生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座

第3章氨基酸(Aminoacids)一、氨基酸——蛋白質(zhì)構(gòu)件分子二、氨基酸分類(lèi)三、氨基酸酸堿化學(xué)四、氨基酸化學(xué)反應(yīng)五、氨基酸光學(xué)活性和光譜性質(zhì)六、氨基酸混合物分析分離生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第1頁(yè)一、氨基酸——蛋白質(zhì)構(gòu)件分子

將蛋白質(zhì)完全水解（酸水解、堿水解、酶水解）能夠得到組成蛋白質(zhì)基本成份，這些基本成份是L-氨基酸。生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第2頁(yè)氨基酸結(jié)構(gòu)通式α碳原子為手性碳側(cè)鏈基團(tuán)生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第3頁(yè)氨基酸經(jīng)過(guò)肽鍵（酰胺鍵）連接成肽CarboxylendAminoendAminoacid2DipeptideAminoacid1生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第4頁(yè)二、氨基酸分類(lèi)從各種生物體中發(fā)覺(jué)氨基酸已經(jīng)有180各種。20種常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第5頁(yè)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸ⅠGlycineAlanineValineLeucineIsoleucine生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第6頁(yè)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸ⅡSerineThreonineCysteineMethionine蛋氨酸生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第7頁(yè)常見(jiàn)蛋白質(zhì)ⅢAsparticacidGlutamicacidAsparagineGlutamine生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第8頁(yè)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸ⅣLysineArginineHistidineProline生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第9頁(yè)常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸ⅤPhenylalanineTyrosineTryptophan生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第10頁(yè)氨基酸按其R基極性分類(lèi)

（pH7時(shí)）非極性R基氨基酸不帶電荷極性R基氨基酸帶正電荷R基氨基酸帶負(fù)電荷R基氨基酸丙氨酸甘氨酸賴氨酸天冬氨酸纈氨酸絲氨酸精氨酸谷氨酸亮氨酸蘇氨酸組氨酸異亮氨酸半胱氨酸脯氨酸酪氨酸苯丙氨酸天冬酰胺色氨酸谷氨酰胺甲硫氨酸生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第11頁(yè)不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸Ⅰ生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第12頁(yè)不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸Ⅱ生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第13頁(yè)不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸Ⅲ生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第14頁(yè)不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸Ⅳ生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第15頁(yè)不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸Ⅴ硒代半胱氨酸生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第16頁(yè)非蛋白質(zhì)氨基酸Ⅰ生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第17頁(yè)非蛋白質(zhì)氨基酸Ⅱ生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第18頁(yè)非蛋白質(zhì)氨基酸Ⅲ生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第19頁(yè)非蛋白質(zhì)氨基酸甲狀腺素生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第20頁(yè)三、氨基酸酸堿化學(xué)氨基酸兼性離子生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第21頁(yè)甘氨酸兼性離子解離生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第22頁(yè)甘氨酸滴定曲線pK1=2.34pI=5.97pK2=9.60生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第23頁(yè)Handerson-Hasselbalch公式當(dāng)[質(zhì)子受體]=[質(zhì)子供體]時(shí)生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第24頁(yè)谷氨酸和賴氨酸滴定曲線生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第25頁(yè)谷氨酸解離反應(yīng)式和pI計(jì)算生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第26頁(yè)賴氨酸解離反應(yīng)式和pI計(jì)算生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第27頁(yè)部分氨基酸解離常數(shù)和等電點(diǎn)氨基酸-COOHpKa-NH3+pKaR基pKapI天冬氨酸2.099.823.86（βCOOH）2.97谷氨酸2.199.674.25（γCOOH）3.22精氨酸2.179.0412.48（胍基）10.76賴氨酸2.188.9510.53（εNH3+）9.74組氨酸1.829.176.00（咪唑基）7.59半胱氨酸1.7110.788.33（SH）5.02酪氨酸2.209.1110.07（OH）5.66生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第28頁(yè)甘氨酸氨基與甲醛反應(yīng)反應(yīng)結(jié)果減弱了氨基堿性生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第29頁(yè)氨基酸甲醛滴定曲線

因?yàn)榧蛹兹┡c氨基酸氨基反應(yīng)，減弱了氨基堿性，使得滴定終點(diǎn)向中性pH偏移，由pH12左右降低到pH9左右，恰好是酚酞指示劑變色區(qū)域。生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第30頁(yè)四、氨基酸化學(xué)反應(yīng)

（一）α－氨基參加反應(yīng)

1.與亞硝酸反應(yīng)室溫（氨基酸定量）生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第31頁(yè)2.與?；噭┓磻?yīng)芐氧甲酰氯芐氧甲酰氨基酸（保護(hù)氨基）生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第32頁(yè)其它酰基化試劑生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第33頁(yè)3.烴基化反應(yīng)

與DNFB反應(yīng)（氨基酸判定）return生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第34頁(yè)3.烴基化反應(yīng)

與PITC反應(yīng)（氨基酸判定）return生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第35頁(yè)4.形成西佛堿反應(yīng)（酶與底物過(guò)渡態(tài)中間物結(jié)合方式之一）（用于甲醛滴定）生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第36頁(yè)（二）α－羧基參加反應(yīng)

