生物化學(xué)第3章-氨基酸分析課件

生物化學(xué)第三章氨基酸(aminoacid)一、氨基酸——蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子氨基酸(aminoacid)：α-氨基酸是一切蛋白質(zhì)的組成單位。氨基酸是與羧酸相鄰α-碳原子上連有一個(gè)氨基，故稱α-氨基酸。利用酸水解、堿水解、酶解可把蛋白質(zhì)分子水解釋放氨基酸。L型α-氨基酸不變部分（除脯氨酸）可變部分180多種天然氨基酸；20種蛋白質(zhì)氨基酸

氨基酸首尾脫水聚合成肽鍵。各種氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R基的不同20種蛋白質(zhì)氨基酸按R的極性可分為非極性氨基酸、不帶電荷極性氨基酸、帶正電R基氨基酸和帶負(fù)電R基氨基酸按R基的結(jié)構(gòu)可分為脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸及雜環(huán)氨基酸3大類除甘氨酸外，氨基酸均含有一個(gè)手性-碳原子，因此都具有旋光性。氨基酸的名稱常用三個(gè)字母的縮寫，或單個(gè)字母表示長(zhǎng)的肽鏈。二、氨基酸的分類、性質(zhì)氨基酸脂肪族氨基酸芳香族氨基酸雜環(huán)氨基酸一氨基一羧基（中性氨基酸）Gly、Ala、Val、Lue、Ile、Ser、Thr、Cys、Met一氨基二羧基（酸性氨基酸）及其酰胺Asp、Asn、Glu、Gln二氨基一羧基（堿性氨基酸）Arg、LysPhe、Tyr、TrpHis、Pro2.1氨基酸的分類——按照R化學(xué)結(jié)構(gòu)分類甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸脂肪族氨基酸：一氨基一羧基（中性氨基酸）脂肪族氨基酸：一氨基一羧基（中性氨基酸）:含有羥基絲氨酸Ser的-OH在生理?xiàng)l件下不解離，但是個(gè)極性基團(tuán)，能與其他基團(tuán)形成氫鍵，常出現(xiàn)在酶的活性中心；蘇氨酸Thr的-OH是仲醇，具有親水性；脂肪族氨基酸：一氨基一羧基（中性氨基酸）:含有硫Methionine(Met，M)Cysteine(Cys，C)兩個(gè)半胱氨酸的巰基氧化生成二硫鍵，生成胱氨酸，Cys-S-S-Cys

蛋氨酸的甲硫基的硫原子有親核性，容易發(fā)生極化，在生物合成中是重要的甲基供體脂肪族氨基酸：一氨基二羧基（酸性氨基酸）天冬氨酸谷氨酸天冬酰胺谷氨酰胺脂肪族氨基酸：二氨基一羧基（堿性氨基酸）賴氨酸Lys側(cè)鏈氨基生理?xiàng)l件下帶有一個(gè)正電荷精氨酸Arg是堿性最強(qiáng)的氨基酸，側(cè)鏈的胍基pKa=12.48，生理?xiàng)l件下完全質(zhì)子化組氨酸His含有咪唑環(huán)，是20種氨基酸中側(cè)鏈pK值最接近pH的一種，生理pH條件下具有緩沖能力的一種氨基酸。芳香族氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸這三種氨基酸在紫外280nm具有特殊吸收峰，蛋白質(zhì)的紫外吸收主要來(lái)自這三種氨基酸苯丙氨酸疏水性最強(qiáng)酪氨酸的-OH發(fā)生磷酸化在生物體內(nèi)是十分普遍的調(diào)控機(jī)制雜環(huán)氨基酸脯氨酸組氨酸組氨酸是堿性氨基酸的一種脯氨酸的α-亞氨基是環(huán)的一部分，因此具有特殊的剛性結(jié)構(gòu)，在蛋白質(zhì)中一般出現(xiàn)在α-螺旋轉(zhuǎn)角處。Pro殘基出現(xiàn)的位置必然發(fā)生蛋白估計(jì)方向的改變。2.2氨基酸的分類——按照R基極性分類疏水性氨基酸親水性氨基酸1.非極性氨基酸：8種Ala,Val,Leu,Ile脂肪族側(cè)鏈Pro亞氨基雜環(huán)Phe，Trp芳香環(huán)Met含硫2.不帶電荷的極性氨基酸：7種Ser,Thr,Tyr羥基-OHGln,Asn酰胺基Cys巰基Gly極性/非極性3.帶正電荷的氨基酸：3種Lysε-位氨基Arg胍基His咪唑基4.帶負(fù)電荷的氨基酸：2種Glu兩個(gè)羧基Asp非極性氨基酸在維持蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中其重要作用（蛋白質(zhì)的疏水中心）極性氨基酸側(cè)鏈能與水形成氫鍵，易溶于水帶電荷和極性氨基酸一般位于蛋白表面蛋白的活性中心：His，Ser，Cys2.3氨基酸的分類——不常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸2.4氨基酸的分類——非蛋白質(zhì)氨基酸150多種，不是蛋白質(zhì)組成，但是有特定生理功能（1）大多是L型α氨基酸衍生物（2）有D型氨基酸（3）還有β-、γ-、δ-氨基酸氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨基形式存在，而是離解成兩性離子。在兩性離子中，氨基是以質(zhì)子化(-NH3+)形式存在，羧基是以離解狀態(tài)(-COO-)存在。氨基酸晶體是由離子晶格組成，靠異性電荷之間的靜電引力維持晶格中質(zhì)點(diǎn)的作用力，因此氨基酸熔點(diǎn)高。不同氨基酸有特殊的晶體形狀，基于此可對(duì)氨基酸進(jìn)行鑒別。

