生物化學(xué)復(fù)習(xí)-蛋白質(zhì)第一頁，共87頁。

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第二頁，共87頁。方法：常用6mol/L的鹽酸或4mol/L的硫酸，回流煮沸時間約20h。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)的水解第三頁，共87頁。2.堿水解方法：一般用5mol/L氫氧化鈉煮沸10－20h。

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）。第四頁，共87頁。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，用于一級結(jié)構(gòu)分析，肽譜

缺點(diǎn)：使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。第五頁，共87頁。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)信號分子

-aminobutyricacid(

-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)是一個神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的影響第二個神經(jīng)細(xì)胞或肌肉細(xì)胞功能的物質(zhì))。Thyroxine(甲狀腺素，動物甲狀腺thyroidgland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(激素就是一個細(xì)胞產(chǎn)生的調(diào)節(jié)其它細(xì)胞的功能的化學(xué)信號分子)。第六頁，共87頁。

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(Ureacycle)的中間物，含氮廢物在脊椎動物肝臟中合成尿素是排除它們的一種重要機(jī)制。第七頁，共87頁。

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)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，有對應(yīng)的遺傳密碼。

第八頁，共87頁。α-氨基酸的一般結(jié)構(gòu)氨基在α-位，為L-構(gòu)型.除脯氨酸外，均為α-氨基酸除甘氨酸外，均為手性氨基酸第九頁，共87頁。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Leu,L異亮氨酸Ile,I第十頁，共87頁。R基均為中性烷基（Gly為H），R基對分子酸堿性影響很小，它們幾乎有相同的等電點(diǎn)。（6.0±0.03）

Gly是唯一不含手性碳原子的氨基酸，因此不具旋光性。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Phe2.5、Trp3.4、Tyr2.3以外）。

第十一頁，共87頁。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第十二頁，共87頁。含羥基的有兩種：Ser和ThrSer的-CH2OH基（pKa=15），在生理?xiàng)l件下不解離，但它是一個極性基團(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具有兩個重要性質(zhì)：（1）在較高pH值條件，巰基離解。（2）兩個Cys的巰基氧化生成二硫鍵，生成胱氨酸

(Cys—s—s—Cys)

第十三頁，共87頁。

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。胱氨酸在腎(Kidney)、輸尿管(ureter)、膀胱(urinarybladder)中結(jié)晶形成結(jié)石(Calculus,calculi)，結(jié)石會導(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。第十四頁，共87頁。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）第十五頁，共87頁。Asp、Glu，一般稱酸性氨基酸Asp側(cè)鏈羧基pKa（β-COOH）為3.86，Glu側(cè)鏈羧基pKa（γ-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

氨基酸。Asn、Gln

酰胺基中氨基易發(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第十六頁，共87頁。堿性氨基酸

賴氨酸（Lys,K）精氨酸（Arg,R）組氨酸（His,H）雜環(huán)第十七頁，共87頁。Lys的R側(cè)鏈上含有一個氨基，側(cè)鏈氨基的pKa為10.53。生理?xiàng)l件下，Lys側(cè)鏈帶有一個正電荷（—NH3+），同時它的側(cè)鏈有4個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。第十八頁，共87頁。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，在接近中性pH時，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。第十九頁，共87頁。2、芳香族氨基酸苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trg,W）第二十頁，共87頁。都具有共軛π電子體系,易與其它缺電子體系或π電子體系形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物(charge-transfercomplex)或電子重疊復(fù)合物。在受體—底物、或分子相互識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，Trp＞Tyr＞Phe。Phe疏水性最強(qiáng).。酪氨酸的-OH磷酸化是一個十分普遍的調(diào)控機(jī)制，Tyr在較高pH值時，酚羥基離解。Trp有復(fù)雜的π共軛休系，比Phe和Tyr更易形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。第二十一頁，共87頁。3、雜環(huán)氨基酸組氨酸（His,H）脯氨酸（Pro,P）第二十二頁，共87頁。Pro，有時也把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α-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α-螺旋之間的轉(zhuǎn)角處，Pro殘基所在的位置必然發(fā)生骨架方向的變化第二十三頁，共87頁。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

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。第二十四頁，共87頁。3、極性帶正電荷的氨基酸

三種堿性氨基酸：Lys、Arg、His

在pH7時帶正電荷。當(dāng)膠原蛋白中的Lys側(cè)鏈氧化時能形成很強(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是一個弱堿，在pH6.0時，His的R基50%以上質(zhì)子化，但pH7.0時，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。

第二十五頁，共87頁。

4、極性帶負(fù)電荷的氨基酸

兩種酸性氨基酸：Asp、Glu。在pH6~7時，谷氨酸和天冬氨酸的第二個羧基解離，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。

