第3章+氨基酸

1、(Amino Acid, AA, Aa, aa)第第3 3章章 氨基酸氨基酸蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子Protein Architecture一、氨基酸一、氨基酸蛋白質(zhì)是生物功能的主要載體，而氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)蛋白質(zhì)是生物功能的主要載體，而氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子。自然界存在的成千上萬種蛋白質(zhì)，在結(jié)構(gòu)和功件分子。自然界存在的成千上萬種蛋白質(zhì)，在結(jié)構(gòu)和功能上的驚人的多樣性主要由氨基酸的內(nèi)在性質(zhì)造成的。能上的驚人的多樣性主要由氨基酸的內(nèi)在性質(zhì)造成的。（一）（一） 蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)和多肽的肽鍵可被催化水解蛋白質(zhì)和多肽的肽鍵可被催化水解1.1.酸水解酸水解 （H H2 2SOSO4 4

2、;HCl);HCl)優(yōu)點：不引起消旋作用。優(yōu)點：不引起消旋作用。缺點：色氨酸被破壞，部分羥基氨基酸被分解，天冬酰胺和缺點：色氨酸被破壞，部分羥基氨基酸被分解，天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下來。谷氨酰胺的酰胺基被水解下來。2.2.堿水解（堿水解（NaOH)NaOH)優(yōu)點：色氨酸是穩(wěn)定的優(yōu)點：色氨酸是穩(wěn)定的缺點：多數(shù)氨基酸遭到不同程度的破壞，并且產(chǎn)生缺點：多數(shù)氨基酸遭到不同程度的破壞，并且產(chǎn)生消旋現(xiàn)象。消旋現(xiàn)象。完全水解得到各種完全水解得到各種AA的混合物的混合物蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)月示月示胨胨多肽多肽肽肽AAAA 1*104 5*103 2*103 1000 200 100 -500完全水解得到各種

3、完全水解得到各種AA的混合物的混合物羧肽酶和氨肽酶羧肽酶和氨肽酶胰蛋白酶（胰蛋白酶（trypsin）胃蛋白酶（胃蛋白酶（pepsin）糜蛋白酶（糜蛋白酶（chymotrypsin）嗜熱菌蛋白酶嗜熱菌蛋白酶3. 酶水解酶水解得到多肽片段和得到多肽片段和AA的混合物的混合物一般是一般是部分水解，部分水解，優(yōu)點：不產(chǎn)生消旋，優(yōu)點：不產(chǎn)生消旋，也不破壞氨基酸也不破壞氨基酸缺點：部分水解，需缺點：部分水解，需要多種酶協(xié)同作用才要多種酶協(xié)同作用才能使蛋白質(zhì)完全水解；能使蛋白質(zhì)完全水解；需時較長。需時較長。常用蛋白酶常用蛋白酶 AA同時含有氨基和羧基，同時含有氨基和羧基， AA間可進(jìn)行聚合反應(yīng)形成間可進(jìn)行聚

4、合反應(yīng)形成肽鍵。肽鍵。什么是氨基酸？什么是氨基酸？ -C-C-C-C-COOH-C-C-C-C-COOH -C-C-C-C(NH-C-C-C-C(NH2 2)-COOH -)-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C-C(NH-C-C-C(NH2 2)-C-COOH -)-C-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C(NH-C-C(NH2 2)-C-C-COOH -)-C-C-COOH -氨基酸氨基酸什么是什么是-氨基酸？氨基酸？ 大多數(shù)大多數(shù)AAAA在中性在中性pHpH時呈時呈兼性離子兼性離子狀態(tài)狀態(tài): : 除甘氨酸外，除甘氨酸外，1919種種AAAA都具有旋光性。都具有旋光性。 除胱氨酸和酪氨酸外，其

5、余除胱氨酸和酪氨酸外，其余AAAA都能都能溶于水。溶于水。 蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的氨基酸都是蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的氨基酸都是L L型的。型的。COO-NH3+二、氨基酸的分類二、氨基酸的分類 生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸180180多種，大多數(shù)是不多種，大多數(shù)是不參加蛋白質(zhì)組成，這些稱為非蛋白質(zhì)氨基酸。參加蛋白質(zhì)組成，這些稱為非蛋白質(zhì)氨基酸。 蛋白質(zhì)組成的常見氨基酸或稱基本氨基酸只蛋白質(zhì)組成的常見氨基酸或稱基本氨基酸只有有2020種，稱為蛋白質(zhì)氨基酸。種，稱為蛋白質(zhì)氨基酸。 存在某些蛋白質(zhì)的不常見氨基酸都是肽鏈上存在某些蛋白質(zhì)的不常見氨基酸都是肽鏈上由常見氨基酸修飾轉(zhuǎn)化而來。由常見氨基酸修飾轉(zhuǎn)化而

6、來。（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸（一）常見的蛋白質(zhì)氨基酸中文名稱中文名稱英文名稱英文名稱三字母縮寫三字母縮寫單字母符號單字母符號甘氨酸Glycine Gly G丙氨酸 AlanineAlaA纈氨酸ValineValV亮氨酸LeucineLeuL異亮氨酸 Isoleucine IleI脯氨酸ProlineProP苯丙氨酸 Phenylalanine PheF酪氨酸TyrosineTyrY色氨酸Tryptophan TrpW絲氨酸 Serine SerS蘇氨酸 ThreonineThr T半胱氨酸 Cystine CysC蛋氨酸 MethionineMetM天冬酰胺Asparagine Asn N谷氨

