生物化学第3章氨基酸.ppt

第3章 氨基酸(Amino acids),一、氨基酸蛋白质的构件分子 二、氨基酸的分类 三、氨基酸的酸碱化学 四、氨基酸的化学反应 五、氨基酸的光学活性和光谱性质 六、氨基酸混合物的分析分离,一、氨基酸蛋白质的构件分子,将蛋白质完全水解（酸水解、碱水解、酶水解）可以得到构成蛋白质的基本成分，这些基本成分是L-氨基酸。,氨基酸的结构通式,碳原子为手性碳,侧链基团,氨基酸通过肽键（酰胺键）连接成肽,Carboxyl end,Amino end,Amino acid 2,Dipeptide,Amino acid 1,二、氨基酸的分类,从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种。,20种常见的蛋白质氨基酸 不常见的蛋白质氨基酸 非蛋白质氨基酸,常见的蛋白质氨基酸,Glycine Alanine Valine Leucine Isoleucine,常见的蛋白质氨基酸氨基酸,Serine Threonine Cysteine Methionine,蛋氨酸,常见的蛋白质,Aspartic acid Glutamic acid Asparagine Glutamine,常见的蛋白质氨基酸,Lysine Arginine Histidine Proline,常见的蛋白质氨基酸,Phenylalanine Tyrosine Tryptophan,氨基酸按其R基的极性分类 （pH7时）,不常见蛋白质氨基酸,不常见蛋白质氨基酸,不常见蛋白质氨基酸,不常见蛋白质氨基酸,不常见蛋白质氨基酸,硒代半胱氨酸,非蛋白质氨基酸,非蛋白质氨基酸,非蛋白质氨基酸,非蛋白质氨基酸甲状腺素,三、氨基酸的酸碱化学,氨基酸兼性离子,甘氨酸兼性离子的解离,甘氨酸的滴定曲线,pK1 = 2.34 pI = 5.97 pK2 = 9.60,Handerson-Hasselbalch公式,当质子受体=质子供体时,谷氨酸和赖氨酸的滴定曲线,谷氨酸的解离反应式和pI计算,赖氨酸的解离反应式和pI计算,部分氨基酸的解离常数和等电点,甘氨酸的氨基与甲醛的反应,反应的结果减弱了氨基的碱性,氨基酸的甲醛滴定曲线,由于加甲醛与氨基酸的氨基反应，减弱了氨基的碱性，使得滴定终点向中性pH偏移，由pH12左右降低到pH9左右，正好是酚酞指示剂的变色区域。,四、氨基酸的化学反应 （一）氨基参加的反应 1.与亚硝酸反应,室温,（氨基酸定量）,2.与酰化试剂反应,苄氧甲酰氯,苄氧甲酰氨基酸,（保护氨基）,其它酰基化试剂,3.烃基化反应 与 DNFB 反应,（氨基酸鉴定）,return,3.烃基化反应 与 PITC 反应,（氨基酸鉴定）,return,4.形成西佛碱反应,（酶与底物过渡态中间物的结合方式之一）,（用于甲醛滴定）,（二）羧基参加的反应 1.成盐和成酯反应,（保护羧基）,2.成酰氯反应,（活化羧基）,3.叠氮反应,（活化羧基）,（三）氨基和羧基共同参加的反应 1.与茚三酮反应,（氨基酸定量测定）,紫色,亚氨基酸与茚三酮反应的产物,亮黄色,2.成肽反应,（环状二肽）,甘氨酸 甘氨酸 二酮哌嗪,（四）半胱氨酸巯基参加的反应 1.与碘乙酸反应,（标记巯基）,return,2.与氮丙啶反应,（为胰蛋白酶水解肽链提供一个新位点）,return,3.与含汞化合物反应,（蛋白质结晶时制备重原子衍生物）,对氯汞苯甲酸,4.与二硫硝基苯甲酸反应,（巯基定量测定）,pH8.0, 412nm检测,5.两个巯基氧化成二硫键,（蛋白质形成二、三级结构时）,6.蛋白质中二硫键的氧化和还原,（蛋白质结构研究）,胱氨酸 Cystine,反应一,反应二,7.蛋白质中二硫键的被DTT还原,（蛋白质结构研究）,二硫苏糖醇 DTT,五、氨基酸的光学活性和光谱性质,氨基酸的相对构型,苏氨酸的4种光学异构体,部分氨基酸的比旋光度,Murchison陨星 地球外偏手性的发现,组成蛋白质的氨基酸都是L-氨基酸，在产生生命之前天然合成的氨基酸应该是D-和L-型的氨基酸各占一半，那么生命体中的氨基酸的构型是随机选择的吗？John Cronin和Sandra Pizzarello检测了1969年9月28号落在澳大利亚Murchison附近的陨星中的特殊氨基酸的构型，检测的4种特殊氨基酸是2-氨基-2,3-二甲基戊酸（-methylisoleucine和-methylalloisoleucine）、2-氨基-2-甲基丁酸（Isovaline）及2-氨基-2甲基-戊酸（-Methylnorvaline），以避免地球上氨基酸的污染。结果发现它们中L型的比D型的分别多29%。,四种特殊氨基酸的结构式,甲基异亮氨酸 甲基别异亮氨酸,异缬氨酸,甲基正缬氨酸,芳香族氨基酸在pH6时 的紫外吸收光谱,Lambert-Beer 定律,式中：I 0为入射光强，I为透过光强，T为透光率，为摩尔吸收系数，c为溶质浓度，l为光径。其中定义为：光通过1cm光径时1Mol / L溶质对该波长光的吸收值。,六、氨基酸混合物的分析分离,（1）酸水解：用6 mol/L HCl或4 mol/L H2SO4回流20h左右可使蛋白质完全水解。酸水解不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。但色氨酸被完全破坏，丝氨酸和苏氨酸有一小部分被分解，同时天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。 （2）碱水解：与5 mol/L NaOH共沸1020h可使蛋白质完全水解。碱水解导致多数氨基酸破坏，并引起消旋作用，得到的是D-和L-氨基酸的混合物。碱水解引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。但色氨酸是稳定的。 （3）酶水解：不同的蛋白酶有不同的切割特异性，