氨基酸结构与性质.pptx

1.1.掌握蛋白掌握蛋白质的基本构成的基本构成单体：氨基酸的体：氨基酸的结构构 特点，从各氨基酸的特点，从各氨基酸的结构特点上理解氨基酸构特点上理解氨基酸 的分的分类。2.2.掌握氨基酸的理化性掌握氨基酸的理化性质，重点掌握两性，重点掌握两性电离离 与等与等电点含点含义。3 3 氨基酸的化学性氨基酸的化学性质及其及其应用用目的与要求目的与要求第1页/共61页蛋白质的元素组成 蛋白蛋白质是有机化合物，离不开是有机化合物，离不开C C、H H、O O三种元素，三种元素，还含有含有N N、P P、S S、金属元素等。、金属元素等。含量含量%：505055 655 67 207 2023 1523 153 3 微量或无微量或无 元素元素组成成 ：C H O C H O N N S S 其它其它 蛋白蛋白质中中N N是特征元素，且含量恒定，是特征元素，且含量恒定，为16%16%左右左右 ，即，即1616克克氮氮/100/100克蛋白克蛋白质，故可以用，故可以用定氮法定氮法测量蛋白量蛋白质含量，即：每含量，即：每100100克蛋白克蛋白质含氮含氮1616克，克蛋白克，克蛋白质含含氮氮1 1克。所以，克。所以，每克每克样品含品含氮量氮量6.25100=1006.25100=100克克样品蛋白品蛋白质含量（克含量（克%）。有些蛋白有些蛋白质含有含有其他微量元素其他微量元素：P P、FeFe、CuCu、MnMn、ZnZn、CoCo、MoMo、I I 等。等。第2页/共61页 一一 蛋白质的水解蛋白质的水解1.1.酸水解酸水解 条件条件：5 51010倍的倍的20%20%的的盐酸煮沸回流酸煮沸回流16162424小小时，或加或加压于于120120水解水解2 2小小时。优点点：可蒸：可蒸发除去除去盐酸，水解酸，水解彻底，底，终产物物为L-L-氨基酸，氨基酸，产物物单一，无消旋一，无消旋现象。象。缺点缺点：色氨酸破坏，并：色氨酸破坏，并产生一种黑色的物生一种黑色的物质：腐：腐黑黑质，水解液呈黑色。，水解液呈黑色。第3页/共61页2.2.碱水解碱水解条件条件：4mol/L Ba(OH)4mol/L Ba(OH)2 2或或6mol/L NaOH6mol/L NaOH煮沸煮沸6 6小小时。优点点：水解：水解彻底，色氨酸不被破坏，水解液清亮。底，色氨酸不被破坏，水解液清亮。缺点缺点：产生消旋生消旋产物，破坏的氨基酸多，一般很少使用。物，破坏的氨基酸多，一般很少使用。3.3.蛋白蛋白酶水解水解条件条件：蛋白：蛋白酶如胰蛋白如胰蛋白酶、糜蛋白、糜蛋白酶，常温，常温37374040，pHpH值5 58 8。优点点：氨基酸不被破坏，不：氨基酸不被破坏，不发生消旋生消旋现象。象。缺点缺点：水解不完全，中：水解不完全，中间产物多。物多。蛋白蛋白质酸碱水解常用于蛋白酸碱水解常用于蛋白质的的组成分析，而成分析，而酶水解水解用于制用于制备蛋白蛋白质水解水解产物。物。第4页/共61页二、蛋白质分子的基本组成单位氨基酸（一）氨基酸的（一）氨基酸的结构通式：构通式：1 1、构成蛋白、构成蛋白质的氨的氨基酸均基酸均为L-L-氨基酸。氨基酸。2 2、除、除R R为H H（甘氨酸）（甘氨酸）外，其余氨基酸均具有外，其余氨基酸均具有旋光性。旋光性。3 3、各种氨基酸的区、各种氨基酸的区别在于在于侧基基R R基上。基上。从氨基酸的从氨基酸的结构通式构通式可以看出：可以看出：第5页/共61页（二）氨基酸的构型：（二）氨基酸的构型：构成蛋白构成蛋白质的氨基酸的氨基酸除甘氨酸外除甘氨酸外，均含，均含有有-碳原子，在空碳原子，在空间各原子有各原子有两种排列方两种排列方式式：L-L-构型与构型与D-D-构型，它构型，它们的关系就像左的关系就像左右手的关系，互右手的关系，互为镜像关系像关系，下，下图以丙氨以丙氨酸酸为例：例：第6页/共61页第7页/共61页（三）氨基酸的（三）氨基酸的结构与分构与分类1 1、按氨基酸分子中、按氨基酸分子中羧基与氨基的数目分：基与氨基的数目分：（1 1）酸性氨基酸酸性氨基酸：一氨基二：一氨基二羧基氨基酸，有：天冬氨酸、基氨基酸，有：天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酸、（2 2）碱性氨基酸碱性氨基酸：二氨基一：二氨基一羧基氨基酸基氨基酸 ，有：，有：赖氨酸、氨酸、精氨酸、精氨酸、组氨酸氨酸（3 3）中性氨基酸中性氨基酸：一氨基一：一氨基一羧基氨基酸，有：甘氨酸、基氨基酸，有：甘氨酸、丙氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨胺、谷氨酰胺、胺、丝氨酸、氨酸、苏氨酸。