生物化学第3章氨基酸.ppt

第3章 氨基酸(Amino acids)一、氨基酸一、氨基酸——蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子二、氨基酸的分类二、氨基酸的分类三、氨基酸的酸碱化学三、氨基酸的酸碱化学四、氨基酸的化学反应四、氨基酸的化学反应五、氨基酸的光学活性和光谱性质五、氨基酸的光学活性和光谱性质六、氨基酸混合物的分析分离六、氨基酸混合物的分析分离一、氨基酸——蛋白质的构件分子 将将蛋蛋白白质质完完全全水水解解（（酸酸水水解解、、碱碱水水解解、、酶酶水水解解））可可以以得得到到构构成成蛋蛋白白质质的的基基本本成成分分，，这这些些基基本本成分是成分是L- -氨基酸氨基酸的结构通式αα碳原子为手性碳碳原子为手性碳侧链基团侧链基团氨基酸通过肽键（酰胺键）连接成肽Carboxyl endAmino endAmino acid 2DipeptideAmino acid 1二、氨基酸的分类从各种生物体中发现的氨基酸已有从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种Ø20种常见的蛋白质氨基酸种常见的蛋白质氨基酸Ø不常见的蛋白质氨基酸不常见的蛋白质氨基酸Ø非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸常见的蛋白质氨基酸ⅠGlycine Alanine Valine Leucine Isoleucine常见的蛋白质氨基酸氨基酸Ⅱ Serine Threonine Cysteine Methionine蛋氨酸蛋氨酸常见的蛋白质ⅢAspartic acid Glutamic acid Asparagine Glutamine常见的蛋白质氨基酸Ⅳ Lysine Arginine Histidine Proline常见的蛋白质氨基酸Ⅴ Phenylalanine Tyrosine Tryptophan氨基酸按其R基的极性分类（pH7时）非极性非极性R基基氨基酸氨基酸不带电荷的极不带电荷的极性性R基氨基酸基氨基酸带正电荷的带正电荷的R基氨基酸基氨基酸带负电荷的带负电荷的R基氨基酸基氨基酸丙氨酸丙氨酸甘氨酸甘氨酸赖氨酸赖氨酸天冬氨酸天冬氨酸缬氨酸缬氨酸丝氨酸丝氨酸精氨酸精氨酸谷氨酸谷氨酸亮氨酸亮氨酸苏氨酸苏氨酸组氨酸组氨酸异亮氨酸异亮氨酸半胱氨酸半胱氨酸脯氨酸脯氨酸酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸天冬酰胺天冬酰胺色氨酸色氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺甲硫氨酸甲硫氨酸不常见蛋白质氨基酸Ⅰ不常见蛋白质氨基酸Ⅱ不常见蛋白质氨基酸Ⅲ不常见蛋白质氨基酸Ⅳ不常见蛋白质氨基酸Ⅴ硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸非蛋白质氨基酸Ⅰ非蛋白质氨基酸Ⅱ非蛋白质氨基酸Ⅲ非蛋白质氨基酸甲状腺素三、氨基酸的酸碱化学氨基酸兼性离子氨基酸兼性离子甘氨酸兼性离子的解离甘氨酸的滴定曲线pK1pK2Handerson-Hasselbalch公式公式当[质子受体]=[质子供体]时谷氨酸和赖氨酸的滴定曲线谷氨酸的解离反应式和pI计算赖氨酸的解离反应式和pI计算部分氨基酸的解离常数和等电点氨基酸氨基酸-COOHpKa-NH3+pKaR基基pKapI天冬氨酸天冬氨酸2.099.823.86（（βCOOH））2.97谷氨酸谷氨酸2.199.674.25（（γCOOH））3.22精氨酸精氨酸2.179.0412.48（胍基）（胍基）10.76赖氨酸赖氨酸2.188.9510.53（（εNH3+））9.74组氨酸组氨酸1.829.176.00（咪唑基）（咪唑基）7.59半胱氨酸半胱氨酸1.7110.788.33（（SH））5.02酪氨酸酪氨酸2.209.1110.07（（OH））5.66甘氨酸的氨基与甲醛的反应反反应应的的结结果果减减弱弱了氨基的碱性了氨基的碱性氨基酸的甲醛滴定曲线 由由于于加加甲甲醛醛与与氨氨基基酸酸的的氨氨基基反反应应，，减减弱弱了了氨氨基基的的碱碱性性，，使使得得滴滴定定终终点点向向中中性性pH偏偏移移，，由由pH12左左 右右 降降 低低 到到pH9左左右右，，正正好好是是酚酚酞酞指指示示剂的变色区域。

