Chapter 3一、氨基酸——蛋白质的构件分子氨基酸(amino acid) ：α-氨基酸是一切蛋白质的 组成单位氨基酸是羧酸分子中α-碳原子上的一个氢 原子被氨基替代而成的化合物，故称α-氨基酸 蛋白质水解产物即为氨基酸的混合物，不同水解方法各有 其优缺点（123页）1、酸水解：不引起消旋作用，得到 L-氨基酸，但 Trp 完全被破坏2、碱水解：引起消旋现象，得到 D-和L-氨基酸的混合物，Trp 稳定 3、酶水解：不引起消旋作用，也不破坏氨基酸，但水解不彻底l除脯氨酸外，其他均具有如下结构通式二、二、氨基酸的结构和分类氨基酸的结构和分类1、氨基酸的分类 各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同20种蛋白质氨基酸 按R的极性可分为非极性氨基酸、极性性氨基酸、酸性氨基酸 和碱性氨基酸；按R基的结构可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨 基酸及杂环氨基酸3大类 氨基酸的三字母简写符号必背熟，单字母符号要求认识 -氨基酸的通式可变部分不变部分氨基酸有D-及L-型 ，除甘氨酸无不对称碳原子因而无D-及 L-型之分外，一切α-氨基酸的α-碳原子皆为不对称，故都有 D-及L-两种异构体 在脂肪族氨基酸中，根据所含氨基、羧基的多寡及是否含 硫或羟基，又可分为一氨基一羧基、一氨基二羧基、二氨基一 羧基、含羟基及含硫氨基酸等几小类。
一氨基一羧基氨基酸又称中性氨基酸，一氨基二羧基氨基 酸又称酸性氨基酸，二氨基一羧基氨基酸又称碱性氨基酸脯 氨酸和羟脯氨酸是亚氨酸，因存在于天然蛋白，习惯上也列入 氨基酸 蛋白质中存在的氨基酸皆为L-型，但在微生物体内及抗菌 素中亦有D-型氨基酸存在(自由或肽结合形式) 2、氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 中性脂肪族氨基酸氨基酸的结构中性脂肪族氨基酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine中性脂肪族氨基酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine中性脂肪族氨基酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine中性脂肪族氨基酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline亚氨基酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine含硫氨基酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸 Cysteine含硫氨基酸氨基酸的结构芳香族氨基酸 苯丙氨酸Phenylalanine氨基酸的结构芳香族氨基酸 苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine氨基酸的结构芳香族氨基酸 苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine色氨酸 Trytophan氨基酸的结构碱性氨基酸精氨酸 Arginine氨基酸的结构碱性氨基酸精氨酸 Arginine赖氨酸 Lysine氨基酸的结构碱性氨基酸精氨酸 Arginine赖氨酸 Lysine组氨酸 Histidine氨基酸的结构天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸氨基酸的结构天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate酸性氨基酸氨基酸的结构丝氨酸 Serine 含羟基氨基酸氨基酸的结构丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine含羟基氨基酸氨基酸的结构天冬酰胺 Asparagine含酰胺氨基酸氨基酸的结构天冬酰胺 Asparagine谷酰胺 Glutamine含酰胺氨基酸l 除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性- 碳原子，因此都具有旋光性。
比旋光度是氨 基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基 酸的重要依据 3 3、氨基酸的、氨基酸的旋光性旋光性l 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸 收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收l 在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和 色氨酸有吸收光的能力l酪氨酸的max＝275nm，275=1.4x103;l苯丙氨酸的max＝257nm，257=2.0x102;l色氨酸的max＝280nm，280=5.6x103;4 4、氨基酸的、氨基酸的光吸收光吸收三、氨基酸的离解性质l氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨 基形式存在，而是离解成两性离子在两性离子中，氨基是 以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-)存在 l在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化PH 1 7 10 净电荷 +1 0 -1正离子 兼性离子 负离子等电点PI氨基酸的等电点l 当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和 -COO-数目正好相等，净电荷为0。
这一pH值即为氨基酸的等 电点，简称pI在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负 极移动，即氨基酸处于两性离子状态l 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK’1 和pK’2的算术平均值：pI = (pK’1 + pK’2 )/2 l 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也 决定于两性离子两边的pK’值的算术平均值l 酸性氨基酸：pI = (pK’1 + pK’R-COO- )/2 l 硷性氨基酸：pI = (pK’2 + pK’R-NH2 )/2 四、几种重要的不常见氨基酸在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为 不常见蛋白质氨基酸l 这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的l 其中重要的有4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸、N-甲基赖 氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等这些不常见蛋白质氨基酸的结 构如下五、氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（1）与甲醛发生羟甲基化反应用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度即氨基酸的甲醛滴定P135页1．-氨基参与的反应（（2 2））与亚硝酸反应与亚硝酸反应用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（3）酰化反应用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。
