第03章氨基酸.ppt

第三章第三章 氨基酸氨基酸一、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9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省一、氨基酸一、氨基酸——蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子（一）蛋白质的水解（一）蛋白质的水解蛋白质的水解可分为完全水解和部分水解两种情况蛋白质的水解可分为完全水解和部分水解两种情况1 1））酸酸水水解解 常常用用H H2 2SOSO4 4 (4mol/L)(4mol/L)和和HClHCl (6mol/L)(6mol/L)进进行行水水解色氨酸破坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基色氨酸破坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基 （（2 2））碱碱水水解解 用用5mol/L5mol/L的的NaOHNaOH水水解解，，氨氨基基酸酸消消旋旋，，色色氨氨酸酸稳定3 3））酶酶水水解解 水水解解位位点点特特异异，，为为部部分分水水解解。

用用于于一一级级结结构构分析楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（二）（二）αα－氨基酸的一般结构－氨基酸的一般结构18091809年年发发现现AspAsp，，19381938年年发发现现ThrThr，，目目前前已已发发现现180180多多种种但但是是组组成成蛋蛋白白质质的的aaaa常常见见的的有有2020种种，，称称为为基基本本氨氨基基酸酸或或蛋蛋白白质质氨氨基基酸酸（（编编码码蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸）），，还还有有一一些些称称为为稀稀有有氨氨基基酸酸，，是是多多肽肽合合成成后后由由基基本本aaaa经经酶酶促促修修饰饰而而来来此此外外还还有有存存在在于于生生物物体体内内但但不不组组成成蛋蛋白白质质的的非非蛋蛋白白质质氨氨基基酸酸( (约约150150种种) ) （（1 1））具具有有酸酸性性的的—COOHCOOH基基及及碱碱性性的的—NHNH2 2基基，，为为两两性性电电解质2 2））如如果果R≠HR≠H，，则则具具有有不不对对称称碳碳原原子子，，因因而而是是光光活活性性物质  9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省旋旋光光性性 在在天天然然氨氨基基酸酸中中，，只只有有甘甘氨氨酸酸无无旋旋光光性性，，因因为为只只有有含含不不对对称称碳碳的的氨氨基基酸酸才才有有旋旋光光作作用用。

甘甘氨氨酸酸无无不不对对称称碳碳故故无无旋光性 极极性性 从从氨氨基基酸酸在在不不同同溶溶剂剂中中的的溶溶解解度度和和氨氨基基酸酸的的R R基基团团在在溶溶剂剂中中的的定定位位，，可可知知有有些些氨氨基基酸酸的的R R残残基基是是亲亲水水性性的的称称极极性性基基( (如如酸酸基基、、碱碱基基、、脂脂族族醇醇、、酰酰胺胺基基) )，，有有的的是是疏疏水水性性的的称称非非极极性性基基( (如如脂脂族族和和芳芳香香族族支支链链) )含含极极性性基基团团的的氨氨基基酸酸称称极极性性氨氨基酸基酸，含非极性基团的氨基酸称，含非极性基团的氨基酸称非极性氨基酸非极性氨基酸 极极性性基基可可同同其其他他相相应应基基团团形形成成氢氢键键或或离离子子键键非非极极性性基基团团( (疏疏水水性性基基团团) )相相互互间间的的作作用用对对天天然然蛋蛋白白质质分分子子的的空空间间构构象象和和稳定性都起极大作用稳定性都起极大作用 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省二、氨基酸的分类二、氨基酸的分类（一）常见的蛋白质氨基酸（一）常见的蛋白质氨基酸1 1、按照、按照R R基的化学结构基的化学结构（（1 1）脂肪簇氨基酸）脂肪簇氨基酸①①中性氨基酸：中性氨基酸：GlyGly、、AlaAla、、ValVal、、LeuLeu、、IleIle②②含羟基或硫氨基酸：含羟基或硫氨基酸：SerSer、、ThrThr、、CysCys、、MetMet③③酸性氨基酸及其酰胺：酸性氨基酸及其酰胺：AspAsp、、GluGlu、、AsnAsn、、GlnGln④④碱性氨基酸：碱性氨基酸：LysLys、、ArgArg（（2 2）芳香簇氨基酸）芳香簇氨基酸PhePhe、、TyrTyr、、TrpTrp（（3 3）杂环簇氨基酸）杂环簇氨基酸HisHis、、ProPro9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省2.2.按按R R的极性性质的极性性质（（1 1）非极性）非极性R R基氨基酸基氨基酸AlaAla、、ValVal、、LeuLeu、、IleIle、、ProPro、、PhePhe、、TrpTrp、、MetMet（（2 2）不带电荷的极性）不带电荷的极性R R基氨基酸基氨基酸GlyGly、、SerSer、、ThrThr、、CysCys、、TyrTyr、、AsnAsn、、GlnGln（（3 3）带正电荷的）带正电荷的R R基氨基酸基氨基酸（（4 4）带负电荷的）带负电荷的R R基氨基酸基氨基酸LysLys、、ArgArg、、HisHisAspAsp、、GluGlu楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省Gly0Ser-0.3 Glu-2.5 Lys-3.0Ala0.5Asn-0.2 Asp-2.5 Arg-3.0Met1.3Gln-0.2   His0.5Pro1.4Thr0.4    Val1.5Cys1.0    Leu1.8Tyr2.3    Ile1.8      Phe2.5      Trp3.4      侧链极性侧链极性( (疏水性程度疏水性程度) )楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省胶原蛋白中的胶原蛋白中的Lys侧链氧化时能形成很强的分子间侧链氧化时能形成很强的分子间(内内)交联。