剂的变色区域四、氨基酸的化学反应（一）（一）α－氨基参加的反应－氨基参加的反应1 1.与亚硝酸反应室温（氨基酸定量）2 2.与酰化试剂反应苄氧甲酰氯苄氧甲酰氯苄氧甲酰氨基酸苄氧甲酰氨基酸（保护氨基）其它酰基化试剂3 3.烃基化反应与与 DNFB 反应反应（氨基酸鉴定）return3 3.烃基化反应与与 PITC 反应反应（氨基酸鉴定）return4 4.形成西佛碱反应（酶与底物过渡态中间物的结合方式之一）（用于甲醛滴定）（二）α－羧基参加的反应1 1.成盐和成酯反应（保护羧基）2 2.成酰氯反应（活化羧基）3 3.叠氮反应（活化羧基）（三）α－氨基和α－羧基共同参加的反应1 1.与茚三酮反应（氨基酸定量测定）紫色紫色亚氨基酸与茚三酮反应的产物亮黄色亮黄色2 2.成肽反应（环状二肽）（环状二肽） 甘氨酸甘氨酸 甘氨酸甘氨酸 二酮哌嗪二酮哌嗪（四）半胱氨酸巯基参加的反应1 1.与碘乙酸反应（标记巯基）（标记巯基）return2 2.与氮丙啶反应（为胰蛋白酶水解肽链提供一个新位点）（为胰蛋白酶水解肽链提供一个新位点）return3 3.与含汞化合物反应（蛋白质结晶时制备重原子衍生物）（蛋白质结晶时制备重原子衍生物）对氯汞苯甲酸对氯汞苯甲酸4 4.与二硫硝基苯甲酸反应（巯基定量测定）（巯基定量测定）pH8.0, 412nm检测检测5 5.两个巯基氧化成二硫键（蛋白质形成二、三级结构时）（蛋白质形成二、三级结构时）6 6.蛋白质中二硫键的氧化和还原（蛋白质结构研究）（蛋白质结构研究）胱氨酸胱氨酸Cystine反应一反应一反应二反应二7 7.蛋白质中二硫键的被DTT还原（蛋白质结构研究）（蛋白质结构研究）二硫苏糖醇二硫苏糖醇DTT五、氨基酸的光学活性和光谱性质氨氨基基酸酸的的相相对对构构型型苏氨酸的4种光学异构体部分氨基酸的比旋光度Amino AcidSpecific Rotation [α]D25 DegreeAmino AcidSpecific Rotation [α]D25 DegreeL-Alanine+1.8L-Methionine－－10.0L-Arginine+12.5L-Phenylalanine－－34.5L-Aspartic Acid +5.0L-Proline－－86.2L-Glutamic Acid+12.0L-Serine－－7.5L-Histidine－－38.5L-Threonine－－28.5L-Isoleucine+12.4L-Tryptophan－－33.7L-Leucine－－11.0L-Valine+5.6L-Lysine+13.5Murchison陨星 ——地球外偏手性的发现 组组成成蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸都都是是L-氨氨基基酸酸，，在在产产生生生生命命之之前前天天然然合合成成的的氨氨基基酸酸应应该该是是D-和和L-型型的的氨氨基基酸酸各各占占一一半半，，那那么么生生命命体体中中的的氨氨基基酸酸的的构构型型是是随随机机选选择择的的吗吗？？John Cronin和和Sandra Pizzarello检检测测了了1969年年9月月28号号落落在在澳澳大大利利亚亚Murchison附附近近的的陨陨星星中中的的特特殊殊氨氨基基酸酸的的构构型型，，检检测测的的4种种特特殊殊氨氨基基酸酸是是2-氨氨基基-2,3-二二甲甲基基戊戊酸酸（（α-methylisoleucine和和α-methylalloisoleucine））、、2-氨氨基基-2-甲甲 基基 丁丁 酸酸 （（ Isovaline）） 及及 2-氨氨 基基 -2甲甲 基基 -戊戊 酸酸 （（ α-Methylnorvaline）），，以以避避免免地地球球上上氨氨基基酸酸的的污污染染。

结结果果发现它们中发现它们中L型的比型的比D型的分别多型的分别多2~9% 四种特殊氨基酸的结构式α—α—甲基异亮氨酸甲基异亮氨酸α—α—甲基别异亮氨酸甲基别异亮氨酸异缬氨酸异缬氨酸α—α—甲基正缬氨酸甲基正缬氨酸芳香族氨基酸在pH6时的紫外吸收光谱Lambert-Beer 定律 式式中中：：I 0为为入入射射光光强强，，I为为透透过过光光强强，，T为为透透光光率率，，ε为为摩摩尔尔吸吸收收系系数数，，c为为溶溶质质浓浓度度，，l为为光光径径其其中中ε定定义义为为：：光光通通过过1cm光光径径时时1Mol / L溶溶质质对对该该波波长长光光的的吸吸收收值六、氨基酸混合物的分析分离（（1））酸酸水水解解：：用用6 mol/L HCl或或4 mol/L H2SO4回回流流20h左左右右可可使使蛋蛋白白质质完完全全水水解解酸酸水水解解不不引引起起消消旋旋作作用用，，得得到到的的是是L-氨氨基基酸酸但但色色氨氨酸酸被被完完全全破破坏坏，，丝丝氨氨酸酸和和苏苏氨氨酸酸有有一一小小部部分分被被分分解解，，同时天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来同时天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。

2））碱碱水水解解：：与与5 mol/L NaOH共共沸沸10～～20h可可使使蛋蛋白白质质完完全全水水解解碱碱水水解解导导致致多多数数氨氨基基酸酸破破坏坏，，并并引引起起消消旋旋作作用用，，得得到到的的是是D-和和L-氨氨基基酸酸的的混混合合物物碱碱水水解解引引起起精精氨氨酸酸脱脱氨氨，，生生成成鸟鸟氨氨酸酸和尿素但色氨酸是稳定的但色氨酸是稳定的3））酶酶水水解解：：不不同同的的蛋蛋白白酶酶有有不不同同的的切切割割特特异异性性，，需需要要几几种种酶共同作用才能使蛋白质完全水解酶水解常用于产生肽段酶共同作用才能使蛋白质完全水解酶水解常用于产生肽段 蛋白质的水解蛋白质的水解逆流分溶原理分溶曲线分溶曲线与转移次数n的依数关系柱层析装置氨基酸的纸层析图谱和 Rf 值双向层析双向层析 单向层析单向层析Rf：：retardation factor。