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1、第3章 氨基酸(Amino Acids )一、氨基酸是蛋白质一、氨基酸是蛋白质的构件分子的构件分子20种氨基酸的发现年代表天冬酰氨 1806 Vauquelin 天门冬芽甘氨酸 1820 Braconnot 明胶亮氨酸 1820 Braconnot 羊毛、肌肉酪氨酸 1849 Bopp 奶酪丝氨酸 1865 Cramer 蚕丝谷氨酸 1866 Ritthausen 面筋天冬氨酸 1868 Ritthausen 蚕豆苯丙氨酸 1881 Schultze 羽扇豆芽丙氨酸 1881 Weyl 丝心蛋白 赖氨酸 1889 Drechsel 珊瑚精氨酸 1895 Hedin 牛角组氨酸 1896 Kos
2、sel,Hedin 奶酪胱氨酸 1899 Morner 牛角缬氨酸 1901 Fischer 奶酪脯氨酸 1901 Fischer 奶酪色氨酸 1901 Hopkins 奶酪异亮氨酸 1904 Erhlich 纤维蛋白甲硫氨酸 1922 Mueller 奶酪苏氨酸 1935 McCoy et al 奶酪（二）二、氨基酸的分类二、氨基酸的分类( (一一) ) 常见的蛋白质氨基酸常见的蛋白质氨基酸 1.1.常见的蛋白质氨基酸共常见的蛋白质氨基酸共二十种二十种。 2. 2.按化学结构分为按化学结构分为脂肪族、芳香族和杂环族脂肪族、芳香族和杂环族三类。这种三类。这种分类方法对于研究氨基酸的合成与分解有
3、重要意义。分类方法对于研究氨基酸的合成与分解有重要意义。 3.3.按按R-R-基的极性分为非极性基的极性分为非极性R-R-基氨基酸、不带电荷的极基氨基酸、不带电荷的极性性R-R-基氨基酸、带正电荷的极性基氨基酸、带正电荷的极性R-R-基氨基酸、带负电荷的极基氨基酸、带负电荷的极性性R-R-基氨基酸四类基氨基酸四类。这种分类方法对于研究氨基酸在蛋白质。这种分类方法对于研究氨基酸在蛋白质空间结构中的作用，和对于氨基酸的分离纯化均有重要意义。空间结构中的作用，和对于氨基酸的分离纯化均有重要意义。 4.4.也可将氨基酸分为也可将氨基酸分为非极性脂肪族非极性脂肪族R-R-基氨基酸、非极性基氨基酸、非极性
4、芳香族芳香族R-R-基氨基酸、不带电荷的极性基氨基酸、不带电荷的极性R-R-基氨基酸、带正电荷基氨基酸、带正电荷的极性的极性R-R-基氨基酸、带负电荷的极性基氨基酸、带负电荷的极性R-R-基氨基酸基氨基酸五类。五类。 要熟悉氨基酸的结构特点、分类和符号。要熟悉氨基酸的结构特点、分类和符号。注注意意结结构构特特点点( (二二) ) 不常见的蛋白质氨基酸不常见的蛋白质氨基酸5-羟赖氨酸羟赖氨酸4-羟脯氨酸羟脯氨酸甲状腺素甲状腺素3-甲基组氨酸甲基组氨酸-N-N-甲甲基赖氨酸基赖氨酸-N，N，N-三三甲基赖氨酸甲基赖氨酸-氨基己二酸氨基己二酸-羧基谷氨酸羧基谷氨酸焦谷氨酸焦谷氨酸磷酸丝氨酸磷酸丝氨酸
5、磷酸苏氨酸磷酸苏氨酸磷酸酪丝氨酸磷酸酪丝氨酸N-甲基精氨酸甲基精氨酸N-乙乙酰赖酰赖氨酸氨酸( (三三) ) 非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸肌氨酸-氨基丁酸甜菜碱-丙氨基叠氮丝氨酸O-重氮乙酰丝氨酸高丝氨酸羊毛硫氨酸高半胱氨酸苯丝氨酸氯胺苯醇（氯霉素）环丝氨酸肾上腺素组胺5-羟色氨青霉胺鸟氨基瓜氨基三、氨基酸的酸碱化学三、氨基酸的酸碱化学（一）氨基酸的（一）氨基酸的兼性离子兼性离子( (ZwitterionsZwitterions)形式形式 氨基酸在晶体状态和水溶液中均以兼性离子形式存在。因氨基酸在晶体状态和水溶液中均以兼性离子形式存在。因此此, ,氨基酸有很高的熔点。氨基酸有很高的熔点。（二）
