氨基酸教學(xué)用氨基酸教學(xué)用第1頁一、蛋白質(zhì)化學(xué)組成和分類二、蛋白質(zhì)水解三、

-氨基酸普通結(jié)構(gòu)四、氨基酸分類五、氨基酸酸堿性質(zhì)六、氨基酸化學(xué)反應(yīng)七、氨基酸旋光性和光譜性質(zhì)八、氨基酸混合物分離和分析教學(xué)內(nèi)容氨基酸教學(xué)用第2頁三、α-氨基酸普通結(jié)構(gòu)α-氨基酸：D、L-構(gòu)型，旋光性氨基酸教學(xué)用第3頁1.常見蛋白質(zhì)氨基酸

2.不常見蛋白質(zhì)氨基酸

3.非蛋白質(zhì)氨基酸四、氨基酸分類氨基酸教學(xué)用第4頁1.常見蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸教學(xué)用第5頁常見蛋白質(zhì)氨基酸或稱為基礎(chǔ)氨基酸共20種，可按R-基化學(xué)結(jié)構(gòu)、R-基極性進(jìn)行分類。1.1.1按R-基化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：脂肪族、芳香族和雜環(huán)族三類,對(duì)研究氨基酸生物合成與分解有主要意義。1.1常見蛋白質(zhì)氨基酸分類氨基酸教學(xué)用第6頁中性脂肪族氨基酸（5）；含羥基或硫氨基酸（4）；酸性氨基酸及其酰胺（4）；堿性氨基酸（2）.脂肪族氨基酸1.1.1.1脂肪族氨基酸氨基酸教學(xué)用第7頁中性脂肪族氨基酸氨基酸教學(xué)用第8頁含羥基或硫氨基酸氨基酸教學(xué)用第9頁酸性氨基酸及其酰胺氨基酸教學(xué)用第10頁堿性氨基酸氨基酸教學(xué)用第11頁1.1.1.2芳香族氨基酸氨基酸教學(xué)用第12頁1.1.1.3雜環(huán)族氨基酸氨基酸教學(xué)用第13頁1.1.2按R-基極性分類：對(duì)于研究氨基酸在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中作用，氨基酸分離純化都有主要意義。非極性R-基氨基酸不帶電荷極性R-基氨基酸帶正電荷極性R-基氨基酸帶負(fù)電荷極性R-基氨基酸氨基酸教學(xué)用第14頁(二)不常見蛋白質(zhì)氨基酸少數(shù)蛋白膠原蛋白成份肌球蛋白成份凝血酶原細(xì)胞調(diào)整蛋白氨基酸教學(xué)用第15頁(三)非蛋白質(zhì)氨基酸氨基酸教學(xué)用第16頁一、蛋白質(zhì)化學(xué)組成和分類二、蛋白質(zhì)水解三、

-氨基酸普通結(jié)構(gòu)四、氨基酸分類五、氨基酸酸堿性質(zhì)六、氨基酸化學(xué)反應(yīng)七、氨基酸旋光性和光譜性質(zhì)八、氨基酸混合物分離和分析教學(xué)內(nèi)容氨基酸教學(xué)用第17頁1.氨基酸解離2.氨基酸等電點(diǎn)

五、氨基酸酸堿性質(zhì)氨基酸教學(xué)用第18頁兼性離子(偶極離子)；兩性電解質(zhì)1.氨基酸解離依據(jù)Henderson-Hasselbalchequation:在給定pKa1、pKa2

等數(shù)據(jù)情況下，能夠計(jì)算任意pH條件下一個(gè)氨基酸各種離子百分比。氨基酸教學(xué)用第19頁1.1解離常數(shù)試驗(yàn)求法:可從A0、A+或A-開始滴定。當(dāng)10mmolGly溶于水時(shí)，溶液pH約等于6.0。用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定，以加人NaOH摩爾數(shù)對(duì)pH作圖，則得滴定曲線B段，在pH9.60處有一個(gè)拐點(diǎn)，[Gly0]=[Gly-]。用標(biāo)準(zhǔn)HCl滴定，則得滴定曲線A段，在pH2.34處有一個(gè)拐點(diǎn)，[Gly+]=[Gly0]。AB[Gly+]=[Gly0][Gly0]=[Gly-]氨基酸教學(xué)用第20頁氨基酸教學(xué)用第21頁酸性氨基酸堿性氨基酸1.2酸性、堿性氨基酸解離氨基酸教學(xué)用第22頁等電點(diǎn)概念：在適當(dāng)酸堿度時(shí)，氨基酸(兩性離子)氨基和羧基（酸性和堿性基團(tuán)）解離度可能完全相等，[正離子]=[負(fù)離子]，凈電荷為零，在電場(chǎng)中既不向陽極移動(dòng)，也不向陰極移動(dòng)，成為兩性離子。此時(shí)氨基酸所處pH值就稱為該氨基酸等電點(diǎn)，以pI符號(hào)代表。在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸溶解度最小，易沉淀析出。等電點(diǎn)計(jì)算：pI=等電氨基酸兩側(cè)pK值相加被2除2.氨基酸等電點(diǎn)氨基酸教學(xué)用第23頁一、蛋白質(zhì)化學(xué)組成和分類二、蛋白質(zhì)水解三、

