蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座

第一章蛋白質(zhì)化學蛋白質(zhì)是許多不一樣α-氨基酸按一定序列經(jīng)過酰胺鍵（蛋白質(zhì)化學中專稱為肽鍵）縮合而成，含有較穩(wěn)定構(gòu)象并含有一定生物功效生物大分子

Protein蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第1頁

第一節(jié)蛋白質(zhì)元素組成

N含量在各種蛋白質(zhì)中比較靠近15%~18%

，平均為16%。每1g氮相當于6.25g蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)平均含N量為16％,這是凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量理論依據(jù)：

粗蛋白質(zhì)含量＝蛋白質(zhì)含N量×6.25蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第2頁方法：慣用6mol/L鹽酸或4mol/L硫酸，回流煮沸時間約20h。優(yōu)點：不引發(fā)消旋作用，得到是L-氨基酸。缺點：色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基氨基酸（絲氨酸、蘇氨酸）有一小部分被分解；天冬酰胺和谷氨酰胺酰胺基被水解成了羧基。第二節(jié)蛋白質(zhì)氨基酸組成

1.酸水解一、蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第3頁2.堿水解方法：普通用5mol/L氫氧化鈉煮沸10－20h。

優(yōu)點：色氨酸在水解中不受破壞。

缺點：多數(shù)氨基酸受到不一樣程度破壞，產(chǎn)生消旋現(xiàn)象，得到是D-和L-氨基酸混合物。另外，引發(fā)精氨酸脫氨（生成鳥氨酸和尿素）。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第4頁3.酶水解方法：用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂蛋白水解酶或稱蛋白酶（proteinase）已經(jīng)有十各種，慣用有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶（或稱糜蛋白酶）及胃蛋白酶等。優(yōu)點：不產(chǎn)生消旋作用，也不破壞氨基酸。水解位點特異，用于一級結(jié)構(gòu)分析，肽譜

缺點：使用一個酶往往水解不徹底，需幾個酶協(xié)同作用才能使蛋白質(zhì)完全水解。該法主要用于部分水解。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第5頁二、氨基酸功效：

1.組成蛋白質(zhì)2.一些aa及其衍生物充當化學信號分子-aminobutyricacid(-氨基丁酸)、Serotonic(5-羥色胺，血清擔心素)、melatonin(褪黑激素，N-乙酰-甲氧基色胺)，都是神經(jīng)遞質(zhì)，后二者是色氨酸衍生物(神經(jīng)遞質(zhì)是一個神經(jīng)細胞產(chǎn)生影響第二個神經(jīng)細胞或肌肉細胞功效物質(zhì))。Thyroxine(甲狀腺素，動物甲狀腺thyroidgland產(chǎn)生Tyr衍生物)和吲哚乙酸(植物中Trp衍生物)都是激素(激素就是一個細胞產(chǎn)生調(diào)整其它細胞功效化學信號分子)。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第6頁

3.氨基酸是許多含N分子前體物

核苷酸和核酸含氮堿基、血紅素、葉綠素合成都需要aa

4.一些基本氨基酸和非基本aa是代謝中間物

精氨酸、Citrulline(瓜氨酸)、Ornithine(鳥氨酸)是尿素循不(Ureacycle)中間物，含氮廢物在脊椎動物肝臟中合成尿素是排除它們一個主要機制。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第7頁

三、氨基酸結(jié)構(gòu)與分類18發(fā)覺Asp，1938年發(fā)Thr，當前已發(fā)覺180各種。不過組成蛋白質(zhì)aa常見有20種，稱為基本氨基酸（編碼蛋白質(zhì)氨基酸），還有一些稱為稀有氨基酸，是多肽合成后由基本aa經(jīng)酶促修飾而來。另外還有存在于生物體內(nèi)但不組成蛋白質(zhì)非蛋白質(zhì)氨基酸(約150種)。（一）編碼蛋白質(zhì)氨基酸（20種）也稱基本氨基酸或標準氨基酸，有對應(yīng)遺傳密碼。