7、酰胺 Glutarnine GlnQ天冬氨酸 AsparticacidAspD谷氨酸Glutamicacid Glu E賴氨酸LysineLysK精氨酸ArginineArgR組氨酸HistidineHisH中文名稱中文名稱英文名稱英文名稱三字母縮三字母縮寫寫單字母符單字母符號號氨基酸的簡寫符號按按R基的化學(xué)結(jié)構(gòu)基的化學(xué)結(jié)構(gòu)20種常種常見氨基酸可分為見氨基酸可分為： 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸（1）中性氨基酸中性氨基酸（2）含羥基或硫氨基酸含羥基或硫氨基酸（3）酸性氨基酸及其酰胺酸性氨基酸及其酰胺（4）堿性氨基酸堿性氨基酸2.芳香族氨基酸芳香族氨基酸3.雜環(huán)族氨基酸雜環(huán)族氨基酸按按R基的極性性質(zhì)

8、，基的極性性質(zhì)， 20種常見氨基酸可分為：種常見氨基酸可分為： 非極性非極性R基氨基酸基氨基酸 不帶電荷的極性不帶電荷的極性R基基氨基酸氨基酸 帶正電荷的帶正電荷的R基氨基基氨基酸酸1.帶負(fù)電荷的帶負(fù)電荷的R基氨基基氨基酸酸常見氨基酸分類常見氨基酸分類按基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：按基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：、脂肪族、脂肪族aaaa（）中性（）中性aaaa 甘氨酸甘氨酸 丙氨酸丙氨酸 纈氨酸纈氨酸 亮氨酸亮氨酸 異亮氨酸異亮氨酸（2 2）含羥基或硫）含羥基或硫aaaa絲氨酸絲氨酸 半胱氨酸半胱氨酸 蘇氨酸蘇氨酸 甲硫氨酸甲硫氨酸胱氨酸由兩個半胱氨酸通過側(cè)鏈上的胱氨酸由兩個半胱氨酸通過側(cè)鏈上的-SH-SH基氧化基

9、氧化成共價的二硫鍵連接而成成共價的二硫鍵連接而成（）酸性（）酸性aaaa及其酰胺及其酰胺天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺（）堿性（）堿性aaaa 賴氨酸賴氨酸 精氨酸精氨酸、芳香族、芳香族aaaa苯丙氨酸苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸 色氨酸色氨酸、雜環(huán)、雜環(huán)aaaa 組氨酸組氨酸 脯氨酸脯氨酸按基的極性性質(zhì)分類：按基的極性性質(zhì)分類：、非極性基、非極性基aaaa、不帶電荷的極性基、不帶電荷的極性基aaaa3 3、帶正電荷的基、帶正電荷的基aaaa4 4、帶負(fù)電荷的基、帶負(fù)電荷的基aaaa（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸（二）不常見的蛋白質(zhì)氨基酸 由常見由常見aa經(jīng)修飾而來。

10、經(jīng)修飾而來。4-羥脯氨酸羥脯氨酸主要存在結(jié)締組織的膠原蛋白主要存在結(jié)締組織的膠原蛋白5-羥賴氨酸羥賴氨酸主要存在結(jié)締組織的膠原蛋白主要存在結(jié)締組織的膠原蛋白6-N-甲基賴氨酸甲基賴氨酸 存在某些肌肉蛋白如肌球蛋白存在某些肌肉蛋白如肌球蛋白g-g-羧基谷氨酸羧基谷氨酸主要存在凝血酶原和一些與血液凝固有關(guān)的蛋白質(zhì)中主要存在凝血酶原和一些與血液凝固有關(guān)的蛋白質(zhì)中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 甲狀腺球蛋白中分離出甲狀腺球

11、蛋白中分離出（三）非蛋白質(zhì)氨基酸（三）非蛋白質(zhì)氨基酸 150150多種多種多是蛋白質(zhì)中多是蛋白質(zhì)中L L型型-AA-AA衍生物衍生物有一些是有一些是-，-，-AA-AA有些甚至是有些甚至是D-D-型型AAAA鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸尿素循環(huán)的中間物尿素循環(huán)的中間物三、氨基酸的酸堿性質(zhì)三、氨基酸的酸堿性質(zhì)（一）兼性離子（一）兼性離子過去常認(rèn)為氨基酸在晶體甚至水溶液中是以不解離過去常認(rèn)為氨基酸在晶體甚至水溶液中是以不解離的中性分子存在，也就是一般的有機物。的中性分子存在，也就是一般的有機物。后來發(fā)現(xiàn)，后來發(fā)現(xiàn)，AA晶體熔點很高，此外，晶體熔點很高，此外，AA能使水的能使水的介電常數(shù)增高。如何解釋這

12、個事實呢？介電常數(shù)增高。如何解釋這個事實呢？如果如果AAAA在晶體或水中主要以兼性離子（偶極離子在晶體或水中主要以兼性離子（偶極離子) )形式存在，不帶電荷的中性分子為數(shù)極少，就很形式存在，不帶電荷的中性分子為數(shù)極少，就很好解釋這個問題了。好解釋這個問題了。靜電吸引靜電吸引 范德華力范德華力兼性離子形式的兼性離子形式的AA是強極性分子是強極性分子根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，酸是質(zhì)子（根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，酸是質(zhì)子（H+H+）的供體，堿是）的供體，堿是質(zhì)子的受體，因此質(zhì)子的受體，因此酸酸和和堿堿有同一性，在一定條件下，有同一性，在一定條件下，各自向相反方面轉(zhuǎn)化。各自向相反方面轉(zhuǎn)化。AAAA是一類兩性電解質(zhì)。是

