第二四節(jié)氨基酸的離解性質合成及應用課件

在溶液中氨基酸有兩種可能存在途徑在溶液中氨基酸有兩種可能存在途徑12、等電點

isoelectricpoint在溶液中，某一特定pH值時，氨基酸中正負電荷相等，靜電荷為零，此pH值成為氨基酸的等電點。2、等電點

isoelectricpoint在溶液中，某一2α-氨基酸的酸堿性α-氨基酸為兩性化合物，能與酸或堿生成鹽，例如：甘氨酸鹽酸鹽的滴定曲線圖為：圖1甘氨酸鹽酸鹽的滴定曲線α-氨基酸的酸堿性甘氨酸鹽酸鹽的滴定曲線圖為：圖1甘氨酸鹽3甘氨酸鹽酸鹽是一種二元酸，其中－CO2H和－NH3+上的氫都可以電離，因此，甘氨酸鹽酸鹽溶液用堿滴定時，得到兩個pKa值：pKa1=2.34，pKa2=9.60。當堿開始滴加時，堿從H3N+CH2CO2H中接受一個H+，由于羧酸RCO2H的pKa值約為5，而鹽酸鹽RNH3+的pKa約為9，因此，堿先從－CO2H接受一個H+，再從－NH3+接受另一個H+，甘氨酸鹽酸鹽的電離平衡可表示為：甘氨酸鹽酸鹽是一種二元酸，其中－CO2H和－NH3+上4等電點堿量繼續(xù)增加，即從－NH3+上接受H+，到堿為1.5mol時，[H3N+CH2CO2-]的一半被中和，這時，[H3N+CH2CO2-]?[H2NCH2CO2-]，pH值正好=pKa2堿量=0.5mol時，H3N+CH2CO2H的一半被中和，這時，[H3N+CH2CO2H]?[H3N+CH2CO2-]，pH值正好=pKa1堿達到2.0摩爾時，甘氨酸全部轉變?yōu)樗墓曹棄A，H2NCH2CO2-堿量為1.0mol時，兩性離子的濃度[H3N+CH2CO2-]達到極大，由于分子的凈電荷為零，稱為等電點。氨基酸在等電點的溶解度達到極小值圖1甘氨酸鹽酸鹽的滴定曲線等電點堿量繼續(xù)增加，即從－NH3+上接受H+，到堿為1.5m5在滴定過程中，堿的量逐漸增加，到0.5摩爾時，H3N+CH2CO2H的一半被中和，這時，[H3N+CH2CO2H]?[H3N+CH2CO2-]，溶液的pH值正好等于pKa1；堿的量為1.0摩爾時，溶液中甘氨酸兩性離子的濃度[H3N+CH2CO2-]達到極大值，由于分子的凈電荷為零，故稱為等電點。氨基酸在等電點的溶解度達到極小值。堿的量繼續(xù)增加，即從－NH3+上接受質子，到堿為1.5摩爾時，[H3N+CH2CO2-]的一半被中和，這時，[H3N+CH2CO2-]?[H2NCH2CO2-]，溶液的pH值正好等于pKa2；堿達到2.0摩爾時，甘氨酸全部轉變?yōu)樗墓曹棄A，H2NCH2CO2-。α-氨基酸的溶解度和pK值見表2在滴定過程中，堿的量逐漸增加，到0.5摩爾時，H3N+CH26表2α-氨基酸的溶解度和pK值氨基酸溶解度，25℃g/100mLH2OpK1pK2pK3pI甘氨酸，glycine丙氨酸，alanine纈氨酸，valine亮氨酸，leucine異亮氨酸，isoleucine脯氨酸，proline苯丙氨酸，phenylalanine酪氨酸，tyrocine色氨酸，tryptophan絲氨酸，serine蘇氨酸，threonine天冬氨酸，asparticacid谷氨酸，glutamic天冬酰胺，asparagine谷酰胺，glutamine半胱氨酸，cystein蛋氨酸，methionine賴氨酸，lysine精氨酸，arginine組氨酸，histidine2516.78.92.44.13.41623.01.13.53.75.0很大0.540.860.04－很大154.22.342.342.322.362.362.281.991.832.832.022.172.212.091.882.192.201.962.182.171.829.609.699.629.609.609.2110.609.139.398.809.139.159.103.654.259.118.188.969.046.009.609.6710.0710.2810.5312.489.175.976.005.965.986.025.746.305.485.895.415.652.773.225.685.605.665.079.7410.767.59表2α-氨基酸的溶解度和pK值氨基酸溶解度，25℃p7R的結構氨基酸名稱縮寫pI－H－CH3－CH(CH3)2－CH2CH(CH3)2－CH(CH3)CH2CH3甘氨酸，glycine丙氨酸，alanine纈氨酸，valine亮氨酸，leucine異亮氨酸，isoleucineGlyAlaValLeuIle5.976.005.965.986.02脯氨酸，prolinePro5.74－CH2C6H5苯丙氨酸，phenylalaninePhe

6.30酪氨酸，tyrocine色氨酸，tryptophanTyrTrp5.485.89－CH2OH－CH(OH)CH3－CH2CO2H－CH2CH2CO2H－CH2CONH2－CH2CH2CONH2－CH2SH－CH2CH2SCH3－CH2CH2CH2CH2NH2－CH2CH2CH2NHC(＝NH)NH2絲氨酸，serine蘇氨酸，threonine天冬氨酸，asparticacid谷氨酸，glutamic天冬酰胺，asparagine谷酰胺，glutamine半胱氨酸，cystein蛋氨酸，methionine賴氨酸，lysine精氨酸，arginineSerThrAspGluAsnGlnCysMetLysArg5.415.65

