生物化学课件_2

氨基酸多肽蛋白质 酰胺键二硫键 水解 第三章 蛋白质protein COOH C H H2N R 不变部分（L型） 可变部分 L-氨基酸 20种基本氨基酸的名称和分类 中性氨基酸 氨基酸的光谱性质 n构成蛋白质的氨基酸在可见光区都没有光吸收， 但在紫外区，苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸对紫外 光有一定的吸收。这是因为它们分子中含有苯环 ，是苯环的共轭双键造成的。这三个氨基酸的光 吸收都在280nm附近。 色氨酸 酪氨酸 苯丙氨酸 max=259nm max=278nm max=279nm 氨基酸的解离性质 COOH CHH2N R 非离解状态 COO- CHH3N+ R 两性离子状态 (实际存在状态) 氨基酸的解离性质 正离子 pH 1 净电荷+1 两性离子 pH 7 净电荷0 等电点pI 负离子 pH 10 净电荷-1 pK1pK2 pK1代表-C上COOH的解离常数负对数 pK2代表-C上NH3+的解离常数负对数 等电点pI n在某一pH值时,氨基酸分子中所含的-NH3+和- COO-数目正好相等,净电荷为0,这一pH即为氨基 酸的等电点. n由于静电作用，在等电点时，氨基酸的溶解度 最小，容易沉淀。利用这一性质可以分离制备 某些氨基酸。例如，谷氨酸的分离就是将微生 物发酵液的pH值调节到3.22（谷氨酸的等电点 ）而使谷氨酸沉淀析出。 npHpI, 氨基酸带净负电荷 pK值的测定-滴定曲 线法 由于氨基酸是两性电 解质，在水溶液中既 可被酸滴定，又可被 碱滴定。通过对氨基 酸进行酸碱滴定，可 以证明氨基酸的两性 解离性质，并可计算 出各种解离基团的解 离常数和等电点。 等电点的计算 n侧链不含解离基团的中性氨基酸,等电点 为 pI=(pK1+pK2)/2 n酸性氨基酸(门冬氨酸Asp、谷氨酸Glu）等 电点 pI=(pK1+pKRCOO-)/2 n碱性氨基酸（精氨酸Arg、赖氨酸Lys、组氨 酸His）等电点 pI=(pK2+pKRNH2)/2 酸性氨基酸，以门冬氨酸Asp为例： 碱性氨基酸，以赖氨酸Lys为例： 2 96 作业 n1. 写出20种基本氨基酸的结构式及中文全称 及英文缩写（三字母和单字母）。 n2. 写出对紫外光有强吸收的氨基酸。 n3. 写出门冬氨酸的解离方程式，指出每种形 式所带的净电荷数。并计算天冬氨酸的等电 点。 n4.p82.2 氨基酸的化学性质 -氨基参与的反应 -羧基参与的反应 -氨基和羧基共同参与的反应 侧链基团的化学性质 -氨基参与的反应 n(1)与甲醛发生羟甲基化反应 n(2)与亚硝酸反应 n(3)酰化反应 n(4)烃基化反应 n(5)生成西佛碱的反应 n(6)脱氨基和转氨基反应 1. -氨基参与的反应 (1)与甲醛发生羟甲基化反应 n甲醛与氨基酸中的氨基发生加成反应,生成单或双羟甲 基氨基酸衍生物. 与甲醛发生羟甲基化反应酸碱滴定测定氨基酸浓 度. 这是生物化工产品、食品和发酵物等产品中氨基 氮的测定原理和方法，称为甲醛滴定法。 氨基酸中的氨基是弱酸 ,pK=10,当用碱滴定时, 滴定终点在pH12以上, 超出大多数酸碱指示剂 的显色范围,不能用酚 酞作指示剂. 氨基酸与甲醛反应后, 生成物pK降到7以下, 可以用酚酞作为指示剂 . 1.-氨基参与的反应 (2).氨基酸的氨基与亚硝酸反应 n氨基酸的氨基在室温下能够与亚硝酸发生重 氮化反应,得到-羟基酸,并放出氮气. 