高中化学有机化学竞赛辅导：第14章 第1节《氨基酸》 Word版

第十四章 氨基酸 蛋白质 核酸

第一节 氨基酸

分子中既含有氨基又含有羧基的双官能团化合物称为氨基酸。

一、分类、命名

根据氨基酸分子中所含氨基和羧基的相对数目，可将氨基酸分为：中性氨基酸，其分子中氨基与羧基的数目相等；碱性氨基酸，其分子中氨基比羧基的数目多；酸性氨基酸，其分子中羧基比氨基的数目多。碱性氨基酸一般显碱性，酸性氨基酸显酸性，但中性氨基酸不呈中性而呈弱酸性，这是由于羧基比氨基的电离常数大些所致。

氨基酸的系统命名法是以羧酸为母体，氨基作为取代基。氨基所连的位次以阿拉伯数字表示，也可用希腊字母表示。一些常见的氨基酸除系统命名法之外，也常用俗名。

2-氨基丙酸（丙氨酸） 2，6-二氨基已酸（赖氨酸）

二、氨基酸的性质

α-氨基酸都是无色晶体，具有较高的熔点。

1、两性与等电点

氨基酸分子中，含有氨基和羧基，一个是碱性基团，一个是酸性基团，两者可相互作用而成盐，这种盐称为内盐。 内盐 内盐分子中，既有带正电荷的部分，又有带负电荷的部分，所以又称两性离子。实验证明，

在氨基酸晶体中，分子并不是以 的形式存在，而是以两性离

子的形式存在。氨基酸在水溶液中，形成如下的平衡体系：

负离子 两性离子 正离子

从上述平衡可以看出，当加入酸时，平衡向右移动，氨基酸主要以正离子形式存，当PH<1时，氨基酸几乎全为正离子。当加入碱时，平衡向左移动，氨基酸主要以负离子形式存在，当PH>11时，氨基酸几乎全部为负离子。氨基酸溶液置于电场之中时，离子则将随着溶液PH 值的不同而向不同的极移动。碱性时向阳极移动，酸性时向阴极迁移。对于中性氨基酸来说，其水溶液中所含的负离子要比正离子多，为了使它形成相等的解离，即生成两性离子，应加入少量的酸，以抑制酸性解离，即抑制负离子的形成。也就是说，中性氨基酸要完全以两性离子存在，PH 值不是为7，而是小于7。如甘氨酸在PH 值为6.1时，酸式电离和碱式电离相等，完全以两性离子存在，在电场中处于平衡状态，不向两极移动。这种氨基酸在碱式电离和酸式电离相等时的PH 值，称为该氨基酸的等电点。用PI 表示。由于不同的氨基酸分子中所含的氨基和羧基的数目不同，所以它们的等电点也各不相同。一般说来，酸性氨基酸的等电点PI 为2.8-3.2；中性氨基酸的等电点PI 为4.8-6.3；碱性氨基酸的等电点为7.6-11。

在等电点时，氨基酸的溶解度最小。因此可以用调节溶液PH 值的方法，使不同的氨基酸在各自的等电点结晶析出，以分离或提纯氨基酸。

2、与茚三酮反应

α-氨基酸的水溶液与茚三酮水溶液加热，能发生显色反应，这是鉴别α-氨基酸最灵敏、最简单的方法。

3、受热反应

CH 3CH COOH NH 2CH COOH

NH 2CH 2CH 2CH 2CH 2NH 2

CH COOH NH 2R CH COOH

NH 2R CH R COO -

NH 3+CH R COO -NH 3+CH 2R COO -H + H +

CH COOH R 3+

α-氨基酸受热后，2分子脱水生成环状交酰胺。开始加热时，2分子α-氨基酸也可脱去1分子水生成二肽，但反应的主要产物是交酰胺。如果用盐酸或碱处理，生成的交酰胺，也可转变成二肽。 RCHNH 2COOH + RCHNH 2COOH RCHNH 2CONHCHRCOOH 二肽

