第二章氨基酸

1、Chapter 2 氨基酸氨基酸（amino acid）李永泉李永泉（, 88206632） C C、H H、O O、N N 等等 地球生命的物質(zhì)基礎(chǔ)是蛋白質(zhì)和核酸地球生命的物質(zhì)基礎(chǔ)是蛋白質(zhì)和核酸 氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子 成千上萬(wàn)的不同蛋白質(zhì)實(shí)際上就是氨基酸的種類、數(shù)目及排列順序不同。成千上萬(wàn)的不同蛋白質(zhì)實(shí)際上就是氨基酸的種類、數(shù)目及排列順序不同。 氨基酸是地球生命多樣性的基礎(chǔ)！氨基酸是地球生命多樣性的基礎(chǔ)！提綱提綱u 蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)水解u 氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、特征與命名氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、特征與命名u 氨基酸分類氨基酸分類u 氨基酸的重要理化性質(zhì)氨基酸的重要理化性質(zhì)u

2、 氨基酸的分析分離技術(shù)氨基酸的分析分離技術(shù)u 內(nèi)容提要、習(xí)題內(nèi)容提要、習(xí)題一、蛋白質(zhì)水解一、蛋白質(zhì)水解u 氨基酸是蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物；氨基酸是蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物；u 用酸、堿或酶將蛋白質(zhì)徹底水解，可得多種氨基酸的混合物。用酸、堿或酶將蛋白質(zhì)徹底水解，可得多種氨基酸的混合物。u 蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)（MrMr大于大于10104 4）蛋白胨（蛋白胨（2 210103 3）多肽（多肽（1000-5001000-500）二肽（二肽（200200）氨基酸（氨基酸（100100）u 蛋白質(zhì)酸堿水解常用于蛋白質(zhì)的組成分析，而酶水解用于制備蛋白質(zhì)酸堿水解常用于蛋白質(zhì)的組成分析，而酶水解用于制備蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物。蛋

3、白質(zhì)水解產(chǎn)物。u 從蛋白質(zhì)水解物中分離出來(lái)的氨基酸可知，組成蛋白質(zhì)的氨基從蛋白質(zhì)水解物中分離出來(lái)的氨基酸可知，組成蛋白質(zhì)的氨基酸常見的只有酸常見的只有2020種種 。1 1、酸水解、酸水解條件：條件：5-105-10倍的倍的20%20%的鹽酸煮沸回流的鹽酸煮沸回流16-2416-24小時(shí)，或加壓于小時(shí)，或加壓于120120水解水解2 2小時(shí)。小時(shí)。優(yōu)點(diǎn)：可蒸發(fā)除去鹽酸，水解徹底，終產(chǎn)物為優(yōu)點(diǎn)：可蒸發(fā)除去鹽酸，水解徹底，終產(chǎn)物為L(zhǎng)-L-氨基酸，產(chǎn)物單一，無(wú)氨基酸，產(chǎn)物單一，無(wú)消旋現(xiàn)象。消旋現(xiàn)象。缺點(diǎn)：色氨酸破壞，并產(chǎn)生一種黑色的物質(zhì)（腐黑質(zhì)），水解液呈黑色。缺點(diǎn)：色氨酸破壞，并產(chǎn)生一種黑色的物質(zhì)

4、（腐黑質(zhì)），水解液呈黑色。2 2、堿水解、堿水解條件：條件：4mol/L Ba(OH)4mol/L Ba(OH)2 2 或或6mol/L NaOH6mol/L NaOH煮沸煮沸6 6小時(shí)。小時(shí)。優(yōu)點(diǎn)：水解徹底，色氨酸不被破壞，水解液清亮。優(yōu)點(diǎn)：水解徹底，色氨酸不被破壞，水解液清亮。缺點(diǎn)：破壞的氨基酸多缺點(diǎn)：破壞的氨基酸多, ,產(chǎn)生產(chǎn)生D D型和型和L L型的消旋混合物，一般很少使用。型的消旋混合物，一般很少使用。3 3、蛋白酶水解、蛋白酶水解條件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常溫條件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常溫3737- -4040，pHpH值值5 5- -8 8優(yōu)點(diǎn)：氨基酸不被破壞，不