6、氨基酸的解离（二）氨基酸的解离n1.2.等电点的计算等电点的计算 对于对于R基无解离基团的氨基酸：基无解离基团的氨基酸： pI=（pK1+pK2）/2 对于对于R基有解离基团的氨基酸：基有解离基团的氨基酸：pI等于等电形式两侧的等于等电形式两侧的pK值值之和的一半，以等电形式为中心，另一个之和的一半，以等电形式为中心，另一个pK值为第二级解离，值为第二级解离，可以忽略不计。可以忽略不计。 如如 Glu: Glu+ Glu+- Glu- Glu2- 若若 pH=pI=3.22， Lys，Arg和和His的的pI等于两个大的等于两个大的pK值之和的一半；值之和的一半；Asp，Glu，Tyr和和Cy
7、s的的pI等于两个小的等于两个小的pK值之和的一半。值之和的一半。2.194.259.67滴定终点由12左右降到9左右，可以用酚酞为指示剂，用标准氢氧化钠滴定。四、氨基酸的四、氨基酸的化学反应化学反应( (一一) )-氨基参加的反应氨基参加的反应( (三三) )-氨基和氨基和-羧基共同参羧基共同参加的反应加的反应1. 与茚三酮的反应常用于氨基酸的定性或定量检测。2.2.成肽反应成肽反应( (四四) )侧链侧链R R基参加的反应基参加的反应N-乙酰马来酰亚胺乙酰马来酰亚胺半胱氨酸半胱氨酸胱氨酸胱氨酸碘乙酸碘乙酸丙烯腈丙烯腈5，5-二硫双（二硫双（2-硝基苯酸）硝基苯酸）巯基阴离子巯基阴离子对羟基
8、汞苯酸对羟基汞苯酸赖氨酸赖氨酸希夫碱希夫碱五、氨基酸的光学活五、氨基酸的光学活性和光谱性质性和光谱性质1.1.氨基酸的氨基酸的光学活性和光学活性和立体化学：立体化学：氨基酸的氨基酸的不不对称碳原子对称碳原子可用可用D-D-或或L-L-表示，其比表示，其比旋值可用于旋值可用于氨基酸的鉴氨基酸的鉴别。别。2.2.氨基酸的光氨基酸的光谱性质谱性质： 芳香族氨芳香族氨基酸的紫外吸基酸的紫外吸收光谱如图所收光谱如图所示。这一性质示。这一性质可用于蛋白质可用于蛋白质的定量测定。的定量测定。氨基酸的氨基酸的1H NMR1H NMR谱谱3.3.氨基酸的核磁共振（氨基酸的核磁共振（NMRNMR） 在外加磁场的作
9、用下，原子核的自旋方向达到一致，可以和一定频率的在外加磁场的作用下，原子核的自旋方向达到一致，可以和一定频率的外加磁场共振而形成吸收峰，同一种原子核在分子中的位置不同，因其外围外加磁场共振而形成吸收峰，同一种原子核在分子中的位置不同，因其外围的电子云对核的屏蔽作用引起的吸收峰位置移动（化学位移）也不同，由吸的电子云对核的屏蔽作用引起的吸收峰位置移动（化学位移）也不同，由吸收峰的位置可以推断原子处于哪一个基团，在收峰的位置可以推断原子处于哪一个基团，在1H NMR1H NMR谱中，当相邻基团上有谱中，当相邻基团上有n n个质子时，该基团的质子吸收峰将分裂成个质子时，该基团的质子吸收峰将分裂成n+1n+1个峰。个峰。aabbcc 基本要求1.掌握氨基酸的一般结构和氨基酸的分类；2.掌握氨基酸的酸碱性质和等电点的计算方法；3.熟悉氨基酸的常见化学反应的应用价值；
