第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 1
第十六章
氨基酸、多肽、蛋白质
第一节 氨基酸
第二节 多肽
第三节 蛋白质简介
内 容
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 2
蛋白质,
含氮的天然高聚物，生物体内一切组织的基本组成部分。
除水外，细胞内 80％都是蛋白质。在生命现象中起重要的作
用。人类的主要营养物质之一。
如,
酶（球蛋白） —— 机体内起催化作用
激素（蛋白质及其衍生物） —— 调解代谢
血红蛋白 —— 运输 O2和 CO2
抗原抗体 —— 免疫作用
蛋白质水解后都生成氨基酸
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 3
分类：
按烃基类型可分为脂肪族氨基酸, 芳香族氨基酸, 含杂环氨基酸 。
按分子中氨基和羧基的数目分为中性氨基酸, 酸性氨基酸, 碱性
氨基酸 。
命名,多按其来源或性质而命名。国际上有通用的符号
目前已知的氨基酸已超过 100种以上，但在生物体内作为合成
蛋白质的原料只有二十种。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 4
第一节 氨基酸
一、天然氨基酸：
蛋白质水解后得到的氨基酸都是 α －氨基酸
H
N H 2
C O O HR
天然产氨基酸（除甘胺酸）都有旋光性，绝大多数为 L构型，
（少数微生物代谢产物是 D构型）
C O O H
C H 3
HH O
C O O H
R
HH 2 N
L － 乳 酸 L － 氨 基 酸
用 R,S 命名的则 L 构型的氨
基酸多为 S 型，只有 L－半胱
氨酸为 R 型。
C O O H
C H 2 S H
HH 2 N
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 5
下列 19种氨基酸可组成无数蛋白质：
结构 名称 缩写 等电点
I、中性 (*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）
NH2CH2COOH 甘胺酸 Gly 5.97
N H 2
H 3 C H C C O O H
丙胺酸 Ala 6.00
N H 2
C H( H 3 C ) 2 H C C O O H
*颉胺酸 Val 5.96
N H 2
C HC 2 H 5 H C C O O H
C H 3
*异亮胺酸 Ile 5.98
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 6
结构 名称 缩写 等电点
N H 2
C H C O O H( H 3 C ) 2 H C H 2 C *亮胺酸 Leu 6.02
N H 2
C H C O O HC 6 H 5 H 2 C
*苯丙胺酸 Phe 5.48
N H 2
C H C O O HH S H 2 C 半胱胺酸 Cys 5.07
N H 2
C H C O O HH 3 C H C
O H
*苏胺酸 Thr 5.6
O
H 2 N C ( C H 2 ) 2 C H C O O H
N H 2
谷胺酰胺 Gln 5.56
O
H 2 N C C H 2 C H C O O H
N H 2 天冬酰胺 Asn 5.07
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 7
结构 名称 缩写 等电点
C H 3 S ( C H 2 ) 2 C H C O O H
N H 2 *蛋胺酸 Met 5.47
H O C H 2 C H C O O H
N H 2 丝胺酸 Ser 5.68
N
H
C O O H
脯胺酸 pro 6.30
C H 2 C HH O C O O H
N H 2酪胺酸 Tyr 5.66
N
H
C H 2 C H C O O H
N H 2
*色胺酸 Trp 5.89
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 8
结构 名称 缩写 等电点
II 酸性
H O O C C H 2 C H C O O H
N H 2 天冬胺酸 Asp 2.77
H O O C ( C H 2 ) 2 C H C O O H
N H 2谷胺酸 Glu 3.22
III 碱性
H 2 N ( C H 2 ) 4 C H C O O H
N H 2 *赖胺酸 Lys 9.74
C H N ( C H 2 ) 2 C H C O O H
N H 2
H N
N H 3
精胺酸 Arg 10.76
NH 2 N
C H 2 C H
N H 2
C O O
组胺酸 His 7.59
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 9
二、氨基酸的性质：
1、两性
分子中同时含有碱性的氨基和酸性的羧基既可以与酸发生
反应，也可以和碱发生反应：
通常以内盐存在：
H 3 N
H
C C O O
R
离子化合物；熔点高（分
解）难溶于有机溶剂
H 3 N C H C O O H
R
H C l
H 2 N C H C O O H
R
N a O H
H 2 N C H C O O -
R
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 10
等电点
在氨基酸水溶液中加入酸或碱, 至使羧基和氨基的离子化程
度相等 （ 即 氨基酸分子所带电荷呈中性 —— 处于等电状态 ）
时溶液的 pH值称为氨基酸的等电点 。 常以 pI表示 。
R C H C O O H
N H 3
R C H C O O
N H 3
R C H C O O
N H 2
R C H C O O H
N H 2
O H
HO H
H
说明：
1° 等电点为电中性而不是中性 （ 即 pH=7）, 在溶液中加入
电极时其电荷迁移为零 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 11
各类氨基酸的等电点：
中性氨基酸 pI = 4.8~6.3
酸性氨基酸 pI = 2.7~3.2
碱性氨基酸 pI = 7.6~10.8
R ' C O C l N H 2 C H
R
C O O H R ' C N H
O
C H
R
C O O H+ + H C l
2,氨基酸氨基的反应
（ 1） 氨基的酰基化：
2° 等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。