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第8頁α-氨基酸普通結(jié)構(gòu)氨基在α-位，為L-構(gòu)型.除脯氨酸外，均為α-氨基酸除甘氨酸外，均為手性氨基酸蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第9頁氨基酸分類1.按R基化學結(jié)構(gòu)分類

能夠分為三類：脂肪族、芳香族和雜環(huán)族

脂肪族氨基酸含一氨基一羧基中性氨基酸甘氨酸Gly,

G丙氨酸Ala,

A纈氨酸Val,

V亮氨酸Lue,

L異亮氨酸Ile,

I蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第10頁R基均為中性烷基（Gly為H），R基對分子酸堿性影響很小，它們幾乎有相同等電點。（6.0±0.03）

Gly是唯一不含手性碳原子氨基酸，所以不具旋光性。從Gly至Ile，R基團疏水性增加，Ile是這20種a.a中脂溶性最強之一（除Phe2.5、Trp3.4、Tyr2.3以外）。

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第11頁絲氨酸（Ser,S）蘇氨酸（Thr,T）半胱氨酸（Cys,C）甲硫氨酸（Met,M）含羥基或硫脂肪族氨基酸蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第12頁含羥基有兩種：Ser和ThrSer-CH2OH基（pKa=15），在生理條件下不解離，但它是一個極性基團，能與其它基團形成氫鍵，含有主要生理意義。在大多數(shù)酶活性中心都發(fā)覺有Ser殘基存在。Thr中-OH是仲醇，含有親水性，但此-OH形成氫鍵能力較弱，所以，在蛋白質(zhì)活性中心中極少出現(xiàn)。Ser和Thr-OH往往與糖鏈相連，形成糖蛋白。含硫兩種：Cys、Met

Cys中R含巰基（-SH），Cys含有兩個主要性質(zhì)：（1）在較高pH值條件，巰基離解。（2）兩個Cys巰基氧化生成二硫鍵，生成胱氨酸(Cys—s—s—Cys)

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第13頁二硫鍵在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中含有主要意義。Cys還經(jīng)常出現(xiàn)在酶活性中心。MetR中含有甲硫基（-SCH3），硫原子有親核性，易發(fā)生極化，所以，Met是一個主要甲基供體。Cys與結(jié)石在細胞外液如血液中，Cys以胱氨酸(Cystine)氧化形式存在，胱氨酸溶解性最差。胱氨酸尿(Cystinuria)是一個遺傳病，因為胱氨酸跨膜運輸缺點造成大量胱氨酸排泄到尿中。胱氨酸在腎(Kidney)、輸尿管(ureter)、膀胱(urinarybladder)中結(jié)晶形成結(jié)石(Calculus,calculi)，結(jié)石會造成疼痛、發(fā)炎甚至尿血。大量服用青霉胺(Penicillcemine)能降低腎中胱氨含量，因為青霉胺與半胱氨酸形成化合物比胱氨酸易溶解。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第14頁酸性氨基酸及酰胺天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸（Glu,E）天冬酰胺（Asn,N）谷氨酰胺（Gln,Q）蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第15頁Asp、Glu，普通稱酸性氨基酸Asp側(cè)鏈羧基pKa（β-COOH）為3.86，Glu側(cè)鏈羧基pKa（γ-COOH）為4.25它們是在生理條件下帶有負電荷僅有兩個

氨基酸。Asn、Gln

酰胺基中氨基易發(fā)生氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)在生物合成和代謝中有主要意義蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第16頁堿性氨基酸

