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1、会计学1武汉大学武汉大学(w hn d xu)有机化学氨基酸肽有机化学氨基酸肽和蛋白质和蛋白质第一页，共63页。一、一、Amino Acidl l分子中既含有氨基，又含有羧分子中既含有氨基，又含有羧基基(su j)的化合物统称为氨的化合物统称为氨基酸。基酸。l 组成(z chn)肽和蛋白质的结构单元分子l a-amino Acid第2页/共63页第二页，共63页。一、一、Amino Acids（一）（一）Configuration When R H,a a-C is a chiral carbon,there are two stereoisomers(D and L-a a-amino ac
2、id)The amino acids in protein molecules are the L-a a -amino acids.20 standard amino acids in proteins第3页/共63页第三页，共63页。（二）（二）20 standard amino acids第4页/共63页第四页，共63页。一、氨基酸一、氨基酸(Amino Acids)（二）（二）20 standard amino acidsUV 特征特征(tzhng)吸收：吸收：l=280 nm第5页/共63页第五页，共63页。（二）（二）20 standard amino acids第6页/共63页第
3、六页，共63页。一、一、Amino Acids（二）（二）20 standard amino acidsAcidic amino acidscontaining two carboxylic groups第7页/共63页第七页，共63页。（二）（二）20 standard amino acidsBasic amino acids containing two amino groups第8页/共63页第八页，共63页。Histidine(Histidine(酸碱催化酸碱催化酸碱催化酸碱催化(cu hu)(cu hu)中的重要氨中的重要氨中的重要氨中的重要氨基酸基酸基酸基酸)第9页/共63页第九页
4、，共63页。Essential amino acidsl lThe amino acids that must obtain from our diets because we either cannot synthesize them at all or cannot synthesize them in adequate amountsl l10 essential amino acids:Val,Leu,Ile,Thr,Met,Lys,Arg,Phe,His,Try第10页/共63页第十页，共63页。一、一、Amino Acids（三）（三）Properties of Amino Aci
5、ds1.1.旋光性旋光性旋光性旋光性 (optical activity)(optical activity)2.2.酸碱性酸碱性酸碱性酸碱性 (acid-base properties)(acid-base properties)(1)(1)氨基酸既是酸又是碱氨基酸既是酸又是碱氨基酸既是酸又是碱氨基酸既是酸又是碱物理性质物理性质(wl xngzh)：高熔点固体；高熔点固体；易溶于水，不溶于非极性溶剂。易溶于水，不溶于非极性溶剂。氨基酸在结晶氨基酸在结晶(jijng)状态或在接近中性的溶液中，状态或在接近中性的溶液中，是以两性离子是以两性离子(dipolar ion)的形式存在的。是一种内的形
6、式存在的。是一种内盐盐(inner salt)。第11页/共63页第十一页，共63页。Amino acid act either as an base(proton acceptor)Amino acids are ampholytes(两性两性(lingxng)电解质电解质)。2.酸碱性（酸碱性（Acid-Base Properties）(1)氨基酸既是酸又是碱氨基酸既是酸又是碱Amino acid act either as an acid(proton donor)第12页/共63页第十二页，共63页。2.酸碱性（酸碱性（Acid-Base Properties）(2)Isoelectr
7、ic Point(2)Isoelectric Point(氨基酸的等电点氨基酸的等电点氨基酸的等电点氨基酸的等电点)如如果果在在某某一一pH 值值下下，氨氨基基酸酸所所带带正正电电荷荷的的数数目目与与负负电电荷荷的的数数目目正正好好(zhngho)相相等等，即即净净电电荷荷为为零零，则则称称该该 pH 值为该氨基酸的等电点值为该氨基酸的等电点(pI)。第13页/共63页第十三页，共63页。等电点时，等电点时，amino acids 几乎全部以两性离几乎全部以两性离子子 I 的形式的形式(xngsh)存在存在,并伴以极少量、严并伴以极少量、严格相等的格相等的 II 和和 III。处于处于(chy
