第3章 氨基酸

• His is the sole amino acid that the pKa of the R group is near 7
• 二、不常见氨基酸： 存在于某些蛋白质， 由常见氨基酸修饰而 来。 • 4-hydro-Pro, 5-hydroLys, 酪氨酸碘化衍生 物三碘甲腺原氨酸等 • p128
还可与苯异硫氰酸酯在弱碱性条件 下生成苯氨基硫甲酰(PTC) 衍生物，进一步在硝基甲烷中 与三氟乙酸反应生成PTH衍生物 无色，层析分离，鉴定N末端 氨基酸，Edman反应p137
• 4. Schiff反应p138
• • • •
5.脱氨基反应：酶促反应，形成alpha酮酸 二、羧基反应 1、成酯： 2、成酰氯：
使得pH降低几个单位，接近7 而对使用HCl滴定没有影响 故甲醛滴定是与氨基反应 加酚酞变红。
• 第四节：氨基酸参与的化学反应 • 一、alpha氨基参与的反应 • 1. 与亚硝酸：生成氮气和羟基羧酸
van Slyke氨基酸 定量测定基础
• 2. 与酰化试剂反应p136
• 重要，保护氨基，esp丹磺酰氯p136 • 3. 烃基化反应：与DNFB24-二硝基氟苯反应生成 DNP-氨基酸，鉴定N末端氨基酸：
• Amino acids are weak polyprotic acids: The dissociation of amino acids is affected by pH. At low pH, both the amino and carboxyl groups are protonated, thus the molecule has a net positive charge. With the pH increase, the carboxyl group is first to dissociate, yielding the neutral zwitterionic molecules. The further increase in pH causes both groups dissociation, yielding a net negatively charged molecule.
• 2. 电荷和兼性分子：氨基酸在中性pH时，羧基-COO-， 氨基则NH4+。这时，氨基酸分子含有一个正电荷和 一个负电荷，谓之兼性分子（zwitterion） • 3. 旋光性：这些氨基酸中，除Glycine外，其余所有 这些氨基酸中， 这些氨基酸中 外 氨基酸均具有旋光性，蛋白质中所有氨基酸均为L构 型。大部分属于 α-氨基酸。其中，脯氨酸属于 大部分属于L-α 氨基酸 其中，脯氨酸属于 氨基酸。 属于L大部分属于 亚氨基酸， 甘氨酸则属于 氨基酸 则属于α 氨基酸。 α-亚氨基酸，而甘氨酸则属于α-氨基酸。一般可溶 亚氨基酸 解于水，胱氨酸和酪氨酸外。熔点高，>200degree， 高于同级别的胺。 • 4.氨基酸简写符号：见p124
• 第三节：氨基酸酸碱化学特征 • 一、兼性离子形式 • 熔点高，导致水介电常数升高，乙醇等降低，与一 般有机物都不同。原因：推测与其结构有关。在晶 体或水溶液里以兼性分子或偶极子形式存在。产生 离子晶格，静电吸引作为主要作用力。二苯胺则主 离子晶格 要为范德华力
• 二、 基本概念 • The concept of acid and base, Bronsted-Lowry define acid as the proton donors and base as the proton acceptors. So those that do not dissociate completely in water are referred as weak acids and weak bases.
•第三章 氨基酸
• Protein are essential for life,amino acids are the building blocks of protein. • There many many proteins, only 20 common amino acids. • The feature of amino acids for protein blocks is focused on: • The ability to polymerize; novel acid-base properties; diverse structure and chemical functions of the side chain; chirality.
