第二章蛋白质化学氨基酸

1、第二章蛋白质化学氨基酸第二章蛋白质化学氨基酸第二章 蛋白质（Proteins）Fireflies emit light catalyzed by luciferase（荧光素酶）（荧光素酶） with ATPA few examples on protein diversityErythrocytes（红细胞）（红细胞） contain a large amount of hemoglobins（血红蛋白）（血红蛋白）, the oxygen-transporting protein.The protein keratin （角蛋白）（角蛋白） is the chief structural

2、components of hair, horn, wool, nails and feathers.第一节第一节 蛋白质的分类蛋白质的分类蛋白质是一类重要的生物大分子，英文名称为蛋白质是一类重要的生物大分子，英文名称为proteinprotein，源自希腊文，源自希腊文protosprotos，是，是“最原初的最原初的”，“第一重要的第一重要的”意思。汉译为意思。汉译为“蛋白质蛋白质” 。定义：蛋白质是由定义：蛋白质是由2020种种- -氨基酸按一定顺序通过氨基酸按一定顺序通过肽键（酰胺键）缩合而成的具有一定特定空间肽键（酰胺键）缩合而成的具有一定特定空间构象和生物功能的生物大分子。构象和生

3、物功能的生物大分子。一、蛋白质的化学概念一、蛋白质的化学概念1、蛋白质是生物体内必不可少的重要成分，是构、蛋白质是生物体内必不可少的重要成分，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质成生物体最基本的结构物质和功能物质 蛋白质占干重蛋白质占干重 人体中（中年人）人体中（中年人） 人体人体 45% 45% 水水55%55% 细菌细菌 50%50% 80% 80% 蛋白质蛋白质19%19% 真菌真菌 14%14% 52% 52% 脂肪脂肪19%19% 酵母菌酵母菌 14%14% 50% 50% 糖类糖类1%1% 白地菌白地菌 50% 50% 无机盐无机盐7%7%二、二、 蛋白质的重要生物蛋白质的重要生

4、物学功能学功能2、蛋白质是一种生物功能的主要体现者，、蛋白质是一种生物功能的主要体现者，它参与了几乎所有的生命活动过程它参与了几乎所有的生命活动过程F 生物催化作用：生物催化作用： 酶酶F 运输作用：如血红蛋白、转铁蛋白运输作用：如血红蛋白、转铁蛋白F 调节作用：如胰岛素、生长激素调节作用：如胰岛素、生长激素F 运动作用：如肌动蛋白和肌球蛋白运动作用：如肌动蛋白和肌球蛋白F 防御功能：如免疫球蛋白、凝血因子防御功能：如免疫球蛋白、凝血因子F 营养功能：如卵清蛋白、酪蛋白营养功能：如卵清蛋白、酪蛋白F 结构蛋白：如胶原蛋白、角蛋白结构蛋白：如胶原蛋白、角蛋白F 能量转换蛋白：如细胞色素能量转换蛋

5、白：如细胞色素F 基因调节蛋白：如阻遏蛋白基因调节蛋白：如阻遏蛋白3、外源蛋白质有营养功能，可作为生产加工的对象。、外源蛋白质有营养功能，可作为生产加工的对象。三、蛋白质的元素组成三、蛋白质的元素组成 主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘。蛋白质还含有碘。这些这些元素在蛋白质中的组成元素在蛋白质中的组成百分比如图所示百分比如图所示各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。 蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点由于体内的含氮物质以蛋白质

6、为主，因由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量 ( g % )= 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16%蛋白质含量的测定：蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法凯氏定氮法( (测定氮的经典方法测定氮的经典方法) )三聚氰胺（三聚氰胺（Melamine） 分子量。分子量。 牛奶牛奶中总蛋白质由大约中总蛋白质由大约 94%的纯蛋的纯蛋白质（约）和约白质（约）和约6%非蛋白质（约）非蛋白质（约）组成。

