氨基酸多肽與第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質是生物功能的主要載體，而氨基酸（aminoacid)是蛋白質的構件分子。蛋白質在機體中承擔的各種各樣的生理功能，如供給機體營養、控制代謝過程、輸送氧氣、防御病菌侵襲、傳遞遺傳信息等歸根結底由20種常見氨基酸的內在性質造成的。第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五這些內在性質包括：聚合能力特有的酸堿性側鏈的結構及其化學功能的多樣性手性第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

自然界常見的20種氨基酸（確切的說為19中氨基酸和1種亞氨基酸即脯氨酸，見244-245頁），除脯氨酸及其衍生物外，這些氨基酸在結構上都是-氨基酸，且都為L-型（糖類？）。-氨基酸的結構通式H3NCOOHR－＋第4頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五一、氨基酸1、定義：分子中含有氨基的羧酸2、氨基酸的結構：根據氨基與羧基的相對位置不同，可分為-氨基酸、-氨基酸、-氨基酸┈CH3CHCOOHNH2CH2CH2COOHNH2COOHCH2CH2NH2CH2-氨基丙酸-氨基丙酸-氨基丁酸第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五3、氨基酸的命名天然的氨基酸多按其來源和性質命名，例如：門冬氨酸、甘氨酸。

構成蛋白質的二十種氨基酸象元素符號一樣都有國際通用符號，例如：甘氨酸—Gly,丙氨酸—Ala。國內則用第一個漢字表示，例如：纈氨酸—纈、亮氨酸—亮。

第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五4、氨基酸的分類

按R基的化學結構20種氨基酸可分為脂肪族、芳香族和雜環族。脂肪族(1)中性氨基酸：甘氨酸（唯一不含手性碳原子的氨基酸，不具旋光性）、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸(2)含羥基或硫氨基酸：絲氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸(3)酸性氨基酸及其酰胺：天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺(4)堿性氨基酸：賴氨酸、精氨酸第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五芳香族氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸雜環族氨基酸：組氨酸、脯氨酸注：

中性氨基酸是指分子中氨基和羧基的數目相等，但氨基的堿性與羧基的酸性并不是恰好抵消的，所以它們并不是真正中性的物質。

堿性氨基酸分子中氨基或胍基、咪唑基等堿性基團的數目多于羧基的叫堿性氨基酸。酸性氨基酸分子中羧基數目大于氨基或胍基、咪唑基等堿性基團數目。第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五5、氨基酸的構型

氨基酸的構型是與乳酸相聯系的(也就是由甘油醛導出的)，即將氨基酸看作是乳酸中的羥基被氨基取代的產物。L-乳酸的構型為：

第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

因此所有的L-型氨基酸都可以用如下通式表示：

用D，L標記法表示氨基酸的構型，是以距羧基最近的手性碳原子為標準，而糖的構型是以距醛基最遠的手性碳原子為標準。

第10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五6、氨基酸的物理性質

氨基酸是無色結晶，易溶于水而難溶于非極性有機溶劑，加熱至熔點則分解。第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五7、氨基酸的化學性質（1）兩性與等電點

氨基酸具有氨基和羧基的典型反應，例如氨基可以羥基化、?；?，可與亞硝酸作用；羧基以成酯或酰氯或酰胺等。此外，由于分子中同時具有氨基與羧基，還有氨基酸所特有的性質。

氨基酸分子中既含有氨基，又含有羧基，所以氨基酸與強酸強堿都能成鹽，氨基酸是兩性物質，本身能形成內鹽。第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五氨基酸的高熔點(實際為分解點)、難溶于非極性有機溶劑等性質說明氨基酸在結晶狀態是以兩性離子存在的。在水溶液中，氨基酸二偶極離子既可以與一個H+結合成為正離子，又可以失去一個H+成為負離子。由于－COO-

結合質子的能力與－NH3+給出質子的能力不是完全相同，即正離子與負離子的量是不等的，所以，中性氨基酸水溶液的pH不等于7，一般略小于7。

第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五這三種離子在水溶液中通過得到H+或失去H+互相轉換同時存在，在PH值達到等電點時溶液處于平衡。RCHCOO-HOH+-NH3++OHH-NH2COOCHR-+NH3COOCHRH第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