交联Arg的胍基碱性很强，与的胍基碱性很强，与NaOH相当His是是一一个个弱弱碱碱，，是是天天然然的的缓缓冲冲剂剂，，它它往往往往存存在在于于许许多多酶酶的的活活性中心非非极极性性aa一一般般形形成成蛋蛋白白质质的的疏疏水水核核心心，，带带电电荷荷的的aa和和极极性性aa位于表面位于表面酶的活性中心：酶的活性中心：His、、Ser、、Cys楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（二）不常见的蛋白质氨基酸（二）不常见的蛋白质氨基酸有有些些不不常常见见的的氨氨基基酸酸在在某某些些蛋蛋白白质质中中存存在在，，是是由由相相应应的的常常见氨基酸经修饰而来见氨基酸经修饰而来在在结结缔缔组组织织的的胶胶原原蛋蛋白白中中有有5-5-羟羟赖赖氨氨酸酸、、4-4-羟羟脯脯氨氨酸酸；；肌肌球球蛋蛋白白含含有有甲甲基基化化的的氨氨基基酸酸（（6-N-6-N-甲甲基基赖赖氨氨酸酸 ））；；凝凝血血酶酶原原中中发发现现了了γγ－－羧羧基基谷谷氨氨酸酸；；细细菌菌紫紫膜膜质质中中存存在在焦焦谷谷氨氨酸酸；；甲甲状状腺腺蛋蛋白白中中TyrTyr的的衍衍生生物物：：  3.5 -3.5 -二二碘碘酪酪氨氨酸酸、、甲状腺素；等。

甲状腺素；等楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（三）非蛋白质氨基酸（三）非蛋白质氨基酸除除参参与与蛋蛋白白质质组组成成的的2020多多种种氨氨基基酸酸外外，，生生物物体体内内存存在在大大量量的的氨氨基基酸酸中中间间代代谢谢产产物物，，它它们们不不是是蛋蛋白白质质的的结结构构单单元元，，但但在在生生物体内具有很多生物学功能物体内具有很多生物学功能 （（1 1））L-L-型型α–α–氨基酸的衍生物：氨基酸的衍生物：L-L-瓜氨酸和瓜氨酸和L-L-鸟氨酸鸟氨酸 （（2 2））D-D-型氨基酸：型氨基酸：D-D-GluGlu、、D-AlaD-Ala（肽聚糖中）、（肽聚糖中）、D-D-PhePhe（短（短杆菌肽杆菌肽S S）） （（3 3））β-β-、、γ-γ-、、δ-δ-氨基酸氨基酸 ：：β-Alaβ-Ala（泛素的前体）、（泛素的前体）、γ-γ-氨基丁酸（神经递质）。

氨基丁酸（神经递质） 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省三、氨基酸的酸碱化学三、氨基酸的酸碱化学（一）氨基酸的兼性离子形式（一）氨基酸的兼性离子形式α-α-氨氨基基酸酸都都含含有有-COOH-COOH和和-NH-NH2 2，，都都是是不不挥挥发发的的结结晶晶固固体体，，熔熔点点200-350℃200-350℃，，不不溶溶于于非非极极性性溶溶剂剂，，而而易易溶溶于于水水，，这这些些性质与典型的羧酸（性质与典型的羧酸（R-COOHR-COOH）或胺（）或胺（R-NHR-NH2 2）明显不同明显不同 三个现象：三个现象：①①晶体溶点高晶体溶点高→→离子晶格，不是分子晶格离子晶格，不是分子晶格②②不溶于非极性溶剂不溶于非极性溶剂→→极性分子极性分子 ③③介介电电常常数数高高（（氨氨基基酸酸使使水水的的介介电电常常数数增增高高，，而而乙乙醇醇、、丙丙酮酮使使水水的的介介电电常常数数降降低低→→水水溶溶液液中中的的氨氨基基酸酸是是极极性性分分子 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省原原因因：：α-α-羧羧基基pKpK1 1在在2.02.0左左右右，，当当pH>3.5pH>3.5，，α-α-羧羧基基以以-COO-COO- -形形式式存存在在。