7、总组成。总蛋白质平均含量蛋白质平均含量为为3.3%。四、蛋白质的分类四、蛋白质的分类（一）根据分子形状（一）根据分子形状1 1、球状蛋白质（、球状蛋白质（globular protein）：大多数可）：大多数可溶性蛋白质，如血红蛋白、肌红蛋白等溶性蛋白质，如血红蛋白、肌红蛋白等2 2、纤维状蛋白质（纤维状蛋白质（fibrous protein）：胶原）：胶原蛋白、弹性蛋白、丝状蛋白等蛋白、弹性蛋白、丝状蛋白等（二）根据组成不同（二）根据组成不同1 1、单纯蛋白质、单纯蛋白质（simple protein）: : 也称简单也称简单蛋白质，完全由氨基酸组成的蛋白质。蛋白质，完全由氨基酸组成的蛋白质

8、。2 2、结合蛋白质（、结合蛋白质（conjugated proteinconjugated protein）：也称复合蛋）：也称复合蛋白质或全蛋白，白质或全蛋白， 由蛋白质和非蛋白质两部分组成。由蛋白质和非蛋白质两部分组成。包括色蛋白、金属蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋包括色蛋白、金属蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白和糖蛋白。白和糖蛋白。（三）根据溶解度的不同（三）根据溶解度的不同1) 1) 清蛋白（清蛋白（albumin）：）：溶于水及稀盐、稀酸或稀碱溶于水及稀盐、稀酸或稀碱溶液。如血清清蛋白溶液。如血清清蛋白2) 2) 球蛋白球蛋白（globulin）：）：不溶于水而溶于稀盐溶液，如不溶于水而溶

9、于稀盐溶液，如血清球蛋白。血清球蛋白。3 3）谷蛋白）谷蛋白（glutelin）：）：不溶于水、醇及中性盐溶液，不溶于水、醇及中性盐溶液，但溶于稀酸、稀碱，如米谷蛋白。但溶于稀酸、稀碱，如米谷蛋白。 4 4）谷醇溶蛋白）谷醇溶蛋白（prolamine）：）：不溶于水，但溶于不溶于水，但溶于70%80%乙醇，乙醇， 如玉米醇溶蛋白。如玉米醇溶蛋白。 （三）根据溶解度的不同（三）根据溶解度的不同6) 鱼精蛋白（鱼精蛋白（protamine）：溶于水及稀酸溶液，分子中）：溶于水及稀酸溶液，分子中含碱性含碱性 氨基酸特别多，呈（强）碱性，如鲑精蛋白。氨基酸特别多，呈（强）碱性，如鲑精蛋白。 7) 7)

10、 硬蛋白硬蛋白（scleroprotein）：）：不溶于水、盐、稀酸、稀不溶于水、盐、稀酸、稀碱溶液。碱溶液。 如胶原蛋白、角蛋白、丝心蛋白、弹性蛋白如胶原蛋白、角蛋白、丝心蛋白、弹性蛋白等。等。 5) 组蛋白（组蛋白（histone）：溶于水及稀酸溶液，分子中含）：溶于水及稀酸溶液，分子中含Arg、Lys 较多，呈（弱）碱性，如小牛胸腺组蛋白。较多，呈（弱）碱性，如小牛胸腺组蛋白。 1 1）酶的生物催化作用）酶的生物催化作用(四四)蛋白质的生物学功能蛋白质的生物学功能膜膜蛋蛋白白蛋白质化学蛋白质化学2 2）生物体的结构成分）生物体的结构成分3 3）运动与支持）运动与支持机体的结构蛋白：头发、

11、骨骼、牙齿、肌肉等机体的结构蛋白：头发、骨骼、牙齿、肌肉等4 4）参与运输贮存的作用）参与运输贮存的作用血红蛋白血红蛋白 运输氧运输氧5 5）免疫保护作用）免疫保护作用抗原抗体反应抗原抗体反应凝血机制凝血机制6 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递信号传导中的受体、信息分子等信号传导中的受体、信息分子等7 7） 氧化供能氧化供能（五）根据营养价值不同（五）根据营养价值不同 1、完全蛋白：、完全蛋白：含有人体所必需的各种氨基酸含有人体所必需的各种氨基酸 2、不完全蛋白：、不完全蛋白：缺乏人体所必需的某种氨基缺乏人体所必需的某种氨基酸酸 如如 大豆大豆 缺甲硫氨酸缺甲硫氨酸 小麦小麦 缺赖氨

