生物化學(xué) 氨基酸和多肽PPT精品文檔

1、氨基酸氨基酸多肽多肽蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多肽的化學(xué)合成多肽的化學(xué)合成蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)功能的多樣性 蛋白質(zhì)是最重要的一類生物大分子蛋白質(zhì)是最重要的一類生物大分子, 存在于所存在于所有的生物細(xì)胞中有的生物細(xì)胞中,是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)和功能物質(zhì), 參與了幾乎所有的生命過(guò)程：參與了幾乎所有的生命過(guò)程：催化作催化作用、生物調(diào)節(jié)、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、免疫作用、運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)用、生物調(diào)節(jié)、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、免疫作用、運(yùn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)成分、貯存等。成分、貯存等。（1）催化）催化作為生物體新陳代謝的催化劑作為生物體新陳代謝的催化劑酶，酶酶，酶是蛋白質(zhì)中最大的一類，酶的催

2、化效率遠(yuǎn)大于合成是蛋白質(zhì)中最大的一類，酶的催化效率遠(yuǎn)大于合成的催化劑。酶催化的反應(yīng)速率為非催化速率的的催化劑。酶催化的反應(yīng)速率為非催化速率的1016倍。倍。（2）調(diào)節(jié)）調(diào)節(jié)許多蛋白質(zhì)能調(diào)節(jié)其他蛋白質(zhì)執(zhí)行其生許多蛋白質(zhì)能調(diào)節(jié)其他蛋白質(zhì)執(zhí)行其生理功能的能力，如：胰蘭氏小島及理功能的能力，如：胰蘭氏小島及 細(xì)胞分泌的胰細(xì)胞分泌的胰島素，是調(diào)節(jié)動(dòng)物體內(nèi)血糖代謝的一種激素。島素，是調(diào)節(jié)動(dòng)物體內(nèi)血糖代謝的一種激素。（3）物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)）物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)如如:紅細(xì)胞里的血紅蛋白紅細(xì)胞里的血紅蛋白輸送氧氣，將氧氣從肺轉(zhuǎn)運(yùn)到其他組織；輸送氧氣，將氧氣從肺轉(zhuǎn)運(yùn)到其他組織；血清清蛋白將脂肪酸從脂肪組織轉(zhuǎn)運(yùn)到血清清蛋白將脂肪酸從脂

3、肪組織轉(zhuǎn)運(yùn)到各器官。各器官。（4）防御和進(jìn)攻）防御和進(jìn)攻免疫球蛋白（抗體），免疫球蛋白（抗體），抗體是在外來(lái)的蛋白質(zhì)或其他高分子化抗體是在外來(lái)的蛋白質(zhì)或其他高分子化合物即所謂抗原的影響下由淋巴細(xì)胞產(chǎn)合物即所謂抗原的影響下由淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，并能與相應(yīng)的抗原結(jié)合而排除外來(lái)生，并能與相應(yīng)的抗原結(jié)合而排除外來(lái)物質(zhì)對(duì)生物體的干擾。物質(zhì)對(duì)生物體的干擾。（5）運(yùn)動(dòng)）運(yùn)動(dòng)某些蛋白質(zhì)賦予細(xì)胞以運(yùn)動(dòng)某些蛋白質(zhì)賦予細(xì)胞以運(yùn)動(dòng)的能力，肌肉收縮和細(xì)胞游動(dòng)是細(xì)胞具的能力，肌肉收縮和細(xì)胞游動(dòng)是細(xì)胞具有這種能力的代表。如：肌動(dòng)蛋白和肌有這種能力的代表。如：肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白。球蛋白。蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)功能的多樣性(6)

4、結(jié)構(gòu)成分結(jié)構(gòu)成分建造和維持生物體的結(jié)構(gòu)，給細(xì)胞建造和維持生物體的結(jié)構(gòu)，給細(xì)胞和組織提供強(qiáng)度和保護(hù)。如：構(gòu)成毛發(fā)，角，蹄，和組織提供強(qiáng)度和保護(hù)。如：構(gòu)成毛發(fā)，角，蹄，甲的甲的 -角蛋白角蛋白(keratin);存在于骨、腱、韌、帶、存在于骨、腱、韌、帶、皮的膠原蛋白。皮的膠原蛋白。蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)功能的多樣性（7）貯存）貯存貯藏氨基酸，用作有機(jī)體及其胚貯藏氨基酸，用作有機(jī)體及其胚胎或幼體生長(zhǎng)發(fā)育的原料胎或幼體生長(zhǎng)發(fā)育的原料。（8）異常功能）異常功能如：應(yīng)樂(lè)果甜蛋白有著極高如：應(yīng)樂(lè)果甜蛋白有著極高的甜度。的甜度。蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)功能的多樣性1. 1. 蛋白質(zhì)的化學(xué)組成蛋白質(zhì)的化學(xué)組

