氨基酸及其结构
氨基酸的组成与结构
氨基酸的组成与结构氨基酸是构成蛋白质的基本单元，它们的组成与结构对于蛋白质的功能和性质起着重要的影响。
本文将详细介绍氨基酸的组成与结构。
一、氨基酸的组成氨基酸由氨基（NH2）、羧基（COOH）、氢原子（H）和一个特定的侧链组成。
其中，氨基和羧基是所有氨基酸共有的基本结构，而侧链则是氨基酸之间区别的关键。
二、氨基酸的结构氨基酸的结构可以分为三个部分：氨基（氨基酸的氮原子与两个氢原子的结合）、羧基（酸性基团）和侧链（区分不同氨基酸的基团）。
氨基和羧基通过碳原子相连，形成了氨基酸的骨架结构。
侧链是氨基酸结构的关键部分，它的不同决定了氨基酸的性质和功能。
氨基酸的侧链可以是碳链、环状结构或含有其他元素的结构。
侧链的特性可以影响氨基酸的溶解性、电荷性质以及与其他分子的相互作用。
根据侧链的特性，氨基酸可以分为极性氨基酸和非极性氨基酸。
极性氨基酸的侧链含有带电荷的官能团，使得它们具有亲水性。
非极性氨基酸的侧链则主要是碳氢化合物，使得它们具有疏水性。
极性氨基酸中的一类是带有酸性侧链的氨基酸，如天冬酰胺酸和谷氨酰胺酸。
它们的侧链中含有羧基，具有酸性性质。
另一类是带有碱性侧链的氨基酸，如赖氨酸和精氨酸。
它们的侧链中含有氨基，具有碱性性质。
非极性氨基酸中的一类是含有疏水性侧链的氨基酸，如丙氨酸和苏氨酸。
它们的侧链主要由碳氢链组成，不带电荷，具有疏水性。
另一类是含有芳香环的氨基酸，如酪氨酸和酪酸。
它们的侧链中含有苯环，具有特殊的化学性质。
三、氨基酸的分类根据氨基酸在生物体内的合成能力，可以将氨基酸分为必需氨基酸和非必需氨基酸。
必需氨基酸是指人体无法自身合成，需要通过食物摄入的氨基酸，如赖氨酸、色氨酸和苏氨酸等。
非必需氨基酸是指人体可以自身合成的氨基酸，如丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸等。
四、氨基酸的功能氨基酸是蛋白质的构成单元，蛋白质在生物体内具有多种功能。
氨基酸的种类和顺序决定了蛋白质的结构和功能。
一些氨基酸可以参与酶的催化作用，调节代谢过程；一些氨基酸可以参与信号传导，调节细胞功能；一些氨基酸可以参与免疫反应，维护机体健康。
氨基酸的结构与命名
氨基酸的结构与命名氨基酸是构成蛋白质的基本组成单元，它通过肽键的形成相互连接在一起。
在生物体内，氨基酸承担着重要的生理功能，因此了解氨基酸的结构和命名对于理解蛋白质的合成与功能具有重要意义。
一、氨基酸的结构氨基酸的结构主要由两个部分构成：氨基（-NH2）和羧基（-COOH），它们与一个中心碳原子（称为α碳）连接在一起。
此外，氨基酸还有一个侧链（R基团），它的结构和化学性质决定了不同氨基酸之间的差异性。
具体来说，氨基酸的结构可以用以下示意图表示：H|N|H3N+－C－COO－|R其中，H3N+表示氨基，C表示中心碳原子，COO-表示羧基，R表示氨基酸的侧链。
每个氨基酸都有不同的侧链结构，决定了其特定的物理性质和化学性质。
二、氨基酸的命名氨基酸的命名通常按照IUPAC（国际纯粹和应用化学联合会）的命名规则进行，一般是由以下几个部分组成：1. 基本名称：根据氨基酸的化学性质和结构特点，通常以拉丁字母的缩写来表示，比如甘氨酸（Gly）表示甘氨酸基本名称为“Gly”。
2. 位点号码：位点号码用来标识氨基酸侧链上的特定原子或基团，通常用阿拉伯数字表示。
例如，对甘氨酸来说，如果侧链上的氢原子被替换为羟基（-OH），那么甘氨酸的命名就是“Ser”（基本名称）加上位点号码“16”表示羟基的位置。
