氨基酸分析

28
2）非氧化脱氨基作用
A、还原脱氨 、
RCHNH2COOH+H2→RCH2COOH+NH3
B、水化脱氨 水化脱氨
RCHNH2COOH+H2O→RCHOHCOOH+NH3 →
29
C、直接脱氨
30
3）转氨作用
概念: A、概念: 氨基酸的α NH 转移到α 酮酸上 酮酸上， 氨基酸的α—NH2转移到α—酮酸上，生成相应的 另一种α 酮酸和 酮酸和α 氨基酸 这种作用称转氨作用 氨基酸， 转氨作用。 另一种α—酮酸和α—氨基酸，这种作用称转氨作用。 转氨酶＞50种 B、转氨酶＞50种 GOT:谷草转氨酶； GPT： GOT:谷草转氨酶； GPT：谷丙转氨酶 辅酶：磷酸吡哆醛（PLP） 辅酶：磷酸吡哆醛（PLP） 转氨反应是可逆反应 是可逆反应。 C、转氨反应是可逆反应。
氨基酸分析
1
氨基酸分析在蛋白质化学和生物技术研究、 氨基酸分析在蛋白质化学和生物技术研究、 在蛋白质化学和生物技术研究
临床诊断和细胞生理学研究、营养学与卫 临床诊断和细胞生理学研究、
生保健、培育农作物优良品种、食品、 生保健、培育农作物优良品种、食品、制
药等领域具有非常重要的意义。 药等领域具有非常重要的意义。 重要的意义
Acid； Asp： Acid） （OAA：Oxaloacetic Acid； Asp：Aspartic Acid） OAA：
34
4）联合脱氨作用
转氨作用和L-谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨 转氨作用和 谷氨酸脱氢酶的氧化脱氨
作用联合进行，称作联合脱氨作用。 作用联合进行，称作联合脱氨作用。 联合进行 联合脱氨作用
H R C NH2
13
COOH
它们发生分子内酸碱反应： 它们发生分子内酸碱反应： 分子内酸碱反应 两性离子
H R C NH2 COOH
H R C NH3 COO
从平衡式可知， 从平衡式可知，氨基酸在溶液中的荷 电状态与溶液的pH值有关。 pH值有关 电状态与溶液的pH值有关。
14
H R C NH2 COOH
26
氧化酶： 氧化酶：
a)L—氨基酸氧化酶 a)L 氨基酸氧化酶 FMN（黄素单核苷酸） FMN（黄素单核苷酸）为辅基 或FAD 黄素腺嘌呤二核苷酸）为辅基（ （黄素腺嘌呤二核苷酸）为辅基（最适 pH=10 正常条件下活力低） 10， pH=10，正常条件下活力低） b) D—氨基酸氧化酶 氨基酸氧化酶 FAD为辅基 活力强、分布广、 为辅基（ FAD为辅基（活力强、分布广、但D—氨 氨 基酸不多，作用不大） 基酸不多，作用不大）
O OH
O O O
H2O
O
OH
水合茚三酮
OH OH O O
H
R
CH COOH NH2
RCHO
OH O
NH3 CO2
20
O H OH O
O O
O
NH3
H HO O
N O
O
蓝紫色化合物
根据CO2的量或蓝紫色的深浅程度 根据CO 作为α-氨基酸定量分析的依据。 作为α 氨基酸定量分析的依据。
21
（五）氨基酸代谢
氨基酸的带电状态和在电场中的状况： 氨基酸的带电状态和在电场中的状况： 等电点 pH = pI pH < pI pH > pI
净电荷为零 带正电荷 带负电荷 在电场中不移动 在电场中移向负极 在电场中移向正极
16
要使氨基酸达到等电状态： 要使氨基酸达到等电状态：
中性氨基酸： 中性氨基酸： 酸性氨基酸： 酸性氨基酸： 碱性氨基酸： 碱性氨基酸：
COOH > NH2
6
2、化学特性
疏水性： 疏水性：Ala Val Leu Ile Phe Pro Met 带电： 带电：Arg Lys Asp Glu (His) 极性： 极性：Ser Thr Cys Asn Gln His Tyr Trp 特殊： 特殊：Gly (Pro)
7
带电氨基酸
8
极性氨基酸
22
氨基酸的降解
23
1、脱氨基作用
1）氧化脱氨基作用 2）非氧化脱氨基作用 3）转氨作用 4）联合脱氨作用
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1）氧化脱氨基作用
α-氨基酸在酶的作用下氧化脱氢生成α-酮 氨基酸在酶的作用下氧化脱氢生成α 并放出游离NH3的过程。 的过程。 酸，并放出游离 2RCHCOO - + O2 │ NH3+ 2RC-COO - + 2NH4+ ‖ O
41
Lys Met Arg
尸胺 亚精胺， 亚精胺，精胺 鲱精胺， 鲱精胺，腐胺
多胺
植物适量吸收，刺激细胞分裂， 植物适量吸收，刺激细胞分裂，生长和防 止衰老等作用——植物生长调节剂 止衰老等作用 植物生长调节剂
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3、氨基酸分解产物的代谢
氨基酸分解产物: 氨基酸分解产物: NH3 α—酮酸 酮酸 CO2 胺（RCH2NH2）
27
