A ￡o
μ D? A A ￡o
D? A A ￡o
μè μ? μa 5,0 - 6,5
μè μ? μa 2,7 - 3,2
μè μ? μa 7,5 - 1 1,0
等电点时,AA溶解度最小,最容易从溶液中析出 。
利用等电点，可分离各种不同的氨基酸。
(丁 ) 与水合茚三酮的反应什么是水合茚三酮？
O
O
O
O
O
O H
O H
O
O
O H
O H
a-?a?ù
茚三酮反应：
其他 AA，包括 N-取代 α-AA，均无此反应。
∴ 用茚三酮反应可鉴别 α－ AA，也可用于 α－ AA的比色分析及色谱分析。
(二 ) 多肽
(1) 多肽的分类和命名
(2) 多肽结构的测定 (自学 )
(甲 ) 肽的水解
(乙 ) 氨基酸顺序的测定
(3) 多肽的合成 (自学 )
(甲 ) 传统合成
(乙 ) 固相合成和组合合成
(二 ) 多肽
(1) 多肽的分类和命名肽 —— α-AA分子间失水，以 (酰胺键、肽键 )
相连而成的化合物。
由两个 α-AA分子间失水而成的肽称为二肽；
由三个 α-AA分子间失水而成的肽称为三肽；
由多个 α-AA分子间失水而成的肽称为多肽 。
组成多肽的 α-AA可以相同，也可不同。
-C-NH-
O
例如，由甘氨酸和丙氨酸所形成的二肽：
A与 B结构不同，是不同的化合物。
A,N端 —— 甘氨酸,C端 —— 丙氨酸；
B,N端 —— 丙氨酸,C端 —— 甘氨酸。
H 2 N-CH 2 -C-NH-CH-COOH
O C H 3
H 2 N-CH-C-NH-CH 2 -COOH
OC H 3
aa aa
A B
由 三 种 不 同 A A 组 成 的 三 肽 有 6 种 排 列 形 式由 四 种 不 同 A A 组 成 的 四 肽 有 2 4 种 排 列 形 式由 五 种 不 同 A A 组 成 的 五 肽 有 7 2 0 种 排 列 形 式可 用 端 基 分 析 法,
部 分 水 解 法 测 定其 中 的 排列 顺 序
a - A A
命名：
以 C－端为母体。例：
aaa
HOOCCHCH 2 CH 2 C-NHCHC-NHCH 2 -COOH
O O
N H 2 CH
2 SH
多肽在自然界中广泛存在，在生物体中起着各种不同的作用。例如，胰岛素可控制碳水化合物的正常代谢。
牛胰岛素是由 51个 AA组成。
A á′ ￡o 2 1 ·? A A
B á′ ￡o 3 0 ·? A A óé á? ·? - S - S -?′ á 3é
(2) 多肽结构的测定 (自学 )
为了确定肽的结构，通常必须进行如下测定：
①组成肽的氨基酸的种类；
②每种氨基酸的数目；
③这些氨基酸在肽链中的排列顺序。
(甲 ) 肽的水解多 肽 混 合 氨 基 酸酸 或 碱水 解电 泳,离 子 交 换氨 基 酸 分 析 仪 等氨 基 酸 的 种 类 和 数 量
(乙 ) 氨基酸顺序的测定多 肽酶部 分 水 解水 解 碎 片分 离,测 定各 水 解 碎 片的 氨 基 酸 组 分拼 凑原 多 肽 的 结 构
B．端基分析法：
A．部分水解法：
用特殊试验鉴定肽链的 C-端或 N-端。
端基分析有 酶解法 和 化学法 。
酶解法：
用羧肽酶处理多肽，水解只发生在 C-端；用氨肽酶处理多肽，水解只发生在 N-端；
例如，某三肽结构的测定：
某 三 肽羧 肽 酶氨 肽 酶色 氨 酸半 胱 氨 酸
C - 端 A AN - 端 A A
+ 二 肽羧 肽 酶二 肽 +
氨 肽 酶赖 氨 酸
C - 端 第 二 个 A AN - 端 第 二 个 A A
赖 氨 酸因此，原三肽是：半胱 ·赖 ·色肽化学法：
利用某些有效的化学试剂，与多肽中的游离氨基或游离羧基发生反应，然后将反应产物水解，其中与试剂结合的氨基酸容易与其它部分分离和鉴定。例如：
