第3章 氨基酸分离分析
第3章-氨基酸
三字符
Gly A1a Val Leu 11e
单字符
G A V L I
中文名称
甘氨酸 L-丙氨酸 L-缬氨酸 L-亮氨酸 L-异亮氨酸
第3章 氨基酸
英文名称
L-phenylalanine L-tyrosine L-tryptophan L-serine L-theonine L-cysteine L-methionine L-asparagines L-glutamine L-aspartic acid L-Glutamic acid L-1ysine L-arginine L-histidine L-proline
第3章 氨基酸
（二）氨基酸的解离
HA
酸
A- +
碱
H+
质子
Ｂronsted-Lowry的酸碱质子理论： 酸是质子(H+)的供体(donor)； 碱是质子的受体或接纳体(acceptor)； 原始的酸(HA)和生成的碱(Ａ-)被称为共轭酸-碱对。
第3章 氨基酸
二元酸
Ka1
Ka2
阳离子 A+
兼性离子 A0
第3章 氨基酸
鸟氨酸
瓜氨酸
第3章 氨基酸
扩展内容
UGA
UAG: 吡咯赖氨酸
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第3章 氨基酸
三、氨基酸的酸碱化学
（一）氨基酸的兼性离子（zwitterrion）形式
氨基酸分子是一种两性电解质。 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。 在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变 化。
氨基酸的分离鉴定纸层析法
氨基酸的分离鉴定纸层析法引言：氨基酸是构成蛋白质的基本组成单元，对于生物体的正常生理功能至关重要。
因此，准确地分离鉴定氨基酸成分对于研究蛋白质结构和功能具有重要意义。
纸层析法是一种简单而有效的分离和鉴定氨基酸的方法。
本文将介绍氨基酸的分离鉴定纸层析法并探讨其应用。
一、纸层析法的原理纸层析法是利用气相平衡原理进行物质分离的一种方法，其原理是根据物质在纸上各组分的相对亲疏性，通过运动距离的差异来分离物质。
在氨基酸的分离鉴定中，纸层析法通过将待测氨基酸溶液滴于纸上，然后将纸立起来，将纸的下端浸入相应的溶剂中，使得溶剂上升，通过毛细作用将氨基酸上提，最终实现氨基酸的分离和鉴定。
二、纸层析法的步骤1. 准备工作：制备纸层析板和显色剂。
2. 样品处理：将待测氨基酸溶解于适量的溶剂中，使其浓度适宜，然后滴于纸层析板上。
3. 运行纸层析：将纸层析板立起，纸的下端浸入相应的溶剂中，待溶剂上升到一定高度后，取出纸层析板。
4. 显色：将纸层析板放置于显色剂中，通过氨基酸与显色剂的反应，使得氨基酸在纸上显色。
5. 结果鉴定：根据显色的位置、颜色和强度等特征，对氨基酸进行鉴定和定量分析。
三、纸层析法的应用1. 氨基酸组成分析：纸层析法可用于分析蛋白质中氨基酸的组成，从而揭示蛋白质的结构和功能。
2. 质量控制：纸层析法可用于对食品、药品等中氨基酸含量的快速检测，保证产品质量和安全性。
3. 生物体内氨基酸代谢研究：纸层析法可用于研究生物体内氨基酸的代谢途径和代谢产物。
四、纸层析法的优缺点纸层析法作为一种常用的分离和鉴定氨基酸的方法，具有以下优点：1. 简单易行：操作简单，不需要复杂的仪器设备，成本低廉。
2. 分离效果好：对于氨基酸的分离效果较好，可以得到较为准确的结果。
3. 易于观察：通过显色剂的反应，可以直观地观察到氨基酸在纸上的分离和鉴定结果。
