第二章-氨基酸和多肽的生物有機(jī)化學(xué)(上)

第二章-氨基酸和多肽的生物有機(jī)化學(xué)(上)第一頁，共93頁。2.1蛋白質(zhì)、多肽和氨基酸蛋白質(zhì)是生命體中含量最豐富、功能最重要的一類生物大分子。它存在于所有的生物細(xì)胞中，約占細(xì)胞干質(zhì)量的50%以上。蛋白質(zhì)的主要功能包括以下幾方面：⑴催化功能：酶催化生命過程中的一切生物化學(xué)變化。絕大多數(shù)酶是由蛋白質(zhì)組成的。⑵免疫防御作用：生物體能夠產(chǎn)生蛋白質(zhì)抗體，是防御外來細(xì)菌或病毒入侵的基本機(jī)制。第一頁2第二頁，共93頁。⑶轉(zhuǎn)運(yùn)功能：轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能夠攜帶各種物質(zhì)通過細(xì)胞膜，維持正常的物質(zhì)交換過程。⑷調(diào)控作用：生物體內(nèi)的許多激素，如胰島素等以及它們的受體，大都是由蛋白質(zhì)產(chǎn)生或構(gòu)成的。這些調(diào)控蛋白質(zhì)在許多生命過程中起著重要的調(diào)控作用。⑸形成生物體的基本形體結(jié)構(gòu)：如動物的骨骼、肌肉、皮膚等結(jié)構(gòu)物質(zhì)的成分，主要由各種蛋白質(zhì)組成。⑹運(yùn)動功能：肌肉蛋白的拉伸和收縮產(chǎn)生各種形態(tài)的運(yùn)動。⑺神經(jīng)剌激的產(chǎn)生和傳導(dǎo)。第二頁3第三頁，共93頁。蛋白質(zhì)的功能極其復(fù)雜，其結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)主要包括三個方面：蛋白質(zhì)的基本組成、連接方式和空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)和多肽用化學(xué)方法或酶完全水解，得到的基本產(chǎn)物是各種不同的氨基酸。所以，氨基酸是蛋白質(zhì)和多肽的結(jié)構(gòu)單元分子。

多肽是由各種不同的氨基酸按一定的方式連接而成的生物大分子。它在生物體內(nèi)可以單獨存在，但是更多的則是作為蛋白質(zhì)的亞單位。第三頁4第四頁，共93頁。

蛋白質(zhì)是由一個或多個多肽鏈通過特殊價鍵結(jié)合而成。應(yīng)用化學(xué)和物理方法，可以將蛋白質(zhì)拆分成多肽組分。2.2氨基酸

雖然蛋白質(zhì)種類繁多，但是所有蛋白質(zhì)都是由20種基本氨基酸構(gòu)成的。20種基本氨基酸具有如下結(jié)構(gòu)特點。1.α-氨基酸的結(jié)構(gòu)第四頁5第五頁，共93頁。①都是α-氨基酸。②α-碳原子為手性中心（甘氨酸例外），均為L-構(gòu)型，具有旋光性。③R稱為氨基酸的側(cè)鏈，是α-氨基酸分子中唯一的可變化部分。R不同可以衍生出不同的α-氨基酸。第五頁6第六頁，共93頁。2.α-氨基酸的離解性質(zhì)

從結(jié)構(gòu)上看，α-氨基酸分子中含有羧基（-COOH）和氨基（-NH2）。從它們的物理化學(xué)性質(zhì)上看，所有的α-氨基酸都是不揮發(fā)的結(jié)晶固體，熔點很高（分解），不溶于非極性溶劑，如苯、石油醚等，而易溶于水。這些性質(zhì)與典型的羧酸（R-COOH）或胺（R-NH2）明顯不相同。第六頁7第七頁，共93頁。

實際上，氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在接近中性的溶液中，并不以游離的羧基或氨基形式存在，而是離解成兩性離子（dipolarion）。在兩性離子中，氨基是質(zhì)子化的（-NH3+），羧基是離解狀態(tài)的（-COO-）。第七頁8第八頁，共93頁。

