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1、生物化学-王镜岩-第三章-氨基酸课件第一第一节节 氨基酸氨基酸 （Amino acid,AA)Amino acid,AA)蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子 Protein ArchitectureProtein Architecture P123P123 一一 蛋白质的水解蛋白质的水解 酸水解酸水解酸水解酸水解:6mol/L 6mol/L 6mol/L 6mol/L HCLHCLHCLHCL，4mol/L 4mol/L 4mol/L 4mol/L H H H H2 2 2 2SO4SO4SO4SO4 回流煮沸回流煮沸回流煮沸回流煮沸20h20h20h20h。缺点：缺点：缺点：缺点：TrpTrp
2、TrpTrp破坏，破坏，破坏，破坏，AsnAsnAsnAsn、GlnGlnGlnGln脱酰胺基，脱酰胺基，脱酰胺基，脱酰胺基，羟基氨基酸羟基氨基酸羟基氨基酸羟基氨基酸(Ser Thr)(Ser Thr)(Ser Thr)(Ser Thr)部分破坏。部分破坏。部分破坏。部分破坏。优点：不消旋优点：不消旋优点：不消旋优点：不消旋碱水解碱水解碱水解碱水解：5mol/LNaOH5mol/LNaOH5mol/LNaOH5mol/LNaOH共煮共煮共煮共煮10-2010-2010-2010-20小时小时小时小时 缺点缺点:消旋消旋消旋消旋 优点：色氨酸稳定优点：色氨酸稳定优点：色氨酸稳定优点：色氨酸稳定酶
3、水解酶水解酶水解酶水解：水解位点特异，：水解位点特异，：水解位点特异，：水解位点特异，得到多肽片段和得到多肽片段和得到多肽片段和得到多肽片段和AAAAAAAA的的的的 混合物，混合物，混合物，混合物，用于一级结构用于一级结构用于一级结构用于一级结构分析。分析。分析。分析。二二.氨基酸的结构氨基酸的结构 (Structure of Pr-Structure of Pr-Structure of Pr-Structure of Pr-AA)AA)AA)AA)1.201.20种氨基酸的结构通式种氨基酸的结构通式:不变部分不变部分不变部分不变部分可变部分可变部分可变部分可变部分非解离形式非解离形式解离
4、形式解离形式2.2.结构特点结构特点(1)(1)(1)(1)除除除除脯氨酸（亚氨基酸）脯氨酸（亚氨基酸）脯氨酸（亚氨基酸）脯氨酸（亚氨基酸）外外外外，这些天然，这些天然，这些天然，这些天然氨基酸在结构上氨基酸在结构上氨基酸在结构上氨基酸在结构上 的共同特点为：的共同特点为：的共同特点为：的共同特点为：与与与与羧基相邻的羧基相邻的羧基相邻的羧基相邻的-碳原子上都有一个氨基碳原子上都有一个氨基碳原子上都有一个氨基碳原子上都有一个氨基，因而称为因而称为因而称为因而称为-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸.-C-C-C-C-C-C-C C-COOH-COOH -C-C-C-C(NH-C-C-C-C(NH2 2)
5、-COOH -)-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C-C(NH-C-C-C(NH2 2)-C-COOH -)-C-COOH -氨基酸氨基酸 -C-C(NH-C-C(NH2 2)-C-C-COOH -)-C-C-COOH -氨基酸氨基酸什么是什么是什么是什么是-氨基酸？氨基酸？氨基酸？氨基酸？(2)(2)(2)(2)除除除除甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸外外外外,其它所有氨基酸分子中的其它所有氨基酸分子中的其它所有氨基酸分子中的其它所有氨基酸分子中的-碳原子都为碳原子都为碳原子都为碳原子都为不对称碳原子不对称碳原子不对称碳原子不对称碳原子,所以：所以：所以：所以：A.A.A.A.除甘氨酸外都具有旋光性
6、除甘氨酸外都具有旋光性除甘氨酸外都具有旋光性除甘氨酸外都具有旋光性.除甘氨酸除甘氨酸除甘氨酸除甘氨酸 外，都具有外，都具有外，都具有外，都具有D-D-D-D-型型型型 和和和和L-L-L-L-型两种立体异型两种立体异型两种立体异型两种立体异 构体。构体。构体。构体。B.B.B.B.除胱氨酸和酪氨酸外，其余除胱氨酸和酪氨酸外，其余除胱氨酸和酪氨酸外，其余除胱氨酸和酪氨酸外，其余AAAAAAAA都能都能都能都能 溶于水。溶于水。溶于水。溶于水。三三.氨基酸的分类氨基酸的分类 AA and classificationAA and classification 基本氨基酸基本氨基酸基本氨基酸基本氨基