賴氨酸（Lys,K）精氨酸（Arg,R）組氨酸（His,H）雜環(huán)蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第17頁LysR側(cè)鏈上含有一個氨基，側(cè)鏈氨基pKa為10.53。生理條件下，Lys側(cè)鏈帶有一個正電荷（—NH3+），同時它側(cè)鏈有4個C直鏈，柔性較大，使側(cè)鏈氨基反應(yīng)活性增大。（如肽聚糖短肽間連接）Arg是堿性最強氨基酸，側(cè)鏈上胍基是已知堿性最強有機堿，pKa值為12.48，生理條件下完全質(zhì)子化。His含咪唑環(huán)，咪唑環(huán)pKa在游離氨基酸中和在多肽鏈中不一樣，前者pKa為6.00，后者為7.35，它是20種氨基酸中側(cè)鏈pKa值最靠近生理pH值一個，在靠近中性pH時，可離解平衡。它是在生理pH條件下唯一含有緩沖能力氨基酸。His含咪唑環(huán)，一側(cè)去質(zhì)子化和另一側(cè)質(zhì)子化同時進行，因而在酶酸堿催化機制中起主要作用。

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第18頁2、芳香族氨基酸苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trg,W）蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第19頁都含有共軛π電子體系,易與其它缺電子體系或π電子體系形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物(charge-transfercomplex)或電子重合復(fù)合物。在受體—底物、或分子相互識別過程中含有主要作用。這三種氨基酸在近紫外區(qū)有特殊吸收峰，蛋白質(zhì)紫外吸收主要來自這三種氨基酸，在280nm處，Trp＞Tyr＞Phe。Phe疏水性最強.。酪氨酸-OH磷酸化是一個十分普遍調(diào)控機制，Tyr在較高pH值時，酚羥基離解。Trp有復(fù)雜π共軛休系，比Phe和Tyr更易形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第20頁3、雜環(huán)氨基酸組氨酸（His,H）脯氨酸（Pro,P）蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第21頁Pro，有時也把His、Trp歸入這類。Pro是唯一一個環(huán)狀結(jié)構(gòu)氨基酸，它α-亞氨基是環(huán)一部分，所以含有特殊剛性結(jié)構(gòu)。它在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中含有極主要作用，普通出現(xiàn)在兩段α-螺旋之間轉(zhuǎn)角處，Pro殘基所在位置必定發(fā)生骨架方向改變蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第22頁2.按R基極性分類(能否與水形成氫鍵)

20種基本氨基酸能夠分成以下四組：

1、非極性氨基酸（八種）Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Met、Pro這類氨基酸R基都是疏水性，在維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)中起著主要作用。2、極性不帶電荷氨基酸（七種）

6種，絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺。這類氨基酸側(cè)鏈都能與水形成氫鍵，所以很輕易溶于水。酪氨酸-OH磷酸化是一個十分普遍調(diào)控機制，Ser和Thr-OH往往與糖鏈相連，Asn和Gln-NH2很輕易形成氫鍵，所以能增加蛋白質(zhì)穩(wěn)定性。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第23頁3、極性帶正電荷氨基酸三種堿性氨基酸：Lys、Arg、His在pH7時帶正電荷。當膠原蛋白中Lys側(cè)鏈氧化時能形成很強分子間(內(nèi))交聯(lián)。Arg胍基堿性很強，與NaOH相當。His是一個弱堿，在pH6.0時，HisR基50%以上質(zhì)子化，但pH7.0時，質(zhì)子化分子不到10%His是R基pK值在7附近唯一氨基酸。是天然緩沖劑，它往往存在于許多酶活性中心。

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第24頁

4、極性帶負電荷氨基酸

兩種酸性氨基酸：Asp、Glu。在pH6~7時，谷氨酸和天冬氨酸第二個羧基解離，所以，帶負電荷。酶活性中心：His、Ser、Cys非極性aa普通位于蛋白質(zhì)疏水關(guān)鍵，帶電荷aa和極性aa位于表面。