常用酰化剂,乙酰氯、苯甲酰氯、醋酸酐、邻苯二甲酸酐
电解时，随 PH值不同（以不同
的电荷形式存在）而向阴极（或
阳极移动 —— 电泳分离
（ 04,12,24）
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 12
在蛋白质的合成过程中为保护氨基则用苄氧甲酰氯作为酰化剂 。
N H 2 C H
R
C O O H C N H
O
C H
R
C O O H+C H 2 O C C l
O
C H 2 O
苄氧甲酰氯的酰基易引入，对以后应用的种种试剂较稳定，同时
还能用多种方法把它脱下来。
（ 2）氨基的烃基化, （ 与 RX作用 ）
N H 2 C H
R
C O O H N H C H
R
C O O H+
N O 2
N O 2F
N O 2
N O 2
氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定 N端的试剂。
（ 3） 与亚硝酸反应
思考：为何氟能被取代？
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 13
R C H
N H 2
C O O H
H N O 2
R C H
O H
C O O H + N 2 + H 2 O
用于定量分析，根据放出的 N2的体积，可以算出样品的伯氨
基的含量。
（ 4）与茚三酮反应
α-氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用，生成显蓝色或紫红色的
有色物质,用于 α－氨基酸的比色测定和纸层析显色 是鉴别。
C
C
C
O
O
O
C
C
C
O
O
O H
O HH 2 O
茚 三 酮 水 合 茚 三 酮
C
C
C
O
O
O H
O H
R C H C O O H
N H 2 C
C
C
O
O
C
C
C
O
N
H O
+ +
R C H O
C O
H 2 O3
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 14
3,氨基酸羧基的反应
氨基酸分子中羧基可能成酯、成酐、成酰胺。
三、氨基酸的制备：
蛋 白 质 水 解
微 生 物 发 酵
2 0 种 常 见 氨 基 酸 都
可 以 由 发 酵 法 制 备
有 机 合 成
主要合成方法如下：
1、由醛（或酮）制备：
R C H O
K C N + N H 4 C l O H
R H C C N
N H 3 N H 2
R H C C N
H 2 O N H 2
R H C C O O
H
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 15
2,α- 卤代酸的氨化
R C H C O O H + N H 3
X
R C H C O O H + H X
N H 2
有副产物仲胺和叔胺生成，不易纯化。
用盖布瑞尔法代替上法,可得比较纯产品。
N K
O
O
+
R
C H C O O R 'X N
O
O
C H C O O R '
R
H 2 O
C O O H
C O O H
+
R
C H C O O HH 2 N + R ' O H
合成法合成的氨基酸是外消旋体，拆分后才能得到 D-和 L-
氨基酸。采用不对称合成方法，可得光活性氨基酸。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 16
P T C * L - 肉 碱 ( C H 3 ) 3 N + C H 2 C H ( O H ) C H 2 C O O -
如：光活性 L-苯丙氨酸的合成
C H 2 C O O H
N H 2
S O C l 2
C H 2 C
O
C l
N H 3
+
C l
-
E t O H C H
2 C
O
C O O E t
N H 3
+
C l
-
C H O
P T C *
C H N C H 2 C O O E t
C H 2 C l
C H N C H * C O O E t
C H 2
H 3 O
+
C H 2 C * H C O O H
N H 2
4 0, 1 %,e e %, 5 3, 8 %
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 17
溴代丙二酸酯，用盖布瑞尔法也可以合成多种氨基酸。例：
四、氨基酸的拆分：
合成方法得到的氨基酸通常是外消旋体混合物，可用多种方
法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 18
D L － （ C H 3 ） 2 C H C H 2 C H C O O H
N H 2
O
H 3 C C O
2
D L － （ C H 3 ） 2 C H C H 2 C H C O O H
N H C C H 3
O
水 解 酶
D － 亮 胺 酸 乙 酰 胺 L － 亮 胺 酸
第二节 多肽
一、多肽的组成和命名
一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基脱水而形
成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 19
2个氨基酸形成肽 —— 二肽； 3个氨基酸形成肽 —— 三肽
分子量 < 10000，多肽。
N H 2 C H
R
C
O
O H N H 2 C H
R '
C O O H+
- H 2 O
N H 2 C H
R
C
O
N H C H
R '
C O O H
肽 键
由 n个 α-氨基酸缩合而成的肽称为 n肽, 由多个 α-氨基酸缩合
而成的肽称为多肽 。
C
O
R 1
N
R 2
H0, 1 3 2 n m C
O
R 1
N
R 2
H
+
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 20
一般把含 100个以上氨基酸的多肽 （ 有时是含 50个以上 ） 称
为蛋白质 。
许多多肽本身有重要的生理作用 后叶催产素 —— 八肽
胰岛素 —— 五十一肽
在链肽的两端中, 游离的氨基 （ -NH2）, 称为 N端；另一端则
有游离的羧基 （ -COOH）, 称为 C端 。
N H 2 C H
R
C
O
N H C H
R '
C
O
N H C H
R ' '
C O O H
n
CN 端 端
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 21
肽的命名
