《生物化学》氨基酸课件

Proteinchemistry第一单元蛋白质化学(14学时）第三章氨基酸第四章蛋白质的共价结构第五章蛋白质的三维结构第六章蛋白质结构与功能的关系第七章蛋白质的分离、纯化和表征Proteinchemistry第一单元蛋白质化学(1第3章氨基酸(Aminoacids

)

一、氨基酸----蛋白质的构件分子

二、氨基酸的分类

三、氨基酸的酸碱化学

四、氨基酸的化学反应

五、氨基酸的光学活性和光谱性质

六、氨基酸混合物的分析分离第3章氨基酸(Aminoacids)一、氨基酸--一、氨基酸---蛋白质的构件分子(一)蛋白质的水解

(二)α-氨基酸的一般结构一、氨基酸---蛋白质的构件分子(一)蛋白质的水解蛋白质水解的主要方法：

（1）酸水解

（2）碱水解

（3）酶水解(一)蛋白质的水解蛋白质水解生成20种游离的氨基酸蛋白质水解的主要方法：(一)蛋白质的水解蛋白质水解生成20种（1）酸水解常用H2SO4或HCl进行水解。方法： 一般用6mol/LHCl，4mol/LH2SO4，回流煮沸20h左右可使蛋白质完全水解。优点： 不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。缺点： 色氨酸完全被沸酸所破坏。羟基氨基酸有一小部分被分解，天冬酰胺，谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。（1）酸水解常用H2SO4或HCl进行水解。（2）碱水解方法： 一般与5mol/LNaOH共煮10-20h，即可使蛋白质完全水解。优点： 色氨酸在碱性条件下稳定。缺点： 水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产生消旋现象，所得的产物是D-和L-氨基酸的混合物，称消旋物。此外，精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。（2）碱水解方法：（3）酶水解优点： 不产生消旋现象，也不破坏氨基酸。缺点： 水解不彻底，需几种酶协调作用才能彻底水解蛋白质。常用蛋白酶： 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶或糜蛋白酶及胃蛋白酶等。（3）酶水解优点：(二)α-氨基酸的一般结构-carbonProteinsarebiologicalpolymersmadeupofmany-aminoacidmoleculesthatcontainbothanaminegroupandacarboxylicacidgroup中文

根据你所学的化学知识，从下面的氨基酸结构通式可看出氨基酸具有哪些性质？(二)α-氨基酸的一般结构-carbonProtei(二)α-氨基酸的一般结构-碳

蛋白质是由许多氨基酸分子组成的生物多聚体或者是生物大分子。这些氨基酸都有一个共同特点，含一个氨基和一个羧基，而且是-氨基，所以称-氨基酸。英文(二)α-氨基酸的一般结构-碳蛋白质是由许多二、氨基酸的分类

(一)常见的蛋白质氨基酸

(二)不常见的蛋白质氨基酸

(三)非蛋白质氨基酸二、氨基酸的分类(一)常见的蛋白质氨基酸氨基酸有两种分类的方法：

（1）按侧链R基的结构

（2）按侧链R基的极性(一)常见的蛋白质氨基酸氨基酸有两种分类的方法：（1）按侧链R基的结构(一)（1）按侧链R基的结构分类Aa脂肪族氨基酸芳香族氨基酸:杂环氨基酸一氨基一羧基氨基酸（中性氨基酸）一氨基二羧基氨基酸（酸性氨基酸）及其酰胺:二氨基一羧基氨基酸（碱性氨基酸）Gly、Val、Leu、Ile、SerThr、

Cys、MetAsp、Glu、Asn、GlnArg、LysPhe、TyrHis、Trp、Pro(9)(4)(2)(2)(3)Ala、（1）按侧链R基的结构分类Aa脂肪族氨基酸芳香族氨基酸:杂环甘氨酸（甘）GlycineGlyGH

—CH—COO-NH3+R甘氨酸（甘）GlycineGlyGH—C丙氨酸（丙）AlanineAlaANH3+CH3—CH—COO-NH3+丙氨酸（丙）AlanineAlaANH3缬氨酸(缬)ValineValVNH3+CH3—