5、成蛋白質(zhì)中各元素組成百分比約為：蛋白質(zhì)中各元素組成百分比約為： C 50%C 50%； H 7%H 7%； O 23%O 23%； N 16%N 16%； S 0-3%S 0-3%；其它；其它 微量微量生物組織中的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含生物組織中的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含氮量氮量蛋白質(zhì)含量（克）蛋白質(zhì)含量（克）= =每克生物樣品中含氮的每克生物樣品中含氮的克數(shù)克數(shù) 6.25 6.25v生物界蛋白質(zhì)種類約在生物界蛋白質(zhì)種類約在1010-1012數(shù)量級(jí)數(shù)量級(jí),分子量分子量范圍：范圍：6000-1000,000 道樂(lè)頓道樂(lè)頓(dalton), 歸根結(jié)歸根結(jié)底底, 蛋白質(zhì)由蛋白質(zhì)由20種基本氨基

6、酸種基本氨基酸所組成。所組成。v多肽是由氨基酸以酰胺鍵形式連接而成的線形多肽是由氨基酸以酰胺鍵形式連接而成的線形大分子大分子。多肽被合成后，可能就能夠執(zhí)行其功。多肽被合成后，可能就能夠執(zhí)行其功能，也可能其結(jié)構(gòu)還要發(fā)生更多的化學(xué)修飾。能，也可能其結(jié)構(gòu)還要發(fā)生更多的化學(xué)修飾。v蛋白質(zhì)還要發(fā)生特定的折疊，成為固定的三維蛋白質(zhì)還要發(fā)生特定的折疊，成為固定的三維結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)的生物功能決定于它的高級(jí)結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)的生物功能決定于它的高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)是由一級(jí)結(jié)構(gòu)即氨基酸序列決定的。高級(jí)結(jié)構(gòu)是由一級(jí)結(jié)構(gòu)即氨基酸序列決定的。v已發(fā)現(xiàn)天然氨基酸已發(fā)現(xiàn)天然氨基酸180種，參與蛋白質(zhì)組成的種，參與蛋白質(zhì)組成的基

7、本氨基酸只有基本氨基酸只有20種。種。v作為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)單元的氨基酸均為作為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)單元的氨基酸均為L(zhǎng)- -氨基酸氨基酸(以以D-甘油醛為參考物甘油醛為參考物)，某些蛋白質(zhì)還含有若，某些蛋白質(zhì)還含有若干種不常見的氨基酸干種不常見的氨基酸,它們都有是基本氨基酸的它們都有是基本氨基酸的衍生物。衍生物。 除脯氨酸外，蛋白質(zhì)氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共除脯氨酸外，蛋白質(zhì)氨基酸在結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)是與羧基相鄰的同點(diǎn)是與羧基相鄰的 -碳上都有一個(gè)氨基，因碳上都有一個(gè)氨基，因此稱為此稱為 -氨基酸氨基酸, 結(jié)構(gòu)通式：結(jié)構(gòu)通式：CH2CH2CH2NH2CCOO-HPro可變部分可變部分不變部分不變部分二十種基本氨基酸的結(jié)構(gòu)

8、式：二十種基本氨基酸的結(jié)構(gòu)式：中性非極性氨基酸中性非極性氨基酸中性極性氨基酸中性極性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸堿性氨基酸由常見氨基酸衍生而來(lái)由常見氨基酸衍生而來(lái)NHHOCOOH4 4- -羥羥基基脯脯氨氨酸酸NH2CH2CH(CH2)2CHCOOHNH2OH5 5- -羥羥基基賴賴氨氨酸酸CH3NHCH2CH2(CH2)2CHCOOHNH26 6- -N N- -甲甲基基賴賴氨氨酸酸 氨基酸的構(gòu)型氨基酸的構(gòu)型 (指指 -碳的構(gòu)型碳的構(gòu)型) , 除甘氨酸外，除甘氨酸外， -氨基酸中的氨基酸中的 -C原子是一個(gè)不對(duì)稱碳原子，因此原子是一個(gè)不對(duì)稱碳原子，因此都具有旋光度。都具有旋光度。比旋