7、酸:编码的蛋白质氨基酸编码的蛋白质氨基酸编码的蛋白质氨基酸编码的蛋白质氨基酸 20 20 20 20种种种种 修饰（稀有）氨基酸修饰（稀有）氨基酸修饰（稀有）氨基酸修饰（稀有）氨基酸：多肽合成后由基：多肽合成后由基：多肽合成后由基：多肽合成后由基 本本本本aaaaaaaa经酶促修饰而来。经酶促修饰而来。经酶促修饰而来。经酶促修饰而来。存在于生物体内但不存在于生物体内但不存在于生物体内但不存在于生物体内但不 组成蛋白质组成蛋白质组成蛋白质组成蛋白质(约约约约150150150150种种种种)。蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质AAAAAAAA Pr-AAPr-AAPr-AAPr-AA非蛋白质非蛋白质非蛋白
8、质非蛋白质AAAAAAAANon-Pr AANon-Pr AANon-Pr AANon-Pr AA（一）（一）（一）（一）.基本基本基本基本20202020种氨基酸按照种氨基酸按照种氨基酸按照种氨基酸按照 R R R R基的化学结构分类基的化学结构分类基的化学结构分类基的化学结构分类 1.1.脂肪脂肪族氨基酸族氨基酸 （1 1 1 1）.中性氨基酸：含一氨基一羧基中性氨基酸：含一氨基一羧基中性氨基酸：含一氨基一羧基中性氨基酸：含一氨基一羧基 Gly Ala Val Leu IleGly Ala Val Leu IleGly Ala Val Leu IleGly Ala Val Leu Ile
9、SerSerSerSer、Thr CysThr CysThr CysThr Cys、MetMetMetMet 含有羟基和硫的氨基酸含有羟基和硫的氨基酸 含羟基：含羟基：含羟基：含羟基：SerSer、Thr Thr 含硫：含硫：含硫：含硫：CysCys、MetMet含羟基的氨基酸：含羟基的氨基酸：含羟基的氨基酸：含羟基的氨基酸：SerSerSerSer、ThrThrThrThr SerSerSerSer的的的的-OH-OH-OH-OH（PKa=15),PKa=15),PKa=15),PKa=15),在生理条件下不解离在生理条件下不解离在生理条件下不解离在生理条件下不解离,但它是一个极性基团，能与
10、其它基团形成但它是一个极性基团，能与其它基团形成但它是一个极性基团，能与其它基团形成但它是一个极性基团，能与其它基团形成 氢键氢键氢键氢键，具有重要的生理意义，常出现在，具有重要的生理意义，常出现在，具有重要的生理意义，常出现在，具有重要的生理意义，常出现在 大多数酶的活性中心。大多数酶的活性中心。大多数酶的活性中心。大多数酶的活性中心。Thr Thr Thr Thr 中的中的中的中的-OH-OH-OH-OH是仲醇，具有是仲醇，具有是仲醇，具有是仲醇，具有亲水性亲水性亲水性亲水性。Ser Ser Ser Ser和和和和ThrThrThrThr的的的的-OH-OH-OH-OH往往与糖链相连，通过
11、往往与糖链相连，通过往往与糖链相连，通过往往与糖链相连，通过O-O-O-O-糖苷键形成糖蛋白。糖苷键形成糖蛋白。糖苷键形成糖蛋白。糖苷键形成糖蛋白。CysCysCysCys的的的的R R R R中含中含中含中含巯基巯基巯基巯基-SH-SH-SH-SH,具有两个重要性质：具有两个重要性质：具有两个重要性质：具有两个重要性质：（1 1 1 1）在较高）在较高）在较高）在较高pHpHpHpH值条件，巯基离解。值条件，巯基离解。值条件，巯基离解。值条件，巯基离解。（2 2 2 2）两个）两个）两个）两个CysCysCysCys的巯基氧化生成二硫键，生的巯基氧化生成二硫键，生的巯基氧化生成二硫键，生的巯
12、基氧化生成二硫键，生 成胱氨酸。成胱氨酸。成胱氨酸。成胱氨酸。CysssCysCysssCysCysssCysCysssCys 胱氨酸胱氨酸胱氨酸胱氨酸共价键共价键共价键共价键二硫键在蛋白质的结构中具有重要意义。二硫键在蛋白质的结构中具有重要意义。二硫键在蛋白质的结构中具有重要意义。二硫键在蛋白质的结构中具有重要意义。Cys Cys Cys Cys还常出现在酶的活性中心。还常出现在酶的活性中心。还常出现在酶的活性中心。还常出现在酶的活性中心。MetMetMetMet的的的的R R R R基中含有基中含有基中含有基中含有甲硫基甲硫基甲硫基甲硫基（-S-CH3-S-CH3-S-CH3-S-CH3）