在溶液中，當(dāng)pH發(fā)生變化時，兩性離子狀態(tài)也隨之發(fā)生變化：

當(dāng)溶液為某一pH值時，氨基酸分子中所含的（-NH3+和-COO-數(shù)目正好相等，凈電荷為0。這一pH值即稱為氨基酸的等電點（isoelectricpoint,簡稱pI）。第八頁9第九頁，共93頁。

不同的氨基酸具有不同的等電點。氨基酸的等電點與氨基酸中可離解基團(tuán)的pKa關(guān)系，可以從甘氨酸的堿滴定曲線來說明：第九頁10第十頁，共93頁。氨基酸的等電點和可離解基團(tuán)pKa值見表2-1。第十頁11第十一頁，共93頁。第十一頁12第十二頁，共93頁。

從表2-1可以看出，氨基酸羧基的pKa值在1.8~2.6，比典型羧基的pKa（如乙酸的pKa為4.76）要小得多。說明氨基酸羧基酸性比普通羧基強(qiáng)100倍以上。主要原因是氨基酸中α-氨基對羧基離解的影響。第十二頁13第十三頁，共93頁。3.氨基酸的側(cè)鏈性質(zhì)一α-氨基酸的分類α-氨基酸的側(cè)鏈不同，性質(zhì)也有明顯差別。根據(jù)氨基酸側(cè)鏈性質(zhì)，可以將20種基本氨基酸分以下幾類。⑴R為脂肪烴基的氨基酸：屬于這類氨基酸的有以下五種：第十三頁14第十四頁，共93頁。這類氨基酸的R基均為中性烷基（甘氨酸為H），因此R基團(tuán)對分子酸堿性影響很小。它們都具有幾乎相同的等電點為（5.6±0.5）。以上五種氨基酸中，由丙氨酸到異亮氨酸，R基團(tuán)疏水性逐漸增加。異亮氨酸是20種氨基酸中脂溶性最強(qiáng)的氨基酸之一。第十四頁15第十五頁，共93頁。⑵R中含有羥基和硫的氨基酸：R中含有羥基的氨基酸有兩種：

絲氨酸中的-CH2OH基（pKa≈15），在普通生理條件下，并不發(fā)生離解。但是它是一個極性基團(tuán)，能夠與其他的基團(tuán)形成氫鍵，因此具有重要的生理意義。在大多數(shù)酶的活性中心都發(fā)現(xiàn)有絲氨酸殘基存在。第十五頁16第十六頁，共93頁。

蘇氨酸中的羥基是第二醇羥基。雖然蘇氨酸也有較好的親水性能，但由于羥基形成氫鍵能力較弱，因此在蛋白質(zhì)活性中心組成中發(fā)現(xiàn)較少。R中含有巰基（-SH）的氨基酸是半胱氨酸：第十六頁17第十七頁，共93頁。半胱氨酸重要性質(zhì)之一：在較高pH值條件下，巰基能發(fā)生離解作用：半胱氨酸重要性質(zhì)之二：兩個半胱氨酸的疏基能被氧化形成二硫鍵（disulfidebond）。兩個半胱氨酸通過二硫鍵連接而成的化合物被稱為胱氨酸（cystine）。第十七頁18第十八頁，共93頁。

由半胱氨酸形成的二硫鍵在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中具有重要意義。第十八頁19第十九頁，共93頁。R中含有甲硫基（-SCH3）的氨基酸是甲硫氨酸（methionine）。

由于硫原子的親核性和容易發(fā)生極化，因此甲硫氨酸在生物合成中是一種重要的甲基供體。第十九頁20第二十頁，共93頁。⑶R中含有芳基的氨基酸：屬于這類氨基酸的有三種：

這三種氨基酸共同的特點是具有一個共軛π電子體系，容易與其他缺電子體系或π電子體系形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物（charge-transfercomplex）或電子重疊復(fù)合物。第二十頁21第二十一頁，共93頁。

因此在受體-底物相互作用，或分子識別過程中具有重要作用。

這三種氨基酸都在紫外區(qū)有特殊吸收峰（見圖2-2）。蛋白質(zhì)的紫外吸收特性主要來自上述三種氨基酸的貢獻(xiàn)。大多數(shù)蛋白質(zhì)紫外吸收范圍在280nm左右。第二十一頁22第二十二頁，共93頁。第二十二頁23第二十三頁，共93頁。