等電點：使氨基酸羧基與氨基電離程度相等，整個氨基酸分子呈電中性的溶液的pH值稱氨基酸的等電點。氨基酸不同，等電點也不同。第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（2）氨基反應與亞硝酸的作用（VanSlyke氨基測定法）反應是定量完成的，測定放出氮氣的量，便可計算分子中氨基的含量。+COOHRCHNH2HNO2CHRCOOHHO++N2H2O第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五與甲醛作用

甲醛使氨基酸的堿性消失，從而可用堿滴定羧基的含量。+COOHRCHNH2HCHOCHRCOOHH2C=N+H2O第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五氨基的?；?/p>

氨基酸分子中的氨基能酰基化成酰胺。+HNH2COOCHRR'COClRH+COOCNHCHHClOR'第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五氨基的烴基化氨基酸與RX作用則烴基化成N-烴基氨基酸：第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（3）羧基反應絡合性能

氨基酸中的羧基可以與金屬成鹽，同時氨基的氮原子上又有未共用電子對，可以與某些金屬離子形成配價鍵。因此氨基酸可以與某些金屬離子形成穩定的絡合物，可以用來分離或鑒定氨基酸。如氨基酸與Cu2+形成的藍色絡合結晶如下：第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五失羧反應

將α-氨基酸小心加熱或在高沸點溶劑中回流，可失去二氧化碳而得胺。例如，賴氨酸失羧后便得戊二胺(尸胺)。第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五羧基其他反應

氨基酸分子中羧基的反應主要利用它能成酯、成酐、成酰胺的性質。這里值得特別提出的是將氨基酸轉化為疊氮化合物的方法（氨基酸酯與肼作用生成酰肼，酰肼與亞硝酸作用則生成疊氮化合物）。

（?；B氮）第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（4）氨基酸受熱后的反應

與羥基酸的受熱反應類似，不同的氨基酸在加熱情況下，產物隨氨基與羧基的距離而異。氨基酸的受熱反應

α-氨基酸受熱時，兩分子α-氨基酸的羧基與氨基兩兩失水形成哌嗪二酮的衍生物。第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五β-氨基酸受熱反應

β-氨基酸受熱時則失氨而形成α，β-不飽和酸。

第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五γ、δ-氨基酸受熱反應

γ-或δ-氨基酸受熱則分子內氨基與羧基失水形成內酰胺。

第25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五ω-氨基酸受熱失水

當氨基與羧基距離更遠時，受熱后則多個分子間的氨基與羧基失水生成聚酰胺。第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（5）與茚三酮反應α-氨基酸在堿性溶液中與茚三酮作用，生成顯藍色或紫紅色的有色物質，是鑒別α-氨基酸的靈敏的方法。

脯氨酸、羥基脯氨酸與茚三酮不生成藍紫色物質而是生成黃色產物。第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五8、常見氨基酸（1）甘氨酸

甘氨酸是無色結晶，有甜味。最簡單的、且沒有手性碳原子的氨基酸，存在于多種蛋白質中，也以酰胺的形式存在于膽酸、馬尿酸和谷胱甘肽中。

在植物中分布很廣的甜菜堿，可以看作是甘氨酸的三甲基內鹽，在甜菜中含量較多。

甘氨酸的許多衍生物是近年來新發展的農藥及醫藥。第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（2）半胱氨酸和胱氨酸

它們多存在于蛋白性的動物保護組織(如毛發、角、指甲等)中，并可通過氧化還原而相互轉化。

它們都可由頭發水解制得。在醫藥上半胱氨酸可用于肝炎、銻劑中毒或放射性藥物中毒的治療。胱氨酸有促進機體細胞氧化還原機能，增加白血球和阻止病原菌發育等作用，并可用于治療脫發癥。第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（3）色氨酸

色氨酸是動物生長所不可缺少的氨基酸，它存在于大多數蛋白質中。色氨酸在動物大腸中能因細菌的分解作用而產生糞臭素。色氨酸也是植物幼芽中所含生長素β-吲哚乙酸的來源。色氨酸在醫藥上有防治癩皮病的作用。第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（4）谷氨酸

谷氨酸是難溶于水的結晶。L-(-)-谷氨酸的單鈉鹽就是味精，工業上可由糖類物質發酵或由植物蛋白水解制取。D-谷氨酸是無味的。第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五二、多肽多肽的組成和命名1．肽和肽鍵