13、，硫原），硫原），硫原），硫原 子有子有子有子有亲核性亲核性亲核性亲核性，易发生极化，因此，易发生极化，因此，易发生极化，因此，易发生极化，因此,在生物在生物在生物在生物合合合合成中是一种重要的甲基成中是一种重要的甲基成中是一种重要的甲基成中是一种重要的甲基供体供体供体供体。（2 2 2 2）酸性氨基酸及其酰胺）酸性氨基酸及其酰胺）酸性氨基酸及其酰胺）酸性氨基酸及其酰胺:Asp Asp Asp Asp、GluGluGluGlu、GlnGlnGlnGln、AsnAsnAsnAsn 酸性氨基酸及其酰胺酸性氨基酸及其酰胺:Asp Asp、GluGlu、GlnGln、AsnAsn（3 3）.含碱性基团
14、含碱性基团:His:His、Lys Lys、ArgArg LysLysLysLys侧链氨基的侧链氨基的侧链氨基的侧链氨基的pKapKapKapKa为为为为10.5310.5310.5310.53，生理条件下，生理条件下，生理条件下，生理条件下，Lys Lys Lys Lys 侧链带有一个正电荷（侧链带有一个正电荷（侧链带有一个正电荷（侧链带有一个正电荷（NH3+NH3+NH3+NH3+）.ArgArgArgArg是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已 知碱性最强的有机碱，知碱性最强的有机碱
15、，知碱性最强的有机碱，知碱性最强的有机碱，pKapKapKapKa值为值为值为值为12.4812.4812.4812.48，生，生，生，生 理条件下完全质子化。理条件下完全质子化。理条件下完全质子化。理条件下完全质子化。HisHisHisHis含咪唑环，它是含咪唑环，它是含咪唑环，它是含咪唑环，它是20202020种氨基酸中侧链种氨基酸中侧链种氨基酸中侧链种氨基酸中侧链pKpKpKpK值最值最值最值最 接近生理接近生理接近生理接近生理pHpHpHpH值的一种，在接近中性值的一种，在接近中性值的一种，在接近中性值的一种，在接近中性pHpHpHpH时，时，时，时，可离解平衡。它是在生理可离解平衡。
16、它是在生理可离解平衡。它是在生理可离解平衡。它是在生理pHpHpHpH条件下唯一具条件下唯一具条件下唯一具条件下唯一具 有缓冲能力的氨基酸。有缓冲能力的氨基酸。有缓冲能力的氨基酸。有缓冲能力的氨基酸。(2).2).芳香族氨基酸：芳香族氨基酸：PhePhe、Tyr Tyr、TrpTrp苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸 这三种氨基酸在紫外区这三种氨基酸在紫外区这三种氨基酸在紫外区这三种氨基酸在紫外区280nm280nm280nm280nm处有特殊吸处有特殊吸处有特殊吸处有特殊吸收峰收峰收峰收峰,蛋白质的紫外吸收主要来自这三种蛋白质的紫外吸收主要来自这
17、三种蛋白质的紫外吸收主要来自这三种蛋白质的紫外吸收主要来自这三种氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸,在在在在280nm280nm280nm280nm处处处处,三种氨基酸的紫外吸三种氨基酸的紫外吸三种氨基酸的紫外吸三种氨基酸的紫外吸收值收值收值收值 TrpTrpTrpTrpTyrTyrTyrTyrPhePhePhePhe Phe Phe Phe Phe疏水性最强。疏水性最强。疏水性最强。疏水性最强。Tyr Tyr Tyr Tyr的的的的-OH-OH-OH-OH磷酸化是一个十分普遍的调控磷酸化是一个十分普遍的调控磷酸化是一个十分普遍的调控磷酸化是一个十分普遍的调控机制，机制，机制，机制，TyrTyrTyrT
18、yr在较高在较高在较高在较高pHpHpHpH值时，值时，值时，值时，酚羟基离解酚羟基离解酚羟基离解酚羟基离解。(3).3).杂环族氨基酸：杂环族氨基酸：Pro Pro（His)His)ProProProPro的的的的-亚氨基是环的一部分，亚氨基是环的一部分，亚氨基是环的一部分，亚氨基是环的一部分，因此具有特殊的因此具有特殊的因此具有特殊的因此具有特殊的刚性结构刚性结构刚性结构刚性结构，一般，一般，一般，一般出现在两段出现在两段出现在两段出现在两段-螺旋之间的转角处，螺旋之间的转角处，螺旋之间的转角处，螺旋之间的转角处，ProProProPro残基所在的位置必然发生骨架残基所在的位置必然发生骨架
19、残基所在的位置必然发生骨架残基所在的位置必然发生骨架方向的变化方向的变化方向的变化方向的变化.（二）二）二）二）按照按照按照按照R R R R基的极性性质基的极性性质基的极性性质基的极性性质(疏水性程度疏水性程度疏水性程度疏水性程度)分为：分为：分为：分为：1.1.非极性氨基酸非极性氨基酸 在维持蛋白质的三维结构中起着重要在维持蛋白质的三维结构中起着重要在维持蛋白质的三维结构中起着重要在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用（蛋白质的疏水核心作用（蛋白质的疏水核心作用（蛋白质的疏水核心作用（蛋白质的疏水核心）非极性氨基酸非极性氨基酸 2.2.极性氨基酸极性氨基酸:这类氨基酸的侧链都能这类氨基酸的侧