氨基酸的兼性離子形式三、氨基酸的酸堿化學(xué)陽(yáng)離子A+兼性離子A0陰離子A-Ka1=[H+][A0]/[A+]當(dāng)溶液中[A0]=[A+]時(shí)，Ka1=[H+]；兩邊取對(duì)數(shù)pKa1=pH=2.34Ka2=[H+][A-]/[A0]當(dāng)溶液中[A0]=[A-]時(shí)，Ka2=[H+]；兩邊取對(duì)數(shù)pKa2=pH=9.6用Ka1,Ka2

表示氨基酸α-碳原子的-COOH與-NH3+的解離常數(shù)

氨基酸的解離性質(zhì)pH=pKa+lg[質(zhì)子受體][質(zhì)子供體]氨基酸的等電點(diǎn)當(dāng)溶液濃度為某一pH值時(shí)，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-數(shù)目正好相等，凈電荷為0。這一pH值即為氨基酸的等電點(diǎn)，簡(jiǎn)稱pI。在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài)。側(cè)鏈不含離解基團(tuán)的中性氨基酸，其等電點(diǎn)是它的pKa1和pKa2的算術(shù)平均值：pI=(pKa1+pKa2)/2對(duì)于側(cè)鏈含有可解離基團(tuán)的氨基酸，其pI值也決定于兩性離子兩邊的pKa值的算術(shù)平均值。酸性氨基酸：pI=(pKa1+pKaR-COO-

