生物化學(xué)復(fù)習(xí)-1-1-2-1

1、第一章 蛋白質(zhì)化學(xué),蛋白質(zhì)是許多不同的-氨基酸按一定的序列通過酰胺鍵（蛋白質(zhì)化學(xué)中專稱為肽鍵）縮合而成的，具有較穩(wěn)定的構(gòu)象并具有一定生物功能的生物大分子,Protein,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的元素組成,N含量在各種蛋白質(zhì)中比較接近 15%18% ，平均為16%。 每1g 氮相當(dāng)于 6.25g 的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)平均含N量為16,這是凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量的理論依據(jù)： 粗蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含N量6.25,方法：常用6 mol/L的鹽酸或4 mol/L的硫 酸，回流煮沸時(shí)間約 20 h。 優(yōu)點(diǎn)：不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。 缺點(diǎn)：色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基的氨 基酸（絲氨酸、蘇氨酸）有一小部分

2、 被分解；天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基 被水解成了羧基。,第二節(jié) 蛋白質(zhì)的氨基酸組成,1. 酸水解,一、蛋白質(zhì)的水解,2. 堿水解,方法：一般用5 mol/L氫氧化鈉煮沸1020 h。 優(yōu)點(diǎn)：色氨酸在水解中不受破壞。 缺點(diǎn)：多數(shù)氨基酸受到不同程度的破壞，產(chǎn)生 消旋現(xiàn)象，得到的是D-和L-氨基酸的混 合物。此外，引起精氨酸脫氨（生成鳥 氨酸和尿素）。,3. 酶水解,方法：用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶或稱 蛋白酶（proteinase）已有十多種，常用 的有胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶（或稱糜 蛋白酶）及胃蛋白酶等。 優(yōu)點(diǎn)：不產(chǎn)生消旋作用，也不破壞氨基酸。水解 位點(diǎn)特異，用于一級(jí)結(jié)構(gòu)分析，肽譜 缺點(diǎn)：使

3、用一種酶往往水解不徹底，需幾種酶協(xié)同作用才能使蛋白質(zhì)完全水解。該法主要用于部分水解。,二、氨基酸的功能：,1. 組成蛋白質(zhì) 2. 一些aa及其衍生物充當(dāng)化學(xué)信號(hào)分子 -amino butyric acid (-氨基丁酸)、Serotonic(5-羥色胺，血清緊張素)、melatonin(褪黑激素，N-乙酰-甲氧基色胺)，都是神經(jīng)遞質(zhì)，后二者是色氨酸衍生物(神經(jīng)遞質(zhì)是一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的影響第二個(gè)神經(jīng)細(xì)胞或肌肉細(xì)胞功能的物質(zhì))。 Thyroxine(甲狀腺素，動(dòng)物甲狀腺thyroid gland產(chǎn)生的Tyr衍生物)和吲哚乙酸(植物中的Trp衍生物)都是激素(激素就是一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生的調(diào)節(jié)其它細(xì)胞的功能

4、的化學(xué)信號(hào)分子)。,3. 氨基酸是許多含N分子的前體物 核苷酸和核酸的含氮堿基、血紅素、葉綠素的合成都需要aa 4. 一些基本氨基酸和非基本aa是代謝中間物 精氨酸、Citrulline(瓜氨酸)、Ornithine(鳥氨酸)是尿素循不(Urea cycle)的中間物，含氮廢物在脊椎動(dòng)物肝臟中合成尿素是排除它們的一種重要機(jī)制。,三、氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類 1809年發(fā)現(xiàn)Asp，1938年發(fā)Thr，目前已發(fā)現(xiàn)180多種。但是組成蛋白質(zhì)的aa常見的有20種，稱為基本氨基酸（編碼的蛋白質(zhì)氨基酸），還有一些稱為稀有氨基酸，是多肽合成后由基本aa經(jīng)酶促修飾而來。此外還有存在于生物體內(nèi)但不組成蛋白質(zhì)的非蛋白質(zhì)

