生物化学第3章氨基酸.pptx
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+5.6
Murchison陨星 ——地球外偏手性的发现
组成蛋白质的氨基酸都是L-氨基酸，在产生生命 之前天然合成的氨基酸应该是D-和L-型的氨基酸各占 一半，那么生命体中的氨基酸的构型是随机选择的吗？ John Cronin和Sandra Pizzarello检测了1969年9月28号 落在澳大利亚Murchison附近的陨星中的特殊氨基酸 的构型，检测的4种特殊氨基酸是2-氨基-2,3-二甲基戊 酸（α-methylisoleucine和α-methylalloisoleucine）、2氨基-2-甲基丁酸（Isovaline）及2-氨基-2甲基-戊酸 （α-Methylnorvaline），以避免地球上氨基酸的污染。 结果发现它们中L型的比D型的分别多2~9%。
赖氨酸的解离反应式和pI计算
部分氨基酸的解离常数和等电点
氨基酸 -COOHpKa
天冬氨酸 2.09
谷氨酸
2.19
精氨酸
2.17
赖氨酸
2.18
组氨酸
1.82
半胱氨酸 1.71
酪氨酸
2.20
-NH3+pKa 9.82 9.67 9.04 8.95 9.17 10.78 9.11
R基pKa 3.86（βCOOH） 4.25（γCOOH） 12.48（胍基） 10.53（εNH3+） 6.00（咪唑基）
L-Alanine L-Arginine L-Aspartic Acid L-Glutamic Acid L-Histidine L-Isoleucine L-Leucine L-Lysine
Specific Rotation [α]D25 Degree
Amino Acid
+1.8
L-Methionine
甘氨酸 丝氨酸 苏氨酸 半胱氨酸 酪氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺
带正电荷的R 基氨基酸
赖氨酸 精氨酸 组氨酸
带负电荷的R 基氨基酸
天冬氨酸 谷氨酸
不常见蛋白质氨基酸Ⅰ
不常见蛋白质氨基酸Ⅱ
不常见蛋白质氨基酸Ⅲ
不常见蛋白质氨基酸Ⅳ
非蛋白质氨基酸Ⅰ
非蛋白质氨基酸Ⅱ
非蛋白质氨基酸Ⅲ
非蛋白质氨基酸甲状腺素
氨基酸的结构通式
侧链基团
α碳原子为手性碳
氨基酸通过肽键（酰胺键） 连接成肽
Amino acid 1
Amino acid 2
Amino end
Dipeptide
Carboxyl end
二、氨基酸的分类
从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种。
➢20种常见的蛋白质氨基酸 ➢不常见的蛋白质氨基酸 ➢非蛋白质氨基酸
8.33（SH） 10.07（OH）
pI 2.97 3.22 10.76 9.74 7.59 5.02 5.66
反应的结果减弱 了氨基的碱性
甘氨酸的氨基与甲醛的反应
由于加甲 醛与氨基酸的 氨基反应，减 弱了氨基的碱 性，使得滴定 终点向中性pH 偏移，由pH12 左右降低到 pH9左右，正 好是酚酞指示 剂的变色区域。
Glycine Alanine Valine Leucine Isoleucine
常见的蛋白质氨基酸Ⅰ
Serine
Threonine
Cysteine
Methionine
常见的蛋白质氨基酸氨基酸Ⅱ
Aspartic acid Glutamic acid Asparagine Glutamine
常见的蛋白质Ⅲ
第3章 氨基酸
(Amino acids)
一、氨基酸——蛋白质的构件分子 二、氨基酸的分类 三、氨基酸的酸碱化学 四、氨基酸的化学反应 五、氨基酸的光学活性和光谱性质 六、氨基酸混合物的分析分离
一、氨基酸——蛋白质 的构件分子
将蛋白质完全水解（酸水解、碱水解、酶水 解）可以得到构成蛋白质的基本成分，这些基本 成分是L-氨基酸。
三、氨基酸的酸碱化学
氨基酸兼性离子
甘氨酸兼性离子的解离
甘氨酸的滴定曲线
pK1 = 2.34 pI = 5.97
pK2 = 9.60
pH
pKa
lg
[质子受体] [质子供体]
当[质子受体]=[质子供体]时
pH pKa
Handerson-Hasselbalch公式
谷氨酸和赖氨酸的滴定曲线
谷氨酸的解离反应式和pI计算
（用于甲醛滴定） （酶与底物过渡态中间物的结合方式之一）
（二）α－羧基参加的反应
1.成盐和成酯反应
（保护羧基）
