氨基酸教学用

氨基酸教学用氨基酸教学用第1页一、蛋白质化学组成和分类二、蛋白质水解三、

-氨基酸普通结构四、氨基酸分类五、氨基酸酸碱性质六、氨基酸化学反应七、氨基酸旋光性和光谱性质八、氨基酸混合物分离和分析教学内容氨基酸教学用第2页三、α-氨基酸普通结构α-氨基酸：D、L-构型，旋光性氨基酸教学用第3页1.常见蛋白质氨基酸

2.不常见蛋白质氨基酸

3.非蛋白质氨基酸四、氨基酸分类氨基酸教学用第4页1.常见蛋白质氨基酸氨基酸教学用第5页常见蛋白质氨基酸或称为基础氨基酸共20种，可按R-基化学结构、R-基极性进行分类。1.1.1按R-基化学结构分类：脂肪族、芳香族和杂环族三类,对研究氨基酸生物合成与分解有主要意义。1.1常见蛋白质氨基酸分类氨基酸教学用第6页中性脂肪族氨基酸（5）；含羟基或硫氨基酸（4）；酸性氨基酸及其酰胺（4）；碱性氨基酸（2）.脂肪族氨基酸1.1.1.1脂肪族氨基酸氨基酸教学用第7页中性脂肪族氨基酸氨基酸教学用第8页含羟基或硫氨基酸氨基酸教学用第9页酸性氨基酸及其酰胺氨基酸教学用第10页碱性氨基酸氨基酸教学用第11页1.1.1.2芳香族氨基酸氨基酸教学用第12页1.1.1.3杂环族氨基酸氨基酸教学用第13页1.1.2按R-基极性分类：对于研究氨基酸在蛋白质空间结构中作用，氨基酸分离纯化都有主要意义。非极性R-基氨基酸不带电荷极性R-基氨基酸带正电荷极性R-基氨基酸带负电荷极性R-基氨基酸氨基酸教学用第14页(二)不常见蛋白质氨基酸少数蛋白胶原蛋白成份肌球蛋白成份凝血酶原细胞调整蛋白氨基酸教学用第15页(三)非蛋白质氨基酸氨基酸教学用第16页一、蛋白质化学组成和分类二、蛋白质水解三、

-氨基酸普通结构四、氨基酸分类五、氨基酸酸碱性质六、氨基酸化学反应七、氨基酸旋光性和光谱性质八、氨基酸混合物分离和分析教学内容氨基酸教学用第17页1.氨基酸解离2.氨基酸等电点

五、氨基酸酸碱性质氨基酸教学用第18页兼性离子(偶极离子)；两性电解质1.氨基酸解离依据Henderson-Hasselbalchequation:在给定pKa1、pKa2

等数据情况下，能够计算任意pH条件下一个氨基酸各种离子百分比。氨基酸教学用第19页1.1解离常数试验求法:可从A0、A+或A-开始滴定。当10mmolGly溶于水时，溶液pH约等于6.0。用标准NaOH溶液滴定，以加人NaOH摩尔数对pH作图，则得滴定曲线B段，在pH9.60处有一个拐点，[Gly0]=[Gly-]。用标准HCl滴定，则得滴定曲线A段，在pH2.34处有一个拐点，[Gly+]=[Gly0]。AB[Gly+]=[Gly0][Gly0]=[Gly-]氨基酸教学用第20页氨基酸教学用第21页酸性氨基酸碱性氨基酸1.2酸性、碱性氨基酸解离氨基酸教学用第22页等电点概念：在适当酸碱度时，氨基酸(两性离子)氨基和羧基（酸性和碱性基团）解离度可能完全相等，[正离子]=[负离子]，净电荷为零，在电场中既不向阳极移动，也不向阴极移动，成为两性离子。此时氨基酸所处pH值就称为该氨基酸等电点，以pI符号代表。在等电点时，氨基酸溶解度最小，易沉淀析出。等电点计算：pI=等电氨基酸两侧pK值相加被2除2.氨基酸等电点氨基酸教学用第23页一、蛋白质化学组成和分类二、蛋白质水解三、

-氨基酸普通结构四、氨基酸分类五、氨基酸酸碱性质六、氨基酸化学反应七、氨基酸旋光性和光谱性质八、氨基酸混合物分离和分析教学内容氨基酸教学用第24页1.

