第二四节氨基酸的离解性质合成及应用课件

在溶液中氨基酸有两种可能存在途径在溶液中氨基酸有两种可能存在途径12、等电点

isoelectricpoint在溶液中，某一特定pH值时，氨基酸中正负电荷相等，静电荷为零，此pH值成为氨基酸的等电点。2、等电点

isoelectricpoint在溶液中，某一2α-氨基酸的酸碱性α-氨基酸为两性化合物，能与酸或碱生成盐，例如：甘氨酸盐酸盐的滴定曲线图为：图1甘氨酸盐酸盐的滴定曲线α-氨基酸的酸碱性甘氨酸盐酸盐的滴定曲线图为：图1甘氨酸盐3甘氨酸盐酸盐是一种二元酸，其中－CO2H和－NH3+上的氢都可以电离，因此，甘氨酸盐酸盐溶液用碱滴定时，得到两个pKa值：pKa1=2.34，pKa2=9.60。当碱开始滴加时，碱从H3N+CH2CO2H中接受一个H+，由于羧酸RCO2H的pKa值约为5，而盐酸盐RNH3+的pKa约为9，因此，碱先从－CO2H接受一个H+，再从－NH3+接受另一个H+，甘氨酸盐酸盐的电离平衡可表示为：甘氨酸盐酸盐是一种二元酸，其中－CO2H和－NH3+上4等电点碱量继续增加，即从－NH3+上接受H+，到碱为1.5mol时，[H3N+CH2CO2-]的一半被中和，这时，[H3N+CH2CO2-]⇄[H2NCH2CO2-]，pH值正好=pKa2碱量=0.5mol时，H3N+CH2CO2H的一半被中和，这时，[H3N+CH2CO2H]⇄[H3N+CH2CO2-]，pH值正好=pKa1碱达到2.0摩尔时，甘氨酸全部转变为它的共轭碱，H2NCH2CO2-碱量为1.0mol时，两性离子的浓度[H3N+CH2CO2-]达到极大，由于分子的净电荷为零，称为等电点。氨基酸在等电点的溶解度达到极小值图1甘氨酸盐酸盐的滴定曲线等电点碱量继续增加，即从－NH3+上接受H+，到碱为1.5m5在滴定过程中，碱的量逐渐增加，到0.5摩尔时，H3N+CH2CO2H的一半被中和，这时，[H3N+CH2CO2H]⇄[H3N+CH2CO2-]，溶液的pH值正好等于pKa1；碱的量为1.0摩尔时，溶液中甘氨酸两性离子的浓度[H3N+CH2CO2-]达到极大值，由于分子的净电荷为零，故称为等电点。氨基酸在等电点的溶解度达到极小值。碱的量继续增加，即从－NH3+上接受质子，到碱为1.5摩尔时，[H3N+CH2CO2-]的一半被中和，这时，[H3N+CH2CO2-]⇄[H2NCH2CO2-]，溶液的pH值正好等于pKa2；碱达到2.0摩尔时，甘氨酸全部转变为它的共轭碱，H2NCH2CO2-。α-氨基酸的溶解度和pK值见表2在滴定过程中，碱的量逐渐增加，到0.5摩尔时，H3N+CH26表2α-氨基酸的溶解度和pK值氨基酸溶解度，25℃g/100mLH2OpK1pK2pK3pI甘氨酸，glycine丙氨酸，alanine缬氨酸，valine亮氨酸，leucine异亮氨酸，isoleucine脯氨酸，proline苯丙氨酸，phenylalanine酪氨酸，tyrocine色氨酸，tryptophan丝氨酸，serine苏氨酸，threonine天冬氨酸，asparticacid谷氨酸，glutamic天冬酰胺，asparagine谷酰胺，glutamine半胱氨酸，cystein蛋氨酸，methionine赖氨酸，lysine精氨酸，arginine组氨酸，histidine2516.78.92.44.13.41623.01.13.53.75.0很大0.540.860.04－很大154.22.342.342.322.362.362.281.991.832.832.022.172.212.091.882.192.201.962.182.171.829.609.699.629.609.609.2110.609.139.398.809.139.159.103.654.259.118.188.969.046.009.609.6710.0710.2810.5312.489.175.976.005.965.986.025.746.305.485.895.415.652.773.225.685.605.665.079.7410.767.59表2α-氨基酸的溶解度和pK值氨基酸溶解度，25℃p7R的结构氨基酸名称缩写pI－H－CH3－CH(CH3)2－CH2CH(CH3)2－CH(CH3)CH2CH3甘氨酸，glycine丙氨酸，alanine缬氨酸，valine亮氨酸，leucine异亮氨酸，isoleucineGlyAlaValLeuIle5.976.005.965.986.02脯氨酸，prolinePro5.74－CH2C6H5苯丙氨酸，phenylalaninePhe