12、酸缺赖氨酸 玉米玉米 缺色氨酸缺色氨酸第二节第二节 蛋白质的组成单位蛋白质的组成单位氨氨基酸基酸（Amino Acid) 发现：发现：1819年，法国化学家布拉孔诺从蛋年，法国化学家布拉孔诺从蛋白质中水解得到一种含白质中水解得到一种含N化合物，其结构化合物，其结构中含有氨基和羧基，故取名为氨基酸。中含有氨基和羧基，故取名为氨基酸。 现已证实氨基酸是蛋白质的基本组成单位。现已证实氨基酸是蛋白质的基本组成单位。什么是氨基酸？什么是氨基酸？氨基酸（氨基酸（amino acid, aa)： 蛋白质的基本组成单位，是含氨蛋白质的基本组成单位，是含氨基的羧酸。基的羧酸。是羧酸分子中是羧酸分子中C C上的上

13、的一个一个H H被氨基取代而成的化合物。被氨基取代而成的化合物。什么是氨基酸？什么是氨基酸？R-COOHR-C H -COOHHR-C H -COOH NH2-C-C-C-C-COOH-C-C-C-C-COOH 蛋白质氨基酸自然界中存在的氨基酸有自然界中存在的氨基酸有300余种，但组成蛋余种，但组成蛋白质的有白质的有22种，称为蛋白质氨基酸，又名标准种，称为蛋白质氨基酸，又名标准氨基酸，其中最早发现的氨基酸，其中最早发现的20种较为常见，种较为常见，20种氨基酸中，第一个被发现的是种氨基酸中，第一个被发现的是Asn，是，是1806年在植物芦笋中发现的；最后一个被发现年在植物芦笋中发现的；最后一

14、个被发现的是的是Thr，是，是1938年在小麦麸质中发现的。年在小麦麸质中发现的。2 2种不常见的蛋白质氨基酸：含硒半胱氨酸种不常见的蛋白质氨基酸：含硒半胱氨酸（第（第2121种）和吡咯赖氨酸（第种）和吡咯赖氨酸（第2222种）种）一、氨基酸的结构一、氨基酸的结构氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式 H3NCHCOOR-+H2NCHCOOHR或或氨基酸是含有氨基的羧酸，不同氨基酸的氨基酸是含有氨基的羧酸，不同氨基酸的R基基不同，（除脯氨酸外）都为不同，（除脯氨酸外）都为L-氨基酸。氨基酸。构构 型型 具有相同的分子式和结构式，但具有相同的分子式和结构式，但原子在空间的排布不同，称之构原子在空间的排

15、布不同，称之构型。型。氨基酸的构型氨基酸的构型(configuration)(configuration)氨基酸的构型氨基酸的构型 一个有机化合物的构型是由两种结构元素一个有机化合物的构型是由两种结构元素赋予的：赋予的：一是分子中的双键一是分子中的双键(double bond)；二是分子中存在着手性中心（二是分子中存在着手性中心（chiral center） 连接了四个不相同的原子或基团，这连接了四个不相同的原子或基团，这种碳原子被称为手性碳原子，又称为种碳原子被称为手性碳原子，又称为不对称碳原子，常用不对称碳原子，常用C*表示。会产表示。会产生两种构型。它们彼此非常相象，但生两种构型。它们彼

16、此非常相象，但不能相互重迭，如同左手与右手或实不能相互重迭，如同左手与右手或实物与镜象的关系。物与镜象的关系。手性碳原子手性碳原子D- 型型L-型型 H2NCHCOOHR氨基酸？氨基酸？甘油醛甘油醛: :2 2种构型（种构型（D-D-，L-)L-)L-L-氨基酸氨基酸D-D-氨基酸氨基酸 氨基酸的构型是以距羧基最近的手性氨基酸的构型是以距羧基最近的手性C原子为标准（除原子为标准（除Gly外），而糖的外），而糖的构型是以距羧基最远的手性构型是以距羧基最远的手性C原子为原子为标准。标准。注意：注意：H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H二、氨基酸的分

17、类二、氨基酸的分类 1、根据侧链、根据侧链R基团的化学结构基团的化学结构 （1）脂肪族氨基酸：）脂肪族氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Met，Cys，Ser，Thr，Asp，Glu，Asn，Gln，Lys，Arg （2）芳香族氨基酸：）芳香族氨基酸：Phe，Tyr，Trp （3）杂环氨基酸：）杂环氨基酸：His （4）杂环亚氨基酸：）杂环亚氨基酸：Pro2、根据侧链、根据侧链R基团极性的不同基团极性的不同（1 1）非极性疏水氨基酸：）非极性疏水氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Met，Phe，Pro，Trp（2 2）极性亲水氨基酸：包括以下三种类型）极性亲水氨基酸