8、)等电点的氨基酸，其溶解度最等电点的氨基酸，其溶解度最小。小。pI 与解离与解离(ji l)常数常数 pK间的关系间的关系 Neutral amino acids:pI=(pK1+pK2)/2 Acidic amino acids:pI=(pK1+pKRCOOH)/2 Basic amino acids:pI=(pK1+pKRNH2)/22.酸碱性（酸碱性（Acid-Base Properties）(2)Isoelectric Point第14页/共63页第十四页，共63页。Titration Curve and pI第15页/共63页第十五页，共63页。Calculation of pI(1
9、)第16页/共63页第十六页，共63页。Calculation of pI(2)第17页/共63页第十七页，共63页。Calculation of pI(3)第18页/共63页第十八页，共63页。(2)Isoelectric Point(2)Isoelectric Point pH pI,样品带负电荷，样品点向阳极样品带负电荷，样品点向阳极(yngj)移移动动 pH=pI,样品不带电荷，样品点不移动样品不带电荷，样品点不移动纸电泳纸电泳(Paper electrophoresis)第19页/共63页第十九页，共63页。(2)Isoelectric Point(2)Isoelectric Poi
10、nt例题例题(lt)与习题与习题现在有四个氨基酸：苯丙氨酸现在有四个氨基酸：苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸、脯氨酸pI=6.3、门冬氨酸、门冬氨酸pI=2.8和赖氨酸和赖氨酸pI=9.7，请问在以下，请问在以下pH条件条件(tiojin)下进行电泳，各氨基酸的主要存在形式是什么？在外电场作用下，移向阳极还是阴极？下进行电泳，各氨基酸的主要存在形式是什么？在外电场作用下，移向阳极还是阴极？苯丙氨酸苯丙氨酸 脯氨酸脯氨酸 门冬氨酸门冬氨酸 赖氨酸赖氨酸（1）pH=7.0（2）pH=6.0（3）pH=5.0（4）pH=2.0正正 阴极阴极(ynj)正正 阴极阴极(ynj)负负 阳极阳极 正正 阴极阴极
11、(ynj)负负 阳极阳极 负负 阳极阳极 负负 阳极阳极 正正 阴极阴极正正 阴极阴极 正正 阴极阴极 正正 阴极阴极 正正 阴极阴极负负 阳极阳极 正正 阴极阴极 负负 阳极阳极 正正 阴极阴极第20页/共63页第二十页，共63页。3.Chemical Reactions of Amino Acids4.1)a-氨基酸的特殊氨基酸的特殊(tsh)反反应：应：5.分子间失水分子间失水 茚三酮反应茚三酮反应(fnyng)（鉴别反应（鉴别反应(fnyng)）第21页/共63页第二十一页，共63页。3.Chemical Reactions of Amino Acids 2)合成中的合成中的a-氨基酸
12、的保护氨基酸的保护(boh)反应：反应：羧基的保护羧基的保护(boh)第22页/共63页第二十二页，共63页。氨基氨基(nj)的保护的保护3.氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应2)合成合成(hchng)中的中的a-氨基酸氨基酸的保护反应：的保护反应：第23页/共63页第二十三页，共63页。4.Synthesis of Amino acid1)还原还原(hun yun)氨化法氨化法2)a-卤代酸的氨化卤代酸的氨化3)Gabriel-丙二酸酯合成法丙二酸酯合成法4)Strecker合成法合成法消旋产物消旋产物(chnw)第24页/共63页第二十四页，共63页。4.Synthesis of Amino
13、 acid1)还原氨化法还原氨化法实际是一步完成，又称为实际是一步完成，又称为(chn wi)仿生仿生合成合成与生物与生物合成极合成极为为(j wi)相似相似第25页/共63页第二十五页，共63页。4.Synthesis of Amino acid2 2）-卤代酸的氨化卤代酸的氨化 采用大大过量的氨采用大大过量的氨邻位羧基的影响，降低了邻位羧基的影响，降低了-氨基氨基(nj)的亲核性能的亲核性能因此，反应可以得到很好地控制因此，反应可以得到很好地控制第26页/共63页第二十六页，共63页。4.Synthesis of Amino acid3 3）Gabriel-Gabriel-丙二酸酯合成丙二