20、链都能这类氨基酸的侧链都能这类氨基酸的侧链都能与水形与水形与水形与水形 成氢键成氢键成氢键成氢键，因此很容易溶于水，因此很容易溶于水，因此很容易溶于水，因此很容易溶于水。（1 1 1 1）不带电荷的极性氨基酸不带电荷的极性氨基酸不带电荷的极性氨基酸不带电荷的极性氨基酸 （2 2）.带负电荷的带负电荷的AAAA(酸性酸性AAAA)（3 3）.带正电何的带正电何的AAAA(碱性碱性AAAA)*胶原蛋白中的胶原蛋白中的胶原蛋白中的胶原蛋白中的LysLysLysLys侧链氧化时能形成侧链氧化时能形成侧链氧化时能形成侧链氧化时能形成很强的分子间很强的分子间很强的分子间很强的分子间(内内内内)交联。交联。
21、交联。交联。*ArgArgArgArg的的的的胍基碱性很强胍基碱性很强胍基碱性很强胍基碱性很强，与，与，与，与NaOHNaOHNaOHNaOH相当。相当。相当。相当。*HisHisHisHis是一个弱碱，是天然的缓冲剂，是一个弱碱，是天然的缓冲剂，是一个弱碱，是天然的缓冲剂，是一个弱碱，是天然的缓冲剂，它往往存在于许多酶的活性中心。它往往存在于许多酶的活性中心。它往往存在于许多酶的活性中心。它往往存在于许多酶的活性中心。*非极性非极性非极性非极性AAAAAAAA一般形成蛋白质的疏水核心，一般形成蛋白质的疏水核心，一般形成蛋白质的疏水核心，一般形成蛋白质的疏水核心，带电荷的带电荷的带电荷的带电荷
22、的AAAAAAAA和极性和极性和极性和极性AAAAAAAA位于表面。位于表面。位于表面。位于表面。酶的活性中心：酶的活性中心：酶的活性中心：酶的活性中心：HisHisHisHis、SerSerSerSer、CysCysCysCys（三）（三）.根据人体能否自身合成根据人体能否自身合成必需氨基酸必需氨基酸（定义）：（定义）：（定义）：（定义）：成年人：成年人：成年人：成年人：ThrThrThrThr、Val Val Val Val、Leu Leu Leu Leu、IleIleIleIle、Phe Phe Phe Phe、TrpTrpTrpTrp、LysLysLysLys、Met Met Met
23、Met半必须氨基酸半必须氨基酸：婴儿期婴儿期婴儿期婴儿期ArgArgArgArg和和和和HisHisHisHis非必需氨基酸非必需氨基酸：其余其余其余其余（二）非编码的蛋白质氨基酸（二）非编码的蛋白质氨基酸:_ _ _ _修饰氨基酸修饰氨基酸 蛋白质合成后，由基本氨基酸修饰而来。蛋白质合成后，由基本氨基酸修饰而来。蛋白质合成后，由基本氨基酸修饰而来。蛋白质合成后，由基本氨基酸修饰而来。（1 1 1 1）4-4-4-4-羟脯氨酸羟脯氨酸羟脯氨酸羟脯氨酸 （2 2 2 2）5-5-5-5-羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸 （3 3 3 3）6-N-6-N-6-N-6-N-甲基赖氨酸甲基赖氨酸甲基赖
24、氨酸甲基赖氨酸 （4 4 4 4）-羧基谷氨酸羧基谷氨酸羧基谷氨酸羧基谷氨酸 （5 5 5 5）TyrTyrTyrTyr的衍生物的衍生物的衍生物的衍生物 （四（四）非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸:150150150150多种，多种，多种，多种，不组成蛋白质不组成蛋白质不组成蛋白质不组成蛋白质,但有生理功能但有生理功能但有生理功能但有生理功能.（1 1 1 1）L-L-L-L-型型型型 氨基酸的衍生物氨基酸的衍生物氨基酸的衍生物氨基酸的衍生物 （2 2 2 2）D-D-D-D-型氨基酸型氨基酸型氨基酸型氨基酸 （3 3 3 3）-、-、-氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸第二节第二节.氨基酸的重要理化性质氨
25、基酸的重要理化性质 一一.一般物理性质一般物理性质 溶解性溶解性溶解性溶解性：在水中的溶解度差别很：在水中的溶解度差别很：在水中的溶解度差别很：在水中的溶解度差别很 大，溶解于稀酸或稀碱，大，溶解于稀酸或稀碱，大，溶解于稀酸或稀碱，大，溶解于稀酸或稀碱，不溶解于有机溶剂。不溶解于有机溶剂。不溶解于有机溶剂。不溶解于有机溶剂。熔点熔点熔点熔点：一般在一般在一般在一般在200200200200以上。以上。以上。以上。味感味感味感味感：其味随不同氨基酸有所其味随不同氨基酸有所其味随不同氨基酸有所其味随不同氨基酸有所 不同。不同。不同。不同。（一）（一）AAAA的光学活性和立体化学的光学活性和立体化学
