生物化學(xué) Chapter 3 Amino acids氨基酸

Chapter3氨基酸

（Aminoacids）3.1Introduction3.2TypesofA.A.Physical3.3PropertiesofA.A.ChemicalOptical3.4SeparationandAnalysis蛋白質(zhì)是生物功能的執(zhí)行者。蛋白質(zhì)的功能3.1氨基酸簡介二、氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蛋白質(zhì)的組成單位——氨基酸：

αR—CH—COOH

NH2

α-氨基酸（R表示各種側(cè)鏈基團(tuán)）

L--

氨基酸與D--氨基酸甘氨酸除外

COOHH2NCHH3.2氨基酸分類1.常見的蛋白質(zhì)氨基酸2.不常見的蛋白質(zhì)氨基酸3.非蛋白質(zhì)氨基酸

1.二十種常見的蛋白質(zhì)氨基酸甘氨酸（Gly）丙氨酸（Ala）纈氨酸（Val）亮氨酸（Leu）異亮氨酸（Ile）絲氨酸（Ser）蘇氨酸（Thr）苯丙氨酸（Phe）酪氨酸（Tyr）色氨酸（Trp）半胱氨酸（CySH）蛋氨酸（Met）脯氨酸（Pro）天門冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu）賴氨酸（Lys）精氨酸（Arg）組氨酸（His）天門冬酰胺（Asn）谷氨酰胺（Gln）其中八種氨基酸是人體必需氨基酸：Val、Leu、Ile、Thr、Phe、Trp、Met、Lys。20種基本氨基酸分類圖賴氨酸

Lysine

（Lys，K）組氨酸

Histidine

（His，H）精氨酸

Argrinine

（Arg，R）堿性氨基酸帶正電荷門冬氨酸谷氨酸谷氨酰胺門冬酰胺絲氨酸蘇氨酸半胱氨酸甲硫氨酸（蛋氨酸）disulfidebridge二硫鍵芳香族氨基酸色氨酸TryptophanTrp，W酪氨酸TyrosineTyr，Y苯丙氨酸PhenylalaninePhe，F(xiàn)甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸精氨酸組氨酸異亮氨酸亮氨酸賴氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸色氨酸蘇氨酸纈氨酸2.不常見的蛋白質(zhì)氨基酸P1285-羥賴氨酸、4-羥脯氨酸磷酸絲氨酸、磷酸蘇氨酸、磷酸酪氨酸

-氨基己二酸3.非蛋白質(zhì)氨基酸肌氨酸、

-丙氨酸、

-氨基丁酸(aminobutyricacid)、高半胱氨酸、高絲氨酸、鳥氨酸(L-ornithine)、瓜氨酸(L-citruline)3.3氨基酸的性質(zhì)1.氨基酸的酸堿兩性2.氨基酸的化學(xué)性質(zhì)3.氨基酸的光學(xué)性質(zhì)

1.氨基酸的酸堿兩性氨基酸的解離性質(zhì)

R—CH—COO-NH2R—CH—COO-NH3+R—CH—COOH

NH3+OH-H+~1+1正離子OH-H+PH凈電荷~70兩性離子等電點(diǎn)（pI)~10-1負(fù)離子羧酸鹽氨基酸胺鹽pK1pK2甘氨酸的解離曲線+H3NCH2COOH+H3NCH2COOH+H3NCH2COO-pK1=2.34pI=5.97+H3NCH2COO-pK2=9.60H2NCH2COO-+H3NCH2COO-H2NCH2COO-BA（三）氨基酸的等電點(diǎn)天冬氨酸

氨基酸處于正負(fù)電荷相等的兼性離子狀態(tài)，即凈電荷為零時(shí)的pH,稱為等電點(diǎn)(isoelectricpoint,簡寫pI)。對于中性氨基酸：pI=(pKa1+pKa2)/2Why?解離常數(shù)與等電點(diǎn)

中性氨基酸：pI=(pK1+pK2)/2

酸性氨基酸：pI=(pK1+pKRCOO-)/2

堿性氨基酸：pI=(pK2+pKRNH2)/2

等點(diǎn)電：pIpK1:α—C上COOH解離常數(shù)負(fù)對數(shù)

pK2:α—C上NH3+解離常數(shù)負(fù)對數(shù)

pKRCOO-:酸性側(cè)鏈的解離常數(shù)負(fù)對數(shù)

pKRNH2

:堿性側(cè)鏈的解離常數(shù)負(fù)對數(shù)2.氨基酸的化學(xué)性質(zhì)1）

-氨基參與的反應(yīng)2）

-羧基參與的反應(yīng)3）

-氨基和羧基共同參與的反應(yīng)4）側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)1）

-氨基參與的反應(yīng)（1）與甲醛反應(yīng)；（2）與亞硝酸反應(yīng)(P136)；（3）?；磻?yīng)；（4）烴基化反應(yīng)；（5）生成西佛堿的反應(yīng)；（6）脫氨基和轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)。-OOC—CH2—NH2

HCHO

-OOC—CH2—NHCH2OH

HCHO-OOC—CH2—N(CH2OH)2

N,N–二羥甲基甘氨酸甘氨酸的甲醛滴定酚酞指示劑NaOH直接測定氨基酸的濃度VanSlykemethodfordeterminationofaminoacidcontent:nitrousacidreactswitha-amidegroupN2范斯來克法----與亞硝酸反應(yīng)N2一半來自氨基酸，另一半來自亞硝酸定量測定氨基酸NH3+氧化酶OR—CH—COO-R—C—COO-+NH4+脫氨基反應(yīng)：氨基酸

