蛋白质的基本结

（一）氨基酸的理化性质

◆无色晶体，熔点较高（200℃～300℃）水中溶解度各不同，取决于侧链。氨基酸能使水的介电常数增高。氨基酸的晶体是离子晶体。氨基酸是离子化合物。

◆除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。1、一般物理性质当前第1页\共有43页\编于星期六\10点2.旋光活性除甘氨酸外，19种AA都具有旋光性。L,D型氨基酸的旋光方向相反，但是角度相同，能使偏振光向左的叫左旋异构体，反之叫做右旋异构体。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。当前第2页\共有43页\编于星期六\10点3.光吸收性构成蛋白质的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。可以通过测定280nm处的紫外吸收值的方法对蛋白溶液进行定量。

当前第3页\共有43页\编于星期六\10点4.氨基酸的解离性质

（1）氨基酸是兼性离子

质子受体和质子供体。所谓兼性离子是指在同一分子上带有能释放质子的正离子基团和能接受质子的负离子基团。兼性离子本身既是酸又是碱。因此它既可以和酸反应，也可以和碱反应。实验证明：氨基酸在水溶液中或在晶体状态时，都以兼性离子形式存在。

当前第4页\共有43页\编于星期六\10点（2）氨基酸的解离性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，而是离解成兼性离子。在兼性离子中，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。PH1710净电荷+10-1正离子兼性离子负离子

当前第5页\共有43页\编于星期六\10点pK′值的含义pK1′，pK2′分别为a-碳原子上的COOH和NH3+的解离常数的负对数，可以利用滴定曲线求得。当前第6页\共有43页\编于星期六\10点（3）氨基酸的等电点pI当溶液为某一pH值时，AA主要以兼性离子的形式存在，分子中所含的正负电荷数目相等，净电荷为0。这一pH值即为AA的等电点（pI）。在pI时，AA在电场中既不向正极也不向负极移动，即处于两性离子状态。当前第7页\共有43页\编于星期六\10点氨基酸等电点的计算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当前第8页\共有43页\编于星期六\10点pI=(pK1+pK2)/2甘氨酸滴定曲线当前第9页\共有43页\编于星期六\10点氨基酸等电点的计算同样，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碱性氨基酸：pI=(pK2+pKR-NH2)/2当前第10页\共有43页\编于星期六\10点当前第11页\共有43页\编于星期六\10点5.氨基酸的化学性质◆与甲醛的反应◆与亚硝酸的反应

◆与酰化试剂的反应◆烃基化反应◆生成西佛碱的反应

（一）α-氨基参加的反应：（二）α-羧基参加的反应：（三）-氨基和羧基共同参与的反应：（四）氨基酸侧链基团的化学性质：当前第12页\共有43页\编于星期六\10点与甲醛发生羟甲基化反应甲醛易与氨基酸中的氨基发生加成反应，生成单或双的羟甲基氨基酸衍生物，即羟甲基化反应。羟甲基氨基酸二羟甲基氨基酸当前第13页\共有43页\编于星期六\10点与亚硝酸反应用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。反应中产生的氮气一半来自氨基酸，一半来自亚硝酸，所以，在标准条件下，测定反应生成的氮气体积，就可以用来计算氨基酸的含量。室温，重氮反应a-羟基酸氨基酸的氨基在室温下能够与亚硝酸发生重氮反映反应，生成a-氨基酸并放出氮气。当前第14页\共有43页\编于星期六\10点弱碱性酰化反应用途：用于保护氨基以及肽链的合成。酰卤或者酸酐酰胺酰卤或者酸酐在弱碱性条件下可以与氨基酸的氨基发生酰化反应，生成酰胺。当前第15页\共有43页\编于星期六\10点酰化反应用于氨基酸氮端测定在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯DNS-Cl）可以与N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸(DNS-AA)。较强的荧光性质当前第16页\共有43页\编于星期六\10点芥子气与2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应烃基化反应弱碱性酸性Sanger法测定N末端氨基酸基础黄色，色谱鉴定氨基酸的氨基可以与亲电性的化合物如卤代烃等发生烃基化反应，生成烃基化合物。当前第17页\共有43页\编于星期六\10点Sanger法。2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。在酸性条件下水解，得到黄色DNP-氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。当前第18页\共有43页\编于星期六\10点生成西佛碱的反应