第二十六頁，共87頁。三個有特性的氨基酸

一是脯氨酸（Pro），因?yàn)樗且粋€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。第二十七頁，共87頁。二是甘氨酸（Gly），它是唯一的在α－碳原子上只有兩個氫原子，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。第三個是半胱氨酸(Cys)。它的個性不僅表現(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，同樣的一對二硫鍵能具有不同的空間取向。

第二十八頁，共87頁。（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？請寫出各類的性質(zhì)，氨基酸的名稱以及三字符號和單子符號解析：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第二十九頁，共87頁。二、非編碼的蛋白質(zhì)氨基酸也稱修飾氨基酸，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)г-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Lys組成（彈性蛋白中）。第三十頁，共87頁。（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α–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）β-、γ-、δ-氨基酸β-Ala（泛素的前體）、γ-氨基丁酸（神經(jīng)遞質(zhì)）。第三十一頁，共87頁。β-丙氨酸是遍多酸（泛酸）（一種維生素）的前體成分γ–氨基丁酸是傳遞神經(jīng)沖動的化學(xué)介質(zhì)

L-瓜氨酸、L-鳥氨酸是尿素循環(huán)的中間體第三十二頁，共87頁。甜菜堿肌氨酸鳥氨酸胍氨酸第三十三頁，共87頁。四、氨基酸的重要理化性質(zhì)（一）一般物理性質(zhì)

α-氨基酸為無色晶體，熔點(diǎn)極高，一般在200℃以上。有的無味、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。第三十四頁，共87頁。（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：max＝275nm，275=1.4x103;Phe：max＝257nm，257=2.0x102;Trp：max＝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。第三十五頁，共87頁。分光光度計(jì)定量分析依據(jù)：Lambert-Beer定律A=LogIo/I=εCL第三十六頁，共87頁。

所謂兩性離子是指在同一個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)第三十七頁，共87頁。氨基酸在晶體和水溶液中主要以兼性離子形式存在α-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。三個現(xiàn)象：①晶體熔點(diǎn)高→離子晶格，不是分子晶格。②不溶于非極性溶劑→極性分子③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。第三十八頁，共87頁。原因：α-羧基pK1在2.0左右，當(dāng)pH>3.5，α-羧基以-COO-形式存在。α-氨基pK2在9.4左右，當(dāng)pH<8.0時，α-氨基以α-NH3+形式存在。在時，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，可推測氨基酸在晶體狀態(tài)也是以兩性離子形式存在。第三十九頁，共87頁。氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)

pH=pI

凈電荷=0pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負(fù)CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-(pK′1)(pK′2)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，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液的pH值稱為該種氨基酸的等電點(diǎn)(isoelectricpoint，pI)。－－即氨基酸的等電點(diǎn)是它呈現(xiàn)電中性時所處環(huán)境的pH值。1、概念第四十頁，共87頁。氨基酸的解離常數(shù)可用測定滴定曲線的實(shí)驗(yàn)方法求得第四十一頁，共87頁。在pH2.34和pH9.60處，Gly具有緩沖能力。滴定開始時，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)pI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+lg[Gly±]/[Gly+]，pH=pK1=2.34第二拐點(diǎn)：100%Gly±，凈電荷為0，此時的pH值稱氨基酸的等電點(diǎn)pI。第三拐點(diǎn)：pH=pK2+lg[Gly-]/[Gly±]=pK2=9.6第四十二頁，共87頁。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的濃度有關(guān),越濃緩沖能力越大與pH及pK有關(guān),pH=pK時緩沖能力最大2.計(jì)算緩沖對的濃度比值計(jì)算在任一pH條件下一種酸或堿(或氨基酸)

離子化的百分?jǐn)?shù)第四十三頁，共87頁。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。pI=2pK′1+pK′2一氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′2+pK′3二氨基一羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2pK′1+pK′2一氨基二羧基AA的等電點(diǎn)計(jì)算：第四十四頁，共87頁。A.等電點(diǎn)時，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)用第四十五頁，共87頁。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±

+H2OAA+

+OH-要使AA+

所帶電荷為零，必須加堿，這會使pH＞8，故氨基酸的pI＞8。第四十六頁，共87頁。2.計(jì)算下列溶液的pH值：（1）0.1mol/LGly0.05mol/LNaOH的等體積混合液

(2)0.1mol/LGly0.05mol/LHCl的等體積混合液解答：（1）Gly和NaOH的反應(yīng)為：+H3N-CH2-COO-+NaOHH2N-CH2-COO-Na++H2OGly±Gly-0.1mol/LGly0.05mol/LNaOH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)此時溶液存在如下平衡：+H3N-CH2-COO-H2N-CH2-COO-+H+Ka2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第四十七頁，共87頁。（2）Gly和HCl的反應(yīng)為：+H3N-CH2-COO-+HClCl-

