氨基酸专业知识

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和苯丙氨酸)反应生成二硝基苯衍生物而显黄色。
• 双缩脲能够与碱性硫酸铜作用,产生兰色的铜-
双缩脲络合物,称为双缩脲反应。含有两个以上肽 键的多肽,具有与双缩脲相似的结构特点,也能发 生双缩脲反应,生成紫红色或蓝紫色络合物。这是 多肽定量测定的重要反应。
3,食品工业
• 营养强化剂; • 谷氨酸钠-味精; • 天冬氨酸钠:可用于清凉饮料,能增加清凉
感并使香味浓厚爽口; • 天冬氨酰苯丙氨酸甲酯:-甜味素APM
4,农业
• 杀虫剂:刀豆氨酸、5-羟色氨酸可使南方毛虫拒食 而死;半胱氨酸可杀死黄瓜蝇;甘氨酸乙酯衍生的 二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀螨效果;
苯丙氨酸 脯氨酸 门冬氨酸 赖氨酸 (1)pH=7.0 负 阳极 负 阳极 负 阳极 正 阴极 (2)pH=6.0 负 阳极 正 阴极 负 阳极 正 阴极 (3)pH=5.0 正 阴极 正 阴极 负 阳极 正 阴极 (4)pH=2.0 正 阴极 正 阴极 正 阴极 正 阴极
注意: (1)中性氨基酸的pI<7,往往pI≈6; (2)各种氨基酸处于等电点时,是电中 性的,以偶极离子形式存在,与H2O的亲 合力小于正、负离子状态,因此,等电 点时,其溶解度最小,易沉淀。
NH2
or H2O2
NH
亚氨基酸
R C COOH
O
+ NH3
酮酸
(3)与2.4—二硝基氟苯(DNFB)的反应:
O2N
F+ R
H C
COOH
DNFB NO2
NH2
R
O2N
H N
C
COOH + HF
H
NO2 N-DNP-氨基酸 (黄色)
• Sanger法。2,4-二硝基氟苯在碱性条件下,能够与肽链 N-端的游离氨基作用,生成二硝基苯衍生物(DNP)。
+
氨基酸
用途:多肽链氨基酸顺序分析。
Amino Acids Analyzer
肽中氨基酸组分分析
—— The number and kinds of amino acids —— 6 N HCl, heating at 100oC for 24 h —— automated amino acid analyzer
• 半必需氨基酸:精氨酸、组氨酸是幼儿
所必需的。
治疗药剂
• 1,精氨酸:对治疗高氨血症、肝机能障碍等疾病 颇有效果;
• 2,天冬氨酸:钾镁盐可用于恢复疲劳;治疗低钾 症心脏病、肝病、糖尿病等。
• 3,半胱氨酸:能促进毛发的生长,可用于治疗秃 发症;甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎等;
• 组氨酸:可扩张血管,降低血压,用于心绞痛,心 功能不全等疾病的治疗。
(4)与甲醛的反应:
H R C COOH + HCHO
NH2
H R C COOH
N CH2 N-亚甲基氨基酸
(西佛碱)
3.羧基的反应: (1)酸性;(2)酯化反应; (3)脱羧反应.
R

H C
COOH
Ba(OH)2
NH2
H2 R C NH2 + CO2
4.氨基、羧基共同参与的反应:
(1)与水合茚三酮反应:
L-Lue
L-pro
D-Orn L-Val
Tyr-Gly-Gly-Phe-Met methionine enkephalin
gramicidin S
肽 (Peptides)
▪ 肽的结构特征:Peptide bond —— 一分子氨
基酸的羧基与另一分子氨基酸的氨基失去一 分子水而形成的酰胺键。
HO H2N C C OH
纸电泳 (Paper electrophoresis)
pH < pI, 样品带正电荷,样品点向阴极移动 pH > pI, 样品带负电荷,样品点向阳极移动 pH = pI, 样品不带电荷,样品点不移动
例题与习题
现在有四个氨基酸:苯丙氨酸pI=5.5、脯氨酸pI=6.3、门冬 氨酸pI=2.8和赖氨酸pI=9.7,请问在以下pH条件下进行电 泳,各氨基酸的主要存在形式是什么?在外电场作用下, 移向阳极还是阴极?
组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。
肽 (Peptides)
▪ 自然界存在多种肽类物质,如:
青霉素
短杆菌肽S
L-Val
S
H NR
L-Val L-Orn
L-Pro
L-Leu
HOOC
O
N
O D-Cys L-Phe
D-Phe
P脑en啡ic肽illine
Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu leucine enkephalin
2 R SH 巯基
Disulfide Bonds
Hair: Straight or curly?