9、光度是比旋光度是 -氨基酸的物理常數(shù)之一，也是鑒別氨基酸的物理常數(shù)之一，也是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù)。各種氨基酸的重要依據(jù)。(教材表教材表3.2)v氨基酸熔點(diǎn)高氨基酸熔點(diǎn)高，一般在，一般在200 oC 以上如以上如:甘氨酸甘氨酸在在233 oC 溶解并分解溶解并分解, 普通有機(jī)化合物如二苯普通有機(jī)化合物如二苯胺，溶點(diǎn)為胺，溶點(diǎn)為53 oC.v大多數(shù)氨基酸都能溶于水大多數(shù)氨基酸都能溶于水，水溶液具有較高的，水溶液具有較高的介電常數(shù)。介電常數(shù)。 說(shuō)明：說(shuō)明：氨基酸在晶體或在水中主要是以兩性離子氨基酸在晶體或在水中主要是以兩性離子形式存在，不帶電荷的中性分子為少數(shù)。形式存在，不帶電荷的中性分子為少數(shù)

10、。例：中性氨基酸的分步解離：例：中性氨基酸的分步解離：01AHAK02AHAK第一步解離第一步解離,第二步解離第二步解離,H3NCCOOHRHH3NCCOORHH2NCCOORH正正離離子子( (A A+ +) )兩兩性性離離子子( (A A0 0) )負(fù)負(fù)離離子子( (A A- -) )( (等等電電點(diǎn)點(diǎn)p pI I) )K1- H+ H+K2- H+ H+v如何求解如何求解K1和和K2？v滴定從甘氨酸滴定從甘氨酸(1.0 mol)溶液開溶液開始始v 用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定,以加入的鹽酸以加入的鹽酸的摩爾數(shù)對(duì)的摩爾數(shù)對(duì)pH 作圖作圖, 得到滴定得到滴定曲線曲線A段段v 酸量為酸量為0.

11、5 mol 時(shí)時(shí), 對(duì)應(yīng)一拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)一拐點(diǎn)pH 2.34, 此時(shí)有一半的此時(shí)有一半的A0 變成變成A+，根據(jù)，根據(jù)pH=pK1+lgA0/A+v pK1 = pH= 2.34 氨基酸氨基酸pK值的求解：值的求解：l 用標(biāo)準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定滴定,以以加入的加入的NaOH的摩爾的摩爾數(shù)對(duì)數(shù)對(duì)pH 作圖作圖, 得到滴得到滴定曲線定曲線B段段l堿量為堿量為0.5 mol 時(shí)時(shí), 對(duì)對(duì)應(yīng)一拐點(diǎn)應(yīng)一拐點(diǎn)pH 9.60, 此此時(shí)有一半的時(shí)有一半的A0變成變成A- ，根據(jù)根據(jù)pH=pK2+lgA- /A0, pH=pK2= 9.60 l凈電荷為凈電荷為0時(shí)的時(shí)的pH值值即為氨基酸的即為氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)pI

12、 (isoelectric point)結(jié)論：結(jié)論：v凈電荷為凈電荷為0時(shí)的時(shí)的pH值即為氨基酸的等電點(diǎn)，對(duì)值即為氨基酸的等電點(diǎn)，對(duì)側(cè)鏈不含解離基團(tuán)的中性氨基酸：側(cè)鏈不含解離基團(tuán)的中性氨基酸： pI = (pK1+pK2)/2酸性氨基酸：谷氨酸的滴定曲線酸性氨基酸：谷氨酸的滴定曲線pI=(pK1+pKR )/2pK1pKRpK2堿性氨基酸堿性氨基酸: 組氨酸的滴定曲線組氨酸的滴定曲線 pI=(pKR+pK2)/2v當(dāng)溶液的當(dāng)溶液的pH大于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶有凈負(fù)電大于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶有凈負(fù)電荷，在電場(chǎng)中向正極運(yùn)動(dòng)。荷，在電場(chǎng)中向正極運(yùn)動(dòng)。v當(dāng)溶液的當(dāng)溶液的pH小于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶有凈正電小

13、于等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸帶有凈正電荷，在電場(chǎng)中向負(fù)極運(yùn)動(dòng)。荷，在電場(chǎng)中向負(fù)極運(yùn)動(dòng)。 結(jié)論：結(jié)論：求解等電點(diǎn)的公式：求解等電點(diǎn)的公式：v中性氨基酸的等電點(diǎn)：中性氨基酸的等電點(diǎn)： pI = (pK1+pK2)/2v側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸等電點(diǎn)側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸等電點(diǎn) 酸性氨基酸：酸性氨基酸： pI=(pK1+pKRCOO-)/2 堿性氨基酸：堿性氨基酸： pI=(pK2+pKRNH2)/2電泳現(xiàn)象：電泳現(xiàn)象： 主要指主要指 氨基和氨基和 羧基以及側(cè)鏈上的官羧基以及側(cè)鏈上的官能團(tuán)所參與的反應(yīng)。能團(tuán)所參與的反應(yīng)。 1. -NH2參與的反應(yīng)參與的反應(yīng)v-NH2特點(diǎn)和發(fā)生反應(yīng)類型特點(diǎn)和發(fā)生反應(yīng)類型?

