3-蛋白質化學1-總論和氨基酸

1、2021/3/231 Fireflies: luciferin+ATPErythrocytes: hemoglobin Hair, scales, horn: keratin 2021/3/232 2021/3/233 蛋白質（蛋白質（Protein）是由多種）是由多種(20 種）種）氨基酸氨基酸,按照一定的順序按照一定的順序,通通 過過肽鍵肽鍵連接形成的一條或多條連接形成的一條或多條肽肽 鏈鏈組成的組成的生物大分子生物大分子。 蛋白質是生命活動的重要物質基蛋白質是生命活動的重要物質基 礎礎,沒有蛋白質就沒有生命沒有蛋白質就沒有生命。 2021/3/234 蛋白質是蛋白質是最豐富的生物大分子最

2、豐富的生物大分子,存在于存在于所有所有 的細胞及細胞的所有部分的細胞及細胞的所有部分。一個簡單的細胞中。一個簡單的細胞中, 蛋白質的差異極大、蛋白質的差異極大、種類種類有成千上萬種、有成千上萬種、分子分子 量量從小肽到數(shù)百萬的巨大分子。蛋白質的生物從小肽到數(shù)百萬的巨大分子。蛋白質的生物 功能功能還表現(xiàn)出極大的多樣性還表現(xiàn)出極大的多樣性,是生物信息最重要是生物信息最重要 的終產(chǎn)物的終產(chǎn)物,是遺傳信息表達的元件。是遺傳信息表達的元件。 Protein一一 詞來自希臘文詞來自希臘文“Proteios”,指指“first”或或 “foremost”,意即意即“頭等重要頭等重要”、“第一位第一位 的的”

3、、“最重要的最重要的”。 2021/3/235 從低等的古細菌到復雜的生命體從低等的古細菌到復雜的生命體,蛋蛋 白質都是由白質都是由相同的相同的20種氨基酸種氨基酸共價連接而共價連接而 成的分子。細胞能夠通過成的分子。細胞能夠通過不同的組合和順不同的組合和順 序序,用用20種氨基酸合成種氨基酸合成性質和功能截然不性質和功能截然不 同的蛋白質同的蛋白質,如酶、激素、抗體、運載體、如酶、激素、抗體、運載體、 肌肉、眼睛的晶狀體蛋白質、羽毛、蜘蛛肌肉、眼睛的晶狀體蛋白質、羽毛、蜘蛛 網(wǎng)、犀牛角、乳蛋白、抗生素、蘑菇毒素網(wǎng)、犀牛角、乳蛋白、抗生素、蘑菇毒素 及各種不同的生物活性的蛋白質。及各種不同的生

4、物活性的蛋白質。 2021/3/236 18世紀中葉世紀中葉Beccari首次報道應用稀酸、稀堿可首次報道應用稀酸、稀堿可 從動植物組織中分離到從動植物組織中分離到含氮類物質含氮類物質。1838年荷蘭化學年荷蘭化學 家家Mulder進行元素分析發(fā)現(xiàn)幾乎所有的蛋白質都有相進行元素分析發(fā)現(xiàn)幾乎所有的蛋白質都有相 同的實驗公式。用同的實驗公式。用“蛋白質蛋白質”這一名詞來描述這類分這一名詞來描述這類分 子是由子是由Mulder的合作者永斯的合作者永斯貝采利烏斯貝采利烏斯于于1838年提年提 出出 。 蛋白質蛋白質結構復雜、種類繁多、功能各異結構復雜、種類繁多、功能各異,是生物是生物 體內體內構建生命

5、、行使生命活動構建生命、行使生命活動的最主要的功能分子的最主要的功能分子, 在在幾乎所有的生命活動中起著關鍵的作用幾乎所有的生命活動中起著關鍵的作用。如果說基。如果說基 因是生命的指導者和生命藍圖的構建者因是生命的指導者和生命藍圖的構建者,蛋白質就是蛋白質就是 組成生命的主要材料組成生命的主要材料,是生命的實踐者和執(zhí)行者是生命的實踐者和執(zhí)行者。蛋。蛋 白質將生物體的遺傳信息表達成生物的性狀白質將生物體的遺傳信息表達成生物的性狀,指導生指導生 命活動命活動,控制生物的代謝、生長、發(fā)育及繁殖?？刂粕锏拇x、生長、發(fā)育及繁殖。 2021/3/237 Mulder研究了血清、蛋清、蠶絲等物質的研究了

6、血清、蛋清、蠶絲等物質的 元素組成后元素組成后, 發(fā)現(xiàn)了組成生物體的發(fā)現(xiàn)了組成生物體的復雜含氮物復雜含氮物。 從蛋白質水解產(chǎn)物從蛋白質水解產(chǎn)物分離得到了分離得到了13種氨基酸種氨基酸。 Fischer, Hofmeister同時提出同時提出肽鍵理論肽鍵理論。 Svedberg 發(fā)明發(fā)明超超速速離心機離心機（100000 rpm, 700000 g） Bergmann合成出只含合成出只含L型氨基酸的型氨基酸的多肽多肽。 Pauling提出蛋白質的提出蛋白質的二級結構二級結構的基本單的基本單 位位:-螺旋和螺旋和-折疊。折疊。 Sanger確定了牛確定了牛胰島素的一級結構胰島素的一級結構。 202