2.773.225.685.605.665.079.7410.76組氨酸，histidineHis

7.59R的結構氨基酸名稱縮寫pI－H甘氨酸，glycineGly8從表可見：只含有一個氨基和一個羧基其pK1和pK2值大致相近，其pH值與(pK1+pK2)/2相近，都略偏酸性。在天冬氨酸和谷氨酸中，還有第二個羧基，其pK值分別為：在賴氨酸中還有第二個氨基，離羧基較遠的氨基可能堿性較強，其兩性離子的結構可能為：精氨酸含有強堿性的胍基－NHC(=NH)NH2，其兩性離子的結構應為：酪氨酸中酚羥基的pKa值為10.07，半胱氨酸中巰基的pKa值為10.28，組氨酸中咪唑環(huán)的pKa值為6.00。從表可見：只含有一個氨基和一個羧基其pK1和pK29（1）烷基化反應N很好的親核試劑親核取代反應反應1．

-氨基參與的反應2.3氨基酸化學反應

（1）烷基化反應N很好的親核試劑親核取代反應反應1．-氨基10用途：是鑒定多肽N-端氨基酸的重要方法2，4-二硝基氟苯用途：是鑒定多肽N-端氨基酸的重要方法2，4-二硝基氟苯11生成席夫堿的反應用途：是多種酶促反應的中間過程。生成席夫堿的反應用途：是多種酶促反應的中間過程。12席夫堿主要是指含有亞胺或甲亞胺特性基團（－RC=N－）的一類有機化合物，通常希夫堿是由胺和活性羰基縮合而成。席夫堿主要是指含有亞胺或甲亞胺特性基團（－RC=N－）的一類13（2）酰化反應用途：用于保護氨基以及肽鏈的氨基端測定等。（2）?；磻猛荆河糜诒Ｗo氨基以及肽鏈的氨基端測定等。14多肽合成多肽合成15（3）與甲醛發(fā)生羥甲基化反應用途：可以用來直接測定氨基酸的濃度。即氨基酸的甲醛滴定（3）與甲醛發(fā)生羥甲基化反應用途：可以用來直接測定氨基酸的濃16（4）與亞硝酸反應用途：范斯來克法定量測定氨基酸的基本反應。（4）與亞硝酸反應用途：范斯來克法定量測定氨基酸的基本反應。17（5）脫氨基和轉氨基反應用途：酶催化的反應。產物：酮酸游離氨（5）脫氨基和轉氨基反應用途：酶催化的反應。產物：酮酸游離18

氨基酸與堿作用生成相應的鹽。氨基酸的堿金屬鹽能溶于水,而重金屬鹽則不溶于水。2．

-羧基參與的反應（1）成鹽反應氨基酸與堿作用生成相應的鹽。氨基酸的堿金屬鹽能溶于191（2）形成酯的反應用途：是合成氨基酸?；苌锏闹匾虚g體。1（2）形成酯的反應用途：是合成氨基酸?；苌锏闹匾虚g體20（3）脫羧基（3）脫羧基213．側鏈基團的化學性質(1)巰基（-SH）的性質硫原子發(fā)生親和取代反應3．側鏈基團的化學性質(1)巰基（-SH）的性質硫原子發(fā)生22作用：與金屬離子的螯合性質可用于體內解毒。作用：與金屬離子的螯合性質可用于體內解毒。23作用：氧化還原反應可使蛋白質分子中二硫鍵形成或端裂。胱氨酸作用：氧化還原反應可使蛋白質分子中二硫鍵形成或端裂。胱氨酸24作用：可用于比色法定量測定半胱氨酸的含量。硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB)作用：可用于比色法定量測定半胱氨酸的含量。硝基苯甲酸二硫化合25（2）羥基的性質作用：可用于修飾蛋白質。二異丙基氟磷酸酯（2）羥基的性質作用：可用于修飾蛋白質。二異丙基氟磷酸酯26（3）咪唑基的性質組氨酸含有咪唑基，它的pK2值為6.0，在生理條件下具有緩沖作用。組氨酸中的咪唑基能夠發(fā)生多種化學反應?？梢耘cATP發(fā)生磷?；磻?，形成磷酸組氨酸，從而使酶活化。組氨酸的咪唑基也能發(fā)生烷基化反應。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或喪失（3）咪唑基的性質組氨酸含有咪唑基，它的pK2值為6.0，在27（4）甲硫基的性質（4）甲硫基的性質282.4氨基酸的合成與應用

目前氨基酸的合成方法有5種：（1）直接發(fā)酵法；（2）添加前體發(fā)酵法；（3）酶法；（4）化學合成法；（5）蛋白質水解提取法。通常將直接發(fā)酵法和添加前體發(fā)酵法統(tǒng)稱為發(fā)酵法。2.4氨基酸的合成與應用目前氨基酸的合成方法有5種：29

1、α-鹵代酸的氨化——此法有副產物仲胺和叔胺生成，不易純化

常用蓋伯瑞爾法代替1、α-鹵代酸的氨化——此法有副產物仲胺和叔胺生成，302．由丙二酸酯法合成

2．由丙二酸酯法合成313、斯瑞克（Strecker）法

醛在氨存在下加氫氰酸生成α-氨基腈，后者水解生成α-氨基酸例如3、斯瑞克（Strecker）法醛在氨存在下加32應用1、醫(yī)藥工業(yè)（1）氨基酸輸液（2）必需氨基酸：蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（3）半必需氨基酸：精氨酸、組氨酸是幼兒所必需的。應用1、醫(yī)藥工業(yè)33治療藥劑（1）精氨酸：對治療高氨血癥、肝機能障礙等疾病頗有效果；（2）天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。（3）半胱氨酸：能促進毛發(fā)的生長，可用于治療禿發(fā)癥；甲酯鹽酸鹽可用于治療支氣管炎等；（4）組氨酸：可擴張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