13、一類兩性電解質(zhì)。AAAA完全質(zhì)子化時，可看成是多元酸完全質(zhì)子化時，可看成是多元酸側(cè)鏈不解離中性側(cè)鏈不解離中性AAAA可看作可看作二元酸二元酸酸性和堿性酸性和堿性AAAA可看作可看作三元酸三元酸H3NCHCOOHR+H3NCHCOO-R+（pH=pI）H2NCHCOO-R（二）氨基酸的解離（二）氨基酸的解離H+H+H+H+CHCOOHH3NRCOO-H3N+水溶后等電荷狀態(tài)總電荷 0加 酸H+ H+ H+COOH總電荷 “+”CHCOOHH3NRCOO-H3N+水溶后等電荷狀態(tài)加 堿總電荷 0OHOHOH H2NH2O總電荷 - HA A HA A- - + H + H+ + K K= H= H

14、+ + * *AA- -/HA/HA p pK K= pH - lg A= pH - lg A- - / HA / HA pH = p pH = pK K + lg A+ lg A- - / HA / HA 根據(jù)根據(jù)Handerson-HasselbalchHanderson-Hasselbalch方程：方程：K為解離常數(shù)為解離常數(shù)氨基酸解離步驟：氨基酸解離步驟：陽離子陽離子 (A+) 兼性離子兼性離子 (A0) 陰離子（陰離子（A-） COO-CHH3N+RCOOHC HH3N+RCOO-CHH2NR-Ka1+H+H+-Ka2+H+H+第一步解離，代表第一步解離，代表-COOH第二步解離，代

15、表第二步解離，代表- NH3+第一步解離常數(shù)第一步解離常數(shù)第二步解離常數(shù)第二步解離常數(shù)共軛酸的解離常數(shù)按其酸性遞降順序編號為共軛酸的解離常數(shù)按其酸性遞降順序編號為Ka1和和Ka2甘氨酸滴定曲線甘氨酸滴定曲線氨基酸的解離常數(shù)氨基酸的解離常數(shù)可用測定滴定曲線可用測定滴定曲線的實驗方法求得的實驗方法求得pKa2= pH - lg A- / A0(A0)(A-)(A+)pKa1= pH - lg A0 / A+滴定拐點就是兼性離滴定拐點就是兼性離子有一半變成陽離子子有一半變成陽離子或陰離子，也就是或陰離子，也就是A- = A0或A0= A+，所以拐點處的所以拐點處的pH值值就是解離常數(shù)的對數(shù)就是解離常

16、數(shù)的對數(shù)值。值。氨基酸中的氨基酸中的a a-COOH基的酸性要比相應(yīng)的脂肪酸強上百甚至幾百基的酸性要比相應(yīng)的脂肪酸強上百甚至幾百倍，而倍，而a a-氨基的堿性明顯低于其相應(yīng)的胺類。氨基的堿性明顯低于其相應(yīng)的胺類。當(dāng)氨基酸溶液在低當(dāng)氨基酸溶液在低pH時，氨基以帶正電荷的形式存在，帶正電荷的氨基通過靜電時，氨基以帶正電荷的形式存在，帶正電荷的氨基通過靜電相互作用（誘導(dǎo)效應(yīng)）使羧基更容易失去質(zhì)子，成為更強的酸。相互作用（誘導(dǎo)效應(yīng)）使羧基更容易失去質(zhì)子，成為更強的酸。而與之對應(yīng)的是在羧基影響下，氨基更不容易捕獲質(zhì)子而與之對應(yīng)的是在羧基影響下，氨基更不容易捕獲質(zhì)子 側(cè)鏈側(cè)鏈R R基可解離的氨基酸解離及滴

17、定基可解離的氨基酸解離及滴定 A A+ + A A0 0A A- - -H -H+ + -H -H+ + Ka1Ka2A A2-2- -H -H+ + Ka3酸性氨基酸酸性氨基酸Ka1=A0 H+ / A+; Ka2=A- H+ / A0; Ka3=A2- H+ / A-; 谷氨酸的解離谷氨酸的解離谷氨酸的滴定谷氨酸的滴定圖中的圖中的pK1; pKR;pK2分別分別代表前面的代表前面的pKa1; pKa2; pKa3 A A+ + A A0 0A A- - -H -H+ + -H -H+ + Ka2Ka3 A A2+2+ -H -H+ + Ka1堿性氨基酸堿性氨基酸Ka1=A+ H+ / A2

18、+; Ka2=A0 H+ / A+; Ka3=A- H+ / A0; -H -H+ + Ka1 -H -H+ + Ka2 -H -H+ + Ka3賴氨酸的解離賴氨酸的解離組氨酸的組氨酸的滴定滴定圖中的圖中的pK1; pKR;pK2分分別代表前面別代表前面的的pKa1; pKa2; pKa3（三）氨基酸的等電點（三）氨基酸的等電點 當(dāng)溶液為某一當(dāng)溶液為某一pHpH值時，值時，AAAA主要以兼性主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正負(fù)離子的形式存在，分子中所含的正負(fù)電荷數(shù)目相等，凈電荷為電荷數(shù)目相等，凈電荷為0 0。這一。這一pHpH值值即為即為AAAA的等電點（的等電點（p pI I）。 在在

19、p pI I時，時，AAAA在電場中既不向正極也不在電場中既不向正極也不向負(fù)極移動，即處于兩性離子狀態(tài)。向負(fù)極移動，即處于兩性離子狀態(tài)。 側(cè)鏈不含離解基團的中性側(cè)鏈不含離解基團的中性AAAA等電點公式等電點公式推導(dǎo)：推導(dǎo)： A A+ + A A0 0A A- - -H -H+ + -H -H+ + Ka1Ka2兩公式相乘：兩公式相乘：Ka1Ka2=H+2A- / A+等電點時，等電點時，A-=A+H+2= Ka1Ka2H+ = (Ka1Ka2)1/2如以如以I代表等電點的代表等電點的H+I = (Ka1Ka2)1/2兩邊取對數(shù)兩邊取對數(shù)pI =1/2 (pKa1+pKa2) 對于側(cè)鏈含有可解離