用途：反应生成的氮气量,一半来自氨基酸,一半 来自亚硝酸.测定反应生成氮气的体积,可以计算 出氨基酸的量。这是Van Slyke（范斯莱克）法 测定氨基酸氮的基础。 1.-氨基参与的反应 (3). 酰化反应 n酰卤或酸酐在弱碱性条件下可与氨基酸的氨 基发生酰化反应,生成酰胺. 用途： 1.氨基酸的酰化反应是多肽合成的基本反应 2.酰化反应用于保护氨基 1. -氨基参与的反应 (3). 酰化反应 n在酶和ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）存在下,某些 羧酸可以与氨基酸反应,生成酰基化产物. 苯甲酸是常用的 食品防腐剂,在生 物体内通过酰化 反应变成N-苯甲 酰甘氨酸后,经尿 排出.因此,少量苯 甲酸进入人体后 不会产生不良影 响 1.-氨基参与的反应 (4). 烃基化反应 与2、4一二硝基氟苯(DNFB)的反应 2，4一二硝基氟苯 （R烃基） DNFB DNP-氨基酸（黄色） 该反应可用于鉴定氨基酸，也用于蛋白质的结构测定 1.-氨基参与的反应 (5). 生成西佛碱(Schiffs base)的反应 n氨基酸的氨基可以与醛酮发生加成-消除反应 生成西佛碱.西佛碱是多种酶促反应的中间过 程。 赖氨酸 1.-氨基参与的反应 (6).脱氨基和转氨基反应 n氨基酸的氨基在氨基酸氧化酶催化下，发生脱氨 基反应转化成-酮酸。 1.-氨基参与的反应 (6).脱氨基和转氨基反应 n在转氨酶催化下，氨基酸的-氨基可以转移到 -酮酸上。 + + 谷 丙 转 氨 酶 -羧基参与的反应 n(1)成盐反应 n(2)形成酯的反应 n(3)形成酰卤的反应 n(3)叠氮化反应 n(4)脱羧反应 2. -羧基参与的反应 (2). 成酯反应 n氨基酸在无水醇中通入干燥氯化氢或加入二氯亚砜 ，回流可以得到氨基酸乙酯的盐酸盐。 (1). 成盐反应 氨基酸与碱作用生成盐，氨基酸的碱金属盐能溶 于水，重金属盐不溶于水。 (2).成酯反应 n氨基酸的羧基与对硝基苯酚反应生成的酯，酰基化能力 大大增加，称为活性酯，在蛋白质人工合成中可通过成 酯反应将氨基酸活化。 酰化氨基酸 对硝基苯酚 酰化氨基酸对-硝基苯酯 （活化酯） （式中Y酰基） 2. -羧基参与的反应 (3). 形成酰卤的反应 n氨基酸羧基中的羟基可以被卤素取代，所生成 的化合物称为酰卤。 n由于氨基酸中氨基与羧基相距很近，难于直接 形成酰卤，所以常先用酰化剂将氨基酸保护起 来，然后再用三氯化磷、五氯化磷使羧基酰化 。这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应。 2. -羧基参与的反应 (4). 叠氮化反应 n酰基氨基酸的甲酯或乙酯与无水阱反应得到氨 基酸酰阱，再与亚硝酸反应得到叠氮化合物。 这是羧基活化的一个常用方法，氨基酸的叠氮 衍生物常作为多肽合成活性中间体。 2. -羧基参与的反应 (5).脱羧反应 n氨基酸在氨基脱羧酶作用下，可以脱羧 生成相应一级胺。 -氨基和羧基共同参与的反应 n(1)与茚三酮反应 n(2)成肽反应 3. -氨基和羧基共同参与的反 应(1). 与茚三酮反应 - -氨基酸与水合茚三酮在氨基酸与水合茚三酮在 弱酸性溶液弱酸性溶液共热（共热（100100 C)C)， 经过氧化脱氨、脱羧作用，经过氧化脱氨、脱羧作用， 生成生成蓝紫色物质蓝紫色物质 （570nm570nm） 。 