苯丙氨酸疏水性最強(qiáng)。酪氨酸由于存在酚羥基，在較高pH值下容易離解（pKR值見表2-1）。色氨酸含有復(fù)雜的π共扼體系，因此比苯丙氨酸和酪氨酸更易于形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。第二十三頁24第二十四頁，共93頁。⑷R中含有堿性基團(tuán)的氨基酸：組氨酸、賴氨酸和精氨酸的R中含有堿性基團(tuán)，因此一般被稱為堿性氨基酸。

組氨酸含有咪唑環(huán)，因而具有特殊化學(xué)性質(zhì)。一個重要的特性是其咪唑環(huán)的pKa值在游離的氨基酸中和在多肽鏈中不同。前者的pKa值為6.00，后者為7.35。它是20種基本氨基酸中側(cè)鏈R的pKa最接近生理pH值的一種。因此它能在接近中性pH條件下，發(fā)生如下的離解平衡過程：第二十四頁25第二十五頁，共93頁。

組氨酸的一個重要的特點是咪唑環(huán)的一側(cè)去質(zhì)子化和另一側(cè)質(zhì)子化過程同步進(jìn)行。因而在酶的酸堿催化機(jī)制中起著重要的作用。組氨酸中含有三個可離解的基團(tuán)。它們的pK值見表2-1。第二十五頁26第二十六頁，共93頁。賴氨酸的R中含有第二個氨基：

側(cè)鏈氨基的pKa值為10.53。在生理條件下，賴氨酸的側(cè)鏈帶有一正電荷（NH3+）。同時，它的側(cè)鏈?zhǔn)且粋€包括4個碳的直鏈烷基，因此柔順性比較大。第二十六頁27第二十七頁，共93頁。精氨酸是堿性最強(qiáng)的一種氨基酸。

側(cè)鏈上所含的胍基（guanidine）是已知堿性最強(qiáng)的有機(jī)堿，它的pKa值為12.48。在生理條件下，胍基幾乎完全質(zhì)子化。第二十七頁28第二十八頁，共93頁。⑸R中含有酸性基團(tuán)的氨基酸：這類氨基酸又稱為酸性氨基酸。它們是門冬氨酸和谷氨酸。第二十八頁29第二十九頁，共93頁。

門冬氨酸側(cè)鏈羧基的pKa（β-COOH）值為3.65，谷氨酸側(cè)鏈羧基的pKa（γ-COOH）值為4.25。它們是在生理條件下帶有負(fù)電荷的僅有的兩個氨基酸。⑹R中含有酰胺基的氨基酸：門冬酰胺和谷氨酰胺分別是門冬氨酸和谷氨酸的酰胺化產(chǎn)物。酰胺基中的氨基很容易發(fā)生氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。這種轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)在生物合成和代謝中具有重要意義。第二十九頁30第三十頁，共93頁。⑺R為環(huán)狀的氨基酸：脯氨酸是20種基本氨基酸中唯一的一種R為環(huán)狀結(jié)構(gòu)的氨基酸。它的α-氨基是環(huán)的組成部分之一。因此脯氨酸具有特殊的剛性結(jié)構(gòu)。第三十頁31第三十一頁，共93頁。

在多肽鏈中，在脯氨酸殘基所在位置必然會發(fā)生骨架方向的變化，所以它在蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)中具有重要作用。第三十一頁32第三十二頁，共93頁。4.氨基酸的重要反應(yīng)⑴烷基化反應(yīng)：氨基酸烷基化反應(yīng)主要包括兩類①α-氨基的烷基化反應(yīng)：α-氨基中的氮是一個很好的親核中心，因此能發(fā)生親核取代反應(yīng)。肌氨酸（sarcosine）是存在于生物組織中的一種重要生物分子。它是甘氨酸甲基化產(chǎn)物：第三十二頁33第三十三頁，共93頁。