20、基團對于側(cè)鏈含有可解離基團R R的的AAAAp pI I取決于兼性離子（取決于兼性離子（A A0 0）兩邊）兩邊p pK Ka a值的算術(shù)平均值。值的算術(shù)平均值。因為等電點時，氨基酸主要以兼性離子（因為等電點時，氨基酸主要以兼性離子（A A0 0）存）存在，在，AA+ + 和和AA- - 很小而且相等，很小而且相等，A A2-2-或或A A2+2+的量可以的量可以忽略不計。忽略不計。 酸性酸性AAAA：p pI I = (p = (pK Ka1a1 + p + pK Ka2 a2 )/2 )/2 堿性堿性AAAA：p pI I = (p = (pK Ka2a2 + p + pK Ka3 a3

21、)/2)/2 A A+ + A A0 0A A- - -H -H+ + -H -H+ + Ka1Ka2A A2-2- -H -H+ + Ka3 A A+ + A A0 0A A- - -H -H+ + -H -H+ + Ka2Ka3 A A2+2+ -H -H+ + Ka1四、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)四、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)主要指其主要指其-氨基和氨基和-羧基羧基以及側(cè)鏈上的功能基團以及側(cè)鏈上的功能基團R R參與參與的反應(yīng)。的反應(yīng)。（一）（一）-氨基參加的反應(yīng)氨基參加的反應(yīng)1.1.與亞硝酸反應(yīng)與亞硝酸反應(yīng)2.2.與?；噭┓磻?yīng)與?；噭┓磻?yīng)3.3.烴基化反應(yīng)烴基化反應(yīng)4.4.形成形成SchiffSchif

22、fs s堿反應(yīng)堿反應(yīng)5.5.脫氨基反應(yīng)脫氨基反應(yīng) NH2 OH R CH COOH + HNO2 R CH COOH+H2O+N2lVan Slyke 法測氨基氮（體積）的基礎(chǔ)。法測氨基氮（體積）的基礎(chǔ)。lN2中的中的1/21/2為氨基氮。為氨基氮。 氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測定。氨基酸定量和蛋白質(zhì)水解程度的測定。 O COONa 在弱堿中在弱堿中 CH2 O C Cl + H2N CH （后酸化）后酸化） R O COOH CH2 O C N CH +Na+Cl- H R芐氧酰氯芐氧酰氯芐氧酰氨基酸芐氧酰氨基酸氨基酸氨基的保護(hù)措施，在多肽和蛋氨基酸氨基的保護(hù)措施，在多肽和蛋白質(zhì)人工合成中

23、作為氨基保護(hù)試劑白質(zhì)人工合成中作為氨基保護(hù)試劑丹磺酰氯丹磺酰氯末端末端aa標(biāo)記和微量標(biāo)記和微量aa定量。定量。NO2FO2N+ H2NCHCOOHRNO2O2NHNCHCOOHR+ HF弱堿性弱堿性DNP- -氨基酸氨基酸 （黃色黃色）DNFBSanger 法測定法測定N N末端氨基酸基礎(chǔ)末端氨基酸基礎(chǔ)N=C=S + NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-氨基酸氨基酸NCHRSNCCOPTH-氨基酸氨基酸pH8.3無水無水HF苯異硫氰酸酯苯異硫氰酸酯PITC苯氨基硫甲酰衍生物苯氨基硫甲酰衍生物苯乙內(nèi)硫脲衍生物苯乙內(nèi)硫脲衍生物Edman降解法基礎(chǔ)降解法基礎(chǔ)重復(fù)測定多肽鏈N

24、端AA排列順序，設(shè)計出“多肽順序自動分析儀”原理：原理：將肽與異硫氰酸苯酯將肽與異硫氰酸苯酯(PITC試劑試劑)在在pH8-9下作用，肽的下作用，肽的NH2末端接到異硫氰酸苯酯的末端接到異硫氰酸苯酯的C原子上生成苯異硫甲氨酰原子上生成苯異硫甲氨酰肽，簡稱肽，簡稱PTC-肽，在強酸作用下，可使靠近肽，在強酸作用下，可使靠近PTC基的氨基的氨基酸環(huán)化，肽鍵斷裂形成乙內(nèi)酰苯硫脲氨基酸基酸環(huán)化，肽鍵斷裂形成乙內(nèi)酰苯硫脲氨基酸(PTH氨氨基酸基酸) 和一個失去末端氨基酸的肽鏈。此肽不被破壞，因和一個失去末端氨基酸的肽鏈。此肽不被破壞，因而又可出現(xiàn)一個新的而又可出現(xiàn)一個新的N末端。重復(fù)以上的步驟，繼續(xù)與末

25、端。重復(fù)以上的步驟，繼續(xù)與PTH試劑作用，繼續(xù)分析，乙內(nèi)酰苯硫脲氨基酸是無色的，試劑作用，繼續(xù)分析，乙內(nèi)酰苯硫脲氨基酸是無色的，用有機溶劑抽提后，用高效液相層析法分離鑒定。這就是用有機溶劑抽提后，用高效液相層析法分離鑒定。這就是多肽順序自動分析儀的工作原理。多肽順序自動分析儀的工作原理。醛醛 氨基酸氨基酸 Schiffs堿堿-H20+H20西佛堿是以氨基酸為底物的某些酶促反應(yīng)例西佛堿是以氨基酸為底物的某些酶促反應(yīng)例如轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)的中間物如轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)的中間物在生物體內(nèi)經(jīng)在生物體內(nèi)經(jīng)AA氧化酶氧化酶催化催化即脫去即脫去-氨基而轉(zhuǎn)變?yōu)橥?。氨基而轉(zhuǎn)變?yōu)橥帷＃ǘǘ?-羧基參加的反應(yīng)羧基參加的反應(yīng)