该反应是氨基酸的特异性该反应是氨基酸的特异性 反应，用于氨基酸的定性或反应，用于氨基酸的定性或 定量分析定量分析。产生的蓝紫色化。产生的蓝紫色化 合物可以用比色法测定。合物可以用比色法测定。 脯氨酸与茚三酮反应不释脯氨酸与茚三酮反应不释 放氨气，直接生成放氨气，直接生成黄色黄色产物产物 （440nm440nm）。）。 采用纸色谱、离子交换色谱和电泳等技术分离氨基酸时，常 用茚三酮溶液作显色剂，以定性和定量测定氨基酸。茚三酮溶液作显色剂，以定性和定量测定氨基酸。 3. -氨基和羧基共同参与的反应 (2).成肽反应 n一个氨基酸的氨基与 另一个氨基酸的羧基 可以缩合生成酰胺键 。在蛋白质化学中， 酰胺键通常称为肽键 。 n氨基酸的成肽反应是 多肽和蛋白质生物合 成的基本反应。该反 应不能自发进行，通 过活化羧基可以使该 反应顺利进行。 4. 侧链基团的化学性质 n(1). 巯基的性质 n(2).羟基的性质 n(3).咪唑基的性质 n(4). 甲硫基的性质 n(5).芳香环的性质 4. 侧链基团的化学性质 (1). 巯基的性质 n半胱氨酸侧链的巯基具有弱酸性，在 较高的pH条件下，巯基发生离解作用 。 4. 侧链基团的化学性质 (1). 巯基的性质 n半胱氨酸巯基的化学性质活泼，在弱碱性条件 下能与卤代烃（如苄氯、碘乙酰胺）等发生反 应，生成烃基衍生物，这些反应用于巯基的保 护，在肽合成中常用到。 4. 侧链基团的化学性质 (1). 巯基的性质 n半胱氨酸的巯基易被氧化形成二硫键，两分子的半胱 氨酸通过二硫键连接而成的化合物称为胱氨酸。二硫 键也容易被还原成巯基。-SH与-S-S-是一对氧化-还原 体系。 4. 侧链基团的化学性质 (1). 巯基的性质 n半胱氨酸与硝基苯甲酸二硫化物(DTNB)反应，产 物在412nm波长处有强烈吸收，可以用比色反应 测定半胱氨酸含量。 4. 侧链基团的化学性质 (2).羟基的性质 n丝氨酸和苏氨酸中含有羟基。丝氨酸中的羟基, 在普通pH值条件下不离解,可与其他基团形成氢 键. 4. 侧链基团的化学性质 (2).羟基的性质 n丝氨酸和苏氨酸的羟 基与酸作用形成酯。 在蛋白质分子中，丝 氨酸常与磷酸结合。 丝氨酸是大多数丝氨酸是大多数蛋白水解酶蛋白水解酶活性中心的主要组活性中心的主要组 分。多种酰基化剂能够与酶活性中心的丝氨酸分。多种酰基化剂能够与酶活性中心的丝氨酸 羟基作用，导致酶的失活。羟基作用，导致酶的失活。 氨基酸特殊侧链基团参与的反应及 用途 R基名称化学反应用途及重要性 苯环 (Tyr,Phe) 黄色反应：与HNO3作用产生黄色物质做蛋白质定性试验，用 于鉴定苯丙氨酸和酪氨酸 酚基(Tyr)Millon反应：与HgNO3、Hg(NO3)2和 HNO3反应呈红色； Folin反应：酚基可还原磷钼酸、磷钨 酸成兰色物质 用于鉴定酪氨酸，进行蛋 白质定性定量测定 吲哚基 (Trp) 与乙醛酸反应，生成紫红色化合物； 还原磷钼酸、磷钨酸成兰色物质 鉴定色氨酸，做蛋白质定 性实验 胍基(Arg)在碱性溶液中胍基与含有-萘酚及次氯 酸钠的物质反应生成红色物质 进行精氨酸的测定 咪唑基 (His) 与重氮盐化合物反应结合生成棕红色 物质 用于组氨酸的测定 氨基酸化学性质总结 氨基酸的化学反应 -氨 基参 加的 反应 2. 与亚硝酸反应（生成-羟基酸和氮气） 测氮定量氨基酸 3. 与酰化试剂(酰卤、酸酐、羧酸等）反应 氨基被酰基化而被保护 5. 形成西佛碱反应（与醛酮类化合物） 6. 脱氨基、转氨基反应