然而，纸层析法也存在一些缺点：1. 分离效果有限：对于某些结构相似的氨基酸，纸层析法的分离效果不佳，难以实现准确鉴定。
生物化学第3章 氨基酸
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。氨基酸是与羧酸 相邻α-碳原子上连有一个氨基，故称α-氨基酸。 利用酸水解、碱水解、酶解可把蛋白质分子水解释放氨基酸。
不变部分（除脯氨酸） 可变部分 L型 α -氨基酸
氨基酸
芳香族氨基酸 Phe、Tyr、Trp 杂环氨基酸 His、Pro
脂肪族氨基酸：一氨基一羧基（中性氨基酸）
甘氨酸
丙氨酸
缬氨酸
亮氨酸
异亮氨酸
脂肪族氨基酸：一氨基一羧基（中性氨基酸）:含有羟基
丝氨酸Ser的-OH在生理条件下不解离，但是个极性基团，能与其 他基团形成氢键，常出现在酶的活性中心； 苏氨酸Thr的-OH是仲醇，具有亲水性；
水中心）
极性氨基酸侧链能与水形成氢键，易溶于水 带电荷和极性氨基酸一般位于蛋白表面 蛋白的活性中心：His，Ser，Cys
2.3氨基酸的分类——不常见蛋白质氨基酸
2.4氨基酸的分类——非蛋白质氨基酸
150 多种，不是蛋白质组成，但是有特定生理功能
（1）大多是L型α氨基酸衍生物
（2）有D型氨基酸 （3）还有β-、γ-、δ-氨基酸
/view/e845c4c8a1c7aa00b52acb47.html
用强酸型阳离子交换树脂分离氨基酸
氨基酸与树脂的亲和力取决于：
气液层析
高效液相层析
蛋白质的水解条件及优缺点
第一章糖课后题 第6题
高碘酸及其盐可以定量的氧 化断裂邻二羟基、α-羟基醛等 的碳碳键，产生相应的羰基 化合物。该反应可以用来区 分糖苷是呋喃还是吡喃型的。 侧翼测定直连多糖的相对分 子量和支链淀粉的非还原末 端残基数，即分支数目。
氨基酸的分离与鉴定
实验一氨基酸的分离与鉴定——滤纸层析法目的要求（1）通过实验，了解氨基酸滤纸层析法的原理。
（2）掌握氨基酸滤纸层析的操作方法。
原理滤纸层析是以滤纸作为惰性支持物的分配层析（它也并存着吸附和离子交换作用）。
滤纸纤维上羟基具有亲水性，因此吸附一层水作为固定相，而通常把有机溶剂作为流动相。
有机溶剂自上而下流动称为下行层析，自下而上流动称为上行层析。
流动相流经支持物时，与固定相之间连续抽提，使物质在两相间不断分配而得到分离。
溶质在滤纸上的移动速率用R f值表示：溶质结构、溶剂系统物质组成与比例、pH值、选用滤纸质地和温度等因素都会影响R f 值。
此外，样品中的盐分、其他杂质以及点样过多皆会影响样品的有效分离。
无色物质的纸层析图谱可用光谱法（紫外光照射）或显色法鉴定。
氨基酸纸层析图谱常用的显色剂为茚三酮或吲哚醌，本实验采用茚三酮为显色剂。
本实验用单向上行层析法作标准氨基酸的标准曲线，用双向上行纸层析法作几种已知氨基酸的层析图谱。
然后将其中的谷氨酸和天冬氨酸加以定量测定。
试剂和器材一、试剂（1）8×10-3mol/L谷氨酸和8×10-3mol/L天冬氨酸混合液。
（2）谷氨酸、天冬氨酸、谷氨酰胺、γ-氨基丁酸和丙氨酸混合液（已知氨基酸混合液）。
将以上氨基酸分别配制成8×10-3mol/L的浓度，然后混合之。
（3）茚三酮重结晶方法：茚三酮有时由于包装不好或放置不当常带微红色，需重结晶方可使用。
5g茚三酮溶于15mL热水，加入0.25g活性炭轻轻搅动，若溶液太浓不易操作，可酌量加5—10mL热水，加热30min后趁热过滤（用热滤漏斗，以免茚三酮遇冷结晶而损失），滤液置冰箱内过夜，次日晨即见黄白色结晶出现，过滤，再以1mL冷水洗涤结晶，置于干燥器中干燥，最后装入棕色瓶内保存。