3. 修饰物：在氨基酸命名中，有时会加上一些修饰物来表示某些特定功能的氨基酸。
例如，磷酸化的丝氨酸可以被命名为“pSer”或“Ser(P)”，其中“p”表示磷酸化。
综上所述，按照IUPAC的命名规则，氨基酸的命名可以通过基本名称、位点号码和修饰物等部分组成，以准确地描述氨基酸的结构和特性。
结论氨基酸作为构成蛋白质的基本组成单元，具有多样的结构和命名规则。
了解氨基酸的结构和命名对于深入理解蛋白质的合成和功能至关重要。
通过掌握氨基酸的结构与命名，我们能够更好地理解生物体内蛋白质的组成和相关生理功能，为进一步的研究提供有力支持。
氨基酸总结
氨基酸的分类及其结构甘氨酸：无手性C颉氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸：大脂肪侧链脯氨酸：唯一成环氨基酸，氨基酸的侧链既与α-碳原子结合又与α-氨基N-原子结合，缺少H-bond donor，无法形成α螺旋结构苯丙氨酸：侧链有芳香环,疏水氨基酸络氨酸：酪氨酸的芳香环有一个羟基。
与其他氨基酸侧链呈化学惰性相比，酪氨酸的羟基有化学反应性，疏水性弱。
色氨酸：吲哚基团替代丙氨酸侧链的氢原子。
吲哚基团有的两个环融合在一起，一个环有NH基团。
有NH故疏水性弱。
丝氨酸：侧链有极性但不带电荷。
侧链有羟基与脂肪链相连。
亲水，其反应活性比丙氨酸和颉氨酸大得多。
苏氨酸：侧链有极性但不带电荷。
侧链有羟基与脂肪链相连。
亲水，其反应活性比丙氨酸和颉氨酸大得多。
有第二个不对称碳原子，但蛋白质的苏氨酸只有一种构型。
天冬酰胺、谷氨酰胺：极性但不带电荷。
含酰胺的极性氨基酸半胱氨酸：极性不带电。
结构上类似苏氨酸，但是用巯基替代了羟基。
巯基比羟基活泼。
一对巯基靠近可以形成二硫键，稳定蛋白质的结构。
赖氨酸：带电荷的氨基酸，高度亲水，侧链长，末端是氨基，在中性pH时侧链末端带正电荷。
精氨酸：带电荷，高度亲水，侧链长，末端是胍基，在中性pH时侧链末端带正电荷。
组氨酸：带电荷，高度亲水，侧链含有咪唑基，咪唑基是芳香环，也能被质子化后带正电荷。
咪唑的pKa值接近于6，在中性pH附近的溶液中咪唑基既可以质子化也可以不带电荷，实际情况取决于咪唑基团所在的局部环境。
组氨酸常在酶的活性中心。
在酶促反应中咪唑环既可以结合质子，有可以释放质子。
天冬氨酸：酸性氨酸。
常被称为天冬氨酸盐，主要是强调在生理pH溶液中侧链基团解离，因此带负电荷。
在有些蛋白质中这两种氨基酸的作用是接受质子，对蛋白质功能起重要作用。
谷氨酸：酸性氨酸。
常被称为谷氨酸盐，主要是强调在生理pH溶液中侧链基团解离，因此带负电荷。
在有些蛋白质中这两种氨基酸的作用是接受质子，对蛋白质功能起重要作用。
氨基酸的结构通式
氨基酸的结构通式
氨基酸（Amino acids）是构成蛋白质的基本组成单位。
它们由一个氨基（-NH2）和一个羧基（-COOH）以及一个与其它原子或基团结合的侧链组成。
氨基酸分为20种常见的自然氨基酸，每种都具有不同的侧链结构。
H-N-C-COOH
H
氨基基团（-NH2）是氨基酸中的氮原子和两个氢原子组成的基团。
它是氨基酸的氨基官能团，是氨基酸的碱性部分。
酸基团（-COOH）是氨基酸中的碳原子和两个氧原子组成的基团。
它是氨基酸的羧基官能团，是氨基酸的酸性部分。
氢原子（H）是氨基酸中的单个氢原子，连接在α碳原子上。
它是氨基酸的中心碳原子上的一个取代基。
侧链（R）是氨基酸中与其他原子或基团结合的部分。
它是氨基酸的特定部分，决定了氨基酸的特性和功能。
氨基酸的侧链结构可以是非极性的、极性的或带电的。