某些具有強(qiáng)親電性質(zhì)的有機(jī)化合物能與α-氨基發(fā)生烷基化反應(yīng)。如在第一次世界大戰(zhàn)中使用的一種著名毒氣芥子氣（mustardgases），它的主要作用是使氨基酸α-氨基發(fā)生烷基化反應(yīng)，從而破壞了蛋白質(zhì)的正常功能。第三十三頁34第三十四頁，共93頁。α-氨基的烷基化在蛋白質(zhì)的氨基酸順序分析中也極為重要。如2,4-二硝基氟苯（2,4-dinitroflu-orobenzene，簡稱DNF）與氨基酸的反應(yīng)是蛋白質(zhì)N-端氨基酸分析法的基礎(chǔ)。第三十四頁35第三十五頁，共93頁。氨基酸與鄰苯二甲醛（o-phthalaldehyde）反應(yīng)生成具有強(qiáng)的熒光性質(zhì)的產(chǎn)物，是現(xiàn)代氨基酸微量分析的重要方法之一。第三十五頁36第三十六頁，共93頁。

氨基酸的氨基與醛基形成Schiff堿的反應(yīng)也是氨基酸烷基化的重要類型。②含硫氨基酸的烷基化反應(yīng)：氨基酸中含有其他的親核中心，如硫原子，也可以發(fā)生親核取代反應(yīng)。在生物體內(nèi)，最重要的甲基化劑是S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine,SAM）。它是由甲硫氨酸與ATP作用得到的S-烷基化產(chǎn)物：ATP(adenosinetriphosphate,三磷酸腺苷)第三十六頁37第三十七頁，共93頁。

在酶催化下，SAM可以使多種生物分子的氨基烷基化。例如磷脂酰膽堿的合成反應(yīng)：第三十七頁38第三十八頁，共93頁。+第三十八頁39第三十九頁，共93頁。⑵?；磻?yīng)：?；磻?yīng)是氨基酸最重要的一類反應(yīng)。氨基酸的α-氨基與適當(dāng)?shù)孽；瘎┳饔每梢缘玫锦０罚?第三十九頁40第四十頁，共93頁。

在生物體內(nèi)，氨基酸之間發(fā)生的?；磻?yīng)生成多肽是蛋白質(zhì)生物合成的基礎(chǔ)。

一個氨基酸分子的羧基與另一個氨基酸分子的氨基發(fā)生?；磻?yīng)生成酰胺鍵—在蛋白質(zhì)化學(xué)中通常稱為肽鍵。第四十頁41第四十一頁，共93頁。

形成肽鍵的反應(yīng)從熱力學(xué)上看是一個不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。因此在通常情況下是不能自發(fā)進(jìn)行的。多肽的生物合成是一個非常復(fù)雜的過程，將在以后進(jìn)行討論。

在酶和ATP存在條件下，羧酸也可以與氨基酸的氨基作用，形成?；a(chǎn)物。例如苯甲酸與甘氨酸氨基的酰基化反應(yīng)是生物體內(nèi)解毒作用（detoxi-cation）的一個典型例子。第四十一頁42第四十二頁，共93頁。

將經(jīng)過勻漿的動物肝臟組織與甘氨酸、苯甲酸和ATP混合保溫，則從混合液中可以分離得到N-苯甲酰-甘氨酸（N-benzoylglycine）。苯甲酸是最常用的一種食品防腐劑，它在生物體內(nèi)通過這一反應(yīng)轉(zhuǎn)變成N-苯甲酰-甘氨酸后，經(jīng)尿中排出。主要反應(yīng)過程如下所示。第四十二頁43第四十三頁，共93頁。第四十三頁44第四十四頁，共93頁。⑶脫氨基作用：氨基酸脫氨基反應(yīng)是氨基酸代謝的重要反應(yīng)，是氨基酸轉(zhuǎn)氨作用和進(jìn)一步合成或分解代謝的基礎(chǔ)。反應(yīng)產(chǎn)物一般是游離的NH3和α-酮酸（α-ketoacid）。磷酸吡哆醛（pyridoxalphosphate）是轉(zhuǎn)氨酶（transaminases）的重要輔酶。第四十四頁45第四十五頁，共93頁。它催化氨基酸轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)過程如下：第四十五頁46第四十六頁，共93頁。第四十六頁47第四十七頁，共93頁。⑷脫羧基作用：氨基酸在脫羧酶（decarboxylase）的作用下脫羧生成胺：