26、1.1.成鹽或成酯反應(yīng)成鹽或成酯反應(yīng)2.2.成酰氯反應(yīng)成酰氯反應(yīng)3.3.脫羧基反應(yīng)脫羧基反應(yīng)4.4.疊氮反應(yīng)疊氮反應(yīng)（2）成酯）成酯 NH2 干燥，干燥，HCl R CH COOH + C2H5OH 回流回流 R CH COOC2H5 + H2ONH3Cl保護(hù)羧基保護(hù)羧基（1）與）與NaOH等形成鹽等形成鹽 HN-保護(hù)基（如芐氧甲酰基）保護(hù)基（如芐氧甲?；?R CH-COOH + PCl5 HN-保護(hù)基保護(hù)基 R CH-COOCl + POCl3 + HCl保護(hù)氨基保護(hù)氨基 活化羧基活化羧基常用于多肽人工合成常用于多肽人工合成成酰氯反應(yīng)成酰氯反應(yīng) NH2 脫羧酶脫羧酶 RCH-COOH R-

27、CH2-NH2 +CO2?；被峒柞ヵ；被峒柞ヵ；被／B氮?；被／B氮 YNH O NH2NH2 RCHCOCH3 YNH O HNO2 RCHCNHNH2 YNH O RCHCN -N+ N + 2H2O 肼肼?；被ｋ迈；被ｋ卤Ｗo(hù)氨基保護(hù)氨基 活化羧基，常用于多肽人工合成活化羧基，常用于多肽人工合成疊氮反應(yīng)疊氮反應(yīng)Y:?；；ㄈㄈ?羧基和羧基和-氨基都參加的反應(yīng)氨基都參加的反應(yīng)1 1、 與與茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng) 2 2、 成肽成肽反應(yīng)反應(yīng)弱酸弱酸 加熱加熱茚三酮反應(yīng) Pro Pro和和HproHpro無游離氨基，只能形成無游離氨基，只能形成 黃色化合物（黃色化合物（

28、440nm440nm）；）； 可鑒定某化合物是否有可能是可鑒定某化合物是否有可能是AAAA； 如果是如果是AAAA可用可用 測壓法測壓法 分光光度法分光光度法 定量測定定量測定AAAA的含量的含量 加熱加熱乙二醇乙二醇二酮吡嗪二酮吡嗪（四）（四） 側(cè)鏈側(cè)鏈R R基參加的反應(yīng)基參加的反應(yīng)1 1、TyrTyr（酪氨酸）（酪氨酸）2 2、堿性、堿性AAAA2 2、堿性、堿性AAAA3 3、帶硫、帶硫AAAAONH2OHOHIIONH2OHOHIONH2OHOHO2NNO2ONH2OHOHNO2Tyr酚基在酚基在3和和5位上易發(fā)生親電取代反應(yīng)，位上易發(fā)生親電取代反應(yīng)，如碘化和硝化如碘化和硝化NNNNO

29、NH2OHOHHO3SHO3STyr酚基還可和重氮化合物結(jié)合生成橘酚基還可和重氮化合物結(jié)合生成橘黃色的化合物黃色的化合物用于檢測用于檢測Tyr反應(yīng)反應(yīng)NNNHNNNCH2 CH COOHNH2HO3SHO3SHis側(cè)鏈咪唑基側(cè)鏈咪唑基與重氮苯磺酸生與重氮苯磺酸生成棕紅色化合物成棕紅色化合物Arg側(cè)鏈胍基與側(cè)鏈胍基與環(huán)己二酮生成環(huán)己二酮生成縮合物縮合物保護(hù)胍基，用于氨基酸序列保護(hù)胍基，用于氨基酸序列分析以及結(jié)構(gòu)與功能研究分析以及結(jié)構(gòu)與功能研究Trp側(cè)鏈吲哚基能被側(cè)鏈吲哚基能被N-溴代琥珀酰亞胺溴代琥珀酰亞胺氧化氧化分光光度法測定蛋白質(zhì)中分光光度法測定蛋白質(zhì)中Trp含量含量Met側(cè)鏈上甲硫基：強親

30、核基團與烴化試劑成锍鹽側(cè)鏈上甲硫基：強親核基團與烴化試劑成锍鹽保護(hù)巰基保護(hù)巰基此反應(yīng)提供了胰蛋白酶水解位點，另外還保護(hù)此反應(yīng)提供了胰蛋白酶水解位點，另外還保護(hù)-SH基不被重新氧基不被重新氧化成二硫鍵?；啥蜴I。此反應(yīng)能被巰基試劑逆轉(zhuǎn)，逆轉(zhuǎn)后，兩甲基除去的機會相等，此反應(yīng)能被巰基試劑逆轉(zhuǎn)，逆轉(zhuǎn)后，兩甲基除去的機會相等，多用于多用于1414C C的同位素標(biāo)記。的同位素標(biāo)記。巰基能和各種金屬離子（對氯汞苯甲酸）巰基能和各種金屬離子（對氯汞苯甲酸）形成穩(wěn)定程度不等的絡(luò)合物，使酶失活。形成穩(wěn)定程度不等的絡(luò)合物，使酶失活。此反應(yīng)也是蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)中制備重原子衍此反應(yīng)也是蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)中制備重原子衍生物最常用