此法称为 Edman降解法，其原理已被现代氨基酸自动分析仪所采用。
H
2
N C H C O
RC C H
N H
C
N
S
R '
C
6
H
5
O
+
酸
P T C 衍 生 物苯 乙 内 酰 硫 脲 衍 生 物
( P T H 衍 生 物 )
肽 链 其 余 部 分分 离,鉴 定
N - 端 氨 基 酸 的 结 构
P T C 衍 生 物 P T H 衍 生 物
P T C
酸分 离,鉴 定
N - 端 第 二 个 氨 基 酸 的 结 构
C
6
H
5
- N = C = S + H
2
N C H C O N H C H C O
R ' R
C
6
H
5
- N H C N H C H C O N H C H C O
R ' RS
异 硫 氰 酸 苯 酯 ( P T C )
(3) 多肽的合成 (自学 )
(甲 ) 传统合成
R '
H
2
N C H C O O H
引 入 第 二 个 A A
- H N C H C O -
R
B
R '
H N C H C O O H
A
活 化 第 二 个 羧 基第 三 个 A A
H
2
N C H C O O H
R
保 护 氨 基
B
- H N C H C O O H
R
B
活 化 羧 基
A
A- H N C H C O -
R
B
重 复 上 述 反 应
B 多 肽脱 去 保 护 基 团多 肽
H
2
,P d
氨 基 保 护 试 剂,如,
氯 甲 酸 苄 酯,氯 甲 酸 叔 丁 酯 等羧 基 活 化 试 剂,如,
P C l
5
,S O C l
2
等
AB
采用保护羧基，活化氨基的方法也可合成多肽。
此法操作步骤繁琐，需经多次分离提纯，最后产率不高。
1965年，中国科学家首次合成牛胰岛素。
(乙 ) 固相合成和组合合成固相合成的一般方法：
交 联 苯 乙 烯树 脂氯 甲 基 化
R C H 2 C l C H 2 A A ( 1 )R
B A A ( 1 )
B A A ( 2 )
B
( 1 ) 脱 保 护 基
( 2 )
逐 一 引 入 所 需 A A
R C H 2 - 肽 链
H 2,P d
脱 离 树 脂多 肽R C H 2 A A ( 1 ) A A ( 2 ) B
不 溶 解,只 需 每 次 洗 去 杂 质 和 剩 余 A A,
可 省 去 许 多 分 离 提 纯 步 骤不 溶 解,简 化 分 离 提 纯组合合成法：
参见高 P514-515。
(三 ) 蛋白质
(1) 蛋白质的组成和分类
(2) 蛋白质的性质
(甲 ) 溶液性质
(乙 ) 盐析
(丙 ) 两性和等电点
(丁 ) 变性
(戊 ) 显色反应
(3) 蛋白质的结构
(三 ) 蛋白质蛋白质和多肽都是由 α－ AA组成的，它们之间没有严格的区别。
一般 M＞ 1万，叫蛋白质； M＜ 1万，叫多肽。
(1) 蛋白质的组成和分类组成元素,
C,50－ 55%,H,6.5－ 7.5%,O,19－ 24%，
N,15－ 19%,S,0.23－ 2.4%,Fe,I,P等微量。
分类,
蛋白质结构复杂，只能根据形状、组成、生理作用、
溶解度分类。
·ù?Y D? 3′
μ° °3
μ° °3
è μ° °3?￠?o μ° °3
a μ? oí 2? A Aê
·ù?Y 3é 3é
μ¤ ′? μ° °3
μ o? μ° °3
a μ? a- A A
a- A A ￡¨ ·¨?ù ￡?
è? ￡o °3 μ° °3?￠ μ° °3
è? ￡o o? μ° °3?￠ é? μ° °3?￠ μ° °3 μè
·ù?Y èü?a?è
é èü D? μ° °3 ￡¨ è μ° °3 ￡?
2é èü D? μ° °3 ￡¨ è μ° °3 ￡?
