考研必备要点生物化学氨基酸ppt课件

1、 掌握氨基酸的结构特点与理化性质。掌握氨基酸的结构特点与理化性质。 1.从氨基酸的结构特点上理解氨基酸从氨基酸的结构特点上理解氨基酸的分类和生物学特性。的分类和生物学特性。 2.掌握氨基酸的理化性质，重点掌握掌握氨基酸的理化性质，重点掌握两性解离与等电点的含义、氨基两性解离与等电点的含义、氨基酸参加的化学反应，特别是侧链酸参加的化学反应，特别是侧链的反应。了解氨基酸的光谱学特的反应。了解氨基酸的光谱学特征。征。混合物，用于一级结构分析。混合物，用于一级结构分析。H2NCHCOOHRH2NCHCOOHR非解离形式非解离形式解离形式解离形式酸酸-C-C(NH2)-C-C-COOH -C-C(NH2

2、)-C-C-COOH -氨基氨基酸酸H2NCHCOOHR Ser的-OHPKa=15),在生理条件下不解离, 但它是一个极性基团，能与其它基团形成 氢键，具有重要的生理意义，常出现在 大多数酶的活性中心。 Thr 中的-OH是仲醇，具有亲水性。 Ser和Thr的-OH往往与糖链相连，通过O- 糖苷键形成糖蛋白。Cys的R中含巯基-SH,具有两个重要性质： （1在较高pH值条件，巯基离解。 （2两个Cys的巯基氧化生成二硫键，生 成胱氨酸。CysssCys Lys侧链氨基的pKa为10.53，生理条件下，Lys 侧链带有一个正电荷NH3+）. Arg是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已 知碱性最

3、强的有机碱，pKa值为12.48，生 理条件下完全质子化。 His含咪唑环，它是20种氨基酸中侧链pK值最 接近生理pH值的一种，在接近中性pH时， 可离解平衡。它是在生理pH条件下唯一具 有缓冲能力的氨基酸。 (2).芳香族氨基酸：Phe、Tyr 、Trp Pro的-亚氨基是环的一部分，因此具有特殊的刚性结构，一般出现在两段-螺旋之间的转角处，Pro残基所在的位置必然发生骨架方向的变化. （二按照R基的极性性质(疏水性程度)分为： （2）.带负电荷的AA(酸性AA)* 胶原蛋白中的Lys侧链氧化时能形成很强的分子间(内)交联。* Arg的胍基碱性很强，与NaOH相当。* His是一个弱碱，是

4、天然的缓冲剂，它往往存在于许多酶的活性中心。*非极性AA一般形成蛋白质的疏水核心，带电荷的AA和极性AA位于表面。 酶的活性中心：His、Ser、Cys 必需氨基酸定义）：必需氨基酸定义）： 成年人：成年人：Thr、 Val、 Leu、Ile、 Phe 、Trp、Lys、 Met 半必须氨基酸：婴儿期半必须氨基酸：婴儿期Arg和和His 非必需氨基酸：其他非必需氨基酸：其他不同。不同。 Thr Thr和和IleIle有四种光学异构体分别是有四种光学异构体分别是D-D-、L-L-、D-D-别别- -、L- L- 别别- -氨基酸。氨基酸。 H2NCHCOOHCCH3OHHHCNH2COOHCCH

5、3OHHHCNH2COOHCCH3HHOH2NCHCOOHCCH3HHO L-苏氨酸苏氨酸 (L-threonine) D-苏氨酸苏氨酸 (D-threonine) L-别别-苏氨酸苏氨酸 (L-allo-threonine)D-D-别别- -苏氨酸苏氨酸 (D-allo-threonine(D-allo-threonine 2 2、氨基酸的旋光性、氨基酸的旋光性 P143 P143旋光性：除甘氨酸外，旋光性：除甘氨酸外，-氨基酸都具有旋氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋转，光性，能使偏振光平面向左或向右旋转，左旋者通常用（左旋者通常用（- -）表示，右旋者用（）表示，右旋者用（+