CH—CH—COO-NH3+CH3缬氨酸(缬)ValineValVNH3+CH亮氨酸(亮)LeucineLeuLCH3—

CH—CH2—

CH—COO-NH3+CH3亮氨酸(亮)LeucineLeuLCH3异亮氨酸(异亮)IsoleucineIleINH3+CH3—

CH2—

CH

—

CH—COO-NH3+CH3异亮氨酸(异亮)IsoleucineIleINH丝氨酸(丝)SerineSerSNH3+HO—CH2—CH—COO-NH3+丝氨酸(丝)SerineSerSNH3+HO苏氨酸(苏)ThreonineThrTNH3+CH3—CH

—CH—COO-NH3+OH苏氨酸(苏)ThreonineThrTNH3+CH半胱氨酸（半胱）

CysteineCysCNH3+HS—CH2—CH—COO-NH3+胱氨酸的一半半胱氨酸（半胱）CysteineCysCNH3甲硫氨酸（蛋氨酸）MethionineMetMNH3+CH3—

S

—CH2—

CH2—

CH—COO-NH3+甲硫氨酸（蛋氨酸）MethionineMetMN天冬氨酸AspartateAspDNH3+-OOC—CH2—CH—COO-NH3+天冬氨酸AspartateAspDNH3+-OOC谷氨酸GlutamateGluENH3+-OOC—CH2—CH2—CH—COO-NH3+谷氨酸GlutamateGluENH3+-OOC天冬酰胺AsparagineAsnNNH3+NH2—

C—CH2—CH—COO-NH3+O天冬酰胺AsparagineAsnNNH3+NH2谷氨酰胺GlutamineGlnQNH3+NH2—

C—CH2—CH2—CH—COO-NH3+O谷氨酰胺GlutamineGlnQNH3+NH2精氨酸(精)ArginineArgRNH3+NH2–C-NH-CH2-CH2-CH2-CH-COO-NH3+

+NH2胍基

δαβγ精氨酸(精)ArginineArgRNH3+NH赖氨酸LysineLysKNH3++NH3-CH2-CH2-CH2-CH2-

CH-COO-NH3+ε赖氨酸LysineLysKNH3++NH3苯丙氨酸PhenylalaninePheFNH3+—CH2—CH—COO-NH3+苯丙氨酸PhenylalaninePheFNH3+酪氨酸TyrosineTyrYNH3+—CH2—CH—COO-NH3+HO

—酪氨酸TyrosineTyrYNH3+组氨酸HistidineHisHNH3+

—CH2—CH—COO-NH3+HCC

NHCHHN+咪唑基组氨酸HistidineHisHNH3+色氨酸TryptophanTryW

（Trp）NH3+

—CH2—CH—COO-NH3+NH吲哚基苯并吡咯环色氨酸TryptophanTryWNH3+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-CH2-CH-COO-

H

H

NH2+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-CH2-CH-COO-

H

H

NH2+CHCOO-NH2CH2H2CH2C+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-（2）按侧链R基的极性分Aa极性氨基酸非极性氨基酸

Phe、Ala、Val、Leu、Ile、Met、

Trp、Pro不带电荷的极性氨基酸Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Gln带正电荷的极性氨基酸Arg、Lys、His带负电荷的极性氨基酸Asp、Glu、(7)（3）(2)(8)（2）按侧链R基的极性分Aa极性氨基酸非极性氨基酸P三、氨基酸的酸碱化学

(—)氨基酸的兼性离子形式

(二)氨基酸的解离

(三)氨基酸的等电点

(四)氨基酸的甲醛滴定

（五）氨基酸的物理性质小结三、氨基酸的酸碱化学(—)氨基酸的兼性离子形式(一)氨基酸的兼性离子形式

氨基酸的α-C上连接了一个羧基和一个氨基，在中性水溶液中，羧基就会放出质子，而氨基接受质子，这样就使一个中性形式的氨基酸分子变成了带正、负电荷相等的两性离子.见下图CRCOOHHH2NCRCOO-HH3N+中性分子两性离子(一)氨基酸的兼性离子形式氨(二)氨基酸的解离氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子。CRHH2NCRCOO-H+H+H3N+COO-作为酸(二)氨基酸的解离氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子也能像碱一样接受质子氨基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。CRCOOHCRCOO-HH3N+作为碱H3N+H+H+也能像碱一样接受质子氨基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。C(三)

氨基酸的等电点

向氨基酸两性离子溶液中加酸，两性离子的COO-就接受H+，氨基酸变为正离子，在电场中向负极移动。向氨基酸两性离子溶液中加碱，两性离子的-NH3+就放出H+，氨基酸变为负离子，在电场中向正极移动。这里我们总可以找到某一个pH值使氨基酸所带的净电荷为“零”，在电场中不移动，这时溶液的pH值就是该氨基酸的等电点，isoelectricpoint以pI