5、發(fā)生消旋現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)：氨基酸不被破壞，不發(fā)生消旋現(xiàn)象。缺點(diǎn)：水解不完全，中間產(chǎn)物多。缺點(diǎn)：水解不完全，中間產(chǎn)物多。2020種氨基酸的發(fā)現(xiàn)年代表種氨基酸的發(fā)現(xiàn)年代表天冬酰氨天冬酰氨 1806 Vauquelin 天門冬芽天門冬芽甘氨酸甘氨酸 1820 Braconnot 明膠明膠亮氨酸亮氨酸 1820 Braconnot 羊毛、肌肉羊毛、肌肉酪氨酸酪氨酸 1849 Bopp 奶酪奶酪絲氨酸絲氨酸 1865 Cramer 蠶絲蠶絲谷氨酸谷氨酸 1866 Ritthausen 面筋面筋天冬氨酸天冬氨酸 1868 Ritthausen 蠶豆蠶豆苯丙氨酸苯丙氨酸 1881 Schultze 羽扇豆芽羽扇豆

6、芽丙氨酸丙氨酸 1881 Weyl 絲心蛋白絲心蛋白 賴氨酸賴氨酸 1889 Drechsel 珊瑚珊瑚精氨酸精氨酸 1895 Hedin 牛角牛角組氨酸組氨酸 1896 Kossel,Hedin 奶酪奶酪胱氨酸胱氨酸 1899 Morner 牛角牛角纈氨酸纈氨酸 1901 Fischer 奶酪奶酪脯氨酸脯氨酸 1901 Fischer 奶酪奶酪色氨酸色氨酸 1901 Hopkins 奶酪奶酪異亮氨酸異亮氨酸 1904 Erhlich 纖維蛋白纖維蛋白甲硫氨酸甲硫氨酸 1922 Mueller 奶酪奶酪蘇氨酸蘇氨酸 1935 McCoy et al 奶酪奶酪二、氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、特征與命名二、

7、氨基酸的結(jié)構(gòu)通式、特征與命名1 1、氨基酸的結(jié)構(gòu)、氨基酸的結(jié)構(gòu)u 氨基酸（氨基酸（amino acidamino acid，簡(jiǎn)寫簡(jiǎn)寫aaaa）, , 具有具有D-D-型和型和L-L-型兩種立體異構(gòu)體型兩種立體異構(gòu)體, ,目目前已知的天然蛋白質(zhì)中氨基酸前已知的天然蛋白質(zhì)中氨基酸都為都為L(zhǎng)-L-型型; ;u 氨基酸中羧基相鄰的氨基酸中羧基相鄰的-碳原子上都有一個(gè)氨基，因而稱為碳原子上都有一個(gè)氨基，因而稱為-氨基酸氨基酸；u 殘基：肽鏈中每個(gè)氨基酸都脫去一個(gè)水分子，脫水后的殘余部分叫殘基殘基：肽鏈中每個(gè)氨基酸都脫去一個(gè)水分子，脫水后的殘余部分叫殘基（residue), residue), 因此蛋白質(zhì)

8、肽鏈中的氨基酸統(tǒng)統(tǒng)是殘基形式。因此蛋白質(zhì)肽鏈中的氨基酸統(tǒng)統(tǒng)是殘基形式。生化：碳原子編號(hào)生化：碳原子編號(hào)12化學(xué)：碳原子編號(hào)化學(xué)：碳原子編號(hào)L- amino acidD- amino acidL L型和型和D D型的型的由來(lái)由來(lái)- -甘油醛甘油醛的旋光性的旋光性 天然氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)為：天然氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同特點(diǎn)為：u 天然氨基酸都為天然氨基酸都為L(zhǎng)-L-型；型；u 除脯氨酸（除脯氨酸（ProPro）外，都屬）外，都屬-氨基酸，氨基酸，Pro Pro 為為-亞氨基酸；亞氨基酸；u 除甘氨酸（除甘氨酸（GlyGly）外）外, , 所有氨基酸分子中的所有氨基酸分子中的-碳原子都為不對(duì)碳原子

