《有机化学》氨基酸
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第十五章 氨基酸
蛋白质存在于所有的生物体中，在生物体中 占有特殊的地位，是生命的物质基础。 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,人类的主要营养物质之一。
1
在生命现象中起重要的作用： 酶（球蛋白）——机体内起催化作用 激素（蛋白质及其衍生物）——调节代谢 血红蛋白——运输O2和CO2 抗原抗体——免疫作用 蛋白质水解→α－氨基酸
第一节 氨基酸（amino acid） 既含有氨基又含有羧基的化合物 R *CHCOOH
NH2
2
一、 氨基酸的结构、分类和命名 分类
•按烃基分类：芳香、脂肪 •按氨基位置分类
分为α、β、γ……氨基酸
根据氨基与羧基的相对数目分类 酸性氨基酸：-COOH 数目 > -NH2 数目 中性氨基酸：-COOH 数目 = -NH2 数目 碱性氨基酸：-COOH 数目 < -NH2 数目
结构 名称 缩写 等电点
NH2
(H3C)2HCH2C CH COOH *亮氨酸 Leu
NH2 C6H5H2C CH COOH
*苯丙氨酸 Phe
NH2 HSH2C CH COOH
NH2 H3CHC CH COOH
OH
半光氨酸 Cys *苏氨酸 Thr
6.02 5.48 5.07 5.6
5
结构
名称
缩写
18
(六) 成肽反应
在适当条件下，氨基酸分子间氨基与羧基相互脱 水缩合生成的一类化合物，叫做肽，肽分子中的 酰胺键(－CO－NH－)叫做肽键，由二分子氨基酸 缩合而成的肽叫二肽。
H2NCHCOOH + H2NCHCOOH
R1
R2
H2O
H2NCHCO NHCHCOOH
R1
许多氨基酸分子通过多个肽键
肽键
O
R
OH
O
N
+ RCHO + CO2
O
O
罗曼氏紫
紫色物质，用于α－氨基酸的比色测定 和纸层析显色
17
(五) 脱羧反应
R CHCOOH Ba(OH)2 RCH2NH2 + CO2
NH2 在生物体内，脱羧反应也可因某种酶作用而发生。 如蛋白质腐败时，由鸟氨酸生成腐胺，由赖氨酸 生成尸胺，由组氨酸生成组胺，它们多有毒，或 可在体内引起变态反应。
10
命名
氨基酸现行命名有三套方法： 系统命名：按 IUPAC 方法进行命名 俗名： α-氨基酸多数来源蛋白质水解，普 遍使用俗名。 缩写符号表示：取中文俗名第一个字，或 英文名前三个字符表示。
11
-氨基酸的构型
•除甘氨酸外，α-氨基酸至少有一个手性 碳原子。 •蛋白质中所有的氨基酸都是L-构型 •若用R/S标记法，除了半胱氨酸为R构型， 其它都是S构型。 •氨基酸习惯上用D/L标记构型
H2N C-NH(CH2)3CH COOH
NH
N
NH2
HN
CH2CH COOH
*赖氨酸 精氨酸 组氨酸
Lys Arg His
2.77 3.22
9.74 10.76 7.59
8
根据侧链R基的极性及所带电荷： 非极性R基的中性氨基酸(丙)； 不带电荷的极性R基中性氨基酸(甘、 丝、半胱) ； 带负电荷R基的酸性氨基酸(天、谷)； 带正电荷R基的碱性氨基酸(精、赖、组)。
CH2CH COOH 酪氨酸
Tyr
NH2
CH2CH COOH
N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
*色氨酸 Trp
H
等电点
6.30 5.66 5.89
7
II 酸性
NH2 HOOC CH2CH COOH
NH2 HOOC (CH2)2CH COOH
天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu
III 碱性
NH2
H2N (CH2)4CH COOH
NH2
9
•自然界中存在的氨基酸约300多种，但由蛋白质 水解得到的氨基酸只有20种。
•这20种氨基酸是能被基因DNA分子中所含的特 异遗传密码所编码，故又称编码氨基酸。它们在 化学结构上都有共同特征，即都是属于α-氨基酸， 即氨基都连在与羧基相邻的α-碳原子上。
•氨基酸可用系统命名法命名，但更常用的是俗 名，即根据其来源和特性命名。
15
（三） 氧化脱氨基反应
氨基酸经氧化剂或氨基酸氧化酶的作用，可 脱去氨基生成酮酸。
R CHCOOH 2H R C COOH
NH2
NH
OH
H2O
RC
COOH
NH3
R
C
COOH
NH2
O
生物体内氨基酸分解代谢的重要方式
16