26、1 1 1 1、氨基酸的构型氨基酸的构型氨基酸的构型氨基酸的构型构型构型构型构型(configuration)：具有相同的分：具有相同的分：具有相同的分：具有相同的分子式和结构式，但原子在空间的分布子式和结构式，但原子在空间的分布子式和结构式，但原子在空间的分布子式和结构式，但原子在空间的分布排列不同。排列不同。排列不同。排列不同。构象构象构象构象(conformation)(conformation)(conformation)(conformation)：在化学结构：在化学结构：在化学结构：在化学结构和构型同的分子中，其原子由于单键和构型同的分子中，其原子由于单键和构型同的分子中，其原子由
27、于单键和构型同的分子中，其原子由于单键的内旋转而在空间形成的不同的构象的内旋转而在空间形成的不同的构象的内旋转而在空间形成的不同的构象的内旋转而在空间形成的不同的构象体可以相互转化。体可以相互转化。体可以相互转化。体可以相互转化。ThrThr和和和和IleIle有四种光学异构体分别是有四种光学异构体分别是有四种光学异构体分别是有四种光学异构体分别是D-D-D-D-、L-L-L-L-、D-D-D-D-别别别别-、L-L-L-L-别别别别-氨基酸。氨基酸。氨基酸。氨基酸。L-苏氨酸苏氨酸(L-threonine)D-苏氨酸苏氨酸(D-threonine)L-别别-苏氨酸苏氨酸(L-allo-thr
28、eonine)D-D-别别-苏氨酸苏氨酸 (D-allo-threonine(D-allo-threonine2 2、氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性 P143P143旋旋旋旋光光光光性性性性：除除除除甘甘甘甘氨氨氨氨酸酸酸酸外外外外，-氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸都都都都具具具具有有有有旋旋旋旋光光光光性性性性，能能能能使使使使偏偏偏偏振振振振光光光光平平平平面面面面向向向向左左左左或或或或向向向向右右右右旋旋旋旋转转转转，左左左左旋旋旋旋者者者者通通通通常常常常用用用用（-）表表表表示示示示，右旋者用（右旋者用（右旋者用（右旋者用（+）表示。）表示。）表示。）表示。光光光光学学学学异异异异构构构构
29、体体体体：-氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸中中中中-碳碳碳碳原原原原子子子子是是是是一一一一个个个个不不不不对对对对称称称称碳碳碳碳原原原原子子子子，在在在在空空空空间间间间的的的的排排排排列列列列方式有两种方式：方式有两种方式：方式有两种方式：方式有两种方式：D D D D型和型和型和型和L L L L型。型。型。型。光学异构体光学异构体光学异构体光学异构体的的的的化学性质和物理性质化学性质和物理性质化学性质和物理性质化学性质和物理性质都是一样都是一样都是一样都是一样。并且，构型与旋光方向。并且，构型与旋光方向。并且，构型与旋光方向。并且，构型与旋光方向没有直接对应关系。没有直接对应关系。没有直接
30、对应关系。没有直接对应关系。氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸的的的的旋旋旋旋光光光光性性性性（符符符符号号号号和和和和大大大大小小小小）取取取取决决决决于于于于它它它它的的的的R R R R基基基基的的的的性性性性质质质质，并并并并与与与与溶溶溶溶液液液液的的的的PHPHPHPH值有关值有关值有关值有关。P144 P144 P144 P144 图图图图3-163-163-163-16 比比旋旋光光度度 ：单单单单位位位位浓浓浓浓度度度度和和和和单单单单位位位位长长长长度度度度下下下下的旋光度。是旋光物质的特征物理常数。的旋光度。是旋光物质的特征物理常数。的旋光度。是旋光物质的特征物理常数。的旋光度。是
31、旋光物质的特征物理常数。P P P P3 3 3 3表表表表3-43-43-43-4蛋白质中蛋白质中蛋白质中蛋白质中L L L L型氨基酸的比旋光度型氨基酸的比旋光度型氨基酸的比旋光度型氨基酸的比旋光度 消消旋旋作作用用 ：旋旋旋旋光光光光性性性性物物物物质质质质在在在在化化化化学学学学反反反反应应应应中中中中，只只只只要要要要其其其其不不不不对对对对称称称称碳碳碳碳原原原原子子子子经经经经过过过过对对对对称称称称状状状状态态态态的的的的中中中中间间间间阶阶阶阶段段段段，即即即即发发发发生生生生消消消消旋旋旋旋作作作作用用用用，并并并并转转转转变变变变为为为为D-D-D-D-型和型和型和型和L