14、酸酯合成(hchng)(hchng)法法 用这种方法可以得到其他用这种方法可以得到其他(qt)合成方法难以得到的合成方法难以得到的-氨基酸，如甲硫氨酸（蛋氨酸）氨基酸，如甲硫氨酸（蛋氨酸）第27页/共63页第二十七页，共63页。4.Synthesis of Amino acid4 4）StreckerStrecker合成合成(hchng)(hchng)法法 最早发现的合成最早发现的合成(hchng)(hchng)方法方法反应反应(fnyng)机理如下：机理如下：第28页/共63页第二十八页，共63页。5 5.Resolution of D-and L-Amino acids.Resolutio
15、n of D-and L-Amino acids化学法化学法非对映异构体非对映异构体酶法酶法第29页/共63页第二十九页，共63页。6 6.Asymmetric Synthesis of.Asymmetric Synthesis of D-and L-D-and L-a a a a-Amino acids-Amino acids例例1：Corey 法法利用利用(lyng)不对称前体合成方不对称前体合成方法法第30页/共63页第三十页，共63页。6.Asymmetric Synthesis of.Asymmetric Synthesis of D-and L-D-and L-a a a a-Am
16、ino acids例例2：利用：利用(lyng)铑催化剂的不对称催化氢化铑催化剂的不对称催化氢化反应反应*讨论题：查阅文献，了解手性纯氨基酸的合成研究讨论题：查阅文献，了解手性纯氨基酸的合成研究(ynji)进展，小结主要的不对称合成途径。进展，小结主要的不对称合成途径。第31页/共63页第三十一页，共63页。二、肽二、肽(Peptides)Peptides 由两个以上氨由两个以上氨基酸通过基酸通过(tnggu)肽键（酰肽键（酰胺键）连接起来的化合物。胺键）连接起来的化合物。二肽（二肽（dipeptide）：）：2 amino acid residues寡肽（寡肽（oligopeptide）：）
17、：210 amino acid residues多肽多肽(du ti)（polypeptide）：）：10 amino acid residues蛋白质（蛋白质（protein）：）：molecular weight 10 Kd第32页/共63页第三十二页，共63页。二、肽二、肽(Peptides)自然界存在自然界存在自然界存在自然界存在(cnzi)(cnzi)多种肽类物质，如：多种肽类物质，如：多种肽类物质，如：多种肽类物质，如：青霉素青霉素青霉素青霉素 短杆菌肽短杆菌肽短杆菌肽短杆菌肽S S脑啡肽脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu leucine enkephalinTyr-Gl
18、y-Gly-Phe-Met methionine enkephalin第33页/共63页第三十三页，共63页。肽肽的的结结构构特特征征：Peptide bond 一一分分子子(fnz)氨氨基基酸酸的的羧羧基基与与另另一一分分子子(fnz)氨氨基基酸酸的的氨氨基基失失去去一一分分子子(fnz)水水而而形形成成的酰胺键。的酰胺键。二、肽二、肽(Peptides)任何羧酸的羧基与任何胺的氨基形成任何羧酸的羧基与任何胺的氨基形成(xngchng)的酰胺键是肽键吗？的酰胺键是肽键吗？第34页/共63页第三十四页，共63页。Peptide Bonds肽键肽键(ti jin)的平面特征的平面特征第35页/共
19、63页第三十五页，共63页。二、肽二、肽(Peptides)n 肽链的氨基酸顺序(shnx)与命名思考题：思考题：Are Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu and Leu-Ala-Tyr-Gly-Ser same peptides?命名命名(mng mng)以以C-端氨基酸为母体端氨基酸为母体丝氨酰丝氨酰-甘氨酰甘氨酰-色氨酰色氨酰-丙氨酰丙氨酰-亮氨酸亮氨酸第36页/共63页第三十六页，共63页。二二 硫硫 键键Disulfide bond The S-S bond in disulfide.二、肽二、肽(Peptides)第37页/共63页第三十七页，共63页。Disulfide B
20、onds第38页/共63页第三十八页，共63页。Hair:Straight or curly?烫发的过程是一个烫发的过程是一个(y)旧二硫键还原打开旧二硫键还原打开而后又氧化形成新的二而后又氧化形成新的二硫键过程硫键过程第39页/共63页第三十九页，共63页。n nDetermining the structure of peptidesn n 1.氨基酸组分分析氨基酸组分分析n n 2.氨基酸顺序氨基酸顺序(shnx)分析分析二、肽二、肽(Peptides)第40页/共63页第四十页，共63页。肽中氨基酸组分分析肽中氨基酸组分分析 The number and kinds of amino