非极性氨基酸的侧链通常由碳和氢原子组成，如丙氨酸、天冬酰胺酸等。
极性氨基酸的侧链含有带电的氨基或酸基官能团，如赖氨酸、谷氨酰胺酸等。
带电氨基酸的侧链含有正电荷或负电荷，如赖氨酸、谷氨酸等。
可见，氨基酸的结构通式显示了其在化学组成上的基本特征，其中包括氨基、羧基、氢原子和侧链。
这些特征结构决定了氨基酸在蛋白质中的位置和功能，并对蛋白质的结构和功能产生重要影响。
二十种氨基酸结构式
*作品编号：DG13485201600078972981*创作者：玫霸*20种常见氨基酸的名称和结构式中文缩英文缩写结构式名称写非极性氨基酸甘氨酸(α-氨基乙酸)甘Gly GGlycine丙氨酸(α-氨基丙酸)丙Ala AAlanine亮氨酸(γ-甲基-α-氨基戊酸)*亮Leu LLeucine异亮氨酸(β-甲基-α-氨基戊酸)*异亮Ile IIsoleucine缬氨酸(β-甲基-α-氨基丁酸)*缬Val VValine脯氨酸(α-四氢吡咯甲酸)脯Pro PProline苯丙氨酸(β-苯基-α-氨基丙酸)*苯丙Phe F Phenylalanine蛋(甲硫)氨酸(α-氨基-γ-甲硫基戊酸) *蛋Met M Methionine色氨酸[α-氨基-β-(3-吲哚基)丙酸]*色Trp W Tryptophan非电离的极性氨基酸丝氨酸(α-氨基-β-羟基丙酸)丝Ser S Serine谷氨酰胺(α-氨基戊酰胺酸)谷胺Gln Q Glutamine苏氨酸(α-氨基-β-羟基丁酸)*苏Thr T Threonine半胱氨酸(α-氨基-β-巯基丙酸)半胱Cys C Cysteine天冬酰胺(α-氨基丁酰胺酸)天胺Asn N Asparagine酪氨酸(α-氨基-β-对羟苯基丙酸)酪Tyr Y Tyrosine酸性氨基酸天冬氨酸(α-氨基丁二酸)天Asp D Aspartic acid谷氨酸(α-氨基戊二酸)谷Glu E Glutamic acid碱性氨基酸赖氨酸(α,ω-二氨基己酸)*赖Lys K Lysine精氨酸(α-氨基-δ-胍基戊酸)精Arg R Arginine组氨酸[α-氨基-β-(4-咪唑基)丙酸]组His H Histidine作品编号：DG13485201600078972981创作者：玫霸*。
二十种氨基酸结构式
缬
Val
V
脯氨酸(-四氢吡咯甲酸)
Proline
脯
Pro
P
苯丙氨酸(-苯基--氨基丙酸)*
Phenylalanine
苯丙
Phe
F
蛋(甲硫)氨酸(-氨基--甲硫基戊酸) *
Methionine
蛋
Met
M
色氨酸[-氨基--(3-吲哚基)丙酸]*
Tryptophan
色
Trp
W
非电离的极性氨基酸
Histidine
组
His
H
丝氨酸(-氨基--羟基丙酸)
Serine
丝
Ser
S
谷氨酰胺(-氨基戊酰胺酸)
Glutamine
谷胺
Gln
Q
苏氨酸(-氨基--羟基丁酸)*
Threonine
苏
Thr
T
半胱氨酸(-氨基--巯基丙酸)
Cysteine
半胱
Cys
C
天冬酰胺(-氨基丁酰胺酸)
Asparagine
天胺
Asn
N
酪氨酸(-氨基--对羟苯基丙酸)
Tyrosine
酪
Tyr
Y
酸性氨基酸
天冬氨酸(-氨基丁二酸)
Aspartic acid
天
Asp
D
谷氨酸(-氨基戊二酸)
Glutamic acid
谷
Glu
E
碱性氨基酸
赖氨酸(,-二氨基己酸)*
Lysine
赖
Lys
K
精氨酸(-氨基--胍基戊酸)
Arginine
精
Arg
R
组氨酸[-氨基--(4-咪唑基)丙酸]