14、 氨基中氮原子是一個(gè)很好的親核中心，氨基中氮原子是一個(gè)很好的親核中心，所以能夠發(fā)生所以能夠發(fā)生親核加成或取代反應(yīng)。親核加成或取代反應(yīng)。24氨基被羥甲基化后，堿性下降，其氨基被羥甲基化后，堿性下降，其pKpK2 2值減少值減少2 2 3 3個(gè)個(gè)pHpH單位，移至單位，移至7 7附附近。這時(shí)可以用酚酞作為堿滴定氨近。這時(shí)可以用酚酞作為堿滴定氨基酸氨基的指示劑?；岚被闹甘緞Ｓ捎诖朔ㄅc堿滴定普通的一元酸相由于此法與堿滴定普通的一元酸相同，因而可以用來(lái)直接測(cè)定氨基酸同，因而可以用來(lái)直接測(cè)定氨基酸的濃度。的濃度。CH2COO-NH3+pK2CH2COO-NH2+H+HCHOCH2COO-NHCH2O

15、HHCHOCH2COO-N(CH2OH)2 -NH2參與的反應(yīng)參與的反應(yīng) 與甲醛發(fā)生羥甲基化反應(yīng)與甲醛發(fā)生羥甲基化反應(yīng)（2）與亞硝酸反應(yīng)重氮化反應(yīng)與亞硝酸反應(yīng)重氮化反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下，測(cè)定生成在標(biāo)準(zhǔn)條件下，測(cè)定生成N2體積，可計(jì)算出氨基體積，可計(jì)算出氨基酸的量，范斯來(lái)克酸的量，范斯來(lái)克 (Van Slyke)-法測(cè)定氨基法測(cè)定氨基N的基的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。注意：生成的注意：生成的N2只有一半來(lái)自氨基酸。只有一半來(lái)自氨基酸。RCHNH2COOH+ HNO2RCHOHCOOH+ N2+H2O室溫室溫 -NH2參與的反應(yīng)參與的反應(yīng) 氨基酸的氨基與酰氯或酸酐在弱堿溶液中發(fā)氨基酸的氨基與酰氯或酸酐在弱堿溶液中發(fā)生

16、作用時(shí)，氨基即被酰基化，例如：與芐氧生作用時(shí)，氨基即被?；?，例如：與芐氧甲酰氯（甲酰氯（carbobenzyloxychloride）反應(yīng)）反應(yīng)CH2OCOCl+ H2NCHRCOONa弱弱堿堿后后酸酸化化CH2OCONH CHRCOOH+Na+Cl-N N- -芐芐氧氧甲甲酰?；卑被崴?-NH2參與的反應(yīng)參與的反應(yīng)酰化試劑還?；噭┻€有：有：丹磺酰氯被用于多肽鏈丹磺酰氯被用于多肽鏈N N端氨基酸的標(biāo)記和微量端氨基酸的標(biāo)記和微量氨基酸定量測(cè)定。氨基酸定量測(cè)定。氨基酸的?；磻?yīng)是多肽合成的基本反應(yīng)。此氨基酸的?；磻?yīng)是多肽合成的基本反應(yīng)。此外，?；磻?yīng)還廣泛用于保護(hù)氨基以及肽鏈的外，酰

17、化反應(yīng)還廣泛用于保護(hù)氨基以及肽鏈的N-N-末端氨基酸測(cè)定等。末端氨基酸測(cè)定等。H3CCCH3OCH3COClH3CSOOClOOOSNOOClH3CCH3叔叔丁丁氧氧甲甲酰酰氯氯對(duì)對(duì)甲甲苯苯磺磺酰酰氯氯鄰鄰苯苯二二甲甲酸酸酐酐丹丹磺磺酰酰氯氯 -NH2參與的反應(yīng)參與的反應(yīng)NH2上的上的H原子被烴基取代，例：與原子被烴基取代，例：與2,4-二二硝基氟苯（硝基氟苯（2,4-dinitroflurobenzene DNFB, FDNB）反應(yīng)反應(yīng)O2NNO2FH2N+CHRCOOH弱弱堿堿中中O2NNO2NHCHRCOOH+HFDNP氨氨基基酸酸（黃黃色色）v鑒定多肽鑒定多肽N-N-端氨基酸的重要方法