6、 +）表示。表示。 光学异构体：光学异构体：-氨基酸中氨基酸中-碳原子是一碳原子是一个不对称碳原子，在空间的排列方式有两个不对称碳原子，在空间的排列方式有两种方式：种方式：D D型和型和L L型。型。 光学异构体的化学性质和物理光学异构体的化学性质和物理性质都是一样。并且，构型与性质都是一样。并且，构型与旋光方向没有直接对应关系。旋光方向没有直接对应关系。氨基酸的旋光性符号和大小氨基酸的旋光性符号和大小取决于它的取决于它的R基的性质，并与基的性质，并与溶液的溶液的PH值有关。值有关。P144 图图3-16 比旋光度 ：单位浓度和单位长度下的旋光度。是旋光物质的特征物理常数。 P3表3-4蛋白质

7、中L型氨基酸的比旋光度 消旋作用 ：旋光性物质在化学反应中，只要其不对称碳原子经过对称状态的中间阶段，即发生消旋作用，并转变为D-型和L-型的等当量混合物，称消旋物。 1、紫外吸收光谱、紫外吸收光谱酪氨酸的酪氨酸的max275nm，275=1.4103 苯丙氨酸的苯丙氨酸的max257nm，257=2.0102 色氨酸的色氨酸的max280nm，280=5.6103 280nm、核磁共振波谱、核磁共振波谱C O O-CHH3N+R-pK1+H+H+COO-CHH3N+RCOO-CHH2NR+COOHC HH3N+RH+H+pK2-COO-C HH3N+R+ 3.氨基酸的等电点 (1)氨基酸的等

8、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，即净电荷为0。在电场中的氨基酸既不向正极也不向负极移动，此时溶液的pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。 等电点时，氨基酸处于两性离子状态。在某一试验条件下，等电点是氨基酸的特征常数。 K1=Gly H+Gly+K2=Gly- H+GlypIpI时，时，Gly+ = Gly- Gly H+K1=Gly K2H+H+2=K1K2pH=（pK1+pK2）/2pI=（pK1+pK2）/2pI =（2.34+9.60）/2=5.97GlyH3NCH2COOHH3NCH2COO-+H2NCH2COO-Gly+Gly+-

9、Gly-H+K1H+K2ApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的加入的OH-mL数数加入的加入的OH-mL数数pHpH一氨基二羧基一氨基二羧基AAAA的等电的等电点计算：点计算：pI=2pK 1+pK 2二氨基一羧基二氨基一羧基AAAA的等电的等电点计算：点计算：pI=2pK 2+pK 3谷氨酸谷氨酸A A和赖氨酸和赖氨酸B B滴定曲线和等电点计算滴定曲线和等电点计算(pK 1)pH = pI 净电荷净电荷=0 pH pI净电荷净电荷为负为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H+ OH- + H+ OH-(pK 2) 实验证明在等电点时，氨基酸主要以

10、两性离子形式存在，但也有实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量的而且数量相等的正、负离子形式，还有极少量的中性分子。氨少量的而且数量相等的正、负离子形式，还有极少量的中性分子。氨基酸在等电点状态下，溶解度最小。基酸在等电点状态下，溶解度最小。 H3NCHCOOHRH3NCHCOOR-+H2NCHCOOR-H2NCHCOOHR1.1.与亚硝酸反应与亚硝酸反应2.2.与酰化试剂反应与酰化试剂反应3.3.烃基化反应烃基化反应4.4.形成形成SchiffsSchiffs碱反碱反应应5.5.脱氨基反应脱氨基反应 NH2 OH R CH COOH + HNO2 R CH COOH+H