根据组成肽的氨基酸的顺序称为 某氨酰某氨酰 … 某氨酸
（简写为某、某、某）。
N H 2 C H
C H 3
C
O
N H C
O
N H C H
C H 2 C 6 H 5
C O O HC H
C H 2 O H
丙 氨 酰 丝 氨 酰 苯 丙 氨 酸 （ 丙 丝 苯 丙 ）
二、多肽结构的测定
很多多肽都采用俗名，如催产素、胰岛素等。
基本问题 由哪些氨基酸组成的，每种有多少？这些氨基酸按照什么次序结合成肽键？
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 22
现代方法是将水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析仪进行
分离和测定。
2．氨基酸的定量分析
1．测定分子量
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 23
测 N 端,（有两种方法）
FO
2
N
N O
2
+ H
2
N C H
R
C
O
N H C H C
O
R '
O
2
N
N O
2
H N C H
R
C
O
N H C H C
O
R '
H
2
O
H
O
2
N
N O
2
H N C H
R
C O O H
O
+ N H
2
C H C O O H
O
R '
+ … …
黄 色, 分 开 鉴 定
缺点：肽键都被水解，形成混合物，只能测 N 端的一个氨基酸。
3．端基分析（测定 N端和 C端）
a 2,4- = 硝基氟苯法 —— 桑格尔 (Sanger-英国人 )法
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 24
N C SC
6
H
5
+ H
2
N C H
R
C
O
N H C H C
O
R '
N HC
6
H
5 C
S
H N C H
R
C
O
N H C H C
O
R '
H C l
N
C C H
N H
C
O
C
6
H
5
S
R
+ N H
2
C H C
O
R '
层 析 分 离, 与 标 准
样 品 对 照, 确 定
C H
R
C O O H
继 续 降 解 … … 自 动 化 分 析
（ 多 肽 不 太 长 时 可 靠 ）
只 能 测 几 十 个 氨 基 酸 的 顺 序
b 异硫氰酸苯酯 (Ph-N=C=S)法 —— 艾德曼 (Edman)降解法。
测定咪唑衍生物的 R,即可知是哪种氨基酸 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 25
如：
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 26
测碳端, （ 1）羧基多肽酶法：
H N C H
R '
C
O
N H C H C O O H
O
R
H
2
O
羧 基 多 肽 酶
H N C H
R '
C O O H
O
+ N H
2
C H C O O H
O
R
多 次 重 复, 连 续 检 验
断 下 来 的 氨 基 酸
只 能 靠 近 游 离 羧 基 一 端
的 肽 键 被 水 解
各种蛋白水解酶能水解特定的肽键：
多肽 ?小肽，然后分析,
（ 2）部分水解法：
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 27
F.Sanger及其他工作者花了 约 10年 时间于 1953年（ 35岁）首
先测定出牛胰岛素的氨基酸顺序，由此 Sanger获得了 1958年
（ 41岁）的诺贝尔化学奖。
后来, 有几百种多肽和蛋白质的氨基酸顺序被测定出来, 其中包
括含 333个氨基酸单位的甘油醛 -3-磷酸酯脱氢酶 。
以后 F.Sanger又测定了 DNA核苷酸顺序, 因而 他第二次 （ 1980年
62岁 ） 获得了诺贝尔奖 （ 同美国人伯格, 吉尔伯特共享 ） 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 28
三、多肽的合成：
要求：
氨基酸按一定的次序连接起来
达到一定分子量
不外消旋化（缓和的条件）
两 种 氨 基 酸 A 和 B
理 论 上
四 种 二 肽, A － B, B － B, A － B 和 B － A
要 得 到 A － B, — — 保 护 A 的 N H 2 －, 和 B 的 － C O O H
－ COOH的保护 ?
C O O C H 3
H 2 O, O H H
C O O H
C O O C 2 H 5
H 2 O, O H H
C O O H
C O O C H 2 C 6 H 5
H 2 O, O H H
（ 更 常 用 ）
H 2 / P d,C
C O O H + C 6 H 5 C H 3比酰胺易水解
（ r.t,稀碱）
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 29
1,保护 -NH2或 -COOH
氨基酸是多官能团化合物, 在按要求形成肽键时, 必须将两个
官能团中的一个保护起来, 留下一个去进行指定的反应, 才能
达到合成的目的 。
对保护基的要求是：易引入, 之后又易除去 。
1,保护 -NH2或 -COOH
2,活化反应基团 （ 活化 -NH2或 -COOH）
3,生物活性
需要解决的问题：
保护 -NH2称为带帽子，保护羧基称为穿靴子。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 30
2,活化反应基团 （ 活化 -NH2或 -COOH）
通常是保护 -NH2及 -OH,-SH等, 活化 -COOH。
3,生物活性
合成多肽必须保证氨基酸的排列顺序与天然多肽相同，并与天
然多肽不论在物理、化学性质和生物活力各方面都一样，才具
有意义。
我国 1965年 6月发表合成成功牛胰岛素的文章, 生物活性
1.2~70%
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 31
一, 蛋白质的分类
1,根据蛋白质的形状分为：
（ 1） 纤维蛋白质 如丝蛋白, 角蛋白等；
（ 2） 球状蛋白质 如蛋清蛋白, 酪蛋白, 血红蛋白, γ-球
代表蛋白 （ 感冒抗体 ） 等 。
2,根据组成分：
（ 1） 单纯蛋白质 —— 其水解最终产物是 α- 氨基酸 。
（ 2） 结合蛋白质 —— α- 氨基酸 + 非蛋白质 （ 辅基 ）
辅基为糖时称为糖蛋白；辅基为核酸时称为核蛋白；辅基为血红
素时称为血红素蛋白等 。
分子量在 1000以上，构型复杂的多肽称为蛋白质
* 第三节 蛋白质简介