21、acids The number and kinds of amino acids 6 N HCl,heating at 100 6 N HCl,heating at 100o oC for 24 hC for 24 h automated amino acid analyzer automated amino acid analyzer第41页/共63页第四十一页，共63页。Amino Acids AnalyzerAmino Acids Analyzer第42页/共63页第四十二页，共63页。肽中氨基酸顺序肽中氨基酸顺序(shnx)分析分析 从从从从N-N-端测序：端测序：端测序：端测序：E
22、dmanEdman降解降解降解降解(jin ji)(jin ji)法：可用于自法：可用于自法：可用于自法：可用于自动测序动测序动测序动测序适用适用(shyng)于于50肽肽第43页/共63页第四十三页，共63页。肽中氨基酸顺序肽中氨基酸顺序(shnx)分析分析 C-C-端氨基酸残基的分析：羧肽酶端氨基酸残基的分析：羧肽酶端氨基酸残基的分析：羧肽酶端氨基酸残基的分析：羧肽酶羧肽酶是肽链外切酶（羧肽酶是肽链外切酶（羧肽酶是肽链外切酶（羧肽酶是肽链外切酶（exopeptidaseexopeptidase），即它专门），即它专门），即它专门），即它专门(zhunmn)(zhunmn)催化水解肽链末端（
23、即催化水解肽链末端（即催化水解肽链末端（即催化水解肽链末端（即C-C-端）的肽键。端）的肽键。端）的肽键。端）的肽键。羧肽酶羧肽酶A A水解断裂那些水解断裂那些(nxi)(nxi)不是不是ArgArg和和LysLys的的C-C-端氨基端氨基酸酸羧肽酶羧肽酶B B则仅水解断裂则仅水解断裂C-C-端为端为ArgArg或或LysLys的氨基酸的氨基酸第44页/共63页第四十四页，共63页。肽中氨基酸顺序肽中氨基酸顺序(shnx)分析分析 多肽链的选择性水解：酶法和化学法多肽链的选择性水解：酶法和化学法多肽链的选择性水解：酶法和化学法多肽链的选择性水解：酶法和化学法化学法化学法化学法化学法溴化氰水解法
24、，选择性切割甲硫氨酸的羧基溴化氰水解法，选择性切割甲硫氨酸的羧基溴化氰水解法，选择性切割甲硫氨酸的羧基溴化氰水解法，选择性切割甲硫氨酸的羧基所形成所形成所形成所形成(xngchng)(xngchng)的肽键。的肽键。的肽键。的肽键。第45页/共63页第四十五页，共63页。肽中氨基酸顺序肽中氨基酸顺序(shnx)分析分析 采用重叠法得出采用重叠法得出采用重叠法得出采用重叠法得出(d ch)(d ch)整个肽链的氨基酸顺序整个肽链的氨基酸顺序整个肽链的氨基酸顺序整个肽链的氨基酸顺序第46页/共63页第四十六页，共63页。二、肽二、肽(Peptides)Preparation of Peptides
25、There are three ways to obtain a peptides:Purification from tissue Genetic engineering Direct chemical synthesis（化学合成）（化学合成）to synthesize Asp-Phe-OMe (Aspartame or NutraSweet,150 sweeter than sucrose)第47页/共63页第四十七页，共63页。Chemical Synthesis of Peptides 经典合成法经典合成法 N-端氨基端氨基(nj)保护保护 羧基的活化羧基的活化 与第二个氨基与第二个
26、氨基(nj)酸偶联酸偶联 再活化羧基再活化羧基 与与第三个氨基第三个氨基(nj)酸偶联酸偶联 .去保护去保护第48页/共63页第四十八页，共63页。Chemical Synthesis of Peptides Solid-Phase Peptide Synthesis Solid-Phase Peptide Synthesis (1962,R.Bruce Merrifield)(1962,R.Bruce Merrifield)第49页/共63页第四十九页，共63页。Chemical Synthesis of Peptides Solid-Phase Peptide Synthesis Soli
27、d-Phase Peptide Synthesis (1962,R.Bruce Merrifield)(1962,R.Bruce Merrifield)固相合成固相合成(hchng)示意图示意图第50页/共63页第五十页，共63页。Chemical Synthesis of Peptides组合组合组合组合(zh)(zh)合成法：一次合成多种肽的混合物（多肽库）合成法：一次合成多种肽的混合物（多肽库）合成法：一次合成多种肽的混合物（多肽库）合成法：一次合成多种肽的混合物（多肽库）混合裂分法混合裂分法混合裂分法混合裂分法三次三次(sn c)合成就得到合成就得到27个三肽的三种混合物库个三肽的三种