5、氨基酸(約150種)。 （一）編碼的蛋白質(zhì)氨基酸（20種） 也稱基本氨基酸或標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，有對(duì)應(yīng)的遺傳密碼。,-氨基酸的一般結(jié)構(gòu) 氨基在-位，為L(zhǎng)-構(gòu)型.,除脯氨酸外，均為-氨基酸 除甘氨酸外，均為手性氨基酸,氨基酸的分類,1. 按R基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 可以分為三類：脂肪族、芳香族和雜環(huán)族 脂肪族氨基酸 含一氨基一羧基的中性氨基酸,甘氨酸 Gly, G,丙氨酸 Ala, A,纈氨酸 Val, V,亮氨酸 Lue, L,異亮氨酸 Ile, I,R基均為中性烷基（Gly為H），R基對(duì)分子酸堿性影響很小，它們幾乎有相同的等電點(diǎn)。（6 .00.03） Gly是唯一不含手性碳原子的氨基酸，因此不具旋光性。

6、從Gly至Ile，R基團(tuán)疏水性增加，Ile 是這20 種a.a 中脂溶性最強(qiáng)的之一（除Phe 2.5、Trp3.4 、Tyr 2.3以外）。,絲氨酸 （Ser,S）,蘇氨酸 （Thr,T）,半胱氨酸 （Cys,C）,甲硫氨酸 （Met,M）,含羥基或硫脂肪族氨基酸,含羥基的有兩種：Ser和Thr Ser的-CH2 OH基（pKa=15），在生理?xiàng)l件下不解離，但它是一個(gè)極性基團(tuán)，能與其它基團(tuán)形成氫鍵，具有重要的生理意義。在大多數(shù)酶的活性中心都發(fā)現(xiàn)有Ser殘基存在。 Thr 中的-OH是仲醇，具有親水性，但此-OH形成氫鍵的能力較弱，因此，在蛋白質(zhì)活性中心中很少出現(xiàn)。 Ser和Thr的-OH往往與

7、糖鏈相連，形成糖蛋白。 含硫的兩種：Cys、Met Cys中R含巰基（-SH），Cys 具有兩個(gè)重要性質(zhì)： （1）在較高pH值條件，巰基離解。 （2）兩個(gè)Cys的巰基氧化生成二硫鍵，生成胱氨酸 ( CysssCys),二硫鍵在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中具有重要意義。 Cys還常常出現(xiàn)在酶的活性中心。 Met的R中含有甲硫基（-SCH3），硫原子有親核性，易發(fā)生極化，因此，Met是一種重要的甲基供體。 Cys與結(jié)石 在細(xì)胞外液如血液中，Cys以胱氨酸(Cystine)氧化形式存在，胱氨酸的溶解性最差。 胱氨酸尿(Cystinuria)是一種遺傳病，由于胱氨酸的跨膜運(yùn)輸缺陷導(dǎo)致大量的胱氨酸排泄到尿中。胱氨酸在

8、腎(Kidney)、輸尿管(ureter)、膀胱(urinary bladder)中結(jié)晶形成結(jié)石(Calculus, calculi)，結(jié)石會(huì)導(dǎo)致疼痛、發(fā)炎甚至尿血。 大量服用青霉胺(Penicillcemine)能降低腎中胱氨的含量，因?yàn)榍嗝拱放c半胱氨酸形成的化合物比胱氨酸易溶解。,酸性氨基酸及酰胺,天冬氨酸 （Asp,D）,谷氨酸 （Glu,E）,天冬酰胺 （Asn,N）,谷氨酰胺 （Gln,Q）,Asp、Glu，一般稱酸性氨基酸 Asp側(cè)鏈羧基pKa（-COOH）為3.86，Glu側(cè)鏈羧基pKa（-COOH）為4.25 它們是在生理?xiàng)l件下帶有負(fù)電荷的僅有的兩個(gè)氨基酸。 Asn、Gln 酰

9、胺基中氨基易發(fā)生氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)在生物合成和代謝中有重要意義,堿性氨基酸,賴氨酸 （Lys,K）,精氨酸 （Arg,R）,Lys的R側(cè)鏈上含有一個(gè)氨基，側(cè)鏈氨基的pKa為10.53。生理?xiàng)l件下，Lys側(cè)鏈帶有一個(gè)正電荷（NH3+），同時(shí)它的側(cè)鏈有4個(gè)C的直鏈，柔性較大，使側(cè)鏈的氨基反應(yīng)活性增大。（如肽聚糖的短肽間的連接） Arg是堿性最強(qiáng)的氨基酸，側(cè)鏈上的胍基是已知堿性最強(qiáng)的有機(jī)堿，pKa值為12.48，生理?xiàng)l件下完全質(zhì)子化。 His含咪唑環(huán)，咪唑環(huán)的pKa在游離氨基酸中和在多肽鏈中不同，前者pKa為6.00，后者為7.35，它是20種氨基酸中側(cè)鏈pKa值最接近生理pH值的一種，在接近