氨基酸的结构与性质
四、核酸
1、核酸是一类含磷的生物高分子化合物，相对分 子量可达十几万至几百万。
2、核酸在生物体的生长、繁殖、遗传、变异等 生命现象中起着决定性的作用。
3、具有酸性
4、分类：（1）脱氧核糖核酸（DNA）：生物遗 传信息的载体；还指挥着蛋白质的合成、细胞的分 裂和制造新的细胞，大量存在于细胞核中。 （2）核糖核酸（RNA）：根据DNA提供的信息 控制体内蛋白质的合成，主要存在于细胞质中。
化而分解。它们能溶于强酸或强碱溶液中，除少数外一般 都能溶于水，而难溶于酒精和乙醚。
谷
甘
氨
氨
酸
酸
不同的氨基酸形成内盐的pH值各不相同
名称 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 半胱氨酸
内盐pH 6.06 6.11 6.00 6.01 6.05 5.49 5.05
名称 苏氨酸 谷氨酸 天冬氨酸 赖氨酸 组氨酸 精氨酸 酪氨酸
A.蛋白质的盐析 B.酯的水解 C.蛋白质白变性 D.氯化铁的水解
2、欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性
质应加入（ C）
A.甲醛溶液
B.CuSO4溶液
C.饱和Na2SO4溶液 D.浓硫酸
3．关于蛋白质的叙述错误的是( B )
A．浓HNO3溅在皮肤上，使皮肤呈黄色， 是由于浓HNO3和蛋白质发生了颜色反应
A. 2种 C. 4种
B. 3种 D. 5种
氨基酸可以与同碳数的硝基化合物为同分异构体
第四章 生命中的基础有机化学物质 第二课时蛋白质 酶 核酸
蛋白质的结构与性质 1. 组成： 蛋白质构成元素有：C、H、O、N、S 等 官能团为：肽键（酰胺键） 相对分子质量可达几万到几千万，为有机高分 子化合物。 人体内所具有的蛋白质种类达到了10万种以上。
二十种氨基酸结构式
二十种氨基酸结构式氨基酸是构成蛋白质的基本单位，共有20种标准氨基酸。
每种氨基酸都具有不同的结构和特性。
以下是二十种氨基酸的结构式及其相关信息。
1. 丙氨酸(Alanine, Ala, A):H3N^+-C(H)(H)-C(H)(H)-COO^-2. 天冬氨酸(Aspartic Acid, Asp, D):H2N-CH2-COO^-，C(O)-O^-3. 谷氨酸(Glutamic Acid, Glu, E):H2N-CH2-CH2-COO^-，C(O)-O^-4. 亮氨酸(Leucine, Leu, L):H3N^+-C(H)(CH3)-CH2-CH(CH3)-CH2-CH3-COO^-5. 苏氨酸(Glycine, Gly, G):H3N^+-CH2-COO^-6. 缬氨酸(Isoleucine, Ile, I):H3N^+-C(H)(CH3)-CH(CH3)-CH2-CH3-COO^-7. 苏胺酸(Threonine, Thr, T):H3N^+-C(H)(CH3)-CH(OH)-CH3-COO^-8. 赖氨酸(Lysine, Lys, K):H3N^+-C(H)(H)-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-NH3^+-COO^-9. 苏氨酸(Valine, Val, V):H3N^+-C(H)(CH3)-CH(CH3)-CH3-COO^-10. 苏胺酸(Asparagine, Asn, N):H2N-CH2-C(O)-NH-C(O)-CH311. 苏脯氨酸(Proline, Pro, P):H2N-CH2-CH2-CH2-CO^-12. 