生物化学--氨基酸的结构 PPT课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
280nm
２、核磁共振波谱
六、氨基酸混合物的分析分离
（一）分配层析法的一般原理 异
——利用AA成分分配系数的差
层析系统
Leabharlann Baidu
{
固定相 流动相
{
固体 附着在固相上的液体
按两相所处状态分：
流动相 液体 固 定 相 液 体 固 体 气体
液液层析
液固层析
气液层析
气固层析
按操作形式分：
柱
纸 薄层 薄膜
固定相装于柱内
第3章
氨基酸
(Amino Acid, AA, Aa, aa)
一、氨基酸 ——蛋白质的构件分子
Protein Architecture
（一） 蛋白质水解
蛋白质——月示——胨——多肽——肽—— AA
200 蛋白质和多肽的肽键可被催化水解-500 1*104 5*103 2*103 1000 100
Cys中的二硫键可被氧化剂（过甲酸）以 及还原剂（巯基化合物）打开。
H2N-CH-COOH 6HCOOOH CH2 S S CH2 H2N-CH-COOH 2R-SH H2N-CH-COOH CH2 SO3H
+
6HCOOH
磺基丙氨酸
H2N-CH-COOH CH2 SH
+
R-S-S-R
CH2SH HOCH HCOH CH2SH
保护氨基 活化羧基
NH2 R—CH-COOH R-CH2-NH2 +CO2
脱羧酶
酰化氨基酸甲酯
YNH O R—CH—C—OCH3
肼
NH2NH2
YNH O HNO2 R—CH—C—NHNH2 酰化氨基酰肼 YNH O R—CH—C—N -—N+ N + 2H2O 酰化氨基酰叠氮
肽的人工合成
（三）α -羧基和α -氨基都参加的反应
1、 与茚三酮反应 2、 成肽反应
弱酸 加热
（四） 侧链R基参加的反应
1、Tyr
2 2 、碱性 、碱性 AA AA
3、带硫AA
Tyr酚基在3和5位上易发生亲电取代反应， 如碘化和硝化 黄色反应
HO O O OH HO O HO O
H2N
NH2
H2N
H2N
I HO
I OH
I OH
NO2
O 2N HO
侧链不含离解基团的中性AA pI
= (pK’1 + pK’2 )/2
甘 氨 酸 滴 定 曲 线
• 对于侧链含有可解离基团的AA • pI取决于两性离子两边pK’值的算术平均 值 • 酸性AA：pI = (pK’1 + pK’R-COO- )/2 • 碱性AA：pI = (pK’2 + pK’R-NH2 )/2
固定相是液体，吸附在滤纸上，将样品 点在纸上，用流动相展开 将有适当粘度的固定相涂在薄板上 与纸层析相似， 纸用其它高分子有机吸附剂代替
按层析原理分：
固定相 吸附 固体 分配 凝胶 亲和 液体 多孔凝胶， 各组分对固定相 吸附能力不同 分配系数不同 亲和性不同 通过速度不同
离子交换 离子交换剂
固定相只能与一种组分结合， ——分开其它无亲和力的组分
（二）分配柱层析
填充物为亲水性的不溶物质如纤维素、 淀粉、硅胶等，收集的组分用茚三酮 显色定量。
（三）纸层析 （四）薄层层析
（五）离子交换层析
（六）气液层析
（七）高效液相层析
固定相支持剂颗粒细，表面积大； 采取高压，洗脱速度快。
HO
+
R-S-S-R
OH
S S
+
2R-SH
五、AA的光学活性和光谱性 质
（一）AA的光学活性和立体化学
（二）氨基酸的光谱性质
1、紫外吸收光谱
可见光区：无吸收 远紫外和红外区：都吸收
近紫外区（200—400nm）： Tyr/Trp/Phe 原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-
Trp 280nm Tyr 275nm Phe 257nm 蛋白质含量测定
酸/碱能将蛋白完全水解 得到各种AA的混合物 酶水解一般是部分水解 得到多肽片段和AA的混合物