10、中性pH時(shí)，可離解平衡。它是在生理pH條件下唯一具有緩沖能力的氨基酸。 His含咪唑環(huán)，一側(cè)去質(zhì)子化和另一側(cè)質(zhì)子化同步進(jìn)行，因而在酶的酸堿催化機(jī)制中起重要作用。,2、芳香族氨基酸,苯丙氨酸 （Phe,F）,酪氨酸 （Tyr,Y）,色氨酸 （Trg,W）,都具有共軛電子體系,易與其它缺電子體系或電子體系形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物( charge-transfer complex)或電子重疊復(fù)合物。在受體底物、或分子相互識(shí)別過程中具有重要作用。 這三種氨基酸在近紫外區(qū)有特殊吸收峰，蛋白質(zhì)的紫外吸收主要來自這三種氨基酸，在280nm處，TrpTyrPhe。 Phe疏水性最強(qiáng).。 酪氨酸的-OH磷酸化是一個(gè)十

11、分普遍的調(diào)控機(jī)制，Tyr在較高pH值時(shí)，酚羥基離解。 Trp有復(fù)雜的共軛休系，比Phe和Tyr更易形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。,3、雜環(huán)氨基酸,組氨酸 （His,H）,脯氨酸 （Pro,P）,Pro，有時(shí)也把His、Trp歸入此類。 Pro是唯一的一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的氨基酸，它的-亞氨基是環(huán)的一部分，因此具有特殊的剛性結(jié)構(gòu)。它在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中具有極重要的作用，一般出現(xiàn)在兩段-螺旋之間的轉(zhuǎn)角處，Pro殘基所在的位置必然發(fā)生骨架方向的變化,2. 按R基的極性分類(能否與水形成氫鍵),20種基本氨基酸可以分成以下四組： 1、非極性氨基酸（八種） Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Met、 Pro

12、這類氨基酸的R基都是疏水性的，在維持蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中起著重要作用。,2、極性不帶電荷的氨基酸（七種） 6種，絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺。這類氨基酸的側(cè)鏈都能與水形成氫鍵，因此很容易溶于水。 酪氨酸的-OH磷酸化是一個(gè)十分普遍的調(diào)控機(jī)制，Ser和Thr的-OH往往與糖鏈相連，Asn和Gln的-NH2很容易形成氫鍵，因此能增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。,3、極性帶正電荷的氨基酸,三種堿性氨基酸：Lys、Arg、His 在 pH7 時(shí)帶正電荷。 當(dāng)膠原蛋白中的Lys側(cè)鏈氧化時(shí)能形成很強(qiáng)的分子間(內(nèi))交聯(lián)。Arg的胍基堿性很強(qiáng)，與NaOH相當(dāng)。 His是一個(gè)弱堿，在 pH6.0 時(shí)，

13、His 的 R 基 50% 以上質(zhì)子化，但 pH7.0 時(shí)，質(zhì)子化的分子不到10% His 是 R 基的pK值在7附近的唯一的氨基酸。 是天然的緩沖劑，它往往存在于許多酶的活性中心。,4、極性帶負(fù)電荷的氨基酸 兩種酸性氨基酸：Asp、Glu。在pH67時(shí)，谷氨酸和天冬氨酸的第二個(gè)羧基解離，因此，帶負(fù)電荷。 酶的活性中心：His、Ser、Cys 非極性aa一般位于蛋白質(zhì)的疏水核心，帶電荷的aa和極性aa位于表面。,三個(gè)有特性的氨基酸,一是脯氨酸（Pro），因?yàn)樗且粋€(gè)環(huán)狀的亞 氨基酸。它的氨基和其它氨基酸的羧基形成的 肽鍵有明顯的特點(diǎn)，較易變成順式肽鍵。,二是甘氨酸（Gly），它是唯一的在碳原子