)/2堿性氨基酸：pI=(pKa2+pKaR-NH2)/2四、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)氨基酸的化學(xué)反應(yīng)ɑ-氨基參與的反應(yīng):亞硝酸、?；噭?、烴基、醛基氧化酶ɑ-羧基參與的反應(yīng)：成鹽、成酯、成酰氯、脫羧、疊氮側(cè)鏈R基參與的反應(yīng)：取決于R側(cè)鏈的官能團(tuán)茚三酮、肽鍵形成!ɑ-氨基參與的反應(yīng):與亞硝酸反應(yīng)：通過(guò)測(cè)定N2的量而計(jì)算氨基酸的量，可衡量蛋白質(zhì)的水解程度與?；噭┓磻?yīng)：X=Cl,OH,-OCOR;可多肽合成中保護(hù)氨基；丹磺酰氯可以與肽的N-端氨基酸反應(yīng)，生成丹磺酰-肽，水解得到有強(qiáng)烈熒光的丹磺酰-氨基酸，用電泳法或?qū)游龇ǚ治黾纯傻弥狽-端是何種氨基酸，被廣泛用于蛋白質(zhì)N端測(cè)定。烴基化反應(yīng)：2，4-二硝基氟苯在弱堿條件下親核芳環(huán)取代生成DNP-氨基酸。首次被英國(guó)Sanger用來(lái)鑒定多肽、蛋白的N末端氨基酸黃色與烴反應(yīng)continue：苯異硫氰酸酯(PITC)與ɑ-氨基生成苯氨基硫甲酰衍生物(PTC-aa)，再在硝基甲烷中與酸發(fā)生環(huán)化成苯乙內(nèi)酰硫脲(PTH-aa)——Edman測(cè)序原理。西佛堿反應(yīng)：ɑ-氨基與醛類反應(yīng)生成西佛堿。脫氨基反應(yīng)：在生物體內(nèi)，氨基酸經(jīng)氨基酸氧化酶催化脫去氨基成酮酸。ɑ-羧基參與的反應(yīng):成鹽、成酯反應(yīng)：干燥，HCl回流成酯：被醇酯化，形成酯,羧基得以保護(hù)，氨基相對(duì)被活化，易?；?、羥基化；成鹽：氨基酸與堿作用生成相應(yīng)的鹽。氨基酸的堿金屬鹽能溶于水,而重金屬鹽則不溶于水。Q:為什么氨基酸的?；捄蜔N基化在堿性中進(jìn)行？成酰氯反應(yīng)：與PCl5,PCl3,SOCl2,生成酰氯后，使羧基活化，以便更易與另一氨基酸氨基結(jié)合成肽鍵。脫羧基反應(yīng)、疊氮反應(yīng)α-氨基和α-羧基共同參與的反應(yīng):脯氨酸、羥脯氨酸無(wú)NH3釋放，生成黃色物質(zhì)，λmax=440nm茚三酮顯色還原茚三酮茚三酮第二個(gè)茚三酮紫色復(fù)合物H+釋放的CO2可以用測(cè)壓法測(cè)量計(jì)算參加反應(yīng)的氨基酸的量是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。α-氨基和α-羧基共同參與的反應(yīng):成肽反應(yīng)：側(cè)鏈R基參與的反應(yīng):

酪氨酸堿性氨基酸半胱氨酸用于蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾功能團(tuán)有：羥基、酚基、巰基、吲哚基、咪唑基、胍基、甲硫基、非α-氨基和非α-羧基等。酪氨酸側(cè)鏈反應(yīng)——酚基碘化或硝化Pauly反應(yīng)這些反應(yīng)可用于巰基的保護(hù)；可用于檢測(cè)蛋白中的半胱氨酸殘基；把其他分子與目標(biāo)多肽、蛋白進(jìn)行偶聯(lián)半胱氨酸側(cè)鏈巰基的反應(yīng):烷基化二硫鍵與金屬離子的螯合性質(zhì)可用于體內(nèi)解毒。二硫鍵對(duì)維持蛋白結(jié)構(gòu)很重要，氧化劑和還原劑都可打開(kāi)二硫鍵，最常用還原劑β-巰基乙醇和二硫蘇糖醇半胱氨酸側(cè)鏈巰基的反應(yīng)（p142）:五、氨基酸的分離分析分配柱層析：支持劑是一些具有親水性的不溶性物質(zhì)，如纖維素、淀粉、硅膠等。濾紙層析：薄層層析：離子交換層析：陰離子交換樹(shù)脂-N(CH3)3OH或-NH3OH，陽(yáng)離子交換樹(shù)脂-SO3H支持物不同最常用：高效液相色譜（HPLC）、氣相色譜(GC)紙層析把支持劑涂布在玻璃板上使成為一個(gè)均勻的薄層薄層層析離子交換層析/view/e845c4c8a1c7aa00b52acb47.html/view/e845c4c8a1c7aa00b52acb47.html用強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂分離氨基酸氨基酸與樹(shù)脂的親和力取決于：氣液層析高效液相層析蛋白質(zhì)的水解條件及優(yōu)缺點(diǎn)高碘酸及其鹽可以定量的氧化斷裂鄰二羥基、α-羥基醛等的碳碳鍵，產(chǎn)生相應(yīng)的羰基化合物。該反應(yīng)可以用來(lái)區(qū)分糖苷是呋喃還是吡喃型的。側(cè)翼測(cè)定直連多糖的相對(duì)分子量和支鏈淀粉的非還原末端殘基數(shù)，即分支數(shù)目。第一章糖課后題第6題糖原分子量糖原中葡萄糖殘基的相對(duì)分子質(zhì)量為180-18（水的相對(duì)分子