氨酸。第8页/共61页2 2、按、按侧基基R R基的基的结构特点分：构特点分：（1 1）脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸（2 2）芳香族氨基酸芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸（3 3）杂环氨基酸氨基酸：脯氨酸、：脯氨酸、组氨酸氨酸3 3、按、按侧基基R R基与水的关系分：基与水的关系分：（1 1）非极性氨基酸非极性氨基酸：有丙氨酸、：有丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸。脯氨酸。（2 2）极性不极性不带电氨基酸氨基酸：甘氨酸、甘氨酸、天冬天冬酰胺、谷氨胺、谷氨酰胺、胺、丝氨酸、氨酸、苏氨酸。氨酸。（3 3）极性极性带电氨基酸氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸、：天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨氨酸、精氨酸、酸、组氨酸。氨酸。第9页/共61页4 4、按氨基酸是否能在人体内合成分：、按氨基酸是否能在人体内合成分：（1 1）必需氨基酸必需氨基酸：指人体内不能合成的氨基酸，必：指人体内不能合成的氨基酸，必须从食物从食物中中摄取，有八种：取，有八种：赖氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸。氨酸。（2 2）非必需氨基酸非必需氨基酸：指人体内可以合成的氨基酸。有十种。：指人体内可以合成的氨基酸。有十种。（3 3）半必需氨基酸半必需氨基酸：指人体内可以合成但合成量不能：指人体内可以合成但合成量不能满足人足人体需要（特体需要（特别是是婴幼儿幼儿时期）的氨基酸，有两种：期）的氨基酸，有两种：组氨酸、氨酸、精氨酸。精氨酸。第10页/共61页二十种氨基酸的名称和二十种氨基酸的名称和结构如构如图所示所示:第11页/共61页第12页/共61页第13页/共61页第14页/共61页第15页/共61页第16页/共61页注：二十种氨基酸的结构特点注：二十种氨基酸的结构特点支支链氨基酸：氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸氨酸、亮氨酸，异亮氨酸含含羟基的氨基酸：基的氨基酸：丝氨酸、氨酸、苏氨酸氨酸含硫的氨基酸：含硫的氨基酸：半胱氨酸（含半胱氨酸（含巯基）、基）、甲硫氨酸（含硫甲基）甲硫氨酸（含硫甲基）含苯含苯环的氨基酸：的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基的氨基酸：含胍基的氨基酸：精氨酸精氨酸含咪含咪唑基的氨基酸：基的氨基酸：组氨酸氨酸亚氨基酸：氨基酸：脯氨酸脯氨酸含含酰胺的氨基酸：胺的氨基酸：天冬天冬酰胺、谷氨胺、谷氨酰胺胺含含吲哚基的氨基酸：基的氨基酸：色氨酸色氨酸含含-氨基的氨基酸：氨基的氨基酸：赖氨酸氨酸第17页/共61页（四）蛋白（四）蛋白质中不常中不常见的氨基酸的氨基酸羟-脯氨酸、脯氨酸、羟-赖氨酸、氨酸、-羧基谷氨酸、基谷氨酸、6-6-氮氮-甲基甲基赖氨酸氨酸第18页/共61页（五）非蛋白氨基酸（五）非蛋白氨基酸 鸟氨氨酸酸、胍胍氨氨酸酸、高高半半胱胱氨氨酸酸、高高丝氨氨酸酸、-丙丙氨氨酸酸、-氨基丁酸等氨基丁酸等第19页/共61页三.氨基酸的理化性质（一）物理性（一）物理性质1.1.形形态：均均为白色白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型晶或粉末，不同氨基酸的晶型结构构不同。不同。2.2.溶解性：溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀碱中溶解性好。