31、的方法。生物最常用的方法。與二硫硝基苯甲酸發(fā)生硫醇與二硫硝基苯甲酸發(fā)生硫醇-二硫化物交換二硫化物交換pH8.0時時412nm最大光吸收最大光吸收分光光度法測定分光光度法測定-SH2R-SH+1/2O2R-S-S-R+H2OCys的巰基不穩(wěn)定，易被氧化成二硫鍵的巰基不穩(wěn)定，易被氧化成二硫鍵巰基在有痕量的金屬離子如：巰基在有痕量的金屬離子如：Cu2+，F(xiàn)e2+，Co2+或或Mn2+時，易被氧化時，易被氧化Cys中的二硫鍵可被氧化劑（過甲酸）以中的二硫鍵可被氧化劑（過甲酸）以及還原劑（巰基化合物）打開。及還原劑（巰基化合物）打開。H2N-CH-COOH CH2 S S CH2H2N-CH-COOH6

32、HCOOOHH2N-CH-COOH CH2 SO3H H2N-CH-COOH CH2 SH2R-SH+6HCOOHR-S-S-R磺基丙氨酸磺基丙氨酸 CH2SHHOCH HCOH CH2SH+R-S-S-ROHOHSS+2R-SH二硫蘇糖醇二硫蘇糖醇五、五、AAAA的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)的光學(xué)活性和光譜性質(zhì)（一）（一）AA的光學(xué)活性和立體化學(xué)的光學(xué)活性和立體化學(xué)a-a-氨基酸的氨基酸的a-a-碳是一個不對稱原子（除了甘氨酸），碳是一個不對稱原子（除了甘氨酸），因此具有旋光性。也分為兩種構(gòu)型因此具有旋光性。也分為兩種構(gòu)型D型和型和L型型蘇氨酸，異亮氨酸，羥脯氨酸和羥賴氨酸除了蘇氨酸，異亮氨酸，羥脯

33、氨酸和羥賴氨酸除了a-a-碳原子外，還有第二個不對稱碳原子。因此有四碳原子外，還有第二個不對稱碳原子。因此有四種光學(xué)異構(gòu)體。它們分別稱為種光學(xué)異構(gòu)體。它們分別稱為L-，D-，L-別別-，D-別別-氨基酸。氨基酸。L-蘇氨酸蘇氨酸D-蘇氨酸蘇氨酸L-別別-蘇氨酸蘇氨酸D-別別-蘇氨酸蘇氨酸胱氨酸（胱氨酸（CystineCystine）的兩個不對稱中心是相同）的兩個不對稱中心是相同的，存在的，存在D D和和L L兩個異構(gòu)體以及內(nèi)消旋兩個異構(gòu)體以及內(nèi)消旋CystineCystineL-cystineD-cystinemeso-cystine COOH COOH H2N-C-H H2N-C-H CH2

34、 S S CH2 COOH COOH H-C-NH2 H-C-NH2 CH2 S S CH2 COOH COOH H2N-C-H H-C-NH2 CH2 S S CH2氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性氨基酸的旋光符號和大小取決于它的氨基酸的旋光符號和大小取決于它的R R基性質(zhì)，基性質(zhì)，并且與測定的溶液并且與測定的溶液pHpH有關(guān)，這是因為在不同的有關(guān)，這是因為在不同的pHpH條件下氨基和羧基的解離狀況不同條件下氨基和羧基的解離狀況不同。pH對對L-亮氨酸（藍(lán)）和亮氨酸（藍(lán)）和L-組氨酸（紅）的組氨酸（紅）的aaD2525值的影響值的影響比旋是比旋是a a-氨基酸的物理常數(shù)之一，是鑒別氨基酸的一種根

35、據(jù)氨基酸的物理常數(shù)之一，是鑒別氨基酸的一種根據(jù)（二）氨基酸的光譜性質(zhì)（二）氨基酸的光譜性質(zhì)可見光區(qū)：無吸收可見光區(qū)：無吸收遠(yuǎn)紫外和紅外區(qū)：都吸收遠(yuǎn)紫外和紅外區(qū)：都吸收近紫外區(qū)（近紫外區(qū)（200200400nm400nm）：芳香族氨基酸）：芳香族氨基酸Tyr/Trp/Phe Tyr/Trp/Phe 才有吸收才有吸收 原因：含有苯環(huán)共軛原因：含有苯環(huán)共軛p p鍵系統(tǒng)鍵系統(tǒng)-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-1、紫外吸收光譜、紫外吸收光譜Trp 280nmTrp 280nmTyr 275nmTyr 275nmPhe 257nmPhe 257nm蛋白質(zhì)含量測定蛋白質(zhì)含量測

36、定蛋白質(zhì)最大吸蛋白質(zhì)最大吸收在收在280nm分光光度法定量原理分光光度法定量原理e: e:摩爾吸收系數(shù)，摩爾吸收系數(shù)，c:濃度；濃度；l:吸收杯的內(nèi)徑或光程厚度；吸收杯的內(nèi)徑或光程厚度；I0：入射光強度；入射光強度；I：透射光強度：透射光強度、核磁共振波譜、核磁共振波譜核磁共振應(yīng)用核磁共振應(yīng)用 最初最初,核磁共振技術(shù)主要用于核物理研究方面核磁共振技術(shù)主要用于核物理研究方面,用它測量用它測量各種原子核的磁矩各種原子核的磁矩,誤差僅是誤差僅是0. 003 %0. 005 %; 迄今迄今,它已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、食品、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、遺傳學(xué)它已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、食品、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域等學(xué)科領(lǐng)域