7、1/3/238 Perutz thyroxine 2021/3/2348 SeC（selenocysteine,硒半胱氨酸硒半胱氨酸） 第第21個一級氨基酸個一級氨基酸? 遺傳密碼字典的破譯遺傳密碼字典的破譯,通用性通用性 作為遺傳密碼的基本特點之作為遺傳密碼的基本特點之 一被人們認可。近年來研究一被人們認可。近年來研究 發(fā)現(xiàn)了一些例外發(fā)現(xiàn)了一些例外,除線粒體使除線粒體使 用一組密碼子其含義有別于用一組密碼子其含義有別于 核基因之外核基因之外,原先被認為僅用原先被認為僅用 作作終止信號的無義密碼子在終止信號的無義密碼子在 某些情況下可重新詮釋某些情況下可重新詮釋,編碼編碼 特定的氨基酸特定的氨

8、基酸。硒代半胱氨。硒代半胱氨 酸就是由酸就是由UGA無義編碼無義編碼。 第第21個基本氨基酸（個基本氨基酸（E.coli） -硒代半胱氨酸密碼子為硒代半胱氨酸密碼子為 UGA,有特殊的有特殊的 tRNA-Ser 與其識別與其識別,Ser結合入肽鏈結合入肽鏈, 則立即修飾為硒代半胱氨則立即修飾為硒代半胱氨 酸酸 2021/3/2349 是目前已知的是目前已知的第第22種種參與蛋白質生物參與蛋白質生物 合成的氨基酸合成的氨基酸,與標準氨基酸不同的與標準氨基酸不同的 是是,由終止密碼子由終止密碼子UAG的有義編碼形的有義編碼形 成成。與之對應的在產(chǎn)甲烷菌中也含有。與之對應的在產(chǎn)甲烷菌中也含有 特異的

9、特異的吡咯賴氨酰吡咯賴氨酰-tRNA合成酶合成酶 (PylRS)和和吡咯賴氨酸吡咯賴氨酸t(yī)RNA (tRNAPyl),tRNAPyl具有不同于經(jīng)典具有不同于經(jīng)典 tRNA的特殊結構。的特殊結構。 Hao, B., et al. A novel UAG encoded residue in the structure of a methanogen methyltransferase. Science 296: 1462-1466, 2002. PyL (Pyrrolysine,吡咯賴氨酸吡咯賴氨酸) - 第第22個一級氨基酸個一級氨基酸? 2021/3/2350 - -參與尿素循環(huán)參與尿素循環(huán)

10、 瓜氨酸瓜氨酸(存在于尿素循環(huán)存在于尿素循環(huán),從西瓜汁分離到從西瓜汁分離到),與與Asp作用生成精作用生成精 胺琥珀酸胺琥珀酸,再轉變?yōu)樵俎D變?yōu)锳rg而裂解生成尿素而裂解生成尿素 鳥氨酸鳥氨酸 ( (存在于尿素循環(huán)存在于尿素循環(huán), ,與氨甲酰磷酸合成瓜氨酸與氨甲酰磷酸合成瓜氨酸) ) 2021/3/2351 “The taste of love” 是松果體素是松果體素 ( 褪黑素褪黑素, melatonin,5-甲氧基甲氧基-N-乙乙 酰色胺酰色胺 ) 和和 血清素血清素 (serotonin) 的前體。的前體。 5-HT作為作為神經(jīng)遞質神經(jīng)遞質,主要分布于松果主要分布于松果 體和下丘腦體和下

11、丘腦,可能參與可能參與痛覺、睡眠和痛覺、睡眠和 體溫體溫等生理功能的調節(jié)。等生理功能的調節(jié)。 2021/3/2352 色氨酸色氨酸 H HO 5-羥色胺羥色胺 松果體素（褪黑素松果體素（褪黑素,5-甲甲 氧基氧基-N-乙酰色胺）乙酰色胺） 2021/3/2353 Homoserine 微生物、植物的代謝中間產(chǎn)物微生物、植物的代謝中間產(chǎn)物 Homocysteine Homocitrulline 攝取高攝取高Lys含量的食物時從尿中排出含量的食物時從尿中排出 Homomethionine* Met的分解產(chǎn)物的分解產(chǎn)物,存在存在 于于S-adenosylhomo- cysteine. Methion

12、ine 2021/3/2354 從從Tyr衍生出來衍生出來 的重要生理物質，的重要生理物質， 其中多巴是一種其中多巴是一種 氨基酸。氨基酸。 兒茶酚乙胺兒茶酚乙胺 2021/3/2355 味精是神經(jīng)遞質味精是神經(jīng)遞質 GABA的直接前體的直接前體 鎮(zhèn)靜神經(jīng)鎮(zhèn)靜神經(jīng),抗焦慮抗焦慮 降低血壓降低血壓,提高腦活力等提高腦活力等 2021/3/2356 甲狀腺內貯存碘的氨基酸甲狀腺內貯存碘的氨基酸 2021/3/2357 氨基酸的理化性質氨基酸的理化性質 2021/3/2358 無色晶體無色晶體,熔點較高熔點較高（200 300 ） ,水水 中中溶解度各不同溶解度各不同,取決于側鏈。取決于側鏈。 在在