1.成鹽和成酯反應(yīng)（保護(hù)羧基）生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第37頁(yè)2.成酰氯反應(yīng)（活化羧基）生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第38頁(yè)3.疊氮反應(yīng)（活化羧基）生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第39頁(yè)（三）α－氨基和α－羧基共同參加反應(yīng)

1.與茚三酮反應(yīng)（氨基酸定量測(cè)定）紫色生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第40頁(yè)亞氨基酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)物亮黃色生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第41頁(yè)2.成肽反應(yīng)（環(huán)狀二肽）

甘氨酸甘氨酸二酮哌嗪生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第42頁(yè)（四）半胱氨酸巰基參加反應(yīng)

1.與碘乙酸反應(yīng)（標(biāo)識(shí)巰基）return生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第43頁(yè)2.與氮丙啶反應(yīng)（為胰蛋白酶水解肽鏈提供一個(gè)新位點(diǎn)）return生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第44頁(yè)3.與含汞化合物反應(yīng)（蛋白質(zhì)結(jié)晶時(shí)制備重原子衍生物）對(duì)氯汞苯甲酸生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第45頁(yè)4.與二硫硝基苯甲酸反應(yīng)（巰基定量測(cè)定）pH8.0,412nm檢測(cè)生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第46頁(yè)5.兩個(gè)巰基氧化成二硫鍵（蛋白質(zhì)形成二、三級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)）生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第47頁(yè)6.蛋白質(zhì)中二硫鍵氧化和還原（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究）胱氨酸Cystine反應(yīng)一反應(yīng)二生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第48頁(yè)7.蛋白質(zhì)中二硫鍵被DTT還原（蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究）二硫蘇糖醇DTT生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第49頁(yè)五、氨基酸光學(xué)活性和光譜性質(zhì)氨基酸相對(duì)構(gòu)型生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第50頁(yè)蘇氨酸4種光學(xué)異構(gòu)體生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第51頁(yè)部分氨基酸比旋光度AminoAcidSpecificRotation[α]D25DegreeAminoAcidSpecificRotation[α]D25DegreeL-Alanine+1.8L-Methionine－10.0L-Arginine+12.5L-Phenylalanine－34.5L-AsparticAcid

+5.0L-Proline－86.2L-GlutamicAcid+12.0L-Serine－7.5L-Histidine－38.5L-Threonine－28.5L-Isoleucine+12.4L-Tryptophan－33.7L-Leucine－11.0L-Valine+5.6L-Lysine+13.5生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第52頁(yè)Murchison隕星

——地球外偏手性發(fā)覺(jué)

組成蛋白質(zhì)氨基酸都是L-氨基酸，在產(chǎn)生生命之前天然合成氨基酸應(yīng)該是D-和L-型氨基酸各占二分之一，那么生命體中氨基酸構(gòu)型是隨機(jī)選擇嗎？JohnCronin和SandraPizzarello檢測(cè)了1969年9月28號(hào)落在澳大利亞Murchison附近隕星中特殊氨基酸構(gòu)型，檢測(cè)4種特殊氨基酸是2-氨基-2,3-二甲基戊酸（α-methylisoleucine和α-methylalloisoleucine）、2-氨基-2-甲基丁酸（Isovaline）及2-氨基-2甲基-戊酸（α-Methylnorvaline），以防止地球上氨基酸污染。結(jié)果發(fā)覺(jué)它們中L型比D型分別多2~9%。

生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第53頁(yè)四種特殊氨基酸結(jié)構(gòu)式α—甲基異亮氨酸α—甲基別異亮氨酸異纈氨酸α—甲基正纈氨酸生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第54頁(yè)芳香族氨基酸在pH6時(shí)

紫外吸收光譜生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第55頁(yè)Lambert-Beer定律

式中：I

0為入射光強(qiáng)，I為透過(guò)光強(qiáng)，T為透光率，ε為摩爾吸收系數(shù)，c為溶質(zhì)濃度，l為光徑。其中ε定義為：光經(jīng)過(guò)1cm光徑時(shí)1Mol/L溶質(zhì)對(duì)該波長(zhǎng)光吸收值。生物化學(xué)氨基酸專(zhuān)家講座第56頁(yè)六、氨基酸混合物分析分離（1）酸水解：用6mol/LHCl或4mol/LH2SO4回流20h左右可使蛋白質(zhì)完全水解。酸水解不引發(fā)消旋作用，得到是L-氨基酸。但色氨酸被完全破壞，絲氨酸和蘇氨酸有一小部分被分解，同時(shí)天冬酰胺和谷氨酰胺酰胺基被水解下來(lái)。（2）堿水解：與5mol/LNaOH共沸10～20h可使蛋白質(zhì)完全水解。堿水解造成多數(shù)氨基酸破壞，并引發(fā)消旋作用，得到是D-和L-氨基酸混合物。堿水解引發(fā)精氨酸脫氨，生成鳥(niǎo)氨酸和尿素。但色氨酸是穩(wěn)定。（3）酶水解：不一樣蛋白酶有不一樣切割特異性，需要幾個(gè)酶共同作用才