9、都為不對(duì)稱碳原子稱碳原子, , 具有旋光性；具有旋光性；u 為兩性電解質(zhì)；為兩性電解質(zhì)； 由于由于R R基團(tuán)不同，各種氨基酸在性質(zhì)上的差異很大，如吸收光基團(tuán)不同，各種氨基酸在性質(zhì)上的差異很大，如吸收光譜、等電點(diǎn)（譜、等電點(diǎn)（pIpI）、解離常數(shù)（）、解離常數(shù)（KaKa）、顏色反應(yīng)、穩(wěn)定性、對(duì)金）、顏色反應(yīng)、穩(wěn)定性、對(duì)金屬的絡(luò)合能力等。因此，不同氨基酸組成的蛋白質(zhì)，性質(zhì)和功能屬的絡(luò)合能力等。因此，不同氨基酸組成的蛋白質(zhì)，性質(zhì)和功能千差萬(wàn)別。千差萬(wàn)別。2 2、天然氨基酸的結(jié)構(gòu)特征、天然氨基酸的結(jié)構(gòu)特征構(gòu)成蛋白質(zhì)的構(gòu)成蛋白質(zhì)的2020種氨基酸種氨基酸4 4、氨基酸的名稱與符號(hào)、氨基酸的名稱與符號(hào)al

10、anine丙氨酸丙氨酸AlaAarginine 精氨酸精氨酸 ArgRasparagine天冬酰氨天冬酰氨 Asn AsxNaspartic acid天冬氨酸天冬氨酸Asp AsxDcystine半胱氨酸半胱氨酸CysCglutarmine谷氨酰胺谷氨酰胺Gln GlxQglutarmic acid谷氨酸谷氨酸Glu GlxEglycine甘氨酸甘氨酸GlyGhistidine組氨酸組氨酸HisHisoleucine異亮氨酸異亮氨酸IleIleucine亮氨酸亮氨酸LeuLlysine賴氨酸賴氨酸LysKmethionine甲硫氨酸甲硫氨酸MetMphenylalanine苯丙氨酸苯丙氨酸Ph

11、eFproline脯氨酸脯氨酸ProPserine絲氨酸絲氨酸SerSthreonine蘇氨酸蘇氨酸ThrTtryptophan色氨酸色氨酸TrpWtyrosine 酪氨酸酪氨酸TyrYvaline纈氨酸纈氨酸ValV要求：要求： 能倒背能倒背不用的字母不用的字母JUZBOXJUZBOX5 5、氨基酸命名來(lái)源、氨基酸命名來(lái)源1 1、甘氨酸甘氨酸glycineglycine：1820年，H. Braconnot 研究明膠水解時(shí)，分離出了甘氨酸，發(fā)現(xiàn)其甜度是蔗糖甜度的80%，稱之為glycine（希臘語(yǔ)glykys，意為甜的）。它是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)氨基酸，也是最簡(jiǎn)單的、非極性的、不具有旋光性的氨基

12、酸。2 2、纈氨酸、纈氨酸Valine Valine ：Von Group Besanez于1856年從胰臟的浸提液中分離出來(lái)的，有人從纈草科中也分離到，英文名稱源于1906年Fisher分析出其結(jié)構(gòu)為2-氨基-3甲基丁酸，中文名稱源于valerian(纈草）。3 3、亮氨酸、亮氨酸LeucineLeucine：H. Braconnot于1820從肌肉與羊毛的酸水解物中得到其結(jié)晶折光度很高，非常閃亮，本身為白色粉末。英文名稱源于希臘語(yǔ)leuco（意思是白的），中文名稱源于其物理性狀。4 4、脯氨酸、脯氨酸ProlineProline：1901年Fischer在白明膠中首先發(fā)現(xiàn)，英文學(xué)名為Pyr

13、rolidone Carboxylic Acid（吡咯烷酮羧酸），簡(jiǎn)化為Proline；中文名稱源于它是膠原蛋白重要構(gòu)成成分，“脯”就有肉干、果干之意。5 5、酪氨酸、酪氨酸TyrosineTyrosine：德國(guó)化學(xué)家首先在乳酪中發(fā)現(xiàn)（Tyro希臘文意思是乳酪），故稱為酪氨酸。6 6、色氨酸、色氨酸TryptophanTryptophan：英國(guó)人Frederick Hopkins 和 Syndey Cole于1901年用胰島素消化酪蛋白時(shí)分離得到的。英文名稱來(lái)源于Trypsin (胰島素)和 phane（希臘語(yǔ)“出現(xiàn)”),中文名稱源于它在可見光區(qū)顯色。7 7、組氨酸、組氨酸HistidineH

