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1、蛋白质化学,第3章 氨基酸第4章 蛋白质的共价结构第5章 蛋白质的三维结构第6章 蛋白质分子结构与功能的关系第7章 蛋白质分离、纯化和表征,第三章 氨基酸,一、氨基酸-蛋白质的构件分子二、氨基酸的分类三、氨基酸的酸碱化学四、氨基酸的化学反应五、氨基酸的光学活性和光谱性质六、氨基酸混合物的分析分离,一、氨基酸-蛋白质的构件分子,（一）蛋白质的水解形成氨基酸酸水解：6N HCl,煮沸回流20小时左右,或加压于120C水解12小时.优点:水解彻底,水解的最终产物是L-氨基酸,没有旋光异构体生成.缺点:色氨酸全部破坏,丝,苏,酪氨酸部分破坏.有腐黑质生成碱水解:6M NaOH或4M Ba(OH)2煮沸
2、6小时.优点:色氨酸不被破坏,水解液清亮透明.缺点:水解产生的氨基酸发生旋光异构作用酶水解：蛋白质可以由蛋白酶水解，不同的蛋白酶专一性不同。优点:条件温和,氨基酸不破坏,无旋光异构体产生.缺点:各蛋白酶有不同的专一性,用单一的酶作用水解不彻底.,（二）-氨基酸的一般结构,氨基酸不同，它的R基团就不同,氨基酸的通式及-碳,氨基酸存在对映异构体,二、氨基酸的分类,常见蛋白质氨基酸：蛋白质中常见的20种氨基酸稀有的蛋白质氨基酸：蛋白质组成中，除上述20种常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些稀有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸等。非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或
3、结合态的氨基酸。,（一）20种常见蛋白质氨基酸,据R基团化学结构分类,脂肪族a（15）中性a（Gly Ala Val Leu Ile）含羟基或巯基a（Ser Thr Cys Met）酸性a及酰胺（Asp Glu Asn Gln）碱性a（Lys Arg）,芳香族a(Phe Tyr Trp),杂环a(His Pro),据R基团极性分类,极性R基团Aa,非极性R基团Aa（种）,不带电荷Aa（种）,负电荷Aa（种）,正电荷Aa（种）,据营养学分类,必需a,非必需a,人的必需氨基酸LysTrpPheValMetLeuIleThrArg His,甘氨酸（Gly,G）,丙氨酸（Ala,A）,缬氨酸（Val,
4、V）,亮氨酸（Lue,L）,异亮氨酸（Ile,I）,中性脂肪族氨基酸,含羟基或硫脂肪族氨基酸,丝氨酸（Ser,S）,苏氨酸（Thr,T）,半胱氨酸（Cys,C）,甲硫氨酸（Met,M）,酸性氨基酸及酰胺,天冬氨酸（Asp,D）,谷氨酸（Glu,E）,天冬酰胺（Asn,N）,谷氨酰胺（Gln,Q）,碱性氨基酸和杂环氨基酸,赖氨酸（Lys,K）,精氨酸（Arg,R）,组氨酸（His,H）,脯氨酸（Pro,P）,芳香族氨基酸,苯丙氨酸（Phe,F）,酪氨酸（Tyr,Y）,色氨酸（Trp,W）,甘氨酸 Glycine G,中性脂肪族氨基酸,丙氨酸 Alanine A,中性脂肪族氨基酸,缬氨酸 Vali
5、ne V,中性脂肪族氨基酸,亮氨酸 Leucine L,中性脂肪族氨基酸,异亮氨酸 Ileucine I,中性脂肪族氨基酸,丝氨酸 Serine S,含羟基或硫脂肪族氨基酸,苏氨酸 Threonine T,含羟基或硫脂肪族氨基酸,半胱氨酸 Cysteine C,含羟基或硫脂肪族氨基酸,甲硫氨酸（蛋氨酸）Methionine M,含羟基或硫脂肪族氨基酸,天冬氨酸 Aspartate D,酸性氨基酸及酰胺,谷氨酸 Glutamate E,酸性氨基酸及酰胺,天冬酰胺 Asparagine N,酸性氨基酸及酰胺,谷酰胺 Glutamine Q,酸性氨基酸及酰胺,赖氨酸 Lysine K,碱性氨基酸,精
6、氨酸 Arginine R,碱性氨基酸,组氨酸 Histidine H,碱性氨基酸 杂环氨基酸,脯氨酸 Proline P,杂环氨基酸,苯丙氨酸 Phenylalanine F,苯丙尿酮症,芳香族氨基酸,酪氨酸 Tyrosine Y,芳香族氨基酸,色氨酸 Trytophan W,尼克酸 Vpp 植物生长素,芳香族氨基酸,据R基团化学结构分类,脂肪族a（15）中性a（Gly Ala Val Leu Ile）含羟基或巯基a（Ser Thr Cys Met）酸性a及酰胺（Asp Glu Asn Gln）碱性a（Lys Arg）,芳香族a（3）(Phe Tyr Trp),杂环a（2）(His Pro)
