【正文】 Chapter 3 氨基酸 蛋白質是生物功能的體現(xiàn)者，而構成蛋白質的基本單位是氨基酸。蛋白質在酸、堿或酶的作用下，可逐步降解為氨基酸。組成蛋白質的氨基酸常見的有 20種。成千上萬的不同蛋白質實際上就是氨基酸的種類、數(shù)目及排列順序不同。 Section 1 蛋白質水解 用 H+， OH或酶將蛋白質徹底水解，可以得到許多種氨基酸的混合物，說明 氨基酸 是蛋白質的基本結構單位。 蛋白質 → 蛋白胨 → 多肽 → 二肽 → 氨基酸 Mr： 大于 104 2x103 1000— 500 200 100 酸水解 條件： 5— 10倍的 20%的鹽酸煮沸回流 16— 24小時，或加壓于 120℃ 水 解 2小時。 優(yōu)點：可蒸發(fā)除去鹽酸，水解徹底，終產(chǎn)物為 L— α— 氨基酸，產(chǎn)物單一，無消旋現(xiàn)象。 缺點：色氨酸破壞，并產(chǎn)生一種黑色的物質：腐黑質，水解液呈黑色。 堿水解 條件： 4mol/L Ba(OH)2 或 6mol/L NaOH煮沸 6小時。 優(yōu)點：水解徹底，色氨酸不被破壞，水解液清亮。 缺點：產(chǎn)生消旋產(chǎn)物，破壞的氨基酸多，一般很少使用。 蛋白酶水解 條件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常溫 37— 40℃ ， pH值 5— 8 優(yōu)點：氨基酸不被破壞，不發(fā)生消旋現(xiàn)象。 缺點：水解不完全，中間產(chǎn)物多。 蛋白質酸堿水解常用于蛋白質的組成分析，而酶水解用于制備蛋白質水解產(chǎn)物。 Section 2 氨基酸的結構通式 2). 除甘氨酸外 ,其它所有氨基酸分子中的 α碳原子都為不對稱碳原子 ,所以：。 D型和 L型兩種立體異構體。目前已知的天然蛋白質中氨基酸都為 L型。 氨基酸的結構 氨基酸是蛋白質水解的最終產(chǎn)物，是組成蛋白質的基本單位。從蛋白質水解物中分離出來的氨基酸有二十種，除脯氨酸和羥脯氨酸外，這些天然氨基酸在結構上的共同特點為： 1). 與羧基相鄰的 α碳原子上都有一個氨基，因而稱為 α氨基酸 COOH H2N Cα H R R基團 α氨基酸基本結構通式 構成蛋白質的氨基酸的結構特征 （ 1）除 Pro外，都屬 α氨基酸， Pro 為 α亞氨基酸： （ 2）都屬 L氨基酸； （ 3）除 Gly外，都具有旋光性； （ 4）為兩性電解質。 由于 R基團不同，各種氨基酸在性質上的差異很大，如吸收光譜、等電點（ pI）、解離常數(shù)（ Ka）、顏色反應、穩(wěn)定性、對金屬的絡合能力等。因此，不同氨基酸組成的蛋白質，性質和功能千差萬別。 中性 aa （ 1）按 R基團的酸堿性分 酸性 aa 堿性 aa （ 2）按 R基團的 非極性 aa（ 9種） 電性質分 極性不帶電荷 aa（ 6種） 極性 aa 帶正電荷 aa(3種） 帶負電荷 aa（ 2種） 脂肪族 aa（ 3）按 R基團的化學結構分 芳香族 aa 雜環(huán)族 aa Section 3 氨基酸的分類 20種氨基酸 賴氨酸 (Lys) 纈氨酸 (Val) 蛋氨酸 (Met) 色氨酸 (Try) 亮氨酸 (Leu) 異亮氨酸 (Ile) 酪氨酸 (Thr) 苯丙氨酸 (Phe) 嬰兒時期所需 : 精氨酸 (Arg)、組氨酸 (His) 早產(chǎn)兒所需：色氨酸 (Try)、半胱氨酸 (Cys) 在少數(shù)蛋白質中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱為不常見蛋白質氨基酸。這些氨基酸都是由相應的基本氨基酸衍生而來的。其中重要的有4羥基脯氨酸、 5羥基賴氨酸、 N甲基賴氨酸、和 3,5二碘酪氨酸等。這些不常見蛋白質氨基酸的結構如下 NHHOC O O H4 羥基脯氨酸H2N C H2C H C H2C H2C H C O O HO H N H25 羥基賴氨酸N H2C H3N H C H2C H C H2C H2C H C O O H6 N 甲基賴氨酸HOIIC H2C H C O O HN H23, 5 二碘酪氨酸 Section 4 氨基酸的重要理化性質 常見氨基酸均為無色結晶 ,其形狀因構型而異 (1)溶解性： 各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。 (2) 熔點： 氨基酸的熔點極高，一般在 200℃ 以上。 (3) 味感： 其味隨不同氨基酸有所不同，有的無味、有的為甜、有的味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。 (4)旋光性： 除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋轉，左旋者通常用（ ）表示，右旋者用（ +）表示。 (5)光吸收： 構成蛋白質的 20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū) (220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū) (220300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。 ? 酪氨酸的 ?max＝275nm，?275=。 ? 苯丙氨酸的 ?max＝257nm，?257=。 ? 色氨酸的 ?max＝280nm，?280=。 ? 氨基酸在結晶形態(tài)或在水溶液中 ， 并不是以游離的羧基或氨基形式存在 ，而是離解成兩性離子 。 在兩性離子中 ， 氨基是以質子化 (NH3+)形式存在 ，羧基是以離解狀態(tài) (COO)存在 。 ? 在不同的 pH條件下 ， 兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化 C O O HC HH 3 N +RpK139。+H+H+C O O C HH 3 N +R H+H++pK239。 C O O C HH 2NRpH 1 7 10 凈電荷 +1 0 1 正離子 兩性離子 負離子 等電點 PI 氨基酸既含有氨基 ， 能像堿一樣 接受 H+， 又含有羧基 ， 像酸一樣 可電離出 H+， 所以氨基酸具有酸堿兩性性質 ， 是一類兩性電解質 。 As an acid（ proton donor） ： As a base（ proton acceptor）： H 2 N C HC O ORH 3 N C HC O OR++ H +H 3 N C HC O O HRH 3 N C HC O OR+ + H + +不同 pH時氨基酸以不同的離子化形式存在： 氨基酸所帶靜電荷為 “ 零 ” 時，溶液的 pH值稱為該氨基酸的等電點（ isoelectric point），以 pI表示。 H 3 N C HC O O HRH 3 N C HC O OR+++ H ++ O H+ H ++ O HH 2 N C HC O OR 實驗證明 在等電點時，氨基酸主要以兩性離子形式存在，但也有少量的而且數(shù)量相等的正、負離子形式，還有極少量的中性分子。 當溶液的 pH=pI時，氨基酸主要以兩性離子形式存在。 pHpI時，氨基酸主要以正離子形式存在。 pHpI時，氨基酸主要以負離子形式存在 。 當溶液濃度為某一 pH值時，氨基酸分子中所含的 NH3+和 COO數(shù)目正好相等，凈電荷為 0。這一 pH值即為氨基酸的等電點，簡稱 pI。在等電點時，氨基酸既不向正極也不向負極移動，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài)。 側鏈不含離解基團的中性氨基酸，其等電點是它的pKa1和 pKa2的算術平均值： pI = (pKa1 + pKa2 )/2 同樣，對于側鏈含有可解離基團的氨基酸，其 pI值也決定于兩性離子兩邊的 pKa值的算術平均值。 酸性氨基酸： pI = (pKa1 + pKaRCOO )/2 堿性氨基酸： pI = (pKa2 + pKaRNH2 )/2 ? 各種 aa都有各自的等電點。在酸性溶液中（ pH pI)帶正電荷；在堿性溶液中（ pHpI)帶負電荷。 ? 例：在 pH= Ala— 兼性離子 Lys— 帶正電荷 Glu— 帶負電荷 ? 在溶液的任一條件下： pH=pKa+lg[質子受體 ]/[質子供體 ] 對于中性 aa，加酸 pKa 取 pKa1 加堿 pKa 取 pKa2 知道了溶液的 pH，即可計算出在任一 pH條件下，一種 aa中各種離子的比例。 (1)與茚三酮的反應 氨基酸與水合茚三酮共熱，發(fā)生氧化脫氨反應，生成 NH3與酮酸。水合茚三酮變?yōu)檫€原型茚三酮。 加熱過程中酮酸裂解，放出 CO2，自身變?yōu)樯僖粋€碳的醛。水合茚三酮變?yōu)檫€原型茚三酮。 NH3與水合茚三酮及還原型茚三酮脫水縮合