18、：包括以下三种类型 中性（不带电荷）：中性（不带电荷）：Ser，Thr，Asn，Gln，Tyr，Cys 酸性（带负电荷）：酸性（带负电荷）：Asp，Glu 碱性（带正电荷）：碱性（带正电荷）：His，Lys，Arg二、氨基酸的分类二、氨基酸的分类词记亲水氨基酸与疏水氨基酸词记亲水氨基酸与疏水氨基酸J 西湖景，紫竹为骨水潺潺西湖景，紫竹为骨水潺潺 横笛相伴，闲听天簌静思禅横笛相伴，闲听天簌静思禅流苏落，心比双丝郁中缠流苏落，心比双丝郁中缠 亲水氨基酸：西亲水氨基酸：西- -硒代半胱氨酸；景硒代半胱氨酸；景- -精氨酸；竹精氨酸；竹- -组氨组氨酸；骨酸；骨- -谷氨酸谷氨酸 谷氨酰胺；伴谷氨酰胺

19、；伴- -半胱氨酸；天半胱氨酸；天- -天冬氨酸天冬氨酸天冬酰胺；籁天冬酰胺；籁- -赖氨酸；苏赖氨酸；苏- -苏氨酸；落苏氨酸；落- -酪氨酸；比酪氨酸；比- -吡吡咯赖氨酸；丝咯赖氨酸；丝- -丝氨酸丝氨酸J 孤雁本色，一行斜去浮生转孤雁本色，一行斜去浮生转两鬓白，异家龙井难为甘两鬓白，异家龙井难为甘疏水氨基酸：本疏水氨基酸：本- -苯丙氨酸；色苯丙氨酸；色- -色氨酸；斜色氨酸；斜- -缬氨酸；缬氨酸；浮浮- -脯氨酸；两脯氨酸；两- -亮氨酸；鬓亮氨酸；鬓- -丙氨酸；异丙氨酸；异- -异亮氨酸；家异亮氨酸；家- -甲硫氨酸；甘甲硫氨酸；甘- -甘氨酸甘氨酸词词 南大杨荣武教授南大杨荣

20、武教授二、二、氨基酸的分类氨基酸的分类 3、根据营养分类：、根据营养分类： （1）必需）必需AA：依赖植物供给的：依赖植物供给的AA，主要有，主要有Lys, Trp, Phe, Met, Thr, Ile, Leu, Val, 另外，另外，His和和Arg，人虽然能合成，但效率低，所以有时，人虽然能合成，但效率低，所以有时也列在必需氨基酸中。，也列在必需氨基酸中。， 婴儿时期所需婴儿时期所需: Arg，His 早产儿所需：早产儿所需：Trp，Cys （2）非必需）非必需AA：人体可以自身合成或可以由：人体可以自身合成或可以由其它氨基酸转化的。其它氨基酸转化的。* * 20 20种种AA的英文名

21、称、缩写符号及分类如下的英文名称、缩写符号及分类如下: :甘氨酸甘氨酸 （Gly, G）丙氨酸丙氨酸 （Ala, A）缬氨酸缬氨酸 （Val, V）亮氨酸亮氨酸 （Lue, L）异亮氨酸异亮氨酸 （Ile, I）1. 侧链只是烃链（侧链只是烃链（5种）种） 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸2. 侧链含有羟基侧链含有羟基 （2种）种）丝氨酸丝氨酸 （Ser, S）苏氨酸苏氨酸 （Thr, T）3. 侧链含硫原子（侧链含硫原子（2种）种） 半胱氨酸半胱氨酸 （Cys, C）甲硫氨酸甲硫氨酸 （Met, M）巯基巯基4. 侧链含有羧基或酰胺基（侧链含有羧基或酰胺基（4种）种） 天冬氨酸天冬氨酸 （Asp,