13、紫外紫外有有特征吸收特征吸收的僅三個芳香族的氨的僅三個芳香族的氨 基酸基酸Trp、Tyr、Phe, 利用這一特點利用這一特點,可可 以通過測定以通過測定280 nm處的紫外吸收值的處的紫外吸收值的 方法對蛋白方法對蛋白質質溶液進行定量。溶液進行定量。 2021/3/2359 構成蛋白質的構成蛋白質的20種氨基酸在種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光可見光區(qū)都沒有光 吸收吸收,但在但在遠紫外區(qū)遠紫外區(qū)(220nm)均有光吸收均有光吸收。 在在近紫外區(qū)近紫外區(qū)(220-300nm)只有色氨酸只有色氨酸、酪氨酸酪氨酸 和苯丙氨酸有吸收光的能力和苯丙氨酸有吸收光的能力?？梢酝ㄟ^測定可以通過測定 280 nm 處

14、的紫外吸收值的方法對蛋白溶液進處的紫外吸收值的方法對蛋白溶液進 行定量。行定量。 Phe（F） max257 nm, 257=2.0 x102 Tyr（Y） max275 nm, 275=1.4x103 Trp（W） max280 nm, 280=5.6x103 2021/3/2360 2021/3/2361 Lambert-Beer law: A = log Io/I = cl A: absorbance Io: intensity of the incident light I: intensity of the transmitted light : molar extinction c

15、oefficient（摩爾消光系數(shù)）（摩爾消光系數(shù)） ( parallel and monochromatic ) 2021/3/2362 2021/3/2363 同一個氨基酸分子上可以同時解離攜帶同一個氨基酸分子上可以同時解離攜帶 正電荷和負電荷正電荷和負電荷,被稱為被稱為兩性電解質兩性電解質 （。 在水溶液中在水溶液中,氨基和羧基氨基和羧基在不同的在不同的pH條件條件 下表現(xiàn)出不同的解離狀態(tài)下表現(xiàn)出不同的解離狀態(tài);當當氨基酸分子氨基酸分子 上的上的時時（凈電荷為零）（凈電荷為零）,該該 溶液的溶液的pH稱為稱為該物質的該物質的等電點等電點 （isoelectric point),以符號以符

16、號 來表示。來表示。 2021/3/2364 2021/3/2365 在在 所攜帶的所攜帶的 為零為零時的時的溶溶 液的液的pH值值。 . 2021/3/2366 2021/3/2367 2021/3/2368 1 mol Gly溶于水時溶于水時,溶液的溶液的pH約為約為6,用標準用標準NaOH進行滴定的滴定曲線。進行滴定的滴定曲線。 2021/3/2369 2021/3/2370 pK1pK2 K1=+H3NCH2COO- H+/ +H3NCH2COOH K2=H2NCH2COO- H+/ +H3NCH2COO 2021/3/2371 公式公式:pH=pK+lg (質子受體質子受體/質子供體

17、質子供體),可定量計可定量計 算氨基酸在某一算氨基酸在某一pH條件下的解離百分數(shù)。氨基酸等條件下的解離百分數(shù)。氨基酸等 電點電點pI值是由兼性離子兩側基團的值是由兼性離子兩側基團的pK值所決定的。值所決定的。 eg: Gly K1=+H3NCH2COO- H+/ +H3NCH2COOH K2=H2NCH2COO- H+/ +H3NCH2COO pH=pI時時, +H3NCH2COOH H2NCH2COO K1K2 = H+2 2pH= pK1 + pK2 pH=( pK1 + pK2) / 2 pI= ( pK1 + pK2) / 2 同理對含三個可解離基團的氨基酸來說同理對含三個可解離基團的

18、氨基酸來說,只要寫出它只要寫出它 的電離式的電離式,然后然后取兼性離子兩邊的取兼性離子兩邊的pK值的平均值值的平均值,即得即得 其其pI值。值。 2021/3/2372 側鏈不含離解基團的中性氨基酸側鏈不含離解基團的中性氨基酸,其等電點是其等電點是 它的它的pK1和和pK2的算術平均值的算術平均值: pI = (pK1 + pK2 )/2 pHpI, 帶負電。帶負電。 2021/3/2373 同樣同樣,對于側鏈含有可解離基團的氨基酸對于側鏈含有可解離基團的氨基酸,其其 pI值也決定于兩性離子兩邊的值也決定于兩性離子兩邊的pK值的算術平值的算術平 均值均值。 酸性氨基酸酸性氨基酸: pI = (

19、pK1 + pKR-COO- )/2 2021/3/2374 堿性氨基酸堿性氨基酸: pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2 二十種基本氨基酸二十種基本氨基酸,除除His外外,在生理在生理pH（pH 7附附 近）下都近）下都沒有明顯的緩沖容量沒有明顯的緩沖容量,因為這些氨基酸的表觀因為這些氨基酸的表觀 解離常數(shù)都不在解離常數(shù)都不在pH 7附近附近,緩沖容量只有在接近表觀解緩沖容量只有在接近表觀解 離常數(shù)值時才表現(xiàn)出來。離常數(shù)值時才表現(xiàn)出來。His咪唑基的解離常數(shù)為咪唑基的解離常數(shù)為6.0, 在在pH 7附近有明顯的緩沖作用。血紅蛋白含有較多的附近有明顯的緩沖作用。血紅蛋白含有較多的 H

20、is殘基殘基,在在pH 7左右的血液中具有明顯的緩沖能力左右的血液中具有明顯的緩沖能力,對對 運輸氧和二氧化碳重要。運輸氧和二氧化碳重要。 2021/3/2375 2021/3/2376 計算計算KK和和KKK的等電點的等電點,已知已知 pKa=2.18,pKb=8.95,pK=10.53。 KK (3+) KK (3+, -) KK（2+,-） KK(1-) 2.18 8.95 10.53 KKK (4+) KKK（4+,-） KKK(3+, -) KKK（1-） 2.18 8.95 10.53 等電點時等電點時, K的的 的電荷為的電荷為+1, pIkk= 10.53 + log1/1 =