14、上只有兩個(gè)氫原子，沒有側(cè)鏈的氨基酸。為此它既不能和其它殘基的側(cè)鏈相互作用，也不產(chǎn)生任何位阻現(xiàn)象，進(jìn)而在蛋白質(zhì)的立體結(jié)構(gòu)形成中有其特定的作用。 第三個(gè)是半胱氨酸(Cys)。它的個(gè)性不僅表現(xiàn)在其側(cè)鏈有一定的大小和具有高度的化學(xué)反應(yīng)活性，還在于兩個(gè) Cys 能形成穩(wěn)定的帶有二硫（橋）鍵的胱氨酸。二硫鍵不僅可以在肽鏈內(nèi)，也可以在肽鏈間存在。更有甚者，同樣的一對(duì)二硫鍵能具有不同的空間取向。,（浙江大學(xué)2006年題）按氨基酸R基的極性性質(zhì)將其分為哪幾類？請(qǐng)寫出各類的性質(zhì)，氨基酸的名稱以及三字符號(hào)和單子符號(hào) 解析：主要考察編碼蛋白質(zhì)的20種氨基酸的結(jié)構(gòu)和極性及單字和三字符號(hào),二、非編碼的蛋白質(zhì)氨基酸 也稱修

15、飾氨基酸，是在蛋白質(zhì)合成后，由基本氨基酸修飾而來。 Prothrombin(凝血酶原)中含有-羧基谷氨酸，能結(jié)合Ca2+。 結(jié)締組織中最豐富的蛋白質(zhì)膠原蛋白含有大量4-羥脯氨酸和5-羥賴氨酸。 （1）4-羥脯氨酸 （2）5-羥賴氨酸 這兩種氨基酸主要存在于結(jié)締組織的纖維狀蛋白（如膠原蛋白）中。 （3）6-N-甲基賴氨酸（存在于肌球蛋白中） (4)-羧基谷氨酸 存在于凝血酶原及某些具有結(jié)合Ca2+離子功能的蛋白質(zhì)中。 （5）Tyr的衍生物： 3.5 -二碘酪氨酸、甲狀腺素 （甲狀腺蛋白中） （6）鎖鏈素由4個(gè)Lys組成（彈性蛋白中）。,（三）非蛋白質(zhì)氨基酸 除參與蛋白質(zhì)組成的20多種氨基酸外，生

16、物體內(nèi)存在大量的氨基酸中間代謝產(chǎn)物，它們不是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元，但在生物體內(nèi)具有很多生物學(xué)功能，如尿素循環(huán)中的L-瓜氨酸和L-鳥氨酸。 （1）L-型 氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸 L-鳥氨酸 （2）D-型氨基酸 D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短桿菌肽S） （3）-、-、-氨基酸 -Ala（泛素的前體）、-氨基丁酸（神經(jīng)遞質(zhì)）。, -丙氨酸是遍多酸（泛酸）（一種維生素）的前體成分 氨基丁酸是傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的化學(xué)介質(zhì) L-瓜氨酸、L-鳥氨酸是尿素循環(huán)的中間體,甜菜堿,肌氨酸,鳥氨酸,胍氨酸,四、氨基酸的重要理化性質(zhì),（一）一般物理性質(zhì) -氨基酸為無色晶體，熔點(diǎn)極高，一般在200以上。有

17、的無味、有的味甜、有的味苦、谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。 各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，除胱氨酸和酪氨酸外一般都能溶于水，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機(jī)溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。 脯氨酸和羥脯氨酸能溶于乙醇或乙醚中。,（二）氨基酸的光吸收,構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(220nm)均有光吸收。 在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力，因?yàn)樗鼈兒斜江h(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)。 Tyr：max275nm，275=1.4x103; Phe：max257nm，257=2.0 x102; Trp：max