22、D）谷氨酸谷氨酸 （Glu, E）天冬酰胺天冬酰胺（Asn, N）谷氨酰胺谷氨酰胺 （Gln, Q）5. 侧链含有碱性基团（侧链含有碱性基团（3种）种） 赖氨酸赖氨酸 （Lys, K）精氨酸精氨酸 （Arg, R）组氨酸组氨酸 （His, H）胍基胍基咪唑基咪唑基芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸 （Phe, F）酪氨酸酪氨酸 （Tyr, Y）色氨酸色氨酸 （Trp, W）杂环氨基酸 组氨酸组氨酸 （His,H）脯氨酸脯氨酸 （Pro,P）非非极极性性氨氨基基酸酸极极性性中中性性氨氨基基酸酸带正电荷的氨基酸带正电荷的氨基酸(酸性酸性)带负电荷的氨基酸（碱性）带负电荷的氨基酸（碱性）几种特

23、殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3半胱氨酸：半胱氨酸：2个个Cys通过脱氢后可以二硫键相通过脱氢后可以二硫键相结合，形成胱氨酸。结合，形成胱氨酸。 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3三、蛋白质中的修饰性三、蛋白质中的修饰

24、性AANHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为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。这些氨基酸都是在蛋白质合成后不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是在蛋白质合成后由相应的基本氨基酸衍生而来的，如由相应的基本氨基酸衍生而来的，如弹性蛋白和胶原蛋弹性蛋白和胶原蛋白中的羟脯氨酸和羟赖氨酸等白中的羟脯氨酸和羟赖氨酸等。四、非蛋白质氨基酸四、非蛋白质氨基酸

25、非蛋白质非蛋白质AA：存在于生物体内，但不组成蛋白：存在于生物体内，但不组成蛋白质的游离或结合态的质的游离或结合态的AA，约，约150种，具有多种种，具有多种生理功能生理功能（1） L-氨基酸的衍生物氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸和瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。（2）D-氨基酸氨基酸 D-Ala存在于肽聚糖中，存在于肽聚糖中，D-Phe是短杆菌肽是短杆菌肽S的组的组分分（3）、-氨基酸氨基酸 -Ala是泛酸的前体，是泛酸的前体，-氨基丁酸是传递神经冲动氨基丁酸是传递神经冲动的化学介质。的化学介质。 五、五、AA的重要理化性质的重要理化性质 状态：无色晶体或

26、粉末状态：无色晶体或粉末 溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，一般能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有一般能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。机溶剂。 熔点：极高，一般在熔点：极高，一般在200以上。以上。 味感：氨基酸的味感与其立体构象有关。味感：氨基酸的味感与其立体构象有关。D-氨氨基酸多数带有甜味。基酸多数带有甜味。L-氨基酸有甜、苦、鲜、氨基酸有甜、苦、鲜、酸四种不同味感。如谷氨酸钠酸四种不同味感。如谷氨酸钠味精成分味精成分 旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性。旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性。（一）氨基酸的物理性质（一

27、）氨基酸的物理性质氨基酸的手性：氨基酸的手性：D型与型与L型氨基酸型氨基酸22种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外少含有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外的的21种蛋白质氨基酸都具有手性性质。如果以种蛋白质氨基酸都具有手性性质。如果以L型甘油醛为参照物，具有不对称碳原子的氨基型甘油醛为参照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有酸就有D型和型和L型两种对映异构体。实验证明，型两种对映异构体。实验证明，蛋白质分子中的不对称氨基酸都是蛋白质分子中的不对称氨基酸都是L型。型。D型氨型氨基酸仅存在于一些特殊的抗菌肽和某些细菌的基酸

28、仅存在于一些特殊的抗菌肽和某些细菌的细胞壁成分之中，它们不能参入到在核糖体上细胞壁成分之中，它们不能参入到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。合成的多肽或蛋白质分子之中。氨基酸的构型与其旋光方向没有必然的联系。氨基酸的构型与其旋光方向没有必然的联系。（二）紫外吸收性质：（二）紫外吸收性质：l cTIIAlglg0 只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力Lambert-Beer Lambert-Beer 定律定律紫外区（紫外区（200400nm200400nm）：）：Tyr/Trp/PheTyr/Trp/Phe 原因：原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C

29、-C=C-C=C-Trp 280nmTyr 275nmPhe 257nm蛋白质含量测定蛋白质含量测定280nm（三）化学性质（三）化学性质 1、氨基酸的两性性质和等电点、氨基酸的两性性质和等电点 氨基酸是两性电解质，其解离方式和程度氨基酸是两性电解质，其解离方式和程度取决于所处溶液的酸碱度。取决于所处溶液的酸碱度。 (1)等电点等电点(isoelectric point, pI) 在某一在某一pH溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等值称为

