蛋白质的构件—氨基酸.ppt

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1、第3章 氨基酸一、氨基酸是蛋白质的构件分子（一）蛋白质的水解 1.酸水解：常用6mol/L HCl回流20h，水解完全，不引起消旋，但色氨酸破坏，羟基氨基酸部分水解，酰胺键水解。2.碱水解：水解完全，会引起消旋，但色氨酸不破坏。3.酶水解：水解不完全，不引起消旋，色氨酸不破坏，主要用于蛋白质的部分水解。2020种种氨基酸的发现年代表氨基酸的发现年代表天冬酰氨天冬酰氨 1806 Vauquelin 天门冬芽天门冬芽甘氨酸甘氨酸 1820 Braconnot 明胶明胶亮氨酸亮氨酸 1820 Braconnot 羊毛、肌肉羊毛、肌肉酪氨酸酪氨酸 1849 Bopp 奶酪奶酪丝氨酸丝氨酸 1865 C

2、ramer 蚕丝蚕丝谷氨酸谷氨酸 1866 Ritthausen 面筋面筋天冬氨酸天冬氨酸 1868 Ritthausen 蚕豆蚕豆苯丙氨酸苯丙氨酸 1881 Schultze 羽扇豆芽羽扇豆芽丙氨酸丙氨酸 1881 Weyl 丝心蛋白丝心蛋白 赖氨酸赖氨酸 1889 Drechsel 珊瑚珊瑚精氨酸精氨酸 1895 Hedin 牛角牛角组氨酸组氨酸 1896 Kossel,Hedin 奶酪奶酪胱氨酸胱氨酸 1899 Morner 牛角牛角缬氨酸缬氨酸 1901 Fischer 奶酪奶酪脯氨酸脯氨酸 1901 Fischer 奶酪奶酪色氨酸色氨酸 1901 Hopkins 奶酪奶酪异亮氨酸异亮

3、氨酸 1904 Erhlich 纤维蛋白纤维蛋白甲硫氨酸甲硫氨酸 1922 Mueller 奶酪奶酪苏氨酸苏氨酸 1935 McCoy et al 奶酪奶酪（二）-氨基酸的一般结构氨基在-位，为L-构型.二、氨基酸的分类(一)常见的蛋白质氨基酸1.常见的蛋白质氨基酸共二十种。2.按化学结构分为脂肪族、芳香族和杂环族三类。这种分类方法对于研究氨基酸的合成与分解有重要意义。3.按R-基的极性分为非极性R-基氨基酸、不带电荷的极性R-基氨基酸、带正电荷的极性R-基氨基酸、带负电荷的极性R-基氨基酸四类。这种分类方法对于研究氨基酸在蛋白质空间结构中的作用，和对于氨基酸的分离纯化均有重要意义。4.也可将

4、氨基酸分为非极性脂肪族R-基氨基酸、非极性芳香族R-基氨基酸、不带电荷的极性R-基氨基酸、带正电荷的极性R-基氨基酸、带负电荷的极性R-基氨基酸五类。要熟悉氨基酸的结构特点、分类和符号。注意结构特点(二)不常见的蛋白质氨基酸5-羟赖氨酸4-羟脯氨酸甲状腺素3-甲基组氨酸-N-甲基赖氨酸-N，N，N-三甲基赖氨酸-氨基己二酸-羧基谷氨酸焦谷氨酸磷酸丝氨酸磷酸苏氨酸磷酸酪丝氨酸N-甲基精氨酸N-乙酰赖氨酸(三)非蛋白质氨基酸肌氨酸-氨基丁酸甜菜碱-丙氨基叠氮丝氨酸O-重氮乙酰丝氨酸高丝氨酸羊毛硫氨酸高半胱氨酸苯丝氨酸氯胺苯醇（氯霉素）环丝氨酸肾上腺素组胺5-羟色氨青霉胺鸟氨基瓜氨基三、氨基酸的酸碱

5、化学（一）氨基酸的兼性离子形式 氨基酸在晶体状态和水溶液中均以兼性离子形式存在。因此,氨基酸有很高的熔点。（二）氨基酸的解离(三三)氨基酸的等电点氨基酸的等电点1.等电点的定义2.等电点的计算对于R基无解离基团的氨基酸：pI=（pK1+pK2）/2对于R基有解离基团的氨基酸：pI等于等电形式两侧的pK值之和的一半，以等电形式为中心，另一个pK值为第二级解离，可以忽略不计。如Glu:Glu+Glu+-Glu-Glu2-若pH=pI，根据pH=pKa+log质子受体质子受体/质子供体质子供体3.22=9.67+logGlu2-/Glu-得Glu2-/Glu-10-7Lys，Arg和His的pI等于

