浙江大学有机化学16

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1、第16章氨基酸、多肽、蛋白质及核酸组成生命体系的物质很多，如激素、维生素、氨基酸、磷脂、单糖（见第15章）等生物小分子，以及蛋白质、核酸、多糖（见第15章）等生物大分子，但最基本的物质是蛋白质(proteins)和核酸(nucleicacids)。蛋白质是一切生命活动的承担者，生物体内从二氧化碳的水合（即光合作用）到核酸的复制，无一不是在酶（enzymes）的催化下进行的，迄今发现的酶绝大多数都是蛋白质(除极少数具有催化活性的核酸外)。蛋白质含一条或多条多肽(polypeptides)链，它们都是由20种

2、不同的氨基酸(aminoacids)组成的。核酸则是遗传信息的承担者，生物体在什么部位产生什么蛋白质，在什么部位形成什么样的形状，什么植物开什么花，什么植物接什么果，所有这些信息都是由脱氧核糖核酸（DNA）分子中核苷酸的连接顺序（遗传密码）决定的。本章将着重讨论氨基酸和多肽的结构、性质和制备，并简要介绍蛋白质和核酸的结构。16.1氨基酸16.1.1氨基酸的结构与命名氨基酸是带有氨基的羧酸。绝大多数天然氨基酸为α-氨基酸（或2-氨基酸），其通式为RCH(NH2)CO2H。天然存在的氨基酸至少有500种，但从

3、细菌到人，构成生物蛋白质的氨基酸仅有20种。除甘氨酸外，其他19种氨基酸的α-碳均为手性碳，因此它们都是光学活性化合物。对于氨基酸构型的表示方法，与糖一样，习惯用D或L表示，当然也可以用R或S表示。由蛋白质水解得到的天然氨基酸都是L型，它们与L-甘油醛的构型之间的关系如下：C2或α-碳H2NCO2HCHORCCOOHH2NHHOHHRCH2OHL或SL-甘油醛虽然可以用系统命名法给氨基酸命名，但通常习惯用俗名。20种常见氨基酸的结构和中、英文名及缩写列于表16-1中。在这些氨基酸中，有8种人体不能合成、必

4、需从食物中得到的，如果缺少它们，会发生由于缺乏营养而引起的病症，因此这些氨基酸称为必需氨基酸(essentialaminoacids)，在表16-1中用*号表示。人食用蛋白质后，蛋白质在消化道内全部水解为氨基酸，然后被各组织吸收，并用来合成各组织自身的蛋白质。人们可以从不同的食物中摄取不同的必需氨基酸，但并不能从同一种食物中得到所有的必需氨基酸，因此平衡饮食是非常重要的。1CO2H表16-120种常见氨基酸H2NH的结构和命名RR中文名英文名三字符单字符H甘氨酸glycineGlyGCH3丙氨酸alani

5、neAlaACH(CH3)2缬氨酸*valineValVCH2CH(CH3)2亮氨酸*leucineLeuLCH(CH3)CH2CH3异亮氨酸*isoleucineIleICH2C6H5苯丙氨酸*phenylalaninePheFCO2HHNH脯氨酸prolineProPCH2（全部结构）tyrosineTyrYCH2OH酪氨酸tryptophanTryWCH2色氨酸*NHserineSerSCH2OH丝氨酸threonineThrT苏氨酸*CH(OH)CH3CH2CO2H天冬氨酸asparticacid

6、AspDCH2CH2CO2H谷氨酸glutamicacidGluECH2CONH2天冬酰胺asparagineAsnNCH2CH2CONH2谷氨酰胺glutamineGlnQcysteinCysCCH2SH半胱氨酸methionineMetMCH2CH2SCH3蛋氨酸*lysineLysKCH2CH2CH2CH2NH2赖氨酸*arginineArgRCH2CH2CH2NHCNH2精氨酸NHNCH2histidineHisH组氨酸NH*必需氨基酸216.1.2氨基酸的性质（1）氨基酸的酸性和碱性氨基酸同时含

7、有氨基和羧基，既是酸又是碱，是两性化合物。氨基酸即能与碱作用又能与酸作用生成盐，在中性条件下则形成内盐，因此氨基酸在加热时分解而不是熔融，而且不溶于有机溶剂中。在水中的溶解度以及分解温度列于表16-2中。在水溶液中，氨基酸的结构取决于pH值大小。例如，甘氨酸在中性溶液中的主要形式+是两性离子（I），但在强酸性（pH<1）溶液中主要以NH3CH2CO2H（II）形式存在，在强-碱性（pH>13）溶液中则主要为NH2CH2CO2（III），这些形式通过酸碱平衡相互转化：HOHOH2NCH2COOHH2NCH2

8、COOH2NCH2COOHHHH（II）（I）（III）甘氨酸的盐酸盐在用碱滴定时，得到两个pKa值：pK1=2.34，pK2=9.60。pK1对应于如下电离平衡：K[H][H3NCH2COO]1H3NCH2COOHH3NCH2COO+HK1=[H3NCH2COOH]+这个羧基的离解常数K1比醋酸(pKa=4.76)大，是因为H3N基团强的吸电子诱导效应所致。pK2则对应于如下电离平衡：K[H][H2NCH2COO]2H3NC