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 32
3.根据蛋白质的功能分；
（ 1） 活性蛋白 按生理作用不同又可分为, 酶, 激素, 抗体,
收缩蛋白, 运输蛋白等 。
（ 2） 非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白, 但本身
不具有生物活性的物质 。 例如：贮存蛋白 （ 清蛋白, 酪蛋白
等 ）, 结构蛋白 （ 角蛋白, 弹性蛋白胶原等 ） 等等 。
二 蛋白质的结构
各种蛋白质的特定结构, 决定了各种蛋白质的特定生理功能 。
蛋白质种类繁多, 结构极其复杂, 可分为：
一级结构, 二级结构, 三级结构和四级结构 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 33
对某一蛋白质, 若结构顺序发生改变, 则可引起疾病或死亡 。
例如, 血红蛋白是由两条 α-肽链 （ 各为 141肽 ） 和两条 β-肽链
（ 各为 146肽 ） 四条肽链 （ 共 574肽 ） 组成的 。
在 β链, N-6为谷氨酸, 若换为缬氨酸, 则造成红血球附聚, 即
由球状变成镰刀状, 若得了这种病 （ 镰刀形贫血症 ） 不到十年
就会死亡 。
1,蛋白质的一级结构
由各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链 （ 50个以
上氨基酸 ） 称为蛋白质的一级结构 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 34
2,蛋白质的二级结构
多肽链中互相靠近的氨基酸通过氢键的作用而形成的多肽在
空间排列 （ 构象 ） 称为蛋白质的二级结构 。
蛋白质的二级结构主要有三中形式；
1° α-螺旋 —— 右螺旋
2° β-折叠和 β-转角
3° 无规则卷曲 —— 没有确定规律性。
肽链的构象
（二级结构）
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 35
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 36
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 37
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 38
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 39
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 40
维持三级结构的作用力有：
共价键 （ -S-S-）
静电键 （ 盐键 ）
氢键
憎水基 （ 烃基等 ）
总 称 为 副 键
3,蛋白质的三级结构
由蛋白质的二级结构在空间盘绕, 折叠, 卷曲而形成的更为
复杂的空间构象称为蛋白质的三级结构 。
形成三级结构后, 亲水基团在结构外, 憎水基团在结构内,
故球状蛋白溶于水 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 41
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 42
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 43
4,蛋白质的四级结构
由一条或几条多肽链构成蛋白质的最小单位称为蛋白质亚基，
由几个亚基借助各种副键的作用而构成的一定空间结构称为
蛋白质的四级结构。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 44
三, 蛋白质的性质
1,两性及等电点
多肽链中有游离的氨基和羧基等酸碱基团, 具有两性 。
P
C O O
N H 2
H
O H
P
C O O
N H 3
P
C O O H
N H 3
H
O HP = P r o t i n
p H <> p H p Ip H p I
蛋 白 质
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 45
2,胶体性质与沉淀作用
蛋白质是大分子化合物，分子颗粒的直径在胶粒幅度之内
（ 0.1~0.001μ）呈胶体性质。蛋白质颗粒表面都带电荷，在酸
性溶液中带正电荷，在碱性溶液中带负电荷，达到帮助带有同
性电荷就于周围电性相反的的离子构成稳定的双电层。由于同
性电荷相斥，颗粒互相隔绝而不粘合，形成稳定的胶体体系。
蛋白质与水形成的亲水胶体，也和其它胶体一样不是十分稳定，
在各种因素的影响之下，蛋白质容易析出沉淀。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 46
（ 1）可逆沉淀（盐析）
蛋 白 质 溶 液
碱 金 属 盐 或 铵 盐 沉 淀
溶 解
（ 蛋 白 质 ）
H 2 O
（ 2） 不可逆沉淀
蛋白质与重金属盐作用, 或在蛋白质溶液中加入有机溶剂
（ 如丙酮, 乙醇等 ） 则发生不可逆沉淀 。 如 70-75%的酒精可
破坏细菌的水化膜, 是细菌发生沉淀和变性, 从而起到消毒
的作用 。
3,蛋白质的变性作用
蛋白质在一定条件下，共价键不变，但构象发生变化而丧失
生物活性的过程成为蛋白质的变性作用。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 47
变性条件：
物理因素,干燥, 加热, 高压, 振荡或搅拌, 紫外线,
X射线, 超声等等 。
化学因素,强酸, 强碱, 尿素, 重金属盐, 生物碱试剂
（ 三氯乙酸, 乙醇等等 ） 。
变性后的特点,二, 三 级 结 构 的 结 合 力 遭 破 坏
① 丧失生物活性
② 溶解度降低
③ 易被水解（对水解酶的抵抗力减弱）。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 48
变性作用的利用：
① 消毒, 杀菌, 点豆腐等；
② 排毒 （ 重金属盐中毒的急救 ） ；
③ 肿瘤的治疗 （ 放疗杀死癌细胞 ） ；
4,蛋白质的颜色反应
（ 1） 缩二脲反应 蛋白质与新配置的碱性硫酸铜溶液反应, 呈
紫色, 称为缩二脲反应 。
（ 2） 蛋白黄反应
蛋白质中含有苯环的氨基酸, 遇浓硝酸发生硝化反应而生成黄
色硝基化合物的反应称为蛋白黄反应 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 49