α-α-氨氨基基pKpK2 2在在9.49.4左左右右，，当当pH<8.0pH<8.0时时，，α-α-氨氨基基以以α-NHα-NH3 3+ +形形式式存存在在在在pH3.5-8.0pH3.5-8.0时时，，带带有有相相反反电电荷荷，，因因此此氨氨基基酸酸在在水水溶溶液液中中是是以以两两性性离离子离子形式存在子离子形式存在 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（二）氨基酸的解离（二）氨基酸的解离HA      HA         A   A- - + H + H+ + 9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省氨基酸的两性解离性质及等电点氨基酸的两性解离性质及等电点（（pI））pH = pI 净电荷净电荷=0 pH< pI净电荷为正净电荷为正pH > pI净电荷为负净电荷为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H++ OH- + H++ OH-(pK´1)(pK´2) 当当氨氨基基酸酸溶溶液液在在某某一一定定pHpH值值时时，，使使某某特特定定氨氨基基酸酸分分子子上上所所带带正正负负电电荷荷相相等等，，成成为为两两性性离离子子，，在在电电场场中中既既不不向向阳阳极极也也不不向向阴阴极极移移动动，，此时溶液的此时溶液的pHpH值即为该氨基酸的等电点值即为该氨基酸的等电点( (isoelctricisoelctric point) point)。

9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省在在pH2.34pH2.34和和pH9.60pH9.60处，处，GlyGly具有缓冲能力具有缓冲能力  起点：起点： 100% Gly100% Gly+ + 净电荷：净电荷：+1+1第一拐点：第一拐点： 50%Gly50%Gly + + ，，50%Gly50%Gly±± 平均净电荷：平均净电荷：+0.5+0.5 pH=pK+lg[Gly pH=pK+lg[Gly±±]/[Gly]/[Gly+ +] = pK] = pK1 1 = 2.34= 2.34第二拐点：第二拐点： 100%Gly100%Gly±± 净电荷：净电荷：0 0 等电点等电点pIpI第三拐点：第三拐点： 50%Gly50%Gly±± ，，50%Gly50%Gly- - 平均净电荷：平均净电荷：-0.5-0.5 pH=pK pH=pK2 2+lg[Gly+lg[Gly- -]/[Gly]/[Gly±±]=pK]=pK2 2=9.6=9.6终点：终点： 100% Gly100% Gly- - 净电荷：净电荷：-1-1HisHis咪咪唑唑基基的的pKpKa a值值为为6.06.0，，在在pH7pH7附附近近有有明明显显的的缓缓冲冲作作用用。

在在生生理理条条件件下下，，只只有有HisHis有有缓缓冲冲能能力力血血红红蛋蛋白白中中HisHis含含量量高高，，在血液中具很强的缓冲能力在血液中具很强的缓冲能力 9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省甘甘氨氨酸酸滴滴定定曲曲线线甘氨酸盐酸盐（甘氨酸盐酸盐（A+））等电点甘氨酸（等电点甘氨酸（A ））甘氨酸钠（甘氨酸钠（A-））一氨基一羧基一氨基一羧基AA的的等电点计算：等电点计算：pI=2pK´1+pK´29/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省一氨基二羧基一氨基二羧基AA的的等电点计算：等电点计算：pI=2pK´1+pK´2二氨基一羧基二氨基一羧基AA的的等电点计算：等电点计算：pI=2pK´2+pK´39/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（三）氨基酸的等电点（三）氨基酸的等电点氨基酸在等电点状态下，溶解度最小氨基酸在等电点状态下，溶解度最小pH > pH > pIpI时时，，氨氨基基酸酸带带负负电电荷荷，，-COOH-COOH解解离离成成-COO-COO- -，，向向正极移动正极移动 pH = pH = pIpI时，氨基酸净电荷为零。

时，氨基酸净电荷为零pH < pH < pIpI时时，，氨氨基基酸酸带带正正电电荷荷，，-NH-NH2 2解解离离成成-NH-NH3 3+ +，，向向负负极移动 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省四、氨基酸的化学性质四、氨基酸的化学性质（一）（一）αα－氨基参加的反应－氨基参加的反应1.1.与亚硝酸的反应与亚硝酸的反应氨氨基基酸酸的的α-α-氨氨基基定定量量地地与与亚亚硝硝酸酸作作用用产产生生羟羟酸酸和和N N2 2，，所所生生成成的的N N2 2可可用用气气体体分分析析仪仪器器加加以以测测定定，，这这是是Van Van SlykeSlyke氏氏氨氨基基氮测定法的原理氮测定法的原理楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省2.2.与甲醛的反应与甲醛的反应 氨氨基基酸酸两两性性离离子子的的NHNH3 3+ +是是弱弱酸酸，，其其pKapKa为为9.79.7左左右右，，完完全全离离解解时时溶溶液液的的pHpH约约为为10±10±，，超超出出酸酸碱碱滴滴定定指指示示剂剂的的显显色色范范围围，，不不能能用用一一般般指指示示剂剂，，例例如如酚酚酞酞，，作作酸酸碱碱滴滴定定。