表示。如图所示(三)氨基酸的等电点向氨基酸两性离子溶液中加酸，两性0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的H+

mol数加入的OH-

mol数CH2COOHH3N+(Gly+)COO-CH2H3N+COO-CH2H2N(Gly±)(Gly-)[Gly+

]=

[Gly±][Gly

±]=

[Gly-]甘氨酸的滴定曲线0.10.050.050.1002468101214pK1=CRCOOHHH3N+正离子两性离子+OH-+H+CRHH3N+COO-CRHH2NCOO-+OH-+H+负离子Aa±Aa+Aa_CRCOOHHH3N+正离子两性离子+OH-+H+CRHH3

实验证明，在pI时氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量数量相等的正负离子，还有极少量中性分子，每一种氨基酸都有各自的等电点。 氨基酸的pI可由实验测定，也可根据氨基酸羧基和氨基的pK值（即解离常数的负对数）来确定，pK的编号通常是从酸性最强基团的解离开始，分别用pK1，pK2……表示. 实验证明，在pI时氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少

一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸：pK1（-COOH）=2.34，pK2（-NH3+）=9.69pI=(pK1+pK2)/2一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸：pI=(pK1+pK2)氨基酸的两性解离：

K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－][H+][Gly±]以甘氨酸为例：pK1=

2.34pK2=9.60pI=5.97阳离子两性离子阴离子+H3N-CH2-COO－H2N-CH2-COO－+[H+][Gly－][Gly±]K’2+H3N-CH2-COOH

+H3N-CH2-COO－+[H+][Gly+][

Gly±]K’1氨基酸的两性解离：K1’=[Gly±][H+][Gly+]K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－][H+][Gly±]K1’[Gly±][H+][Gly+]

=[Gly±]K2’[Gly－]=[H+][Gly+]

=[Gly－]K1’[Gly±][H+][Gly±]K2’=[H+]∵∴

pH=pI=(pK1+pK2)/2K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－]从左向右是用NaOH滴定的曲线，溶液的pH由小到大逐渐升高；从右向左是用盐酸滴定的曲线，溶液的pH由大到小逐渐降低。曲线中从左向右第一个拐点是氨基酸羧基解离50%的状态，第二个拐点是氨基酸的等电点，第三个拐点是氨基酸氨基解离50%的状态。甘氨酸的酸碱滴定曲线从左向右是用NaOH滴定的曲线，溶液的pH由小到大逐一氨基二羧基氨基酸,如天冬氨酸，在不同pH值时的解离情况如下图所示:

pI=(pK1+pK2)/2=1.88+3.65=2.77一氨基二羧基氨基酸,如天冬氨酸，pI=(pK1+二氨基一羧基氨基酸,如赖氨酸，在不同PH值时的解离情况如图所示

pI=(pK2+pK3)/2=8.95+10.53=9.74二氨基一羧基氨基酸,如赖氨酸，pI=(pK2+p

综上所述，各种氨基酸的等电点为两性离子两侧两个pK的平均值。由于各种氨基酸都有特定的等电点，因此当溶液的pH值低于某氨基酸的等电点时，则该氨基酸带正电荷，在电场中向负极移动。若溶液的pH值高于等电点时，则该氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动。当溶液的pH等于等电点时，氨基酸所带净电荷为零，在电场中不移动。综上所述，各种氨基酸的等电点为两性离子两侧两个p

因此对一个含多种氨基酸的溶液来讲，在某一pH条件下，各种氨基酸所带电荷各不相同，利用这一性质可用电泳法、离子交换层析法等分离或制备氨基酸。另外当氨基酸处于等电点时，由于静电引力的作用，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀，利用这一性质可以分离制备氨基酸。因此对一个含多种氨基酸的溶液来讲，在某(四)氨基酸的甲醛滴定

由于氨基酸具有酸、碱两性，不能直接用酸碱进行滴定，因为氨基酸的酸、碱滴定的等电点pH或过高或过低，没有适当的指示剂可被选用。而加入甲醛后，降低了氨基的碱性，因而可以用NaOH直接滴定，选用酚酞作指示剂。（图）

