第 1 章氨基酸

第1章氨基酸 • 氨基酸的分类 • 氨基酸的酸碱化学 • 氨基酸的化学反应 • 氨基酸的光学活性和光谱性质 • 氨基酸混合物的分析分离

一、氨基酸的分类 • 除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。不变部分 -氨基酸可变部分各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。1.20种基本氨基酸按组成可分为3类：脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环族氨基酸。

脂肪族氨基酸 甘氨酸 Glycine

脂肪族氨基酸 甘氨酸 Glycine 丙氨酸Alanine

脂肪族氨基酸 甘氨酸 Glycine 丙氨酸Alanine 缬氨酸Valine

脂肪族氨基酸 甘氨酸 Glycine 丙氨酸Alanine 缬氨酸Valine 亮氨酸Leucine

脂肪族氨基酸 甘氨酸 Glycine 丙氨酸Alanine 缬氨酸Valine 亮氨酸Leucine 异亮氨酸Ileucine

脂肪族氨基酸 甘氨酸 Glycine 丙氨酸Alanine 缬氨酸Valine 亮氨酸Leucine 异亮氨酸Ileucine 甲硫氨酸Methionine

脂肪族氨基酸 甘氨酸 Glycine 丙氨酸Alanine 缬氨酸Valine 亮氨酸Leucine 异亮氨酸Ileucine 甲硫氨酸Methionine 半胱氨酸Cysteine

脂肪族氨基酸 精氨酸 Arginine

脂肪族氨基酸 精氨酸 Arginine 赖氨酸Lysine

脂肪族氨基酸 天冬氨酸 Aspartate

脂肪族氨基酸 天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸Glutamate

脂肪族氨基酸 丝氨酸Serine

脂肪族氨基酸 丝氨酸Serine 苏氨酸Threonine

脂肪族氨基酸 天冬酰胺 Asparagine

脂肪族氨基酸 天冬酰胺 Asparagine 谷氨酰胺Glutamine

杂环族氨基酸 脯氨酸Proline

杂环族氨基酸 组氨酸Histidine

芳香族氨基酸 苯丙氨酸 Phenylalanine

芳香族氨基酸 苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine

芳香族氨基酸 苯丙氨酸 Phenylalanine 酪氨酸 Tyrosine 色氨酸 Trytophan

2.氨基酸按R基极性分类 • 非极性R基氨基酸Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Phe, Trp, Met • 不带电荷的极性R基Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gln • 带正电荷的R基Lys, Arg, His • 带负电荷的R基Asp, Glu

二、氨基酸的酸碱化学 • 兼性离子 • 氨基酸的解离性质 • 氨基酸的等电点

1.兼性离子 • 氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在。

2.氨基酸的解离性质 • 在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。 pH 强酸性中性强碱性净电荷 +1 0 -1 正离子两性离子负离子等电点PI

3.氨基酸的等电点 • 当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。

3.氨基酸的等电点 • 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK’1和pK’2的算术平均值：pI = (pK’1 + pK’2 )/2 • 侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK’值的算术平均值。 • 无论氨基酸侧链是否解离，其pI 值均决定于净电荷为零的两性离子两边的pK’值的算术平均值。

三、氨基酸的化学反应 • -氨基参与的反应 • -羧基参与的反应 • -氨基和羧基共同参与的反应 • 侧链基团的化学性质

1．-氨基参与的反应 （1）与甲醛发生羟甲基化反应用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。

1．-氨基参与的反应 （2）与亚硝酸反应用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。

1．-氨基参与的反应 （3）酰化反应用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。

1．-氨基参与的反应 （4）烃基化反应用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法。

1．-氨基参与的反应 （5）生成西佛碱的反应用途：是多种酶促反应的中间过程。

1．-氨基参与的反应 （6）脱氨基和转氨基反应用途：酶催化的反应。

2．-羧基参与的反应 （1）成盐反应氨基酸与碱作用生成相应的盐。氨基酸的碱金属盐能溶于水,而重金属盐则不溶于水。

2．-羧基参与的反应 （2）形成酯的反应用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体。

2．-羧基参与的反应 （3）形成酰卤的反应用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应。

2．-羧基参与的反应 （4）叠氮化反应用途：常作为多肽合成活性中间体。

2．-羧基参与的反应 （5）脱羧反应用途：酶催化的反应。

3．-氨基和羧基共同参与的反应 (1)与茚三酮反应茚三酮水合茚三酮用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。

3．-氨基和羧基共同参与的反应 （2）成肽反应用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。

(1) 巯基（-SH）的性质 4．侧链基团的化学性质 1 作用：这些反应可用于巯基的保护。

(1) 巯基（-SH）的性质 4．侧链基团的化学性质作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。

(1) 巯基（-SH）的性质 4．侧链基团的化学性质胱氨酸作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或断裂。

(1) 巯基（-SH）的性质 4．侧链基团的化学性质硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB) 作用：可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量。

（2）羟基的性质 4．侧链基团的化学性质 1 二异丙基氟磷酸酯作用：可用于修饰蛋白质。

四、氨基酸的光学活性和光谱性质 • 氨基酸的旋光性 • 氨基酸的光吸收

1.氨基酸的旋光性 • 除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。

2.氨基酸的光吸收 • 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。 • 在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。 • 酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103; • 苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102; • 色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;

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