第3章 氨基酸.docx

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第3章氨基酸

第三章氨基酸

第一节氨基酸是蛋白质的构件分子

一、蛋白质的水解

酸水解：

常用6mol/LHCl回流20h，水解完全，不引起消旋，但色氨酸破坏，羟基氨基酸部分水解，酰胺键水解。

碱水解：

水解完全，会引起消旋，但色氨酸不破坏。

酶水解：

水解不完全，不引起消旋，色氨酸不破坏，主要用于蛋白质的部分水解。

20种氨基酸的发现年代表

天冬酰氨1806Vauquelin天门冬芽

甘氨酸1820Braconnot明胶

亮氨酸1820Braconnot羊毛、肌肉

酪氨酸1849Bopp奶酪

丝氨酸1865Cramer蚕丝

谷氨酸1866Ritthausen面筋

天冬氨酸1868Ritthausen蚕豆

苯丙氨酸1881Schultze羽扇豆芽

丙氨酸1881Weyl丝心蛋白

赖氨酸1889Drechsel珊瑚

精氨酸1895Hedin牛角

组氨酸1896Kossel,Hedin奶酪

胱氨酸1899Morner牛角

缬氨酸1901Fischer奶酪

脯氨酸1901Fischer奶酪

色氨酸1901Hopkins奶酪

异亮氨酸1904Erhlich纤维蛋白

甲硫氨酸1922Mueller奶酪

苏氨酸1935McCoyetal奶酪

二、α-氨基酸的一般结构

氨基在α-位，为L-构型。

第二节氨基酸的分类

一、常见的蛋白质氨基酸

常见的蛋白质氨基酸共二十种。

按化学结构分为脂肪族、芳香族和杂环族三类。

这种分类方法对于研究氨基酸的合成与分解有重要意义。

按R-基的极性分为非极性R-基氨基酸、不带电荷的极性R-基氨基酸、带正电荷的极性R-基氨基

酸、带负电荷的极性R-基氨基酸四类。

这种分类方法对于研究氨基酸在蛋白质空间结构中的作用，和对于氨基酸的分离纯化均有重要意义。

也可将氨基酸分为非极性脂肪族R-基氨基酸、非极性芳香族R-基氨基酸、不带电荷的极性R-基氨基酸、带正电荷的极性R-基氨基酸、带负电荷的极性R-基氨基酸五类。

要熟悉氨基酸的结构特点、分类和符号。

注意结构特点：

二、不常见的蛋白质氨基酸

三、非蛋白质氨基酸

第三节氨基酸的酸碱化学

一、氨基酸的兼性离子形式

氨基酸在晶体状态和水溶液中均以兼性离子形式存在。

因此，氨基酸有很高的熔点。

二、氨基酸的解离

三、氨基酸的等电点

（一）等电点的定义

（二）等电点的计算

对于R基无解离基团的氨基酸：

pI=（pK1+pK2）/2

对于R基有解离基团的氨基酸：

pI等于等电形式两侧的pK值之和的一半，以等电形式为中心，另一个pK值为第二级解离，可以忽略不计。

如Glu：

Glu+噲垐2.垐1垐9唸垏Glu+-垐垐4.25垎垐Glu-噲垐9.垐6垐7Glu2-。

若pH=pI=3.22，根据pH=pKa+log{[质子受体]/[质子供体]}

3.22=9.67+log{[Glu2-]/[Glu-]}

得[Glu2-]/[Glu-]=3.5×10-7。

四、氨基酸的甲醛滴定

滴定终点由12左右降到9左右，可以用酚酞为指示剂，用标准氢氧化钠滴定。

第四节氨基酸的化学反应

一、α-氨基参加的反应

与亚硝酸的反应测量氮气的体积可计算氨基酸的含量。

与酰化试剂的反应可用于氨基的保护。

烃基化反应可用于测定多肽链的氮末端氨基酸。

形成西佛碱的反应为转氨基反应的中间步骤。

脱氨基反应为氨基酸分解反应的重要中间步骤。

二、α-羧基参加的反应

成盐和成酯反应可用于羧基的保护。

成酰氯反应可用于羧基的活化。

脱羧基反应是生成胺类的重要反应。

叠氮反应可用于羧基的活化。

三、α-氨基和α-羧基共同参加的反应

（一）与茚三酮的反应

常用于氨基酸的定性或定量检测。

（二）成肽反应

四、侧链R基参加的反应

酪氨酸可发生碘化、硝化、重氮反应，后者可用于检测酪氨酸。

组氨酸可发生重氮反应。

精氨酸可与环己二酮发生缩合反应，曾被用于氨基酸序列分析。

色氨酸可被N-溴代琥珀酰亚胺氧化，生成有色化合物，可用于色氨酸定量测定。

半胱氨酸可生成烷基衍生物，可用于巯基的保护。

巯基可与重金属生成盐，使蛋白质失活。

巯基在空气中可被氧化，金属离子对此有催化作用。

胱氨酸的二硫键可被还原为两个巯基。

也可以被过甲酸氧化成两个磺酸基。

第五节氨基酸的光学活性和光谱性质

一、氨基酸的光学活性和立体化学

氨基酸的不对称碳原子可用D-或L-表_________示，其比旋值可用于氨基酸的鉴别。

二、氨基酸的光谱性质

芳香族氨基酸的紫外吸收光谱如下图所示。

这一性质可用于蛋白质的定量测定。

三、氨基酸的核磁共振（NMR）

在外加磁场的作用下，原子核的自旋方向达到一致，可以和一定频率的外加磁场共振而形成吸收峰，同一种原子核在分子中的位置不同，因其外围的电子云对核的屏蔽作用引起的吸收峰位置移动（化学位移）也不同，由吸收峰的位置可以推断原子处于哪一个基团，在1HNMR谱中，当相邻基团上有n个质子时，该基团的质子吸收峰将分裂成n+1个峰。

第六节氨基酸混合物的分析分离

一、分配层析法的一般原理

逆流分溶符合二项式的展开式，但对于纸层析和柱层析来说，有关的计算无实际意义。

分配系数=物质在流动相中的总量/物质在固定相中的总量

二、分配柱层析

可以同检测器、记录仪、馏分收集器、输液泵构成层析系统。

三、纸层析

Rf主要与R基的极性有关，溶剂的PH可影响R基的极性，氨基酸与滤纸的吸附作用也影响Rf。

四、薄层层析

速度快，硅胶等支持物可以使用较强烈的显色方法。

五、离子交换层析

离子交换树脂的结构如图所示，功能基团种类较多。

氨基酸的离子交换分离原理：

若pI−pH>0，两性离子带净正电荷，若pI−pH<0，两性离子带净负电荷，差值越大，所带的净电荷越多。

用氨基酸自动分析仪分析氨基酸混合物的洗脱曲线（阳离子交换剂）。

六、气液层析

七、高效液相层析

HPLC分析氨基酸混合物的洗脱曲线。