11、2O+N2 Van Slyke 法测氨基氮体积的基础， N2中的1/2为氨基氮。 含亚氨基的脯氨酸则不能与亚硝酸反应。 氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。 2 2 酰化反应酰化反应 氨基酸的氨基与酰氯或酸酐在氨基酸的氨基与酰氯或酸酐在弱碱溶液中发生作用，氨基被酰弱碱溶液中发生作用，氨基被酰基化。氨基中的氢被酰基所取代。基化。氨基中的氢被酰基所取代。 例如与酰化试剂丹磺酰氯例如与酰化试剂丹磺酰氯DNS-DNS-ClCl，55二甲基氨基萘二甲基氨基萘-1-1-磺酰氯磺酰氯的反应的反应 丹磺酰氯常用于多肽链N末端氨基酸的标记和微量氨基酸的定量测定。 N GlyAla

12、SerLeuPhe C DNSGlyAlaSerLeuPhe C 水解 DNSGly、 Ala、 Ser、 Leu、 Phe DNS-AA在紫外光激发后发黄色荧光. 此外，蛋白质和多肽的人工合成中用作N末端-NH2的保护剂。RCHCOOHNH2+ RXRCHCOOHNHR+ HX（R烃基）烃基） Edman反应： N=C=S + NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSNCHRSNCCOpH8.3无水无水HF+PITC(400 C)(无水氢氟酸中无水氢氟酸中)H+苯氨基硫甲酰氨基酸苯氨基硫甲酰氨基酸PTC-PTC-氨基酸）氨基酸）醛醛 氨基酸氨基酸 Schiffs Schiffs

13、碱碱-H20+H20 1.1.成盐或成酯反应成盐或成酯反应2.2.成酰氯反应成酰氯反应3.3.脱羧基反应脱羧基反应4.4.叠氮反应叠氮反应NH3Cl HN-保护基保护基 R CH-COOH + PCl5 HN-保护基保护基 R CH-COOCl + POCl3 + HCl保护氨基保护氨基 活化羧基活化羧基 3.脱羧基反应脱羧基反应 NH2 脱羧酶脱羧酶 RCH-COOH R-CH2-NH2 +CO2 YNH O NH2NH2 RCHCOCH3 YNH O HNO2 RCHCNHNH2 YNH O RCHCN -N+ N + 2H2O 酰化氨基酸甲酯酰化氨基酸甲酯 肼肼酰化氨基酰肼酰化氨基酰肼酰

14、化氨基酰叠氮酰化氨基酰叠氮 1 1、与茚三酮反应、与茚三酮反应 2 2、成肽反应、成肽反应 1. 1.与茚三酮反应与茚三酮反应 茚三酮在弱酸中与茚三酮在弱酸中与-氨基酸共氨基酸共热，引起氨基酸的氧化脱氨、脱羧热，引起氨基酸的氧化脱氨、脱羧反应，最后，茚三酮与反应产物反应，最后，茚三酮与反应产物氨和还原茚三酮脱水缩合生成紫氨和还原茚三酮脱水缩合生成紫色物质色物质max=570nmmax=570nm）。）。 Pro Pro、Hy-ProHy-Pro与茚三酮形成黄色与茚三酮形成黄色化合物化合物 （max=440nmmax=440nm）弱酸弱酸 加热加热+NH3CO2 RCHO+3H20+ 2NH3

15、+HNCOHO脯氨酸Pro（四）（四） 侧链侧链R R基参加的反应基参加的反应1 1、TyrTyr2 2、碱性、碱性AAAA2 2、碱性、碱性AAAA3 3、带硫、带硫AAAAONH2OHOHIIONH2OHOHIONH2OHOHO2NNO2ONH2OHOHNO2 Tyr Tyr酚基在酚基在3 3和和5 5位上易发生亲电取代反应，位上易发生亲电取代反应， 如碘化和硝化如碘化和硝化一碘一碘TyrTyrTyr + Tyr + 重氮苯磺酸重氮苯磺酸 橘黄色橘黄色棕红色棕红色NNNNONH2OHOHHO3SHO3SNNNHNNNCH2 CH COOHNH2HO3SHO3S35Arg侧链胍基在碱性硼酸钠