（ 3） 米勒反应 蛋白质中酪氨酸的酚基遇到硝酸汞的硝酸溶液 。
（ 4） 茚三酮反应 蛋白质与稀的茚三酮溶液共热, 呈现蓝色 。
第十六章
氨基酸、多肽、蛋白质
第一节 氨基酸
第二节 多肽
第三节 蛋白质简介
内 容
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 2
蛋白质,
含氮的天然高聚物，生物体内一切组织的基本组成部分。
除水外，细胞内 80％都是蛋白质。在生命现象中起重要的作
用。人类的主要营养物质之一。
如,
酶（球蛋白） —— 机体内起催化作用
激素（蛋白质及其衍生物） —— 调解代谢
血红蛋白 —— 运输 O2和 CO2
抗原抗体 —— 免疫作用
蛋白质水解后都生成氨基酸
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 3
分类：
按烃基类型可分为脂肪族氨基酸, 芳香族氨基酸, 含杂环氨基酸 。
按分子中氨基和羧基的数目分为中性氨基酸, 酸性氨基酸, 碱性
氨基酸 。
命名,多按其来源或性质而命名。国际上有通用的符号
目前已知的氨基酸已超过 100种以上，但在生物体内作为合成
蛋白质的原料只有二十种。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 4
第一节 氨基酸
一、天然氨基酸：
蛋白质水解后得到的氨基酸都是 α －氨基酸
H
N H 2
C O O HR
天然产氨基酸（除甘胺酸）都有旋光性，绝大多数为 L构型，
（少数微生物代谢产物是 D构型）
C O O H
C H 3
HH O
C O O H
R
HH 2 N
L － 乳 酸 L － 氨 基 酸
用 R,S 命名的则 L 构型的氨
基酸多为 S 型，只有 L－半胱
氨酸为 R 型。
C O O H
C H 2 S H
HH 2 N
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 5
下列 19种氨基酸可组成无数蛋白质：
结构 名称 缩写 等电点
I、中性 (*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）
NH2CH2COOH 甘胺酸 Gly 5.97
N H 2
H 3 C H C C O O H
丙胺酸 Ala 6.00
N H 2
C H( H 3 C ) 2 H C C O O H
*颉胺酸 Val 5.96
N H 2
C HC 2 H 5 H C C O O H
C H 3
*异亮胺酸 Ile 5.98
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 6
结构 名称 缩写 等电点
N H 2
C H C O O H( H 3 C ) 2 H C H 2 C *亮胺酸 Leu 6.02
N H 2
C H C O O HC 6 H 5 H 2 C
*苯丙胺酸 Phe 5.48
N H 2
C H C O O HH S H 2 C 半胱胺酸 Cys 5.07
N H 2
C H C O O HH 3 C H C
O H
*苏胺酸 Thr 5.6
O
H 2 N C ( C H 2 ) 2 C H C O O H
N H 2
谷胺酰胺 Gln 5.56
O
H 2 N C C H 2 C H C O O H
N H 2 天冬酰胺 Asn 5.07
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 7
结构 名称 缩写 等电点
C H 3 S ( C H 2 ) 2 C H C O O H
N H 2 *蛋胺酸 Met 5.47
H O C H 2 C H C O O H
N H 2 丝胺酸 Ser 5.68
N
H
C O O H
脯胺酸 pro 6.30
C H 2 C HH O C O O H
N H 2酪胺酸 Tyr 5.66
N
H
C H 2 C H C O O H
N H 2
*色胺酸 Trp 5.89
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 8
结构 名称 缩写 等电点
II 酸性
H O O C C H 2 C H C O O H
N H 2 天冬胺酸 Asp 2.77
H O O C ( C H 2 ) 2 C H C O O H
N H 2谷胺酸 Glu 3.22
III 碱性
H 2 N ( C H 2 ) 4 C H C O O H
N H 2 *赖胺酸 Lys 9.74
C H N ( C H 2 ) 2 C H C O O H
N H 2
H N
N H 3
精胺酸 Arg 10.76
NH 2 N
C H 2 C H
N H 2
C O O
组胺酸 His 7.59
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 9
二、氨基酸的性质：
1、两性
分子中同时含有碱性的氨基和酸性的羧基既可以与酸发生
反应，也可以和碱发生反应：
通常以内盐存在：
H 3 N
H
C C O O
R
离子化合物；熔点高（分
解）难溶于有机溶剂
H 3 N C H C O O H
R
H C l
H 2 N C H C O O H
R
N a O H
H 2 N C H C O O -
R
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 10
等电点
在氨基酸水溶液中加入酸或碱, 至使羧基和氨基的离子化程
度相等 （ 即 氨基酸分子所带电荷呈中性 —— 处于等电状态 ）
时溶液的 pH值称为氨基酸的等电点 。 常以 pI表示 。
R C H C O O H
N H 3
R C H C O O
N H 3
R C H C O O
N H 2
R C H C O O H
N H 2
O H
HO H
H
说明：
1° 等电点为电中性而不是中性 （ 即 pH=7）, 在溶液中加入
电极时其电荷迁移为零 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 11
各类氨基酸的等电点：
中性氨基酸 pI = 4.8~6.3
酸性氨基酸 pI = 2.7~3.2
碱性氨基酸 pI = 7.6~10.8
R ' C O C l N H 2 C H
R
C O O H R ' C N H
O
C H
R
C O O H+ + H C l
2,氨基酸氨基的反应
（ 1） 氨基的酰基化：
