蛋白質(zhì)的基本結(jié)

（一）氨基酸的理化性質(zhì)

◆無色晶體，熔點(diǎn)較高（200℃～300℃）水中溶解度各不同，取決于側(cè)鏈。氨基酸能使水的介電常數(shù)增高。氨基酸的晶體是離子晶體。氨基酸是離子化合物。

◆除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。1、一般物理性質(zhì)當(dāng)前第1頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)2.旋光活性除甘氨酸外，19種AA都具有旋光性。L,D型氨基酸的旋光方向相反，但是角度相同，能使偏振光向左的叫左旋異構(gòu)體，反之叫做右旋異構(gòu)體。比旋光度是氨基酸的重要物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù)。當(dāng)前第2頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)3.光吸收性構(gòu)成蛋白質(zhì)的20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)均有光吸收。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的能力?？梢酝ㄟ^測(cè)定280nm處的紫外吸收值的方法對(duì)蛋白溶液進(jìn)行定量。

當(dāng)前第3頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)4.氨基酸的解離性質(zhì)

（1）氨基酸是兼性離子

質(zhì)子受體和質(zhì)子供體。所謂兼性離子是指在同一分子上帶有能釋放質(zhì)子的正離子基團(tuán)和能接受質(zhì)子的負(fù)離子基團(tuán)。兼性離子本身既是酸又是堿。因此它既可以和酸反應(yīng)，也可以和堿反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明：氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)時(shí)，都以兼性離子形式存在。

當(dāng)前第4頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)（2）氨基酸的解離性氨基酸在結(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，而是離解成兼性離子。在兼性離子中，氨基是以質(zhì)子化(-NH3+)形式存在，羧基是以離解狀態(tài)(-COO-)存在。在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。PH1710凈電荷+10-1正離子兼性離子負(fù)離子

當(dāng)前第5頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)pK′值的含義pK1′，pK2′分別為a-碳原子上的COOH和NH3+的解離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)，可以利用滴定曲線求得。當(dāng)前第6頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)（3）氨基酸的等電點(diǎn)pI當(dāng)溶液為某一pH值時(shí)，AA主要以兼性離子的形式存在，分子中所含的正負(fù)電荷數(shù)目相等，凈電荷為0。這一pH值即為AA的等電點(diǎn)（pI）。在pI時(shí)，AA在電場(chǎng)中既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)，即處于兩性離子狀態(tài)。當(dāng)前第7頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)氨基酸等電點(diǎn)的計(jì)算側(cè)鏈不含離解基團(tuán)的中性氨基酸，其等電點(diǎn)是它的pK1和pK2的算術(shù)平均值：pI=(pK1+pK2)/2當(dāng)前第8頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)pI=(pK1+pK2)/2甘氨酸滴定曲線當(dāng)前第9頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)氨基酸等電點(diǎn)的計(jì)算同樣，對(duì)于側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸，其pI值也決定于兩性離子兩邊的pK值的算術(shù)平均值。酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR-COO-

)/2堿性氨基酸：pI=(pK2+pKR-NH2)/2當(dāng)前第10頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)當(dāng)前第11頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)5.氨基酸的化學(xué)性質(zhì)◆與甲醛的反應(yīng)◆與亞硝酸的反應(yīng)

◆與?；噭┑姆磻?yīng)◆烴基化反應(yīng)◆生成西佛堿的反應(yīng)