但但当当氨氨基基酸酸的的氨氨基基与与中中性性甲甲醛醛结结合合成成氨氨基基酸酸二二羟羟甲甲基基衍衍生生物物后后，，其其氨氨基基的的碱碱性性即即大大大大减减少少，，反反应应向向右右进进行行，，两两性性离离子子中中NHNH3 3+ +基基的的离离解解度度增增加加，，释释出出H H+ +质质子子，，NHNH3 3+ +的的pKpKa a值值降降低低到到6.56.5左左右右，，溶溶液液的的pHpH降降至至6.76.7左左右右，，此此时时NHNH3 3+ +离离解解释释出出的的H H+ +即即可可以以酚酚酞酞作作指指示示剂剂用用标标准准NaOHNaOH溶溶液液加加以以滴滴定定每每释释出出的的一一个个H H+ +就就相相当当于于一一个个氨氨基基酸酸甲甲醛滴定可用来测定蛋白质的水解程度醛滴定可用来测定蛋白质的水解程度当当氨氨基基酸酸溶溶液液中中存存在在1mol/L1mol/L甲甲醛醛时时，，滴滴定定终终点点由由pHl2pHl2左左右右移移至至9 9附附近近，，亦亦即即酚酚酞酞指指示示剂剂的的变变色色区区域域这这就就是是甲甲醛醛滴定法的基础滴定法的基础9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省3.3.酰基化和烃基化反应酰基化和烃基化反应 氨基酸氨基的一个氨基酸氨基的一个H H可被酰基或烃基可被酰基或烃基( (包括环烃及其衍生物包括环烃及其衍生物) )取代，这些取代基对氨基酸的氨基有保护作用。

取代，这些取代基对氨基酸的氨基有保护作用 9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（（生生物物体体内内））在在酶酶和和ATPATP存存在在条条件件下下，，羧羧酸酸也也可可与与氨氨基基酸酸的的氨氨基作用，形成酰基化产物基作用，形成酰基化产物苯苯甲甲酸酸与与GlyGly的的氨氨基基的的酰酰基基化化反反应应是是生生物物体体内内解解毒毒作作用用的的一一个个典型的例子典型的例子 苯苯甲甲酸酸是是食食品品防防腐腐剂剂，，在在生生物物体体内内转转变变成成N-N-苯苯甲甲酰酰- -GlyGly后后，，可经尿排出可经尿排出 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省α-α-氨氨基基中中的的氮氮是是一一个个亲亲核核中中心心，，能能发发生生亲核取代反应亲核取代反应强强亲亲电电的的有有机机物物能能与与α-NHα-NH2 2发发生生烷烷基基化化反反应 第第一一次次大大战战中中使使用用的的芥芥子子气气，，它它的的主主要要作作用用是是使使氨氨基基酸酸的的α-α-氨氨基基烷烷基基化化，，从从而而破破坏蛋白质的正常功能。

坏蛋白质的正常功能 SangerSanger反应反应 二二硝硝基基苯苯基基氨氨基基酸酸（（DNP-DNP-氨氨基基酸酸）），，黄黄色色，，层层析析法法鉴定，被鉴定，被SangerSanger用来测定多肽的用来测定多肽的NHNH2 2末端氨基酸末端氨基酸 EdmanEdman反应反应 PTH-PTH-氨氨基基酸酸，，无无色色，，可可以以用用层层析析法法分分离离鉴鉴定定被被EdmanEdman用用来来鉴鉴定定多多肽肽的的NHNH2 2末末端端氨氨基基酸 9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省4.4.形成西佛碱反应形成西佛碱反应氨基酸的氨基酸的αα氨基与醛类反应，生成西佛碱氨基与醛类反应，生成西佛碱 西西佛佛碱碱是是以以氨氨基基酸酸为为底底物物的的某某些些酶酶促促反反应应例例如如转转氨氨基基反应的中间物反应的中间物楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省5.5.脱氨基化学脱氨基化学氨基酸经氧化剂或酶氨基酸经氧化剂或酶( (如氨基酸氧化酶如氨基酸氧化酶) )的作用即脱出氨产的作用即脱出氨产生酮酸。

生酮酸 氨氨基基酸酸的的氨氨基基还还可可通通过过酶酶的的作作用用将将氨氨基基转转移移给给酮酮酸酸以以形形成新氨基酸成新氨基酸 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（二）（二）αα－羧基参加的反应－羧基参加的反应氨氨基基酸酸在在有有HClHCl( (干干氯氯化化氢氢气气) )存存在在下下与与无无水水甲甲醇醇或或乙乙醇醇作作用用即产生氨基酸甲酯或乙酯即产生氨基酸甲酯或乙酯 1.1.成酯和成盐反应成酯和成盐反应如将氨基酸与如将氨基酸与NaOHNaOH起反应，则得氨基酸钠盐起反应，则得氨基酸钠盐当氨基酸的羧基变成乙酯当氨基酸的羧基变成乙酯( (或甲酯或甲酯) )，或钠盐后羧基的化，或钠盐后羧基的化学性质就被掩蔽了学性质就被掩蔽了( (或者说羧基被保护了或者说羧基被保护了) )，而氨基的化学，而氨基的化学性质就突出地显示出来性质就突出地显示出来( (或者说氨基被活化了或者说氨基被活化了) )，可与酰基，可与酰基结合 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省酰化氨基酸同酰化氨基酸同PClPCl5 5或或PClPCl3 3在低温下起作用，其在低温下起作用，其—COOH—COOH基即基即可变为可变为——COClCOCl基：基： 2.2.酰氯化反应酰氯化反应这个反应可使氨基酸的羧基活化，使之易与另一氨基酸的这个反应可使氨基酸的羧基活化，使之易与另一氨基酸的氨基结合，在合成肽的工作上是常用的。