-氨基酸普通結(jié)構(gòu)四、氨基酸分類五、氨基酸酸堿性質(zhì)六、氨基酸化學(xué)反應(yīng)七、氨基酸旋光性和光譜性質(zhì)八、氨基酸混合物分離和分析教學(xué)內(nèi)容氨基酸教學(xué)用第24頁1.

-羧基反應(yīng)（自學(xué)）2.

-氨基反應(yīng)（自學(xué)）3.茚三酮反應(yīng)4.側(cè)鏈官能團(tuán)特異反應(yīng)六、氨基酸化學(xué)反應(yīng)氨基酸教學(xué)用第25頁3.與茚三酮反應(yīng)α-氨基和α-羧基共同參加反應(yīng)。除Pro外，20種氨基酸均展現(xiàn)紫色。氨基酸定量測(cè)定。氨基酸教學(xué)用第26頁微堿性pH下，-SH解離→硫醇陰離子，巰基反應(yīng)形式。硫硝基苯甲酸在pH8.0時(shí)，412nm處有強(qiáng)烈光吸收，可利用分光光度法定量測(cè)定-SH基。4.側(cè)鏈R基參加特異反應(yīng)氨基酸教學(xué)用第27頁-SH很輕易受空氣或其它氧化劑氧化。強(qiáng)氧化劑如過甲酸使-SH和-S-S-鍵氧化成磺酸基(-SO3H)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析中胱氨酸殘基二硫鍵常見氧化劑或還原劑打開?；腔彼釒€基乙醇或二硫蘇糖醇還原劑打開二硫鍵后，要用碘乙酸或碘乙酰胺試劑保護(hù)氨基酸教學(xué)用第28頁一、蛋白質(zhì)化學(xué)組成和分類二、蛋白質(zhì)水解三、

-氨基酸普通結(jié)構(gòu)四、氨基酸分類五、氨基酸酸堿性質(zhì)六、氨基酸化學(xué)反應(yīng)七、氨基酸旋光性和光譜性質(zhì)八、氨基酸混合物分離和分析教學(xué)內(nèi)容氨基酸教學(xué)用第29頁1.氨基酸旋光性和立體化學(xué)2.氨基酸光譜性質(zhì)七、氨基酸旋光性和光譜性質(zhì)氨基酸教學(xué)用第30頁1.氨基酸光學(xué)活性和立體化學(xué)除Gly外，19種氨基酸α-碳原子都是不對(duì)稱碳原子，有兩種光學(xué)異構(gòu)體，可用D-或L-表示。組成蛋白質(zhì)氨基酸均屬L-型(L-蘇氨酸)，大個(gè)別游離氨基酸也是L-型。氨基酸教學(xué)用第31頁含有兩個(gè)手性碳情況：氨基酸教學(xué)用第32頁外消旋物概念：D-型和L-型等摩爾混合物。L-蘇氨酸和D-蘇氨酸、L-別一蘇氨酸和D-別-蘇氨酸分別組成消旋物，而L-（D-）蘇氨酸和L-（D-）別一蘇氨酸則是非對(duì)映體。旋光性物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)時(shí)經(jīng)過對(duì)稱過分態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生消旋現(xiàn)象。蛋白質(zhì)在與堿共熱水解時(shí)或用普通化學(xué)方法人工合成氨基酸時(shí)也會(huì)得到無旋光性D-、L-消旋物。氨基酸教學(xué)用第33頁內(nèi)消旋物概念：分子內(nèi)消旋胱氨酸有三種立體異構(gòu)體：L-胱氨酸、D-胱氨酸、內(nèi)消旋胱氨酸。L-胱氨酸和D-胱氨酸是外消旋物氨基酸教學(xué)用第34頁20種氨基酸光吸收情況：在可見光區(qū)無光吸收，在遠(yuǎn)紅外和紫外區(qū)都有光吸收，在近紫外區(qū)只有芳香族氨基酸有光吸收,因其R基有苯環(huán)共軛π鍵系統(tǒng).（二）氨基酸光譜性質(zhì)X-射線微波區(qū)100200400800125350nmum近紅外遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紫外近紫外可見光個(gè)別光譜分布：氨基酸教學(xué)用第35頁Tyr

