第3章 氨基酸.docx
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第3章氨基酸
第三章氨基酸
第一节氨基酸是蛋白质的构件分子
一、蛋白质的水解
酸水解:
常用6mol/LHCl回流20h,水解完全,不引起消旋,但色氨酸破坏,羟基氨基酸部分水解,酰胺键水解。
碱水解:
水解完全,会引起消旋,但色氨酸不破坏。
酶水解:
水解不完全,不引起消旋,色氨酸不破坏,主要用于蛋白质的部分水解。
20种氨基酸的发现年代表
天冬酰氨1806Vauquelin天门冬芽
甘氨酸1820Braconnot明胶
亮氨酸1820Braconnot羊毛、肌肉
酪氨酸1849Bopp奶酪
丝氨酸1865Cramer蚕丝
谷氨酸1866Ritthausen面筋
天冬氨酸1868Ritthausen蚕豆
苯丙氨酸1881Schultze羽扇豆芽
丙氨酸1881Weyl丝心蛋白
赖氨酸1889Drechsel珊瑚
精氨酸1895Hedin牛角
组氨酸1896Kossel,Hedin奶酪
胱氨酸1899Morner牛角
缬氨酸1901Fischer奶酪
脯氨酸1901Fischer奶酪
色氨酸1901Hopkins奶酪
异亮氨酸1904Erhlich纤维蛋白
甲硫氨酸1922Mueller奶酪
苏氨酸1935McCoyetal奶酪
二、α-氨基酸的一般结构
氨基在α-位,为L-构型。
第二节氨基酸的分类
一、常见的蛋白质氨基酸
常见的蛋白质氨基酸共二十种。
按化学结构分为脂肪族、芳香族和杂环族三类。
这种分类方法对于研究氨基酸的合成与分解有重要意义。
按R-基的极性分为非极性R-基氨基酸、不带电荷的极性R-基氨基酸、带正电荷的极性R-基氨基
酸、带负电荷的极性R-基氨基酸四类。
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。
也可将氨基酸分为非极性脂肪族R-基氨基酸、非极性芳香族R-基氨基酸、不带电荷的极性R-基氨基酸、带正电荷的极性R-基氨基酸、带负电荷的极性R-基氨基酸五类。
要熟悉氨基酸的结构特点、分类和符号。
注意结构特点:
二、不常见的蛋白质氨基酸
三、非蛋白质氨基酸
第三节氨基酸的酸碱化学
一、氨基酸的兼性离子形式
氨基酸在晶体状态和水溶液中均以兼性离子形式存在。
因此,氨基酸有很高的熔点。
二、氨基酸的解离
三、氨基酸的等电点
(一)等电点的定义
(二)等电点的计算
对于R基无解离基团的氨基酸:
pI=(pK1+pK2)/2
对于R基有解离基团的氨基酸:
pI等于等电形式两侧的pK值之和的一半,以等电形式为中心,另一个pK值为第二级解离,可以忽略不计。
如Glu:
Glu+噲垐2.垐1垐9唸垏Glu+-垐垐4.25垎垐Glu-噲垐9.垐6垐7Glu2-。
若pH=pI=3.22,根据pH=pKa+log{[质子受体]/[质子供体]}
3.22=9.67+log{[Glu2-]/[Glu-]}
得[Glu2-]/[Glu-]=3.5×10-7。
四、氨基酸的甲醛滴定
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。
第四节氨基酸的化学反应
一、α-氨基参加的反应
与亚硝酸的反应测量氮气的体积可计算氨基酸的含量。
与酰化试剂的反应可用于氨基的保护。
烃基化反应可用于测定多肽链的氮末端氨基酸。
形成西佛碱的反应为转氨基反应的中间步骤。
脱氨基反应为氨基酸分解反应的重要中间步骤。
二、α-羧基参加的反应
成盐和成酯反应可用于羧基的保护。
成酰氯反应可用于羧基的活化。
脱羧基反应是生成胺类的重要反应。
叠氮反应可用于羧基的活化。
三、α-氨基和α-羧基共同参加的反应
(一)与茚三酮的反应
常用于氨基酸的定性或定量检测。
(二)成肽反应
四、侧链R基参加的反应
酪氨酸可发生碘化、硝化、重氮反应,后者可用于检测酪氨酸。
组氨酸可发生重氮反应。
精氨酸可与环己二酮发生缩合反应,曾被用于氨基酸序列分析。
色氨酸可被N-溴代琥珀酰亚胺氧化,生成有色化合物,可用于色氨酸定量测定。
半胱氨酸可生成烷基衍生物,可用于巯基的保护。
巯基可与重金属生成盐,使蛋白质失活。
巯基在空气中可被氧化,金属离子对此有催化作用。
胱氨酸的二硫键可被还原为两个巯基。
也可以被过甲酸氧化成两个磺酸基。
第五节氨基酸的光学活性和光谱性质
一、氨基酸的光学活性和立体化学
氨基酸的不对称碳原子可用D-或L-表_________示,其比旋值可用于氨基酸的鉴别。
二、氨基酸的光谱性质
芳香族氨基酸的紫外吸收光谱如下图所示。
这一性质可用于蛋白质的定量测定。
三、氨基酸的核磁共振(NMR)
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1HNMR谱中,当相邻基团上有n个质子时,该基团的质子吸收峰将分裂成n+1个峰。
第六节氨基酸混合物的分析分离
一、分配层析法的一般原理
逆流分溶符合二项式的展开式,但对于纸层析和柱层析来说,有关的计算无实际意义。
分配系数=物质在流动相中的总量/物质在固定相中的总量
二、分配柱层析
可以同检测器、记录仪、馏分收集器、输液泵构成层析系统。
三、纸层析
Rf主要与R基的极性有关,溶剂的PH可影响R基的极性,氨基酸与滤纸的吸附作用也影响Rf。
四、薄层层析
速度快,硅胶等支持物可以使用较强烈的显色方法。
五、离子交换层析
离子交换树脂的结构如图所示,功能基团种类较多。
氨基酸的离子交换分离原理:
若pI−pH>0,两性离子带净正电荷,若pI−pH<0,两性离子带净负电荷,差值越大,所带的净电荷越多。
用氨基酸自动分析仪分析氨基酸混合物的洗脱曲线(阳离子交换剂)。
六、气液层析
七、高效液相层析
HPLC分析氨基酸混合物的洗脱曲线。
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