18、280nm，280=5.6x103 蛋白質(zhì)由于含有Tyr、Phe、Trp(尤其Tyr和Trp)，也有紫外光吸收能力，一般最大吸收在280nm處。,分光光度計(jì)定量分析依據(jù)：,Lambert-Beer定律 A=Log Io/I = C L,所謂兩性離子是指在同一個(gè)氨基酸分子上帶有能放出質(zhì)子的NH3+正離子和能接受質(zhì)子的COO- 負(fù)離子。 氨基酸是兩性電解質(zhì)。,（三）、氨基酸的酸堿性質(zhì),氨基酸在晶體和水溶液中主要以兼性離子形式存在 -氨基酸都含有-COOH和-NH2，都是不揮發(fā)的結(jié)晶固體，熔點(diǎn)200-350，不溶于非極性溶劑，而易溶于水，這些性質(zhì)與典型的羧酸（R-COOH）或胺（R-NH2）明顯不同

19、。 三個(gè)現(xiàn)象： 晶體熔點(diǎn)高離子晶格，不是分子晶格。 不溶于非極性溶劑極性分子 介電常數(shù)高（氨基酸使水的介電常數(shù)增高，而乙醇、丙酮使水的介電常數(shù)降低。）水溶液中的氨基酸是極性分子。,原因：-羧基pK1在2.0左右，當(dāng)pH3.5，-羧基以-COO-形式存在。-氨基pK2在9.4左右，當(dāng)pH8.0時(shí)，-氨基以-NH3+形式存在。在pH3.5-8.0時(shí)，帶有相反電荷，因此氨基酸在水溶液中是以兩性離子離子形式存在。 Gly熔點(diǎn)232比相應(yīng)的乙酸（16.5）、乙胺（80.5）高，可推測(cè)氨基酸在晶體狀態(tài)也是以兩性離子形式存在。,氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn),pH = pI 凈電荷=0,pH pI 凈電荷為正

20、,pH pI 凈電荷為負(fù),(pK1),(pK2),在一定的pH條件下，氨基酸分子中所帶的正電荷數(shù)和負(fù)電荷數(shù)相等，即凈電荷為零，在電場(chǎng)中既不向陽極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值稱為該種氨基酸的等電點(diǎn)(isoelectric point，pI)。 即氨基酸的等電點(diǎn)是它呈現(xiàn)電中性時(shí)所處環(huán)境的pH值。,1、概念,氨基酸的解離常數(shù)可用測(cè)定滴定曲線的實(shí)驗(yàn)方法求得,在pH2.34和pH9.60處，Gly具有緩沖能力。 滴定開始時(shí)，溶液中主要是Gly+。 起點(diǎn)：100% Gly+ 凈電荷：+1 第一拐點(diǎn)： 50%Gly+ ，50%Gly 平均凈電荷：+0.5 第二拐點(diǎn)： 100%Gly 凈電荷：0 等電點(diǎn)p

21、I 第三拐點(diǎn)： 50%Gly ， 50%Gly- 平均凈電荷：-0.5 終點(diǎn)： 100% Gly- 凈電荷：-1 第一拐點(diǎn)：pH=pK+lgGly/Gly+，pH=pK1=2.34 第二拐點(diǎn)：100%Gly，凈電荷為0，此時(shí)的pH值稱氨基酸的等電點(diǎn)pI。 第三拐點(diǎn)：pH=pK2+lgGly-/Gly=pK2=9.6,Handerson-Hasselbalch方程: pH=pKa+log 質(zhì)子受體/質(zhì)子供體 計(jì)算緩沖溶液pH的主要公式 緩沖容量與緩沖對(duì)的濃度有關(guān), 越濃緩沖能力越大 與pH及pK有關(guān), pH=pK時(shí)緩沖能力最大 2. 計(jì)算緩沖對(duì)的濃度比值 計(jì)算在任一pH條件下一種酸或堿(或氨基酸

22、) 離子化的百分?jǐn)?shù),2、氨基酸等電點(diǎn)的計(jì)算,可見，氨基酸的pI值等于該氨基酸的兩性離子兩側(cè)的基團(tuán)pK值之和的二分之一。,A. 等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀。 利用該性質(zhì)可分離制備某些氨基酸。例如谷氨酸的生產(chǎn)，即將微生物發(fā)酵液的pH值調(diào)至3.22（谷氨酸的等電點(diǎn)）而使谷氨酸沉淀析出。 B. 利用各種氨基酸的等電點(diǎn)不同，可通過電泳法、離子交換法等在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)生產(chǎn)上進(jìn)行混合氨基酸的分離或制備。 氨基酸的等電點(diǎn)可由其分子上解離基團(tuán)的解離常數(shù)來確定,3、應(yīng)用,1. 某氨基酸溶于pH7的水中，所得氨基酸溶液的pH為8，問此氨基酸的pI是大于8、等于8還是小于8？ 解析：主要從氨基酸的解離特點(diǎn)考

