第二章蛋白质的构件—氨基酸

第 3章 氨基酸一、氨基酸是蛋白质的构件分子（一）蛋白质的水解1.酸水解：常用 6mol/L HCl回流 20h， 水解完全，不引起消旋，但色氨酸破坏，羟基氨基酸部分水解，酰胺键水解。2.碱水解：水解完全，会引起消旋，但色氨酸不破坏。3.酶水解：水解不完全，不引起消旋，色氨酸不破坏，主要用于蛋白质的部分水解。20种 氨基酸的发现年代表天冬酰氨 1806 Vauquelin 天门冬芽甘氨酸 1820 Braconnot 明胶亮氨酸 1820 Braconnot 羊毛、肌肉酪氨酸 1849 Bopp 奶酪丝氨酸 1865 Cramer 蚕丝谷氨酸 1866 Ritthausen 面筋天冬氨酸 1868 Ritthausen 蚕豆苯丙氨酸 1881 Schultze 羽扇豆芽丙氨酸 1881 Weyl 丝心蛋白 赖氨酸 1889 Drechsel 珊瑚精氨酸 1895 Hedin 牛角组氨酸 1896 Kossel,Hedin 奶酪胱氨酸 1899 Morner 牛角缬氨酸 1901 Fischer 奶酪脯氨酸 1901 Fischer 奶酪色氨酸 1901 Hopkins 奶酪异亮氨酸 1904 Erhlich 纤维蛋白甲硫氨酸 1922 Mueller 奶酪苏氨酸 1935 McCoy et al 奶酪（二） -氨基酸的一般结构氨基在 - 位，为 L-构型 .二、氨基酸的分类(一 ) 常见的蛋白质氨基酸1.常见的蛋白质氨基酸共二十种。2.按化学结构分为脂肪族、芳香族和杂环族三类。这种分类方法对于研究氨基酸的合成与分解有重要意义。3.按 R-基的极性分为非极性 R-基氨基酸、不带电荷的极性 R-基氨基酸、带正电荷的极性 R-基氨基酸、带负电荷的极性 R-基氨基酸四类。这种分类方法对于研究氨基酸在蛋白质空间结构中的作用，和对于氨基酸的分离纯化均有重要意义。4.也可将氨基酸分为非极性脂肪族 R-基氨基酸、非极性芳香族 R-基氨基酸、不带电荷的极性 R-基氨基酸、带正电荷的极性 R-基氨基酸、带负电荷的极性 R-基氨基酸五类。要熟悉氨基酸的结构特点、分类和符号。注意结构特点(二 ) 不常见的蛋白质 氨基酸5-羟赖氨酸4-羟脯氨酸甲状腺素3-甲基组氨酸 -N-甲 基赖氨酸-N， N， N-三甲基 赖 氨酸-氨基己二酸-羧基谷氨酸焦谷氨酸 磷酸丝氨酸 磷酸苏氨酸磷酸酪丝氨酸N-甲基精氨酸N-乙酰赖氨酸(三 ) 非蛋白质氨基酸肌氨酸-氨基丁酸 甜菜碱 -丙氨基叠氮丝氨酸O-重氮乙酰丝氨酸高丝氨酸 羊毛硫氨酸 高半胱氨酸 苯丝氨酸 氯胺苯醇（氯霉素） 环丝氨酸肾上腺素组胺 5-羟色氨 青霉胺鸟氨基瓜氨基三、氨基酸的酸碱化学（一）氨基酸的兼性离子形式氨基酸在晶体状态和水溶液中均以兼性离子形式存在。因此 ,氨基酸有很高的熔点。（二）氨基酸的解离(三 )氨基酸的等电点1.等电点的定义2.等电点的计算对于 R基无解离基团的氨基酸：pI=（ pK1+pK2） /2对于 R基有解离基团的氨基酸： pI等于等电形式两侧的 pK值之和的一半，以等电形式为中心，另一个 pK值为第二级解离，可以忽略不计。如 Glu: Glu+ Glu+- Glu- Glu2-若 pH=pI=3.22，根据 pH = pKa+log质子受体 /质子供体 3.22=9.67+logGlu2-/Glu- 得 Glu2-/Glu-=3.510-7Lys， Arg和 His的 pI等于两个大的 pK值之和的一半； Asp，Glu， Tyr和 Cys的 pI等于两个小的 pK值之和的一半。2.19 4.25 9.67(四 )氨基酸的甲醛滴定滴定终点由 12左右降到 9左右，可以用酚酞为指示剂，用标准氢氧化钠滴定。四、氨基酸的化学反应(一 )- 氨基参加的反应1.与亚硝酸的反应测量氮气的体积可计算氨基酸的含量。2.与酰化试剂的反应可用于氨基的保护。3.烃基化反应可用于测定多肽链的氮末端氨基酸。4.形成西佛碱的反应为转氨基反应的中间步骤。5.脱氨基反应为氨基酸分解反应的重要中间步骤 。 (二 )- 羧基参加的反应 1.成盐和成酯反应可用于羧基的保护。2.成酰氯反应可用于羧基的活化。3.脱羧基反应是生成胺类的重要反应。4.叠氮反应可用于羧基的活化。 (三 )- 氨基和- 羧基共同参加的反应1. 与茚三酮的反应常用于氨基酸的定性或定量检测。2.成肽反应(四 )侧链 R基参加的反应1.酪氨酸可发生碘化、硝化、重氮反应，后者可用于检测酪氨酸。2.组氨酸可发生重氮反应。3.精氨酸可与环己二酮发生缩合反应，曾被用于氨基酸序列分析。4.色氨酸可被 N-溴代琥珀酰亚胺氧化，生成有色化合物，可用于色氨酸定量测定。5.半胱氨酸可生成烷基衍生物，可用于巯基的保护。巯基可与重金属生成盐，使蛋白质失活。巯基在空气中可被氧化，金属离子对此有催化作用。6.胱氨酸的二硫键可被还原为两个巯基。也可以被过甲酸氧化成两个磺酸基。N-乙酰马来酰亚胺半胱氨酸胱氨酸碘乙酸丙烯腈5， 5-二硫双（ 2-硝基苯酸）巯基阴离子对羟基汞苯酸赖氨酸 希夫碱五、氨基酸的光学活性和光谱性质1.氨基酸的光学活性和立体化学：氨基酸的不对称碳原子可用 D-或 L-表示，其比旋值可用于氨基酸的鉴别。2.氨基酸的光谱性质：芳香族氨基酸的紫外吸收光谱如图所示。这一性质可用于蛋白质的定量测定。氨基酸的 1H NMR谱3.氨基酸的核磁共振（ NMR）在外加磁场的作用下，原子核的自旋方向达到一致，可以和一定频率的外加磁场共振而形成吸收峰，同一种原子核在分子中的位置不同，因其外围的电子云对核的屏蔽作用引起的吸收峰位置移动（化学位移）也不同，由吸收峰的位置可以推断原子处于哪一个基团，在 1H NMR谱中，当相邻基团上有 n个质子时