·ù?Y éú àí 3÷ ó¤￠?·?￠?a oì μ° °3 μè
(2) 蛋白质的性质
(甲 ) 溶液性质蛋白质分子量高,其溶液具有亲水胶体的性质,不能透过半透膜 。 据此可分离,提纯蛋白质 。
(乙 ) 盐析向蛋白质溶液中加入无机盐 （ 如 (NH4)2SO4,MgSO4、
NaCl等 ）,蛋白质可从溶液中析出 。
盐析为可逆过程 。 （ 但若蛋白质在浓的无机盐溶液中久置会变性 ）
不同蛋白质盐析时所需盐的最低浓度不同。据此可分离蛋白质。
(丙 ) 两性和等电点与 AA相似,蛋白质也是两性物质：
① 蛋白质与强酸或强碱都能成盐；
② 在强酸性介质中,蛋白质以正离子形式存在,在电场中向阴极运动； 在强碱性介质中,蛋白质以负离子形式存在,在电场中向阳极运动 。
③ 调节蛋白质溶液的 pH值,总会在某一 pH值下使蛋白质以偶极离子形式存在,所以蛋白质也有等电点 。
④不同蛋白质具有不同的等电点，据此可分离蛋白质。如梯度 pH电泳法。
(丁 ) 变性蛋 白 质 受 热,紫 外 线 及 某 些 化 学 试 剂 （ 如 HNO3,
Cl3CCOOH,苦味酸,单宁酸,重金属盐 Cr3+,Hg2+、
As3+等 ） 作用时,蛋白质的结构,性质发生变化,失去生理活性 。 如煮鸡蛋,生皮鞣制等 。
蛋白质的变性一般为不可逆的。
(戊 ) 显色反应
A,水合茚三酮反应
O
O
OH
OH
+ a - A A-¨
NH
4
+N H
3
B,缩二脲反应 NH 2 C - N H - C - N H 2
O O
+ N a O H + C u S O4 紫色缩二脲含有多个- C O - N H -
+ N a O H + C u S O4蛋白质溶液 紫色含有多个- C O - N H -
C,黄色反应 +?¨ H N O 3ú
NH 3
- ò? ￡o
NO 2
a
+?¨ H N O 3
可利用颜色反应来鉴别蛋白质。如临床分析中尿蛋白的检验。
(3) 蛋白质的结构蛋白质是最复杂的天然高分子，其结构可用四级结构来描述。
一级结构 —— 指 α－ AA的排列顺序。
NH-CHR-C NH-CHR-C NH-CHR-C
O O O
p- pé?(动画，肽平面 )
二级结构 —— 指蛋白质的空间构象。
由于氢键的作用使肽链（蛋白质）呈 α-螺旋或 β-折叠片结构。
α－螺旋,肽链呈右手螺旋状 。 (动画 1,动画 2)
每圈 3.6个 AA单位，螺距 0.54nm。
β－折叠片,肽链伸展在褶纸形的平面上,相邻的肽链又通过氢键缔合。 (动画 )
很多蛋白质常常是在分子链中既有 α-螺旋，又有 β-折叠，并且多次重复这两种空间结构：
γ－螺旋,肽链呈左手螺旋状 。
每圈 3个 AA单位，
螺距 2.86nm。
γ－螺旋存在于胶朊纤维中。由于脯氨酸和羟脯氨酸的环状结构，
与其他氨基酸缩合成肽链后，不再存在 N－ H，不利于形成 α-螺旋。
三级结构 —— 在二级结构的基础上再进一步卷曲、褶叠、
盘绕。 （多条肽链扭成“麻花”。）
蛋白质的三级结构是其他次级键，
如－ S－ S－（二硫键）、离子键、
氢键、疏水键、支链等，共同作用的结果。
四级结构 —— 在三级结构的基础上，各亚基再进一步形成特定的空间结构。
四级结构与蛋白质的生理活性有关。
例如，马血红蛋白由四个独立的亚基组成。两个各含 141个氨基酸残基的 a-蛋白和两个各含
146个 氨基酸 残基的 b-蛋白。
使蛋白质亚基聚集的主要因素是疏水基团之间的作用力。当把各个亚基分开时，其三维形状使极性侧链露在外围适应水溶液环境，而把非极性侧链保护在内部避免接触水，但是在分子表面仍有一小片疏水区与水接触。当两个或更多个亚基聚集在一起时，这些疏水区互相接触而避免与水接触，从而维持各亚基之间的聚合。
肽平面
α - 螺旋 1
α- 螺旋 2
β - 折叠