• 三、 非蛋白氨基酸： Gamma-aminobutyric, GABA, histamine, and serotonin, all are neurotransmitters • Adrenaline, a hormone, Ornithine, a metabolic intermediate(p129)
weak acid
conjugate base
Acid, H+ donor
两性电解质
Base, H+ acceptor
两步解离的解离常数Ka:
多元酸Ka 按照酸性 递降而编
Ka1, Ka2分别代表alpha C原子上-COOH和-N+H3的解离常数
• 三、 pH对酸碱解离的影响：The dissociation of acids and bases is affected by ambient pH. Extensively, for any acids or bases, the relationship between the conjugated components is: pH=pKa + log[proton acceptor]/[proton donor] • This equation is called Henderson-Hasselbalch equation. The pKa values of weak acids can be determined by titration.
第七节 氨基酸混合物分离
• 一、分配层析基本原理 • 1、概念：层析(chromatography):包含两个相，即固 定相和流动相，混合物组分在两个相中分配不同， 故可以分离不同的物质的分离方法。这种分配情况 可以使用分配系数来描述。 • 分配系数：一种溶质在在两种一定的互不相溶的溶 剂中分配时，在一定温度下达到平衡后，溶质在两 相中浓度比值为一常数Kd=CA/CB • The methods important for amino acids include separations based on partition properties and separations based on electrical charge. • 2、系统：可以在液相-液相，液相-固相，液相-气相
第一节：氨基酸-蛋白质构建分子
• 一、蛋白质水解：酸(6N HCl 20h)、碱(5N NaOH， 消旋物）、酶，协同。 • 二、alpha-氨基酸一般结构 • 蛋白质中分离出来的只有20种氨基酸，共同点 • 1. Amino acids contain a central tetrahedral carbon atom. Four covalent bonds linked to the alpha-carbon atom. One carboxyl group, one amino group and 1 side chain called R group that determines the specific features of a specific amino acid.
• 第六节：氨基酸的光学、 光谱特性 • 1、光学活性：氨基酸构 型以D-甘油醛作为参照物。 蛋白质水解产物均为L型， 但自然界有D型。 • Thr, Ile, Hydroxy-Pro, Hydroxy-Lys具有两个不 对称C原子，故有4个光 学异构体p143。胱氨酸为 内消旋物。p144
• 氨基酸旋光度大小与pH相关p143Figure,原因是pH影 响氨基和羧基的解离状态。 • 二、光谱特征 • 1、紫外吸收：20种氨基酸，可见、电磁波段没有吸 收，红外、远紫外(<200nm)均有，在200-400nm紫外 区，只有芳香族氨基酸才有。 • 2、NMR（Nuclear Magnetic Resonance Spectra） ） p148
• 所有R基团不解离氨基酸的滴定曲线类似于Glycine。 各种氨基酸pKa见p133；R基可解离，相当于三元酸：
但His的咪唑基的 pKa在6.0附近， 越是接近7，越有 缓冲能力
• 四. 氨基酸等电点 氨基酸等电点：pH可改变氨基酸溶液带电状况。 定义：In the curve, the pH where the amino acid has zero net charge, is defined as the isoelectric point, the pI. pI=(pK1 + pK2)/2 for most amino acids.
• 3、脱羧基
• 4、叠氮反应：
氨基保护后产生反应 用于多肽合成的羧基活化
• 三、共同参与的反应 • 1. Ninhydrin反应p139：在弱酸性溶液与a-氨基酸共热， 生成紫色物质，用于鉴定氨基酸，也用于定量,在 570nm线性好。生成的CO2也可以定量。
• Pro, hydroxy-Pro生成黄色物质，不释放NH3，在 440nm最大光吸收 • 2. 成肽反应
• 四、侧链R基：羟基、酚基、巯基、吲哚、咪唑、胍 基、甲硫基，侧链的氨基和羧基等均参与各种反应 p140-142. • 值得注意的是p142：Cys与二硫硝基苯甲酸反应，形 成硫硝基苯甲酸，412nm强烈光吸收，定量测定蛋白 质中游离巯基数目。 • 巯基的氧化生成—S-S—可以被巯基乙醇和DTT还原。 • 蛋白质技术使用时，被DTT打开的—SH基团容易再 被氧化，可以使用碘乙酸或碘乙酰胺保护