16、缓冲侧链胍基在碱性硼酸钠缓冲液中与环己二酮生成缩合物。液中与环己二酮生成缩合物。Trp侧链吲哚基能被侧链吲哚基能被N-溴代琥珀酰亚胺氧化溴代琥珀酰亚胺氧化分光光度法测定分光光度法测定Trp含量含量解离为硫醇阴离子解离为硫醇阴离子 与二硫硝基苯甲酸发生硫醇与二硫硝基苯甲酸发生硫醇- -二硫化物交换二硫化物交换pH8.0时时412nm最大光吸收最大光吸收分光光度法测定分光光度法测定-SH2R-SH+1/2O2R-S-S-R+H2OCysCys的巯基不稳定，易被氧化成二硫键的巯基不稳定，易被氧化成二硫键巯基在有痕量的金属离子如：巯基在有痕量的金属离子如：Cu2+Cu2+，Fe2+Fe2+，Co2+C

17、o2+或或Mn2+Mn2+时，易被氧化。时，易被氧化。硫醇的空气氧硫醇的空气氧化产物化产物CysCys中的二硫键可被氧化剂过甲酸以及还原剂中的二硫键可被氧化剂过甲酸以及还原剂巯基化合物翻开。巯基化合物翻开。H2N-CH-COOH CH2 S S CH2H2N-CH-COOH6HCOOOHH2N-CH-COOH CH2 SO3H H2N-CH-COOH CH2 SH2R-SH+6HCOOHR-S-S-R磺基丙氨酸磺基丙氨酸强氧化剂强氧化剂过甲酸过甲酸巯基化合物巯基化合物还原剂还原剂及时保护及时保护 CH2SHHOCH HCOH CH2SH+R-S-S-ROHOHSS+2R-SH DTT DTT二

18、硫苏糖醇二硫苏糖醇DTT DTT （还原剂打开二硫键（还原剂打开二硫键TyrorTrp+ 浓浓HNO3 黄色黄色 + +TyrTyrororTrpTrp六、氨基酸混合物的分析分离六、氨基酸混合物的分析分离 利用AA成分分配系数的差异（一分配层析法的一般原理（一分配层析法的一般原理 分配层析原理分配层析原理层析系统有两个相组成，一层析系统有两个相组成，一个是固定相，一个是流动相，混个是固定相，一个是流动相，混合物在层析系统中的分离决定于合物在层析系统中的分离决定于该混合物的组分在这两相分配系该混合物的组分在这两相分配系数。数。 分配定律：一种溶质在两种一定分配定律：一种溶质在两种一定的互不相溶的

19、溶剂中分配，在一的互不相溶的溶剂中分配，在一定温度下达到平衡后，溶质在两定温度下达到平衡后，溶质在两相中浓度比值为一常数，即分配相中浓度比值为一常数，即分配系数。系数。层析系统层析系统固定相固定相流动相流动相附着在固相上的液体附着在固相上的液体固体固体 按两相所处状态分：流动相流动相液体液体气体气体固固定定相相液液体体液液层析液液层析气液层析气液层析固固体体液固层析液固层析气固层析气固层析柱柱固定相装于柱内固定相装于柱内纸纸固定相是液体，吸附在滤纸上，将样品点在固定相是液体，吸附在滤纸上，将样品点在纸上，用流动相展开纸上，用流动相展开薄层薄层将有适当粘度的固定相涂在薄板上将有适当粘度的固定相涂在薄板上薄膜薄膜与纸层析相似，与纸层析相似，纸用其它高分子有机吸附剂代替纸用其它高分子有机吸附剂代替 按操作形式分：吸附吸附固体固体 吸附能力不同吸附能力不同分配分配液体液体 分配系数不同分配系数不同离子交换离子交换离子交换剂离子交换剂 亲和性不同亲和性不同凝胶凝胶多孔凝胶，多孔凝胶， 通过速度不同通过速度不同亲和亲和固定相只能与一种组分结合，固定相只能与一