2° 等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。
常用酰化剂,乙酰氯、苯甲酰氯、醋酸酐、邻苯二甲酸酐
电解时，随 PH值不同（以不同
的电荷形式存在）而向阴极（或
阳极移动 —— 电泳分离
（ 04,12,24）
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 12
在蛋白质的合成过程中为保护氨基则用苄氧甲酰氯作为酰化剂 。
N H 2 C H
R
C O O H C N H
O
C H
R
C O O H+C H 2 O C C l
O
C H 2 O
苄氧甲酰氯的酰基易引入，对以后应用的种种试剂较稳定，同时
还能用多种方法把它脱下来。
（ 2）氨基的烃基化, （ 与 RX作用 ）
N H 2 C H
R
C O O H N H C H
R
C O O H+
N O 2
N O 2F
N O 2
N O 2
氟代二硝基苯在多肽结构分析中用作测定 N端的试剂。
（ 3） 与亚硝酸反应
思考：为何氟能被取代？
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 13
R C H
N H 2
C O O H
H N O 2
R C H
O H
C O O H + N 2 + H 2 O
用于定量分析，根据放出的 N2的体积，可以算出样品的伯氨
基的含量。
（ 4）与茚三酮反应
α-氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用，生成显蓝色或紫红色的
有色物质,用于 α－氨基酸的比色测定和纸层析显色 是鉴别。
C
C
C
O
O
O
C
C
C
O
O
O H
O HH 2 O
茚 三 酮 水 合 茚 三 酮
C
C
C
O
O
O H
O H
R C H C O O H
N H 2 C
C
C
O
O
C
C
C
O
N
H O
+ +
R C H O
C O
H 2 O3
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 14
3,氨基酸羧基的反应
氨基酸分子中羧基可能成酯、成酐、成酰胺。
三、氨基酸的制备：
蛋 白 质 水 解
微 生 物 发 酵
2 0 种 常 见 氨 基 酸 都
可 以 由 发 酵 法 制 备
有 机 合 成
主要合成方法如下：
1、由醛（或酮）制备：
R C H O
K C N + N H 4 C l O H
R H C C N
N H 3 N H 2
R H C C N
H 2 O N H 2
R H C C O O
H
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 15
2,α- 卤代酸的氨化
R C H C O O H + N H 3
X
R C H C O O H + H X
N H 2
有副产物仲胺和叔胺生成，不易纯化。
用盖布瑞尔法代替上法,可得比较纯产品。
N K
O
O
+
R
C H C O O R 'X N
O
O
C H C O O R '
R
H 2 O
C O O H
C O O H
+
R
C H C O O HH 2 N + R ' O H
合成法合成的氨基酸是外消旋体，拆分后才能得到 D-和 L-
氨基酸。采用不对称合成方法，可得光活性氨基酸。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 16
P T C * L - 肉 碱 ( C H 3 ) 3 N + C H 2 C H ( O H ) C H 2 C O O -
如：光活性 L-苯丙氨酸的合成
C H 2 C O O H
N H 2
S O C l 2
C H 2 C
O
C l
N H 3
+
C l
-
E t O H C H
2 C
O
C O O E t
N H 3
+
C l
-
C H O
P T C *
C H N C H 2 C O O E t
C H 2 C l
C H N C H * C O O E t
C H 2
H 3 O
+
C H 2 C * H C O O H
N H 2
4 0, 1 %,e e %, 5 3, 8 %
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 17
溴代丙二酸酯，用盖布瑞尔法也可以合成多种氨基酸。例：
四、氨基酸的拆分：
合成方法得到的氨基酸通常是外消旋体混合物，可用多种方
法拆分。其中用酶拆分是重要的方法之一。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 18
D L － （ C H 3 ） 2 C H C H 2 C H C O O H
N H 2
O
H 3 C C O
2
D L － （ C H 3 ） 2 C H C H 2 C H C O O H
N H C C H 3
O
水 解 酶
D － 亮 胺 酸 乙 酰 胺 L － 亮 胺 酸
第二节 多肽
一、多肽的组成和命名
一分子氨基酸中的羧基与另一分子氨基酸分子的氨基脱水而形
成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺键称为肽键。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 19
2个氨基酸形成肽 —— 二肽； 3个氨基酸形成肽 —— 三肽
分子量 < 10000，多肽。
N H 2 C H
R
C
O
O H N H 2 C H
R '
C O O H+
- H 2 O
N H 2 C H
R
C
O
N H C H
R '
C O O H
肽 键
由 n个 α-氨基酸缩合而成的肽称为 n肽, 由多个 α-氨基酸缩合
而成的肽称为多肽 。
C
O
R 1
N
R 2
H0, 1 3 2 n m C
O
R 1
N
R 2
H
+
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 20
一般把含 100个以上氨基酸的多肽 （ 有时是含 50个以上 ） 称
为蛋白质 。
许多多肽本身有重要的生理作用 后叶催产素 —— 八肽
胰岛素 —— 五十一肽
在链肽的两端中, 游离的氨基 （ -NH2）, 称为 N端；另一端则
有游离的羧基 （ -COOH）, 称为 C端 。
N H 2 C H
R
C
O
N H C H
R '
C
O
N H C H
R ' '
C O O H
n
CN 端 端