R’COOHR’COOC=O+H2NCHC=NCHHRHR醛氨基酸Schiff’s碱-H20+H20氨基酸可以与醛或者酮发生亲核反应，生成西佛碱（Schiffbase），西佛碱是生物体内氨基酸，羧基以及多种酶促反应的重要中间产物当前第19页\共有43页\编于星期六\10点（一）α-羧基参加的反应：1.成盐或成酯反应2.成酰卤反应3.脱羧基反应4.叠氮反应当前第20页\共有43页\编于星期六\10点a.AA+NaOH－→氨基酸钠盐(氨基酸的碱金属盐能溶于水,重金属盐不溶于水)

b.Hcl

AA+无水醇－→氨基酸乙酯的盐酸盐

当AA的COOH变成甲酯，乙酯或钠盐后，COOH的化学反应性能被掩蔽或者说COOH被保护，NH2的化学性能得到了加强or活化，易与酰基结合。为什么AA的酰基化和烃基化在碱性溶液中进行？干燥，回流成盐或成酯反应当前第21页\共有43页\编于星期六\10点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。酰基氨基酸（氨基被酰基保护了的氨基酸）与三氯化磷，五氯化磷或亚硫酰氯反应可以得到相应的酰氯。当前第22页\共有43页\编于星期六\10点氨基酸在氨基酸脱羧酶的作用下，可以生成相应的伯胺。氨基酸在谷氨酸脱羧酶作用下形成γ-氨基丁酸脱羧基的反应当前第23页\共有43页\编于星期六\10点叠氮反应用途：叠氮化合物常作为多肽合成活性中间体，活化羧基。无水肼酰基氨基酸的甲酯或者乙酯氨基酸酰肼亚硝酸叠氮化合物当前第24页\共有43页\编于星期六\10点（三）-氨基和羧基共同参与的反应：◆与茚三酮反应◆成肽反应当前第25页\共有43页\编于星期六\10点与茚三酮反应弱碱性，共热脱氨，脱羧570nm当前第26页\共有43页\编于星期六\10点440nm当前第27页\共有43页\编于星期六\10点一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基发生缩合形成酰胺键，也叫肽键（peptidebond）成肽反应是多肽和蛋白质生物合成的基本反应，常不能自发进行，需通过羧基的活化来进行。成肽反应当前第28页\共有43页\编于星期六\10点（四）氨基酸侧链基团的化学性质：◆巯基（-SH）的性质◆羟基的性质◆咪唑基的性质◆甲硫基的性质◆胍基的性质◆芳香环的性质当前第29页\共有43页\编于星期六\10点巯基的性质较活泼，反应类型多，这里介绍一些重要的反应：巯基的性质作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。半胱氨酸络合物汞苯甲酸◆与金属离子形成络合物：当前第30页\共有43页\编于星期六\10点胱氨酸半胱氨酸◆巯基的还原活性：半胱氨酸的巯基具有还原性，很容易被氧化成二硫键，两分子半胱氨酸通过二硫键（-s-s-）连接成的化合物叫胱氨酸，二硫键也容易被还原成巯基。当前第31页\共有43页\编于星期六\10点二硫键在蛋白质结构中起着重要的作用，两个距离较远的半胱氨酸残基通过形成二硫键从而使得肽链折叠，蛋白质的空间结构发生变化。卷发角蛋白氧化还原当前第32页\共有43页\编于星期六\10点◆巯基可被氧化：半胱氨酸或者胱氨酸6HCOOOH过甲酸磺基丙氨酸当前第33页\共有43页\编于星期六\10点20种常见氨基酸中，丝氨酸和苏氨酸中存在羟基。丝氨酸以及苏氨酸的羟基能够与酸反应形成酯，如丝氨酸与磷酸形成丝氨酸磷酸酯。丝氨酸是多种蛋白质水解酶活性中心的主要组成部分。羟基的性质丝氨酸苏氨酸当前第34页\共有43页\编于星期六\10点咪唑基的性质组氨酸组氨酸中的咪唑基可以发生多种化学反应，如某些酶的组氨酸残基可以与ATP发生磷酰化反应形成磷酰组氨酸，从而使酶活化。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。血红蛋白含有较多的Pro残基。当前第35页\共有43页\编于星期六\10点组氨酸的咪唑基也可以发生烷基化反应，例如多种水解酶活性中心的组氨酸可以与烷基化试剂反应，生成烷基化咪唑衍生物，从而影响到酶的活性。当前第36页\共有43页\编于星期六\10点甲硫氨酸甲硫基的性质甲硫氨酸的侧链易与卤代烷烃等发生亲核取代反应而形成烷基化合物：生成的烷基衍生物用巯基试剂处理后可以去除烷基或原有的甲基，所以是进行蛋白质或肽的同位素标记的一种方法。当前第37页\共有43页\编于星期六\10点精氨酸胍基的性质精氨酸侧链上的胍基有很强的碱性，在硼酸钠缓冲液中，可以与1,2环己二酮生成缩合物，该缩合物在羟胺缓冲液中不稳定，会逆向重新生成精氨酸，所以可以用于氨基酸序列的分析以及蛋白质结构及功能研究过程中精氨酸的保护。当前第38页\共有43页\编于星期六\10点苯丙氨酸酪氨酸色氨酸芳香环的性质当前第39页\共有43页\编于星期六\10点Pauly反应酪氨酸的芳香基与对氨基苯磺酸的重氮盐反应生成橘黄色的偶氮化合物，可以用于检测酪氨酸。当前第40页\共有43页\编于星期六\10点His侧链咪唑基与重氮苯磺酸生成棕红色化合物Pauly反应当前第41页\共有43页\编于星期六\10点根据分离原