（4）0.1%硫酸铜（CuSO4·5H2O）：75%乙醇=2 ：38硫酸铜难溶于乙醇，将硫酸铜直接用75%乙醇溶解不能得到澄清溶液，如将硫酸铜溶液和乙醇混合后，放置过久则会有沉淀析出，因此，必须在临用前按比例混合。
第三章 氨基酸
1889
1895
1896 1899
1901
1901 1901
1904
1922 1935
Drechsel
Hedin
Kossel Morner
Fischer
Fischer Hopkins
Erhlich
Mueller McCoy et al
珊瑚
牛角
奶酪
牛角 奶酪
奶酪
奶酪 纤维蛋白 奶酪 奶酪
20种基本氨基酸的名称与符号
-
COO
H2N C H
+
H3N C H
R
R
熔点： 高
溶液介电常数： 增加
2、等电点
Br?nsted -Lowry 的酸碱理论，即广义酸碱
理论。
HA
A- + H +
酸
碱 质子
氨基酸在水中的两性离子形式既能像酸一 样放出质子，也能像碱一样接受质子，氨 基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。
+
H 3N
-
R
正离子
+
H 3N
-
COO
CH
R
两性离子
+ OH + H+
-
COO
H2N C H R
负离子
在某一 pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子
和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离
子，呈电中性。此时溶液的 pH值称为该氨
基酸的等电点 （isoelectric point ），以
pI表示。
在等电点时，氨基酸主要以两性离子形式存
半胱胺酸 Cysteine (Cys,C)
甲硫胺酸（蛋胺酸）
Methionine (Met,M)
氨基酸的分离鉴定纸层析法实验报告
氨基酸的分离鉴定纸层析法实验报告一、实验目的1、掌握纸层析法分离和鉴定氨基酸的基本原理和操作方法。
2、学习如何根据氨基酸在层析纸上的迁移率（Rf 值）来鉴定氨基酸。
二、实验原理纸层析法是以滤纸作为惰性支持物的分配层析法。
滤纸纤维上的羟基具有亲水性，能吸附一层水作为固定相，而有机溶剂作为流动相。
当有机相沿滤纸经过样品点时，样品点中的溶质在水和有机相之间进行分配。
由于不同的氨基酸在两相中的分配系数不同，导致它们在滤纸上的迁移率不同，从而实现分离和鉴定。
Rf 值（比移值）是氨基酸在层析中的特征值，计算公式为：Rf ＝溶质移动的距离／溶剂移动的距离。
三、实验材料与仪器1、实验材料标准氨基酸溶液：丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸。
混合氨基酸溶液。
展开剂：正丁醇：冰醋酸：水＝ 4:1:5（体积比）。
显色剂：025%茚三酮溶液。
2、实验仪器层析缸。
毛细管。
喷雾器。
烘箱。
直尺。
四、实验步骤1、准备滤纸选用一张大小合适的滤纸，在距底边 2cm 处用铅笔轻轻画一条横线，作为起始线。
2、点样用毛细管分别吸取标准氨基酸溶液和混合氨基酸溶液，在起始线上轻轻点样，每个点的直径不超过 2mm，点样后自然风干。
3、层析将滤纸垂直放入装有展开剂的层析缸中，滤纸下端浸入展开剂约1cm，注意滤纸不要与缸壁接触，盖上盖子，进行层析。
当展开剂前沿上升至距滤纸顶端约 1cm 时，取出滤纸，用铅笔标记展开剂前沿的位置，自然风干。
4、显色用喷雾器将显色剂均匀地喷在滤纸上，放入烘箱中，在 80℃左右烘 5 10 分钟，直至斑点显色清晰。
