氨基酸优秀课件

第一章氨基酸

一

蛋白质的水解

根据水解程度完全水解：彻底水解--得到的水解产物是各种AA的混合物。部分水解（不完全水解）--得到的产物是各种大小不等的肽段和AA。三种水解方法：酸，碱，酶1．酸水解：用硫酸（4mol/L）或HCL（6mol/L）水解条件：回流煮沸20h，完全水解优点：不引起消旋作用，得到L-AA缺点：色AA完全被沸酸所破坏羟基AA（丝AA及苏AA）有一小部分被分解天冬酰胺和谷胺酰胺的酰胺基被水解下来3．酶水解胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶优点：不产生消旋作用，也不破坏AA缺点：一种酶往往水解不彻底，需要几种酶协同作用才能使蛋白质完全水解所需时间较长，部分水解适用范围：用于蛋白质一级结构分析以获得蛋白质的部分水解产物。二．AA的分类参与蛋白质组成的常见AA只有20种蛋白质AA--20种AA非蛋白质AA--180多种天然AA大多数是不参与蛋白质组成的。这些AA被称为非蛋白质AA。(一)常见的蛋白质AA20种共同点：与羧基相邻的α-碳原子上都有一个NH2，因而称为α-AA。通式：2.分类：

主要区别在侧链R基的不同B按R基的极性性质Non-polarAminoAcidsThereare8non-polaraminoacids:性质：在水中的溶解度比极性R基AA小；丙AA的R基疏水性为最小；它介于非极性R基AA和不带电荷的极性R基AA之间。不带电荷的极性R基AAPolar,UnchargedAminoAcidsThere7polar,unchargedaminoacids:特点：比非极性R基AA易溶于水，含有不离解的极性基，能与水形成氢键半胱AA,酪AA--R基极性最强。

Polar,ChargedAminoAcidsThereare5polarchargedaminoacids:个性氨基酸NotesonHistidineContainsanimidazole(咪唑）ringthatispartiallyprotonated

（质子化）inneutralsolutionOnlythepyridine-like（似吡啶）,doublybondednitrogeninhistidine（组氨酸）isbasic.Thepyrrole-like（似吡咯）singlybondednitrogenisnonbasicbecauseitslonepairofelectronsispartofthe6electronaromaticimidazolering

AbbreviationsandCodesAlanine（丙）

A,AlaArginine（精）

R,ArgAsparagine（天冬酰）

N,AsnAsparticacid（天冬）D,AspCysteine（半胱）

C,CysGlutamine（谷氨酰）

Q,GlnGlutamicAcid（谷）

E,GluGlycine（甘）

G,GlyHistidine（组）

H,HisIsoleucine（异亮）I,IleLeucine（亮）

L,LeuLysine（赖）K,LysMethionine（蛋/甲硫）

M,MetPhenylalanine（苯丙）F,PheProline（脯）P,ProSerine（丝）

S,SerThreonine（苏）

T,ThrTryptophan（色）

W,TrpTyrosine（酪）Y,TyrValine（缬）

V,ValLearningtheNamesandCodesThenamesarenotsystematicsoyoulearnthembyusingthem(Theybecomeyourfriends)Onelettercodes–learnthemtooIfonlyoneaminoacidbeginswiththatletter,useit(Cys,His,Ile,Met,Ser,Val)Ifmorethanonebeginswiththatletter,themorecommononeusestheletter(Ala,Gly,Leu,Pro,Thr)Fortheothers,somearephonetic（发音的）:Fenylalanine（苯丙）,aRginine（精）,tYrosine（酪）Trp（色）hasadoublering,henceWAmides（酰胺）havelettersfromthemiddleofthealphabet(Q–Thinkof“Qtamine”forglutamine;asparagine-containsN“Acid”endsinDandEfollows(smallestisfirst:asparticaciD,GlutamicacidE)首先在凝身酶原（prothrombin）中发现，它也存在于某些具有结合Ca2+离子功能的其他蛋白质。一个结构复杂的特有氨基酸叫做锁链素（desmosine），