14、istidine： 1896年由德國(guó)醫(yī)師艾布瑞契科塞爾(Albrecht Kossel) 首次分離出來(lái)，組蛋白(histone)中含量較高，故而稱為組氨酸。8 8、絲氨酸、絲氨酸Serine:1865Serine:1865年Cramer將絲膠蛋白在硫酸中水解得到，由于這種氮基酸是從絲膠(Sericine)蛋白中分離到，因此命名為“絲氨酸”(Serine) 。9 9、蘇氨酸、蘇氨酸Threonine:Threonine: Mccoy等于1935年從纖維蛋白切割產(chǎn)物中分離和鑒定出的，1936年Meyer對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)與蘇糖（threose）相似，故命名為蘇氨酸。1010、天冬氨酸、天冬

15、氨酸AsparaticAsparaticacidacid：天冬氨酸最早在天冬草(asparagus)中發(fā)現(xiàn)，故而稱為天冬氨酸，后從天門冬(asparagus)汁液、蜀葵根的分離物天冬酰胺中均分離到天冬氨酸，故如此命名。1111、蛋氨酸、蛋氨酸MethionineMethionine：卵白蛋白中很多，故而稱為蛋氨酸。 1212、谷氨酸、谷氨酸GlutamicGlutamicacidacid：1861年，德國(guó)的一位教授從小麥的面筋當(dāng)中，第一次提取出味精的組成成分谷氨酸，由于主要從谷蛋白(glutelin)中提取而得，故稱為谷氨酸。 1313、精氨酸、精氨酸ArginineArginine：1895

16、年Hedin發(fā)現(xiàn)精氨酸存在于哺乳動(dòng)物的蛋白質(zhì)中，天然品大量存在于魚精蛋白(protamine)中,故稱為精氨酸。 1414、賴氨酸、賴氨酸LysineLysine：1889年Dreehsel從干酪素水解物分離賴氨酸與精氨酸的混合物，命名為L(zhǎng)ytatine.后來(lái)Fisher從Lytatine將賴氨酸分離出來(lái),并命名為L(zhǎng)ysine. 1515、胱氨酸、胱氨酸cystinolcystinol：1810年由Wollaston從膀胱結(jié)石（cystolith）中發(fā)現(xiàn)的，1832年，Berzelius將其命名為胱氨酸。1616、半胱氨酸、半胱氨酸Cysteine:Cysteine:化學(xué)結(jié)構(gòu)為胱氨酸的一半，故

17、名為半胱氨酸1 1、側(cè)鏈非極性氨基酸、側(cè)鏈非極性氨基酸甘氨酸甘氨酸 Gly GGly G丙氨酸丙氨酸 Ala A Ala A 纈氨酸纈氨酸 Val VVal V亮氨酸亮氨酸 Leu LLeu L異亮氨酸異亮氨酸 Ile IIle I甲硫氨酸甲硫氨酸 Met MMet M苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe FPhe F色氨酸色氨酸 Trp WTrp W脯氨酸脯氨酸 Pro PPro P三、氨基酸分類三、氨基酸分類2 2、側(cè)鏈極性但不帶電荷氨基酸、側(cè)鏈極性但不帶電荷氨基酸絲氨酸絲氨酸 Ser SSer S蘇氨酸蘇氨酸 Thr TThr T半胱氨酸半胱氨酸 Cys CCys C酪氨酸酪氨酸 Tyr YTyr