烫发的过程是一个旧二 硫键还原打开而后又氧 化形成新的二硫键过程
颜色反应
• 多肽可与多种化合物作用,产生不同的颜色反应。 这些显色反应,可用于多肽的定性或定量鉴定。
• 如黄色反应,是由硝酸与氨基酸的苯基(酪氨酸
• 在化妆品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一 些维生素,可防止皮肤老化。
六 、肽 (Peptides)
▪ Peptides —— 由两个以上氨基酸通过肽
键(酰胺键)连接起来的化合物。
二肽(dipeptide):2 amino acid residues 寡肽(oligopeptide ):2~10 amino acid residues 多肽(polypeptide ):> 10 amino acid residues 蛋白质(protein ):molecular weight > 10 Kd’
OH
CH3 CH3
CO2H
CH2
肽键 OH
CONH2
• 在多肽链中,氨基酸残基按一定的 顺序排列,这种排列顺序称为氨基 酸顺序
•通常在多肽链的一端含有一个游离 的-氨基,称为氨基端或N-端;在 另一端含有一个游离的-羧基,称 为羧基端或C-端。
•氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残 基开始,以C-端氨基酸残基为终点 的排列顺序。如上述五肽可表示为:
COOH NH2
cid
-amino acid
o-amino benzoic acid
• 组成肽和蛋白质的结构单元分子
------ -Amino Acid
NH2
一、分类
1.根据R-基的不同——脂肪氨基酸、芳香 氨基酸、杂环氨基酸; 2.根据R-的极性可分为:
(1)中性氨基酸 (2)碱性氨基酸 (3)酸性氨基酸
R
R'
O H H2N C C
R
HH N C COOH + H2O
R' 二肽
二肽:
肽键
O H H2N C C
R
HH N C COOH
R'
N-端氨基酸残基
C-端氨基酸残基
五、氨基酸的应用
• 1,医药工业 • 氨基酸输液
• 必需氨基酸:苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、
异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋 氨酸
• 在酸性条件下水解,得到黄色DNP-氨基酸。该产物能够 用乙醚抽提分离。不同的DNP-氨基酸可以用色谱法进行 鉴定。
O2N
RO F + H2N CH C
O2N
RO HN CH C
NO2 DNFB
H+ H2O
O2N
N-端 氨 基 酸 RO
HN CH C OH
NO2 DNP-氨 基 酸
NO2 DNP衍 生 物
• Ser-Val-Tyr-Asp-Gln
肽链的氨基酸顺序与命名
Ser
Gly
Tyr
Ala
Leu
O
+H3NHCC NHCH2C
HOH2C
O
O CH3
NHCHC NHCHC
CH2
O
NHCHCOOCH2 CH(CH3)2
OH N-terminate
C-terminate
命名以C-端氨基酸为母体 丝氨酰-甘氨酰-色氨酰-丙氨酰-亮氨酸
H2N CH2 COOH
甘氨酸
HOOC CH2 CH2CH COOH NH2
谷氨酸
H2N CH2CH2CH2CH2CH COOH NH2
赖氨酸
中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸
二、α-氨基酸的构型: 组成蛋白质的氨基酸的α-C均为手性
碳,因此都具有旋光性,且以L-型为主。
特例(Gly): H2N CH2COOH 甘氨酸(Gly)
2,化学工业
• 维生素B6:可采用丙氨酸或天冬氨酸为原料合成。 • 叶酸:需要用谷氨酸为原料合成。 • 氨基酸表面活性剂:酰基谷氨酸钠、十六烷基-L-
赖氨酰-L-赖氨酸甲酯二盐酸、月桂酰-L-精氨酸乙 酯盐酸等具有较强的抗菌杀菌活性,且无刺激性。 • 聚合氨基酸:聚谷氨酸甲酯可用于作为合成皮革的 表面处理剂;聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯与 磷酸高级烷基酯结合得到化合物可作为可塑剂,稳 定剂等。
2.氨基的反应 (1)亚硝化——放出N2 :
R
H C
COOH
HNO2
NH2
H R C COOH
OH + H2O + N2
用途:范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。
(2)氧化脱氨反应: ——在H2O2或KMnO4等氧化剂的作用下,氨 基酸分子中-NH2可被氧化成羰基。
R
H C
COOH
KMnO4
R C COOH
R1
H
H N C COOH
H
R2
H2O
HO
H
H2N C C R1
HN C COOH R2
peptide bond
▪任何羧酸的羧基与任何胺的氨基形成的酰胺键是肽键吗?