-酮酸轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)：

NH3+O谷丙轉(zhuǎn)氨酶

ONH3+R—CH—COO-+CH3—C—COO-R—C—COO-+CH3—CH—COO-

谷氨酸

-丙酮酸丙氨酸2)-羧基參與的反應(yīng)(1)成鹽反應(yīng)；(2)成酯反應(yīng)；(3)形成酰鹵的反應(yīng)；(4)疊氮化反應(yīng)；(5)脫羧反應(yīng)。

3)-氨基和羧基共同參與的反應(yīng)定性、定量與茚三酮的反應(yīng)(Ninhydrin)

肽（Peptide）肽鍵(Peptidebond)組成肽鍵的原子處于同一平面；大多數(shù)肽鍵是反式結(jié)構(gòu)；只有脯氨酸參與形成的肽鍵可能以順式存在。

O-C-N-H

成肽反應(yīng)氨基酸殘基N-端C-端

4)側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)（1）巰基：（2）羥基：（3）咪唑基：（4）甲硫基：（5）芳香環(huán)：半胱氨酸(Cys)絲氨酸(Ser)、蘇氨酸(Thr)組氨酸(His)甲硫氨酸(Met)苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Trp)絲氨酸蘇氨酸OPO32-絲氨酸磷酸酯組氨酸咪唑基：1.pKR=6.0

在生理?xiàng)l件下具有緩沖作用

2.質(zhì)子的給體與受體

酶的催化作用具有重要意義苯丙氨酸色氨酸酪氨酸甲硫氨酸（蛋氨酸）甲硫基：

強(qiáng)親核中心

親核取代反應(yīng)形成烷基化產(chǎn)物

巰基試劑5）氨基酸的化學(xué)合成1.經(jīng)典化學(xué)合成法

Strecker法還原氨化法

-溴代羧酸氨化法丙二酸酯合成法2.外消旋氨基酸的拆分

化學(xué)法和酶解法3.氨基酸的不對稱合成6）氨基酸的生物合成微生物發(fā)酵法谷氨酸（味精）色氨酸賴氨酸蘇氨酸谷氨酰胺3.氨基酸的光學(xué)性質(zhì)(1)氨基酸的光學(xué)活性兩種構(gòu)型，D-型和L-型；（參見P2-13）

[外]消旋/內(nèi)消旋(2)氨基酸的光譜性質(zhì)

a.紫外吸收光譜/熒光

b.核磁共振波譜

NuclearMagneticResonance,NMRL--氨基酸甘氨酸除外

COOHH2NCHH

向左（逆時(shí)針方向）“-”旋光性（Opticalactivity）Nicolprism

max=280nm

max=275nm

max=257nmLambert-BeerLawA=log(I0/I)=-logT=

clA—absorbance,oropticaldensity(OD)c—concentration(mol/L)l—pathlength(cm)--molarabsorptioncoefficientT—transmittancyI0—intensityofincidentlightI—intensityoftransmittedlight3.4混合氨基酸的分離分析1.分配層析的一般原理2.柱層析(ColumnChromatography)3.紙層析(Filter-PaperChromatography)4.薄層層析(ThinLayerChromatography)5.離子交換層析(IonExchangeChromatography)6.氣液層析(Gas-LiquidChromatography)7.高效液相層析（HPLC）

HighPerformanceLiquidChromatographyHighPerformance(Pressure)LiquidChromatography(HPLC)HP,Waters,Jasco,Shimadzu高效（壓）液相色譜Questions2.用強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂分離氨基酸混合物時(shí)，為什么要逐步提高洗脫液的pH和離子強(qiáng)度？3.肝炎患者谷丙轉(zhuǎn)氨酶為何升高？1.哪一種氨基酸在血液保持pH穩(wěn)定方面起重要的緩沖作用？為什么？(血液pH=7.35—7.45)課后練習(xí)題和作業(yè)1.酸性和堿性氨基酸的pI計(jì)算：例1：精氨酸的pK1=2.17，pK2=9.04，pK3=12.98（胍基），其pI=（）；例2：天冬氨酸的pK1=1.88（羧基），pK2=3.65（羧基），pK3=9.60，其pI=（）。2.20種常見氨基酸的代碼以及結(jié)構(gòu)式：例如：請寫出蛋（甲硫）氨酸、谷氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸和色氨酸的代碼以及結(jié)構(gòu)式。3.生命的最基本特征4.水在生命活動中的作用HW：P155-156，No.6,14,151.肝臟的膽汁分泌作用：分泌膽汁（600-1100ml/天)，促進(jìn)油脂消化和吸收。2.肝與脂肪代謝：肝臟是脂肪運(yùn)輸?shù)臉屑~。在肝內(nèi)，中性脂肪可水解為甘油和脂肪酸，此反應(yīng)可被肝脂肪酶加速，甘油可通過糖代謝途徑被利用，而脂肪酸可完全氧化為二氧化碳和水。肝臟還是體內(nèi)脂肪酸、膽固醇、磷脂合成的主要器官之一。當(dāng)脂肪代謝紊亂時(shí)，可使脂肪堆積于肝臟內(nèi)形成脂肪肝。3.肝與糖代謝：單糖在肝內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)楦翁窃A存,同時(shí)又能在血糖大量消耗時(shí)，將肝糖原分解為葡萄糖進(jìn)入血液循環(huán)。肝臟的生理功能（一）知識窗

肝臟的生理功能（二）4.肝與蛋白質(zhì)代謝：由消化道吸收的氨基酸在肝臟內(nèi)進(jìn)行蛋白質(zhì)合成、脫氨、轉(zhuǎn)氨等作用，合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入血循環(huán)供全身器官組織需要。肝臟將氨基酸代謝產(chǎn)生的氨合成尿素，經(jīng)腎臟排出體外。所以肝病時(shí)血漿蛋白減少和血氨可以