23、慮，先確定其兩性離子狀態(tài)（即等電點(diǎn)狀態(tài)），然后分析氨基酸溶液變?yōu)?時(shí)是從水中吸收了質(zhì)子還是釋放了質(zhì)子。 解答：氨基酸晶體主要以兩性離子形式存在，溶于pH7的水中，溶液的pH從7升為8，說明氨基酸在溶解的過程中從水中吸收了質(zhì)子。溶液中有如下平衡： AA + H2O AA+ + OH- 要使AA+ 所帶電荷為零，必須加堿，這會(huì)使pH8， 故氨基酸的pI 8。,2. 計(jì)算下列溶液的pH值： （1）0.1 mol/L Gly 0.05 mol/L NaOH的等體積混合液 (2) 0.1 mol/L Gly 0.05 mol/L HCl的等體積混合液 解答： （1）Gly 和 NaOH的反應(yīng)為：,0.1

24、 mol/L Gly 0.05 mol/L NaOH的等體積混合后 Gly - = OH-=0.05/2=0.025 (mol/L) Gly = (0.1-0.05)/2 = 0.025 (mol/L) 此時(shí)溶液存在如下平衡：,根據(jù)公式pH= pKa + lg 質(zhì)子受體/質(zhì)子供體 混合后溶液的pH值為 pH=pKa2 +lg(Gly- /Gly )=9.6+lg(0.025/0.025)=9.6,（2）Gly 和HCl的反應(yīng)為：,0.1 mol/L Gly 0.05 mol/L HCl的等體積混合后 Gly+ = H+ = 0.05/2=0.025 (mol/L) Gly = (0.1-0.0

25、5)/2 = 0.025 (mol/L) 此時(shí)溶液存在如下平衡：,根據(jù)公式pH= pKa + lg 質(zhì)子受體/質(zhì)子供體 混合后溶液的pH值為 pH=pKa1 +lg (Gly / Gly+ ) = 2.34 + lg(0.025/0.025)=2.34,3. 制備1L pH 3.2, 0.1 mol/L 甘氨酸緩沖液， 需0.1 mol/L 甘氨酸鹽酸鹽(Cl- +H3N-CH2-COOH)和0.1 mol/L 甘氨酸(+H3N-CH2-COO-) 各多少？ 解答：甘氨酸鹽酸鹽(Cl- +H3N-CH2-COOH) 實(shí)際上為二元酸，它的解離式為,pH=pKa1 + lg (Gly / Gly+

26、 ), 3.2=2.34 + lg (Gly / Gly+ ) lg (Gly / Gly+ ) = 3.2 - 2.34 = 0.86, Gly / Gly+ =7.24 因?yàn)榕渲聘拾彼峋彌_溶液所用的甘氨酸鹽酸鹽和甘氨酸的原始濃度相同，所以它們的濃度之比就是它們所用的體積之比， V Gly / V Gly+ = 7.24 已知緩沖溶液的總體積為1 L, V Gly / (1-V Gly ）= 7.24， V Gly = 0.879 (L), V Gly+ = 0.121 (L),（四）氨基酸的化學(xué)性質(zhì),氨基酸是離子化合物，但在溶液狀態(tài)時(shí)，存在 下列平衡：,化學(xué)反應(yīng)中可用左邊的結(jié)構(gòu)式表示氨基酸

27、。,氨基酸分子的-氨基、-羧基能參加反應(yīng)，有的側(cè)鏈R基團(tuán)也能參加反應(yīng),1. -NH2參加的反應(yīng) A. ?；磻?yīng) ?；噭浩S氧酰氯、叔丁氧甲酰氯、苯二甲酸酐、對(duì)-甲苯磺酰氯。這些?；瘎┰诙嚯暮偷鞍踪|(zhì)的人工合成中被用作氨基保護(hù)劑。 丹磺酰氯（DNS-Cl，5二甲基氨基萘-1-磺酰氯） DNSCl可用于多肽鏈NH2末端氨基酸的標(biāo)記和微量氨基酸的定量測(cè)定。 N GlyAlaSerLeuPhe C N DNSGlyAlaSerLeuPhe C 水解 DNSGly、 Ala、 Ser、 Leu、 Phe DNS-氨基酸在紫外光激發(fā)后發(fā)黃色熒光。,（生物體內(nèi)）在酶和ATP存在條件下，羧酸也可與氨基酸的氨基