18、端氨基酸的重要方法 -NH2參與的反應(yīng)參與的反應(yīng)西佛堿是以氨基酸為底物的某些酶促反應(yīng)的西佛堿是以氨基酸為底物的某些酶促反應(yīng)的中間物，例如：轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)。中間物，例如：轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)。RCOH+ H2NCRHCOOHCRHNCRHCOOH西西佛佛堿堿 -NH2參與的反應(yīng)參與的反應(yīng)在氨基酸氧化酶作用下，發(fā)生脫氨基反應(yīng)生成在氨基酸氧化酶作用下，發(fā)生脫氨基反應(yīng)生成 -酮酸：酮酸：在轉(zhuǎn)氨酶催化下，在轉(zhuǎn)氨酶催化下， 氨基可以轉(zhuǎn)移到氨基可以轉(zhuǎn)移到 酮酸上酮酸上RCHNH3+COO-氧氧化化酶酶RCCOO-O+ NH4+ -OOCCH2CH2CHNH3+COO-COCOO-谷谷丙丙轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)氨氨酶酶-OOCCH2CH2C

19、OCOO-CH3CHNH3+COO-+H3C+ -NH2參與的反應(yīng)參與的反應(yīng)酮戊二酸酮戊二酸丙酮酸丙酮酸 成鹽、成酯、成酰氯、成酰胺、脫羧、疊成鹽、成酯、成酰氯、成酰胺、脫羧、疊氮化反應(yīng)氮化反應(yīng)（1）成鹽反應(yīng)）成鹽反應(yīng) 與堿作用即生成鹽，例如：與與堿作用即生成鹽，例如：與NaOH反應(yīng)。堿金屬鹽溶于水，重金屬鹽不溶反應(yīng)。堿金屬鹽溶于水，重金屬鹽不溶于水。于水。（2）成酯反應(yīng)）成酯反應(yīng)例：氨基酸在無(wú)水乙醇中通入干燥氯化氫或加入例：氨基酸在無(wú)水乙醇中通入干燥氯化氫或加入二氯亞砜，回流生成氨基酸乙酯的鹽酸鹽。二氯亞砜，回流生成氨基酸乙酯的鹽酸鹽。CHRNH2COOH+C2H5OH干燥HCl回流CHRN

20、H2COOC2H5+H2OHCl生成活性酯的反應(yīng)：生成活性酯的反應(yīng)： -NH2被保護(hù)后，與對(duì)硝基苯酚反應(yīng)被保護(hù)后，與對(duì)硝基苯酚反應(yīng)活性酯是合成氨基酸?；苌锏闹匾虚g體。活性酯是合成氨基酸?；苌锏闹匾虚g體。CHRNHCOOHPG+ HONO2SOCl2CHRNHCPGNO2OONH2被保護(hù)后，與被保護(hù)后，與PCl3、PCl5 或亞硫酰氯或亞硫酰氯反應(yīng)：反應(yīng)： 使羧基活化，在多肽人工合成中常用使羧基活化，在多肽人工合成中常用CHRNHPGCOOHPCl3,PCl5或SOCl2CHRNHPGCOCl?；被狨；被岬募柞セ蛞阴ヅc無(wú)水肼的甲酯或乙酯與無(wú)水肼反應(yīng)，再與反應(yīng)，再與亞硝酸反應(yīng)。

21、氨基酸疊氮化合物常用于肽的人亞硝酸反應(yīng)。氨基酸疊氮化合物常用于肽的人工合成。工合成。（5） 脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)CHRNHPGCOOCH3CHRNHPGCONHNH2NH2NH2CH3OHHNO2H2O,N2CHRNHPGCON3?；被狨ｋ迈；被岑B氮-OOCCH2CH2CHCOO-谷谷氨氨酸酸脫脫羧羧酶酶+ CO2NH3+-OOCCH2CH2CH2NH3+Glu 氨氨基基丁丁酸酸（1）與茚三酮反應(yīng)）與茚三酮反應(yīng) -氨基酸與茚三酮在弱酸性溶液中共熱，氨基酸氨基酸與茚三酮在弱酸性溶液中共熱，氨基酸即發(fā)生氧化脫氨生成酮酸，酮酸脫羧生成醛。茚即發(fā)生氧化脫氨生成酮酸，酮酸脫羧生成醛。茚三酮?jiǎng)t成為還原

22、茚三酮。三酮?jiǎng)t成為還原茚三酮。3. -氨基和氨基和 -羧基共同參加的反應(yīng)羧基共同參加的反應(yīng) -氨基和氨基和 -羧基共同參加的反應(yīng)羧基共同參加的反應(yīng)COOO+H2O-H2OCOOOHOH茚三酮水合茚三酮36COOOHOH水合茚三酮CHH2NCOOHR弱酸性+COOHOH+RCHO+NH3+CO2還原茚三酮COOCONH4O茚茚三三酮酮COOHOH還原茚三酮+2NH3N+COO藍(lán) 紫 色 化 合 物O+2H2O -氨基和氨基和 -羧基共同參加的反應(yīng)羧基共同參加的反應(yīng)藍(lán)紫色化合物藍(lán)紫色化合物茚三酮反應(yīng)是氨基酸的特異性反應(yīng)，常用于氨基茚三酮反應(yīng)是氨基酸的特異性反應(yīng)，常用于氨基酸的定性、定量分析。酸的定