一分子氨基酸中的羧基與另一分子氨基酸分子的氨基脫水而形成的酰胺叫做肽，其形成的酰胺鍵稱為肽鍵。

由n個α-氨基酸縮合而成的肽稱為n肽，由多個α-氨基酸縮合而成的肽稱為多肽。

第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

無論肽鏈有多長，在鏈的兩端一端有游離的氨基（-NH2），稱為N端；鏈的另一端有游離的羧基（-COOH），稱為C端。第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五2、肽的命名

命名時由N端叫起，稱為某氨酰某氨酸，為了書寫簡便起見，也常用簡寫來表示。例如：

天然多肽都是由不同氨基酸組成，相對分子質量一般在10000以下。蛋白質也是由許多氨基酸單元通過肽鍵組成的，但是蛋白質的相對分子質量更高，所含氨基酸單元多在100以上，結構也更復雜。第34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五多肽結構的測定多肽結構的測定主要是作如下工作：①了解某一多肽是由哪些氨基酸組成的。②各種氨基酸的相對比例。③確定各氨基酸的排列順序。

測定多肽的組成，一般是將多肽在酸性溶液中進行水解，再用色層分離方法把各種氨基酸分開，然后進行分析，從而確定組成多肽的氨基酸的種類和數量。多肽中氨基酸的排列次序是通過末端分析的方法來確定的。第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

用適當的化學方法使多肽鏈末端的氨基酸斷裂下來，經過分析可以知道多肽鏈的兩端是哪個氨基酸，這叫末端分析法。但是對于很長的肽鏈來說，要完全靠末端分析的方法確定所有氨基酸的連接次序，是有困難的，所以一般還要結合使用部分水解的方法。即先將多肽部分水解成較短的肽鏈，然后對這些較小的多肽進行末端分析，最后推斷出原多肽分子中各種氨基酸的排列次序。可以舉一個簡單的例子來說明：

第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

設某三肽完全水解后，可得到谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸，這三種氨基酸可以有六種排列次序：谷·半胱·甘半胱·甘·谷甘·谷·半胱

谷·甘·半胱半胱·谷·甘甘·半胱·谷要推知該三肽是哪一種組合方式，可以把它部分水解。水解產物甲有兩種多肽。把它們分離后分別進行末端分析；知道它們是谷·半胱和半胱·甘。由此可知，半胱氨酸是在三肽鏈的中間，谷氨酸在N端，甘氨酸在C端，即該三肽的結構是：谷·半胱·甘，多肽結構測定通常采用N端氨基酸分析法和C端氨基酸分析法。第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（1）測定N端（有兩種方法）2,4-=硝基氟苯法——桑格爾(Sanger-英國人)法

此法的缺點是所有的肽鍵都被水解掉了。第38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五異硫氰酸苯酯(Ph-N=C=S)法——艾德曼(Edman)降解法。

第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五（2）測定C端（羧肽酶水解法）

在羧肽酶作用下有選擇地只把C端氨基酸水解下來。對這個氨基酸進行鑒定，就可以知道原來C端是什么氨基酸。

第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五肽鏈的選擇性斷裂及鑒定

部分水解法常用的蛋白酶有：胰蛋白酶——只水解羰基屬于賴氨酸、精氨酸的肽鍵。糜蛋白酶——水解羰基屬于苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸的肽鍵。溴化氰———只能斷裂羰基屬于蛋氨酸的肽鍵。第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五多肽的合成

多肽合成意義：（1）對結構測定的證實：許多天然多肽具有十分重要的生理作用。為研究天然多肽和蛋白質的結構，必須對有關多肽進行結構測定。而推測出來的結構是否完全正確，需要通過多肽的合成加以證實。這是重要的一方面。（2）探索蛋白質：由于多肽與蛋白質有著密切的關系，進行多肽的合成又是探索蛋白質結構及其合成的必不可少的步驟。

第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

要合成一種與天然多肽相同的化合物，必須把各種有旋光性的氨基酸按一定的順序連接成一定長度的肽鏈。在需要使一種氨基酸的羧基和另一種氨基酸的氨基相結合時，要防止同一種氨基酸分子之間相互結合。因此，在合成時，必須把某些氨基或羧基保護起來，以便反應能按所要求的方式進行。而所選用的保護基團，必須符合以下條件：在以后脫除該保護基的條件下，肽鍵不會發生斷裂。第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

要使各種氨基酸按一定的順序連接起來形成多肽是一向十分復雜的化學工程，需要解決許多難題，最主要的是要解決三大問題。1．保護-NH2或-COOH(P252)2．活化反應基團（活化-NH2或-COOH）3．生物活性第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五羧基保護