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第25頁三個有特征氨基酸

一是脯氨酸（Pro），因為它是一個環(huán)狀亞氨基酸。它氨基和其它氨基酸羧基形成肽鍵有顯著特點，較易變成順式肽鍵。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第26頁二是甘氨酸（Gly），它是唯一在α－碳原子上只有兩個氫原子，沒有側(cè)鏈氨基酸。為此它既不能和其它殘基側(cè)鏈相互作用，也不產(chǎn)生任何位阻現(xiàn)象，進而在蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)形成中有其特定作用。第三個是半胱氨酸(Cys)。它個性不但表現(xiàn)在其側(cè)鏈有一定大小和含有高度化學反應(yīng)活性，還在于兩個Cys能形成穩(wěn)定帶有二硫（橋）鍵胱氨酸。二硫鍵不但能夠在肽鏈內(nèi)，也能夠在肽鏈間存在。更有甚者，一樣一對二硫鍵能含有不一樣空間取向。

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第27頁（浙江大學題）按氨基酸R基極性性質(zhì)將其分為哪幾類？請寫出各類性質(zhì)，氨基酸名稱以及三字符號和單子符號解析：主要考查編碼蛋白質(zhì)20種氨基酸結(jié)構(gòu)和極性及單字和三字符號蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第28頁二、非編碼蛋白質(zhì)氨基酸也稱修飾氨基酸，是在蛋白質(zhì)合成后，由基本氨基酸修飾而來。Prothrombin(凝血酶原)中含有-羧基谷氨酸，能結(jié)合Ca2+。結(jié)締組織中最豐富蛋白質(zhì)膠原蛋白含有大量4-羥脯氨酸和5-羥賴氨酸。（1）4-羥脯氨酸（2）5-羥賴氨酸這兩種氨基酸主要存在于結(jié)締組織纖維狀蛋白（如膠原蛋白）中。（3）6-N-甲基賴氨酸（存在于肌球蛋白中）

(4)г-羧基谷氨酸

存在于凝血酶原及一些含有結(jié)合Ca2+離子功效蛋白質(zhì)中。（5）Tyr衍生物：3.5-二碘酪氨酸、甲狀腺素（甲狀腺蛋白中）（6）鎖鏈素由4個Lys組成（彈性蛋白中）。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第29頁（三）非蛋白質(zhì)氨基酸除參加蛋白質(zhì)組成20各種氨基酸外，生物體內(nèi)存在大量氨基酸中間代謝產(chǎn)物，它們不是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)單元，但在生物體內(nèi)含有很多生物學功效，如尿素循環(huán)中L-瓜氨酸和L-鳥氨酸。（1）L-型α–氨基酸衍生物L-瓜氨酸L-鳥氨酸（2）D-型氨基酸D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短桿菌肽S）（3）β-、γ-、δ-氨基酸β-Ala（泛素前體）、γ-氨基丁酸（神經(jīng)遞質(zhì)）。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第30頁β-丙氨酸是遍多酸（泛酸）（一個維生素）前體成份γ–氨基丁酸是傳遞神經(jīng)沖動化學介質(zhì)L-瓜氨酸、L-鳥氨酸是尿素循環(huán)中間體蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第31頁甜菜堿肌氨酸鳥氨酸胍氨酸蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第32頁四、氨基酸主要理化性質(zhì)（一）普通物理性質(zhì)α-氨基酸為無色晶體，熔點極高，普通在200℃以上。有無味、有味甜、有味苦、谷氨酸單鈉鹽有鮮味，是味精主要成份。各種氨基酸在水中溶解度差異很大，除胱氨酸和酪氨酸外普通都能溶于水，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。脯氨酸和羥脯氨酸能溶于乙醇或乙醚中。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第33頁（二）氨基酸光吸收組成蛋白質(zhì)20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū)(<220nm)都有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光能力，因為它們含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)。Tyr：max＝275nm，275=1.4x103;Phe：max＝257nm，257=2.0x102;Trp：max＝280nm，280=5.6x103蛋白質(zhì)因為含有Tyr、Phe、Trp(尤其Tyr和Trp)，也有紫外光吸收能力，普通最大吸收在280nm處。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第34頁分光光度計定量分析依據(jù)：Lambert-Beer定律A=LogIo/I=εCL蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第35頁所謂兩性離子是指在同一個氨基酸分子上帶有能放出質(zhì)子－NH3+正離子和能接收質(zhì)子－COO-負離子。氨基酸是兩性電解質(zhì)。