21、 10.53 pIkkk= 10.53 + log2/1 = 10.83 2021/3/2377 一長鏈多肽一長鏈多肽,側鏈上有羧基側鏈上有羧基30個（個（pKa= 4.3),咪咪 唑基有唑基有10個（個（ pKa= 7.0）,-氨基氨基15個（個（ pKa= 1）,設設C端的端的-羧基的羧基的pKa= 3.5,N端端-氨基的氨基的 pKa= 9.5,計算此多肽計算此多肽 的等電點。的等電點。 分析電荷狀態(tài)分析電荷狀態(tài):此肽最多可帶此肽最多可帶15+10+1=26個正個正 電荷電荷,30+1=31個負電荷個負電荷,相差相差5個個 電荷電荷,不考慮不考慮 N-端和端和C-端（解離）端（解離）,3

22、0個個 羧基只需解離羧基只需解離25 個個,5個個 不解離不解離,則則, pI = pKa + lg25/5 = 4.3+0.7=5.0 2021/3/2378 2021/3/2379 氨基酸的主要化學反應氨基酸的主要化學反應 2021/3/2380 850左右分解成左右分解成 氨基的化學反應氨基的化學反應: 與與 (ninhydrin) 的反應的反應 與與的反應的反應 與與 (FDNB) 的反應的反應 與與的反應的反應 與與的反應的反應 與與 (DNS-Cl)的反應的反應 與與的反應的反應 與與 (苯異硫氰酸苯異硫氰酸) 和和 的反應的反應 2021/3/2381 - - NH 2 R-CH

23、-COOH + HNO 2 OH R-CH-COOH + N 2 + H2O 用途用途:范斯萊克范斯萊克法定量測定氨基酸法定量測定氨基酸的基本反應的基本反應,標準條標準條 件下件下測定生成氮氣的體積測定生成氮氣的體積,可計算氨基酸的量可計算氨基酸的量,用于用于氨基氨基 酸定量和蛋白質水解程度的測定酸定量和蛋白質水解程度的測定。 注意注意:生成的生成的N2只有只有一半一半來自氨基酸來自氨基酸。 2021/3/2382 pK2 H+ COO- CH2 NH2 COO- CH2 NH3+ + COO - CH 2 N HCH 2OH H C H O HCHO COO - CH2 NH(CH2OH)2

24、 羥甲基氨基酸羥甲基氨基酸 二羥甲基氨基酸二羥甲基氨基酸 用途用途:可以用來直接可以用來直接測定氨基酸的濃度測定氨基酸的濃度。 2021/3/2383 O2NF NO2 + H2N CH C RO HN CH C RO O2N NO2 H + H2O O2N NO2 HN CH C RO OH + 氨基酸 DNFB N-端氨基酸DNP衍生物 DNP-氨基酸 用途用途:是是鑒定多肽鑒定多肽N-N- 端氨基酸端氨基酸的重要方法的重要方法 pH 8-9 2021/3/2384 Sanger法法N端測序端測序-2,4-二硝基氟苯在堿二硝基氟苯在堿 性條件下性條件下,能夠與肽鏈能夠與肽鏈N-端的端的游離

25、氨基游離氨基作作 用用,生成生成二硝基苯衍生物（二硝基苯衍生物（DNP-氨基氨基 酸）。酸）。 在酸性條件下水解在酸性條件下水解,得到得到黃色黃色DNP-氨基氨基 酸酸。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同 的的DNP-氨基酸可以用氨基酸可以用色譜法色譜法進行鑒定。進行鑒定。 用途用途:是鑒定多肽是鑒定多肽N-N-端氨基酸的重要方法端氨基酸的重要方法 2021/3/2385 Edman氨基酸順序分析法（氨基酸順序分析法（異硫氰酸苯酯異硫氰酸苯酯PITC法）法）,實際上也是實際上也是 一種一種N-端分析法端分析法。此法的特點是能夠。此法的特點是能夠不斷重復循環(huán)不斷重復循

26、環(huán),將肽鏈將肽鏈N-端端 氨基酸殘基逐一進行標記和解離。氨基酸殘基逐一進行標記和解離。 N CS NH CH C O R2 NCH C O R1 H H N H S:C CH C O R1 HNNH CH C O R2 N C O CH NH SC R1 NH 2 CH C O R 2 用途用途:是鑒定多肽是鑒定多肽N-端端aa 和和aa順序的重要方法順序的重要方法 2021/3/2386 N(CH3)2 SO2Cl H2NCHC RO HNCHC RO SO2 N(CH3)2 + 水解 N(CH3)2 SO2 HNCHC RO OH + 氨基酸 丹磺酰氯 多肽N-端 丹磺酰N-端氨基酸 丹磺

27、酰氨基酸 用途用途:是是鑒定多肽鑒定多肽N-端氨基酸端氨基酸的重要方法的重要方法。 2021/3/2387 在在堿性條件堿性條件下下,丹磺酰氯（二甲氨基萘磺丹磺酰氯（二甲氨基萘磺 酰氯酰氯DNS-Cl）可以與）可以與N-端氨基酸的游離端氨基酸的游離 氨基作用氨基作用,得到丹磺酰得到丹磺酰-氨基酸氨基酸(DNS-AA)。 此方法的優(yōu)點是丹磺酰此方法的優(yōu)點是丹磺酰-氨基酸有很強的氨基酸有很強的 熒光性質熒光性質,檢測靈敏度可以達到檢測靈敏度可以達到1 10-9 mol。 2021/3/2388 R1CX O + H2NCH COO- R2 X=-Cl, OH,-OCOR OH - CH COO -