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 21
肽的命名
根据组成肽的氨基酸的顺序称为 某氨酰某氨酰 … 某氨酸
（简写为某、某、某）。
N H 2 C H
C H 3
C
O
N H C
O
N H C H
C H 2 C 6 H 5
C O O HC H
C H 2 O H
丙 氨 酰 丝 氨 酰 苯 丙 氨 酸 （ 丙 丝 苯 丙 ）
二、多肽结构的测定
很多多肽都采用俗名，如催产素、胰岛素等。
基本问题 由哪些氨基酸组成的，每种有多少？这些氨基酸按照什么次序结合成肽键？
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 22
现代方法是将水解后的氨基酸混和液用氨基酸分析仪进行
分离和测定。
2．氨基酸的定量分析
1．测定分子量
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 23
测 N 端,（有两种方法）
FO
2
N
N O
2
+ H
2
N C H
R
C
O
N H C H C
O
R '
O
2
N
N O
2
H N C H
R
C
O
N H C H C
O
R '
H
2
O
H
O
2
N
N O
2
H N C H
R
C O O H
O
+ N H
2
C H C O O H
O
R '
+ … …
黄 色, 分 开 鉴 定
缺点：肽键都被水解，形成混合物，只能测 N 端的一个氨基酸。
3．端基分析（测定 N端和 C端）
a 2,4- = 硝基氟苯法 —— 桑格尔 (Sanger-英国人 )法
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 24
N C SC
6
H
5
+ H
2
N C H
R
C
O
N H C H C
O
R '
N HC
6
H
5 C
S
H N C H
R
C
O
N H C H C
O
R '
H C l
N
C C H
N H
C
O
C
6
H
5
S
R
+ N H
2
C H C
O
R '
层 析 分 离, 与 标 准
样 品 对 照, 确 定
C H
R
C O O H
继 续 降 解 … … 自 动 化 分 析
（ 多 肽 不 太 长 时 可 靠 ）
只 能 测 几 十 个 氨 基 酸 的 顺 序
b 异硫氰酸苯酯 (Ph-N=C=S)法 —— 艾德曼 (Edman)降解法。
测定咪唑衍生物的 R,即可知是哪种氨基酸 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 25
如：
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 26
测碳端, （ 1）羧基多肽酶法：
H N C H
R '
C
O
N H C H C O O H
O
R
H
2
O
羧 基 多 肽 酶
H N C H
R '
C O O H
O
+ N H
2
C H C O O H
O
R
多 次 重 复, 连 续 检 验
断 下 来 的 氨 基 酸
只 能 靠 近 游 离 羧 基 一 端
的 肽 键 被 水 解
各种蛋白水解酶能水解特定的肽键：
多肽 ?小肽，然后分析,
（ 2）部分水解法：
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 27
F.Sanger及其他工作者花了 约 10年 时间于 1953年（ 35岁）首
先测定出牛胰岛素的氨基酸顺序，由此 Sanger获得了 1958年
（ 41岁）的诺贝尔化学奖。
后来, 有几百种多肽和蛋白质的氨基酸顺序被测定出来, 其中包
括含 333个氨基酸单位的甘油醛 -3-磷酸酯脱氢酶 。
以后 F.Sanger又测定了 DNA核苷酸顺序, 因而 他第二次 （ 1980年
62岁 ） 获得了诺贝尔奖 （ 同美国人伯格, 吉尔伯特共享 ） 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 28
三、多肽的合成：
要求：
氨基酸按一定的次序连接起来
达到一定分子量
不外消旋化（缓和的条件）
两 种 氨 基 酸 A 和 B
理 论 上
四 种 二 肽, A － B, B － B, A － B 和 B － A
要 得 到 A － B, — — 保 护 A 的 N H 2 －, 和 B 的 － C O O H
－ COOH的保护 ?
C O O C H 3
H 2 O, O H H
C O O H
C O O C 2 H 5
H 2 O, O H H
C O O H
C O O C H 2 C 6 H 5
H 2 O, O H H
（ 更 常 用 ）
H 2 / P d,C
C O O H + C 6 H 5 C H 3比酰胺易水解
（ r.t,稀碱）
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 29
1,保护 -NH2或 -COOH
氨基酸是多官能团化合物, 在按要求形成肽键时, 必须将两个
官能团中的一个保护起来, 留下一个去进行指定的反应, 才能
达到合成的目的 。
对保护基的要求是：易引入, 之后又易除去 。
1,保护 -NH2或 -COOH
2,活化反应基团 （ 活化 -NH2或 -COOH）
3,生物活性
需要解决的问题：
保护 -NH2称为带帽子，保护羧基称为穿靴子。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 30
2,活化反应基团 （ 活化 -NH2或 -COOH）
通常是保护 -NH2及 -OH,-SH等, 活化 -COOH。
3,生物活性
合成多肽必须保证氨基酸的排列顺序与天然多肽相同，并与天
然多肽不论在物理、化学性质和生物活力各方面都一样，才具
有意义。
我国 1965年 6月发表合成成功牛胰岛素的文章, 生物活性
1.2~70%
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 31
一, 蛋白质的分类
1,根据蛋白质的形状分为：
（ 1） 纤维蛋白质 如丝蛋白, 角蛋白等；
（ 2） 球状蛋白质 如蛋清蛋白, 酪蛋白, 血红蛋白, γ-球
代表蛋白 （ 感冒抗体 ） 等 。
2,根据组成分：
（ 1） 单纯蛋白质 —— 其水解最终产物是 α- 氨基酸 。
（ 2） 结合蛋白质 —— α- 氨基酸 + 非蛋白质 （ 辅基 ）
辅基为糖时称为糖蛋白；辅基为核酸时称为核蛋白；辅基为血红
素时称为血红素蛋白等 。
分子量在 1000以上，构型复杂的多肽称为蛋白质