氨基结合，在合成肽的工作上是常用的 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省在体外，氨基酸酯与氨在体外，氨基酸酯与氨( (在醇溶液中或无水状态在醇溶液中或无水状态) )作用即可作用即可形成氨基酸酰胺形成氨基酸酰胺 3.3.成酰胺反应成酰胺反应动动、、植植物物机机体体在在ATPATP及及天天冬冬酰酰胺胺合合成成酶酶存存在在情情况况下下可可利利用用NHNH+4+4与与天天冬冬氨氨酸酸作作用用合合成成天天冬冬酰酰胺胺；；同同样样，，谷谷氨氨酸酸与与NHNH+4+4作用产生谷氨酰胺作用产生谷氨酰胺 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省生生物物体体内内的的氨氨基基酸酸经经脱脱羧羧酶酶( (一一种种催催化化氨氨基基酸酸脱脱羧羧反反应应的的生生物催化剂物催化剂) )作用就放出作用就放出COCO2 2和产生相应的胺和产生相应的胺 4.4.脱羧反应脱羧反应大肠杆菌含有一种谷氨酸脱羧酶专使谷氨酸脱羧大肠杆菌含有一种谷氨酸脱羧酶专使谷氨酸脱羧。

人体和动物体中的胺也是由于氨基酸脱羧产生的人体和动物体中的胺也是由于氨基酸脱羧产生的 9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省氨氨基基酸酸可可以以通通过过酰酰基基化化和和酯酯化化先先将将自自由由氨氨基基酸酸变变为为酰酰化化氨氨基酸甲酯，然后与联氨和基酸甲酯，然后与联氨和HNOHNO2 2作用使变成叠氮化合物作用使变成叠氮化合物 5.5.叠氮反应叠氮反应这这个个反反应应有有使使氨氨基基酸酸的的羧羧基基活活化化的的作作用用，，在在人人工工合合成成肽肽的的工作中也是常用的工作中也是常用的 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（二）（二）αα－氨基和－氨基和αα－－羧基共同参加的反应羧基共同参加的反应1.1.与茚三酮反应与茚三酮反应9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省从理论上讲，一个氨基酸的氨基与另一氨基酸的羧基可以从理论上讲，一个氨基酸的氨基与另一氨基酸的羧基可以缩合成肽，其键称肽键缩合成肽，其键称肽键 2.2.成肽反应成肽反应9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省根根据据此此原原理理，，曾曾利利用用氨氨基基酸酸氨氨基基和和竣竣基基的的某某些些特特有有反反应应合合成成了了若若干干人人工工肽肽链链。

但但必必须须指指出出，，生生物物机机体体利利用用氨氨基基酸酸合合成成肽肽链链的的方方式式并并不不如如此此简简单单，，而而是是通通过过一一系系列列复复杂杂过过程程来来完成的完成的( (详见蛋白质的生物合成详见蛋白质的生物合成) ) 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（四）侧链（四）侧链R R基参加的反应基参加的反应氨基酸的侧链基团氨基酸的侧链基团R R有下列几种：有下列几种： 1 1．苯环．苯环( (苯丙氨酸及酪氨酸苯丙氨酸及酪氨酸) )2 2．酚基．酚基( (酪氨酸酪氨酸) )3 3．．OHOH基基( (丝氨酸、苏氨酸丝氨酸、苏氨酸) )4 4．．SHSH基及基及—S—S——S—S—键键( (半胱氨酸及胱氨酸半胱氨酸及胱氨酸) )5 5．吲哚基．吲哚基( (色氨酸色氨酸) )6 6．胍基．胍基( (精氨酸精氨酸) )7 7．咪唑基．咪唑基( (组氨酸组氨酸) ) 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省酪酪氨氨酸酸的的酚酚基基在在3 3和和5 5位位上上容容易易发发生生亲亲电电取取代代反反应应，，例例如如发发生生碘碘化化或或硝硝化化，，分分别别生生成成一一碘碘酪酪氨氨酸酸和和二二碘碘酪酪氨氨酸酸或或一一硝硝基酪氨酸和二硝基酪氨酸：基酪氨酸和二硝基酪氨酸：楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省酪氨酸的酚基还可以与重氮化合物（如对氨基苯磺酸的重氮酪氨酸的酚基还可以与重氮化合物（如对氨基苯磺酸的重氮盐盐) )结合生成桔黄色的化合物：结合生成桔黄色的化合物：这就是这就是PaulyPauly反应，可用于检测酪氨酸。