這一反應(yīng)在正常動物體組織中是很少發(fā)生的，它是蛋白質(zhì)腐敗過程的重要反應(yīng)。在動物體內(nèi)氨基酸的正常脫羧反應(yīng)一般是在磷酸毗哆素為輔酶的脫羧酶催化下進(jìn)行的。第四十七頁48第四十八頁，共93頁。反應(yīng)的產(chǎn)物GABA是一種神經(jīng)傳導(dǎo)的抑制劑。第四十八頁49第四十九頁，共93頁。2.3肽鍵和多肽

氨基酸通過肽鍵連接起來的化合物稱為肽（pe-ptides）。由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽（po-lypeptides）。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基（aminoacidresidues）。多肽廣泛存在于自然界中，但最重要的是作為蛋白質(zhì)的亞單位存在。1.肽鍵

一分子氨基酸的羧基與另一分子氨基酸的氨基反應(yīng)，脫去一分子水形成的酰胺鍵，稱為肽鍵（peptidebond）。第四十九頁50第五十頁，共93頁。

肽鍵最重要的一個特點是具有平面型雜化結(jié)構(gòu)，兩種共振形式同時存在。

肽鍵中C-N鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，因此組成酰胺鍵的原子處于同一平面。第五十頁51第五十一頁，共93頁。

由于肽鍵中C-N鍵不能自由旋轉(zhuǎn)，因此存在順反兩種可能的構(gòu)型。

在大多數(shù)情況下，反式構(gòu)型在能量上更有利。但也有例外，如果氨基酸順序是X-pro(X為任何其他氨基酸)，則以順式構(gòu)型為有利。第五十一頁52第五十二頁，共93頁。2.多肽

多肽是由多種氨基酸按照一定的排列順序通過肽鍵結(jié)合而成的化合物。多肽中氨基酸的排列順序稱為氨基酸順序（aminoacidsequence），是多肽和蛋白質(zhì)最重要的特性之一。

下面是一個由四個氨基酸組成的四肽：第五十二頁53第五十三頁，共93頁。

任何一條肽鏈，都有兩個終端，即含有游離的–NH3+的一端和含有-COO-的一端。前者稱為N-端，后者稱為C-端。氨基酸順序是指由N-端開始，以C-端為終點的氨基酸排列順序。如上述四肽的氨基酸順序為：

由于多肽分子中含有游離的N-端氨基和C-端羧基，以及氨基酸殘基側(cè)鏈中可離解基團(tuán)，因此多肽可以看成是一個“大氨基酸”。它的離解性質(zhì)與簡單的氨基酸相似，但情況要復(fù)雜得多。第五十三頁54第五十四頁，共93頁。

多肽也有等電點。等電點時，分子中所含的正電荷基團(tuán)與負(fù)電荷基團(tuán)數(shù)目正好相等，凈電荷為零。多肽在其等電點時，具有一些特殊性質(zhì)，如溶解度最小，電泳時不能移動等。第五十四頁55第五十五頁，共93頁。2.4蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈以特殊方式組合成的生物大分子。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，主要包括以肽鏈結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的肽鏈線形序列（一級結(jié)構(gòu)），以及由肽鏈蜷曲、折疊而形成的三維結(jié)構(gòu)（通常又分為二、三和四級結(jié)構(gòu)）。1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目，每一條多肽鏈的氨基酸順序，以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵數(shù)目和位置。第五十五頁56第五十六頁，共93頁。

現(xiàn)在已經(jīng)有上千種不同蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)被研究清楚。例如，胰島素是由動物胰島分泌出來的一種重要的蛋白質(zhì)激素。它的一級結(jié)構(gòu)如圖2-4所示：第五十六頁57第五十七頁，共93頁。2.蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)

任何一個蛋白質(zhì)，在其自然狀態(tài)或活性狀態(tài)下,都具有特征而穩(wěn)定的三維結(jié)構(gòu)（threedimensionalstructure）。一旦這種特征的三維結(jié)構(gòu)遭到破壞，即使它的一級結(jié)構(gòu)不變，蛋白質(zhì)的生物功能也會完全喪失。所以，具有獨特的三維結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)區(qū)別于普通有機(jī)分子最顯著的特征。

最早研究蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的是本世紀(jì)偉大的化學(xué)家PaulingL。在30年代，他就開始應(yīng)用X衍射的方法來研究蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。第五十七頁58第五十八頁，共93頁。