30、该氨基酸的等电点。氨基酸等电点的特点：净电荷为零，电点。氨基酸等电点的特点：净电荷为零，在电场中不移动；此时氨基酸的溶解度最小。在电场中不移动；此时氨基酸的溶解度最小。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子RCH COOHNH3+RCH COO-NH3+R CH COO-NH2R CH COOHNH2(2)(2)等电点等电点pI计算公式计算公式 氨基酸的氨基酸的pI 是由是由-羧基和羧基和-氨基的解离常数氨基的解离常数的负对数决定的。对侧链的负对数决定的。对侧链R基不解离的中性基不解离的中性氨基酸来说：氨基酸来说： pI=

31、1/2（pK1+pK2) pK1为为-羧基的解离常数羧基的解离常数 pK2为为-氨基的解离常数氨基的解离常数中性氨基酸：以中性氨基酸：以Gly为例为例 K1=Gly H+Gly+K2=Gly- H+GlypIpI时，时，Gly+ = Gly- Gly H+K1=Gly K2H+H+2=K1K2pH=（pK1+pK2）/2pI=（pK1+pK2）/2pI =（2.34+9.60）/2=5.97GlyH3NCH2COOHH3NCH2COO-+H2NCH2COO-Gly+Gly+-Gly-H+K1H+K2酸性氨基酸的酸性氨基酸的pI (Asp)98. 2286. 309. 2221pKpKpI碱性氨

32、基酸的碱性氨基酸的pI (Lys)74. 9253.1095. 8232pKpKpI氨基酸的氨基酸的pI 酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI = (两个小的两个小的pK值值 )/2 碱性氨基酸：碱性氨基酸：pI = (两个大的两个大的pK值值 )/2 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的它的pK 1和和pK 2的算术平均值；对于侧链含有可解的算术平均值；对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的值也决定于两性离子两边的pK 值的算术平均值。值的算术平均值。 中性氨基酸：中性氨基酸：pI = (pK 1 + pK 2

33、 )/2 所以，等电点的所以，等电点的pH与离子浓度无关，其值取决与离子浓度无关，其值取决于两性离子两边的于两性离子两边的pK值。值。 处于等电点时的氨基酸溶解度最小，导电性最处于等电点时的氨基酸溶解度最小，导电性最小，粘度、渗透性最小。小，粘度、渗透性最小。 在等电点以上的任何在等电点以上的任何pH，氨基酸带净负，氨基酸带净负电荷，在电场中将向正极移动；电荷，在电场中将向正极移动；结论：结论： 在低于等电点的任何在低于等电点的任何pH，氨基酸带净正电，氨基酸带净正电荷荷，在电场中将向负极移动。在电场中将向负极移动。 在一定在一定pH范围内范围内，氨基酸溶液的氨基酸溶液的pH离等电离等电点愈远

34、点愈远，氨基酸所携带的净电荷愈大。氨基酸所携带的净电荷愈大。氨基酸的酸碱性质氨基酸的酸碱性质 以弱酸以弱酸HA为例，其解离常数为为例，其解离常数为Ka Ka = H+A-/HA 两边取对数：两边取对数：lgKa = lg H+ + lg (A-/HA) 由于由于-lgKa = pKa 所以所以pKa = pH - lg (A-/HA) = pH + lg (HA/A-) 故溶液故溶液pH=pKa+lg (A-/HA)=pKa+lg(碱碱/共轭酸共轭酸) A-和和HA互为共轭酸碱对，即互为共轭酸碱对，即A-为为HA的共轭碱，的共轭碱，反过来，反过来， HA是是A-的共轭酸，可以用来估算缓冲体系的

35、共轭酸，可以用来估算缓冲体系的的pH HA A- + H+亨德森亨德森-哈塞尔巴尔赫哈塞尔巴尔赫(Henderson-Hasselbalchd)方程方程例题： Gly的的-NH3+有有1/3解离时，溶液的解离时，溶液的pH值？值？pH = pK2 + lg (Gly- / Gly0)pH = 9.6 + lg (1/2)（三）（三）AA的化学性质的化学性质 氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在色化合物，其最大吸收峰在570nm处。由处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分