28、 R 2 R 1 C HN O HX 用途用途:用于用于保護氨基以及肽鏈的合成保護氨基以及肽鏈的合成。 2021/3/2389 用途:是多種酶促反應的中間過程。 2021/3/2390 RCHCOO - NH3+ RCHCOO - O + NH4+ 用途用途:氨基酸氧化氨基酸氧化酶酶催化的反應。催化的反應。 2021/3/2391 羧基的化學反應羧基的化學反應 Strecker降解降解: (次氯酸鈉次氯酸鈉, N-bromosuccin imide) 作用下生成作用下生成NH3和醛和醛(RCHO) 特殊條件下特殊條件下, 還原成氨基醇、氨基醛還原成氨基醇、氨基醛 與與 (hydrazine)

29、的反應的反應 側鏈的化學反應側鏈的化學反應 羥基羥基: 酯化酯化 蛋白質磷酸化蛋白質磷酸化 巰基巰基: 氧化還原氧化還原-二硫鍵形成與還原二硫鍵形成與還原 2021/3/2392 Strecker降解反應降解反應:-氨基酸與氨基酸與-二羰基化合物反應二羰基化合物反應 時時,-氨基酸氨基酸氧化脫羧氧化脫羧生成比原來氨基酸少一個碳原生成比原來氨基酸少一個碳原 子的醛子的醛,氨基與二羰基化合物結合并縮合成氨基與二羰基化合物結合并縮合成吡嗪吡嗪;此此 外外,還可降解生成較小分子的雙乙酰、乙酸、丙酮醛還可降解生成較小分子的雙乙酰、乙酸、丙酮醛 等。等。 1862年年Strecker發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)四氧嘧啶四氧嘧

30、啶能將能將Ala分解為乙醛分解為乙醛 和和CO2。,此反應稱此反應稱Strecker降解。降解。 不同不同-氨基酸氨基酸與還原糖加熱與還原糖加熱能按能按Strecker降解生成降解生成 各種特殊醛類各種特殊醛類,不僅與褐變有關不僅與褐變有關,還與香氣的產(chǎn)生有還與香氣的產(chǎn)生有 關。關。 2021/3/2393 a. AA + NaOH 氨基酸鈉鹽氨基酸鈉鹽(氨基酸的堿金屬鹽能氨基酸的堿金屬鹽能 溶于水溶于水,重金屬鹽不溶于水重金屬鹽不溶于水) b. HCl AA + EtOH 氨基酸乙酯的鹽酸鹽氨基酸乙酯的鹽酸鹽 當當AA的的-COOH變成甲酯、乙酯或鈉鹽后變成甲酯、乙酯或鈉鹽后,-COOH的的

31、 化學反應性能被掩蔽或者說化學反應性能被掩蔽或者說COOH被保護被保護,-NH2的化的化 學性能得到了加強或活化學性能得到了加強或活化,易與酰基結合。易與?；Y合。 為什么為什么AA的酰基化和烴基化在堿性溶液中進行的?；蜔N基化在堿性溶液中進行? R 2O H +RC H C O O - N H 3 + + H2ORCHCOOR2 NH2.HCl 2021/3/2394 PCl3, PCl5 or SOCl2 RCHCOO - NHPG RC H C O C l N H PG 2021/3/2395 RCHCOOCH3 NHPG RCHCOONHNH2 NHPG CH3OH NH2NH2 R

32、CH CON 3 N HPG HN O 3 H 2O,N2 用途用途:常作為多肽合成活性中間體常作為多肽合成活性中間體, ,活化羧基?；罨然?2021/3/2396 用途用途:脫羧酶催化的反應酶催化的反應 2021/3/2397 根據(jù)氨基酸側鏈的結構根據(jù)氨基酸側鏈的結構, ,歷史歷史 上曾研究出了上曾研究出了每種氨基酸側鏈每種氨基酸側鏈 的特異性反應的特異性反應, ,可以用來可以用來定性和定性和 定量分析定量分析, ,但現(xiàn)在已經(jīng)基本棄用。但現(xiàn)在已經(jīng)基本棄用。 2021/3/2398 茚三酮茚三酮水合茚三酮水合茚三酮 紫色紫色 產(chǎn)物產(chǎn)物 Pro、 Hypro ? RCH NH2 COOH O

33、 O OH OH + 2H2O O O O O N H CH R N CHCOOH R CO2 O O N CH2 R O O NH2 H RCHO + O O OH OHO O N H O O O O N O O H H2O 2021/3/2399 H2N C R1 H C OH O H N H C COOH R2 H + H2O N H C COOH R2 H H2N C R1 H C O - 肽鍵 用途用途:是多肽和蛋白質合成的基本反應是多肽和蛋白質合成的基本反應 2021/3/23100 -OOC CHCH2SH NH3 + + COO - HO -Hg+ -OOC CHCH2S NH