它是赖氨酸的衍生物，中央的吡啶环结构是由4个赖氨酸分子的侧链组成的。此氨基酸只存在于弹性蛋白（elastin）中。此外，从甲状腺蛋白中分离出3,5－二碘酪氨酸（3,5-diiodotyrosine）和甲状腺素（thyroxine）等，它们都是酪氨酸的衍生物，结构式见"激素"章。

（三）非蛋白质AA180种其他AA这些AA大多是蛋白质中存在的那些L型α－AA的衍生物，也有些是βγδ－AA,有些是β，γ，δ-AA，有些是D-型AAEssentialAminoAcidsAll20oftheaminoacidsarenecessaryforproteinsynthesisHumanscansynthesizeonly10ofthe20Theother10mustbeobtainedfromfood8种：一（异亮）家（甲硫）写（缬）两（亮）三（色）本（苯）书（苏）来（赖）；2种半必需：精和组，对幼儿合成速度不能满足需要，但成年后可满足。三、氨基酸的旋光性和光吸收1．D，L之分2．"＋""－"之分1,2都与糖相同3．α-AA具有旋光性消旋物--旋光性物质在化学反应中，只要其不对称原子经过对称状态的中间阶段，即将发生消旋作用，并转变为D型和L型的等摩尔混合物，称消旋物。蛋白质+碱

共热

水解

有机合成方法合成AA得到的AA无旋光性的DL-消旋物

AA有D，L型之分：与甘油醛比较而确定的

例如丙氨酸的两种旋光异构体不同表现方式如下：L－型氨基酸是自然界存在的主要形式，且仅L－型异构体参与任一个代谢反应（例外甚少）。苏AA的四个异构体P143其中，D-苏AA与L-别-苏AA不存在互成物体与镜像的关系，这种不互成物体与镜象关系的光学异构体，称为非对映体。

胱AA有两个不对称中心，是相同的a．两个不对称中心的构型可以是相同的。产生D，L型两个异构体。b．

两个不对称中心的构型可以是不相同的，一个不对称中心的构型将是另一个不对称中心的构型的镜象。分子内互相抵消而无旋光性。这种胱AA异构体称为内消旋胱AA。氨基酸的光吸收性20种氨基酸在可见光区域无光吸收，在远紫外区（〈220nm〉均有光吸收，在近紫外区（220-300nm）只有Tyr、Phe、Trp有吸收。

Tyr、Phe、Trp的R基含有共轭双键，在220-300nm紫外区有吸收。

λ（nm）ε

Tyr2751.4×103

Phe2572.0×102

Trp2805.6×103

280nM四氨基酸的酸碱性质（重点）1、

氨基酸在晶体和水溶液中主要以兼性离子形式存在

α-氨基酸都含有-COOH和-NH2，都是不挥发的结晶固体，熔点200-350℃，不溶于非极性溶剂，而易溶于水，这些性质与典型的羧酸（R-COOH）或胺（R-NH2）明显不同。三个现象：①晶体熔点高→离子晶格，不是分子晶格。

②不溶于非极性溶剂→极性分子

③介电常数高（氨基酸使水的介电常数增高，而乙醇、丙酮使水的介电常数降低。）→水溶液中的氨基酸是极性分子。原因：α-羧基pK1在2.0左右，当pH>3.5，α-羧基以-COO-形式存在。α-氨基pK2在9.4左右，当pH<8.0时，α-氨基以α-NH+3形式存在。在pH3.5-8.0时，带有相反电荷，因此氨基酸在水溶液中是以两性离子离子形式存在。

Gly溶点232℃比相应的乙酸（16.5℃）、乙胺（-80.5℃）高，可推测氨基酸在晶体状态也是以两性离子形式存在。StructuresofAminoAcidsInneutralsolution,theCOOHisionized（解离）andtheNH2isprotonated（质子化）Theresultingstructureshave“+”and“-”charges(adipolarion,orzwitterion（两性离子）)Theyarelikeionicsaltsinsolution氨基酸的两性性质2氨基酸的两性解离和酸碱滴定曲线Pk2是AA的NH3+被滴定一半时的pH（