（三）、氨基酸酸堿性質(zhì)蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第36頁氨基酸在晶體和水溶液中主要以兼性離子形式存在α-氨基酸都含有-COOH和-NH2，都是不揮發(fā)結(jié)晶固體，熔點200-350℃，不溶于非極性溶劑，而易溶于水，這些性質(zhì)與經(jīng)典羧酸（R-COOH）或胺（R-NH2）顯著不一樣。三個現(xiàn)象：①晶體熔點高→離子晶格，不是分子晶格。②不溶于非極性溶劑→極性分子③介電常數(shù)高（氨基酸使水介電常數(shù)增高，而乙醇、丙酮使水介電常數(shù)降低。）→水溶液中氨基酸是極性分子。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第37頁原因：α-羧基pK1在2.0左右，當pH>3.5，α-羧基以-COO-形式存在。α-氨基pK2在9.4左右，當pH<8.0時，α-氨基以α-NH3+形式存在。在pH3.5-8.0時，帶有相反電荷，所以氨基酸在水溶液中是以兩性離子離子形式存在。Gly熔點232℃比對應(yīng)乙酸（16.5℃）、乙胺（80.5℃）高，可推測氨基酸在晶體狀態(tài)也是以兩性離子形式存在。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第38頁氨基酸兩性解離性質(zhì)及等電點

pH=pI

凈電荷=0pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-(pK′1)(pK′2)在一定pH條件下，氨基酸分子中所帶正電荷數(shù)和負電荷數(shù)相等，即凈電荷為零，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液pH值稱為該種氨基酸等電點(isoelectricpoint，pI)。－－即氨基酸等電點是它展現(xiàn)電中性時所處環(huán)境pH值。1、概念蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第39頁氨基酸解離常數(shù)可用測定滴定曲線試驗方法求得蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第40頁在pH2.34和pH9.60處，Gly含有緩沖能力。滴定開始時，溶液中主要是Gly+。起點：100%Gly+凈電荷：+1第一拐點：50%Gly+，50%Gly±平均凈電荷：+0.5第二拐點：100%Gly±凈電荷：0等電點pI第三拐點：50%Gly±，50%Gly-平均凈電荷：-0.5終點：100%Gly-凈電荷：-1第一拐點：pH=pK+lg[Gly±]/[Gly+]，pH=pK1=2.34第二拐點：100%Gly±，凈電荷為0，此時pH值稱氨基酸等電點pI。第三拐點：pH=pK2+lg[Gly-]/[Gly±]=pK2=9.6蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第41頁Handerson-Hasselbalch方程:pH=pKa+log[質(zhì)子受體/質(zhì)子供體]計算緩沖溶液pH主要公式緩沖容量與緩沖正確濃度相關(guān),越濃緩沖能力越大與pH及pK相關(guān),pH=pK時緩沖能力最大2.計算緩沖正確濃度比值計算在任一pH條件下一個酸或堿(或氨基酸)離子化百分數(shù)蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第42頁2、氨基酸等電點計算

可見，氨基酸pI值等于該氨基酸兩性離子兩側(cè)基團pK′值之和二分之一。pI=2pK′1+pK′2一氨基一羧基AA等電點計算：pI=2pK′2+pK′3二氨基一羧基AA等電點計算：pI=2pK′1+pK′2一氨基二羧基AA等電點計算：蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第43頁A.等電點時，氨基酸溶解度最小，輕易沉淀。利用該性質(zhì)可分離制備一些氨基酸。比如谷氨酸生產(chǎn)，即將微生物發(fā)酵液pH值調(diào)至3.22（谷氨酸等電點）而使谷氨酸沉淀析出。B.利用各種氨基酸等電點不一樣，可經(jīng)過電泳法、離子交換法等在試驗室或工業(yè)生產(chǎn)上進行混合氨基酸分離或制備。氨基酸等電點可由其分子上解離基團解離常數(shù)來確定－－3、應(yīng)用蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第44頁1.某氨基酸溶于pH7水中，所得氨基酸溶液pH為8，問此氨基酸pI是大于8、等于8還是小于8？解析：主要從氨基酸解離特點考慮，先確定其兩性離子狀態(tài)（即等電點狀態(tài)），然后分析氨基酸溶液變?yōu)?時是從水中吸收了質(zhì)子還是釋放了質(zhì)子。解答：氨基酸晶體主要以兩性離子形式存在，溶于pH7水中，溶液pH從7升為8，說明氨基酸在溶解過程中從水中吸收了質(zhì)子。溶液中有以下平衡：AA±