18、Y天冬酰胺天冬酰胺 Asp NAsp N谷氨酰胺谷氨酰胺 Gln QGln Q半胱氨酸半胱氨酸胱氨酸胱氨酸3 3、側(cè)鏈極性帶電荷的氨基酸、側(cè)鏈極性帶電荷的氨基酸帶正電荷的氨基酸帶正電荷的氨基酸：賴氨酸 Lys K精氨酸 Arg A組氨酸 His HH4 4、側(cè)鏈極性帶電荷的氨基酸、側(cè)鏈極性帶電荷的氨基酸帶負(fù)電荷的氨基酸：帶負(fù)電荷的氨基酸：天冬氨酸天冬氨酸 Asp DAsp D谷氨酸谷氨酸 Glu EGlu E 5 5、氨基酸分類總結(jié)、氨基酸分類總結(jié)A A、按、按R R基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分l 中性中性aa(5aa(5種種) )：G G、A A、V V、L L、I Il 酸性酸性aaa

19、a及其酰胺（及其酰胺（4 4種）：種）：D D、E E、N N、Q Ql 堿性堿性aa(4aa(4種種) )：K K、R R、H H、P Pl 含羥基或含羥基或含含硫氨基酸（硫氨基酸（4 4種）：種）：S S、T T、C C、M Ml 芳香族芳香族aaaa（3 3種）：種）：F F、Y Y、W Wl 雜環(huán)雜環(huán)aaaa（2 2種）：種）： H H、P P B B、按、按R R基團(tuán)的極性分基團(tuán)的極性分l 非極性非極性aaaa（8 8種）：種）：A A、V V、L L、I I、F F、W W、M M、P Pl 極性不帶電荷極性不帶電荷aaaa（7 7種）：種）：S S、T T、Y Y、N N、Q Q

20、、C C、G Gl 極性帶正電荷極性帶正電荷aa (3aa (3種，種，K K、R R、H H）l 極性帶負(fù)電荷極性帶負(fù)電荷aaaa（2 2種，種，D D、E E） 脂肪族脂肪族aaaa4 4、人體所需的八種必需氨基酸（、人體所需的八種必需氨基酸（動(dòng)物不能合成支鏈碳、芳香環(huán)和甲硫基）動(dòng)物不能合成支鏈碳、芳香環(huán)和甲硫基） 賴氨酸賴氨酸(Lys) (Lys) 、纈氨酸、纈氨酸(Val)(Val)、蛋氨酸、蛋氨酸(Met) (Met) 、亮氨酸、亮氨酸(Leu)(Leu)、異亮氨酸、異亮氨酸(Ile)(Ile)、蘇、蘇氨酸氨酸 (Thr)(Thr)、苯丙氨酸、苯丙氨酸(Phe) (Phe) 、色氨酸

21、、色氨酸(Try) (Try) 5 5、生理比較重要的氨基酸、生理比較重要的氨基酸嬰兒時(shí)期所需嬰兒時(shí)期所需: : 精氨酸精氨酸(Arg)(Arg)、組氨酸、組氨酸(His)(His)早產(chǎn)兒所需：色氨酸早產(chǎn)兒所需：色氨酸(Try)(Try)、半胱氨酸、半胱氨酸(Cys) (Cys) 6 6、幾種重要的不常見氨基酸、幾種重要的不常見氨基酸在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，這些氨基酸都是由相應(yīng)的基本氨在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見的氨基酸，這些氨基酸都是由相應(yīng)的基本氨基酸衍生而來(lái)的。其中重要的有基酸衍生而來(lái)的。其中重要的有4-4-羥基脯氨酸、羥基脯氨酸、5-5-羥基賴氨酸、羥基賴氨酸、N-N-

22、甲基賴氨酸和甲基賴氨酸和3,5-3,5-二碘酪氨酸等。二碘酪氨酸等。NHHOCOOH4-羥基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羥基賴氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基賴氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 7 7、說(shuō)明、說(shuō)明l人體不能合成氨基酸，是由于人體染色體沒有編碼這些合成代謝途徑中人體不能合成氨基酸，是由于人體染色體沒有編碼這些合成代謝途徑中關(guān)鍵酶的序列，故而即使有前體也沒法合成那些氨基酸。關(guān)鍵酶的序列，故而即使有前體也沒法合成那些氨基酸。 l甲硫氨酸甲硫氨酸(MET)(MET)含中性硫，能對(duì)含中性硫，能對(duì)ATP