，在稀酸和稀碱中溶解性好。3.3.熔点：熔点：氨基酸的熔点一般都比氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于高，一般都大于200200，超，超过熔点以上氨基酸分解熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。生胺和二氧化碳。4.4.旋光性：旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。5.5.光吸收：光吸收：氨基酸在可氨基酸在可见光范光范围内无光吸收，在近紫外内无光吸收，在近紫外区含苯区含苯环氨基酸有光的吸收。氨基酸有光的吸收。第20页/共61页第21页/共61页（二）化学性（二）化学性质1.1.氨基酸的两性氨基酸的两性电离及等离及等电点：点：氨基酸既含有氨基，可接受氨基酸既含有氨基，可接受H H+，又含有，又含有羧基，可基，可电离离出出H H+，所以氨基酸具有，所以氨基酸具有酸碱两性性酸碱两性性质。通常情况下，氨基。通常情况下，氨基酸以酸以两性离子的形式两性离子的形式存在，如下存在，如下图所示：所示：第22页/共61页 从从上上图可可知知：氨氨基基酸酸在在酸酸性性环境境中中，主主要要以以阳阳离离子子的的形形式式存存在在，在在碱碱性性环境境中中，主主要要以以阴阴离离子子的的形形式式存存在在。在在某某一一pHpH环境境下下，以以两两性性离离子子（兼兼性性离离子子）的的形形式式存存在在。该pHpH称称为该氨氨基基酸酸的的等等电点点。所所以以氨氨基基酸酸的的等等电点点可可以以定定义为：氨氨基基酸所酸所带正正负电荷相等荷相等时的溶液的溶液pHpH。第23页/共61页 氨基酸的水溶液既可被酸滴定，又可被氨基酸的水溶液既可被酸滴定，又可被碱滴定，碱滴定，应该具有两性具有两性电离的性离的性质，现以以甘氨酸甘氨酸为例来例来说明氨基酸两性明氨基酸两性电离的特点。离的特点。第24页/共61页左左图是是甘氨酸的甘氨酸的电离酸离酸碱滴定曲碱滴定曲线，从左向右是，从左向右是用用NaOHNaOH滴定的曲滴定的曲线，溶液，溶液的的pHpH由小到大逐由小到大逐渐升高；升高；从右向左是用从右向左是用盐酸酸滴定的滴定的曲曲线，溶液的，溶液的pHpH由大到小由大到小逐逐渐降低。曲降低。曲线中从左向中从左向右右第一个拐点第一个拐点是氨基酸是氨基酸羧基解离基解离50%50%的状的状态，第二第二个拐点个拐点是氨基酸的等是氨基酸的等电点，点，第三个拐点第三个拐点是氨基酸氨基是氨基酸氨基解离解离50%50%的状的状态。第25页/共61页 通通过氨基酸的滴定曲氨基酸的滴定曲线，可用下列，可用下列 Henderson-Henderson-Hasselbalch Hasselbalch 方程求出方程求出各解离基各解离基团的解离常数（的解离常数（pKpK）：根根据据pKpK可可求求出出氨氨基基酸酸的的等等电点点，可可由由其其等等电点左右两个点左右两个pKpK，值的算的算术平均平均值求出。求出。第26页/共61页中性氨基酸：中性氨基酸：pI=(pKpK1 1+pKpK2 2)/2pKpK1 1为-羧基的解基的解 离常数离常数,pKpK2 2为-氨基的解氨基的解 离常数。离常数。氨基酸等氨基酸等电点的点的计算算第27页/共61页第28页/共61页第29页/共61页二十种氨基酸的二十种氨基酸的pKpK，及等及等电点：点：第30页/共61页2.2.由由-氨基参加的反氨基参加的反应：(1)(1)与与亚硝酸反硝酸反应：放出氮气，氮气的一半来自氨基放出氮气，氮气的一半来自氨基氮，一半来自氮，一半来自亚硝酸，在通常情况下硝酸，在通常情况下测定生成的氮气定生成的氮气的体的体积量可量可计算氨基酸的量，此反算氨基酸的量，此反应可用于可用于测定蛋白定蛋白质的水解程度。的水解程度。第31页/共61页(2)(2)与甲与甲醛的反的反应：用用过量的中性甲量的中性甲醛与氨基酸反与氨基酸反应，可游离，可游离出出氢离子，然后用离子，然后用NaOHNaOH滴定，从消耗的碱量可以滴定，从消耗的碱量可以计算出氨基酸算出氨基酸的含量。此法称的含量。此法称为间接滴定法。接滴定法。