用于测定氨基酸含量及蛋白质水解程度(四)氨基酸的甲醛滴定由于氨基酸具有酸、碱两性，不能0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的H+

mol数加入的OH-

mol数CH2COOHH3N+(Gly+)COO-CH2H3N+COO-CH2H2N(Gly±)(Gly-)[Gly+]=

[Gly±][Gly

±]=

[Gly-]甘氨酸的滴定曲线0.10.050.050.1002468101214pK1=

氨基酸的甲醛滴定氨基酸的甲醛滴定0.10.050.050.1002468101214ACBpK1=2.34pK2=9.60pK’2≈7加有甲醛无甲醛PH加入的H+mol数加入的OH-mol数加甲醛和不加甲醛的甘氨酸滴定曲线0.10.050.050.1002468101214ACBp（五）氨基酸的物理性质（补充）1、α-氨基酸为无色晶体。2、熔点极高，一般在200℃以上。3、除Gly外，都有旋光性（D、L构型）。4、各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能溶于极性溶剂（溶于稀酸，溶于稀碱），不溶于有机溶剂。（五）氨基酸的物理性质（补充）1、α-氨基酸为无色晶体。四、氨基酸的化学反应

(一)α-氨基参加的反应

(二)α-羧基参加的反应

(三)α-氨基和α-羧基共同参加的反应

(四)侧链R基参加的反应四、氨基酸的化学反应(一)α-氨基参加的反应(一)α-氨基参加的反应烃基化反应（P136)

--与2，4-二硝基氟苯（DNFB）反应可用于鉴定多肽链的N端氨基酸（黄色）(一)α-氨基参加的反应烃基化反应（P136)可用于鉴定多蛋白质多肽链结构胰岛素蛋白质多肽链结构胰岛素(一)α-氨基参加的反应烃基化反应

(P137)--与异硫氰酸苯酯(PITC)的反应可用于鉴定多肽或蛋白质的N端氨基酸(一)α-氨基参加的反应烃基化反应(P137)--与异硫(一)α-氨基参加的反应与荧光胺反应(一)α-氨基参加的反应与荧光胺反应or440nmforprolineor440nmforproline(三)α-氨基和α-羧基共同参加的反应

与茚三酮的反应：

凡含有α-NH2的氨基酸与茚三酮反应可生成蓝紫色化合物，反应十分灵敏，几个微克氨基酸就能显色。根据反应所生成的蓝紫色的深浅，在570nm比色可知氨基酸的含量。多肽或蛋白质也能与茚三酮反应，但肽越大，灵敏度也越差。如图所示，脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应，则生成黄色产物，光吸收波长在440nm。

氨基酸的其它性质如表所示。

(三)α-氨基和α-羧基共同参加的反应与茚三酮的反应：(四)侧链R基参加的反应与5，5‘-双硫基-双（2-硝基苯甲酸）反应（Ellman反应）见P142

反应中1分子的半胱氨酸引起1分子的硫代硝基苯甲酸的释放。它在pH8.0时,在412nm波长处有强烈的光吸收,可用分光光度法定量测定-SH基.Cys(四)侧链R基参加的反应与5，5‘-双硫基-双（2-硝基苯甲《生物化学》氨基酸课件五、氨基酸的光学活性和光谱性质(—)氨基酸的光学活性和立体化学

（二）氨基酸的光谱性质五、氨基酸的光学活性和光谱性质(—)氨基酸的光学活性和立体化(一)氨基酸的光学活性和立体化学

构型：

组成蛋白质的氨基酸除Gly以外都有手性碳原子，在三维空间上就有两种不同的排列方式，它们互为镜影，这两种不同的构型分别称为D-型和L-型，以丙氨酸为例，见图。如含两个手性碳原子，则有４种立体异构体，分别称为Ｄ-,Ｌ-，Ｄ别-和Ｌ别-氨基酸。

注:蛋白质中的氨基酸都是L-型。(一)氨基酸的光学活性和立体化学构型：NH3+在左，右COOH在上，R基在下图

8

丙氨酸的两种立体异构体NH3+在左，右COOH在上，R基在下图8丙氨酸的两种立旋光性

α-碳原子不对称碳、手性碳互为镜影旋光性

α-碳原子互为

旋光性：

组成蛋白质的氨基酸除Gly以外，都有手性碳原子，所以都有旋光性，能使偏振光的偏振面的向左或向右旋转，向左旋转的称左旋，用“－”号表示，向右旋转的称右旋，用“+”号表示。使偏振光的偏振面旋转的角度称旋光度。比旋光度是指被测物质的浓度为1g/ml，旋光管的长度为１分米时测得的旋光度。旋光仪旋光性：旋光仪