(四) 与茚三酮的反应
鉴别-氨基酸的一种常用方法。
O
OH +
OH
H2NCHCOOH
R2
互相连接起来，便形成多肽。 19
（七）两性离解和等电点
有酸性又有碱性，分别显示了 -COOH 和 -NH2
的特征反应。
RCHCOOH
通常以内盐
NH2
形式存在
RCHCOO－ NH2
H＋ RCHCOO－
OH－
＋
NH3
H＋ OH－
RCHCOOH NH＋3
3
20种常见氨基酸：
I、中性
结构
名称
NH2CH2COOH
甘氨酸
缩写
Gly
等电点
5.97
NH2
CH3 C COOH 丙氨酸
Ala
6.00
H
NH2
(H3C)2HC CH COOH *颉氨酸
Val
5.96
NH2
C2H5HC CH COOH *异亮氨酸 Ile
5.98
CH3
*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到。 4
氨基酸的化学性质
（一）与亚硝酸的反应
R CHCOOH+ HNO2 R CHCOOH+ N2 + H2O
NH2
OH
范斯莱克(Van Slyke)氨基氮测定法。
14
(二) 与2,4-二硝基氟苯反应
NO2
O2N
F + H NHCHCOOH
R
NO2
O2N
NHCHCOOH + HF
DNP-AA R
DNP-氨基酸呈黄色，使用纸层析与标准DNP氨基酸比较，可用于氨基酸之检出。
12
COOH H2N H
R
L－氨基酸
COOH HO H
CH3 L－乳酸
COOH H2N H
CH2SH
COOH
H2N
H
CH3
L-(＋)-丙氨酸
COOH
H2N
H
CH2OH
半胱氨酸（R）
L-(－)-丝氨酸
13
二、氨基酸的性质
•组成蛋白质的-氨基酸都是无色结晶，熔点较高。 •氨基酸加热到熔点时，易分解放出CO2 •-氨基酸都能溶于强酸或强碱。一般均可溶于水， 而难溶于乙醇，几乎所有的氨基酸都不溶于乙醚
O
NH2
H2NC (CH2)2CHCOOH
谷酰胺
Gln
O
NH2
H2NC CH2CHCOOH 天冬酰胺 Asn
NH2 CH3S(CH2)2CHCOOH
*蛋氨酸 Met
NH2
HOCH2CHCOOH
丝氨酸
Ser
等电点
5.56 5.07 5.74 5.68
6
结构
名称 缩写
COOH
脯氨酸 Pro
N
H
NH2
HO
蛋白质存在于所有的生物体中，在生物体中 占有特殊的地位，是生命的物质基础。 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,人类的主要营养物质之一。
1
在生命现象中起重要的作用： 酶（球蛋白）——机体内起催化作用 激素（蛋白质及其衍生物）——调节代谢 血红蛋白——运输O2和CO2 抗原抗体——免疫作用 蛋白质水解→α－氨基酸
第一节 氨基酸（amino acid） 既含有氨基又含有羧基的化合物 R *CHCOOH
NH2
2
一、 氨基酸的结构、分类和命名 分类
•按烃基分类：芳香、脂肪 •按氨基位置分类
分为α、β、γ……氨基酸
根据氨基与羧基的相对数目分类 酸性氨基酸：-COOH 数目 > -NH2 数目 中性氨基酸：-COOH 数目 = -NH2 数目 碱性氨基酸：-COOH 数目 < -NH2 数目
结构 名称 缩写 等电点
NH2
(H3C)2HCH2C CH COOH *亮氨酸 Leu
NH2 C6H5H2C CH COOH
*苯丙氨酸 Phe
NH2 HSH2C CH COOH
NH2 H3CHC CH COOH
OH
半光氨酸 Cys *苏氨酸 Thr
6.02 5.48 5.07 5.6
5
结构
名称
缩写
18
(六) 成肽反应
在适当条件下，氨基酸分子间氨基与羧基相互脱 水缩合生成的一类化合物，叫做肽，肽分子中的 酰胺键(－CO－NH－)叫做肽键，由二分子氨基酸 缩合而成的肽叫二肽。
H2NCHCOOH + H2NCHCOOH
R1
R2
H2O
H2NCHCO NHCHCOOH
R1
许多氨基酸分子通过多个肽键
肽键
O
R
OH
O
N
+ RCHO + CO2
O
O
罗曼氏紫
紫色物质，用于α－氨基酸的比色测定 和纸层析显色
17
(五) 脱羧反应
R CHCOOH Ba(OH)2 RCH2NH2 + CO2
NH2 在生物体内，脱羧反应也可因某种酶作用而发生。 如蛋白质腐败时，由鸟氨酸生成腐胺，由赖氨酸 生成尸胺，由组氨酸生成组胺，它们多有毒，或 可在体内引起变态反应。
10
命名