第32页/共61页(3)(3)与与2,4-2,4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（2,4-DNFB2,4-DNFB）的反）的反应（SangerSanger反反应）：）：在碱性条件下生成黄色的二硝基苯在碱性条件下生成黄色的二硝基苯-氨基酸衍生物。氨基酸衍生物。第33页/共61页 (4)(4)与苯异硫与苯异硫氰酸酸酯（PITCPITC）反）反应（EdmanEdman反反应）：）：生成苯乙内生成苯乙内酰硫硫脲-氨基酸。氨基酸。第34页/共61页(5)(5)(5)(5)与丹磺与丹磺与丹磺与丹磺酰氯酰氯（DNS-ClDNS-ClDNS-ClDNS-Cl）的反）的反）的反）的反应应：碱性：碱性：碱性：碱性环环境生成境生成境生成境生成荧荧光物光物光物光物质质DNS-DNS-DNS-DNS-氨基酸。氨基酸。氨基酸。氨基酸。（3 3）、）、(4)(4)、(5)(5)反反应用于用于蛋白蛋白质的的N-N-末端末端的的测定。定。第35页/共61页第36页/共61页第37页/共61页羧基参加的反基参加的反应：(1)(1)与碱反与碱反应成成盐 (2)(2)与醇反与醇反应成成酯 (3)(3)与与酰化化试剂反反应成成酰氯第38页/共61页 氨基与氨基与-羧基共同参加的反基共同参加的反应 与与茚三三酮的反的反应：除脯氨酸与：除脯氨酸与羟脯氨酸外，可与其它氨基酸生脯氨酸外，可与其它氨基酸生成成蓝紫色化合物。脯氨酸与紫色化合物。脯氨酸与羟脯氨酸脯氨酸为黄色化合物。黄色化合物。第39页/共61页第40页/共61页(1)(1)MillonMillon反反应：检测TyrTyr或含或含TyrTyr的蛋白的蛋白质的反的反应。MillonMillon试剂：汞的硝酸汞的硝酸盐与与亚硝酸硝酸盐溶液。溶液。产物：物：红色的化合物。色的化合物。(2)(2)FolinFolin反反应：检测TyrTyr或含或含TyrTyr的蛋白的蛋白质的反的反应。FolinFolin试剂：磷磷钼酸、磷酸、磷钨酸混合溶液。酸混合溶液。产物：物：蓝色的色的钼蓝、钨蓝。(3)(3)坂口反坂口反应：检测ArgArg或含或含ArgArg的蛋白的蛋白质的反的反应。坂口坂口试剂：萘酚的碱性次溴酸酚的碱性次溴酸钠溶液。溶液。产物：物：砖红色的沉淀。色的沉淀。5.5.侧链反反应（颜色反色反应）：）：第41页/共61页(4)(4)PaulyPauly反反应：检测HisHis、TyrTyr及含及含HisHis、TyrTyr蛋白蛋白质的反的反应。试剂：对氨基苯磺酸氨基苯磺酸盐酸溶液、酸溶液、亚硝酸硝酸钠、碳酸、碳酸钠混合溶液混合溶液产物：物：橘橘红色的化合物。色的化合物。(5)(5)乙乙醛酸的反酸的反应：检测TrpTrp或含或含TrpTrp蛋白蛋白质的反的反应。当当TrpTrp与乙与乙醛酸和酸和浓硫酸在硫酸在试管中叠加管中叠加时，产生分生分层现象，象，界面出界面出现紫色紫色环。(6)(6)CysCys的反的反应：CysCys或含或含CysCys蛋白蛋白质与与亚硝基硝基亚铁氰酸酸钠在稀在稀氨的溶液中，氨的溶液中，产生一种生一种红色的化合物。色的化合物。第42页/共61页第43页/共61页第44页/共61页第45页/共61页第46页/共61页第47页/共61页四.氨基酸的分离测定（一）（一）层析法析法 层析法是利用被分离析法是利用被分离样品混合物中各品混合物中各组分分的的化学性化学性质的差异，使各的差异，使各组分以不同程度分布分以不同程度分布在两个相中，在两个相中，这两个相一个两个相一个为固定相固定相，另一个，另一个为流流动相相。当流。当流动相流相流进固定相固定相时，由于各，由于各组分在两相中的分配情况不同或分在两相中的分配情况不同或电荷分布不同或荷分布不同或离子离子亲和力不同等，而以不同的速度前和力不同等，而以不同的速度前进，从，从而达到分离的目的。而达到分离的目的。第48页/共61页第49页/共61页第50页/共61页第51页/共61页第52页/共61页第53页/共61页常常见的的层析法有：析法有：滤纸层析析、薄薄层层析、离子交析、离子交换层析析、亲和和层析析第54页/共61页第55页/共61页第56页/共61页第57页/共61页高效液相色谱第58页/共61页高效气相色高效气相色谱热导检测器热导检测器氢火焰离子化检测器氢火焰离子化检测器第59页/共61页 稍息第60页/共61页感谢您的观看！第61页/共61页