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1、第3章 氨基酸(Amino Acids),一、氨基酸是蛋白质的构件分子,（一）蛋白质的水解 1.酸水解：常用6mol/L HCl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。2.碱水解：水解完全，会引起消旋，但色氨酸不破坏。3.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 1806 Vauquelin 天门冬芽甘氨酸 1820 Braconnot 明胶亮氨酸 1820 Braconnot 羊毛、肌肉酪氨酸 1849 Bopp 奶酪丝氨酸 1865 Cramer 蚕丝谷氨酸 1866 Ritthaus
2、en 面筋天冬氨酸 1868 Ritthausen 蚕豆苯丙氨酸 1881 Schultze 羽扇豆芽丙氨酸 1881 Weyl 丝心蛋白 赖氨酸 1889 Drechsel 珊瑚精氨酸 1895 Hedin 牛角组氨酸 1896 Kossel,Hedin 奶酪胱氨酸 1899 Morner 牛角缬氨酸 1901 Fischer 奶酪脯氨酸 1901 Fischer 奶酪色氨酸 1901 Hopkins 奶酪异亮氨酸 1904 Erhlich 纤维蛋白甲硫氨酸 1922 Mueller 奶酪苏氨酸 1935 McCoy et al 奶酪,（二）在氨基酸分子中，一个氨基，一个羧基，一个氢原子和特
3、殊的R-基团连接在一个碳原子,二、氨基酸的分类,(一)常见的蛋白质氨基酸 1.常见的蛋白质氨基酸共二十种。2.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。3.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。4.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
4、点、分类和符号。,注意结构特点,(二)不常见的蛋白质氨基酸,5-羟赖氨酸,4-羟脯氨酸,甲状腺素,3-甲基组氨酸,-N-甲基赖氨酸,-N，N，N-三甲基赖氨酸,-氨基己二酸,-羧基谷氨酸,焦谷氨酸,磷酸丝氨酸,磷酸苏氨酸,磷酸酪丝氨酸,N-甲基精氨酸,N-乙酰赖氨酸,(三)非蛋白质氨基酸,肌氨酸,-氨基丁酸,甜菜碱,-丙氨基,叠氮丝氨酸O-重氮乙酰丝氨酸,高丝氨酸,羊毛硫氨酸,高半胱氨酸,苯丝氨酸,氯胺苯醇（氯霉素）,环丝氨酸,肾上腺素,组胺,5-羟色氨,青霉胺,鸟氨基,瓜氨基,三、氨基酸的酸碱化学,（一）氨基酸的兼性离子(Zwitterions)形式 氨基酸在晶体状态和水溶液中均以兼性离子形
5、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,1.等电点的定义:（isoelectric point）(pI）：当溶液在某一特定的PH值时，氨基酸主要以两性离子形式存在，在溶液中所带的电荷为零，这时虽然在电场的作用下，也不会向正极或负极移动，这时溶液的PH值称为,2.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+Glu+-Glu-Glu2-若 pH=pI=3.22，Lys，Arg和His的pI等
6、于两个大的pK值之和的一半；Asp，Glu，Tyr和Cys的pI等于两个小的pK值之和的一半。,2.19,4.25,9.67,(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。,四、氨基酸的化学反应,(一)-氨基参加的反应1.与亚硝酸的反应 测量氮气的体积可计算氨基酸的含量。2.与酰化试剂的反应 可用于氨基的保护。3.烃基化反应 可用于测定多肽链的氮末端氨基酸。4.形成西佛碱的反应 为转氨基反应的中间步骤。5.脱氨基反应 为氨基酸分解反应的重要中间步骤。,(二)-羧基参加的反应,1.成盐和成酯反应 可用于羧基的保护。2.成酰氯反应 可用于羧基的活化。
7、3.脱羧基反应 是生成胺类的重要反应。4.叠氮反应 可用于羧基的活化。,(三)-氨基和-羧基共同参加的反应,1.与茚三酮的反应常用于氨基酸的定性或定量检测。,2.成肽反应,(四)侧链R基参加的反应,1.酪氨酸可发生碘化、硝化、重氮反应，后者可用于检测酪氨酸。2.组氨酸可发生重氮反应。3.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。4.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。5.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。6.胱氨酸的二硫键可被还原为两个巯基。也可以被过甲
8、酸氧化成两个磺酸基。,N-乙酰马来酰亚胺,半胱氨酸,胱氨酸,碘乙酸,丙烯腈,5，5-二硫双（2-硝基苯酸）,巯基阴离子,对羟基汞苯酸,赖氨酸,希夫碱,五、氨基酸的光学活性和光谱性质,1.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。,2.氨基酸的光谱性质：芳香族氨基酸的紫外吸收光谱如图所示。这一性质可用于蛋白质的定量测定。,氨基酸的1H NMR谱,3.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1H NMR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。,a,a,b,b,c,c,基本要求1.掌握氨基酸的一般结构和氨基酸的分类；2.掌握氨基酸的酸碱性质和等电点的计算方法；3.熟悉氨基酸的常见化学反应的应用价值；,
