生物化学第3章氨基酸教学材料

生物化学第3章氨基酸教学材料 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 endAmino endAmino acid2Dipeptide Aminoacid1常见的蛋白质氨基酸Glycine AlanineValine LeucineIsoleucine常见的蛋白质氨基酸氨基酸Serine ThreonineCysteine Methionine蛋氨酸常见的蛋白质Aspartic acidGlutamic acidAsparagine Glutamine常见的蛋白质氨基酸Lysine ArginineHistidine Proline常见的蛋白质氨基酸Phenylalanine TyrosineTryptophan氨基酸按其R基的极性分类（pH7时）非极性R基氨基酸不带电荷的极性性R基氨基酸带正电荷的R基氨基酸带负电荷的R基氨基酸丙氨酸甘氨酸赖氨酸天冬氨酸缬氨酸丝氨酸精氨酸谷氨酸亮氨酸苏氨酸组氨酸异亮氨酸半胱氨酸脯氨酸酪氨酸苯丙氨酸天冬酰胺色氨酸谷氨酰胺甲硫氨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=2.34pI=5.97pK2=9.60Handerson-Hasselbalch公式lg质子供体质子受体?pKa pH当质子受体=质子供体时pKa pH?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氨基酸-COOHpKa-NH3+pKa R基pKa pI天冬氨酸2.099.823.86（COOH）2.97谷氨酸2.199.674.25（COOH）3.22精氨酸2.179.0412.48（胍基）10.76赖氨酸2.188.9510.53（NH3+）9.74组氨酸1.829.176.00（咪唑基）7.59半胱氨酸1.7110.788.33（SH）5.02酪氨酸2.209.1110.07（OH）5.66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11.与亚硝酸反应室温（氨基酸定量）22.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33.烃基化反应与与DNFB反应（氨基酸鉴定）return33.烃基化反应与与PITC反应（氨基酸鉴定）return44.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11.成盐和成酯反应（保护羧基）22.成酰氯反应（活化羧基）33.叠氮反应（活化羧基）（三）氨基和羧基共同参加的反应11.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22.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11.与碘乙酸反应（标记巯基）return22.与氮丙啶反应（为胰蛋白酶水解肽链提供一个新位点）return33.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44.与二硫硝基苯甲酸反应（巯基定量测定）pH8.0,412nm检测55.两个巯基氧化成二硫键（蛋白质形成 二、三级结构时）66.蛋白质中二硫键的氧化和还原（蛋白质结构研究）胱氨酸Cystine反应一反应二77.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Amino Acid Specific RotationD25Degree AminoAcidSpecificRotationD25Degree L-Alanine+1.8L-Methionine10.0L-Arginine+12.5L-Phenylalanine34.5L-Aspartic Acid+5.0L-Proline86.2L-Glutamic Acid+12.0L-Serine7.5L-Histidine38.5L-Threonine28.5L-Isoleucine+12.4L-Tryptophan33.7L-Leucine11.0L-Valine+5.6L-Lysine+13.5Murchison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号落在澳亚大利亚Murchison附近的陨星中的特殊氨基酸的构型，的检测的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I0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。 l cTIIA?lg lg0 六、氨基酸混合物的分析分离（ （1）酸水解用6mol/L HCl或4mol/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5mol/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