23、ATP親核進(jìn)攻產(chǎn)生腺苷蛋氨酸；親核進(jìn)攻產(chǎn)生腺苷蛋氨酸；l脯氨酸（脯氨酸（P P）和羥基脯氨酸只有亞氨基，用于抑制膠原蛋白）和羥基脯氨酸只有亞氨基，用于抑制膠原蛋白-螺旋形成，螺旋形成，產(chǎn)生無(wú)彈性三股繩產(chǎn)生無(wú)彈性三股繩; ;唯一含羥基脯氨酸的是膠原蛋白；唯一含羥基脯氨酸的是膠原蛋白；l絲氨酸絲氨酸 (S)(S)和蘇氨酸（和蘇氨酸（T T）兩種氨基酸均含羥基，生理?xiàng)l件下不解離解，兩種氨基酸均含羥基，生理?xiàng)l件下不解離解，使纖維蛋白具有延展性；使纖維蛋白具有延展性；l精氨酸（精氨酸（R R）的胍基具有平面對(duì)稱結(jié)構(gòu)，每個(gè)鍵具有）的胍基具有平面對(duì)稱結(jié)構(gòu)，每個(gè)鍵具有1/31/3雙鍵性質(zhì)，易質(zhì)雙鍵性質(zhì)，易質(zhì)子

24、化形成穩(wěn)定陽(yáng)離子，有很強(qiáng)的堿性（與氨水相當(dāng)）；子化形成穩(wěn)定陽(yáng)離子，有很強(qiáng)的堿性（與氨水相當(dāng)）；l組氨酸（組氨酸（H H）是唯一）是唯一PIPI接近生理接近生理pHpH的氨基酸（的氨基酸（7.597.59），其中的吡咯基團(tuán)），其中的吡咯基團(tuán)是一個(gè)質(zhì)子傳遞體系；是一個(gè)質(zhì)子傳遞體系； 四、氨基酸的重要理化性質(zhì)四、氨基酸的重要理化性質(zhì)1.1.一般物理性質(zhì)一般物理性質(zhì) 常見氨基酸均為無(wú)色結(jié)晶常見氨基酸均為無(wú)色結(jié)晶, ,其形狀因構(gòu)型而異其形狀因構(gòu)型而異(1)(1) 溶解性溶解性：各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀：各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑。

25、通常酒精能把氨基酸從其酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。溶液中沉淀析出。(2) (2) 熔點(diǎn)：熔點(diǎn)：氨基酸的熔點(diǎn)極高，一般在氨基酸的熔點(diǎn)極高，一般在200200以上。以上。(3) (3) 味感：味感：有的無(wú)味、有的為甜、有的味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮有的無(wú)味、有的為甜、有的味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精主要成分。味，是味精主要成分。( (4 4）旋光性：）旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或右旋轉(zhuǎn)，左旋者用（向左或右旋轉(zhuǎn)，左旋者用（- -）表示，右旋用（）表示，右旋用（+ +）表示。）

26、表示。(5) (5) 光吸收：光吸收：2020種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(220nm)(220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)均有光吸收。在近紫外區(qū)( (220-300220-300nmnm) )只有酪氨酸、苯只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。 l 酪氨酸的酪氨酸的 maxmax275nm275nm， 275275=1.4x10=1.4x103 3; ;l 苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmax257nm257nm， 257257=2.0 x10=2.0 x102 2; ;l 色氨酸的色氨酸的 max

27、max280nm280nm， 280280=5.6x10=5.6x103 3; ;分光光度計(jì)測(cè)定原理分光光度計(jì)測(cè)定原理（Lanbert-beer定律定律） A = lg I。/ I = lgL/T =C LA A 吸光度（吸光度（OD, absorbanceOD, absorbance） 摩爾吸收系數(shù)（摩爾吸收系數(shù)（1/1/cm Mcm M）C C 濃度（濃度（mol/Lmol/L） L L 吸收杯內(nèi)徑（吸收杯內(nèi)徑（cmcm）, ,即光徑長(zhǎng)度即光徑長(zhǎng)度I I。 入射光強(qiáng)度入射光強(qiáng)度 I I 透射光強(qiáng)度透射光強(qiáng)度T T 透光率（透光率（tranmittancetranmittance）例題例題1