23、性、定量分析。定量釋放的定量釋放的CO2可用測(cè)壓法測(cè)量，從而計(jì)算出參可用測(cè)壓法測(cè)量，從而計(jì)算出參加反應(yīng)的氨基酸量。產(chǎn)生的藍(lán)紫色化合物可用比加反應(yīng)的氨基酸量。產(chǎn)生的藍(lán)紫色化合物可用比色法進(jìn)行定性或定量測(cè)定。色法進(jìn)行定性或定量測(cè)定。ProPro與茚三酮反應(yīng)不釋放與茚三酮反應(yīng)不釋放NHNH3 3, ,直接生成黃色物質(zhì)：直接生成黃色物質(zhì)：COO-N -氨基和氨基和 -羧基共同參加的反應(yīng)羧基共同參加的反應(yīng)一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基可以縮一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基可以縮合成肽，成肽反應(yīng)是蛋白質(zhì)生物合成基本反應(yīng)。合成肽，成肽反應(yīng)是蛋白質(zhì)生物合成基本反應(yīng)。成肽反應(yīng)，從熱成肽反應(yīng)，從熱力學(xué)上

24、看是一個(gè)力學(xué)上看是一個(gè)不能自發(fā)進(jìn)行的不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。通過(guò)活化反應(yīng)。通過(guò)活化羧基方法，可以羧基方法，可以使成肽反應(yīng)順利使成肽反應(yīng)順利進(jìn)行。進(jìn)行。 -氨基和氨基和 -羧基共同參加的反應(yīng)羧基共同參加的反應(yīng)側(cè)鏈官能團(tuán)：側(cè)鏈官能團(tuán)：-OH、-SH（包括二硫（包括二硫鍵）、氨基、羧基、芳香基、咪唑基、鍵）、氨基、羧基、芳香基、咪唑基、胍基、甲硫基等。胍基、甲硫基等。側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)半胱氨酸的巰基半胱氨酸的巰基-SH，在高，在高pH條件下，條件下，發(fā)生解離：發(fā)生解離：CHCOO-CH2+H3NSHpKa=10.28CHCOO-CH2+H3NS-+H+側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)(b) 巰基與

25、金屬離子形成穩(wěn)定程度不等的絡(luò)合物，例：與巰基與金屬離子形成穩(wěn)定程度不等的絡(luò)合物，例：與對(duì)氯汞苯甲酸反應(yīng)形成的絡(luò)合物，是對(duì)氯汞苯甲酸反應(yīng)形成的絡(luò)合物，是 X-衍射時(shí)制備重原衍射時(shí)制備重原子衍生物。含有巰基的蛋白酶也可發(fā)生此反應(yīng)而導(dǎo)致酶子衍生物。含有巰基的蛋白酶也可發(fā)生此反應(yīng)而導(dǎo)致酶失活。失活。CHCOO-CH2NH3+S-+HgCOO-ClHgCOO-CHCOO-CH2NH3+S+ Cl-側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)HC-OOCH2CNH3+SH + ICH2CONH2HC-OOCH2CNH3+S CH2CONH2+ I-弱堿對(duì)氯汞苯甲酸對(duì)氯汞苯甲酸CHCOO-CH2NH3+S-+SO2NHOO

26、CSNO2COOHDTNBSNO2COOHCHCOO-CH2NH3+S+HSNO2COO-CysCys硫硫硝硝基基苯苯甲甲酸酸側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)空氣氧化產(chǎn)物：二硫化物，例空氣氧化產(chǎn)物：二硫化物，例Cys 胱氨酸胱氨酸CCCH3NHOOSHCCCH3NHOOSCCCNH3HOOSHCCCNH3HOOHHHHHHHH-2H+2HTwo cysteinesCystineS側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)強(qiáng)氧化劑作用下，強(qiáng)氧化劑作用下，-SH- 磺酸基，例：磺酸基，例： 磺基丙氨酸磺基丙氨酸CHCOO-CH2SH+H3NCysHCO3HCHCOO-CH2SO3H+H3N側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反