反应，可用于检测酪氨酸楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省组组氨氨酸酸的的侧侧链链咪咪唑唑基基与与重重氮氮苯苯磺磺酸酸也也能能形形成成相相似似的的化化合物，但颜色稍有差异，是棕红色合物，但颜色稍有差异，是棕红色精精氨氨酸酸的的侧侧链链胍胍基基在在硼硼酸酸钠钠缓缓冲冲液液(pH (pH 8—98—9，，2525－－35℃35℃））中，与中，与1 1，，2—2—环己二酮反应，生成缩合物：环己二酮反应，生成缩合物：在胰蛋白酶水解肽段时，用于保护在胰蛋白酶水解肽段时，用于保护ArgArg的的εε－－NHNH2 2，减少作用位点减少作用位点9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省色色氨氨酸酸的的侧侧链链吲吲哚哚基基在在温温和和条条件件下下可可被被N—N—溴溴代代琥琥珀珀酰酰亚亚胺胺氧氧化化此此反反应应可可用用于于分分光光光光度度法法测测定定蛋蛋白白质质中中色色氨氨酸酸的的含含量量，，并能在色氨酸和酪氨酸残基处选择性化学断裂肽键并能在色氨酸和酪氨酸残基处选择性化学断裂肽键蛋蛋氨氨酸酸侧侧链链上上的的甲甲硫硫基基是是一一个个很很强强的的亲亲核核基基团团，，与与烃烃化化试试剂剂如甲基碘容易形成锍盐。

如甲基碘容易形成锍盐楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省生生成成的的侧侧链链带带有有正正电电荷荷(ε(ε－－+ +NHNH3 3) )，，它它为为胰胰蛋蛋白白酶酶水水解解肽肽链链提提供供了了一一个个新新位位点点，，这这对对氨氨基基酸酸顺顺序序测测定定是是很很有有用用的的同同时时此此反反应应也也可用来保护肽链上的－可用来保护肽链上的－SHSH基、以防止被重新氧化为二硫键基、以防止被重新氧化为二硫键楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省半胱氨酸可与二硫硝基苯甲酸半胱氨酸可与二硫硝基苯甲酸( (缩写为缩写为DTNB)DTNB)或称或称EllmanEllman氏氏试剂发生硫醇试剂发生硫醇——二硫化物交换反应：二硫化物交换反应：反反应应中中1 1分分子子的的半半胱胱氨氨酸酸引引起起1 1分分子子的的硫硫硝硝基基苯苯甲甲酸酸的的释释放放，，它它在在pH pH 8.08.0时时，，在在412nm412nm波波长长处处有有强强烈烈的的光光吸吸收收，，因因此此可可利用比色法定量测定一利用比色法定量测定一SHSH基。

基楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省硫基很容易受空气或其他氧化剂氧化硫基很容易受空气或其他氧化剂氧化硫醇一般遇到的只有两种氧化衍生物：二硫化物和磺酸硫醇一般遇到的只有两种氧化衍生物：二硫化物和磺酸2R-SH 2R-SH ＋＋ 1/2O1/2O2 2 R-S-S-R + H R-S-S-R + H2 2O O2 2半半胱胱氨氨酸酸的的SHSH基基可可与与另另一一个个SHSH基基结结合合成成二二硫硫键键(—S—S—)(—S—S—)SHSH与与—S—S——S—S—成成一一氧氧化化还还原原体体系系，，在在机机体体氧氧化化还还原原作作用用中中有有一一定定作作用用二二硫硫键键存存在在于于多多种种肽肽和和蛋蛋白白质质分分子子中中，，胰胰岛岛素素分分子子中中有有3 3个个二二硫硫键键，，核核糖糖核核酸酸酶酶分分子子中中有有4 4个个二二硫硫键键二二硫硫键键对对蛋蛋白白质质和和多多肽肽分分子子的的立立体体结结构构有有维维系系稳稳定定的的作作用用二二硫硫键键可可被被还还原原剂剂破破坏坏产产生生—SH—SH基基。

SHSH基基可可被被氧氧化化成成磺磺酸酸基基(HSO(HSO3 3基基) )这这两两种种反反应应在在研研究究胰胰岛岛素素和和含含二二硫硫键键肽肽的的结结构构工工作作中中都都有有用处 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省丝氨酸、苏氨酸和羟脯氨酸的丝氨酸、苏氨酸和羟脯氨酸的OHOH基能与酸结合成酯在生基能与酸结合成酯在生物体蛋白质中，丝氨酸常与磷酸结合，酪蛋白中含有大量物体蛋白质中，丝氨酸常与磷酸结合，酪蛋白中含有大量的丝氨酸磷酸酯的丝氨酸磷酸酯 楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省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（一）氨基酸的光学活性和立体化学（一）氨基酸的光学活性和立体化学GlyGly一种构型一种构型, ,无旋光性无旋光性ThrThr和和IleIle有四种光学异构有四种光学异构体。