二肽分子中的─CONH─结构称为酰胺键或肽键。肽键是多肽和蛋白质分子中氨基酸之间相

互连接的基本方式。

β-氨基酸受热时，氨基与α-碳原子上的氢结合成氨而脱去，生成α，β-不饱和酸。例如： RCHNH 2COOH RCH═CHCOOH + NH 3 γ-、δ-氨基酸受热时，氨基上的1个氢原子与羧基上的羟基结合成水而脱去，生成较为稳定的五元环或六元环的内酰胺。

当氨基酸分子中的氨基与羧基相隔5个或5个以上碳原子时，受热则发生分子间脱水，生成链状聚酰胺。如尼龙-6、尼龙-7等聚酰胺纤维，就是由相应的ω-氨基酸脱水聚合制成的。

三、常见的氨基酸

1、止血氨基酸 常用的有止血芳酸、止血环酸和6-氨基已酸等。

2、甘氨酸 为无色晶体，有甜味。

3、半胱氨酸和胱氨酸 在医药上，半胱氨酸用于肝炎、锑中毒或放射性药物中毒的治疗。胱氨酸有促进机体细胞氧化还原机能，增加白血球和阻止病原菌发育等作用，并可用于治疗脱发症。

4、色氨酸 在医药上有防治癞皮病的作用。

5、谷氨酸 为难溶于水的晶体，左旋谷氨酸的单钠盐就是味精。

四、多肽

由2个以上α-氨基酸单位通过肽键互相连接起来的化合和物称为多肽。其通式为： RCHNH 2─（CONHCHR)n ─COOH

在多肽链中，保留有游离氨基的一端称为N 端，保留有游离羧基的一端称为C 端。习惯上把N 端写在左边，C 端写右边。

多肽的命名是以含有完整羧基的氨基酸为母体（即C 端），从另一端（即N 端）开始，将形成肽键的氨基酸的“酸”字改为“酰”字，依次列在母体名称之前。例如：

γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸 俗名为谷胱甘肽

五、蛋白质

蛋白质也是由氨基酸通过肽键连接而成的高分子化合物，也是多肽，人们通常把分子量低于10000的视为多肽，高于10000的称为蛋白质。

由于蛋白质中大多数的含氮量都近似为16℅，即任何生物样品中，每克氮相当于6。25克蛋白质。6。25称为蛋白质系数。

六、核酸

核酸是一类含磷的酸性高分子化合物，由于它最早发现于细胞核，故称核酸。核酸根据其组成可分为两大类：核糖核酸（简称RNA ）和脱氧核糖核酸（简称DNA ）。其中DNA98℅以上存在于细胞核中，RNA90℅存在于细胞质，10℅存在于细胞核中。

核酸的化学组成：核酸是由磷酸、戊糖与碱基三类化学成分组成的。

组成核酸的戊糖有D-核糖和D-2-脱氧核糖。

核酸中存在的碱基主要有嘧啶碱和嘌呤碱两类杂环碱。其中最常见的有胞嘧啶（常用英文字母C 表示）、尿嘧啶（U ）、胸腺嘧啶（T ）、腺嘌呤（A ）、乌嘌呤（G ）5种。

核苷 由戊糖与碱基缩合而得的产物称为核苷。RNA 中的核苷有腺嘌呤核苷、乌嘌呤核苷、胞嘧啶核苷和尿嘧啶核苷。DNA 中的核苷有腺嘌呤脱氧核苷、乌嘌呤脱氧核苷、胞嘧啶脱氧核 Δ Δ CH NH 2CH 2CH 2CH 2C O NHCH CH 2SH C O NH COOH

苷和胸腺嘧啶脱氧核苷等。

组成核酸的基本单位—核苷酸核苷酸是由1分子戊糖、1分子杂环碱和1分子磷酸组成。戊糖与碱基缩合成核苷，核苷再与磷酸结合成为核苷酸。