NH3+释放H+）Pk1是AA的coo-被滴定一半时的pH（coo-结合H+）氨基酸的等电点等电点（pI）

当溶液处于某一特定pH时，氨基酸主要以两性离子存在，其净电荷为零，在电场中既不向正极也不向负极移动，这时溶液的pH值叫该氨基酸的等电点，用pI表示。对氨基酸而言，等电点就是它的等离点，即正负离子相等时的pH值。pIDependsonSideChainThe15aminoacidsthiol,hydroxylgroupsorpurehydrocarbonsidechainshavepI=5.0to6.5(averageofthepKa’s)DandEhaveacidicsidechainsandalowerpIH,R,KhavebasicsidechainsandhigherpI氨基酸等电点（pI）的计算中性氨基酸：pI=1/2（pk1+pK2)酸性氨基酸：pI=1/2（pk1+pKR)碱性氨基酸：pI=1/2（pk2+pKR)五、氨基酸的化学反应1、与茚三酮反应茚三酮在弱酸中与α-氨基酸共热，引起氨基酸的氧化脱氨，脱羧反应，最后，茚三酮与反应产物——氨和还原茚三酮反应，生成紫色物质。（λmax=570nm）

定性、定量。2、与DNFP（2.4一二硝基氟苯）反应：Sanger反应二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸），黄色，层析法鉴定，被Sanger用来测定多肽的NH2末端氨基酸。3、与苯异硫氰酸酯反应：PTH-氨基酸，无色，可以用层析法分离鉴定。被Edman用来鉴定多肽的NH2末端氨基酸。4、生成肽键：5、与苄氧羰基氯反应

氨基酸侧链基团的部分反应R基名称

化学反应

用途及重要性

苯环黄色反应：与硝酸作用产生黄色物质。定性分析Phe,Tyr.

酚基Millon反应：与HNO3,Hg(NO3)2和HNO3反应成红色。Folin反应：酚基可还原磷钼酸，磷钨酸成兰色物质。定性分析Tyr

吲哚基乙醛酸反应：与乙醛酸或二甲基氨甲醛反应，产生紫红色化合物。还原磷钼酸，磷钨酸成钼蓝，钨蓝。鉴定Trp胍基坂口反应（Sakaguchi反应）：在碱性溶液中胍基与含有a-萘酚及次氯酸钠的物质反应成红色物质。鉴定Arg咪唑基Pauly反应：与重氮盐化合物结合生成棕红色物质。测定His,Tyr巯基亚硝基亚铁氰酸钠反应：在稀氨溶液中与亚硝基亚铁氰酸钠反应成红色。

Cys的测定羟基与乙酸或磷酸作用成酯。保护Ser,Thr（1）茚三酮反应

AA+水合茚三酮蓝紫色化合物（2）Sanger反应

AA+DNFBDNP氨基酸（黄色）（3）Dansyl-cl反应

AA+DNS-ClDNP氨基酸（荧光）（4）Edman反应

AA+PITCPTC-AAPTH-AA+H2O加热NaHCO3pH8-9、室温pH9.7pH8.3无水HF六、氨基酸的分离和分析1、

电泳分离

电泳的基本原理

举例：Glu、Leu、His、Lys，4种混合样，在pH6.0时，泳动方向及相对速度。

GluLeuHisLys

pI3.225.987.599.742、

滤纸层析和薄层层析分配原理层析法――色层分析法（吸附层析法）系统的组成固定相（静相）流动相（动相）分配系数―描述混合物的在这两相中的分配情况分配定律――当一种溶质在两种一定的互不相溶的溶剂中分配时，在一定的温度下达到平衡后，溶质在两相中的浓度比值为一常数。即分配系数（kd）。

CA――在A相（动相）中的浓度

Kd＝――――

CB――在B相（静相）中的浓度物质分配液－液固－液气－液有效分