氨基酸现行命名有三套方法： 系统命名：按 IUPAC 方法进行命名 俗名： α-氨基酸多数来源蛋白质水解，普 遍使用俗名。 缩写符号表示：取中文俗名第一个字，或 英文名前三个字符表示。
11
-氨基酸的构型
•除甘氨酸外，α-氨基酸至少有一个手性 碳原子。 •蛋白质中所有的氨基酸都是L-构型 •若用R/S标记法，除了半胱氨酸为R构型， 其它都是S构型。 •氨基酸习惯上用D/L标记构型
H2N C-NH(CH2)3CH COOH
NH
N
NH2
HN
CH2CH COOH
*赖氨酸 精氨酸 组氨酸
Lys Arg His
2.77 3.22
9.74 10.76 7.59
8
根据侧链R基的极性及所带电荷： 非极性R基的中性氨基酸(丙)； 不带电荷的极性R基中性氨基酸(甘、 丝、半胱) ； 带负电荷R基的酸性氨基酸(天、谷)； 带正电荷R基的碱性氨基酸(精、赖、组)。
CH2CH COOH 酪氨酸
Tyr
NH2
CH2CH COOH
N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
*色氨酸 Trp
H
等电点
6.30 5.66 5.89
7
II 酸性
NH2 HOOC CH2CH COOH
NH2 HOOC (CH2)2CH COOH
天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu
III 碱性
NH2
H2N (CH2)4CH COOH
NH2
9
•自然界中存在的氨基酸约300多种，但由蛋白质 水解得到的氨基酸只有20种。
•这20种氨基酸是能被基因DNA分子中所含的特 异遗传密码所编码，故又称编码氨基酸。它们在 化学结构上都有共同特征，即都是属于α-氨基酸， 即氨基都连在与羧基相邻的α-碳原子上。
•氨基酸可用系统命名法命名，但更常用的是俗 名，即根据其来源和特性命名。
15
（三） 氧化脱氨基反应
氨基酸经氧化剂或氨基酸氧化酶的作用，可 脱去氨基生成酮酸。
R CHCOOH 2H R C COOH
NH2
NH
OH
H2O
RC
COOH
NH3
R
C
COOH
NH2
O
生物体内氨基酸分解代谢的重要方式
16
(四) 与茚三酮的反应
鉴别-氨基酸的一种常用方法。
O
OH +
OH
H2NCHCOOH
R2
互相连接起来，便形成多肽。 19
（七）两性离解和等电点
有酸性又有碱性，分别显示了 -COOH 和 -NH2
的特征反应。
RCHCOOH
通常以内盐
NH2
形式存在
RCHCOO－ NH2
H＋ RCHCOO－
OH－
＋
NH3
H＋ OH－
RCHCOOH NH＋3
3
20种常见氨基酸：
I、中性
结构
名称
NH2CH2COOH
甘氨酸
缩写
Gly
等电点
5.97
NH2
CH3 C COOH 丙氨酸
Ala
6.00
H
NH2
(H3C)2HC CH COOH *颉氨酸
Val
5.96
NH2
C2H5HC CH COOH *异亮氨酸 Ile
5.98
CH3
*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到。 4
氨基酸的化学性质
（一）与亚硝酸的反应
R CHCOOH+ HNO2 R CHCOOH+ N2 + H2O
NH2
OH
范斯莱克(Van Slyke)氨基氮测定法。
14
(二) 与2,4-二硝基氟苯反应
NO2
O2N
F + H NHCHCOOH
R
NO2
O2N
NHCHCOOH + HF
DNP-AA R
DNP-氨基酸呈黄色，使用纸层析与标准DNP氨基酸比较，可用于氨基酸之检出。
12
COOH H2N H
R
L－氨基酸
COOH HO H
CH3 L－乳酸
COOH H2N H
CH2SH
COOH
H2N
H
CH3
L-(＋)-丙氨酸
COOH
H2N
H
CH2OH
半胱氨酸（R）
L-(－)-丝氨酸
13
二、氨基酸的性质
•组成蛋白质的-氨基酸都是无色结晶，熔点较高。 •氨基酸加热到熔点时，易分解放出CO2 •-氨基酸都能溶于强酸或强碱。一般均可溶于水， 而难溶于乙醇，几乎所有的氨基酸都不溶于乙醚
O
NH2
H2NC (CH2)2CHCOOH
谷酰胺
Gln
O
NH2
H2NC CH2CHCOOH 天冬酰胺 Asn
NH2 CH3S(CH2)2CHCOOH
*蛋氨酸 Met
NH2
HOCH2CHCOOH
丝氨酸
Ser
等电点
5.56 5.07 5.74 5.68
6
结构
名称 缩写
COOH
脯氨酸 Pro
N
H
NH2
HO