28、作用，形成?；a(chǎn)物。 苯甲酸與Gly的氨基的?；磻?yīng)是生物體內(nèi)解毒作用的一個(gè)典型的例子。 苯甲酸是食品防腐劑，在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變成N-苯甲酰-Gly后，可經(jīng)尿排出。,B. 烷基化反應(yīng) -氨基中的氮是一個(gè)親核中心，能發(fā)生親核取代反應(yīng)。 Sanger反應(yīng)（2,4一二硝基氟苯，DNFB或FDNB） 二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸），黃色，層析法鑒定，被Sanger用來測(cè)定多肽的NH2末端氨基酸。 Edman反應(yīng)（苯異硫氰酸酯，PITC） 苯氨基硫甲酰衍生物（PTC-氨基酸） 苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物（PTH-氨基酸） PTH-氨基酸，無色，可以用層析法分離鑒定。被Edman用來鑒定多肽的NH2末端氨基酸

29、,含硫氨基酸的烷基化反應(yīng) 硫原子也是親核中心，可發(fā)生親核取代反應(yīng)。 生物體內(nèi)，最重要的甲基化試劑是S-腺苷甲硫氨酸（SAM），是由Met與ATP作用得到的S-烷基化產(chǎn)物。 在酶催化下，SAM可以使多種生物分子的氨基甲基化，如磷脂酰膽堿的生物合成。 S-腺嘌呤核苷-高半胱氨酸（比Cys多一個(gè)-CH2）,C. 形成西佛堿反應(yīng),西佛堿是以氨基酸為底物的某些酶促反應(yīng)如轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)的中間物。,氨基酸的-氨基能與醛類化合物反應(yīng)生成弱堿，即所謂西佛堿（Schiffs base）。,D.與甲醛的反應(yīng),氨基酸甲醛滴定法,判斷蛋白質(zhì)水解或合成的進(jìn)度,E. 與亞硝酸的反應(yīng),在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè)定生成的N2體積，即可計(jì)算出氨

30、基酸的量。,用途：范斯萊克（Van Slyke）法測(cè)定氨基氮的基礎(chǔ)?？捎糜诎被岫亢偷鞍踪|(zhì)水解程度的測(cè)定。,F. 與熒光胺反應(yīng),熒光胺,熒光產(chǎn)物,熒光產(chǎn)物激發(fā)波長(zhǎng) x = 390 nm , 發(fā)射波長(zhǎng) M = 475 nm , 該反應(yīng)非常靈敏（1ng），可根據(jù)熒光強(qiáng)度M測(cè)定氨基酸含量,G. 脫氨基反應(yīng),經(jīng)相應(yīng)的氨基酸氧化酶、轉(zhuǎn)氨酶催化的反應(yīng)。,2、-羧基參加的反應(yīng) 脫羧基反應(yīng): 是生成胺類的重要反應(yīng),成鹽、成酯 分別與堿、醇作用, 可用于羧基的保護(hù) 成酰氯的反應(yīng)（使羧基活化） 氨基被保護(hù)后，羧基可與二氯亞砜或五氯化磷反應(yīng)，生成酰氯。 此反應(yīng)使氨基酸的羧基活化，易與另一個(gè)氨基酸的氨基結(jié)合，在多肽

31、的人工合成中常用。,3、 -氨基和-羧基參加的反應(yīng),（1）與茚三酮的反應(yīng) 常用于氨基酸的定性或定量檢測(cè),脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，其余所有的-氨基酸與茚三酮反應(yīng)均產(chǎn)生藍(lán)紫色物質(zhì)。,（2）成肽反應(yīng),這是多肽和蛋白質(zhì)生物合成的基本反應(yīng)。,（1）Tyr的酚基 在3和5 位上可發(fā)生親電取代反應(yīng)，如碘化、硝化。 Pauly反應(yīng)可用于檢測(cè)Tyr,Tyr的酚基可以與重氮化合物，如重氮苯磺酸，結(jié)合生成橘黃色化合物,橘黃色,4. 側(cè)鏈R基參加的反應(yīng),（2）His的咪唑基與重氮鹽（重氮苯磺酸）的反應(yīng),棕紅色,簡(jiǎn)述組氨酸的作用 解答：（1）His的咪唑基pK值在氨基酸和多肽鏈中分別為6.00和7.3