7、,据R基团极性分类,极性R基团Aa,非极性R基团Aa（种）：Ala Val Leu Ile Phe Trp Met Pro,不带电荷Aa（种）Gly Ser Thy Cys Phe Asn Gln,负电荷Aa（种）Lys Arg,正电荷Aa（种）Asp Glu His,20种氨基酸的结构特点,支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸，异亮氨酸 含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸 含硫的氨基酸：半胱氨酸（含巯基）、甲硫氨酸（含硫甲基）含苯环的氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸含胍基的氨基酸：精氨酸含咪唑基的氨基酸：组氨酸亚氨基酸：脯氨酸含酰胺的氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸：色氨酸含-氨基的氨基酸：赖氨
8、酸,（二）不常见蛋白质氨基酸 p128,属于氨基酸的衍生物，也称为修饰氨基酸,（三）非蛋白质氨基酸 p129,不是蛋白质的组成成分以游离或结合的形式存在于生物界大都是常见氨基酸的衍生物还有些是-,-,-,和D-型氨基酸一些是代谢中间产物，如瓜氨酸、鸟氨酸；-氨基丁酸等,三、氨基酸的酸碱化学,（一）氨基酸具有两性解离性质 氨基酸在晶体或水溶液中以两性离子或偶极离子的形式存在。证据？氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。,证据：熔点 溶液的介电常数,质子(proton)可以吸着或脱离相关基团,Proton：最小且最多的生物粒子，影响酸碱度及分子带电性质 两性电解质Ampholyte
9、:一个分子上同时带有正电及负电基团两性电解质,酸性环境 中性环境 碱性环境,氨基酸侧链的离子化与其 pKa,His 是唯一具有近中性pKa 基团(imidazole)的氨基酸 酸基或氨基的pKa 都比R基团上面者要低(较容易解离),酸性溶液中,水溶液或晶体中,碱性溶液中,（二）氨基酸的解离,氨基酸的等电点,氨基酸的带电情况与溶液的pH值有关，改变溶液的pH值可以使氨基酸带正电荷或负电荷，也可以处于正负电荷相等的状态，此时氨基酸以两性离子（偶极离子）状态存在，氨基酸的静电荷为零时溶液pH称为氨基酸的等电点(pI)。在电场中如何移动？氨基酸的存在状态？,PI的计算：Ala 在酸性溶液中以 CH2C
10、HCOOH 的形式存在，可以看 NH+3着是一个二元酸，具有两个可解离的H+。,K1,+H+,K2,+H+,Ala+Ala,Ala Ala-,当达到等电点时：Ala+=Ala-=K1K2=-lgH+=PH-lgk1=pK1-lgk2=pK2 pI=,Ala H+H+,Ala,pK1+pK2,2,例如：甘氨酸，pK1=2.34 pK2=9.60 pI=5.97 pH pI时，氨基酸带负电荷，-COOH解离成-COO-，向正极移动。pH=pI时，氨基酸净电荷为零 pH pI时，氨基酸带正电荷，-NH2解离成-NH3+，向负极移动。,（三）氨基酸具有特征性的滴定曲线,请计算并画出甘氨酸的滴定曲线,酸
11、性氨基酸的解离及等电点,酸性氨基酸的解离及等电点,pI=？,碱性氨基酸的滴定曲线及等电点,碱性氨基酸的解离及等电点,pI=？,（四）氨基酸的甲醛滴定,氨基酸是两性电解质，酸碱滴定的终点太高（12-13）或太低（1-2），一般的指示剂则难以指示。加入过量甲醛，滴定过程中降低了氨基的碱性。使滴定终点由12降到9，可以用酚酞指示滴定终点。,四、氨基酸的化学反应,（一）-NH 参与的反应(1)与亚硝酸反应(2)酰化反应(3)烃基化反应(4)西弗碱反应(5)脱氨基反应（二）-COOH参与的反应(1)成盐成酯反应(2)酰卤化反应(3)脱羧反应(4)叠氮反应（三）由-氨基与羧基共同参与的反应(1)茚三酮的颜色反应(2)成肽反应（四）氨基酸的侧链基团的反应,五、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异构,（一）氨基酸的光学活性和立体异构,（一）氨基酸的光学活性和立体异构,外消旋体和内消旋体,（二）氨基酸的光谱性质,含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质。（nm）Trp 280 5.6103 Tyr 275 1.4103 Phe 257 2.0102 大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。,六、氨基酸混合物的分析分离,
