学反应 光学性质 氨基酸的兼性离子形式 R-CH-COOH NH2 R-CH-COONH3+ 兼性离子： 兼性离子：是指在同一个氨基酸分子上同时带有能 解离出质子的-NH3+正离子和能接受质子的 正离子和能接受质子的解离出质子的 COO-负离子，使同一氨基酸分子带有正、负两种 负离子，使同一氨基酸分子带有正、 电荷的离子形式。 电荷的离子形式。 氨基酸的解离依照Bronsted-Lowry的酸碱质子理论 依照Bronsted-Lowry的酸碱质子理论，氨基酸在水中的两性离子既 的酸碱质子理论， 起酸（质子供体）的作用，又起碱（质子受体）的作用。 起酸（质子供体）的作用，又起碱（质子受体）的作用。 作为质 子供体 作为质 子受体 H-CH-COONH3+ H-CH-COONH3+ +H+ H-CH-COO- +H+ NH2 H-CH-COOH NH3+ R-CH-COOH NH3+ 正离子（+） 正离子（ ） pH<等电点 等电点 -H+ +H+ R-CH-COONH3+ 兼性离子 pH=等电点 等电点 -H+ +H+ R-CH-COONH2 负离子（-） 负离子（ ） pH>等电点 等电点 在适当的酸碱度时， 在适当的酸碱度时 ， 氨基酸的氨基和羧基的解离度 完全相等。此时， 正离子]=[负离子 完全相等 。此时， [正离子 ]=[负离子]，净电荷为 负离子] 零 ， 在电场中既不向阳极移动 ， 也不向阴极移动 ， 在电场中既不向阳极移动，也不向阴极移动， 成为两性离子。这时氨基酸所处溶液的pH值称为 成为两性离子。这时氨基酸所处溶液的pH值称为 该氨基酸的等电点 该氨基酸的等电点，以pI符号表示。 等电点， pI符号表示 符号表示。 氨基酸的等电点求法： 氨基酸的等电点求法： 求法 1.先写出解离方程式； 先写出解离方程式； 先写出解离方程式 2.找出中性分子状态； 找出中性分子状态； 找出中性分子状态 3.中性状态分子两边的解离常数的平均值即为 。 中性状态分子两边的解离常数的平均值即为pI。 中性状态分子两边的解离常数的平均值即为 氨基酸的解离常数可用测定滴定曲线的实验方法求 得 以甘氨酸（Gly） 以甘氨酸（Gly）为例 氨基酸各基团的表观解离常数见表3-3. 氨基酸各基团的表观解离常数见表 根据平衡常数公式可得： 根据平衡常数公式可得： pH=pKa+lg[质子受体 质子供体] 质子受体]/[质子供体 质子受体 质子供体 氨基酸的带电状况与溶液的pH有关。改变 可 氨基酸的带电状况与溶液的 有关。改变pH可 有关 以使氨基酸带上正电荷或负电荷， 以使氨基酸带上正电荷或负电荷，也可使处于兼 性离子状态。 性离子状态。 知道了氨基酸的解离常数，pI怎么求？ 当氨基酸完全质子化时（即处于酸性溶液时），再 当氨基酸完全质子化时（即处于酸性溶液时），再 ）， 用碱滴定 H-CH-COOH NH3+ Gly+ k1 k2 Ka1 H-CH-COONH3+ Gly± k3 k4 Ka2 H-CH-COONH2 Gly- a1 [Gly ±][H+] [Gly±] = [H+] Ka2 Ka1 整理得 Ka1Ka2=[H+]2 pKa1+pKa2=2pH 两边取对数 pKa1+pKa2 pH= =pI 2 结论： 结论： 氨基酸的等电点相当于该氨基酸的两性 离子状态两侧基团pK值之和的一半 离子状态两侧基团pK值之和的一半。 值之和的一半。 即pI＝1/2（pKa1+pKa2） pI＝ ） 侧链上有解离基团的氨基酸的pI如何计算？ 侧链上有解离基团的氨基酸的 如何计算？ 如何计算 （1）首先氨基酸完全质子化； 首先氨基酸完全质子化； （2）写出其解离方程式： 写出其解离方程式： ①先解离α-COOH, 再解离侧链基团上的COOH; 先解离α 再解离侧链基团上的COOH; ②再解离α-NH3+, 最后解离侧链基团上的NH3+。 