体其余其余1717种氨基酸有两种光种氨基酸有两种光学异构体：学异构体：L L型、型、D D型构成蛋白质的氨基酸均属构成蛋白质的氨基酸均属L-L-型（型（L-L-苏氨酸）苏氨酸）楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省蛋白质的酸或酶促水解得到的氨基酸都是蛋白质的酸或酶促水解得到的氨基酸都是L-L-型的，而用碱水型的，而用碱水解得到的都是无旋光性的解得到的都是无旋光性的DL-DL-〔〔外外〕〕消旋物胱氨酸可以形成内胱氨酸可以形成内消旋胱氨酸消旋胱氨酸外消旋物：外消旋物：D-D-型和型和L-L-型的等摩尔混合物型的等摩尔混合物L-L-苏氨酸和苏氨酸和D-D-苏氨酸组成消旋物苏氨酸组成消旋物内消旋物：分子内消旋内消旋物：分子内消旋胱氨酸有三种立体异构体：胱氨酸有三种立体异构体：L-L-胱氨酸、胱氨酸、D-D-胱氨酸、内消旋胱胱氨酸、内消旋胱氨酸L-L-胱氨酸和胱氨酸和D-D-胱氨酸是外消旋物胱氨酸是外消旋物 9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省l构构成成蛋蛋白白质质的的2020种种氨氨基基酸酸在在可可见见光光区区都都没没有有光光吸吸收收，，但但在在远远紫紫外外区区(<220nm)(<220nm)均均有有光光吸收。

吸收l在在近近紫紫外外区区(220-300(220-300nm)nm)只只有有酪酪氨氨酸酸、、苯苯丙丙氨氨酸酸和和色色氨氨酸酸有吸收光的能力有吸收光的能力l酪酪 氨氨 酸酸 的的  maxmax＝＝ 275nm275nm，， 275275=1.4x10=1.4x103 3; ;l苯苯丙丙氨氨酸酸的的 maxmax＝＝257nm257nm，， 257257=2.0x10=2.0x102 2; ;l色色 氨氨 酸酸 的的  maxmax＝＝ 280nm280nm，， 280280=5.6x10=5.6x103 3; ;（二）氨基酸的光谱性质（二）氨基酸的光谱性质蛋白质最大紫外吸收峰在蛋白质最大紫外吸收峰在280nm280nm处9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省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）分配层析法的一般原理（一）分配层析法的一般原理层析系统层析系统固定相（静相）固定相（静相）流动相（动相）流动相（动相）混合物在层折系统中的分离决定于该混合物的组分在这两混合物在层折系统中的分离决定于该混合物的组分在这两相中的分配情况，一般用分配系数来描述。

相中的分配情况，一般用分配系数来描述K Kd d=C=CA A/C/CB B楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省层层析析系系统统中中的的静静相相可可以以是是固固相相、、液液相相或或固固——液液混混合合相相( (半半液液体体) )；；动动相相可可以以是是液液相相或或气气相相，，它它充充满满于于静静相相的的空空隙隙中中并并能流过静相能流过静相有效分配系数：有效分配系数：K Keffeff是是R Rv v的的函函数数，，溶溶质质的的有有效效分分配配系系数数可可以以调调整整两两相相的的体体积积比而加以改变比而加以改变利利用用层层析析法法分分离离混混合合物物例例如如氨氨基基酸酸混混合合物物，，其其先先决决条条件件是是各各种种氨氨基基酸酸成成分分的的分分配配系系数数要要有有差差异异，，哪哪怕怕是是很很小小的的差差异异一般差异越大，越容易分开一般差异越大，越容易分开楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省目目前前在在分分析析分分离离上上使使用用较较广广的的分分配配层层析析法法，，包包括括柱柱层层析析、、纸纸层层析析和和薄薄层层层层析析等等都都是是在在分分配配分分离离的的基基础础上上发展起来的。

发展起来的二）分配柱层析（二）分配柱层析层层析析柱柱中中的的填填充充物物或或称称支支持持剂剂都都是是一一些些具具有有亲亲水水性性的的不不溶溶物物质质，，如如纤纤维维索索、、淀淀粉粉、、硅硅胶胶等等：：支支持持剂剂吸吸附附着着一一层层不不会会流流动动的的结结合合水水，，可可以以看看作作为为固固定定相相，，沿沿固固定定相相流流动动的的与与它它不不互互溶溶的的溶溶剂剂( (如如苯苯酚酚、、正丁醇等正丁醇等) )是流动相是流动相9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（三）（滤）纸层析（三）（滤）纸层析滤滤纸纸层层析析也也是是分分配配层层析析的的一一种种滤滤纸纸纤纤维维素素上上吸吸附附的的水水是是固固定定相相，，展展层层用用的的溶溶剂剂是是流流动动相相层层析析时时，，混混合合氦氦基基酸酸在在这这两两相相中中不不断断分分配配，，使使它它们们分布在滤纸的不同位置上分布在滤纸的不同位置上9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（四）薄层层析（四）薄层层析把支持剂涂布在玻璃板上把支持剂涂布在玻璃板上使成一个均匀的薄层，把使成一个均匀的薄层，把要分析的样品滴加在薄层要分析的样品滴加在薄层的一端，然后用合适的溶的一端，然后用合适的溶剂在密闭的容器中进行展剂在密闭的容器中进行展层，使样品中各个成分分层，使样品中各个成分分离开来，最后进行鉴定和离开来，最后进行鉴定和定量测定。