-羧基反应（自学）2.

-氨基反应（自学）3.茚三酮反应4.侧链官能团特异反应六、氨基酸化学反应氨基酸教学用第25页3.与茚三酮反应α-氨基和α-羧基共同参加反应。除Pro外，20种氨基酸均展现紫色。氨基酸定量测定。氨基酸教学用第26页微碱性pH下，-SH解离→硫醇阴离子，巯基反应形式。硫硝基苯甲酸在pH8.0时，412nm处有强烈光吸收，可利用分光光度法定量测定-SH基。4.侧链R基参加特异反应氨基酸教学用第27页-SH很轻易受空气或其它氧化剂氧化。强氧化剂如过甲酸使-SH和-S-S-键氧化成磺酸基(-SO3H)。蛋白质结构分析中胱氨酸残基二硫键常见氧化剂或还原剂打开。磺基丙氨酸巯基乙醇或二硫苏糖醇还原剂打开二硫键后，要用碘乙酸或碘乙酰胺试剂保护氨基酸教学用第28页一、蛋白质化学组成和分类二、蛋白质水解三、

-氨基酸普通结构四、氨基酸分类五、氨基酸酸碱性质六、氨基酸化学反应七、氨基酸旋光性和光谱性质八、氨基酸混合物分离和分析教学内容氨基酸教学用第29页1.氨基酸旋光性和立体化学2.氨基酸光谱性质七、氨基酸旋光性和光谱性质氨基酸教学用第30页1.氨基酸光学活性和立体化学除Gly外，19种氨基酸α-碳原子都是不对称碳原子，有两种光学异构体，可用D-或L-表示。组成蛋白质氨基酸均属L-型(L-苏氨酸)，大个别游离氨基酸也是L-型。氨基酸教学用第31页含有两个手性碳情况：氨基酸教学用第32页外消旋物概念：D-型和L-型等摩尔混合物。L-苏氨酸和D-苏氨酸、L-别一苏氨酸和D-别-苏氨酸分别组成消旋物，而L-（D-）苏氨酸和L-（D-）别一苏氨酸则是非对映体。旋光性物质在化学反应时经过对称过分态时会发生消旋现象。蛋白质在与碱共热水解时或用普通化学方法人工合成氨基酸时也会得到无旋光性D-、L-消旋物。氨基酸教学用第33页内消旋物概念：分子内消旋胱氨酸有三种立体异构体：L-胱氨酸、D-胱氨酸、内消旋胱氨酸。L-胱氨酸和D-胱氨酸是外消旋物氨基酸教学用第34页20种氨基酸光吸收情况：在可见光区无光吸收，在远红外和紫外区都有光吸收，在近紫外区只有芳香族氨基酸有光吸收,因其R基有苯环共轭π键系统.（二）氨基酸光谱性质X-射线微波区100200400800125350nmum近红外远红外远紫外近紫外可见光个别光谱分布：氨基酸教学用第35页Tyr

最大光吸收波长为275nm，其摩尔吸光系数为:ε275

=1.4×103mol-1·L·cm-1,同理:Phr,ε257=2.0×102;Trp:ε280=5.6×103.芳香族氨基酸光吸收蛋白质在280nm处有最大紫外吸收,用于蛋白质定量测定。Tyr对蛋白质在280nm处最大光吸收贡献最大。单论氨基酸，Trp含有最大光吸收.氨基酸教学用第36页A:吸光度ε:摩尔吸光系数;c:浓度(mol/L);l:吸收杯内径或光程厚度;I0:入射光强度;I:透射光强度;T:透光率Lambert-beer定律:分光光度法测定蛋白质含量氨基酸教学用第37页氨基酸核磁共振(NMR)外加磁场作用下，原子核自旋方向到达一致，能够和一定频率外加磁场共振而形成吸收峰。同一个原子核在分子中位置不一样，因其外围电子云对核屏蔽作用引发吸收峰位置移动（化学位移）也不一样，由吸收峰位置能够推断原子处于哪一个基团。在1HNMR谱中，当相邻基团上有n个质子时，该基团质子吸收峰将分裂成n+1个峰。氨基酸1HNMR谱氨基酸教学用第38页一、蛋白质化学组成和分类