32、-L-L-L-型型型型的等当量混合物，称的等当量混合物，称的等当量混合物，称的等当量混合物，称消旋物消旋物消旋物消旋物。外消旋物外消旋物外消旋物外消旋物：D-D-D-D-型和型和型和型和L-L-L-L-型的等摩尔混合型的等摩尔混合型的等摩尔混合型的等摩尔混合物物物物内消旋物内消旋物内消旋物内消旋物：分子内消旋：分子内消旋：分子内消旋：分子内消旋 胱氨酸有三种立体异构体：胱氨酸有三种立体异构体：胱氨酸有三种立体异构体：胱氨酸有三种立体异构体：L-L-L-L-胱氨酸胱氨酸胱氨酸胱氨酸 D-D-D-D-胱氨酸胱氨酸胱氨酸胱氨酸 内消旋胱氨酸内消旋胱氨酸内消旋胱氨酸内消旋胱氨酸 （二）氨基酸的光谱性质
33、（二）氨基酸的光谱性质可见光区：无吸收可见光区：无吸收可见光区：无吸收可见光区：无吸收远紫外和红外区：都吸收远紫外和红外区：都吸收远紫外和红外区：都吸收远紫外和红外区：都吸收近紫外区（近紫外区（近紫外区（近紫外区（200400nm200400nm200400nm200400nm）：）：）：）：Tyr/Trp/PheTyr/Trp/PheTyr/Trp/PheTyr/Trp/Phe 原因：原因：原因：原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-C=C-1 1、紫外吸收光谱、紫外吸收光谱酪氨酸的酪氨酸的酪氨酸的酪氨
34、酸的 maxmaxmaxmax275nm275nm275nm275nm，275=1.4275=1.4275=1.4275=1.4101010103 3 3 3 苯丙氨酸的苯丙氨酸的苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmaxmaxmax257nm257nm257nm257nm，257=2.0257=2.0257=2.0257=2.0101010102 2 2 2 色氨酸的色氨酸的色氨酸的色氨酸的 maxmaxmaxmax280nm280nm280nm280nm，280=5.6280=5.6280=5.6280=5.6101010103 3 3 3蛋白质含量测定蛋白质含量测定280nm、核磁共振波谱、核磁
35、共振波谱二二.氨基酸的酸碱性质氨基酸的酸碱性质（P130P130P130P130）1.1.氨基酸氨基酸的兼性离子形式的兼性离子形式 1 1 1 1三种现象：三种现象：三种现象：三种现象：（1 1 1 1）晶体晶体晶体晶体熔熔熔熔点高点高点高点高 （2 2 2 2）不溶于非极性溶剂）不溶于非极性溶剂）不溶于非极性溶剂）不溶于非极性溶剂 （3 3 3 3）介电常数高）介电常数高）介电常数高）介电常数高22原因：原因：（1 1 1 1）-羧基羧基羧基羧基的的的的 pKpKpKpK1 1 1 1=2.02.02.02.0，当当当当pH3.5pH3.5pH3.5pH3.5，-COO-COO-COO-CO
36、O-存在。存在。存在。存在。-氨基氨基氨基氨基的的的的 pKpKpKpK2 2 2 2=9.=9.=9.=9.4 4 4 4，当当当当pH8.0pH8.0pH8.0pH8.0时时时时，-NH-NH-NH-NH+3 3 3 3存存存存在在在在。3.5pH8.03.5pH8.03.5pH8.03.5pH pH pH pH pKa pKa pKa pKa 时，时，时，时，碱碱碱碱酸酸酸酸 平衡右移平衡右移平衡右移平衡右移 pH =pH =pH =pH =pKapKapKapKa 时，时，时，时，碱碱碱碱=酸酸酸酸 平衡平衡平衡平衡 pH pH pH pH 碱碱碱碱 平衡左移平衡左移平衡左移平衡左移（
37、2 2 2 2）pKa pKa pKa pKa 就是就是就是就是HA50%HA50%HA50%HA50%解离解离解离解离 碱碱碱碱=酸酸酸酸 时溶液的时溶液的时溶液的时溶液的 pH pH pH pH值，值，值，值，Ka Ka Ka Ka 就是此时溶液的就是此时溶液的就是此时溶液的就是此时溶液的H+H+H+H+。（3 3 3 3）当）当）当）当 碱碱碱碱=酸酸酸酸 时溶液的时溶液的时溶液的时溶液的pHpHpHpH值等于值等于值等于值等于pKapKapKapKa氨基酸在水溶液中既能起氨基酸在水溶液中既能起氨基酸在水溶液中既能起氨基酸在水溶液中既能起质子供体质子供体质子供体质子供体的作用的作用的作用