28、:1:用分光光度計(jì)測(cè)定蛋白溶液的透射率。已知肌紅蛋白在用分光光度計(jì)測(cè)定蛋白溶液的透射率。已知肌紅蛋白在580nm580nm下的吸收系數(shù)為下的吸收系數(shù)為15000 1/cm M15000 1/cm M，蛋白溶液濃度為，蛋白溶液濃度為1mg/ml1mg/ml，經(jīng)歷的光徑長(zhǎng)度為經(jīng)歷的光徑長(zhǎng)度為1cm1cm，肌紅蛋白的相對(duì)分子量為，肌紅蛋白的相對(duì)分子量為17.8KD17.8KD，lg6.96=0.84,lg6.96=0.84,求多少入射光被吸收求多少入射光被吸收? ? 【解解】 已知已知: : = 15000 1/cm M, C= 1/17800 M/L,L= 1cm= 15000 1/cm M, C

29、= 1/17800 M/L,L= 1cm 則則: lg I: lg I。/ I= lg1/T =/ I= lg1/T =C L= 15000C L= 15000* * (1/17800) (1/17800)* *1=0.841=0.84 因因: lg6.96=0.84 : lg6.96=0.84 所以所以: 1/T=6.96, T=14.4% : 1/T=6.96, T=14.4% 故故: 85.6%: 85.6%被吸收被吸收 2. 2.氨基酸的兩性解離性質(zhì)氨基酸的兩性解離性質(zhì)u 氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨基形式存在

30、，而是離解成兼性離子。在兼性離子中，氨基是基形式存在，而是離解成兼性離子。在兼性離子中，氨基是以質(zhì)子化以質(zhì)子化(-NH(-NH3 3+ +) )形式存在，羧基是以離解狀態(tài)形式存在，羧基是以離解狀態(tài)(-COO(-COO- -) )存在。存在。u 在不同的在不同的pHpH條件下，兼性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化條件下，兼性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化COOHCHH3N+R-pK1+H+H+COO-CHH3N+RH+H+pK2-COO-CHH2NR凈電荷凈電荷 +1 0 -1+1 0 -1 正離子正離子 兼性離子兼性離子( (等電點(diǎn)等電點(diǎn)PI) PI) 負(fù)離子負(fù)離子 pHpI 氨基酸既含有氨基，能像堿一樣接

31、受氨基酸既含有氨基，能像堿一樣接受H+;H+;又含有羧基，像酸一樣可又含有羧基，像酸一樣可電離出電離出H+H+，所以氨基酸具有，所以氨基酸具有酸堿兩性性質(zhì)酸堿兩性性質(zhì)，是一類兩性電解質(zhì)。，是一類兩性電解質(zhì)。 As an acid（proton donor）：）： As a base（proton acceptor）：）：H2NCHCOORH3NCHCOOR-+-+H+H3NCHCOOHRH3NCHCOOR-+H+ 3. 3.氨基酸的等電點(diǎn)氨基酸的等電點(diǎn)(isoelectric point） 當(dāng)溶液濃度為某一當(dāng)溶液濃度為某一pHpH值時(shí)，值時(shí)，氨基酸分子中所含的氨基酸分子中所含的-NH3+-NH

32、3+和和-COO-COO-數(shù)目數(shù)目正好相等，凈電荷為零正好相等，凈電荷為零, ,這一這一pHpH值即為氨基酸的等電點(diǎn)值即為氨基酸的等電點(diǎn)pIpI. .u 在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)，即氨基酸處于在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)，即氨基酸處于兼性離子狀態(tài)。兼性離子狀態(tài)。 u 當(dāng)溶液的當(dāng)溶液的pH=pIpH=pI時(shí)，氨基酸主要以兼性離子形式存在，不帶電荷時(shí)，氨基酸主要以兼性離子形式存在，不帶電荷; ; pHpI pHpIpHpI時(shí)，氨基酸主要以負(fù)離子形式存在時(shí)，氨基酸主要以負(fù)離子形式存在，帶負(fù)電荷帶負(fù)電荷; ;（例如（例如pH=6.0pH=6.0的混合溶液中的混合溶液中,