37、,已成為在這些領(lǐng)域開展研究工作的有力工已成為在這些領(lǐng)域開展研究工作的有力工具具,甚至是某些領(lǐng)域甚至是某些領(lǐng)域(如如:化學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷、藥物學(xué)等化學(xué)、醫(yī)學(xué)診斷、藥物學(xué)等) 常常規(guī)分析中不可缺少的手段。規(guī)分析中不可缺少的手段。1985 年年,維特里希等人公布維特里希等人公布了第一次利用了第一次利用NMR 法測定的溶液中蛋白質(zhì)法測定的溶液中蛋白質(zhì)蛋白蛋白酶抑制劑酶抑制劑IIA ( proteinase inhibitor IIA) 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)(如圖如圖 所示所示) 。1990 年用年用NMR 測定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有測定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有23 個個,而而到到1994 年一年測定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)上升到年一年測定的

38、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)上升到100個。個。六、氨基酸混合物的分析分離六、氨基酸混合物的分析分離 利用利用AAAA成分分配系數(shù)的差異成分分配系數(shù)的差異（一）分配層析法的一般原理（一）分配層析法的一般原理 層析層析/色譜色譜（chromatography）分配系數(shù)（分配系數(shù)（Kd）：當(dāng)溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑）：當(dāng)溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中分配時，在一定溫度達(dá)到平衡后，溶質(zhì)在兩相中分配時，在一定溫度達(dá)到平衡后，溶質(zhì)在兩相中的濃度比值。中的濃度比值。Kd=cAcBKeff=cA VAcB VB有效分配系數(shù)（有效分配系數(shù)（Keff）；）； VA， VB分別代表分別代表A相相和和B相的體積。溶質(zhì)的有效分配系數(shù)可以

39、調(diào)整相的體積。溶質(zhì)的有效分配系數(shù)可以調(diào)整兩相的體積比而加以改變。兩相的體積比而加以改變。逆流分溶的分離規(guī)律：逆流分溶的分離規(guī)律： 分配系數(shù)大的物質(zhì)移動越快分配系數(shù)大的物質(zhì)移動越快1.轉(zhuǎn)移次數(shù)越多（即分溶管越多），分溶轉(zhuǎn)移次數(shù)越多（即分溶管越多），分溶曲線的峰形越窄而高。曲線的峰形越窄而高。層析系統(tǒng)層析系統(tǒng)固定相固定相流動相流動相附著在固相上的液體附著在固相上的液體固體固體 按兩相所處狀態(tài)分：按兩相所處狀態(tài)分：流動相流動相液體液體氣體氣體固固定定相相液液體體液液層析液液層析氣液層析氣液層析固固體體液固層析液固層析氣固層析氣固層析柱層柱層析析固定相裝于柱內(nèi)固定相裝于柱內(nèi)紙層紙層析析固定相是液體，吸

40、附在濾紙上，將樣品固定相是液體，吸附在濾紙上，將樣品點在紙上，用流動相展開點在紙上，用流動相展開薄層薄層將有適當(dāng)粘度的固定相涂在薄板上將有適當(dāng)粘度的固定相涂在薄板上薄膜薄膜與紙層析相似，與紙層析相似，紙用其它高分子有機吸附劑代替紙用其它高分子有機吸附劑代替 按操作形式分：按操作形式分：吸附吸附固體固體 吸附能力不同吸附能力不同分配分配液體液體 分配系數(shù)不同分配系數(shù)不同離子交換離子交換 離子交換劑離子交換劑 親和性不同親和性不同凝膠凝膠多孔凝膠，多孔凝膠， 通過速度不同通過速度不同親和親和固定相只能與一種組分結(jié)合，固定相只能與一種組分結(jié)合，分開其它無親和力的組分分開其它無親和力的組分 按層析原理

41、分：按層析原理分： 固定相固定相 各組分對固定相各組分對固定相（二）分配柱層析（二）分配柱層析 填充物為親水性的不填充物為親水性的不溶物質(zhì)如纖維素、淀溶物質(zhì)如纖維素、淀粉、硅膠等，支持劑粉、硅膠等，支持劑吸附著一層不會流動吸附著一層不會流動的水，可以看著為固的水，可以看著為固定相，沿固定相流過定相，沿固定相流過的是與它互不相溶的的是與它互不相溶的溶劑（苯酚，正丁醇）溶劑（苯酚，正丁醇）收集的組分用茚三酮收集的組分用茚三酮顯色定量。得出洗脫顯色定量。得出洗脫曲線。曲線。（三）紙層析（三）紙層析（四）薄層層析（四）薄層層析（五）離子交換層析（五）離子交換層析（六）氣液層析（六）氣液層析層析系統(tǒng)的流

42、動相為氣體，如氫、氦、氮，固定相為層析系統(tǒng)的流動相為氣體，如氫、氦、氮，固定相為涂漬在固體顆粒表面的液體，此層析技術(shù)為氣液層析涂漬在固體顆粒表面的液體，此層析技術(shù)為氣液層析氨基酸由于含有各種極性氨基酸由于含有各種極性基團，氣化十分困難，必基團，氣化十分困難，必須轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)化合物才須轉(zhuǎn)化為易揮發(fā)化合物才能進(jìn)行層析能進(jìn)行層析PTH-PTH-氨基酸氨基酸，然后經(jīng)三甲基硅烷基化，便可，然后經(jīng)三甲基硅烷基化，便可得到很好氣化的氨基酸衍生物。得到很好氣化的氨基酸衍生物。原理：原理：（七）高效液相層析（七）高效液相層析HPLC的特點：的特點： 使用的固定相支持劑顆粒很細(xì)，使用的固定相支持劑顆粒很細(xì)，表面積