五、实验结果与分析1、测量并计算 Rf 值用直尺分别测量标准氨基酸和混合氨基酸斑点中心到起始线的距离（a）以及展开剂前沿到起始线的距离（b），计算 Rf 值。
2、结果分析根据计算得到的 Rf 值，对照标准氨基酸的 Rf 值，鉴定混合氨基酸溶液中的成分。
六、注意事项1、点样时要避免毛细管的尖端刺破滤纸，且点样量要适中，过多会导致斑点扩散，影响分离效果。
第三章氨基酸
第三章氨基酸第3章氨基酸四大类生物分子中蛋白质是生物功能的主要载体，而氨基酸（amino acid）是蛋白质的构件分子。
自然界中存成千上万在的种蛋白质，在结构和功能上的惊人的多样性归根结底是由20种常见氨基酸的内在性质造成的。
这些性质包括①聚合能力，②特有的酸碱性质，③侧链的结构及其化学功能的多样性，④手性。
本章主要讲述这些性质，它们是讨论蛋白质和酶的结构、功能以及许多其他有关问题的基础。
一、氨基酸—蛋白质的构件分子（一）蛋白质的水解一百多年前就开始了关于蛋白质的化学研究。
在早期的研究中，水解作用提供了关于蛋白质组成和结构的极其价值的资料。
蛋白质可以被酸、碱或蛋白酶催化水解。
在水解过程中，逐渐降解成相对分子质量越来越小的肽段（peptide fragment），直到最后成为氨基酸的混合物。
根据蛋白质的水解程度，可分为完全水解和部分水解两种情况。
完全水解或称彻底水解，得到的水解产物是各种氨基酸的混合物。
部分水解即不完全水解，得到的产物是各种大小不等的肽段和氨基酸。
下面简略地介绍酸、碱和酶3种水解方法及其优缺点：⑴酸水解常用H2SO4或HCl进行水解。
一般6mol/L HCl，4mol/L H2SO4；回流煮沸20h左右可使蛋白质完全水解。
酸水解的优点是不引起消旋作用（racemization），得到的是L-氨基酸。
缺点是色氨酸完全被沸酸所破坏，羟基氨基酸（丝氨酸及苏氨酸）有一小部分被分解，同时天冬氨酸和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。
⑵碱水解一般与5mol/L NaOH共煮10~20h，即可使蛋白质完全水解。
水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏，并且产生消旋现象，所得产物是D-和L-氨基酸的混合物，称消旋物（见本章氨基酸的光学活性部分）。
此外，碱水解所需时间较长。
因此酶法主要用于部分水解。
常用的蛋白酶有胰蛋白酶（trypsin）、胰凝乳蛋白酶或称糜蛋白酶（chymotrypsin）以及胃蛋白酶（pepsin）等，它们主要用于蛋白质一级结构分析以获得蛋白质的部分水解产物。
氨基酸含量的测定及分离鉴定ppt课件
实验结果:
丙氨酸 苯丙氨酸 天冬氨酸
L/㎝ d/㎝ Rf
原点到溶剂前沿距离为L，原点到层析点中心距离为d
6
氨基酸的定量分析 —甲醛滴定法
一、目的：
初步掌握甲醛滴定法测定氨基酸含量的原理和操作要点
7
二、实验原理
水溶液中的氨基酸为兼性离子，因而不能直接用碱滴定氨基酸的羧基 。甲醛可与氨 基酸上的 —N+H3结合，形成 —NH—CH2OH、—N(CH2— OH)2 等羟甲基衍生物，使N+H3上的H+游离出来，这样就可以用碱滴定 N+H3放出H+，测出氨基氮，从而计算氨基酸的含量。
12
五、计算
标准甘氨酸氨基氮的回收率=
VNaoH*0.0200mol/L 理论计算值
*14.008
理论计算值:取用氨基酸的体积乘以浓度,再乘以14.008 VNaoH 两次测定所用氨基酸的体积的平均值
13
每毫升氨基酸溶液中含氨基氮的毫克数为