羧基常通過生成酯加以保護。因為酯比酰胺容易水解，用堿性水解的方法，就可以把保護基團除去。

氨基保護氨基可以通過與氯甲酸卞酯(C6H5CH2OCOCl)作用加以保護，因為氨基上的卞氧羰基很容易用催化氫解的方法除去。

例如，設要合成甘氨酰丙氨酸(甘.丙)，若直接用甘氨酸和丙氨酸脫水縮合，將得到四種二肽的的混合物：如果采用下列反應，則可得到所要求的二肽

反復使用這種方法，每次構成一個肽鍵，就可以把各種氨基酸按一定的次序一個個地連接起來。第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五氨基保護

氨基可以通過與氯甲酸卞酯(C6H5CH2OCOCl)作用加以保護，因為氨基上的卞氧羰基很容易用催化氫解的方法除去。

例如，設要合成甘氨酰丙氨酸(甘.丙)，若直接用甘氨酸和丙氨酸脫水縮合，將得到四種二肽的的混合物：

第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五

如果采用下列反應，則可得到所要求的二肽

反復使用這種方法，每次構成一個肽鍵，就可以把各種氨基酸按一定的次序一個個地連接起來。第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五天然存在的活性肽生物體內存在很多活性肽：(1)肽類激素:如胰島素（治療糖尿?。?、催產素（使多種平滑肌收縮，具有催產及使乳腺排乳的作用）、加壓素（使小動脈收縮，增高血壓，減少排尿，也稱抗利尿激素）和腦肽（類似嗎啡作用）等。(2)肽類抗生素：如短桿菌肽S（抑制革蘭氏陽性菌，局部用于治療及預防化膿性病癥）、多粘菌素E（抑制革蘭氏陰性菌，特別是綠膿桿菌）和放線菌素D（抗腫瘤）等。第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五(3)肽類毒素：如α-鵝膏蕈（xun）堿（與真核生物的RNA聚合酶牢固結合抑制其活性，從而，抑制RNA的合成）(4)其他：谷胱甘肽（抗氧化、抗衰老等）、鵝肌肽和肌肽（肌肉中含量多，功能不清）等。第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五三、蛋白質蛋白質的分類1、根據蛋白質的形狀分為：（1）纖維蛋白質如絲蛋白、角蛋白等；（2）球狀蛋白質如蛋清蛋白、酪蛋白、血紅蛋白、γ-球代表蛋白（感冒抗體）等。第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五2、根據組成分：（1）單純蛋白質——其水解最終產物是α-氨基酸。（2）結合蛋白質——α-氨基酸+非蛋白質（輔基）3、根據蛋白質的功能分；（1）活性蛋白按生理作用不同又可分為；酶、激素、抗體、收縮蛋白、運輸蛋白等。（2）非活性蛋白擔任生物的保護或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物質。第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質的結構1、蛋白質的一級結構

蛋白質分子中氨基酸的連接順序只是蛋白質最基本的結構，叫做一級結構。如：我國首次成功合成蛋白質--牛胰島素。

第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五2、蛋白質的二級結構

由于肽鏈不是直線型的，價鍵之間有一定角度，而且分子中又含有許多酰胺鍵，因此一條肽鏈可以通過一個酰胺鍵中羰基的氧與另一酰胺鍵中氨基的氫形成氫鍵而繞成螺旋形，叫做α-螺旋，這是蛋白質的一種二級結構。蛋白質的另一種二級結構是由鏈間的氫鍵將肽鏈拉在一起形成“片”狀，叫做β-折疊片。第53頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五3、蛋白質的三級結構

由蛋白質的二級結構在空間盤繞、折疊、卷曲而形成的更為復雜的空間構象稱為蛋白質的三級結構。4、蛋白質的四級結構

由一條或幾條多肽鏈構成蛋白質的最小單位稱為蛋白質亞基，由幾個亞基借助各種鍵的作用而構成的一定空間結構稱為蛋白質的四級結構。第54頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五蛋白質的性質

1、兩性及等電點

多肽鏈中有游離的氨基和羧基等酸堿基團，具有兩性。第55頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五2、膠體性質：蛋白質的膠體穩定性靠雙電層結構和水化膜維持。

第56頁，共61頁，2023年，2月20日，星期五3、可逆沉淀（鹽析）鹽析作用的特征：1)蛋白質的構象基本不變2)保持原有生理活性3)鹽析是可逆沉淀，當加入大量水稀釋時，沉