课件：生物化学课件王镜岩版第氨基酸.ppt

氨基酸有D-及L-型 ，除甘氨酸无不对称碳原子因而无D-及L-型之分外，一切-氨基酸的-碳原子皆为不对称，故都有D-及L-两种异构体。 在脂肪族氨基酸中，根据所含氨基、羧基的多寡及是否含硫或羟基，又可分为一氨基一羧基、一氨基二羧基、二氨基一羧基、含羟基及含硫氨基酸等几小类。 一氨基一羧基氨基酸又称中性氨基酸，一氨基二羧基氨基酸又称酸性氨基酸，二氨基一羧基氨基酸又称碱性氨基酸。脯氨酸和羟脯氨酸是亚氨酸，因存在于天然蛋白，习惯上也列入氨基酸。 蛋白质中存在的氨基酸皆为L-型，但在微生物体内及抗菌素中亦有D-型氨基酸存在(自由或肽结合形式)。,2、氨基酸的结构,甘氨酸 Glycine,中性脂肪族氨基酸,氨基酸的结构,中性脂肪族氨基酸,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine,氨基酸的结构,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine,中性脂肪族氨基酸,氨基酸的结构,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine,中性脂肪族氨基酸,氨基酸的结构,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine,中性脂肪族氨基酸,氨基酸的结构,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline,亚氨基酸,氨基酸的结构,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine,含硫氨基酸,氨基酸的结构,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine 半胱氨酸 Cysteine,含硫氨基酸,氨基酸的结构,芳香族氨基酸,苯丙氨酸 Phenylalanine,氨基酸的结构,芳香族氨基酸,苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine,氨基酸的结构,芳香族氨基酸,苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine 色氨酸 Trytophan,氨基酸的结构,碱性氨基酸,精氨酸 Arginine,氨基酸的结构,碱性氨基酸,精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine,氨基酸的结构,碱性氨基酸,精氨酸 Arginine 赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine,氨基酸的结构,天冬氨酸 Aspartate,酸性氨基酸,氨基酸的结构,天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate,酸性氨基酸,氨基酸的结构,丝氨酸 Serine,含羟基氨基酸,氨基酸的结构,丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine,含羟基氨基酸,氨基酸的结构,天冬酰胺 Asparagine,含酰胺氨基酸,氨基酸的结构,天冬酰胺 Asparagine 谷酰胺 Glutamine,含酰胺氨基酸,除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据,3、氨基酸的旋光性,构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(220nm)均有光吸收。 在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。 酪氨酸的max275nm，275=1.4x103; 苯丙氨酸的max257nm，257=2.0x102; 色氨酸的max280nm，280=5.6x103;,4、氨基酸的光吸收,三、氨基酸的离解性质,氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。 在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。,PH 1 7 10 净电荷 +1 0 -1 正离子 兼性离子 负离子 等电点PI,氨基酸的等电点,当溶液浓度为某一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值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK1和pK2的算术平均值：pI = (pK1 + pK2 )/2 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK值的算术平均值。 酸性氨基酸：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2 硷性氨基酸：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2,四、几种重要的不常见氨基酸,在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。 这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。 其中重要的有4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸、N-甲基赖氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。,27,可编辑,五、氨基酸的化学性质,1-氨基参与的反应,（1）与甲醛发生羟甲基化反应,用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。 即氨基酸的甲醛滴定,P135页,1-氨基参与的反应,（2）与亚硝酸反应,用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。,五、氨基酸的化学性质,1-氨基参与的反应,（3）酰化反应,用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。,五、氨基酸的化学性质,1-氨基参与的反应,（4）烃基化反应,用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法。,五、氨基酸的化学性质,1-氨基参与的反应,（5）生成西佛碱的反应,用途：是多种酶促反应的中间过程。,五、氨基酸的化学性质,1-氨基参与的反应,（6）脱氨基和转氨基反应,用途：酶催化的反应。,五、氨基酸的化学性质,氨基酸与碱作用生成相应的盐。氨基酸的碱金属盐能溶于水,而重金属盐则不溶于水。,2 -羧基参与的反应,（1）成盐反应,用途：,五、氨基酸的化学性质,1,1-氨基参与的反应,（2）形成酯的反应,用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体。,2 -羧基参与的反应,五、氨基酸的化学性质,1,（3）形成酰卤的反应,用途：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,五、氨基酸的化学性质,（4）叠氮化反应,用途：常作为多肽合成活性中间体。,2 -羧基参与的反应,五、氨基酸的化学性质,1,（5）脱羧反应,用途：酶催化的反应。,2 -羧基参与的反应,五、氨基酸的化学性质,1,(1)与茚三酮反应,用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。,3-氨基和羧基共同参与的反应,茚三酮,水合茚三酮,五、氨基酸的化学性质,1,（2）成肽反应,用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。,3-氨基和羧基共同参与的反应,五、氨基酸的化学性质,4侧链基团的化学性质,(1) 巯基（-SH）的性质,1,作用：这些反应可用于巯基的保护。,4侧链基团的化学性质,(1) 巯基（-SH）的性质,作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。,4侧链基团的化学性质,(1) 巯基（-SH）的性质,作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或端裂。,胱氨酸,4侧链基团的化学性质,(1) 巯基（-SH）的性质,作用：可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量。,硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB),4侧链基团的化学性质,（2）羟基的性质,1,作用：可用于修饰蛋白质。,二异丙基氟磷酸酯,4侧链基团的化学性质,（3）咪唑基的性质,组氨酸含有咪唑基，它的pK2值为6.0，在生理条件下具有缓冲作用。 组氨酸中的咪唑基能够发生多种化学反应。可以与ATP发生磷酰化反应，形成磷酸组氨酸，从而使酶活化。 组氨酸的咪唑基也能发生烷基化反应。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或丧失,作用：。,4侧链基团的化学性质,（4）甲硫基的性质,1,作用：。,分配柱层析：支持剂是一些具有亲水性的不溶性物质，如纤维素、淀粉、硅胶等。 滤纸层析： 薄层层析： 离子交换层析：阴离子交换树脂-N(CH3)3OH，阳离子交换树脂-SO3H 电泳：,六、氨基酸的分离分析 （148页）,七、氨基酸的化学合成,目前氨基酸的合成方法有5种： （1）直接发酵法； （2）添加前体发酵法； （3）酶法； （4）化学合成法； （5）蛋白质水解提取法。 通常将直接发酵法和添加前体发酵法统称为发酵法。,合成方法,八、氨基酸的应用,1、医药工业 （1）氨基酸输液 （2）必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸 （3）半必需氨基酸：精氨酸、组氨酸是幼儿所必需的。,治疗药剂,（1）精氨酸：对治疗高氨血症、肝机能障碍等疾病颇有效果； （2）天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗低钾症心脏病、肝病、糖尿病等。 （3）半胱氨酸：能促进毛发的生长，可用于治疗秃发症；甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎等； （4）组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于心绞痛，心功能不全等疾病的治疗。,2、化学工业,（1）维