外消旋物：旋光物质在化学反应中经过消旋作用转变成D型和L型的等摩尔混合物，称（外）消旋物（racemate）。蛋白质用碱进行水解时，得到的氨基酸都是无旋光性的DL-消旋物。CCCH3COOHHOHHH3N+CCCH3COOHHOHHH3N+CCCH3COOHHOHHH3N+CCCH3COOHHOHHH3N+L-苏氨酸D-苏氨酸L-别苏氨酸D-别苏氨酸外消旋物：CCCH3COOHHOHHH3N+CCC内消旋物：旋光物质的两个不对称中心是相同的，分子内部的旋光性相互抵消，整个分子没有旋光性。这种物质称内消旋物质。如，胱氨酸(P144结构式）内消旋物：光吸收：组成蛋白质的氨基酸中，Trp、Tyr和Phe对紫外光有一定的吸收，这是因为它们分子中含有苯环，是苯环的共轭双键造成的，这三种氨基酸的光吸收都在280nm附近，（如右图所示）。

（二）氨基酸的光谱性质

λmax：

Tyr:275nmPhe:258nmTrp:279nm光吸收：（二）氨基酸的光谱性质λmax：六、氨基酸混合物的分析分离(一）分配层析法的一般原理

（二）分配柱层析（三）纸层析（四）薄层层析（五）离子交换层析（六）气相层析（七）液相层析

六、氨基酸混合物的分析分离(一）分配层析法的一般原理AlaLeuAspProLys五种标准氨基酸及其混合纸层析图谱混合AlaLeu(二)α-羧基参加的反应1、成盐和成酯反应(与碱或醇反应）2、成酰氯反应（与酰化试剂反应，多肽合成保护羧基）3、脱羧基反应（成胺）4、叠氮反应（与叠氮试剂反应，多肽合成保护羧基和氨基）(二)α-羧基参加的反应1、成盐和成酯反应(与碱或醇反应）S—CH2—CH—COO-NH3+S—CH2—CH—COO-NH3+S—CH2—CH—COO-NH3+S—CH羧基末端NH2CHCO-(NHCHCO)n-NHCHCOOHRRR多肽氨基末端羧基末端NH2CHCO-(NHCHCO)n-NHCHCOOHProteinchemistry第一单元蛋白质化学(14学时）第三章氨基酸第四章蛋白质的共价结构第五章蛋白质的三维结构第六章蛋白质结构与功能的关系第七章蛋白质的分离、纯化和表征Proteinchemistry第一单元蛋白质化学(1第3章氨基酸(Aminoacids

)

一、氨基酸----蛋白质的构件分子

二、氨基酸的分类

三、氨基酸的酸碱化学

四、氨基酸的化学反应

五、氨基酸的光学活性和光谱性质

六、氨基酸混合物的分析分离第3章氨基酸(Aminoacids)一、氨基酸--一、氨基酸---蛋白质的构件分子(一)蛋白质的水解

(二)α-氨基酸的一般结构一、氨基酸---蛋白质的构件分子(一)蛋白质的水解蛋白质水解的主要方法：

（1）酸水解

（2）碱水解

（3）酶水解(一)蛋白质的水解蛋白质水解生成20种游离的氨基酸蛋白质水解的主要方法：(一)蛋白质的水解蛋白质水解生成20种（1）酸水解常用H2SO4或HCl进行水解。方法： 一般用6mol/LHCl，4mol/LH2SO4，回流煮沸20h左右可使蛋白质完全水解。优点： 不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。缺点： 色氨酸完全被沸酸所破坏。羟基氨基酸有一小部分被分解，天冬酰胺，谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。（1）酸水解常用H2SO4或HCl进行水解。（2）碱水解方法： 一般与5mol/LNaOH共煮10-20h，即可使蛋白质完全水解。优点： 色氨酸在碱性条件下稳定。缺点： 水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产生消旋现象，所得的产物是D-和L-氨基酸的混合物，称消旋物。此外，精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素。（2）碱水解方法：（3）酶水解优点： 不产生消旋现象，也不破坏氨基酸。缺点： 水解不彻底，需几种酶协调作用才能彻底水解蛋白质。常用蛋白酶： 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶或糜蛋白酶及胃蛋白酶等。（3）酶水解优点：(二)α-氨基酸的一般结构-carbonProteinsarebiologicalpolymersmadeupofmany-aminoacidmoleculesthatcontainbothanaminegroupandacarboxylicacidgroup中文