+H2OAA+

+OH-要使AA+所帶電荷為零，必須加堿，這會使pH＞8，故氨基酸pI＞

8。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第45頁2.計算以下溶液pH值：（1）0.1mol/LGly0.05mol/LNaOH等體積混合液(2)0.1mol/LGly0.05mol/LHCl等體積混合液解答：（1）Gly和NaOH反應(yīng)為：+H3N-CH2-COO-+NaOHH2N-CH2-COO-Na++H2OGly±Gly-0.1mol/LGly0.05mol/LNaOH等體積混合后[Gly-]=[OH-]=0.05/2=0.025(mol/L)[Gly±]=(0.1-0.05)/2=0.025(mol/L)此時溶液存在以下平衡：+H3N-CH2-COO-H2N-CH2-COO-+H+Ka2依據(jù)公式pH=pKa+lg[質(zhì)子受體/質(zhì)子供體]混合后溶液pH值為pH=pKa2+lg([Gly-]/[Gly±])=9.6+lg(0.025/0.025)=9.6蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第46頁（2）Gly和HCl反應(yīng)為：+H3N-CH2-COO-+HClCl-

+H3N-CH2-COOHGly±Gly+0.1mol/LGly0.05mol/LHCl等體積混合后[Gly+]=[H+]=0.05/2=0.025(mol/L)[Gly±]=(0.1-0.05)/2=0.025(mol/L)此時溶液存在以下平衡：+H3N-CH2-COO-

+H3N-CH2-COOHKa1依據(jù)公式pH=pKa+lg[質(zhì)子受體/質(zhì)子供體]混合后溶液pH值為pH=pKa1+lg([Gly±]/[Gly+])=2.34+lg(0.025/0.025)=2.34蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第47頁3.制備1LpH3.2,0.1mol/L甘氨酸緩沖液，需0.1mol/L甘氨酸鹽酸鹽(Cl-+H3N-CH2-COOH)和0.1mol/L甘氨酸(+H3N-CH2-COO-)各多少？解答：甘氨酸鹽酸鹽(Cl-+H3N-CH2-COOH)實際上為二元酸，它解離式為+H3N-CH2-COO-+H+

+H3N-CH2-COOHKa1Gly±Gly+pH=pKa1+lg([Gly±]/[Gly+]),3.2=2.34+lg([Gly±]/[Gly+])lg([Gly±]/[Gly+])=3.2-2.34=0.86,[Gly±]/[Gly+]=7.24因為配制甘氨酸緩沖溶液所用甘氨酸鹽酸鹽和甘氨酸原始濃度相同，所以它們濃度之比就是它們所用體積之比，VGly±

/VGly+=7.24已知緩沖溶液總體積為1L,VGly±/(1-VGly±）=7.24，VGly±=0.879(L),VGly+=0.121(L)蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第48頁（四）氨基酸化學性質(zhì)

氨基酸是離子化合物，但在溶液狀態(tài)時，存在以下平衡：化學反應(yīng)中可用左邊結(jié)構(gòu)式表示氨基酸。氨基酸分子α-氨基、α-羧基能參加反應(yīng)，有側(cè)鏈R基團也能參加反應(yīng)