（一）α-氨基參加的反應(yīng)：（二）α-羧基參加的反應(yīng)：（三）-氨基和羧基共同參與的反應(yīng)：（四）氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)：當(dāng)前第12頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)與甲醛發(fā)生羥甲基化反應(yīng)甲醛易與氨基酸中的氨基發(fā)生加成反應(yīng)，生成單或雙的羥甲基氨基酸衍生物，即羥甲基化反應(yīng)。羥甲基氨基酸二羥甲基氨基酸當(dāng)前第13頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)與亞硝酸反應(yīng)用途：范斯來克法定量測(cè)定氨基酸的基本反應(yīng)。反應(yīng)中產(chǎn)生的氮?dú)庖话雭碜园被幔话雭碜詠喯跛?，所以，在?biāo)準(zhǔn)條件下，測(cè)定反應(yīng)生成的氮?dú)怏w積，就可以用來計(jì)算氨基酸的含量。室溫，重氮反應(yīng)a-羥基酸氨基酸的氨基在室溫下能夠與亞硝酸發(fā)生重氮反映反應(yīng)，生成a-氨基酸并放出氮?dú)?。?dāng)前第14頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)弱堿性?；磻?yīng)用途：用于保護(hù)氨基以及肽鏈的合成。酰鹵或者酸酐酰胺酰鹵或者酸酐在弱堿性條件下可以與氨基酸的氨基發(fā)生?；磻?yīng)，生成酰胺。當(dāng)前第15頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)?；磻?yīng)用于氨基酸氮端測(cè)定在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯DNS-Cl）可以與N-端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸(DNS-AA)。較強(qiáng)的熒光性質(zhì)當(dāng)前第16頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)芥子氣與2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)烴基化反應(yīng)弱堿性酸性Sanger法測(cè)定N末端氨基酸基礎(chǔ)黃色，色譜鑒定氨基酸的氨基可以與親電性的化合物如鹵代烴等發(fā)生烴基化反應(yīng)，生成烴基化合物。當(dāng)前第17頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)Sanger法。2,4-二硝基氟苯在堿性條件下，能夠與肽鏈N-端的游離氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。在酸性條件下水解，得到黃色DNP-氨基酸。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同的DNP-氨基酸可以用色譜法進(jìn)行鑒定。當(dāng)前第18頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)生成西佛堿的反應(yīng)

R’COOHR’COOC=O+H2NCHC=NCHHRHR醛氨基酸Schiff’s堿-H20+H20氨基酸可以與醛或者酮發(fā)生親核反應(yīng)，生成西佛堿（Schiffbase），西佛堿是生物體內(nèi)氨基酸，羧基以及多種酶促反應(yīng)的重要中間產(chǎn)物當(dāng)前第19頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)（一）α-羧基參加的反應(yīng)：1.成鹽或成酯反應(yīng)2.成酰鹵反應(yīng)3.脫羧基反應(yīng)4.疊氮反應(yīng)當(dāng)前第20頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)a.AA+NaOH－→氨基酸鈉鹽(氨基酸的堿金屬鹽能溶于水,重金屬鹽不溶于水)

