第十八章蛋白质核酸

1、第二十章蛋白质和核酸第一节氨基酸、氨基酸的结构、命名和分类1、蛋白质水解所得的氨基酸除个别例子外，都是a氨基酸或其衍生物脯氨酸。COOHH3NHR用酸或酶使蛋白质水解时，得到 a氨基酸，除甘氨酸以外，都是旋光的，并且都属于L型D型a氨基酸也存在于自然界，例如存在于某些抗生素中2、天然产氨基酸多用习惯名称，即按其来源或性质命名。例如门冬氨基酸 最初是由天门冬的幼苗中发现的；甘氨酸是因为具有甜味而得名。天然产的氨基 酸目前知道的已超过一百种。但在生物体内作为合成蛋白质原料的只有二十种， 这二十种氨基酸象无机符号一样，都有国际通用的符号来表示，ch3chcoohNHj川玄丙丙氨酸Fh亡萍苯丙氨酸-c

2、h2chcoohHTrP(fe) 色氨酸如甘氨酸：GlyHNHjCOOE 门冬氨酸：Asphooc-ch2-chcooh甘门nh23、氨基酸可分为链状、芳香族、杂环氨基酸。如:根据R的不同可分为六种R为烃基、含羟基、含氨基、含硫, 含羧基，还有结构比拟特殊的脯氨酸、氨基酸的性质1、氨基酸的酸碱性氨基酸分子中的氨基是碱性的，而羧基那么是酸性的但它们的酸碱解离常数 比起一般的厶基和氨基-NH来都低的很。羧-COOH10 12例如：甘氨酸：Ka=1.6X 10- , Kb=2.5X 10-大多数的羧酸：Ka=105这说明氨基酸在一般情况下不是以游离态的羧基和氨基存在 的，而是以内盐的形式存在内盐：偶

3、极离子，H3N+ _chrcoo。如果把测得氨基酸的Ka值看成是代表甘氨酸中铵离子的酸度：Ka-NHH3bfCH2COO- +H30h3o+ +H2NCH2COO把测得甘氨酸的Kb值看成是代表甘氨酸中羧酸根离子的碱度:Kb -COOHCHCOOHO + HCHCOOH那么其酸碱度与其测得的相符合。因为在水溶液中一个共轭酸和它的共轭碱的关系式是：Kax Kb=1014那么，-NH+的共轭碱是.Nt-COO-的共轭酸是-COOH根据上式可以算出甘氨酸-nh2的如10-5，同样80H的Ka=4X 10-3。前者对一个脂肪胺来说,后者对一个有强吸电子基-NHJ的羧酸来说，其酸碱 度是合理的数值有强吸电

4、子基时，酸性增强总之，在简单氨基酸如甘氨酸中，它的酸性基是-NH+而不是-COOH，它的 碱性基团是-COO而不-NHj氨基酸中有两性基 团，所以既能和酸反响，也能和碱反响，它是两性化合 物，在强酸性溶液中，以正离子形式存在，在强碱性溶液中以负离子形式存在。HNCHRCOO _ HbTCHRCOO- . HCHRCOOHOHOH-IIIIII含有一个游离或-cooh基团的离子U和川，与偶极离子I处于平衡状 -NHj态02、氨基酸的等电性：isoelectric point 当氨基酸的溶液置于电场中时，所发生的变化取决于溶液的酸碱度。H+HjNCHRCOO- _OHnhHchrcwIOH-HCH

5、KCOOHIIIPQ等电点等电点Pl在相当碱性的溶液中，阴离子U超过阳离子川，因此氨基酸向阳极迁移；在 相当酸性的溶液中，阳离子川是过量的，因此，氨基酸向阴极迁移，如果U和川 完全相等，那么，没有净迁移。在这样的条件下，任何一个分子作为正离子和作 为负离子存在的时机是完全相等的，向一个电极方向的任何微小移动，马上就被 一个相等的朝另一个电极的方向移动所抵消。当一个特定的氨基酸在电场的影响下不发生迁移时，这个氨基酸所在溶液的氢离子浓度叫做氨基酸的等电点，通常pl表示。净电荷为零的氨基酸所在的溶液的 pH值为pl。氨基酸的pl值主要由其羧酸和氨基的电离常数来决定的，假设以 pK代 表-COOH基的