氨基酸是蛋白质的基本结构单元
（二） 氨基酸的结构
地球上天然形成的AA300种以上。 构成蛋白质的AA只有20余种，且都
是α-氨基酸。
什么是氨基酸？
什么是α-氨基酸？
• ----C-C-C-C-COOH
（二）不常见的蛋白质氨基酸
由常见aa经修饰而来。
（三）非蛋白质氨基酸
•150多种 •多是蛋白质中L型α -AA衍生物 •有一些是β -，γ -，δ -AA
•有些是D-型AA
鸟氨酸
瓜氨酸
三、氨基酸的酸碱性质
（一）兼性离子
（二）氨基酸的解离
R
H3N—CH—COOH （pH＜pI）
+
R H3N—CH—COO+
H H R —N—C—N—CH—COOH S 无水HF —N—C O C C H R N PTH-氨基酸 S PTC-氨基酸
苯氨基硫甲酰衍生物
苯乙内硫脲衍生物
2 R’ COOH R’ COO C=O + H2N CH C=N CH H R H +HR 20
-H 0
醛 氨基酸
Schiff’s碱
在生物体内经AA氧化酶催化 即脱去α-氨基而转变为酮酸。
（二） α -羧基参加的反应
1.成盐或成酯反应 2.成酰氯反应
3.脱羧基反应 4.叠氮反应
（1）与NaOH等形成盐
（2）成酯 NH2 R CH COOH + C2H5OH R CH COOC2H5 + H2O 干燥，HCl
回流
NH3· Cl
保护羧基
HN-保护基 R— CH-COOH + PCl5 HN-保护基 R — CH-COOCl + POCl3 + HCl
γβα
• ----C-C-C-C(NH2)-COOH α -氨基酸
• ----C-C-C(NH2)-C-COOH
β -氨基酸
• ----C-C(NH2)-C-C-COOH γ -氨基酸
• 大多数AA在中性pH时呈 兼性离子状态:
COO-
NH3+
• 除甘氨酸外，19种AA都具 有旋光性。 • 除胱氨酸和酪氨酸外，其余 AA都能溶于水。
NO2
Pauly反应
HO3S
N
N
HO
O
HO3S
N
N
H2N
OH
Pauly反应
HO3S N N NH2 CH2 CH COOH HN N HO3S N N
His侧链咪唑基 与重氮苯磺酸生 成棕红色化合物
Arg侧链胍基与 环己二酮生成 缩合物
Trp侧链吲哚基能被 N-溴代琥珀酰亚胺氧化 ——分光光度法测定Trp含量
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
2.与酰化试剂反应 3.烃基化反应 4.形成Schiff’s碱反 应 5.脱氨基反应
R
NH2 CH COOH + HNO2
R
OH CH COOH+H2O+N2
Slyke 法测氨基氮（体积）的基础。 N2中的1/2为氨基氮。
Van
二、氨基酸的分类
（一）常见的蛋白质氨基酸
按Ｒ基的化学结构分类：
１、脂肪族aa （１）中性aa
（2）含羟基或硫aa
（３）酸性aa及其酰胺
（４）碱性aa
２、芳香族aa
３、杂环aa
按Ｒ基的极性性质分类：
１、非极性Ｒ基aa
２、不带电荷的极性Ｒ基aa
3、带正电荷的Ｒ基aa
4、带负电荷的Ｒ基aa
R
H2N—CH—COO（pH＞pI）
（pH=pI）
（三）氨基酸的等电点
• 当溶液为某一 pH 值时， AA 主要以兼性离 子的形式存在，分子中所含的正负电荷数 目相等，净电荷为0。这一pH值即为AA的 等电点（pI）。
• 在pI时，AA在电场中既不向正极也不向负 极移动，即处于两性离子状态。
Ka1*Ka2=……
氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。
O2N NO2
R F + H2N—CH—COOH
DNFB
O2N NO2
弱碱性
R HN—CH—COOH + HF
DNP-氨基酸 （黄色）
Sanger 法测定N末端氨基酸基础
苯异硫氰酸酯PITC