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第49頁1.α-NH2參加反應(yīng)A.?；磻?yīng)①?；噭浩S氧酰氯、叔丁氧甲酰氯、苯二甲酸酐、對-甲苯磺酰氯。這些?；瘎┰诙嚯暮偷鞍踪|(zhì)人工合成中被用作氨基保護劑。②丹磺酰氯（DNS-Cl，5—二甲基氨基萘-1-磺酰氯）DNS—Cl可用于多肽鏈—NH2末端氨基酸標識和微量氨基酸定量測定。NGly—Ala—Ser—Leu—PheC→→→→NDNS—Gly—Ala—Ser—Leu—PheC水解DNS—Gly、Ala、Ser、Leu、PheDNS-氨基酸在紫外光激發(fā)后發(fā)黃色熒光。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第50頁③（生物體內(nèi)）在酶和ATP存在條件下，羧酸也可與氨基酸氨基作用，形成?；a(chǎn)物。苯甲酸與Gly氨基?；磻?yīng)是生物體內(nèi)解毒作用一個經(jīng)典例子。苯甲酸是食品防腐劑，在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成N-苯甲酰-Gly后，可經(jīng)尿排出。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第51頁B.烷基化反應(yīng)α-氨基中氮是一個親核中心，能發(fā)生親核取代反應(yīng)。Sanger反應(yīng)（2,4一二硝基氟苯，DNFB或FDNB）二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸），黃色，層析法判定，被Sanger用來測定多肽NH2末端氨基酸。Edman反應(yīng)（苯異硫氰酸酯，PITC）苯氨基硫甲酰衍生物（PTC-氨基酸）→苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物（PTH-氨基酸）PTH-氨基酸，無色，能夠用層析法分離判定。被Edman用來判定多肽NH2末端氨基酸蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第52頁

含硫氨基酸烷基化反應(yīng)硫原子也是親核中心，可發(fā)生親核取代反應(yīng)。生物體內(nèi)，最主要甲基化試劑是S-腺苷甲硫氨酸（SAM），是由Met與ATP作用得到S-烷基化產(chǎn)物。在酶催化下，SAM能夠使各種生物分子氨基甲基化，如磷脂酰膽堿生物合成。S-腺嘌呤核苷-高半胱氨酸（比Cys多一個-CH2）蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第53頁C.形成西佛堿反應(yīng)西佛堿是以氨基酸為底物一些酶促反應(yīng)如轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)中間物。氨基酸α-氨基能與醛類化合物反應(yīng)生成弱堿，即所謂西佛堿（Schiff’sbase）。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第54頁D.與甲醛反應(yīng)

用NaOH滴定氨基酸甲醛滴定法判斷蛋白質(zhì)水解或合成進度蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第55頁E.與亞硝酸反應(yīng)在標準條件下測定生成N2體積，即可計算出氨基酸量。用途：范斯萊克（VanSlyke）法測定氨基氮基礎(chǔ)?？捎糜诎被岫亢偷鞍踪|(zhì)水解程度測定。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第56頁F.與熒光胺反應(yīng)熒光胺熒光產(chǎn)物熒光產(chǎn)物激發(fā)波長λx=390nm,發(fā)射波長

λM=475nm,該反應(yīng)非常靈敏（1ng），可依據(jù)熒光強度εM測定氨基酸含量蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第57頁G.脫氨基反應(yīng)經(jīng)對應(yīng)氨基酸氧化酶、轉(zhuǎn)氨酶催化反應(yīng)。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第58頁2、α-羧基參加反應(yīng)脫羧基反應(yīng):是生成胺類主要反應(yīng)成鹽、成酯分別與堿、醇作用,可用于羧基保護成酰氯反應(yīng)（使羧基活化）氨基被保護后，羧基可與二氯亞砜或五氯化磷反應(yīng)，生成酰氯。此反應(yīng)使氨基酸羧基活化，易與另一個氨基酸氨基結(jié)合，在多肽人工合成中慣用。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第59頁3、α-氨基和α-羧基參加反應(yīng)（1）與茚三酮反應(yīng)慣用于氨基酸定性或定量檢測脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，其余全部α-氨基酸與茚三酮反應(yīng)均產(chǎn)生藍紫色物質(zhì)。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第60頁（2）成肽反應(yīng)這是多肽和蛋白質(zhì)生物合成基本反應(yīng)。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第61頁（1）Tyr酚基