38、的作用 又能起又能起又能起又能起质子受体质子受体质子受体质子受体的作用，因此是的作用，因此是的作用，因此是的作用，因此是两性电解质两性电解质两性电解质两性电解质。+H+H+H+H+GlyGly的两性解离和酸碱滴定曲线的两性解离和酸碱滴定曲线 终点：终点：终点：终点：100%100%100%100%Gly+,Gly+,Gly+,Gly+,净电荷：净电荷：净电荷：净电荷：+1+1+1+1 第一拐点：第一拐点：第一拐点：第一拐点：50%Gly+,50%Gly 50%Gly+,50%Gly 50%Gly+,50%Gly 50%Gly+,50%Gly 平均净电荷平均净电荷平均净电荷平均净电荷+0.5+0
39、.5+0.5+0.5 pH=pK1+lgGly/Gly+=pK1=2.34 pH=pK1+lgGly/Gly+=pK1=2.34 pH=pK1+lgGly/Gly+=pK1=2.34 pH=pK1+lgGly/Gly+=pK1=2.34 第二拐点：第二拐点：第二拐点：第二拐点：100%100%100%100%Gly Gly Gly Gly 净电荷为净电荷为净电荷为净电荷为0,0,0,0,第三拐点：第三拐点：第三拐点：第三拐点：50%Gly50%Gly50%Gly50%Gly，50%Gly-50%Gly-50%Gly-50%Gly-净电荷：净电荷：净电荷：净电荷：-0.5-0.5-0.5-0.5
40、 pH=pK2+lgGly/Gly=pK2=9.6 pH=pK2+lgGly/Gly=pK2=9.6 pH=pK2+lgGly/Gly=pK2=9.6 pH=pK2+lgGly/Gly=pK2=9.6 终点：终点：终点：终点：100%Gly-,100%Gly-,100%Gly-,100%Gly-,净电荷：净电荷：净电荷：净电荷：-1-1-1-1 在在在在pH2.34pH2.34pH2.34pH2.34和和和和pH9.60pH9.60pH9.60pH9.60处，处，处，处，GlyGlyGlyGly具有缓冲能力。具有缓冲能力。具有缓冲能力。具有缓冲能力。3.3.氨基酸的等电点氨基酸的等电点 (1)
41、(1)氨基酸的等电点氨基酸的等电点氨基酸的等电点氨基酸的等电点:当溶液浓度为某一当溶液浓度为某一当溶液浓度为某一当溶液浓度为某一pHpHpHpH值时，氨基酸分值时，氨基酸分值时，氨基酸分值时，氨基酸分子中所含的子中所含的子中所含的子中所含的-NH3-NH3-NH3-NH3+和和和和-COO-COO-COO-COO-数目正好相等，数目正好相等，数目正好相等，数目正好相等，即净电荷为即净电荷为即净电荷为即净电荷为0 0 0 0。在电场中的氨基酸既不向。在电场中的氨基酸既不向。在电场中的氨基酸既不向。在电场中的氨基酸既不向正极也不向负极移动，此时溶液的正极也不向负极移动，此时溶液的正极也不向负极移动
42、，此时溶液的正极也不向负极移动，此时溶液的pHpHpHpH值值值值即为氨基酸的等电点，简称即为氨基酸的等电点，简称即为氨基酸的等电点，简称即为氨基酸的等电点，简称pIpI。等电点时，氨基酸处于两性离子状态。等电点时，氨基酸处于两性离子状态。等电点时，氨基酸处于两性离子状态。等电点时，氨基酸处于两性离子状态。在某一试验条件下，等电点是氨基酸的在某一试验条件下，等电点是氨基酸的在某一试验条件下，等电点是氨基酸的在某一试验条件下，等电点是氨基酸的特征常数。特征常数。特征常数。特征常数。（2 2）等电点的计算）等电点的计算 中性氨基酸：以中性氨基酸：以中性氨基酸：以中性氨基酸：以GlyGlyGlyGl
43、y为例为例为例为例 K1=GlyH+Gly+K2=Gly-H+GlypIpI时，时，Gly+=Gly-GlyH+K1=GlyK2H+H+2=K1K2pH=（pK1+pK2）/2pI=（pK1+pK2）/2pI=（2.34+9.60）/2=5.97Gly对多氨基和多羧基氨基酸的解离对多氨基和多羧基氨基酸的解离 解离原则：解离原则：先解离先解离先解离先解离a-COOH,a-COOH,a-COOH,a-COOH,随后其他随后其他随后其他随后其他-COOH;-COOH;-COOH;-COOH;然后解离然后解离然后解离然后解离a-NHa-NHa-NHa-NH3 3 3 3+，随后其他，随后其他，随后其他
44、，随后其他a-NH3+a-NH3+a-NH3+a-NH3+pIpIpIpI等于两性离子两侧的等于两性离子两侧的等于两性离子两侧的等于两性离子两侧的pKpKpKpK值得算术平均值得算术平均值得算术平均值得算术平均值。值。值。值。酸性氨基酸，以酸性氨基酸，以AspAsp为例：为例：碱性氨基酸，以碱性氨基酸，以碱性氨基酸，以碱性氨基酸，以LysLysLysLys为例：为例：为例：为例：ApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的加入的OH-mL数数加入的加入的OH-mL数数pHpH一氨基二羧基一氨基二羧基AAAA的等电的等电点计算：点计算：pI=2pK1+pK2二氨基一羧基二氨基一羧基AAA