根据你所学的化学知识，从下面的氨基酸结构通式可看出氨基酸具有哪些性质？(二)α-氨基酸的一般结构-carbonProtei(二)α-氨基酸的一般结构-碳

蛋白质是由许多氨基酸分子组成的生物多聚体或者是生物大分子。这些氨基酸都有一个共同特点，含一个氨基和一个羧基，而且是-氨基，所以称-氨基酸。英文(二)α-氨基酸的一般结构-碳蛋白质是由许多二、氨基酸的分类

(一)常见的蛋白质氨基酸

(二)不常见的蛋白质氨基酸

(三)非蛋白质氨基酸二、氨基酸的分类(一)常见的蛋白质氨基酸氨基酸有两种分类的方法：

（1）按侧链R基的结构

（2）按侧链R基的极性(一)常见的蛋白质氨基酸氨基酸有两种分类的方法：（1）按侧链R基的结构(一)（1）按侧链R基的结构分类Aa脂肪族氨基酸芳香族氨基酸:杂环氨基酸一氨基一羧基氨基酸（中性氨基酸）一氨基二羧基氨基酸（酸性氨基酸）及其酰胺:二氨基一羧基氨基酸（碱性氨基酸）Gly、Val、Leu、Ile、SerThr、

Cys、MetAsp、Glu、Asn、GlnArg、LysPhe、TyrHis、Trp、Pro(9)(4)(2)(2)(3)Ala、（1）按侧链R基的结构分类Aa脂肪族氨基酸芳香族氨基酸:杂环甘氨酸（甘）GlycineGlyGH

—CH—COO-NH3+R甘氨酸（甘）GlycineGlyGH—C丙氨酸（丙）AlanineAlaANH3+CH3—CH—COO-NH3+丙氨酸（丙）AlanineAlaANH3缬氨酸(缬)ValineValVNH3+CH3—

CH—CH—COO-NH3+CH3缬氨酸(缬)ValineValVNH3+CH亮氨酸(亮)LeucineLeuLCH3—

CH—CH2—

CH—COO-NH3+CH3亮氨酸(亮)LeucineLeuLCH3异亮氨酸(异亮)IsoleucineIleINH3+CH3—

CH2—

CH

—

CH—COO-NH3+CH3异亮氨酸(异亮)IsoleucineIleINH丝氨酸(丝)SerineSerSNH3+HO—CH2—CH—COO-NH3+丝氨酸(丝)SerineSerSNH3+HO苏氨酸(苏)ThreonineThrTNH3+CH3—CH

—CH—COO-NH3+OH苏氨酸(苏)ThreonineThrTNH3+CH半胱氨酸（半胱）

CysteineCysCNH3+HS—CH2—CH—COO-NH3+胱氨酸的一半半胱氨酸（半胱）CysteineCysCNH3甲硫氨酸（蛋氨酸）MethionineMetMNH3+CH3—

S

—CH2—

CH2—

CH—COO-NH3+甲硫氨酸（蛋氨酸）MethionineMetMN天冬氨酸AspartateAspDNH3+-OOC—CH2—CH—COO-NH3+天冬氨酸AspartateAspDNH3+-OOC谷氨酸GlutamateGluENH3+-OOC—CH2—CH2—CH—COO-NH3+谷氨酸GlutamateGluENH3+-OOC天冬酰胺AsparagineAsnNNH3+NH2—

C—CH2—CH—COO-NH3+O天冬酰胺AsparagineAsnNNH3+NH2谷氨酰胺GlutamineGlnQNH3+NH2—

C—CH2—CH2—CH—COO-NH3+O谷氨酰胺GlutamineGlnQNH3+NH2精氨酸(精)ArginineArgRNH3+NH2–C-NH-CH2-CH2-CH2-CH-COO-NH3+

+NH2胍基

δαβγ精氨酸(精)ArginineArgRNH3+NH赖氨酸LysineLysKNH3++NH3-CH2-CH2-CH2-CH2-

CH-COO-NH3+ε赖氨酸LysineLysKNH3++NH3苯丙氨酸PhenylalaninePheFNH3+—CH2—CH—COO-NH3+苯丙氨酸PhenylalaninePheFNH3+酪氨酸TyrosineTyrYNH3+—CH2—CH—COO-NH3+HO

