大专生物化学新氨基酸的性质和制备ppt课件.ppt

生物化学适用技术 章宇宁在同一个碳原子上衔接有氨基和羧基的有机物构造通式：作业一：写出氨基酸的构造通式共同点：除脯氨酸外，均共同点：除脯氨酸外，均为α-α-氨基酸，即同一碳氨基酸，即同一碳原子上有原子上有羧基、氨基与基、氨基与氢不同点：不同点：侧链R R基基团不同例外：脯氨酸：例外：脯氨酸：严厉来来说是是亚氨基酸氨基酸各种生物体中出现的氨基酸约有180种符合通式的、人工合成的氨基酸更多直接参与组成蛋白质的天然氨基酸只需20种，称为蛋白质氨基酸，又称为根本氨基酸或编码氨基酸由20种根本氨基酸经过修饰得到的氨基酸称为非编码蛋白质氨基酸，又称为修饰氨基酸或稀有氨基酸2020种氨基酸的发现年代表种氨基酸的发现年代表天冬酰氨天冬酰氨 1806 Vauquelin 1806 Vauquelin 天冬门芽天冬门芽甘氨酸甘氨酸 1820 Braconnot 1820 Braconnot 明胶明胶亮氨酸亮氨酸 1820 Braconnot 1820 Braconnot 羊毛、肌肉羊毛、肌肉酪氨酸酪氨酸 1849 Bopp 1849 Bopp 奶酪奶酪丝氨酸丝氨酸 1865 Cramer 1865 Cramer 蚕丝蚕丝谷氨酸谷氨酸 1866 Ritthausen 1866 Ritthausen 面筋面筋天冬氨酸天冬氨酸 1868 Ritthausen 1868 Ritthausen 蚕豆蚕豆苯丙氨酸苯丙氨酸 1881 Schultze 1881 Schultze 羽扇豆芽羽扇豆芽丙氨酸丙氨酸 1881 Weyl 1881 Weyl 丝心蛋白丝心蛋白 赖氨酸赖氨酸 1889 Drechsel 1889 Drechsel 珊瑚珊瑚精氨酸精氨酸 1895 Hedin 1895 Hedin 牛角牛角组氨酸组氨酸 1896 Kossel,Hedin 1896 Kossel,Hedin 奶酪奶酪胱氨酸胱氨酸 1899 Morner 1899 Morner 牛角牛角缬氨酸缬氨酸 1901 Fischer 1901 Fischer 奶酪奶酪脯氨酸脯氨酸 1901 Fischer 1901 Fischer 奶酪奶酪色氨酸色氨酸 1901 Hopkins 1901 Hopkins 奶酪奶酪异亮氨酸异亮氨酸 1904 Erhlich 1904 Erhlich 纤维蛋白纤维蛋白甲硫氨酸甲硫氨酸 1922 Mueller 1922 Mueller 奶酪奶酪苏氨酸苏氨酸 1935 McCoy et al 1935 McCoy et al 奶酪奶酪根本氨基酸的分类方法一：按侧链构造分类脂肪族氨基酸(15种)芳香族氨基酸(3种)杂环氨基酸(2种)根本氨基酸的分类方法二：按侧链R基团极性分类非极性(疏水)氨基酸(9种)极性不带电荷氨基酸(6种)极性带正电荷氨基酸(碱性氨基酸)(3种)极性带负电荷氨基酸(酸性氨基酸)(2种)非极性非极性( (疏水疏水) )氨基酸〔氨基酸〔9 9种〕种〕极性带正电荷氨基酸〔极性带正电荷氨基酸〔3 3种〕种〕极性带负电荷氨基酸〔极性带负电荷氨基酸〔2 2种〕种〕根本氨基酸的分类方法三：按人体能否合成分类必需氨基酸：机体不能本身合成，必需由食物供应的氨基酸 人体必需氨基酸有八种： Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假 设 来 借 一 两 本 书〞作业二：必需氨基酸的定义是什么？八种必需氨基酸的名字分别是什么？根本氨基酸的分类方法三：按人体能否合成分类半必需氨基酸：人体可合成，但合成量缺乏，如精氨酸及组氨酸。