同型胱氨酸(Cysteine, Cys, C):H3N^+-CH2-CH(SH)-COO^-13. 苏酪氨酸(Tryptophan, Trp, W):H3N^+-CH2-C(C=C-C6H4-NH2)-COO^-14. 存氨酸(Serine, Ser, S):H3N^+-CH2-OH-COO^-15. 苏酮氨酸(Phenylalanine, Phe, F):H3N^+-CH2-C(C6H5)-COO^-16. 苏蛋氨酸(Methionine, Met, M):H3N^+-CH2-CH2-S-CH3-COO^-17. 同型精氨酸(Arginine, Arg, R):H2N-CH2-CH2-CH2-CH2-NH-C(NH2)(NH3^+)-COO^-18. 苏脯氨酸(Histidine, His, H):H3N^+-CH2-C3H2N(C3H3N2)-COO^-19. 苏蛋氨酸(Threonine, Thr, T):H2N-CH(CH3)-CH(NH2)(COOH)-COO^-20. 苏缬氨酸(Tyrosine, Tyr, Y):H3N^+-CH2-C(C6H4-OH)-COO^-这是20种标准氨基酸的结构式。
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O C OH
羧基
C
R
侧链基团 2.元素组成： C H O N 3.化学式： C2 H 4O2 N1 R
1、下列哪项不是构成蛋白质的氨基酸？ NH2 CH A、 COOH CH3 B、 SH NH2 D、 CH NH CH COOH CH2 COOH COOH
CH2 NH2 COOH
NH2 CH C、
CH CH3 CH3
氨基酸通式的特点
H H2N C COOH
侧链基团
氨基酸分子的结构通式
R
H H2N C H H H2N C
缬 氨 酸
H COOH
甘氨酸
H2N C CH3 H
COOH
丙氨酸
COOH
H2N C
亮 氨 酸
COOH
CH CH3 CH3
CH2 CH CH3 CH3
氨 基 酸 通 式 的 特 点
CH2 CH2 COOH
2、甲硫氨酸的R基是－CH2-CH2-S-CH3，它的分 子式是 A. C5H11O2NS C. C4H11O2S B. C3H7S D. C5H10O2N
组成蛋白质的氨基酸约有20种;
组氨酸
有8种氨基酸是人体细胞不能合成的 ， （婴儿有9种） 必须从外界环境中直接获取，这些氨基酸叫做必需氨基酸。 〔甲硫 (蛋)氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、 携 来 一 本 甲 亮氨酸、色氨酸、苏氨酸;〕【甲携来一本亮色书】 亮 色 书
为什么蛋白质具有如此多的功能呢？ 这与它的结构是分不开的。
比较下列两种物质的相对分子质量： H2O（水） C3032H4816O872N280S8Fe4（血红蛋白）
结论：蛋白质的相对分子质量很大，是一种 高分子化合物，为生物大分子。蛋白质主 要由C、H、O、N四种，也含有P、S及一些 微量元素。占细胞干重的50%以上。 回忆蛋白质的消化过程
1、每种氨基酸分子 都有一个氨基（—NH2） 一个氢原子（—H）和一 个羧基（—COOH）连接 在同一个碳原子上。 2、R基不同，氨基酸的种类不同。
H H2N C COOH
侧链基团
R
氨基酸分子的结构通式
H H NH2 C COOH NH2 C CH2 C NH2 天冬氨酸 天门冬酰胺 O COOH
细胞分泌胰岛素