27、應(yīng)Ser與與Thr中含有羥基中含有羥基-OH與酸作用形成酯，例：與酸作用形成酯，例：Ser與磷酸結(jié)合，酪與磷酸結(jié)合，酪蛋白中含有大量絲氨酸磷酸酯蛋白中含有大量絲氨酸磷酸酯CHNCCH2OOPO32-H絲氨酸是大多數(shù)蛋白水解酶活性中心的主要絲氨酸是大多數(shù)蛋白水解酶活性中心的主要組分，組分，-OH被酯化后會(huì)導(dǎo)致酶失活。被酯化后會(huì)導(dǎo)致酶失活。側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)His的咪唑的咪唑基，基，pKR為為6.0,在生理?xiàng)l件下具有緩沖作用，在生理?xiàng)l件下具有緩沖作用，His在中性條件下，如下解離平衡：在中性條件下，如下解離平衡：與與ATP發(fā)生磷?；磻?yīng)發(fā)生磷?；磻?yīng)，形成磷酸組氨酸，從而使酶活，形成磷酸

28、組氨酸，從而使酶活化化HNNH2CCH+H3NCOO-+H+pKR=6.0+HNNHH2CCH+H3NCOO-側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)NNH2CCHNH3+COO-PO32-磷酸組氨酸烷基化反應(yīng)：烷基化反應(yīng)：水解酶活性中心的組氨酸與烷基水解酶活性中心的組氨酸與烷基化試劑作用，生成烷基咪唑衍生物，并引起酶化試劑作用，生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或喪失活性的降低或喪失.HNNEH2C組組氨氨酸酸殘殘基基( (酶酶活活性性中中心心) )+O2NSOCH3OOHNNEH2CCH3+O2NSO3-對(duì)對(duì)硝硝基基苯苯磺磺酸酸甲甲酯酯側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)v-SCH3是強(qiáng)親核基團(tuán)，與烴化試

29、劑易形成是強(qiáng)親核基團(tuán)，與烴化試劑易形成锍鹽。锍鹽。v在逆轉(zhuǎn)反應(yīng)中，原有的甲基和新加入的甲在逆轉(zhuǎn)反應(yīng)中，原有的甲基和新加入的甲基除去的機(jī)會(huì)是相等的，因此當(dāng)用基除去的機(jī)會(huì)是相等的，因此當(dāng)用14C標(biāo)記標(biāo)記的碘甲烷處理時(shí)，獲得的蛋氨酸將有的碘甲烷處理時(shí)，獲得的蛋氨酸將有50% 是同位素標(biāo)記的。是同位素標(biāo)記的。CH-OOCNH3+(CH2)2SCH3CH3I+CH-OOCNH3+(CH2)2SCH3CH31414巰基試劑CH-OOCNH3+(CH2)2SCH3CH-OOCNH3+(CH2)2SCH3+14弱堿側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)側(cè)鏈基團(tuán)的反應(yīng)v形成電子轉(zhuǎn)移絡(luò)合物形成電子轉(zhuǎn)移絡(luò)合物：Phe,Tyr,Trp分子中

30、有芳分子中有芳香環(huán)，是一個(gè)共軛香環(huán)，是一個(gè)共軛 電子體系，容易與缺電子體電子體系，容易與缺電子體系或其它的共軛系或其它的共軛 電子體系形成電子轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。電子體系形成電子轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。例：例：NHH2CC+H3NCOOHH+HNHH2CC+H3NCOOHHH+Cl-Cl電子轉(zhuǎn)移絡(luò)合物 NHO3SNHOCH2CHNH2COOHNHO3SN橘黃色OHICH2CHH2NCOOHOHICH2CHH2NCOOHIOHNO2CH2CHH2NCOOH目前氨基酸的目前氨基酸的合成方法有合成方法有5 5種種：v發(fā)酵法；發(fā)酵法；v酶法；酶法；v化學(xué)合成法；化學(xué)合成法；v蛋白質(zhì)水解提取法。蛋白質(zhì)水解提取法。 v以葡萄

31、糖、氨等為原料，或者再以葡萄糖、氨等為原料，或者再添加特添加特異的前體物質(zhì)，經(jīng)微生物作用將其有效異的前體物質(zhì)，經(jīng)微生物作用將其有效地轉(zhuǎn)化為目的氨基酸。地轉(zhuǎn)化為目的氨基酸。v生產(chǎn)的氨基酸有谷氨酸，賴氨酸，蘇氨生產(chǎn)的氨基酸有谷氨酸，賴氨酸，蘇氨酸、異亮氨酸、精氨酸。組氨酸、脯氨酸、異亮氨酸、精氨酸。組氨酸、脯氨酸、鳥氨酸、瓜氨酸、酸、鳥氨酸、瓜氨酸、色氨酸、絲氨酸色氨酸、絲氨酸v用微生物產(chǎn)生的酶作催化劑，直接使底用微生物產(chǎn)生的酶作催化劑，直接使底物轉(zhuǎn)化為目標(biāo)氨基酸。具有工藝簡(jiǎn)單，物轉(zhuǎn)化為目標(biāo)氨基酸。具有工藝簡(jiǎn)單，周期短、耗能低、專一性強(qiáng)、收率高等周期短、耗能低、專一性強(qiáng)、收率高等特點(diǎn)。特點(diǎn)。HOO