1951年，Pauling根據(jù)其研究結(jié)果，首先提出了蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)模型：α-螺旋（α-helix）和β-折疊（β-sheet）?，F(xiàn)在，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)研究已經(jīng)成了一個重要的研究領(lǐng)域。

蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步分為二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指肽鏈的主鏈在空間的排列。它只涉及分子主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間所形成的氫鍵。

多肽鏈的構(gòu)象主要取決于下面兩個條件：第五十八頁59第五十九頁，共93頁。

①組成肽鍵的原子都處于同一平面。在肽鏈中，兩個相鄰的肽鍵通過一個共同的α-碳（Cα）相接，而Cα-N和Cα-C鍵是可以自由旋轉(zhuǎn)的。

因此肽鏈可以在保持酰胺鍵平面結(jié)構(gòu)不變情況下，形成不同的空間排列。例如多肽鏈可以是折疊的，也可以是伸展的。第五十九頁60第六十頁，共93頁。

②主鏈上酰胺鍵中的-C=O基和-N-H基容易形成鏈間或鏈內(nèi)的氫鍵：

這種氫鍵對于穩(wěn)定主鏈構(gòu)象具有重要意義。因此在各種可能的構(gòu)象中，能夠形成氫鍵最多的構(gòu)象將是最穩(wěn)定的。

在蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中，最重要的是α-螺旋和β-折疊。第六十頁61第六十一頁，共93頁。第六十一頁62第六十二頁，共93頁。第六十二頁63第六十三頁，共93頁。在α-螺旋中，氫鍵是由同一條主鏈上的-NH和-C=O之間形成的，在β-折疊中，氫鍵則由相互平行的主鏈之間的-N-H和-C=O之間形成的。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)，是在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在空間進(jìn)一步盤繞、折疊形成的，包括主、側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征的三維結(jié)構(gòu)。由于它比二級結(jié)構(gòu)更復(fù)雜和精細(xì)，目前知道的還不多。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)是以三級結(jié)構(gòu)的多肽為基礎(chǔ)，以某種形式聚合成蛋白質(zhì)大分子。對于四級結(jié)構(gòu)的研究，目前還很少涉及。第六十三頁64第六十四頁，共93頁。2.5多肽結(jié)構(gòu)分析中的化學(xué)反應(yīng)多肽的結(jié)構(gòu)分析是蛋白質(zhì)化學(xué)的重要基礎(chǔ)。其中涉及到許多重要的反應(yīng)。1.多肽鏈的選擇性水解一般的多肽鏈太長，含有幾百甚至幾千個氨基酸殘基，因此，必須先將它切割成若干個小肽段。然后再分別測定小肽段的氨基酸順序。多肽鏈的降解，必須滿足兩個條件：選擇性強(qiáng)，反應(yīng)產(chǎn)率高。目前主要有酶解法和化學(xué)法兩種。第六十四頁65第六十五頁，共93頁。

⑴酶解法：某些蛋白水解酶（proteoliticenzy-mes）能特異性地水解多肽鏈中的某一類肽鍵，因而能預(yù)測出可能得到的小肽段數(shù)目，以及端基氨基酸種類。表2-2列出了幾種常用的蛋白水解酶的水解特性。第六十五頁66第六十六頁，共93頁。第六十六頁67第六十七頁，共93頁。

酶選擇性水解多肽鏈過程相當(dāng)復(fù)雜。例如胰凝乳蛋白酶的反應(yīng)中心主要包括：絲氨酸、組氨酸、門冬氨酸殘基和一個疏水區(qū)，這三個氨基酸殘基的作用是催化肽鍵水解。疏水區(qū)的作用是與Phe等具有疏水側(cè)鏈的氨基酸締合，是胰凝乳蛋白酶具有選擇性水解特性的重要原因。