5、免疫作用：
抗体
一、蛋白质的功能多样性
1、构成细胞和生物体的重要物质 如人和动物的肌肉的主要成分
2、调节细胞和生物体的新陈代谢作用的重要物 质 催化作用 酶 运输作用 血红蛋白 载体 调节作用 胰岛素 生长激素 免疫作用 抗体
一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动 的主要承担者，是生命活动的体现者
讨论:他们都是健康的孩子吗？
蛋白质对生命活 动有重要作用。
第二节、生命活动的主要承担者--蛋白质
氨基酸及其种类
说出你所知道的富含蛋白质的食物:
大豆制品：如豆 浆、豆 腐、腐 竹、豆 饼、豆 渣等。 奶类制品：如奶粉、酸奶、袋装奶、 豆 奶等。 肉蛋类食品：如牛肉、烤肉、肉肠、 鸡蛋等。
图2-7阅读课本P23页，了解生物 体内的常见蛋白质的功能，并将 常见蛋白质的功能总结出来
CH2
COOH
氨 基 酸 通 式 的 特 点
1、每种氨基酸分子 至少 都含有一个氨基（— NH2）、一 个羧基（—COOH）和一个氨基连接在 同一个碳原子上。 2、R基不同，氨基酸分子不同的。
H H2N C COOH
侧链基团
R
氨基酸分子的结构通式
氨基酸分子结构通式
组成生物体蛋白质氨基酸的
H
1.结构通式： H2N 氨基
另外12种氨基酸是人体细胞能够合成的，叫做非必需氨基酸。
COOH
COOH
CH CH3 CH3
CH2 CH CH3 CH3
H O H N C C OH H H
氨基 羧基
甘氨酸
这四种氨基酸在结构上有什么相同之处？ 有什么不同之处？
H H2N C H H H2N C
缬 氨 酸
H COOH
甘氨酸
H2N C CH3 H
COOH
丙氨酸
COOH
H2N C
亮 氨 酸
H H2N C H H H2N C
缬 氨 酸
H COOOOH
丙氨酸
COOH
H2N C
亮 氨 酸
COOH
CH CH3 CH3
CH2 CH CH3 CH3
H H2N C H H H2N C COOH COOH
H H2N C CH3 H H2N C CH2 CH CH3 CH3 COOH COOH
蛋 白 质 可 以 被 人体 直 接 吸 收 利 用 吗？
蛋白质
胃蛋白酶
肽酶
氨基酸
氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
这四种氨基酸由几种元素组成？它们分别是什么
H H2N C H H H2N C
缬 氨 酸
H COOH
甘氨酸 中 心 碳 原 子
H2N C CH3 H H2N C
亮 氨 酸
COOH
丙氨酸
COOH
CH CH3 CH3
CH2 CH CH3 CH3
这四种氨基酸在结构上有什么相同之处？ 有什么不同之处？
H H2N C H H H2N C
缬 氨 酸
H COOH
甘氨酸
H2N C CH3 H
COOH
丙氨酸
COOH
H2N C
亮 氨 酸
COOH
CH CH3 CH3
CH2 CH CH3 CH3
这四种氨基酸在结构上有什么相同之处？ 有什么不同之处？
许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质。 如羽毛、肌肉、头发、蛛丝等的成分主要是蛋白 质。
2、催化作用：细胞
内的化学反应离不开
酶的催化。绝大多数
酶都是蛋白质
胃蛋白质酶结晶
3、运输作用：有 些蛋白质具有运输 载体的功能。如血 红蛋白、载体蛋白。
血红蛋白
4、调节生命活动：有 些蛋白质起信息传递 的作用，能够调节机 体的生命活动，如胰 岛素、生长激素。