式中：V1为滴定样品消耗氢氧化钠的体积（ml）； V2为滴空白消耗氢氧化钠的体积（ml）； MNaOH 标准NaOH溶液的摩尔浓度
14
思考题
1、甲醛法测定氨基酸含量的原理是什么？ 2、根据滴定结果，总结分析此法在实际应用中的
优缺点。 3、为什么氢氧化钠溶液滴定氨基酸的—N+H3基上
的H+，不能用一般的酸碱指示剂？
15
8
若样品中只含有单一的已知氨基酸，则可由此法滴定的结果算出氨基 酸的含量。若样品中含有多种氨基酸（如蛋白质水解液），测不能由 此法算出氨基酸的含量。 脯氨酸与甲醛作用后，生成的化合物不稳定，导致滴定后结果偏低； 酪氨酸含酚基结构，导致滴定结果偏高。
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一、分配层析的一般原理
层析即色层分析又称色谱(chromatograph)。所 有层析系统均有两相组成： 固定相(stationary phase) 流动相(mobile phase) 混合物在层析系统中的分离决定于各组分在两相中 的分配。 1891年Nerst提出分配定律：当一种溶质在两种互 不相溶的溶剂中分配时，在一定温度下达到平衡后， 溶质在两相中的浓度比为一常数称为分配系数(Kd)。
磺酸型阳离子交换树脂（支持剂）
离子交换柱层析——自动化 泵 样品注 入口
洗脱液
离子交换——自动分析仪
流出液/ml 洗脱的先后顺序取决于氨基酸的所带电荷 与离子交换树脂的静电吸引和疏水相互作用两者的综合作用的结果
气相色谱
连接记 录仪
氨基酸与异硫氰酸苯酯反应生成PTH-氨基 酸，然后经三甲基硅烷基化，得到易于气 化的氨基酸衍生物。
设想的板层：固+流
• 柱层析：层析柱中的填充物（支持剂）都是一些 具有亲水性的不溶物质：纤维素、淀粉、硅胶等。 它们吸附一层不流动的结合水，可以看作固定相， 流过的互不溶的溶剂是流动相。 • 纸层析：滤纸纤维素上吸附的水是固定相，展层 用的溶剂是流动相。混合氨基酸在这两相中不断 分配而被分布在滤纸的不同位置上。只要实验条 件确定，每种氨基酸的相对迁移率恒定。分离、 鉴定氨基酸的常用技术。
物质不仅在互不相溶的两液相间分配，也可 以在固相-液相间或在气相-液相间分配。 层析系统中的固定相可以是固相、液相或固 -液相混合相（半液体）；流动相可以是液 相或气相，它充满于静相的空隙中，并能 流过静相。
Keff =
某一物质在动相中的总量 某一物质在静相中的总量 CA x VA CB x VB
+ 原点 酚 甲 酚 水 氨基酸的双向纸层析图谱 -
丁醇-醋酸
三 、 纸 层 析
纸层析中的Rf值（相对迁移率） 溶剂前沿 氨基酸显色点
滤纸
原点 X Rf= Y
四、薄层层析——纤维素粉、硅胶和氧化铝粉 分辨率高、所需样品量微
盖子
层析缸 层析板
溶剂
五、离子交换柱层析
离子交换树脂（支持剂）。含酸性基团或碱性基团，解离出H+ 或OH-与被分离物中相应的离子交换而“挂”在树脂上。
Keff =
Keff = Kd×Rv(A,B两相的体积比)
某一物质分配不直接决定于它的分配系数(Kd)， 而取决于它的有效分配系数Keff 。 Keff差异越 大的物质越容易分开。
二、 分配柱层析装置 连接保持恒压力的 洗脱液池（溶器）
洗脱液 圆形滤纸，以 免扰乱表面 填充物 固 尼龙网格、烧 结玻片或其他 支持物 尽可能小的 死体积 分部收集管
储 液 缸
高效液相色谱(high performance liquid chromatograph，简称HPLC) 又称高压液相色谱
过滤器 进样室
恒温装置
压力泵
层析柱 检测器
收集器
记录仪