6.30酪氨酸，tyrocine色氨酸，tryptophanTyrTrp5.485.89－CH2OH－CH(OH)CH3－CH2CO2H－CH2CH2CO2H－CH2CONH2－CH2CH2CONH2－CH2SH－CH2CH2SCH3－CH2CH2CH2CH2NH2－CH2CH2CH2NHC(＝NH)NH2丝氨酸，serine苏氨酸，threonine天冬氨酸，asparticacid谷氨酸，glutamic天冬酰胺，asparagine谷酰胺，glutamine半胱氨酸，cystein蛋氨酸，methionine赖氨酸，lysine精氨酸，arginineSerThrAspGluAsnGlnCysMetLysArg5.415.65

2.773.225.685.605.665.079.7410.76组氨酸，histidineHis

7.59R的结构氨基酸名称缩写pI－H甘氨酸，glycineGly8从表可见：只含有一个氨基和一个羧基其pK1和pK2值大致相近，其pH值与(pK1+pK2)/2相近，都略偏酸性。在天冬氨酸和谷氨酸中，还有第二个羧基，其pK值分别为：在赖氨酸中还有第二个氨基，离羧基较远的氨基可能碱性较强，其两性离子的结构可能为：精氨酸含有强碱性的胍基－NHC(=NH)NH2，其两性离子的结构应为：酪氨酸中酚羟基的pKa值为10.07，半胱氨酸中巯基的pKa值为10.28，组氨酸中咪唑环的pKa值为6.00。从表可见：只含有一个氨基和一个羧基其pK1和pK29（1）烷基化反应N很好的亲核试剂亲核取代反应反应1．

-氨基参与的反应2.3氨基酸化学反应

（1）烷基化反应N很好的亲核试剂亲核取代反应反应1．-氨基10用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法2，4-二硝基氟苯用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法2，4-二硝基氟苯11生成席夫碱的反应用途：是多种酶促反应的中间过程。生成席夫碱的反应用途：是多种酶促反应的中间过程。12席夫碱主要是指含有亚胺或甲亚胺特性基团（－RC=N－）的一类有机化合物，通常希夫碱是由胺和活性羰基缩合而成。席夫碱主要是指含有亚胺或甲亚胺特性基团（－RC=N－）的一类13（2）酰化反应用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。（2）酰化反应用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。14多肽合成多肽合成15（3）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（3）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16（4）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。（4）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。17（5）脱氨基和转氨基反应用途：酶催化的反应。产物：酮酸游离氨（5）脱氨基和转氨基反应用途：酶催化的反应。产物：酮酸游离18

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）成盐反应氨基酸与碱作用生成相应的盐。氨基酸的碱金属盐能溶于191（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。1（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20（3）脱羧基（3）脱羧基213．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质硫原子发生亲和取代反应3．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质硫原子发生22作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。23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24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)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25（2）羟基的性质作用：可用于修饰蛋白质。二异丙基氟磷酸酯（2）羟基的性质作用：可用于修饰蛋白质。二异丙基氟磷酸酯26（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（3）咪唑基的性质组氨酸含有咪唑基，它的pK2值为6.0，在27（4）甲硫基的性质（4）甲硫基的性质282.4氨基酸的合成与应用

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。2.4氨基酸的合成与应用目前氨基酸的合成方法有5种：29

1、α-卤代酸的氨化——此法有副产物仲胺和叔胺生成，不易纯化

常用盖伯瑞尔法代替1、α-卤代酸的氨化——此法有副产物仲胺和叔胺生成，302．由丙二酸酯法合成

2．由丙二酸酯法合成313、斯瑞克（Strecker）法

醛在氨存在下加氢氰酸生成α-氨基腈，后者水解生成α-氨基酸例如3、斯瑞克（Strecker）法醛在氨存在下加32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。应用1、医药工业33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