H —N=C=S + R N—CH—COOH
PITC
H
pH8.3
Edman降解法基础
２、核磁共振波谱
六、氨基酸混合物的分析分离
（一）分配层析法的一般原理 异
——利用AA成分分配系数的差
层析系统
Leabharlann Baidu
{
固定相 流动相
{
固体 附着在固相上的液体
按两相所处状态分：
流动相 液体 固 定 相 液 体 固 体 气体
液液层析
液固层析
气液层析
气固层析
按操作形式分：
柱
纸 薄层 薄膜
固定相装于柱内
第3章
氨基酸
(Amino Acid, AA, Aa, aa)
一、氨基酸 ——蛋白质的构件分子
Protein Architecture
（一） 蛋白质水解
蛋白质——月示——胨——多肽——肽—— AA
200 蛋白质和多肽的肽键可被催化水解-500 1*104 5*103 2*103 1000 100
Cys中的二硫键可被氧化剂（过甲酸）以 及还原剂（巯基化合物）打开。
H2N-CH-COOH 6HCOOOH CH2 S S CH2 H2N-CH-COOH 2R-SH H2N-CH-COOH CH2 SO3H
+
6HCOOH
磺基丙氨酸
H2N-CH-COOH CH2 SH
+
R-S-S-R
CH2SH HOCH HCOH CH2SH
保护氨基 活化羧基
NH2 R—CH-COOH R-CH2-NH2 +CO2
脱羧酶
酰化氨基酸甲酯
YNH O R—CH—C—OCH3
肼
NH2NH2
YNH O HNO2 R—CH—C—NHNH2 酰化氨基酰肼 YNH O R—CH—C—N -—N+ N + 2H2O 酰化氨基酰叠氮
肽的人工合成
（三）α -羧基和α -氨基都参加的反应
1、 与茚三酮反应 2、 成肽反应
弱酸 加热
（四） 侧链R基参加的反应
1、Tyr
2 2 、碱性 、碱性 AA AA
3、带硫AA
Tyr酚基在3和5位上易发生亲电取代反应， 如碘化和硝化 黄色反应
HO O O OH HO O HO O
H2N
NH2
H2N
H2N
I HO
I OH
I OH
NO2
O 2N HO
侧链不含离解基团的中性AA pI
= (pK’1 + pK’2 )/2
甘 氨 酸 滴 定 曲 线
• 对于侧链含有可解离基团的AA • pI取决于两性离子两边pK’值的算术平均 值 • 酸性AA：pI = (pK’1 + pK’R-COO- )/2 • 碱性AA：pI = (pK’2 + pK’R-NH2 )/2
固定相是液体，吸附在滤纸上，将样品 点在纸上，用流动相展开 将有适当粘度的固定相涂在薄板上 与纸层析相似， 纸用其它高分子有机吸附剂代替
按层析原理分：
固定相 吸附 固体 分配 凝胶 亲和 液体 多孔凝胶， 各组分对固定相 吸附能力不同 分配系数不同 亲和性不同 通过速度不同
离子交换 离子交换剂
固定相只能与一种组分结合， ——分开其它无亲和力的组分
（二）分配柱层析
填充物为亲水性的不溶物质如纤维素、 淀粉、硅胶等，收集的组分用茚三酮 显色定量。
（三）纸层析 （四）薄层层析
（五）离子交换层析
（六）气液层析
（七）高效液相层析
固定相支持剂颗粒细，表面积大； 采取高压，洗脱速度快。
HO
+
R-S-S-R
OH
S S
+
2R-SH
五、AA的光学活性和光谱性 质
（一）AA的光学活性和立体化学
（二）氨基酸的光谱性质
1、紫外吸收光谱
可见光区：无吸收 远紫外和红外区：都吸收
近紫外区（200—400nm）： Tyr/Trp/Phe 原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-
Trp 280nm Tyr 275nm Phe 257nm 蛋白质含量测定
酸/碱能将蛋白完全水解 得到各种AA的混合物 酶水解一般是部分水解 得到多肽片段和AA的混合物
氨基酸是蛋白质的基本结构单元
（二） 氨基酸的结构