2.成酰氯反应
（活化羧基）
3.叠氮反应
（活化羧基）
（三）α－氨基和α－羧 基共同参加的反应
1.与茚三酮反应
紫色
（氨基酸定量测定）
亮黄色
亚氨基酸与茚三酮反应的产物
2.成肽反应
（环状二肽）
氨基酸的甲醛滴定曲线
四、氨基酸的化学反应
（一）α－氨基参加的反应
1.与亚硝酸反应
室温
（氨基酸定量）
2.与酰化试剂反应
苄氧甲酰氯
苄氧甲酰氨基酸
（保护氨基）
其它酰基化试剂
3.烃基化反应
与 DNFB 反应
（氨基酸鉴定）
return
3.烃基化反应
与 PITC 反应
（氨基酸鉴定）
return
4.形成西佛碱反应
（蛋白质形成二、三级结构时）
6.蛋白质中二硫键的氧化和还原
反应一
胱氨酸 Cystine
反应二
（蛋白质结构研究）
7.蛋白质中二硫键的被DTT还原
二硫苏糖醇 DTT
（蛋白质结构研究）
五、氨基酸的光学活性 和光谱性质
氨基酸的相对构型
苏氨酸的4种光学异构体
部分氨基酸的比旋光度
Amino Acid
+12.5
L-Phenylalanine
+5.0
L-Proline
+12.0 －38.5
L-Serine L-Threonine
+12.4
L-Tryptophan
－11.0 L-Valine
+13.5
Specific Rotation [α]D25 Degree
－10.0 －34.5 －86.2 －7.5 －28.5 －33.7
（四）半胱氨酸巯基参加的反应
1.与碘乙酸反应
Biblioteka Baidu
（标记巯基）
return
2.与氮丙啶反应
（为胰蛋白酶水解肽链提供一个新位点） return
3.与含汞化合物反应
对氯汞苯甲酸
（蛋白质结晶时制备重原子衍生物）
4.与二硫硝基苯甲酸反应
（巯基定量测定）
pH8.0, 412nm检测
5.两个巯基氧化成二硫键
Lysine
Arginine
Histidine
Proline
常见的蛋白质氨基酸Ⅳ
Phenylalanine Tyrosine
Tryptophan
常见的蛋白质氨基酸Ⅴ
氨基酸按其R基的极性分类
（pH7时）
非极性R基 氨基酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
异亮氨酸 脯氨酸
苯丙氨酸 色氨酸
甲硫氨酸
不带电荷的极 性R基氨基酸
Murchison陨星 ——地球外偏手性的发现
组成蛋白质的氨基酸都是L-氨基酸，在产生生命 之前天然合成的氨基酸应该是D-和L-型的氨基酸各占 一半，那么生命体中的氨基酸的构型是随机选择的吗？ John Cronin和Sandra Pizzarello检测了1969年9月28号 落在澳大利亚Murchison附近的陨星中的特殊氨基酸 的构型，检测的4种特殊氨基酸是2-氨基-2,3-二甲基戊 酸（α-methylisoleucine和α-methylalloisoleucine）、2氨基-2-甲基丁酸（Isovaline）及2-氨基-2甲基-戊酸 （α-Methylnorvaline），以避免地球上氨基酸的污染。 结果发现它们中L型的比D型的分别多2~9%。
赖氨酸的解离反应式和pI计算
部分氨基酸的解离常数和等电点
氨基酸 -COOHpKa
天冬氨酸 2.09
谷氨酸
2.19
精氨酸
2.17
赖氨酸
2.18
组氨酸
1.82
半胱氨酸 1.71
酪氨酸
2.20
-NH3+pKa 9.82 9.67 9.04 8.95 9.17 10.78 9.11
R基pKa 3.86（βCOOH） 4.25（γCOOH） 12.48（胍基） 10.53（εNH3+） 6.00（咪唑基）
L-Alanine L-Arginine L-Aspartic Acid L-Glutamic Acid L-Histidine L-Isoleucine L-Leucine L-Lysine
Specific Rotation [α]D25 Degree
Amino Acid
+1.8
L-Methionine
甘氨酸 丝氨酸 苏氨酸 半胱氨酸 酪氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺
带正电荷的R 基氨基酸
赖氨酸 精氨酸 组氨酸
带负电荷的R 基氨基酸
天冬氨酸 谷氨酸
不常见蛋白质氨基酸Ⅰ
不常见蛋白质氨基酸Ⅱ
不常见蛋白质氨基酸Ⅲ
不常见蛋白质氨基酸Ⅳ
非蛋白质氨基酸Ⅰ
非蛋白质氨基酸Ⅱ
非蛋白质氨基酸Ⅲ
非蛋白质氨基酸甲状腺素
氨基酸的结构通式