—酪氨酸TyrosineTyrYNH3+组氨酸HistidineHisHNH3+

—CH2—CH—COO-NH3+HCC

NHCHHN+咪唑基组氨酸HistidineHisHNH3+色氨酸TryptophanTryW

（Trp）NH3+

—CH2—CH—COO-NH3+NH吲哚基苯并吡咯环色氨酸TryptophanTryWNH3+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-CH2-CH-COO-

H

H

NH2+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-CH2-CH-COO-

H

H

NH2+CHCOO-NH2CH2H2CH2C+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-（2）按侧链R基的极性分Aa极性氨基酸非极性氨基酸

Phe、Ala、Val、Leu、Ile、Met、

Trp、Pro不带电荷的极性氨基酸Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Gln带正电荷的极性氨基酸Arg、Lys、His带负电荷的极性氨基酸Asp、Glu、(7)（3）(2)(8)（2）按侧链R基的极性分Aa极性氨基酸非极性氨基酸P三、氨基酸的酸碱化学

(—)氨基酸的兼性离子形式

(二)氨基酸的解离

(三)氨基酸的等电点

(四)氨基酸的甲醛滴定

（五）氨基酸的物理性质小结三、氨基酸的酸碱化学(—)氨基酸的兼性离子形式(一)氨基酸的兼性离子形式

氨基酸的α-C上连接了一个羧基和一个氨基，在中性水溶液中，羧基就会放出质子，而氨基接受质子，这样就使一个中性形式的氨基酸分子变成了带正、负电荷相等的两性离子.见下图CRCOOHHH2NCRCOO-HH3N+中性分子两性离子(一)氨基酸的兼性离子形式氨(二)氨基酸的解离氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子。CRHH2NCRCOO-H+H+H3N+COO-作为酸(二)氨基酸的解离氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子也能像碱一样接受质子氨基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。CRCOOHCRCOO-HH3N+作为碱H3N+H+H+也能像碱一样接受质子氨基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。C(三)

氨基酸的等电点

向氨基酸两性离子溶液中加酸，两性离子的COO-就接受H+，氨基酸变为正离子，在电场中向负极移动。向氨基酸两性离子溶液中加碱，两性离子的-NH3+就放出H+，氨基酸变为负离子，在电场中向正极移动。这里我们总可以找到某一个pH值使氨基酸所带的净电荷为“零”，在电场中不移动，这时溶液的pH值就是该氨基酸的等电点，isoelectricpoint以pI

表示。如图所示(三)氨基酸的等电点向氨基酸两性离子溶液中加酸，两性0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的H+

mol数加入的OH-

mol数CH2COOHH3N+(Gly+)COO-CH2H3N+COO-CH2H2N(Gly±)(Gly-)[Gly+

]=

[Gly±][Gly

±]=

[Gly-]甘氨酸的滴定曲线0.10.050.050.1002468101214pK1=CRCOOHHH3N+正离子两性离子+OH-+H+CRHH3N+COO-CRHH2NCOO-+OH-+H+负离子Aa±Aa+Aa_CRCOOHHH3N+正离子两性离子+OH-+H+CRHH3

实验证明，在pI时氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量数量相等的正负离子，还有极少量中性分子，每一种氨基酸都有各自的等电点。 氨基酸的pI可由实验测定，也可根据氨基酸羧基和氨基的pK值（即解离常数的负对数）来确定，pK的编号通常是从酸性最强基团的解离开始，分别用pK1，pK2……表示. 实验证明，在pI时氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少

一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸：pK1（-COOH）=2.34，pK2（-NH3+）=9.69pI=(pK1+pK2)/2一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸：pI=(pK1+pK2)氨基酸的两性解离：

K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－][H+][Gly±]以甘氨酸为例：pK1=

2.34pK2=9.60pI=5.97阳离子两性离子阴离子+H3N-CH2-COO－H2N-CH2-COO－+[H+][Gly－][Gly±]K’2+H3N-CH2-COOH

+H3N-CH2-COO－+[H+][Gly+][

Gly±]K’1氨基酸的两性解离：K1’=[Gly±][H+][Gly+]K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－][H+][Gly±]K1’[Gly±][H+][Gly+]

=[Gly±]K2’[Gly－]=[H+][Gly+]