33、Ala,Ala為兼性離子為兼性離子,Lys,Lys帶正電荷帶正電荷,Glu,Glu帶負(fù)電荷）帶負(fù)電荷）u實(shí)驗(yàn)證明在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸主要以兼性離子形式存在，但也有少實(shí)驗(yàn)證明在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸主要以兼性離子形式存在，但也有少量數(shù)量相等的正、負(fù)離子形式，還有極少量的中性分子。量數(shù)量相等的正、負(fù)離子形式，還有極少量的中性分子。 H3NCHCOOHRH3NCHCOOR-+H+OH-+H+OH-H2NCHCOOR-H3NCHCOOHRH3NCHCOOR-+H+OH-+H+OH-H2NCHCOOR- Ka1 Ka2 （1 1）pIpI的計(jì)算的計(jì)算u 側(cè)鏈不含離解基團(tuán)的中性氨基酸，其等電點(diǎn)是它的側(cè)鏈不含離解基

34、團(tuán)的中性氨基酸，其等電點(diǎn)是它的pKa1pKa1和和pKa2pKa2的的算術(shù)平均值。算術(shù)平均值。 【推導(dǎo)推導(dǎo)】 Ka1=（AH+）/ A+， Ka2=（A-H+）/ A Ka1 Ka2= H+2 A-/A+ 等電點(diǎn)時(shí)：等電點(diǎn)時(shí)： A-=A+， I = H+ = （Ka1 Ka2）1/2 故：故： pI= ( Ka1 + Ka2 ) 2u 側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸，其側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸，其pIpI值也決定于兼性離子兩邊值也決定于兼性離子兩邊的的pKpKa a值的算術(shù)平均值。值的算術(shù)平均值。 酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI=(pKa1+pKaR-COO-)/2pI=(pKa1+pKaR-CO

35、O-)/2 =(pKa1+pKa2)/2=(pKa1+pKa2)/2 堿性氨基酸：堿性氨基酸：pI=(pKa2+pKaR-NH2)/2pI=(pKa2+pKaR-NH2)/2 =(pKa2+pKa3)/2=(pKa2+pKa3)/2【解解】 (1) Gly (1) GlypI=5.97pI=5.97， pHpI, pHpI, 主要存在主要存在 A A 、A+ A+ (2) Asp pI=2.97 (2) Asp pI=2.97， pKpKa2 a2 =3.86=3.86，pKpKa2a2 pI, pI, 主要存在主要存在A A 、A-A- (3) Lys pI=9.74, pK (3) Lys

36、 pI=9.74, pKa1a1=2.18, pK=2.18, pKa2a2 =8.95, pK =8.95, pKa1a1pH pKpH pKa2a2 pI 中性氨基酸中性氨基酸 酸性氨基酸酸性氨基酸 M M、K K、D D分別是甲硫氨酸、賴氨酸、天冬氨酸分別是甲硫氨酸、賴氨酸、天冬氨酸 所以洗脫順序?yàn)樗韵疵擁樞驗(yàn)镈 M KD M K離子交換層析離子交換層析PTH-AA內(nèi)容提要內(nèi)容提要l蛋白質(zhì)由蛋白質(zhì)由2020種種L-L-氨基酸組成，除甘氨酸沒有手性外，其它均具有氨基酸組成，除甘氨酸沒有手性外，其它均具有手性；氨基酸的側(cè)鏈特性在穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象和決定蛋白質(zhì)功能起手性；氨基酸的側(cè)鏈特性在穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象和決定蛋白質(zhì)功能起重要作用。掌握二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類及名稱（三字縮寫符、重要作用。掌握二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類及名稱（三字縮寫符、單字縮寫符）單字縮寫符）; ;l當(dāng)溶液濃度為某一當(dāng)溶液濃度為某一pHpH值時(shí)，氨基酸分子中所含的值時(shí)，氨基酸分子中所含的-NH3+-NH3+和和-COO-COO-數(shù)數(shù)目正好相等，凈電荷為零目正好相等，凈電荷為零, ,這一這一pHpH值即為氨基酸的等電點(diǎn)值即為氨基酸的等電點(diǎn)pI, pIpI, pI值值決定于兼性離子兩邊決定于兼性離子兩邊pKpKa a值的算術(shù)平均值。掌握值的算術(shù)平均值。掌握pIpI和溶液和溶液pHpH值計(jì)算值計(jì)算