6、两个大的pK值之和的一半；Asp，Glu，Tyr和Cys的pI等于两个小的pK值之和的一半。(四)氨基酸的甲醛滴定滴定终点由12左右降到9左右，可以用酚酞为指示剂，用标准氢氧化钠滴定。四、氨基酸的化学反应(一)-氨基参加的反应 测量氮气的体积可计算氨基酸的含量。可用于氨基的保护。可用于测定多肽链的氮末端氨基酸。为转氨基反应的中间步骤。为氨基酸分解反应的重要中间步骤。(二)-羧基参加的反应 可用于羧基的保护。可用于羧基的活化。是生成胺类的重要反应。可用于羧基的活化。(三)-氨基和-羧基共同参加的反应1.与茚三酮的反应常用于氨基酸的定性或定量检测。(四)侧链R基参加的反应1.酪氨酸可发生碘化、硝化

7、、重氮反应，后者可用于检测酪氨酸。2.组氨酸可发生重氮反应。3.精氨酸可与环己二酮发生缩合反应，曾被用于氨基酸序列分析。4.色氨酸可被N-溴代琥珀酰亚胺氧化，生成有色化合物，可用于色氨酸定量测定。5.半胱氨酸可生成烷基衍生物，可用于巯基的保护。巯基可与重金属生成盐，使蛋白质失活。巯基在空气中可被氧化，金属离子对此有催化作用。6.胱氨酸的二硫键可被还原为两个巯基。也可以被过甲酸氧化成两个磺酸基。N-乙酰马来酰亚胺半胱氨酸胱氨酸碘乙酸丙烯腈5，5-二硫双（2-硝基苯酸）巯基阴离子对羟基汞苯酸赖氨酸希夫碱五、氨基酸的光学活性和光谱性质1.氨基酸的光学活性和立体化学：氨基酸的不对称碳原子可用D-或L-

8、表示，其比旋值可用于氨基酸的鉴别。2.氨基酸的光谱性质：芳香族氨基酸的紫外吸收光谱如图所示。这一性质可用于蛋白质的定量测定。氨基酸的氨基酸的1 1H H NMR谱谱3.3.氨基酸的核磁共振（氨基酸的核磁共振（NMRNMR）在外加磁场的作用下，原子核的自旋方向达到一致，可以和一定频率的外加磁场共振而形成吸收峰，同一种原子核在分子中的位置不同，因其外围的电子云对核的屏蔽作用引起的吸收峰位置移动（化学位移）也不同，由吸收峰的位置可以推断原子处于哪一个基团，在1H NMR谱中，当相邻基团上有n个质子时，该基团的质子吸收峰将分裂成n+1个峰。aabbcc六、氨基酸混合物的分析分离(一)分配层析法的一般原

9、理分配系数=物质在流动相中的总量/物质在固定相中的总量逆流分溶符合二项式的展开式，但对于纸层析和柱层析来说，有关的计算无实际意义。(二)分配柱层析可以同检测器、记录仪、馏分收集器、输液泵构成层析系统。(三)纸层析Rf主要与R基的极性有关，溶剂的pH可影响R基的极性，氨基酸与滤纸的吸附作用也影响Rf。(四)薄层层析速度快，硅胶等支持物可以使用较强烈的显色方法。（五）离子交换层析离子交换树脂的结构如图所示，功能基团种类较多。氨基酸的离子交换分离原理氨基酸的离子交换分离原理若pIpH 0，两性离子带净正电荷，若pIpH 0，两性离子带净负电荷，差值越大，所带的净电荷越多。氨基酸的分离过程氨基酸的分离过程用氨基酸自动分析仪分析氨基酸混合物的洗脱曲线（阳离子交换剂）。（六）气液层析(七)高效液相层析HPLC分析氨基酸混合物的洗脱曲线 基本要求1.掌握氨基酸的一般结构和氨基酸的分类；2.掌握氨基酸的酸碱性质和等电点的计算方法；3.熟悉氨基酸的常见化学反应的应用价值；4.熟悉分离和分析氨基酸的常用方法。作业题作业题1.第155页第2题；2.第155页第3题；3.第155页第5题；4.第155页第6题；5.第155页第7题；6.第155页第8题；7.第155页第9题；8.第156页第14题；9.第156页第15题。