34、3+ Hg + COO - 作用作用:與金屬離子的螯合性質可用于體內解毒與金屬離子的螯合性質可用于體內解毒 2021/3/23101 - O O C C H C H 2 S H N H 3 + - O O C C H C H 2 S H N H 3 + -OOC CH N H3 + CH2 S S CH2 N H3 + CH -OOC 作用作用:氧化還原反應可使蛋白質分子中氧化還原反應可使蛋白質分子中 二硫鍵形成或斷裂二硫鍵形成或斷裂。 巰基的氧化及二硫鍵的還原巰基的氧化及二硫鍵的還原 2021/3/23102 + 6HCOOH 6HCOOO H 作用作用:氧化還原反應可使蛋白質分子中二硫鍵斷

35、裂。二氧化還原反應可使蛋白質分子中二硫鍵斷裂。二 硫蘇糖醇硫蘇糖醇(DTT)也可以用來打開胱氨酸上的二硫鍵。也可以用來打開胱氨酸上的二硫鍵。 DTT 2021/3/23103 2021/3/23104 -OOCCHCH 2OH NH3 + FPO C H (C H 3)2 O O C H (C H 3)2 + -OOCCHCH 2O NH3+ POCH(CH3)2 O OCH(CH3)2 二異丙基氟磷酸酯二異丙基氟磷酸酯, DFP、DIPF、DIFP +HF 作用作用:可用于修飾蛋白質?？捎糜谛揎椀鞍踪|。 2021/3/23105 2021/3/23106 醫(yī)藥工業(yè)醫(yī)藥工業(yè) 氨基酸輸液氨基酸輸

36、液 必需氨基酸必需氨基酸: :甲硫氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、 賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、 苯丙氨酸、蘇氨酸苯丙氨酸、蘇氨酸 ( (假設來寫一兩本假設來寫一兩本 書）書） 半必需氨基酸半必需氨基酸: :精氨酸、組氨酸是精氨酸、組氨酸是 幼兒所必需的。幼兒所必需的。 2021/3/23107 必需氨基酸必需氨基酸作作 用用 Leu促進睡眠、減緩疼痛、緩解酒精中毒促進睡眠、減緩疼痛、緩解酒精中毒 Lys減低感染、提高注意力、幫助脂肪酸分解減低感染、提高注意力、幫助脂肪酸分解 Phe降低饑餓感、改善記憶、消除抑郁降低饑餓感、改善記憶、消除抑郁 Ile/V

37、alHb形成所必需、調節(jié)糖和能量水平、修形成所必需、調節(jié)糖和能量水平、修 復肌肉組織、加快愈合、防治肝衰竭復肌肉組織、加快愈合、防治肝衰竭 Thr協(xié)助蛋白質吸收利用、防止肝中脂肪積累、協(xié)助蛋白質吸收利用、防止肝中脂肪積累、 促進抗體生成增強免疫促進抗體生成增強免疫 Met幫助分解脂肪、可預防脂肪肝幫助分解脂肪、可預防脂肪肝/心血管及心血管及 腎臟疾病、消除重金屬及抗氧化腎臟疾病、消除重金屬及抗氧化 Trp減輕焦燥不安、促進睡眠、控制酒精中毒減輕焦燥不安、促進睡眠、控制酒精中毒 2021/3/23108 Arg:對治療對治療高氨血癥高氨血癥、肝機能障礙肝機能障礙等疾等疾 病頗有效果病頗有效果;

38、Asp:鉀、鎂鹽可用于鉀、鎂鹽可用于恢復疲勞恢復疲勞;治療治療低鉀低鉀 癥心臟病、肝病、糖尿病癥心臟病、肝病、糖尿病等。等。 Cys:能促進能促進毛發(fā)生長毛發(fā)生長,可用于治療可用于治療禿發(fā)禿發(fā)癥癥; 甲酯鹽酸鹽可用于治療甲酯鹽酸鹽可用于治療支氣管炎支氣管炎等等; His:可可擴張血管擴張血管,降低血壓降低血壓,用于心絞痛用于心絞痛,心心 功能不全等疾病的治療。功能不全等疾病的治療。 2021/3/23109 食品工業(yè)食品工業(yè) 營養(yǎng)營養(yǎng)強化強化劑劑; ; 谷氨酸單鈉鹽谷氨酸單鈉鹽味精味精; ; 天冬氨酸鈉天冬氨酸鈉: :可用于清涼可用于清涼飲料飲料, ,能能 增加清涼感并使香味濃厚爽口增加清涼感

39、并使香味濃厚爽口; ; 天冬氨酰苯丙氨酸甲酯天冬氨酰苯丙氨酸甲酯: :甜味素甜味素 （APM） 2021/3/23110 殺蟲劑殺蟲劑:刀豆氨酸、刀豆氨酸、5-羥色氨酸可使南方毛蟲羥色氨酸可使南方毛蟲 拒食而死拒食而死;半胱氨酸可殺死黃瓜蠅半胱氨酸可殺死黃瓜蠅;甘氨酸乙酯甘氨酸乙酯 衍生的二硫代磷酸鹽具有較強的殺蚜蟲和殺衍生的二硫代磷酸鹽具有較強的殺蚜蟲和殺 螨效果螨效果; 殺菌劑殺菌劑:N-月桂酰纈氨酸可月桂酰纈氨酸可用用作治療稻瘟病作治療稻瘟病; - 1,4環(huán)己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病環(huán)己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病 等等; 除草劑除草劑:如如N-3,4-二氮丙氨酸二氮丙氨酸,