在3和5位上可發(fā)生親電取代反應(yīng)，如碘化、硝化。

Pauly反應(yīng)——可用于檢測TyrTyr酚基能夠與重氮化合物，如重氮苯磺酸，結(jié)合生成橘黃色化合物橘黃色4.側(cè)鏈R基參加反應(yīng)蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第62頁（2）His咪唑基與重氮鹽（重氮苯磺酸）反應(yīng)棕紅色附：咪唑基性質(zhì)組氨酸含有咪唑基，它pK2值為6.0，在生理條件下含有緩沖作用。組氨酸中咪唑基能夠發(fā)生各種化學反應(yīng)。能夠與ATP發(fā)生磷?；磻?yīng)，形成磷酸組氨酸，從而使酶活化。組氨酸咪唑基也能發(fā)生烷基化反應(yīng)。生成烷基咪唑衍生物，并引發(fā)酶活性降低或喪失蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第63頁簡述組氨酸作用解答：（1）His咪唑基pK值在氨基酸和多肽鏈中分別為6.00和7.35，后者靠近生理條件。故在生理條件下，咪唑基既能夠作為質(zhì)子受體，又能夠作為質(zhì)子供體，在pH7附近含有顯著緩沖能力。血紅蛋白因為含有較多His殘基，使其在pH7附近有顯著緩沖能力。（2）His咪唑基供出質(zhì)子或接收質(zhì)子速度十分快速，因而在很多酶活性中心都有His殘基參加（3）組氨酸中咪唑基能夠發(fā)生各種化學反應(yīng)。能夠與ATP發(fā)生磷?；磻?yīng)，形成磷酸組氨酸，從而使酶活化。（4）組氨酸咪唑基也能發(fā)生烷基化反應(yīng)。生成烷基咪唑衍生物，并引發(fā)酶活性降低或喪失

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第64頁(3)Cys巰基（-SH）參加反應(yīng)－－性質(zhì)很活潑作用：這些反應(yīng)可用于巰基保護。C6H5CH2ClA.在弱堿性條件下，與鹵代烴（如芐氯、碘乙酰胺等）反應(yīng)，生成穩(wěn)定烴基衍生物。蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第65頁作用：與金屬離子螯合性質(zhì)可用于體內(nèi)解毒。B.與各種金屬離子，如對羥基汞苯甲酸，形成穩(wěn)定程度不一樣絡(luò)合物蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第66頁作用：氧化還原反應(yīng)可使蛋白質(zhì)分子中二硫鍵形成或斷裂。胱氨酸+2H-2HC.很輕易被氧化形成二硫鍵（－S－S－）蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第67頁次磺酸sulfenic

亞磺酸sulfinic磺酸sulfonicS-nitrosothiolS-nitrothiol蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第68頁（4）羥基參加反應(yīng)作用：可用于修飾蛋白質(zhì)（酶）。二異丙基氟磷酸

Ser和Thr羥基能夠與酸作用形成酯。在蛋白質(zhì)分子中，Ser常與磷酸結(jié)合。SersSer是大多數(shù)蛋白水解酶活性中心主要組分，各種?；噭┠芘c酶活性中心Ser羥基作用，造成酶失活。Ser蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第69頁（一）電泳分離舉例：Glu、Leu、His、Lys，4種混合樣，在pH6.0時，泳動方向及相對速度。GluLeuHisLyspI3.225.987.599.74五、氨基酸分析分離

蛋白質(zhì)化學醫(yī)學專家講座第70頁（二）分配層析普通原理

層析即色層分析又稱色譜(chromatograph)固定相(stationaryphase)流動相(mobilephase)