32、CC=CCOOHHHHOOCCH2CHCOOHNH2NH3天冬氨酸酶天冬氨酸酶反丁烯二酸反丁烯二酸L-天冬氨酸天冬氨酸v一般化學(xué)合成方法得到的都是外消旋體，需進(jìn)一般化學(xué)合成方法得到的都是外消旋體，需進(jìn)一步拆分才能得到光學(xué)純的氨基酸一步拆分才能得到光學(xué)純的氨基酸1. 經(jīng)典化學(xué)合成法經(jīng)典化學(xué)合成法（1）Strecker 合成法合成法 醛與氫氰酸和氨反應(yīng)得到氰氨化物，經(jīng)水解醛與氫氰酸和氨反應(yīng)得到氰氨化物，經(jīng)水解得到外消旋的氨基酸。得到外消旋的氨基酸。 RCHO + HCNRCHCNOHNH3RCHCNNH2水解RCHCOO-NH3+D,L- 氨氨基基酸酸v - -酮酸與氨作用，生成亞胺，再還原成外酮

33、酸與氨作用，生成亞胺，再還原成外消旋的氨基酸。消旋的氨基酸。CORCOO-+NH3 (過(guò)量)H2/PdCNHRCOO- NH4+CHNH2RCH2OO- -酮酸亞胺D,L- -氨基酸此法是先制得此法是先制得 - -溴代羧酸，再在封管內(nèi)或溴代羧酸，再在封管內(nèi)或高壓釜內(nèi)和氨氣反應(yīng)得到外消旋氨基酸。高壓釜內(nèi)和氨氣反應(yīng)得到外消旋氨基酸。 RCH2COOHRCHCOOHBrRCHCOO-NH3+Br2/PBr3(催化量)Br2+P(催化量)NH3丙二酸酯經(jīng)亞硝化、催化氫化得到乙酰氨基丙二酸酯。在丙二酸酯經(jīng)亞硝化、催化氫化得到乙酰氨基丙二酸酯。在不同反應(yīng)條件下，可以進(jìn)一步得到各種氨基酸。不同反應(yīng)條件下，可

34、以進(jìn)一步得到各種氨基酸。CH2(CO2Et)2HNO2CCO2EtNOHCO2EtH2/PtAc2OCHNHAcCO2EtCO2EtNaOEtCH2O或MeCHOH3O+Ser(D,L)或THr(D,L)v丙二酸酯溴化后與鄰苯二甲酰亞胺鉀反應(yīng)得到鄰丙二酸酯溴化后與鄰苯二甲酰亞胺鉀反應(yīng)得到鄰苯二甲酰亞胺基丙二酸酯。它作為中間體，可以苯二甲酰亞胺基丙二酸酯。它作為中間體，可以進(jìn)一步與多種試劑發(fā)生反應(yīng)制得不同的氨基酸。進(jìn)一步與多種試劑發(fā)生反應(yīng)制得不同的氨基酸。BrCH(CO2Et)2Br2/CCl4CH2(CO2Et)2NKOONCH(CO2Et)2OONaOEtPhCH2ClH3O+Phe(D,L

35、)(1)(1)化學(xué)法化學(xué)法v使消旋體與一個(gè)具有光學(xué)活性的化合物反應(yīng)得到使消旋體與一個(gè)具有光學(xué)活性的化合物反應(yīng)得到非對(duì)映體，然后利用二者的物理或化學(xué)性質(zhì)的不非對(duì)映體，然后利用二者的物理或化學(xué)性質(zhì)的不同進(jìn)行分離同進(jìn)行分離。常用的光學(xué)活性化合物有生物堿。常用的光學(xué)活性化合物有生物堿（如馬錢子堿）或有機(jī)酸（如酒石酸）等。（如馬錢子堿）或有機(jī)酸（如酒石酸）等。vL-L-氨基酸氨基酸 L-L-氨基酸鹽氨基酸鹽 D-D-氨基酸氨基酸 D-D-氨基酸鹽氨基酸鹽 分離（重結(jié)晶、色譜法等）分離（重結(jié)晶、色譜法等）+ +純手性堿（或酸）純手性堿（或酸）(2) 酶解法酶解法 酶本身是手性分子，對(duì)底物具有良好的手性選酶本身是手性分子，對(duì)底物具有良好的手性選擇性。用酶解方法可以將外消旋氨基酸拆分。擇性。用酶解方法可以將外消