五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（4）烃基化反应用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（5）生成西佛碱的反应用途：是多种酶促反应的中间过程五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1．-氨基参与的反应（6）脱氨基和转氨基反应用途：酶催化的反应五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质氨基酸与碱作用生成相应的盐氨基 酸的碱金属盐能溶于水,而重金属盐则不 溶于水2 2．． - -羧基参与的反应羧基参与的反应（1）成盐反应用途：五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质11．-氨基参与的反应（2）形成酯的反应用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体2 2．． - -羧基参与的反应羧基参与的反应五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1（3）形成酰卤的反应用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应2 2．． - -羧基参与的反应羧基参与的反应五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质（（4 4））叠氮化反应叠氮化反应用途：常作为多肽合成活性中间体2 2．． - -羧基参与的反应羧基参与的反应五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1（5）脱羧反应用途：酶催化的反应。
2 2．． - -羧基参与的反应羧基参与的反应五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1(1)与茚三酮反应用途：常用于氨基酸的定性或定量分析3．-氨基和羧基共同参与的反应茚三酮水合茚三酮五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1（（2 2）成肽反应）成肽反应用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应3．-氨基和羧基共同参与的反应五五、、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质(1) 巯基（-SH）的性质1作用：这些反应可用于巯基的保护4．侧链基团的化学性质(1) 巯基（-SH）的性质作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒4．侧链基团的化学性质(1) 巯基（-SH）的性质作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或端裂 胱氨酸4．侧链基团的化学性质(1) 巯基（-SH）的性质作用：可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB)4．侧链基团的化学性质（2）羟基的性质1作用：可用于修饰蛋白质二异丙基氟磷酸酯4．侧链基团的化学性质（3）咪唑基的性质•组氨酸含有咪唑基，它的pK2值为6.0，在 生理条件下具有缓冲作用l组氨酸中的咪唑基能够发生多种化学反应 。
可以与ATP发生磷酰化反应，形成磷酸组 氨酸，从而使酶活化l组氨酸的咪唑基也能发生烷基化反应生 成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或 丧失作用：4．侧链基团的化学性质（4）甲硫基的性质1作用：l分配柱层析：支持剂是一些具有亲水性的不溶性物 质，如纤维素、淀粉、硅胶等l滤纸层析：l薄层层析：l离子交换层析：阴离子交换树脂-N(CH3)3OH，阳离 子交换树脂-SO3Hl电泳：六六、、氨基酸的氨基酸的分离分析分离分析 （（148148页）页）七、氨基酸的化学合成l目前氨基酸的合成方法有5种：l（1）直接发酵法；l（2）添加前体发酵法；l（3）酶法；l（4）化学合成法；l（5）蛋白质水解提取法l通常将直接发酵法和添加前体发酵法统称 为发酵法合成方法合成方法八、氨基酸的应用1、医药工业l（1）氨基酸输液l（2）必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、亮氨 酸、异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸 、蛋氨酸l（3）半必需氨基酸：精氨酸、组氨酸是幼 儿所必需的治疗药剂l（1）精氨酸：对治疗高氨血症、肝机能障碍 等疾病颇有效果；l（2）天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治 疗低钾症心脏病、肝病、糖尿病等l（3）半胱氨酸：能促进毛发的生长，可用于 治疗秃发症；甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎 等；l（4）组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于 心绞痛，心功能不全等疾病的治疗。
2、化学工业l（1）维生素B6:可采用丙氨酸或天冬氨酸为原料合成l（2）叶酸：需要用谷氨酸为原料合成l（3）氨基酸表面活性剂：酰基谷氨酸钠、十六烷基-L-赖 氨酰-L-赖氨酸甲酯二盐酸、月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸等 具有较强的抗菌杀菌活性，且无刺激性l（4）聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作为合成皮革的 表面处理剂；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯与磷酸高 级烷基酯结合得到。