28、混合物库第51页/共63页第五十一页，共63页。Chemical Synthesis of Peptides组合组合组合组合(zh)(zh)合成法：一次合成多种肽的混合物（多肽库）合成法：一次合成多种肽的混合物（多肽库）合成法：一次合成多种肽的混合物（多肽库）合成法：一次合成多种肽的混合物（多肽库）光印迹法（光控合成法或光定向法）光印迹法（光控合成法或光定向法）光印迹法（光控合成法或光定向法）光印迹法（光控合成法或光定向法）紫外光照后后切除保护基，得到的自由紫外光照后后切除保护基，得到的自由(zyu)氨基可氨基可以进一步反应以进一步反应第52页/共63页第五十二页，共63页。光印迹法（光控合成
29、光印迹法（光控合成光印迹法（光控合成光印迹法（光控合成(hchng)(hchng)(hchng)(hchng)法或光法或光法或光法或光定向法）定向法）定向法）定向法）采用蒙板覆盖采用蒙板覆盖(fgi)控制控制UV灯照射区域，则在定点区域发生反应灯照射区域，则在定点区域发生反应第53页/共63页第五十三页，共63页。光印迹光印迹光印迹光印迹(yn j)(yn j)(yn j)(yn j)法（光控合成法或光定法（光控合成法或光定法（光控合成法或光定法（光控合成法或光定向法）向法）向法）向法）多次改换多次改换(gihun)蒙板覆盖区域，则得到不同区域的不蒙板覆盖区域，则得到不同区域的不同的多肽化合物
30、同的多肽化合物第54页/共63页第五十四页，共63页。Biosynthesis of Peptides Amino acid sequences can be deduced from DNA sequences.Each amino acid is encoded by a specific sequence of three nucleotides(triplet)known as the genetic code.第55页/共63页第五十五页，共63页。三、蛋白质三、蛋白质（Proteins)n nPrimary structure of proteins the sequence of
31、 amino acids in the chain abd the location of aa the disulfide bridges第56页/共63页第五十六页，共63页。三、蛋白质（三、蛋白质（Proteins)nSecondary structure of proteinsn the conformation of segments of the backbone chain of a protein.n stabilized by hydrogen bonds n a-helix：由链内氢键：由链内氢键(qn jin)维系维系 n b-pleated sheet：由链间氢键：由链
32、间氢键(qn jin)维系维系第57页/共63页第五十七页，共63页。Secondary structure第58页/共63页第五十八页，共63页。三、蛋白质（三、蛋白质（Proteins)nTertiary structure of proteins the three-dimensional arrangement of all the atoms in the protein.stabilized by disulfide bonds,hydrogen bonds,electrostatic attractions,hydrophobic interactions第59页/共63页第五十
33、九页，共63页。第60页/共63页第六十页，共63页。三、蛋白质（三、蛋白质（Proteins)nQuaternary structure of proteins the way the subunits are arranged in space.held by hydrogen bonds,electrostatic attractions,hydrophobic interactions monomer,dimer,trimer,tetramer,hexamer,etc.第61页/共63页第六十一页，共63页。本章本章(bn zhn)主要内容主要内容一、氨基酸一、氨基酸(Amino Acid)(Amino Acid)（重（重点点(zhngdin)(zhngdin)内容）内容）（一）结构特点（一）结构特点 （二）（二）20 20 种基本氨基酸种基本氨基酸 （三）氨基酸的特性（三）氨基酸的特性 （四）氨基酸的合成与拆分（四）氨基酸的合成与拆分二、肽二、肽(Peptides)(Peptides)三、蛋白质三、蛋白质(Proteins)(Proteins)（简述）（简述）第62页/共63页第六十二页，共63页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第63页/共63页第六十三页，共63页。