40、硫代氨基酸酯等。硫代氨基酸酯等。 2021/3/23111 氨基酸能氨基酸能調節(jié)皮膚調節(jié)皮膚pH的變的變化化,對細菌有對細菌有抑制抑制作作 用用,也可作為皮膚、毛發(fā)的營養(yǎng)成分也可作為皮膚、毛發(fā)的營養(yǎng)成分,增加皮膚、增加皮膚、 毛發(fā)的光澤。毛發(fā)的光澤。 防止皮膚干燥的防止皮膚干燥的天天然保濕因子然保濕因子（NMF）的主的主 要成分是甘氨酸、羥基丁氨酸、丙氨酸、天冬要成分是甘氨酸、羥基丁氨酸、丙氨酸、天冬 氨酸、絲氨酸等游離氨基酸。氨酸、絲氨酸等游離氨基酸。 在化妝品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些在化妝品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些 維生素維生素,可可防止皮膚老化防止皮膚老化。 2021/3

41、/23112 維生素維生素B6: 可采用可采用丙氨酸丙氨酸或或天冬氨酸天冬氨酸為原料合為原料合 成。成。 葉酸葉酸:需要用需要用谷氨酸谷氨酸為原料合成。為原料合成。 氨基酸氨基酸表面活性劑表面活性劑:?；劝彼徕c、十六烷基?；劝彼徕c、十六烷基- L-賴氨酰賴氨酰-L-賴氨酸甲酯二鹽酸、月桂酰賴氨酸甲酯二鹽酸、月桂酰-L-精精 氨酸乙酯鹽酸等具有較強的抗菌殺菌活性氨酸乙酯鹽酸等具有較強的抗菌殺菌活性,且且 無刺激性。無刺激性。 聚合氨基酸聚合氨基酸:聚谷氨酸甲酯可用于作為合成皮聚谷氨酸甲酯可用于作為合成皮 革的表面處理劑革的表面處理劑;聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二 烷基酯與

42、磷酸高級烷基酯結合得到的化合物可烷基酯與磷酸高級烷基酯結合得到的化合物可 作為可塑劑作為可塑劑,穩(wěn)定劑等。穩(wěn)定劑等。 2021/3/23113 2021/3/23114 凡是具有游離氨基的氨基酸（凡是具有游離氨基的氨基酸（-氨基酸）氨基酸） 能與能與茚三酮試劑茚三酮試劑反應反應,生成生成紫色化合物紫色化合物。 這種反應非常靈敏這種反應非常靈敏,是鑒定是鑒定-氨基酸氨基酸（除（除 脯氨酸為淡黃色外）的最簡便、最迅速脯氨酸為淡黃色外）的最簡便、最迅速 的方法的方法,可用于可用于 -氨基酸的氨基酸的比色測定比色測定和和紙紙 層析的顯色層析的顯色。 茚三酮試劑茚三酮試劑:0.2%的茚三酮酒精（的茚三酮

43、酒精（95%酒酒 精）溶液。精）溶液。 2021/3/23115 分配柱層析分配柱層析:支持劑是一些具有支持劑是一些具有親水性親水性的的 不溶性物質不溶性物質,如纖維素、淀粉、硅膠等。如纖維素、淀粉、硅膠等。 濾紙層析（分配層析）濾紙層析（分配層析） 薄層層析（吸附層析、分配層析）薄層層析（吸附層析、分配層析） 離子交換層析離子交換層析:陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂- N(CH3)3OH,陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂-SO3H 電泳電泳（紙電泳）（紙電泳） 2021/3/23116 色譜法色譜法(Chromatography):一種分離技術一種分離技術 1. 由俄國植物學家由俄國植物學家Tsw

44、eett創(chuàng)立創(chuàng)立 2. 原理原理 使混合物中各組分在使混合物中各組分在兩相間進行分配兩相間進行分配,其中其中一相是不一相是不 動的動的(固定相固定相),另一相另一相(流動相流動相)攜帶混合物流過此固定相攜帶混合物流過此固定相, 與固定相發(fā)生作用與固定相發(fā)生作用,在同一推動力下在同一推動力下,不同組分不同組分在固定相在固定相 中滯留的時間不同中滯留的時間不同,依次從固定相中流出依次從固定相中流出,又稱又稱色層法色層法,層層 析法析法。 3. 分類分類 (1) 根據(jù)根據(jù)流動相流動相分分:氣相色譜氣相色譜和和液相色譜液相色譜(流動相流動相) (2)根據(jù)根據(jù)固定相固定相分分:柱柱色譜、色譜、紙紙(PC

45、)色譜、色譜、薄層薄層色譜色譜 (TLC)(固定相固定相) (3)根據(jù)根據(jù)層析性質層析性質分分:吸附色譜、分配色譜、離子交換色吸附色譜、分配色譜、離子交換色 譜、排阻色譜譜、排阻色譜(物理化學原理物理化學原理) 2021/3/23117 1941年年Martin與與Synge（英）提出分配層析。所有的層析系（英）提出分配層析。所有的層析系 統(tǒng)都有統(tǒng)都有兩個相兩個相組成組成,一個為一個為固定相或靜相固定相或靜相(stationary phase), 一個為一個為流動相或動相流動相或動相(mobile phase),混合物在層析系統(tǒng)中的混合物在層析系統(tǒng)中的 分離決定于分離決定于混合物在兩相中的分配