非必需氨基酸：可本身合成且能满足需求的氨基酸〔10种〕修饰氨基酸：由根本氨基酸经酶催化，经过化学修饰转化而来非蛋白质氨基酸：某些氨基酸的中间代谢产物，具有一定的生理功能中文称号：牛磺酸 　　英文称号Taurine 　　学名：2-氨基乙磺酸    牛磺酸颗粒　　分子式(Formula)：NH2CH2CH2SO3H　 　　分子量(Molecular Weight)： 125.15 　　牛磺酸〔Taurine〕又称2-氨基乙磺酸，最早由牛黄中分别出来，故得名纯品为无色或白色斜状晶体，无臭，化学性质稳定，溶于乙醚等有机溶剂，是一种含硫的非蛋白氨基酸，在体内以游离形状存在，不参与体内蛋白的生物合成 　　牛磺酸虽然不参与蛋白质合成，但它却与胱氨酸、半胱氨酸的代谢亲密相关人体合成牛磺酸的半胱氨酸亚硫酸羧酶〔CSAD〕活性较低，主要依托摄取食物中的牛磺酸来满足机体需求①①物理性物理性质②② 吸收光吸收光谱性性质③③两性解离性两性解离性质与等与等电点点④④化学反响化学反响物理性质①α-氨基酸为无色晶体，熔点较高不同氨基酸结晶形状不同②普通情况下，大多数氨基酸溶解于水而不溶于有机溶剂(除半胱氨酸和酪氨酸外，其他氨基酸普通均能溶于水、稀酸、稀碱；除脯氨酸外，其他氨基酸普通均不能溶于有机溶剂)。

紫外吸收光谱性质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)只需酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的才干紫外吸收光谱性质两性解离性质及等电点两性解离性质及等电点★氨基酸的等电点(pI)：氨基酸的净电荷为零时所处溶液的pH值意义：氨基酸处于等电点时，其溶解度最小，最易沉淀此性质常用于分别制备特定的氨基酸作业三：“氨基酸的等电点〞的定义是什么？写出氨基酸两性电离的通式两性解离性质及等电点补充：pI的计算pK值〔解离常数〕： 指某种解离基团有一半 被解离时的pH值pI=(pK1+pK2)/2化学反响1：与茚三酮的显色反响α-氨基酸与水合茚三酮溶液共热，引起氨基酸氧化脱氨、脱羧，水合茚三酮与反响产物〔氨、复原型茚三酮〕生成蓝紫色产物〔脯氨酸Pro和羟脯氨酸Hyp呈黄色〕反响受溶液pH值影响产物色深与溶液中氨基浓度成正比该反响可用于定性和定量检测氨基酸化学反响1：与茚三酮的显色反响化学反响2：与甲醛反响反响： 氨基酸与甲醛反响生成羟甲基、二羟甲基氨基酸，同时释放H+。

化学反响2：与甲醛反响运用：可促进氨基酸两性离子中-NH3+解离，从而使滴定终点pH值下降2~3个单位运用此法后，可以用NaOH滴定氨基酸中的羧基氢离子，以测定氨基酸的浓度此方法被称为“甲醛滴定法〞是构成生物体蛋白质的根本单位直接参与生物体内的新陈代谢和其他生理活动人工合成激素、肽、氨基酸衍生物等的重要原料定性鉴别溶液中能否含有氨基酸/样品是不是氨基酸茚三酮显色法定性鉴别溶液中能否含有某种氨基酸/样品是不是某种氨基酸薄层色谱法结晶法需求知样品作为对照定性鉴别溶液中能否含有某种氨基酸/样品是不是某种氨基酸利用某些氨基酸的特殊反响、特殊性质，如：脯氨酸，羟脯氨酸与茚三酮反响呈黄色酪氨酸，色氨酸，苯丙氨酸在280nm左右有光吸收其他化学反响1.1.米米伦反响：酪氨酸与米反响：酪氨酸与米伦试剂〔硝酸汞溶于含有少量〔硝酸汞溶于含有少量亚硝酸的硝酸的硝酸中〕反响即生成白色沉淀，加硝酸中〕反响即生成白色沉淀，加热后后变成成红色含有酪氨酸色含有酪氨酸的蛋白的蛋白质也有此反响；也有此反响；2.2.坂口反响：在碱性溶液中，胍基与含有坂口反响：在碱性溶液中，胍基与含有萘酚及次溴酸酚及次溴酸盐的的试剂反响，生成反响，生成红色物色物质。