* 第三节 蛋白质简介
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 32
3.根据蛋白质的功能分；
（ 1） 活性蛋白 按生理作用不同又可分为, 酶, 激素, 抗体,
收缩蛋白, 运输蛋白等 。
（ 2） 非活性蛋白 担任生物的保护或支持作用的蛋白, 但本身
不具有生物活性的物质 。 例如：贮存蛋白 （ 清蛋白, 酪蛋白
等 ）, 结构蛋白 （ 角蛋白, 弹性蛋白胶原等 ） 等等 。
二 蛋白质的结构
各种蛋白质的特定结构, 决定了各种蛋白质的特定生理功能 。
蛋白质种类繁多, 结构极其复杂, 可分为：
一级结构, 二级结构, 三级结构和四级结构 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 33
对某一蛋白质, 若结构顺序发生改变, 则可引起疾病或死亡 。
例如, 血红蛋白是由两条 α-肽链 （ 各为 141肽 ） 和两条 β-肽链
（ 各为 146肽 ） 四条肽链 （ 共 574肽 ） 组成的 。
在 β链, N-6为谷氨酸, 若换为缬氨酸, 则造成红血球附聚, 即
由球状变成镰刀状, 若得了这种病 （ 镰刀形贫血症 ） 不到十年
就会死亡 。
1,蛋白质的一级结构
由各氨基酸按一定的排列顺序结合而形成的多肽链 （ 50个以
上氨基酸 ） 称为蛋白质的一级结构 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 34
2,蛋白质的二级结构
多肽链中互相靠近的氨基酸通过氢键的作用而形成的多肽在
空间排列 （ 构象 ） 称为蛋白质的二级结构 。
蛋白质的二级结构主要有三中形式；
1° α-螺旋 —— 右螺旋
2° β-折叠和 β-转角
3° 无规则卷曲 —— 没有确定规律性。
肽链的构象
（二级结构）
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 35
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 36
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 37
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 38
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 39
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 40
维持三级结构的作用力有：
共价键 （ -S-S-）
静电键 （ 盐键 ）
氢键
憎水基 （ 烃基等 ）
总 称 为 副 键
3,蛋白质的三级结构
由蛋白质的二级结构在空间盘绕, 折叠, 卷曲而形成的更为
复杂的空间构象称为蛋白质的三级结构 。
形成三级结构后, 亲水基团在结构外, 憎水基团在结构内,
故球状蛋白溶于水 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 41
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 42
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 43
4,蛋白质的四级结构
由一条或几条多肽链构成蛋白质的最小单位称为蛋白质亚基，
由几个亚基借助各种副键的作用而构成的一定空间结构称为
蛋白质的四级结构。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 44
三, 蛋白质的性质
1,两性及等电点
多肽链中有游离的氨基和羧基等酸碱基团, 具有两性 。
P
C O O
N H 2
H
O H
P
C O O
N H 3
P
C O O H
N H 3
H
O HP = P r o t i n
p H <> p H p Ip H p I
蛋 白 质
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 45
2,胶体性质与沉淀作用
蛋白质是大分子化合物，分子颗粒的直径在胶粒幅度之内
（ 0.1~0.001μ）呈胶体性质。蛋白质颗粒表面都带电荷，在酸
性溶液中带正电荷，在碱性溶液中带负电荷，达到帮助带有同
性电荷就于周围电性相反的的离子构成稳定的双电层。由于同
性电荷相斥，颗粒互相隔绝而不粘合，形成稳定的胶体体系。
蛋白质与水形成的亲水胶体，也和其它胶体一样不是十分稳定，
在各种因素的影响之下，蛋白质容易析出沉淀。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 46
（ 1）可逆沉淀（盐析）
蛋 白 质 溶 液
碱 金 属 盐 或 铵 盐 沉 淀
溶 解
（ 蛋 白 质 ）
H 2 O
（ 2） 不可逆沉淀
蛋白质与重金属盐作用, 或在蛋白质溶液中加入有机溶剂
（ 如丙酮, 乙醇等 ） 则发生不可逆沉淀 。 如 70-75%的酒精可
破坏细菌的水化膜, 是细菌发生沉淀和变性, 从而起到消毒
的作用 。
3,蛋白质的变性作用
蛋白质在一定条件下，共价键不变，但构象发生变化而丧失
生物活性的过程成为蛋白质的变性作用。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 47
变性条件：
物理因素,干燥, 加热, 高压, 振荡或搅拌, 紫外线,
X射线, 超声等等 。
化学因素,强酸, 强碱, 尿素, 重金属盐, 生物碱试剂
（ 三氯乙酸, 乙醇等等 ） 。
变性后的特点,二, 三 级 结 构 的 结 合 力 遭 破 坏
① 丧失生物活性
② 溶解度降低
③ 易被水解（对水解酶的抵抗力减弱）。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 48
变性作用的利用：
① 消毒, 杀菌, 点豆腐等；
② 排毒 （ 重金属盐中毒的急救 ） ；
③ 肿瘤的治疗 （ 放疗杀死癌细胞 ） ；
4,蛋白质的颜色反应
（ 1） 缩二脲反应 蛋白质与新配置的碱性硫酸铜溶液反应, 呈
紫色, 称为缩二脲反应 。
（ 2） 蛋白黄反应
蛋白质中含有苯环的氨基酸, 遇浓硝酸发生硝化反应而生成黄
色硝基化合物的反应称为蛋白黄反应 。
第十六章 氨基酸、多肽、蛋白质 49
（ 3） 米勒反应 蛋白质中酪氨酸的酚基遇到硝酸汞的硝酸溶液 。
（ 4） 茚三酮反应 蛋白质与稀的茚三酮溶液共热, 呈现蓝色 。