36、析方法。系，因此可作为氨基酸定量分析方法。2 2、氨基酸的化学反应、氨基酸的化学反应（1）茚三酮反应）茚三酮反应与与-NH2、-COOH和和R侧链基团有关，侧链基团有关，多用于氨基多用于氨基 酸分析鉴定。酸分析鉴定。茚三酮茚三酮 水合茚三酮水合茚三酮+3H20水合茚三酮水合茚三酮(无色无色)NH3CO2 RCHO+还原型茚三酮还原型茚三酮(弱酸弱酸)加热加热水合茚三酮水合茚三酮+ NH3 +还原型茚三酮还原型茚三酮 蓝紫色化合物蓝紫色化合物max = 570nml脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质，其余所有的质，其余所有的-氨基酸与茚三酮反应均产氨基

37、酸与茚三酮反应均产生蓝紫色物质。生蓝紫色物质。 加热加热黄色，黄色，max = 440nm （2）与甲醛反应：氨基酸的甲醛滴定）与甲醛反应：氨基酸的甲醛滴定OH-中和滴定中和滴定NaOHNaOH羟甲基氨基酸羟甲基氨基酸二羟甲基氨基酸二羟甲基氨基酸判断蛋白判断蛋白质水解或质水解或合成的进合成的进度度（3）与）与2,4二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB)反应反应NO2O2NF 氨基酸氨基酸-氨基的一个氢原子可被氨基的一个氢原子可被2,4二硝基氟二硝基氟苯（苯（DNFB) 取代，产生黄色的二硝基苯基氨取代，产生黄色的二硝基苯基氨基酸（基酸（DNP-氨基酸），氨基酸），可用乙酸乙酯或乙醚可用乙酸乙酯或乙醚

38、抽提，抽提，用于鉴定蛋白质用于鉴定蛋白质N-末端氨基酸。末端氨基酸。RCHCOOHH2N+弱碱中弱碱中N NO O2 2O O2 2N NR RC CH HC CO OO OH HH HN N+F F- - 多肽或蛋白质多肽或蛋白质N端氨基酸的端氨基酸的-氨基也能与氨基也能与DNFB反应，生成反应，生成DNP-多肽或多肽或DNP-蛋白质。蛋白质。后者用酸水解时，所有肽键被打开，可得到黄后者用酸水解时，所有肽键被打开，可得到黄色的色的DNP-氨基酸。氨基酸。 该反应由该反应由F. Sanger（英）首先发现，并（英）首先发现，并用于鉴定多肽或蛋白质的用于鉴定多肽或蛋白质的N-端氨基酸，阐明了端氨

39、基酸，阐明了胰岛素的一级结构。（故胰岛素的一级结构。（故DNFB亦称作亦称作Sanger试剂）试剂） 蛋白质蛋白质N端氨基酸测定的方法之一端氨基酸测定的方法之一 5-二甲氨基萘磺酰氯二甲氨基萘磺酰氯( 简称丹磺酰氯或简称丹磺酰氯或DNS-Cl )可代替可代替DNFB试剂试剂5-二甲氨基萘磺酰氨基酸有强烈的荧光，二甲氨基萘磺酰氨基酸有强烈的荧光，可用荧光光度计快速检出，灵敏度高。可用荧光光度计快速检出，灵敏度高。酰化试剂酰化试剂苯氨基硫甲酰氨基酸苯氨基硫甲酰氨基酸 (PTC-氨基酸，无色氨基酸，无色) 苯硫乙内酰脲氨基酸苯硫乙内酰脲氨基酸(PTH-氨氨基酸基酸,无色无色,可用乙酸乙酯抽提可用乙酸乙酯抽提)（4）与异硫氰酸苯酯）与异硫氰酸苯酯( PITC) 反应烃基化反应反应烃基化反应 Edman（瑞典）首先使用该反应鉴定多肽（瑞典）首先使用该反应鉴定多肽或蛋白质的或蛋白质的N-端氨基酸。蛋白质多肽链端氨基酸。蛋白质多肽链N端氨基端氨基酸的酸的-氨基可与氨基可与PITC反应生成反应生成 PTC-蛋白质蛋白质, 在在酸性溶液中，它