46、情況混合物在兩相中的分配情況。 分配定律分配定律:當一種溶質在當一種溶質在兩種一定的互不相溶兩種一定的互不相溶的溶劑中分配時的溶劑中分配時, 在一定的溫度下達到平衡后在一定的溫度下達到平衡后,溶質在兩相中的濃度比值為一常溶質在兩相中的濃度比值為一常 數(shù)。即數(shù)。即分配系數(shù)分配系數(shù)(partition or distribution coefficient)（kd）。）。 Kd CA/ CB (1891, Nernst) CA :在在A相（動相）中的濃度相（動相）中的濃度 CB :在在B相（靜相）中的濃度相（靜相）中的濃度 物質分配物質分配:液液液液 固液固液 氣液氣液 ,層析系統(tǒng)的層析系統(tǒng)的靜相

47、可以是靜相可以是 固相、液相或固液混合相固相、液相或固液混合相,動相可以是液相或氣相動相可以是液相或氣相,它們充滿于它們充滿于 靜相的空隙中并能流過靜相。靜相的空隙中并能流過靜相。 2021/3/23118 有效分配系數(shù)有效分配系數(shù): Keff=某一物質在某一物質在A相中的相中的 總量總量/某一物質在某一物質在B相中的總量。相中的總量。 對液對液-液層析系統(tǒng)液層析系統(tǒng): Keff=CAVA/ CB VB = Kd Rv VA:A相的體積相的體積VB:B相的體積相的體積 RVA、B兩相的體積比兩相的體積比 Keff是是RV的函數(shù)的函數(shù),溶質的有效分配系數(shù)可以溶質的有效分配系數(shù)可以 調節(jié)兩相的體積

48、比而加以改變。調節(jié)兩相的體積比而加以改變。 分離的先決條件分離的先決條件:各種氨基酸成分的分配各種氨基酸成分的分配 系數(shù)有差異系數(shù)有差異,差異越大差異越大,越容易分開越容易分開。 2021/3/23119 A:上相上相,流動相流動相 B:下相下相,靜相靜相 VA=VB Y的的Kd=1,Z的的Kd=3 平衡后平衡后,將上相轉移將上相轉移 到第二管內到第二管內,其中含其中含 有相同體積的新下有相同體積的新下 相。相。 2021/3/23120 eluen t eluat e 2021/3/23121 分配層析分配層析的一種的一種,濾紙濾紙纖維素上吸附的水纖維素上吸附的水是固是固 定相定相,展層展層

49、(development)用的溶劑用的溶劑是流動相是流動相, 層析使混合氨基酸在兩相中不斷被分配層析使混合氨基酸在兩相中不斷被分配,使它使它 們們分配在濾紙的不同位置分配在濾紙的不同位置。 濾紙層析是濾紙層析是分離及鑒定分離及鑒定簡單氨基酸混合物的常簡單氨基酸混合物的常 用技術用技術,可用于蛋白質氨基酸組成的可用于蛋白質氨基酸組成的定性鑒定定性鑒定 及定量測定及定量測定。 還可以通過還可以通過雙向層析雙向層析(two- dimensional paper chromatography) ,利用不同的展層劑利用不同的展層劑 系統(tǒng)使在兩向系統(tǒng)中不同系統(tǒng)使在兩向系統(tǒng)中不同Rf值的氨基酸分開。值的氨基

50、酸分開。 2021/3/23122 2021/3/23123 此法是利用此法是利用離子交換樹脂離子交換樹脂作為柱層析支持物作為柱層析支持物, 將將帶有不同電荷及電量帶有不同電荷及電量的的AA進行分離的方法。進行分離的方法。 離子交換樹脂可以分為離子交換樹脂可以分為陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂（如羧（如羧 甲基纖維素等）和甲基纖維素等）和陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂（如二乙基（如二乙基 氨基乙基纖維素等）。氨基乙基纖維素等）。 陽離子交換層析陽離子交換層析中中,帶正電荷多的帶正電荷多的AA與樹脂結與樹脂結 合較強合較強,而帶正電荷少的而帶正電荷少的AA與樹脂結合則較弱。與樹脂結合則較弱。 用不同

51、濃度的陽離子洗脫液用不同濃度的陽離子洗脫液,如如NaCl溶液進行溶液進行 梯度洗脫梯度洗脫,通過通過Na+的離子交換作用的離子交換作用,可以將帶有可以將帶有 不同正電荷的不同正電荷的AA進行分離。也可以用進行分離。也可以用不同不同pH 值的緩沖液洗脫值的緩沖液洗脫。 2021/3/23124 帶帶電荷量少、電荷量少、 親和力小的親和力小的先先 被被洗脫洗脫下來下來, , 帶帶電荷量多、電荷量多、 親和力大的親和力大的后后 被被洗脫洗脫下來。下來。 2021/3/23125 在惰性載體上引入在惰性載體上引入帶有電荷的活性基團帶有電荷的活性基團即即離子離子 交換劑交換劑。 （一）按活性功能基團帶電荷性質不同（一）按活性功能基團帶電荷性質不同 陽離子交換劑陽離子交換劑 帶負電荷帶負電荷,與陽離子交換與陽離子交換 陰離子交換劑陰離子交換劑 帶正電荷帶正電荷,與陰離子交換與陰離子交換 （二）按載體種類不同（二）按載體種類不同 1. 離子交換樹脂離子交換樹脂:主要有聚苯乙烯樹脂主要有聚苯乙烯樹脂 苯乙烯苯乙烯 + 二乙烯苯二乙烯苯 聚苯乙烯聚苯乙烯 （單體）（交聯(lián)劑）（單體）（交聯(lián)劑） 二乙烯苯二乙烯苯 交聯(lián)度交聯(lián)度 = 100% 苯乙烯苯乙烯 + 二乙烯苯二乙烯