1、(Amino Acid, AA, Aa, aa),第3章 氨基酸,蛋白质的构件分子,Protein Architecture,一、氨基酸,（一） 蛋白质水解,蛋白质和多肽的肽键可被催化水解 酸/碱能将蛋白完全水解酶水解一般是部分水解,得到各种AA的混合物,得到多肽片段和AA的混合物,氨基酸是蛋白质的基本结构单元,蛋白质月示胨多肽肽AA1*104 5*103 2*103 1000 200 100-500,（二） 氨基酸的结构,地球上天然形成的AA300种以上。 构成蛋白质的AA只有20余种，且都是-氨基酸。,什么是氨基酸？,-C-C-C-C-COOH -C-C-C-C(NH2)-COOH -氨基
2、酸 -C-C-C(NH2)-C-COOH -氨基酸 -C-C(NH2)-C-C-COOH -氨基酸,什么是-氨基酸？,大多数AA在中性pH时呈兼性离子状态:除甘氨酸外，19种AA都具有旋光性。 除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。,COO-,NH3+,二、氨基酸的分类,（一）常见的蛋白质氨基酸,按基的化学结构分类：,、脂肪族aa,（）中性aa,（2）含羟基或硫aa,（）酸性aa及其酰胺,（）碱性aa,、芳香族aa,、杂环aa,按基的极性性质分类：,、非极性基aa,、不带电荷的极性基aa,3、带正电荷的基aa,4、带负电荷的基aa,（二）不常见的蛋白质氨基酸,由常见aa经修饰而来。,（三）非
3、蛋白质氨基酸,150多种 多是蛋白质中L型-AA衍生物 有一些是-，-，-AA 有些是D-型AA,鸟氨酸瓜氨酸,三、氨基酸的酸碱性质,（一）兼性离子,（二）氨基酸的解离,（三）氨基酸的等电点,当溶液为某一pH值时，AA主要以兼性离子的形式存在，分子中所含的正负电荷数目相等，净电荷为0。这一pH值即为AA的等电点（pI）。 在pI时，AA在电场中既不向正极也不向负极移动，即处于两性离子状态。,Ka1*Ka2=,侧链不含离解基团的中性AA pI = (pK1 + pK2 )/2,甘氨酸滴定曲线,对于侧链含有可解离基团的AA pI取决于两性离子两边pK值的算术平均值 酸性AA：pI = (pK1 +
4、 pKR-COO- )/2 碱性AA：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2,四、氨基酸的化学反应,（一）-氨基参加的反应,1.与亚硝酸反应,2.与酰化试剂反应,3.烃基化反应,4.形成Schiffs碱反应,5.脱氨基反应,NH2 OHR CH COOH + HNO2 R CH COOH+H2O+N2Van Slyke 法测氨基氮（体积）的基础。 N2中的1/2为氨基氮。,氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。,弱碱性,DNP-氨基酸 （黄色）,DNFB,Sanger 法测定N末端氨基酸基础,pH8.3,无水HF,苯异硫氰酸酯PITC,苯氨基硫甲酰衍生物,苯乙内硫脲衍生物,Edman降解法
5、基础,R COOH R COOC=O + H2N CH C=N CH H R H R,醛 氨基酸 Schiffs碱,-H20,+H20,在生物体内经AA氧化酶催化 即脱去-氨基而转变为酮酸。,（二） -羧基参加的反应,1.成盐或成酯反应,2.成酰氯反应,3.脱羧基反应,4.叠氮反应,（2）成酯 NH2 干燥，HCl R CH COOH + C2H5OH 回流 R CH COOC2H5 + H2O,NH3Cl,保护羧基,（1）与NaOH等形成盐,HN-保护基 R CH-COOH + PCl5 HN-保护基R CH-COOCl + POCl3 + HCl,保护氨基 活化羧基,NH2 脱羧酶RCH-
6、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,肼,酰化氨基酰肼,酰化氨基酰叠氮,肽的人工合成,（三）-羧基和-氨基都参加的反应,1、 与茚三酮反应,2、 成肽反应,弱酸 加热,（四） 侧链R基参加的反应,1、Tyr,2、碱性AA,2、碱性AA,3、带硫AA,Tyr酚基在3和5位上易发生亲电取代反应， 如碘化和硝化,黄色反应,Pauly反应,His侧链咪唑基与重氮苯磺酸生成棕红色化合物,Pauly反应,Arg侧链胍基与环己二酮生成缩合物,Trp侧链吲哚
7、基能被 N-溴代琥珀酰亚胺氧化 分光光度法测定Trp含量,Met侧链上甲硫基：强亲核基团与烃化试剂成锍盐,保护巯基,与二硫硝基苯甲酸发生硫醇-二硫化物交换,pH8.0时412nm最大光吸收 分光光度法测定-SH,Cys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： Cu2+，Fe2+，Co2+或Mn2+时，易被氧化,Cys中的二硫键可被氧化剂（过甲酸）以及还原剂（巯基化合物）打开。,磺基丙氨酸,五、AA的光学活性和光谱性质,（一）AA的光学活性和立体化学,（二）氨基酸的光谱性质,可见光区：无吸收 远紫外和红外区：都吸收近紫外区（200400nm）：Tyr/Trp/Phe原因：-C=
8、C-C=C-C=C-C=C-,1、紫外吸收光谱,Trp 280nm Tyr 275nm Phe 257nm,蛋白质含量测定,280nm,、核磁共振波谱,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,层析系统,固定相,流动相,附着在固相上的液体,固体,按两相所处状态分：,按操作形式分：,按层析原理分：,固定相 各组分对固定相,（二）分配柱层析,填充物为亲水性的不溶物质如纤维素、淀粉、硅胶等，收集的组分用茚三酮显色定量。,（三）纸层析,（四）薄层层析,（五）离子交换层析,（六）气液层析,固定相支持剂颗粒细，表面积大； 采取高压，洗脱速度快。,（七）高效液相层析,