最大光吸收波長(zhǎng)為275nm，其摩爾吸光系數(shù)為: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質(zhì)在280nm處有最大紫外吸收,用于蛋白質(zhì)定量測(cè)定。Tyr對(duì)蛋白質(zhì)在280nm處最大光吸收貢獻(xiàn)最大。單論氨基酸，Trp含有最大光吸收.氨基酸教學(xué)用第36頁A:吸光度ε:摩爾吸光系數(shù);c:濃度(mol/L);l:吸收杯內(nèi)徑或光程厚度;I0:入射光強(qiáng)度;I:透射光強(qiáng)度;T:透光率Lambert-beer定律:分光光度法測(cè)定蛋白質(zhì)含量氨基酸教學(xué)用第37頁氨基酸核磁共振(NMR)外加磁場(chǎng)作用下，原子核自旋方向到達(dá)一致，能夠和一定頻率外加磁場(chǎng)共振而形成吸收峰。同一個(gè)原子核在分子中位置不一樣，因其外圍電子云對(duì)核屏蔽作用引發(fā)吸收峰位置移動(dòng)（化學(xué)位移）也不一樣，由吸收峰位置能夠推斷原子處于哪一個(gè)基團(tuán)。在1HNMR譜中，當(dāng)相鄰基團(tuán)上有n個(gè)質(zhì)子時(shí)，該基團(tuán)質(zhì)子吸收峰將分裂成n+1個(gè)峰。氨基酸1HNMR譜氨基酸教學(xué)用第38頁一、蛋白質(zhì)化學(xué)組成和分類

二、蛋白質(zhì)水解

三、α-氨基酸普通結(jié)構(gòu)

四、氨基酸分類五、氨基酸酸堿性質(zhì)

六、氨基酸化學(xué)反應(yīng)七、氨基酸旋光性和光譜性質(zhì)八、氨基酸混合物分離和分析教學(xué)內(nèi)容氨基酸教學(xué)用第39頁(一)分配層析(二)離子交換層析

八、氨基酸混合物分離和分析氨基酸教學(xué)用第40頁層析也稱色譜。1903，俄植物學(xué)家提出（附層析）。1941，英Martin與Synge提出分配（partition）層析。組成：固定相（B）和流動(dòng)相（A）。混合物在層析系統(tǒng)中分離決定于該混合物組分在這兩相中分配系數(shù)。分配系數(shù)：一個(gè)溶質(zhì)在兩個(gè)給定互不相溶溶劑中分配時(shí)，一定溫度下到達(dá)平衡，溶質(zhì)在兩相中濃度比為一常數(shù)，分配系數(shù)（Kd）：(一)分配層析氨基酸教學(xué)用第41頁分配可在互不相溶液相-液相系統(tǒng)、固相-液相間或氣相-液相間發(fā)生。固定相能夠是固相、液相或固-液混合相(半液體)；流動(dòng)相能夠是液相或氣相,它充滿于固定相空隙中,并能流過固定相。層析法分離氨基酸混合物,其先決條件是各種氨基酸成份分配系數(shù)要有差異,普通差異越大，越輕易分開。逆流分布(分離柱中兩相反向流動(dòng)并相互接觸，

countercurrentdistribution)方法作為分配層析原理：(一)分配層析氨基酸教學(xué)用第42頁逆流分布方法基礎(chǔ)原理氨基酸教學(xué)用第43頁(一)分配層析法普通原理填充物或支持劑:一些含有親水性不溶物質(zhì),如纖維素、淀粉、硅膠等。支持劑吸附著一層不會(huì)流動(dòng)結(jié)合水,能夠看作固定相,沿固定相流過與它不互溶溶劑(如苯酚、正丁醇等)是流動(dòng)相分布曲線氨基酸教學(xué)用第44頁離子交換層析，基于氨基酸電荷行為層析方法，填充購物為離子交換樹脂。離子交換樹脂：有酸性或堿性基團(tuán)人工合成聚苯乙烯-苯二乙烯等不溶性高分子化合物，普通都制成球形顆粒。陽離子交換樹脂含酸性基團(tuán)，如-SO3H(強(qiáng)酸型)或-COOH(弱酸型)可解離出H+，當(dāng)酸性溶液含氨基酸陽離子時(shí)，它們能夠和H+發(fā)生交換“結(jié)合”在樹脂上；陰離子交換樹脂含有堿性基團(tuán)，如-N(CH3)3OH(強(qiáng)堿型)或-NH3OH(弱堿型)可解離出OH-離子，能和溶液里陰離子發(fā)生交換而結(jié)合在樹脂上。(二)離子交換層析氨基酸教學(xué)用第45頁CationExchangeMediaStructureAnionExchangeMediaStructureStronglyacidic,polystyreneresin(Dowex–50)Weaklyacidic,carboxymethyl(CM)celluloseWeaklyacidic,chelating,polystyreneresin(Chelex–100)Stronglybasic,polystyreneresin(Dowex–1)Weaklybasic,diethylaminoethyl(DEAE)cellulose幾個(gè)離子交換樹脂氨基酸教學(xué)用第46頁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