地球上天然形成的AA300种以上。 构成蛋白质的AA只有20余种，且都
是α-氨基酸。
什么是氨基酸？
什么是α-氨基酸？
• ----C-C-C-C-COOH
（二）不常见的蛋白质氨基酸
由常见aa经修饰而来。
（三）非蛋白质氨基酸
•150多种 •多是蛋白质中L型α -AA衍生物 •有一些是β -，γ -，δ -AA
•有些是D-型AA
鸟氨酸
瓜氨酸
三、氨基酸的酸碱性质
（一）兼性离子
（二）氨基酸的解离
R
H3N—CH—COOH （pH＜pI）
+
R H3N—CH—COO+
H H R —N—C—N—CH—COOH S 无水HF —N—C O C C H R N PTH-氨基酸 S PTC-氨基酸
苯氨基硫甲酰衍生物
苯乙内硫脲衍生物
2 R’ COOH R’ COO C=O + H2N CH C=N CH H R H +HR 20
-H 0
醛 氨基酸
Schiff’s碱
在生物体内经AA氧化酶催化 即脱去α-氨基而转变为酮酸。
（二） α -羧基参加的反应
1.成盐或成酯反应 2.成酰氯反应
3.脱羧基反应 4.叠氮反应
（1）与NaOH等形成盐
（2）成酯 NH2 R CH COOH + C2H5OH R CH COOC2H5 + H2O 干燥，HCl
回流
NH3· Cl
保护羧基
HN-保护基 R— CH-COOH + PCl5 HN-保护基 R — CH-COOCl + POCl3 + HCl
γβα
• ----C-C-C-C(NH2)-COOH α -氨基酸
• ----C-C-C(NH2)-C-COOH
β -氨基酸
• ----C-C(NH2)-C-C-COOH γ -氨基酸
• 大多数AA在中性pH时呈 兼性离子状态:
COO-
NH3+
• 除甘氨酸外，19种AA都具 有旋光性。 • 除胱氨酸和酪氨酸外，其余 AA都能溶于水。
NO2
Pauly反应
HO3S
N
N
HO
O
HO3S
N
N
H2N
OH
Pauly反应
HO3S N N NH2 CH2 CH COOH HN N HO3S N N
His侧链咪唑基 与重氮苯磺酸生 成棕红色化合物
Arg侧链胍基与 环己二酮生成 缩合物
Trp侧链吲哚基能被 N-溴代琥珀酰亚胺氧化 ——分光光度法测定Trp含量
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
2.与酰化试剂反应 3.烃基化反应 4.形成Schiff’s碱反 应 5.脱氨基反应
R
NH2 CH COOH + HNO2
R
OH CH COOH+H2O+N2
Slyke 法测氨基氮（体积）的基础。 N2中的1/2为氨基氮。
Van
二、氨基酸的分类
（一）常见的蛋白质氨基酸
按Ｒ基的化学结构分类：
１、脂肪族aa （１）中性aa
（2）含羟基或硫aa
（３）酸性aa及其酰胺
（４）碱性aa
２、芳香族aa
３、杂环aa
按Ｒ基的极性性质分类：
１、非极性Ｒ基aa
２、不带电荷的极性Ｒ基aa
3、带正电荷的Ｒ基aa
4、带负电荷的Ｒ基aa
R
H2N—CH—COO（pH＞pI）
（pH=pI）
（三）氨基酸的等电点
• 当溶液为某一 pH 值时， AA 主要以兼性离 子的形式存在，分子中所含的正负电荷数 目相等，净电荷为0。这一pH值即为AA的 等电点（pI）。
• 在pI时，AA在电场中既不向正极也不向负 极移动，即处于两性离子状态。
Ka1*Ka2=……
氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。
O2N NO2
R F + H2N—CH—COOH
DNFB
O2N NO2
弱碱性
R HN—CH—COOH + HF
DNP-氨基酸 （黄色）
Sanger 法测定N末端氨基酸基础
苯异硫氰酸酯PITC
H —N=C=S + R N—CH—COOH
PITC
H
pH8.3
Edman降解法基础