=[Gly－]K1’[Gly±][H+][Gly±]K2’=[H+]∵∴

pH=pI=(pK1+pK2)/2K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－]从左向右是用NaOH滴定的曲线，溶液的pH由小到大逐渐升高；从右向左是用盐酸滴定的曲线，溶液的pH由大到小逐渐降低。曲线中从左向右第一个拐点是氨基酸羧基解离50%的状态，第二个拐点是氨基酸的等电点，第三个拐点是氨基酸氨基解离50%的状态。甘氨酸的酸碱滴定曲线从左向右是用NaOH滴定的曲线，溶液的pH由小到大逐一氨基二羧基氨基酸,如天冬氨酸，在不同pH值时的解离情况如下图所示:

pI=(pK1+pK2)/2=1.88+3.65=2.77一氨基二羧基氨基酸,如天冬氨酸，pI=(pK1+二氨基一羧基氨基酸,如赖氨酸，在不同PH值时的解离情况如图所示

pI=(pK2+pK3)/2=8.95+10.53=9.74二氨基一羧基氨基酸,如赖氨酸，pI=(pK2+p

综上所述，各种氨基酸的等电点为两性离子两侧两个pK的平均值。由于各种氨基酸都有特定的等电点，因此当溶液的pH值低于某氨基酸的等电点时，则该氨基酸带正电荷，在电场中向负极移动。若溶液的pH值高于等电点时，则该氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动。当溶液的pH等于等电点时，氨基酸所带净电荷为零，在电场中不移动。综上所述，各种氨基酸的等电点为两性离子两侧两个p

因此对一个含多种氨基酸的溶液来讲，在某一pH条件下，各种氨基酸所带电荷各不相同，利用这一性质可用电泳法、离子交换层析法等分离或制备氨基酸。另外当氨基酸处于等电点时，由于静电引力的作用，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀，利用这一性质可以分离制备氨基酸。因此对一个含多种氨基酸的溶液来讲，在某(四)氨基酸的甲醛滴定

由于氨基酸具有酸、碱两性，不能直接用酸碱进行滴定，因为氨基酸的酸、碱滴定的等电点pH或过高或过低，没有适当的指示剂可被选用。而加入甲醛后，降低了氨基的碱性，因而可以用NaOH直接滴定，选用酚酞作指示剂。（图）

用于测定氨基酸含量及蛋白质水解程度(四)氨基酸的甲醛滴定由于氨基酸具有酸、碱两性，不能0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的H+

mol数加入的OH-

mol数CH2COOHH3N+(Gly+)COO-CH2H3N+COO-CH2H2N(Gly±)(Gly-)[Gly+]=

[Gly±][Gly

±]=

[Gly-]甘氨酸的滴定曲线0.10.050.050.1002468101214pK1=

氨基酸的甲醛滴定氨基酸的甲醛滴定0.10.050.050.1002468101214ACBpK1=2.34pK2=9.60pK’2≈7加有甲醛无甲醛PH加入的H+mol数加入的OH-mol数加甲醛和不加甲醛的甘氨酸滴定曲线0.10.050.050.1002468101214ACBp（五）氨基酸的物理性质（补充）1、α-氨基酸为无色晶体。2、熔点极高，一般在200℃以上。3、除Gly外，都有旋光性（D、L构型）。4、各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能溶于极性溶剂（溶于稀酸，溶于稀碱），不溶于有机溶剂。（五）氨基酸的物理性质（补充）1、α-氨基酸为无色晶体。四、氨基酸的化学反应

(一)α-氨基参加的反应

(二)α-羧基参加的反应

(三)α-氨基和α-羧基共同参加的反应

(四)侧链R基参加的反应四、氨基酸的化学反应(一)α-氨基参加的反应(一)α-氨基参加的反应烃基化反应（P136)

--与2，4-二硝基氟苯（DNFB）反应可用于鉴定多肽链的N端氨基酸（黄色）(一)α-氨基参加的反应烃基化反应（P136)可用于鉴定多蛋白质多肽链结构胰岛素蛋白质多肽链结构胰岛素(一)α-氨基参加的反应烃基化反应

(P137)--与异硫氰酸苯酯(PITC)的反应可用于鉴定多肽或蛋白质的N端氨基酸(一)α-氨基参加的反应烃基化反应(P137)--与异硫(一)α-氨基参加的反应与荧光胺反应(一)α-氨基参加的反应与荧光胺反应or440nmforprolineor440nmforproline(三)α-氨基和α-羧基共同参加的反应

与茚三酮的反应：

凡含有α-NH2的氨基酸与茚三酮反应可生成蓝