生物化学第3章氨基酸

第3章氨基酸(Aminoacids)一、氨基酸——蛋白质的构件分子二、氨基酸的分类三、氨基酸的酸碱化学四、氨基酸的化学反应五、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一、氨基酸——蛋白质的构件分子将蛋白质完全水解（酸水解、碱水解、酶水解）可以得到构成蛋白质的基本成分，这些基本成分是L-氨基酸。氨基酸的结构通式α碳原子为手性碳侧链基团氨基酸通过肽键（酰胺键）连接成肽CarboxylendAminoendAminoacid2DipeptideAminoacid1二、氨基酸的分类从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种。20种常见的蛋白质氨基酸不常见的蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸常见的蛋白质氨基酸ⅠGlycineAlanineValineLeucineIsoleucine常见的蛋白质氨基酸氨基酸ⅡSerineThreonineCysteineMethionine常见的蛋白质ⅢAsparticacidGlutamicacidAsparagineGlutamine常见的蛋白质氨基酸ⅣLysineArginineHistidineProline常见的蛋白质氨基酸ⅤPhenylalanineTyrosineTryptophan氨基酸按其R基的极性分类（pH7时）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R基氨基酸带负电荷的R基氨基酸丙氨酸甘氨酸赖氨酸天冬氨酸缬氨酸丝氨酸精氨酸谷氨酸亮氨酸苏氨酸组氨酸异亮氨酸半胱氨酸脯氨酸酪氨酸苯丙氨酸天冬酰胺色氨酸谷氨酰胺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甘氨酸兼性离子的解离甘氨酸的滴定曲线pK1=2.34pI=5.97pK2=9.60Handerson-Hasselbalch公式][][lg质子供体质子受体pKapH当[质子受体]=[质子供体]时pKapH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-COOHpKa-NH3+pKaR基pKapI天冬氨酸2.099.823.86（βCOOH）2.97谷氨酸2.199.674.25（γCOOH）3.22精氨酸2.179.0412.48（胍基）10.76赖氨酸2.188.9510.53（εNH3+）9.74组氨酸1.829.176.00（咪唑基）7.59半胱氨酸1.7110.788.33（SH）5.02酪氨酸2.209.1110.07（OH）5.66甘氨酸的氨基与甲醛的反应反应的结果减弱了氨基的碱性氨基酸的甲醛滴定曲线由于加甲醛与氨基酸的氨基反应，减弱了氨基的碱性，使得滴定终点向中性pH偏移，由pH12左右降低到pH9左右，正好是酚酞指示剂的变色区域。四、氨基酸的化学反应（一）α－氨基参加的反应1.与亚硝酸反应室温（氨基酸定量）2.与酰化试剂反应苄氧甲酰氯苄氧甲酰氨基酸（保护氨基）其它酰基化试剂3.烃基化反应与DNFB反应（氨基酸鉴定）return3.烃基化反应与PITC反应（氨基酸鉴定）return4.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.成盐和成酯反应（保护羧基）2.成酰氯反应（活化羧基）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.与茚三酮反应（氨基酸定量测定）紫色亚氨基酸与茚三酮反应的产物亮黄色2.成肽反应（环状二肽）（四）半胱氨酸巯基参加的反应1.与碘乙酸反应（标记巯基）return2.与氮丙啶反应（为胰蛋白酶水解肽链提供一个新位点）return3.与含汞化合物反应（蛋白质结晶时制备重原子衍生物）对氯汞苯甲酸4.与二硫硝基苯甲酸反应（巯基定量测定）pH8.0,412nm检测5.两个巯基氧化成二硫键（蛋白质形成二、三级结构时）6.蛋白质中二硫键的氧化和还原（蛋白质结构研究）胱氨酸Cystine反应一反应二7.蛋白质中二硫键的被DTT还原（蛋白质结构研究）二硫苏糖醇DTT五、氨基酸的光学活性和光谱性质氨基酸的相对构型苏氨酸的4种光学异构体部分氨基酸的比旋光度AminoAcidSpecificRotation[α]D25DegreeAminoAcidSpecificRotation[α]D25DegreeL-Alanine+1.8L-Methionine－10.0L-Arginine+12.5L-Phenylalanine－34.5L-AsparticAcid+5.0L-Proline－86.2L-GlutamicAcid+12.0L-Serine－7.5L-Histidine－38.5L-Threonine－28.5L-Isoleucine+12.4L-Tryptophan－33.7L-Leucine－11.0L-Valine+5.6L-Lysine+13.5Murchison陨星——地球外偏手性的发现组成蛋白质的氨基酸都是L-氨基酸，在产生生命之前天然合成的氨基酸应该是D-和L-型的氨基酸各占一半，那么生命体中的氨基酸的构型是随机选择的吗？JohnCronin和SandraPizzarello检测了1969年9月28号落在澳大利亚Murchison附近的陨星中的特殊氨基酸的构型，检测的4种特殊氨基酸是2-氨基-2,3-二甲基戊酸（α-methylisoleucine和α-methylalloisoleucine）、2-氨基-2-甲基丁酸（Isovaline）及2-氨基-2甲基-戊酸（α-Methylnorvaline），以避免地球上氨基酸的污染。结果发现它们中L型的比D型的分别多2~9%。四种特殊氨基酸的结构式α—甲基异亮氨酸α—甲基别异亮氨酸异缬氨酸α—甲基正缬氨酸芳香族氨基酸在pH6时的紫外吸收光谱Lambert-Beer定律摩尔吸收系数定义为：光通过1Mol/L物质时1cm光径该物质对该波长光的吸收值。lcTIIAlglg0六、氨基酸混合物的分析分离蛋白质的水解（1）酸水解：用6mol/LHCl或4mol/LH2SO4回流20h左右可使蛋白质完全水解。酸水解不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。但色氨酸被完全破坏，丝氨酸和苏氨酸有一小部分被分解，同时天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。（2）碱水解：与5mol/LNaOH共沸10～20h可使蛋白质完全水解。碱水解导致多数氨基酸破坏，并引起消旋作用，得到的是D-和L-氨基酸的混合物。碱水解引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。但色氨酸是稳定的。（3）酶水解：不同的蛋白酶有不同的切割特异性，需要几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。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值双向层析单向层析Rf：retardationfactor