6、电离常数，pK2代表-NH3基团电离常数，那么pl和它们的关系可用下 式表示：pK十感2在等电点时，氨基酸的溶解度最小，因而用调节等电点的方法可以从氨基酸 的混合物中别离出某些氨基酸。中性氨基酸pl =5.56.3 ，酸性氨基酸pl =2.83.2，碱性氨基酸pl=7.610.6。一般来说，氨基酸含氨基，pl值较高，含羧基多者pH值较低。当 氨基酸中氨基多于一个时，当净电荷为零时，氨基酸溶液碱性强于氨基与羧基相 等的溶液的pH值，故溶液pH值较高，pl值高。同理，氨基酸羧基多时，pl值 较值小。3、氨基酸的反响氨基酸含有氨基和羧基，因而能起氨基和羧基的化学反响0O-CH3-0-C-Cl 十腳-

7、CH-COQH氨基酰化：0门-CHQNH-CH-COOHR苄氧甲酰氯苄氧甲酰氯作为酰化剂，与氨基酰化后，对以后应用的试剂如SOC12较稳定，因为这个试剂容易引入，还能 用多种方法把它脱下来，所以，在合成 蛋白质的过程中，作为氨基的保护基团。氨基的烃基化：氨基酸与 RX作用那么烃基化而成N-烃基衍氨基酸，如：NOa严02N_Q_F f NHj-CH- cooh 一 OjN-Q-nh-ch-coohRR用氟代二硝基苯作为测定 N端的试剂.DNP :二硝基苯基与亚硝酸反响：除亚氨基酸脯氨酸外，a -氨基酸都能与亚硝酸反响，氨基酸与亚硝酸 作用放出氮气，得到羟基酸，放出的氮气一半来自氨基酸的氨基一半来

8、自亚硝酸， 反响是定量完成的，衡量放出氮气的体积便可计算出氨基酸中氨基的含量，这称为Van slyke 范斯莱克氨基测定法。R-CH_COOH十 HNQ R- CHCOOH+ +出0nh2oh与茚三酮反响:a - 氨基酸在碱性溶液中与茚三酮作用，能生成显蓝或紫红色的有色物 质，这是鉴别a -氨基酸的灵敏方法，大多数的 a -氨基酸除脯氨酸外都 有此反响，有色物质是这样生成的：茚三酮水合茚三酮+ ECHCOOH 2olcf oV口OJAIO叭Hox虽。olc CIOs、蓝色氨基酸羧基的反响：这里值得特别提出的是把氨基酸转化成叠氮化合物的方法，氨基酸酯与肼作用生成酰肼，酰肼与亚硝酸作用那么生成叠氮

9、化合物：ZHN-CHCOOH一 ZMH-CH-COOR1 ZHhI-cH-C-NHNHs这个叠氮化合物与另一氨基酸酯作用即能缩合成二肽ZHN-CO-hNHj-CCOOR1ZNH-CH-CO-NH-CH-COOR1此法可称为叠氮法，用此法合成的肽能保持光学纯度两分子氨基酸在适当条件下加热，分子中的氨基也可以与羧基相互作用失去 两分子水生成二酮吡嗪。酮吡嗪四、氨基酸的制备方法: 氨基酸的制备主要有蛋白质的水解，有机合成和发酵法三条途径氨基酸合成主要有三种方法：1、由醛或酮制备：strecker法RCHO(NH4)2CO3HCN* R-CHCNho-/h2oA咸H+但刃RCHCOOH晶22、a -卤代酸的氨解:ch3chcoohBr十 NH3 H2OA CH3CHCOOnh2Gabriel法可得到较纯的氨基酸：XCHCOOR1VCOOH|I 十 NH2一 chcooh+roe COOH3、由丙二酸酯合成:COOEtAh2BrjCC14COOEtH3O+nh2