⑵化學(xué)法：一種比較理想的方法是溴化氰（cyanogenbromide）水解法，它能選擇性地切割甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵。溴化氰水解過程如下：第六十七頁68第六十八頁，共93頁。第六十八頁69第六十九頁，共93頁。此法的特點是專一性強(qiáng)，產(chǎn)率高。特別是，一般多肽中所含的甲硫氨酸數(shù)目較少，而且分布也比較分散，可以得到較理想的小肽段。2.多肽端基氨基酸分析法多肽分析，基本目的是要確定組成多肽的氨基酸順序。多肽鏈端基的分析是氨基酸順序分析的第一步。⑴N-端分析：N-端分析主要有以下三種方法。①Sanger方法：2,4-二硝基氟苯（DNF）在堿性條件下能與多肽鏈N-端的游離氨基作用（烷基化反應(yīng)），生成二硝基苯衍生物（dinitrophenylderivativeDNP衍生物）。第六十九頁70第七十頁，共93頁。

然后進(jìn)一步在酸性條件下水解，得到黃DNP-氨基酸，并且可以用乙醚抽提。不同的DNP-氨基酸可以用色譜法鑒定。第七十頁71第七十一頁，共93頁。②Dabsylchloride法：Dabsylchloride能與非離解狀態(tài)的α-NH2作用（堿性條件）生成sulfonamide的衍生物。在強(qiáng)酸性條件下（6mol/L鹽酸）水解，即得到有顏色的Dabsylated-氨基酸。第七十一頁72第七十二頁，共93頁。③Dansylchloride法：在堿性條件下，Dansylchloride（丹磺酰氯）可以和N-端的游離氨基反應(yīng)：第七十二頁73第七十三頁，共93頁。

這一方法的過程與Dabsylchloride法很相似。此法的優(yōu)點是丹磺酰-氨基酸有很強(qiáng)的熒光性質(zhì)，檢測靈敏度可以達(dá)到1×10-9mol。第七十三頁74第七十四頁，共93頁。④Edman方法：本法不僅可以測定N-端氨基酸，而且可以不斷重復(fù)，直至完成整個多肽鏈的氨基酸順序分析，是現(xiàn)代蛋白質(zhì)氨基酸順序自動分析儀的設(shè)計基礎(chǔ)。Edman法的基本化學(xué)反應(yīng)過程如下：異硫氰酸苯酯第七十四頁75第七十五頁，共93頁。苯胺基硫代甲酸衍生物第七十五頁76第七十六頁，共93頁。

這一方法的最大特點是在完成了上述三步反應(yīng)后，產(chǎn)生的PTH-氨基酸（N-端）很容易被檢測。而多肽鏈的其余部分則完好無損，可以重復(fù)與PTC作用。因而可以將多肽鏈從N-端開始，將氨基酸一個一個剪切下來進(jìn)行分析鑒定。苯基乙內(nèi)酰硫脲衍生物第七十六頁77第七十七頁，共93頁。第七十七頁78第七十八頁，共93頁。

根據(jù)Edman原理設(shè)計的氨基酸順序固相自動分析儀，可以順利地測定只有1×10-3mg的多肽樣品，自動化程度高，是目前應(yīng)用很廣的一種自動化分析儀器。

⑵C-端分析法：多肽鏈C-端氨基酸測定方法不像N-端分析法那樣理想，比較常用的主要有兩種方法。①化學(xué)法：多肽與肼在無水條件下加熱，C-端氨基酸即從肽鏈中分離出來，其余的氨基酸則變成肼化物。肼化物能與苯甲醛縮合成非水溶性產(chǎn)物而與水溶性C-端氨基酸分開。第七十八頁79第七十九頁，共93頁。第七十九頁80第八十頁，共93頁。

②酶解法：此法的基本原理是某些蛋白水解酶能特異性地水解C-端氨基酸。其中常用的酶是羧肽酶A(carboxypeptidaseA)。如果C-端氨基酸的R基為芳香環(huán)或比較大的烴基，則水解反應(yīng)更容易進(jìn)行。第八十頁81第八十一頁，共93頁。第八十一頁82第八十二頁，共93頁。2.6多肽鏈的反應(yīng)1.多肽鏈的反應(yīng)

多肽鏈氨基酸殘基的側(cè)鏈含有各種不同的活性基團(tuán)，在適當(dāng)條件下可以發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)。(1)羥基的反應(yīng)：側(cè)鏈含有的羥基，可以發(fā)生酯化反應(yīng)。如二異丙基磷酰氟（diisopropyphospho-fluoridate,簡寫為DIPF