这是是对于精氨酸于精氨酸专注性注性较强、灵敏度、灵敏度较高的一个反响；高的一个反响；3.3.PaulyPauly反响：反响：组氨酸的咪氨酸的咪唑基在碱性条件下，可与重氮化的基在碱性条件下，可与重氮化的对氨氨基苯磺酸偶基苯磺酸偶联产生生红色物色物质酪氨酸也有此反响；酪氨酸也有此反响；4.4.醛类反响：在硫酸存在下，色氨酸与反响：在硫酸存在下，色氨酸与对二甲氨基苯甲二甲氨基苯甲醛反响反响产生紫生紫红色化合物，此反响用于色化合物，此反响用于鉴定色氨酸；定色氨酸；5.5.铅黑反响：胱氨酸和半胱氨酸被黑反响：胱氨酸和半胱氨酸被强碱破坏后，能放出硫化碱破坏后，能放出硫化氢，，与醋酸与醋酸铅反响生成黑色的硫化反响生成黑色的硫化铅沉淀测定溶液中氨基酸浓度：茚三酮显色→分光法甲醛滴定法高效液相色谱氨基酸自动分析仪问题七：如何分七：如何分别氨基酸？氨基酸？沉淀分别法溶解度法等电点法特殊试剂沉淀法有机溶剂沉淀法吸附法活性炭法离子交换树脂法膜分别法萃取法结晶法电泳法沉淀分沉淀分别法法〔1〕溶解度法 ：根据不同氨基酸在水中或其他溶剂中的溶解度差别而进展分别的方法 胱氨酸/酪氨酸，酪氨酸易溶于热水。

〔2〕等电点法：根据氨基酸的等电点不同，在等电点时，氨基酸分子的净电荷为零，有利于氨基酸分子的彼此吸引而构成结晶体沉淀下来 经过调理溶液的pH值，可以分别等电点差别较大的氨基酸沉淀分沉淀分别法法•〔〔3 3〕有机溶〕有机溶剂法：是利用某种有机溶法：是利用某种有机溶剂使使需求提取的物需求提取的物质在溶液中的溶解度降低而在溶液中的溶解度降低而构成沉淀构成沉淀沉淀分沉淀分别法法〔4〕特殊试剂沉淀法 ：采用某些有机或无机试剂与相应氨基酸构成不溶性衍生物的分别方法 精氨酸与苯甲醛生成沉淀，盐酸去除苯甲醛是最早运用于混合氨基酸分别的方法之一某些氨基酸可以与一些有机化合物或无机化合物结合，构成结晶性衍生物沉淀，到达与其它氨基酸分别的目的，但是，特殊沉淀法的沉淀剂回收困难，排放废液中参杂有沉淀剂，加重了污染，残留在氨基酸产品中的沉淀剂还会影响纯度精氨酸与苯甲醛在碱性和低温条件下,可缩合成溶解度很小的苯亚甲基精氨酸,将沉淀用盐酸水解除去苯甲醛,即可得精氨酸盐酸盐；亮氨酸与邻- 二甲苯- 4 - 磺酸反响,生成亮氨酸的磺酸盐,后者与氨水反响,得到亮氨酸组氨酸与氯化汞作用,生成组氨酸汞盐的沉淀,再经硫化氢的处置就可得组氨酸 亮氨酸与邻- 二甲苯- 4 - 磺酸反响,生成亮氨酸的磺酸盐,后者与氨水反响,得到亮氨酸。

发酵液酸化液酸化过滤滤液水解脱色液脱色液脱色氨解液亮氨酸磺酸复盐pH2.580oC,20min邻- 二甲苯- 4 - 磺酸氨解80oC,60min过滤亮氨酸粗品亮氨酸溶液活性炭脱色常温下结晶减压浓缩浓缩液亮氨酸结晶亮氨酸精品枯燥80oC,3h 沉淀法具有简单、方便、经济和浓缩倍数沉淀法具有简单、方便、经济和浓缩倍数高的优点，广泛运用于氨基酸工业提取中高的优点，广泛运用于氨基酸工业提取中 目前较成熟的工艺有目前较成熟的工艺有: :苯甲醛缩合提取精氨苯甲醛缩合提取精氨酸酸; ;邻邻- -二甲苯二甲苯-4--4-磺酸沉淀提取亮氨酸磺酸沉淀提取亮氨酸; ;氯化汞氯化汞沉淀提取组氨酸沉淀提取组氨酸; ;从消费半胱氨酸的废母液中从消费半胱氨酸的废母液中回收胱氨酸回收胱氨酸; ;此外目前国内味精厂也都采用等此外目前国内味精厂也都采用等电点沉淀法提取谷氨酸电点沉淀法提取谷氨酸吸附法吸附法〔3〕活性炭法 ：利用吸附剂〔活性炭〕对不同氨基酸吸附力的差别进展分别的方法 活性炭吸附苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸〔4〕离子交换法：利用离子交换剂对不同氨基酸吸附才干的差别进展分别的方法。