b.Hcl

AA+無水醇－→氨基酸乙酯的鹽酸鹽

當(dāng)AA的COOH變成甲酯，乙酯或鈉鹽后，COOH的化學(xué)反應(yīng)性能被掩蔽或者說COOH被保護(hù)，NH2的化學(xué)性能得到了加強(qiáng)or活化，易與酰基結(jié)合。為什么AA的?；蜔N基化在堿性溶液中進(jìn)行？干燥，回流成鹽或成酯反應(yīng)當(dāng)前第21頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)形成酰鹵的反應(yīng)用途：這是使氨基酸羧基活化的一個(gè)重要反應(yīng)。?；被幔ò被货；Ｗo(hù)了的氨基酸）與三氯化磷，五氯化磷或亞硫酰氯反應(yīng)可以得到相應(yīng)的酰氯。當(dāng)前第22頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)氨基酸在氨基酸脫羧酶的作用下，可以生成相應(yīng)的伯胺。氨基酸在谷氨酸脫羧酶作用下形成γ-氨基丁酸脫羧基的反應(yīng)當(dāng)前第23頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)疊氮反應(yīng)用途：疊氮化合物常作為多肽合成活性中間體，活化羧基。無水肼?；被岬募柞セ蛘咭阴グ被狨ｋ聛喯跛岑B氮化合物當(dāng)前第24頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)（三）-氨基和羧基共同參與的反應(yīng)：◆與茚三酮反應(yīng)◆成肽反應(yīng)當(dāng)前第25頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)與茚三酮反應(yīng)弱堿性，共熱脫氨，脫羧570nm當(dāng)前第26頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)440nm當(dāng)前第27頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基發(fā)生縮合形成酰胺鍵，也叫肽鍵（peptidebond）成肽反應(yīng)是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)，常不能自發(fā)進(jìn)行，需通過羧基的活化來進(jìn)行。成肽反應(yīng)當(dāng)前第28頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)（四）氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)：◆巰基（-SH）的性質(zhì)◆羥基的性質(zhì)◆咪唑基的性質(zhì)◆甲硫基的性質(zhì)◆胍基的性質(zhì)◆芳香環(huán)的性質(zhì)當(dāng)前第29頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)巰基的性質(zhì)較活潑，反應(yīng)類型多，這里介紹一些重要的反應(yīng)：巰基的性質(zhì)作用：與金屬離子的螯合性質(zhì)可用于體內(nèi)解毒。半胱氨酸絡(luò)合物汞苯甲酸◆與金屬離子形成絡(luò)合物：當(dāng)前第30頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)胱氨酸半胱氨酸◆巰基的還原活性：半胱氨酸的巰基具有還原性，很容易被氧化成二硫鍵，兩分子半胱氨酸通過二硫鍵（-s-s-）連接成的化合物叫胱氨酸，二硫鍵也容易被還原成巰基。當(dāng)前第31頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)二硫鍵在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中起著重要的作用，兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的半胱氨酸殘基通過形成二硫鍵從而使得肽鏈折疊，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。卷發(fā)角蛋白氧化還原當(dāng)前第32頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)◆巰基可被氧化：半胱氨酸或者胱氨酸6HCOOOH過甲酸磺基丙氨酸當(dāng)前第33頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)20種常見氨基酸中，絲氨酸和蘇氨酸中存在羥基。絲氨酸以及蘇氨酸的羥基能夠與酸反應(yīng)形成酯，如絲氨酸與磷酸形成絲氨酸磷酸酯。絲氨酸是多種蛋白質(zhì)水解酶活性中心的主要組成部分。羥基的性質(zhì)絲氨酸蘇氨酸當(dāng)前第34頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)咪唑基的性質(zhì)組氨酸組氨酸中的咪唑基可以發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，如某些酶的組氨酸殘基可以與ATP發(fā)生磷?；磻?yīng)形成磷酰組氨酸，從而使酶活化。組氨酸含有咪唑基，它的pK2值為6.0，在生理?xiàng)l件下具有緩沖作用。血紅蛋白含有較多的Pro殘基。當(dāng)前第35頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)組氨酸的咪唑基也可以發(fā)生烷基化反應(yīng)，例如多種水解酶活性中心的組氨酸可以與烷基化試劑反應(yīng)，生成烷基化咪唑衍生物，從而影響到酶的活性。當(dāng)前第36頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)甲硫氨酸甲硫基的性質(zhì)甲硫氨酸的側(cè)鏈易與鹵代烷烴等發(fā)生親核取代反應(yīng)而形成烷基化合物：生成的烷基衍生物用巰基試劑處理后可以去除烷基或原有的甲基，所以是進(jìn)行蛋白質(zhì)或肽的同位素標(biāo)記的一種方法。當(dāng)前第37頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)精氨酸胍基的性質(zhì)精氨酸側(cè)鏈上的胍基有很強(qiáng)的堿性，在硼酸鈉緩沖液中，可以與1,2環(huán)己二酮生成縮合物，該縮合物在羥胺緩沖液中不穩(wěn)定，會(huì)逆向重新生成精氨酸，所以可以用于氨基酸序列的分析以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能研究過程中精氨酸的保護(hù)。當(dāng)前第38頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)苯丙氨酸酪氨酸色氨酸芳香環(huán)的性質(zhì)當(dāng)前第39頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)Pauly反應(yīng)酪氨酸的芳香基與對(duì)氨基苯磺酸的重氮鹽反應(yīng)生成橘黃色的偶氮化合物，可以用于檢測(cè)酪氨酸。當(dāng)前第40頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)His側(cè)鏈咪唑基與重氮苯磺酸生成棕紅色化合物Pauly反應(yīng)當(dāng)前第41頁\共有43頁\編于星期六\10點(diǎn)根據(jù)分離原