侧链基团
α碳原子为手性碳
氨基酸通过肽键（酰胺键） 连接成肽
Amino acid 1
Amino acid 2
Amino end
Dipeptide
Carboxyl end
二、氨基酸的分类
从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种。
➢20种常见的蛋白质氨基酸 ➢不常见的蛋白质氨基酸 ➢非蛋白质氨基酸
8.33（SH） 10.07（OH）
pI 2.97 3.22 10.76 9.74 7.59 5.02 5.66
反应的结果减弱 了氨基的碱性
甘氨酸的氨基与甲醛的反应
由于加甲 醛与氨基酸的 氨基反应，减 弱了氨基的碱 性，使得滴定 终点向中性pH 偏移，由pH12 左右降低到 pH9左右，正 好是酚酞指示 剂的变色区域。
Glycine Alanine Valine Leucine Isoleucine
常见的蛋白质氨基酸Ⅰ
Serine
Threonine
Cysteine
Methionine
常见的蛋白质氨基酸氨基酸Ⅱ
Aspartic acid Glutamic acid Asparagine Glutamine
常见的蛋白质Ⅲ
第3章 氨基酸
(Amino acids)
一、氨基酸——蛋白质的构件分子 二、氨基酸的分类 三、氨基酸的酸碱化学 四、氨基酸的化学反应 五、氨基酸的光学活性和光谱性质 六、氨基酸混合物的分析分离
一、氨基酸——蛋白质 的构件分子
将蛋白质完全水解（酸水解、碱水解、酶水 解）可以得到构成蛋白质的基本成分，这些基本 成分是L-氨基酸。
三、氨基酸的酸碱化学
氨基酸兼性离子
甘氨酸兼性离子的解离
甘氨酸的滴定曲线
pK1 = 2.34 pI = 5.97
pK2 = 9.60
pH
pKa
lg
[质子受体] [质子供体]
当[质子受体]=[质子供体]时
pH pKa
Handerson-Hasselbalch公式
谷氨酸和赖氨酸的滴定曲线
谷氨酸的解离反应式和pI计算
（用于甲醛滴定） （酶与底物过渡态中间物的结合方式之一）
（二）α－羧基参加的反应
1.成盐和成酯反应
（保护羧基）
2.成酰氯反应
（活化羧基）
3.叠氮反应
（活化羧基）
（三）α－氨基和α－羧 基共同参加的反应
1.与茚三酮反应
紫色
（氨基酸定量测定）
亮黄色
亚氨基酸与茚三酮反应的产物
2.成肽反应
（环状二肽）
氨基酸的甲醛滴定曲线
四、氨基酸的化学反应
（一）α－氨基参加的反应
1.与亚硝酸反应
室温
（氨基酸定量）
2.与酰化试剂反应
苄氧甲酰氯
苄氧甲酰氨基酸
（保护氨基）
其它酰基化试剂
3.烃基化反应
与 DNFB 反应
（氨基酸鉴定）
return
3.烃基化反应
与 PITC 反应
（氨基酸鉴定）
return
4.形成西佛碱反应
（蛋白质形成二、三级结构时）
6.蛋白质中二硫键的氧化和还原
反应一
胱氨酸 Cystine
反应二
（蛋白质结构研究）
7.蛋白质中二硫键的被DTT还原
二硫苏糖醇 DTT
（蛋白质结构研究）
五、氨基酸的光学活性 和光谱性质
氨基酸的相对构型
苏氨酸的4种光学异构体
部分氨基酸的比旋光度
Amino Acid
+12.5
L-Phenylalanine
+5.0
L-Proline
+12.0 －38.5
L-Serine L-Threonine
+12.4
L-Tryptophan
－11.0 L-Valine
+13.5
Specific Rotation [α]D25 Degree
－10.0 －34.5 －86.2 －7.5 －28.5 －33.7
（四）半胱氨酸巯基参加的反应
1.与碘乙酸反应
Biblioteka Baidu
（标记巯基）
return
2.与氮丙啶反应
（为胰蛋白酶水解肽链提供一个新位点） return
3.与含汞化合物反应
对氯汞苯甲酸
（蛋白质结晶时制备重原子衍生物）
4.与二硫硝基苯甲酸反应
（巯基定量测定）
pH8.0, 412nm检测
5.两个巯基氧化成二硫键
Lysine
Arginine
Histidine
Proline
常见的蛋白质氨基酸Ⅳ
Phenylalanine Tyrosine
Tryptophan
常见的蛋白质氨基酸Ⅴ
氨基酸按其R基的极性分类
（pH7时）
非极性R基 氨基酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
异亮氨酸 脯氨酸
苯丙氨酸 色氨酸
甲硫氨酸
不带电荷的极 性R基氨基酸