45、A的等电的等电点计算：点计算：pI=2pK2+pK3谷氨酸（谷氨酸（A A）和赖氨酸（）和赖氨酸（B B）滴定曲线和等电点计算）滴定曲线和等电点计算中中中中性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸：pKpKpKpK1 1 1 1，为为为为羧羧羧羧基基基基的的的的解解解解离离离离常常常常数数数数，pKpKpKpK2 2 2 2，为为为为氨基的解离常数。氨基的解离常数。氨基的解离常数。氨基的解离常数。pI=(pK pI=(pK1 1，+pK+pK2 2，)/2)/2酸酸酸酸性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸：pKpKpKpK1 1 1 1，为为为为羧羧羧羧基基基基的的的的解解解解离离离离常常常常数数数数，p
46、KpKpKpK2 2 2 2，为侧链羧基的解离常数。为侧链羧基的解离常数。为侧链羧基的解离常数。为侧链羧基的解离常数。pI=(pKpI=(pK1 1，+pK+pK2 2，)/2)/2碱碱碱碱性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸：pKpKpKpK2 2 2 2，为为为为氨氨氨氨基基基基的的的的解解解解离离离离常常常常数数数数，pKpKpKpK3 3 3 3，为侧链氨基的解离常数。为侧链氨基的解离常数。为侧链氨基的解离常数。为侧链氨基的解离常数。pI=(pK pI=(pK2 2，+pK+pK3 3，)/2)/2等电点与该离子浓度无关，只决定于两性离子等电点与该离子浓度无关，只决定于两性离子等电点与该离
47、子浓度无关，只决定于两性离子等电点与该离子浓度无关，只决定于两性离子两侧的两侧的两侧的两侧的PkaPkaPkaPka值。值。值。值。氨基酸的两性解离性质及等电点（氨基酸的两性解离性质及等电点（氨基酸的两性解离性质及等电点（氨基酸的两性解离性质及等电点（pIpIpIpI）(pK1)pH=pI 净电荷净电荷净电荷净电荷=0=0=0=0 pH pI净电荷为负净电荷为负净电荷为负净电荷为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+H+OH-+H+OH-(pK2)1.1.1.1.某氨基酸的等电点即为该氨基酸某氨基酸的等电点即为该氨基酸某氨基酸的等电点即为该氨基酸某氨基酸的等电点即为该氨
48、基酸两性离子两性离子两性离子两性离子两边的两边的两边的两边的pKpKpKpK值和的一半。值和的一半。值和的一半。值和的一半。2.2.2.2.在氨基酸等电点以上任何在氨基酸等电点以上任何在氨基酸等电点以上任何在氨基酸等电点以上任何pHpHpHpH，AAAAAAAA带净的负带净的负带净的负带净的负电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电点以下任何电点以下任何电点以下任何电点以下任何pHpHpHpH，AAAAAAAA带净的正电荷，在电带净的正电荷，在电带净的正电荷，在电带净的正电荷，在电场中向阴
49、极移动。场中向阴极移动。场中向阴极移动。场中向阴极移动。3.3.3.3.在一定在一定在一定在一定pHpHpHpH范围中，溶液的范围中，溶液的范围中，溶液的范围中，溶液的pHpHpHpH离离离离AAAAAAAA等电点愈等电点愈等电点愈等电点愈远，远，远，远，AAAAAAAA带净电荷愈多。带净电荷愈多。带净电荷愈多。带净电荷愈多。实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量的而且数量相等的正、负离形式存在，但也有少量的而且数量相等的正、负离形式存在，但也有少量的而
50、且数量相等的正、负离形式存在，但也有少量的而且数量相等的正、负离子形式，还有极少量的中性分子。氨基酸在等电点子形式，还有极少量的中性分子。氨基酸在等电点子形式，还有极少量的中性分子。氨基酸在等电点子形式，还有极少量的中性分子。氨基酸在等电点状态下，溶解度最小。状态下，溶解度最小。状态下，溶解度最小。状态下，溶解度最小。P133 P133 P133 P133 表表表表3-33-33-33-3，氨基酸的解离常数和等电点，氨基酸的解离常数和等电点，氨基酸的解离常数和等电点，氨基酸的解离常数和等电点氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的-羧基羧基羧基羧基pKapKapKapKa在在在在1.8-2.71.8-