Peptide Bonds
肽键的平面特征
肽键
O CN
OC N+
O
C
CN
C
H
• 肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具 有明显的共轭作用。
偶极离子 不动 (电中性)
正离子 移向负极
pH>pI
-COOH>-NH2
负离子 移向正极
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① 纸电泳 (Paper electrophoresis)
Anode
filter paper
Cathode
Buffer
pH < pI, 样品点向阴极移动
pH > pI, 样品点向阳极移动
pH = pI, 样品点不移动
• 组成肽键的原子处于同一平面。
• 肽键中的C-N键具有部分双键性质,不能自 由旋转。
• 在大多数情况下,以反式结构存在。
Ser
Val
Tyr
Asp
Gln
H
H
H
H
H
O
O
O
O
H3N+ C C N C C N C C N C C N C COO-
N-端 CH2
H CH
H CH2
H CH2
H CH2 C-端
氨基酸在不同环境中的存在形式及在电场中的行为溶液的ph值电离能力离子形式电场中的移动方向偶极离子正离子负离子不动电中性移向正极移向负极phpiphpicoohnh返回相关链接1phpi样品点向移动phpi样品点向移动phpi样品点不移动anodecathodebufferfilterpaperpaperelectrophoresisphpi样品带正电荷样品点向阴极移动phpi样品带负电荷样品点向阳极移动phpi样品不带电荷样品点不移动纸电泳paperelectrophoresis现在有四个氨基酸
α-C为决定构型的碳原子:
CHO HO * H
CH2OH
L-(-)-甘油醛
COOH
H2N * H
H
OH
CH3 L-苏氨酸
COOH
H2N * H
H3C
H
CH2CH3 L-异亮氨酸
三、氨基酸的物理性质(自学):
1.水溶性:大多氨基酸易溶于水; 2.旋光性:除甘氨酸外,氨基酸都具
有旋光性; 3.熔点较高,一般在200℃以上。
第十四章 氨基酸、蛋白质和核酸
第一节 氨基酸(amino acid) 第二节 蛋白质(protein) 第三节 核酸(nucleate)
第一节 氨基酸(amino acid)
CH3CHCOOH NH2
-amino acid
NH2CH2CH2COOH -amino acid
COOH
NH2CH2CH2CH2COOH
四、氨基酸的化学性质: 1.两性及等电点两性反应
H R C COOH
NH2
H R C COO OH
NH2 阳离子 pH>pI
H
H
R C COO
NH3 内盐(偶极离子)
pI(等电点)
H R C COOH
NH3 阳离子 pH<pI
当溶液浓度为某一pH值时,氨基酸分子 中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等, 净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等
思考题:Are Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu and Leu-AlaTyr-Gly-Ser same peptides?
肽 (Peptides)
▪ 二硫键Disulfide bond —— The S-S bond
in disulfide.
2 R SH 氧化 RS SR
硫醇
二硫化物
还原
RS SR
电点,简称pI。
在等电点时,氨基酸既不向正极也不向 负极移动,即氨基酸处于两性离子状态。
等电点时,AA溶解度最小,最容易从溶液中 析出。
利用等电点,可分离各种不同的氨基酸。
氨基酸在不同环境中的存在形式 及在电场中的行为
溶液的PH值 电离能力 离子形式 电场中的 移动方向
pH=pI pH<pI
-COOH=-NH2 -COOH<-NH2
α-氨基酸 + 水合茚三酮
兰紫色
除α-氨基酸外,肽、蛋白质也有此 反应。
PH5~7 茚三酮
蓝紫色 与脯氨酸或羟脯氨酸显黄色
用于检验氨基酸
(2)络合反应
α-氨基酸 + Cu2+
深兰色
COOH
H2N
H + Cu2+
R
RH
N
O
Cu
O
N
O
H
2+ O R
(3)成肽反应
H
H
核酸
H2N C COOH + H2N C COOH (生物体内)
• 杀菌剂:N-月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病;-1, 4环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等;
• 除草剂:如N-3,4二氮丙氨酸,硫代氨基酸酯等;
5,化妆品工业
• 氨基酸能调节皮肤pH的变动,对细菌的防护 作用,也可作为皮肤、毛发的营养成分,增 加皮肤、毛发的光泽。
• 防止皮肤干燥的自然保湿因子的主要成分是 甘氨酸、羟基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、 丝氨酸等游离氨基酸。
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