 利用离子交换树脂对不同的氨基酸利用离子交换树脂对不同的氨基酸吸附才干的差别对氨基酸合物进展分组吸附才干的差别对氨基酸合物进展分组或实现单一成分的分别离子交换法是或实现单一成分的分别离子交换法是氨基酸工业中运用最广泛的分别与纯化氨基酸工业中运用最广泛的分别与纯化方法之一方法之一吸附法吸附法- -离子交离子交换法法吸附法吸附法- -离子交离子交换法法 氨基酸是一种两性电解质，在酸溶液中，氨基酸以阳离子形状存在，因此能被阳离子交换树脂交换吸附;在碱性溶液中，氨基酸能以阴离子的形状存在，因此能被阴离子交换树脂吸附根据氨基酸分子中既有氨基又有羧基的两性电离特性，分子中侧链基团(R)的性质和等电点的范围，调理氨基酸混合液的PH值，选择恰当的离子交换树脂，配合相应的交换基团，可以从混合氨基酸中分别出酸性、碱性和中性氨基酸 缺陷：只需当欲被分别的混合氨基酸之间的等缺陷：只需当欲被分别的混合氨基酸之间的等电点相差较大时才干较好地分开电点相差较大时才干较好地分开 氨基酸离子在树脂中的分散速度较慢，因此一氨基酸离子在树脂中的分散速度较慢，因此一方面要求料液的流速较低。

另一方面对于氨基酸方面要求料液的流速较低另一方面对于氨基酸浓度较高的料液在上离子交换柱前还要进展稀释，浓度较高的料液在上离子交换柱前还要进展稀释，这就必然导致所需的设备太大这就必然导致所需的设备太大; ; 此外，离子交换法由于本身的消费原理决议了此外，离子交换法由于本身的消费原理决议了消费过程难以延续化消费过程难以延续化 正是这些缺陷，离子交换法用于混合氨基酸的正是这些缺陷，离子交换法用于混合氨基酸的分别并没有在大规模的消费中推行分别并没有在大规模的消费中推行　 膜过滤法可以实现混合溶液的分别是由于在膜和溶液的界面处存在以下机理: 亲水性等缘由所引起的选择性透过; 筛分效应- 待分别物质分子的直径大于膜孔的直径,将被截留,反之那么透过; 电荷效应(Donnan 效应) - 假设膜外表带与待分别物质同种电荷,那么会产生静电排斥作用,反之那么会产生吸引作用膜分膜分别法法膜分膜分别法法 国外膜分别工艺已运用于乳制品工业采用反浸透浓缩乳清，运用超滤法从乳清中制备浓缩蛋白质，运用微米膜分别乳清中的蛋白质，去除脱脂乳中的细菌，运用纳滤膜去除乳清中的矿物质。

近些年，又开场研讨膜过滤分别蛋白质、肽和氨基酸的可行性在人体的新陈代谢过程中存在大量生物膜浸透景象研讨氨基酸的膜分别不仅可以找出有效的生物分别技术，而且有助于加深对这些新陈代谢过程的了解　　氨基酸不溶于普通有机溶剂,因此采用通常的溶剂萃取法不能奏效,必需采用反响萃取法,即选择适当的反响萃取剂,其解离出来的离子与氨基酸解离出来的离子发生反响,生成可以溶于有机相的萃取配合物,从而使氨基酸从水相进入有机相萃取法萃取法萃取法萃取法近年来,采用溶剂萃取法分别氨基酸的研讨报道很多,但大多是提出了专利恳求,或处于研讨阶段,未见工业报道要实现工业化,至少要先处理两个问题: 其一是萃取过程中乳化的问题 其二是低毒萃取剂的选择和萃取剂残留物对于产质量量的影响萃取法用于处置发酵液,也取决于新方法在收率上与原来的方法相比较可以获得多大的经济效益•电泳是指带电质点在电场中向与本身所带电荷相反的电极挪动的景象由于不同氨基酸具有不同的等电点，在一定pH条件下，不同氨基酸就带有不同性质的电荷，从而在外电场的作用下被别分开• 电泳的方向和速度主要取决于所带电荷性质、数目及相对分子质量的大小。