32、5，后者接近生理?xiàng)l件。故在生理?xiàng)l件下，咪唑基既可以作為質(zhì)子受體，又可以作為質(zhì)子供體，在pH7 附近具有明顯的緩沖能力。血紅蛋白由于含有較多的His 殘基，使其在pH7附近有明顯的緩沖能力。 （2） His的咪唑基供出質(zhì)子或接受質(zhì)子的速度十分迅速，因而在很多酶的活性中心均有His殘基參與 （3）組氨酸中的咪唑基能夠發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)。可以與ATP發(fā)生磷?；磻?yīng)，形成磷酸組氨酸，從而使酶活化。 （4）組氨酸的咪唑基也能發(fā)生烷基化反應(yīng)。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或喪失,(3) Cys巰基（-SH）參加的反應(yīng)性質(zhì)很活潑,作用：這些反應(yīng)可用于巰基的保護(hù)。,A. 在弱堿性條件下，與鹵代烴（如芐氯

33、、碘乙酰胺等）反應(yīng)，生成穩(wěn)定的烴基衍生物。,作用：與金屬離子的螯合性質(zhì)可用于體內(nèi)解毒。,B. 與各種金屬離子，如對(duì)羥基汞苯甲酸，形成穩(wěn)定程度不同的絡(luò)合物,作用：氧化還原反應(yīng)可使蛋白質(zhì)分子中二硫鍵形成或 斷裂。,胱氨酸,+2H,- 2H,C. 很容易被氧化形成二硫鍵（SS）,次磺酸sulfenic,亞磺酸sulfinic,磺酸sulfonic,S-nitrosothiol,S-nitrothiol,（4）羥基參加的反應(yīng),作用：可用于修飾蛋白質(zhì)（酶）。,二異丙基氟磷酸,Ser 和 Thr 的羥基能夠與酸作用形成酯。在蛋白質(zhì)分子中，Ser 常與磷酸結(jié)合。 SersSer 是大多數(shù)蛋白水解酶活性中心的

34、主要組分，多種?；噭┠芘c酶活性中心的 Ser 羥基作用，導(dǎo)致酶的失活。,Ser,（一）電泳分離 舉例：Glu、Leu 、His 、Lys，4種混合樣，在pH6.0時(shí)，泳動(dòng)方向及相對(duì)速度。 Glu Leu His Lys pI 3.22 5.98 7.59 9.74,五、 氨基酸的分析分離,（二）分配層析一般原理 層析即色層分析又稱色譜(chromatograph) 固定相(stationary phase) 流動(dòng)相(mobile phase) 1891年Nerst提出分配定律即： 當(dāng)一種溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中分配時(shí)，在一定溫度下達(dá)到平衡后，溶質(zhì)在兩相中的濃度比為一常數(shù)稱為分配系數(shù)(Kd),有效分配系數(shù)Keff,Keff =,某一物質(zhì)在動(dòng)相中的總量,某一物質(zhì)在靜相中的總量,上述逆流分溶的結(jié)果可用曲線表示,逆流分溶曲線,管號(hào),各管中溶質(zhì)的總含量,分溶曲線與轉(zhuǎn)移次數(shù)的關(guān)系,溶劑系統(tǒng)體積,相對(duì)濃度,(二）分配柱層析,可以同檢測(cè)器、記錄儀、餾分收集器、輸液泵構(gòu)成層析系統(tǒng)。,(三)紙層析,Rf主要與R基的極性有關(guān)，溶劑的pH可影響R基的極性，氨基酸與濾紙的吸附作用也影響Rf。,紙層析中的Rf值,Rf=,溶劑前沿,氨基酸顯色點(diǎn),濾紙,原點(diǎn),2. 以正丁醇：乙酸：水體系為