定量测定楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（五）离子交换层析（五）离子交换层析分分离离氨氨基基酸酸混混合合物物经经常常使使用用强强酸酸型型阳阳离离于于交交换换树树脂脂在在交交换换柱柱中中，，树树脂脂先先用用碱碱处处理理成成钠钠型型，，将将氨氨基基酸酸混混合合液液(pH2—3)(pH2—3)上上柱柱在在pH2—3pH2—3时时，，氨氨基基酸酸主主要要以以阳阳离离子子形形式式存存在在，，与与树树脂脂上上的的钠钠离离子子发发生生交交换换而而被被““挂挂””在在构构脂脂上上 氨氨基基酸酸在在树树脂脂上上结结合合的的牢牢固固程程度度即即氨氨基基酸酸与与树树脂脂间间的的亲亲和和力力，，主主要要决决定定于于它它们们之之间间的的静静电电吸吸引引，，其其次次是是氨氨基基酸酸侧侧链链与与树树脂脂基基质质聚聚苯苯乙乙烯烯之之间间的的疏疏水水相相互互作作用用在在PH3PH3左左右右，，氨氨基基酸酸与与阳阳离离子子交交换换树树脂脂之之间间的的静静电电吸吸引引的的大大小小次次序序是是碱碱性性氨氨基基酸酸(R(R2+2+) )＞＞中中性性氨氨基基波波(R(R+ +) )＞＞酸酸性性笺笺基基蹈蹈(R(R0 0) )。

因因此此氨氨基基酸酸的的洗洗出出顺顺序序大大体体上上是是酸酸性性氨氨基基波波，，中中性性氨氨基基酸酸，，最最后后是是碱碱性性氨氨基基艘艘由由于于氨氨基基酸酸和和树树脂脂之之间间还还存存在在疏疏水水相相互互作作用用，，所所以以氨氨基基康康的的全全部部洗洗出出顺顺序序如如图图3—263—26所所示示为为了了使使氨氨基基酸酸从从树树脂脂柱柱上上洗洗脱脱下下来来，，需需要要降降低低它它们们之之间间的的亲亲和和力力，，有有效效的的方方法法是是逐逐步步提提高高洗洗脱脱剂剂的的pHpH和和盐盐浓浓度度( (离离子子强强度度) )，，这这样样各各种种氨氨基基酸酸将将以以不不同同的的速速度度被洗脱下来目前已有全部自动化的氨基酸分析仪被洗脱下来目前已有全部自动化的氨基酸分析仪楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（六）气相色谱（六）气相色谱当当层层折折系系统统的的流流动动相相为为气气体体，，固固定定相相为为涂涂渍渍在在固固体体颗颗粒粒表表面面的的液液体体时时，，此此层层析析技技术术称称为为气气——液液色色谱谱(gas-liquid (gas-liquid chromatography)chromatography)或或简简称称为为气气相相色色谱谱。

利利用用气气相相色色谱谱法法进进行行分分离离也也是是基基于于分分配配过过程程，，即即利利用用样样品品组组分分在在流流动动的的气气相相和和固固定定在在颗颗粒粒表表面面的的液液相相中中的的分分配配系系数数不不同同达达到到分分离离组组分分的的目的9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省气气相相色色谱谱法法具具有有微微量量快快速速的的优优点点它它在在分分析析生生物物成成分分方方面面的的一一个个限限制制是是要要求求样样品品能能气气化化和和热热稳稳定定性性高高氨氨基基酸酸由由于于含含有有各各种种极极性性基基团团，，气气化化十十分分困困难难，，必必须须把把它它转转变变成成容容易易挥挥发发的的化化合合物物才才能能进进行行气气相相层层析析氨氨基基酸酸与与苯苯异异硫硫氰氰酸酸酯酯反反应应生生成成PTH—PTH—氨氨基基酸酸，，然然后后经经三三甲甲基硅烷基化，可得能很好气化的氨基酸衍生物基硅烷基化，可得能很好气化的氨基酸衍生物楚雄师范学院化学与生命科学系楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国范树国9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省（七）高效液相色谱（（七）高效液相色谱（HPLCHPLC））HPLCHPLC的的特特点点是是：：(1)(1)使使用用的的固固定定相相支支持持剂剂颗颗粒粒很很细细，，因因而而表表面面积积很很大大。

2)(2)溶溶剂剂系系统统采采取取高高压压，，因因此此洗洗脱脱速速度度增增大大，，多多种种类类型型的的柱柱层层析析都都可可用用HPLCHPLC来来代代替替，，例例如如分分配配层层析析、、离离子子交交换换层层析析、、吸吸附附层析以及凝胶过滤等层析以及凝胶过滤等9/2/2024台州学院生命科学与医药化工学院 柯世省。