43、大表面積大1.溶劑系統(tǒng)采用高壓，因此洗脫速溶劑系統(tǒng)采用高壓，因此洗脫速度增大度增大多種類型的柱層析都可用多種類型的柱層析都可用HPLCHPLC來代替，例如來代替，例如分配層析，離子交換層析，吸附層析以及凝分配層析，離子交換層析，吸附層析以及凝膠過濾。膠過濾。思考題1. 構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸屬于下列哪種氨基酸構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸屬于下列哪種氨基酸?( ) A. L-氨基酸氨基酸 B. L-氨基酸氨基酸 C. D- -氨基酸氨基酸 D. D- 氨基酸氨基酸 2. 含有含有2個羧基的氨基酸是個羧基的氨基酸是( ) A.谷氨酸谷氨酸 B. 蘇氨酸蘇氨酸 C.丙氨酸丙氨酸 D. 甘氨酸甘氨酸3.天然蛋白質(zhì)中

44、不存在的氨基酸是天然蛋白質(zhì)中不存在的氨基酸是( ) A. 半胱氨酸半胱氨酸 B. 瓜氨酸瓜氨酸 C. 蛋氨酸蛋氨酸 D. 羥脯氨酸羥脯氨酸1. A; 2. A; 3. B4. 280nm處有吸收峰的氨基酸處有吸收峰的氨基酸( ) A. 精氨酸精氨酸 B. 色氨酸色氨酸 C. 絲氨酸絲氨酸 D. 谷氨酸谷氨酸4. B1.1.下列有關(guān)氨基酸的敘述，哪個是錯誤的下列有關(guān)氨基酸的敘述，哪個是錯誤的? ? A. A.酪氨酸和苯丙氨酸都含有苯環(huán)酪氨酸和苯丙氨酸都含有苯環(huán) B.B.酪氨酸和絲氨酸都含羥基酪氨酸和絲氨酸都含羥基 C.C.亮氨酸和纈氨酸都是分支氨基酸亮氨酸和纈氨酸都是分支氨基酸 D.D.脯氨酸和

45、酪氨酸都是非極性氨基酸脯氨酸和酪氨酸都是非極性氨基酸 E.E.組氨酸、色氨酸和脯氨酸都是雜環(huán)氨基酸組氨酸、色氨酸和脯氨酸都是雜環(huán)氨基酸 2.2.下列哪一類氨基酸完全是非必需氨基酸下列哪一類氨基酸完全是非必需氨基酸? ? A. A.堿性氨基酸堿性氨基酸 B.B.含硫氨基酸含硫氨基酸 C.C.分支氨基酸分支氨基酸 D.D.芳香族氨基酸芳香族氨基酸 E.E.以上四種答案都不對以上四種答案都不對 1. D; 2.E. .下列氨基酸中哪些具有分支的碳?xì)鋫?cè)鏈下列氨基酸中哪些具有分支的碳?xì)鋫?cè)鏈? ? (1). (1).纈氨酸纈氨酸 (2).(2).組氨酸組氨酸 (3).(3).異亮氨酸異亮氨酸 (4).(4

46、).色氨酸色氨酸 A.1,2,3 B.1,3 C.2,4 A.1,2,3 B.1,3 C.2,4 D.4 E.1,2,3,4D.4 E.1,2,3,43. B二、是非題二、是非題1 1 自然界的多肽物質(zhì)均由自然界的多肽物質(zhì)均由L L構(gòu)型的氨基酸組成，完全沒有例外構(gòu)型的氨基酸組成，完全沒有例外2 2 組氨酸是人體的一種半必需氨基酸組氨酸是人體的一種半必需氨基酸3 3 蛋白質(zhì)中的所有的氨基酸（除甘氨酸外）都是左旋的蛋白質(zhì)中的所有的氨基酸（除甘氨酸外）都是左旋的4 4 脯氨酸與茚三酮反應(yīng)生成紫色產(chǎn)物脯氨酸與茚三酮反應(yīng)生成紫色產(chǎn)物5 5 蛋白質(zhì)中所有的組成氨基酸都可以用酸水解后用氨基酸分析蛋白質(zhì)中所有

47、的組成氨基酸都可以用酸水解后用氨基酸分析定量測出定量測出 6 6 所有的氨基酸中，因碳原子是一個不對稱原子，因此都具有所有的氨基酸中，因碳原子是一個不對稱原子，因此都具有旋光性旋光性1.+; 2.+; 3.-; 4.-; 5.-; 6.-1 1、氨基酸的側(cè)鏈對多肽或蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能非常重、氨基酸的側(cè)鏈對多肽或蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能非常重要。用三字母和單字母縮寫形式列出其側(cè)鏈為如下要求的氨要。用三字母和單字母縮寫形式列出其側(cè)鏈為如下要求的氨基酸：基酸：（a a）含有一個羥基。）含有一個羥基。（b b）含有一個氨基。）含有一個氨基。（c c）含有一個具有芳香族性質(zhì)的基團。）含有一個具有芳香族性質(zhì)的基團。（d d）含有分支的脂肪族烴鏈。）含有分支的脂肪族烴鏈。（e e）含有硫。）含有硫。 問答題問答題 2 2、某種溶液中含有三種三肽：、某種溶液中含有三種三肽：Tyr - Arg - Ser , Tyr - Arg - Ser , Glu - Met - Phe Glu - Met - Phe 和和Asp - Pro - Lys , - COOHAsp - P