再解离α 最后解离侧链基团上的NH （3）标出各解离步骤的pK值，最后以两性离子状态 标出各解离步骤的pK值 最后以两性离子状态 两侧基团pK值之和的一半计算其等电点 两侧基团pK值之和的一半计算其等电点。 值之和的一半计算其等电点。 例如： 例如： （ 1 ） Glu 的 pK1(α-COOH)=2.19 ， COOH)=2 值。 （ 2 ） Lys 的 pK1(α-COOH)=2.18, pK2(αCOOH)=2 18, NH3+)=8.95 ， pK3(ε- NH3+)=10.53 ， 计算其 )=8 95， (ε)=10.53， pI值。 pI值 pK2(γ- COOH)=4 25， COOH)=4.25，pK3(α- NH3+)=9.67,计算其pI )=9 67,计算其pI 氨基酸等电点的计算一氨基一羧基AA 一氨基一羧基 的等电点计算： 的等电点计算： 一氨基二羧基AA 一氨基二羧基 的等电点计算： 的等电点计算： 二氨基一羧基AA 二氨基一羧基 的等电点计算： 的等电点计算： pI= pI= pI= pK1+pK2 2 pK1+pKR 2 pK2+pKR 2 可见，氨基酸
的 值等于该氨基酸的两性离子状态 可见，氨基酸的pI值等于该氨基酸的两性离子状态 两侧的基团pK′值之和的二分之一。 值之和的二分之一。 两侧的基团 值之和的二分之一 等电点的应用： 等电点的应用： 1.氨基酸在等电点时溶解度最小。 1.氨基酸在等电点时溶解度最小。 氨基酸在等电点时溶解度最小 2.利用不同氨基酸等电点不同，可利用电泳的方式 2.利用不同氨基酸等电点不同， 利用不同氨基酸等电点不同 分离氨基酸。 分离氨基酸。 氨基酸的化学反应（一）由氨基参加的反应 （二）由羧基参加的反应( 自学 ) 由羧基参加的反应( （三）由氨基和羧基共同参加的反应 （四）由侧链R基团产生的反应 由侧链R (一)由氨基参加的反应 1. 与HNO2的反应 2. 酰基化和羟基化反应 3.形成西佛碱反应(自学) 3.形成西佛碱反应 自学) 形成西佛碱反应( 4.脱氨基反应(自学) 4.脱氨基反应 自学) 脱氨基反应( 1. 与HNO2的反应 R-CH-COOH +HNO2 NH2 R-CH-COOH +N2 +H2O OH 这是Van Slyke氏氨基氮测定法的原理 这是 氏氨基氮测定法的原理 2.酰基化和羟基化反应 2.酰基化和羟基化反应氨基酸氨基的一个H 氨基酸氨基的一个H可被酰基或烃基（包括环烃 及其衍生物）取代，这些取代基对氨基酸的氨基 有保护作用。 R-CH-COOH +R′X NH2 R′=酰基或烃基 酰基或烃基 R-CH-COOH +HX NHR′ X=卤素（Cl, F） 卤素（ 卤素 ） （1）酰基化试剂在多肽和蛋白质的人工合成中被用 作氨基的保护试剂。 作氨基的保护试剂。 酰化试剂：苄氧酰氯、叔丁氧甲酰氯、对酰化试剂：苄氧酰氯、叔丁氧甲酰氯、对-甲苯磺酰氯、邻苯二甲酸酐 ★丹磺酰氯（DNS-cl，5—二甲基氨基萘-1-磺酰氯） 丹磺酰氯（DNS-cl， 二甲基氨基萘常用于多肽链— 常用于多肽链—NH2末端氨基酸的标记和微量氨 基酸的定量测定。 N Gly—Ala—Ser—Leu—Phe C→→ DNS—Gly—Ala—Ser—Leu—Phe C 水解 DNS—Gly、 Ala、 Ser、 Leu、 Phe DNS-AA在紫外光激发后发黄色荧光 在紫外光激发后发黄色荧光。 在紫外光激发后发黄色荧光 （2） 烃基化反应常用于蛋白质的N端氨基酸分析 烃基化反应常用于蛋白质的N A. 与二硝基氟苯的反应 B. 氨基酸与苯异硫氰酸（PITH）的反应 氨基酸与苯异硫氰酸（PITH） Sanger 反应 2.4一二硝基氟苯（DNFB） DNP-氨基酸，黄色，层析法鉴定， 被Sanger用来测 定多肽的NH2末端氨基酸 Edman反应 反应苯异硫氰酸酯，PITC 苯乙内酰硫脲衍生物（PTH-氨基酸）， 无色，可以用层析法分离鉴定。 被Edman用来鉴定 多肽的NH2末端氨基酸 （三）由氨基和羧基共同参加的反应 1. 