兰大分子课件

第一章氨基酸氨基酸(aminoacid)是蛋白质的构件分子。自然界成千上万种蛋白质都是由20余种氨基酸构成的。氨基酸特有的物化性质决定了蛋白质的多样性。这些性质有：聚合力、特有的酸碱性、侧链结构与化学功能的多样性、氨基酸的手性。主要内容天然氨基酸的获得—蛋白质水解天然氨基酸及其分类氨基酸的酸碱性质氨基酸的化学反应氨基酸的光学性质氨基酸的分析与分离1.1.1蛋白质（protein）的水解天然氨基酸最初的获得是由蛋白质水解得到的。现在商业用途的氨基酸是由发酵和化学合成来生产的。蛋白质的水解有三条途径：（i）酸水解：6mol/LHCl、4mol/LH2SO4

回流煮沸20h。特点：无消旋（racemization）、得到天然的L构型氨基酸。缺点是：Trp破坏、Ser和Thr小部分分解、Gln和Asn的酰氨键被打断，酰氨基被水解。（ii）碱水解：用5mol/LNaOH煮沸10～20h。得到消旋的氨基酸。Arg脱氨。优点是Trp不被破坏。（iii）酶（enzyme）水解：无消旋、不破坏氨基酸。水解不彻底、需时较长。常用的酶有——胰蛋白酶（trypsin）、胰凝乳蛋白酶（chymotrypsin)、胃蛋白酶（pepsin）。

1.1.2氨基酸的一般结构氨基酸的简写符号名称三字符单字符名称三字符单字符丙氨酸(alanine)AlaA亮氨酸(leucine)LeuL精氨酸(arginine)ArgR赖氨酸(lysine)LysK天冬酰胺(asparagine)AsnN甲硫氨酸(methionine)MetM天冬氨酸(asparticacid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheF半胱氨酸(cystein)CysC脯氨酸(proline)ProP谷氨酰胺(glutamine)GlnQ丝氨酸(serine)SerS谷氨酸(glutamicacid)GluE苏氨酸(threonine)ThrT甘氨酸(glycine)GlyG色氨酸(tryptophan)TrpW组氨酸(histtidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY异亮氨酸(isoleucine)IleI缬氨酸(valine)ValV1.2氨基酸的分类氨基酸种类繁多,但参与蛋白质组成的天然氨基酸最常见的只有20种,称为蛋白质氨基酸。不参与蛋白质组成的氨基酸叫非蛋白源氨基酸。按照侧链R的结构分类按照侧链R的电荷分类按照氨基酸的来源分类按照R基团的结构进行分类，可以分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环类氨基酸AliphaticRgroupaminoacids:中性：Gly,Ala,Val,Lue,Ile;含羟基或含硫：Ser,Thr,Cys,Met;酸性氨基酸及其酰氨：Asp,Asn;Glu,Gln;碱性：Arg,LysAromaticRgroupaminoacids:havethree—Phe,Tyr,Trp.Aza-circleRgroupaminoacids:His,Pro.（2）按照R的极性性质分类：Unpolar：Ala,Val,Leu,Ile,Pro,Phe,Trp,Met;Polarbutnocharge:Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly;Positivecharge:Lys,Arg,His;Negativecharge:Glu,Asp.1.3氨基酸的酸碱化学1.3.1氨基酸的碱性离子形式与解离Gly的滴定曲线BA=2.34=9.60Handerson-Hasselbalch

公式1.3.2氨基酸的等电点(isoelectricpoint)等电点：氨基酸所带静电荷数为零时的pH值。等电点的计算：（1）侧链不解离时，pI=½(pKa1+pKa2)(2)侧链解离时，等电点取兼性离子两边pK值的算术平均值。AnacidicaminoacidpI

=(pK1+pKR)/2AbasicaminoacidpI=(pKR+pK2)/21.3.3氨基酸的甲醛滴定甲醛滴定（formaltitration）法使得氨基酸的滴定终点由pH12左右移至pH9.0附近，到达酚酞指示剂的变色区间(3.0~10.0)。使得用滴定法测定氨基酸含量成为可能。原理就是：甲醛与氨基结合有效地促进了氨基上质子的释放，从而降低了碱性。1.4氨基酸的化学反应1.4.1氨基参与的化学反应1.4.1.1亚硝酸反应生成羟基酸这是VanSlyke

定氮法的基础。1.4.1.2与酰化试剂的反应——氨基酸的氨基保护反应常用的其他保护剂有：BocCbz-Cl1.4.1.3烃基化反应（1）与DNFB反应，生成DNP-氨基酸衍生物，是Sanger法鉴别蛋白质、多肽N末端氨基酸的理论基础。（2）与PITC（苯异硫氰酸酯）反应，是Edman法鉴定N末端氨基酸的方法。1.4.1.4形成西佛碱1.4.5脱氨基反应：由氨基酸氧化酶催化脱去氨基1.4.2羧基参与的反应主要是成盐、酯、酰氯、酰氨、脱羧、叠氮化等。1.4.2.1成盐与成酯反应——羧基保护反应1.4.2.2成酰氯反应1.4.2.3脱羧反应1.4.2.4叠氮化反应1.4.3氨基与羧基共同参与的反应1.4.3.1与茚三酮（ninhydrin）反应1.4.3.2成肽反应1.4.3侧链R基参与的反应主要指含有功能侧链基团的氨基酸的官能团参与的反应。主要看一些Cys参与的反应.羧甲基Cys常用的氧化剂是过甲酸,还原剂是巯基乙醇、巯基乙酸、二硫苏糖醇等。1.5氨基酸的光学活性与光谱性质1.5.1光学活性与立体化学天然的氨基酸都是L-构形的氨基酸（绝对构型为S）1.5.2氨基酸的光谱性质（一）紫外吸收1.可见光区无光吸收（400－960nm）2.紫外区（近紫外区）Phe-257259＝2×102Tyr-275

278＝1.4×103Trp-280

279＝5.6×103

利用该特征可测这些Aa浓度：A=LogI0/I=

CL(cm)

紫外法测pr浓度，用A280正基于pr中含这些Aa。（二）核磁共振波谱（nuclearmagneticresonance,NMR）A=1.6氨基酸混合物的分析、分离二十世纪初俄国科学家茨威格偶然发现了色谱（chromatography，又叫做层析）分离法。现已经成为现代分析和分离的最重要的手段之一。在此基础上发展起来许许多多的高效率的分离技术，在理论研究和应用科学技术两个方面上都取得了长足的进展，是现代分析分离技术不可或缺的研究手段和应用技术。（1）分配层析的一般原理分配定律（partitionlaw）:

Kd=CA

/CB分配系数之间的差异是相互分离的基础。有效分配系数Keff

：是流动相与固定相体积Rv之比的函数，溶质的有效分配系数可以调整两相的体积比而加以改变。溶质的有效分配系数可以通过调整固定相和流动相的体积比而加以改变.用于氨基酸分析分离的色谱技术有：分配柱层析：填充剂是具有亲水性的纤维素、淀粉和硅胶等。滤纸层析（filter-paperchromatography）在层析条件相同时，每种氨基酸都有固定的Rf值。薄层层析（thinlayerchromatography,TLC）离子交换层析（ion-exchangecolumnchromatogr