+H3N-CH2-COOHGly±Gly+0.1mol/LGly0.05mol/LHCl的等體積混合后[Gly+]=[H+]=0.05/2=0.025(mol/L)[Gly±]=(0.1-0.05)/2=0.025(mol/L)此時溶液存在如下平衡：+H3N-CH2-COO-

+H3N-CH2-COOHKa1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第四十八頁，共87頁。3.制備1LpH3.2,0.1mol/L甘氨酸緩沖液，需0.1mol/L甘氨酸鹽酸鹽(Cl-+H3N-CH2-COOH)和0.1mol/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+H3N-CH2-COO-+H+

+H3N-CH2-COOHKa1Gly±Gly+pH=pKa1+lg([Gly±]/[Gly+]),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，VGly±

/VGly+=7.24已知緩沖溶液的總體積為1L,VGly±/(1-VGly±

）=7.24，

VGly±=0.879(L),VGly+=0.121(L)第四十九頁，共87頁。（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，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。氨基酸分子的α-氨基、α-羧基能參加反應(yīng)，有的側(cè)鏈R基團(tuán)也能參加反應(yīng)

第五十頁，共87頁。1.α-NH2參加的反應(yīng)A.?；磻?yīng)①?；噭浩S氧酰氯、叔丁氧甲酰氯、苯二甲酸酐、對-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。②丹磺酰氯（DNS-Cl，5—二甲基氨基萘-1-磺酰氯）DNS—Cl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定。NGly—Ala—Ser—Leu—PheC→→→→NDNS—Gly—Ala—Ser—Leu—PheC水解DNS—Gly、Ala、Ser、Leu、PheDNS-氨基酸在紫外光激發(fā)后發(fā)黃色熒光。第五十一頁，共87頁。③（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。第五十二頁，共87頁。B.烷基化反應(yīng)α-氨基中的氮是一個親核中心，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末端氨基酸第五十三頁，共87頁。

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-CH2）第五十四頁，共87頁。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α-氨基能與醛類化合物反應(yīng)生成弱堿，即所謂西佛堿（Schiff’sbase）。第五十五頁，共87頁。D.與甲醛的反應(yīng)

用NaOH滴定氨基酸甲醛滴定法判斷蛋白質(zhì)水解或合成的進(jìn)度第五十六頁，共87頁。E.與亞硝酸的反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下測定生成的N2體積，即可計(jì)算出氨基酸的量。用途：范斯萊克（VanSlyke）法測定氨基氮的基礎(chǔ)?？捎糜诎被岫亢偷鞍踪|(zhì)水解程度的測定。第五十七頁，共87頁。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λx=390nm,發(fā)射波長

λM=475nm,該反應(yīng)非常靈敏（1ng），可根據(jù)熒光強(qiáng)度εM測定氨基酸含量第五十八頁，共87頁。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)。第五十九頁，共87頁。2、α-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，易與另一個氨基酸的氨基結(jié)合，在多肽的人工合成中常用。第六十頁，共87頁。3、

α-氨基和α-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α-氨基酸與茚三酮反應(yīng)均產(chǎn)生藍(lán)紫色物質(zhì)。第六十一頁，共87頁。（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)。第六十二頁，共87頁。（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TyrTyr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)第六十三頁，共87頁。（2）His的咪唑基與重氮鹽（重氮苯磺酸）的反應(yīng)棕紅色附：咪唑基的性質(zhì)

組氨酸含有咪唑基，它的pK2值為6.0，在生理?xiàng)l件下具有緩沖作用。組氨酸中的咪唑基能夠發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)?？梢耘cATP發(fā)生磷?；磻?yīng)，形成磷酸組氨酸，從而使酶活化。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第六十四頁，共87頁。簡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7.35，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

第六十五頁，共87頁。(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)。C6H5CH2ClA.在弱堿性條件下，與鹵代烴（如芐氯、碘乙酰胺等）反應(yīng)，生成穩(wěn)定的烴基衍生物。第六十六頁，共87頁。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，如對羥基汞苯甲酸，形成穩(wěn)定程度不同的絡(luò)合物第六十七頁，共87頁。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-2HC.很容易被氧化形成二硫鍵（－S－S－）第六十八頁，共87頁。次磺酸sulfenic

亞磺酸sulfinic磺酸sulfonicS-nitrosothiolS-nitrothiol第六十九頁，共87頁。（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主要組分，多種酰基化試劑能與酶活性中心的Ser羥基作用，導(dǎo)致酶的失活。Ser第七十頁，共87頁。（一）電泳分離舉例：Glu、Leu、His、Lys，4種混合樣，在pH6.0時，泳動方向及相對速度。

GluLeuHisLyspI3.225.987.599.74五、氨基酸的分析分離

第七十一頁，共87頁。（二）分配層析一般原理

層析即色層分析又稱色譜(chromatograph)固定相(stationaryphase)流動相(mobilephase)1891年Nerst