二、蛋白质水解

三、α-氨基酸普通结构

四、氨基酸分类五、氨基酸酸碱性质

六、氨基酸化学反应七、氨基酸旋光性和光谱性质八、氨基酸混合物分离和分析教学内容氨基酸教学用第39页(一)分配层析(二)离子交换层析

八、氨基酸混合物分离和分析氨基酸教学用第40页层析也称色谱。1903，俄植物学家提出（附层析）。1941，英Martin与Synge提出分配（partition）层析。组成：固定相（B）和流动相（A）。混合物在层析系统中分离决定于该混合物组分在这两相中分配系数。分配系数：一个溶质在两个给定互不相溶溶剂中分配时，一定温度下到达平衡，溶质在两相中浓度比为一常数，分配系数（Kd）：(一)分配层析氨基酸教学用第41页分配可在互不相溶液相-液相系统、固相-液相间或气相-液相间发生。固定相能够是固相、液相或固-液混合相(半液体)；流动相能够是液相或气相,它充满于固定相空隙中,并能流过固定相。层析法分离氨基酸混合物,其先决条件是各种氨基酸成份分配系数要有差异,普通差异越大，越轻易分开。逆流分布(分离柱中两相反向流动并相互接触，

countercurrentdistribution)方法作为分配层析原理：(一)分配层析氨基酸教学用第42页逆流分布方法基础原理氨基酸教学用第43页(一)分配层析法普通原理填充物或支持剂:一些含有亲水性不溶物质,如纤维素、淀粉、硅胶等。支持剂吸附着一层不会流动结合水,能够看作固定相,沿固定相流过与它不互溶溶剂(如苯酚、正丁醇等)是流动相分布曲线氨基酸教学用第44页离子交换层析，基于氨基酸电荷行为层析方法，填充购物为离子交换树脂。离子交换树脂：有酸性或碱性基团人工合成聚苯乙烯-苯二乙烯等不溶性高分子化合物，普通都制成球形颗粒。阳离子交换树脂含酸性基团，如-SO3H(强酸型)或-COOH(弱酸型)可解离出H+，当酸性溶液含氨基酸阳离子时，它们能够和H+发生交换“结合”在树脂上；阴离子交换树脂含有碱性基团，如-N(CH3)3OH(强碱型)或-NH3OH(弱碱型)可解离出OH-离子，能和溶液里阴离子发生交换而结合在树脂上。(二)离子交换层析氨基酸教学用第45页CationExchangeMediaStructureAnionExchangeMediaStructureStronglyacidic,polystyreneresin(Dowex–50)Weaklyacidic,carboxymethyl(CM)celluloseWeaklyacidic,chelating,polystyreneresin(Chelex–100)Stronglybasic,polystyreneresin(Dowex–1)Weaklybasic,diethylaminoethyl(DEAE)cellulose几个离子交换树脂氨基酸教学用第46页Operationofacationexchangecolumn,separatingamixtureofAsp,Ser,andLys.(a)Thecationexchangeresininthebeginning,Naform.(b)AmixtureofAsp,Ser,andLysisaddedtothecolumncontainingtheresin.(c)Agradientoftheelutingsalt(e.g.,NaCl)isaddedtothecolumn.Asp,theleastpositivelychargedaminoacid,iselutedfirst.(d)Asthesaltconcentrationincreases,Seriseluted.(e)Asthesaltconcentrationis