两性解离 2.与茚三酮的反应 2.与茚三酮的反应 3.形成肽键 3.形成肽键 4. 离子交换反应 茚三酮在弱酸中与α-氨基酸共热，引起氨基酸的 氧化脱氨、脱羧反应，最后，茚三酮与反应产物——氨 和还原茚三酮反应，生成紫色物质（λmax=570nm）。加热 (弱酸 弱酸) 弱酸 还原性茚三 酮 + 水合茚三酮(无 水合茚三酮 无 色) + NH3 CO2 RCH O + 2NH3 + 茚三酮还原性茚三 酮 3H20 紫色化合物 Pro、Hy-Pro与茚三酮直接形成黄色化合物（ λmax=440nm） 3、成肽反应 4. 离子交换反应 R-CH-COOH NH3+ + MA+ 阳离子 交换剂 R-CH-COOH NH3M 氨基酸盐 + A+ 氨基酸 （在酸性溶液中） 在酸性溶液中） R-CH-COONH２氨基酸 在碱性溶液中） （在碱性溶液中） R-CH-COOM + MB阴离子 交换剂 + B- NH2 氨基酸盐 分离氨基酸的柱层析法就是根据这个原理设计的。 分离氨基酸的柱层析法就是根据这个原理设计的。 侧链R基参加的反应(自学) （四） 侧链R基参加的反应(自学) 用于蛋白质的化学修饰 1. 苯环（Phe和Tyr） 苯环（Phe和Tyr） 2. 酚基（Tyr） 酚基（Tyr） 3. OH基（Ser, Thr） OH基 Thr） 4. SH基及-S-S-键（Cys, Cys-CYs） SH基及 基及Cys-CYs） 5. 吲哚基（Trp） 吲哚基（Trp） 6. 胍基（Arg） 胍基（Arg） 7. 咪唑基（His） 咪唑基（His） 光学性质 1、旋光性：除甘氨酸外，所有天然α-氨基酸都有不 、旋光性： 甘氨酸外 所有天然 氨基酸都有不 对称碳原子，因此所有天然氨基酸都具有旋光性。 对称碳原子，因此所有天然氨基酸都具有旋光性。 2、紫外吸收光谱：参与蛋白质组成的20种氨基酸中 、紫外吸收光谱：参与蛋白质组成的 种氨基酸中 色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸 、酪氨酸 色氨酸 和苯丙氨酸(Phe)的R基 的 基 团中含有苯环共轭双
键系统，在紫外光区显示特 团中含有苯环共轭双键系统， 共轭双键系统 征的吸收谱带，最大光吸收（ 征的吸收谱带，最大光吸收（λmax）分别为 、 ）分别为280、 275、和257nm。由于大多数蛋白质都含有这些氨 、 。 基酸残基， 基酸残基，因此用紫外分光光度法可测定蛋白质 含量。 含量 蛋白质在280nm有最大 光吸收，可用分光光度 法测定样品中蛋白质含量。 四、氨基酸混合物的分析分离（一）基于电荷性质差异的分离方法。 基于电荷性质差异的分离方法。 （二）基于分配系数（极性）差异的分离方法—— 基于分配系数（极性）差异的分离方法 分配层析。 分配层析。 （三）气液层析（气相层析、气相色谱）。 气液层析（气相层析、气相色谱）。 （四）高效液相层析（HPLC）。 高效液相层析（ ）。 （一）基于电荷性质差异的分离方法 1、 电泳分离 Glu 、 Leu 、 His 、 Lys ， 4 种 混 合 样 ， 在 pH6.0时，泳动方向及相对速度： pH6 Glu Leu His Lys pI 3.22 5.98 7.59 9.74 2、 离子交换柱层析 、 磺酸型阳离子交换树脂 P152 氨基酸在树脂上结合的牢固程度取决于： 1.氨基酸与树脂上解离基团之间的静电引力。 2.氨基酸与树脂基质聚苯乙烯之间的疏水作用。 （二）基于分配系数（极性）差异的分离方法 基于分配系数（极性） ——分配层析 分配层析 1、 纸层析 、 固定相：吸附水 流动相：丁醇、醋酸、水 分配系数 在流动相中分配系数越大，移动越快。 基本步骤： 点样、展层、现色、定性（定量）
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容