L—谷氨酸脱氢酶 (不需氧脱氢酶) 谷氨酸脱氢酶 不需氧脱氢酶) NAD+或NADP+为辅酶，催化可逆反应 为辅酶， NH3+ │ CH2COO│ + NAD + + H2O (CH2)2 NADP + + │ COOO ‖ CCOO │ + NADH + H + （CH2 )2 NADPH+H │ COO -
43
1) NH3的代谢
n 合成新的氨基酸及其他含氮化合物 n 酰胺的生成 酰胺的生成——储存氨的形成 储存氨的形成
尿素的形成——鸟氨酸循环 n 尿素的形成 鸟氨酸循环
n 生成铵盐
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酰胺的生成——储存氨的形成 储存氨的形成 酰胺的生成
谷氨酰胺合成酶 Glu + ATP + NH3 Gln + ADP + Pi 谷氨酸酶 Gln + H2O Glu + NH3
COOH HO H CH2OH
L-甘油醛
COOH H OH CH2OH
D-甘油醛
COOH H来自百度文库N R
L-氨基酸
COOH H R
D-氨基酸
H
NH2
12
三、氨基酸的化学性质
（一）氨基酸的两性电离和等电点
1.两性电离： 1.两性电离：氨基酸分子中含有 -NH2 和 两性电离 COOH；为简化起见可表示为： - COOH；为简化起见可表示为：
39
2） 羟化脱羧
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酪氨酸（Tyr） 多巴→ 酪氨酸（Tyr）→多巴→多巴胺
多巴聚合→黑素，它是土豆、 多巴聚合→黑素，它是土豆、梨、苹果切 开后切口变黑的原因，人体毛囊和表皮细 开后切口变黑的原因， 胞也可形成黑素，使毛发和皮肤变黑。 胞也可形成黑素，使毛发和皮肤变黑。
多巴与多巴胺还可合成生物碱（植物） 多巴与多巴胺还可合成生物碱（植物）及 动物中去甲肾上腺素和肾上腺素。 动物中去甲肾上腺素和肾上腺素。
pI < pH 7 pI < pH 7 pI > pH 7
加少量酸 加酸 加碱
17
（二）与HNO2的反应
除脯氨酸外， 除脯氨酸外，其它氨基酸都具有 - NH2，可与 HNO2反应，定量放出氮气（ N2 ）。 反应，定量放出氮气（
R CH COOH NH2
HNO2
R
CH COOH OH
N2
利用此反应可以测定蛋白质分子中的自由 利用此反应可以测定蛋白质分子中的自由 及其水解氨基酸分子中氨基的含量 氨基及其水解氨基酸分子中氨基的含量。 氨基及其水解氨基酸分子中氨基的含量。
9
(二）命名
系统命名法：氨基作为取代基， 1. 系统命名法：氨基作为取代基，羧酸为 母体称为氨基某酸； 母体称为氨基某酸； 氨基某酸 习惯上：氨基的位置用α、β、γ…等表示 习惯上：氨基的位置用α 等表示 2.俗名： 2.俗名：多按其来源或某些性质而命名 俗名 氨基乙酸因其具有甜味而被称命名为 因其具有甜味而被称命名为甘氨 如氨基乙酸因其具有甜味而被称命名为甘氨 酸
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天冬酰胺合成酶 Asp + ATP + NH3 Asn + ADP + Pi
天冬氨酸酶 Asn + H2O Asp + NH3
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尿素的形成——鸟氨酸循环 鸟氨酸循环 尿素的形成
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a)鸟氨酸 NH3+CO2→瓜氨酸 鸟氨酸+ 鸟氨酸 b)瓜氨酸 NH3→精氨酸 瓜氨酸+ 瓜氨酸 精氨酸酶 c)Arg 尿素+鸟氨酸 尿素 鸟氨酸
两性离子 pH = pI 负离子 pH>pI
H C NH2 COO
15
H
正离子 pH<pI
H R C NH3
OH
R
H+
C NH3
COO
OH H+
COOH
R
等电点： 2. 等电点：
将氨基酸水溶液的酸碱度加以适当地调节， 将氨基酸水溶液的酸碱度加以适当地调节，使氨 基酸的酸性电离程度与碱性电离程度相等。此时， 基酸的酸性电离程度与碱性电离程度相等。此时， 氨基酸带有的正电荷数目和负电荷数目相等， 氨基酸带有的正电荷数目和负电荷数目相等，此溶 氨基酸的等电点， 表示。 值称为氨基酸的等电点 液的pH值称为氨基酸的等电点，用 pI 表示。
4
二、氨基酸的分类和命名
（一）分类 1、根据氨基酸的酸碱性
氨基酸
酸 性 氨 基 酸
碱 性 氨 基 酸
中 性 氨 基 酸
5
酸性氨基酸
二个羧基 一个氨基
天冬氨酸 谷氨酸
碱性氨基酸
一个羧基 二个或二个以上氨基
赖氨酸 精氨酸 组氨酸
中性氨基酸
一个羧基 一个氨基
实际水溶液呈弱酸性： 实际水溶液呈弱酸性 电离能力
10
（三）氨基酸的立体化学
由蛋白质水解的氨基酸都为α 氨基酸， 由蛋白质水解的氨基酸都为α-氨基酸，除甘 氨酸外，所有α 都为手性碳原子。 氨酸外，所有α- C都为手性碳原子。
H R C NH2 COOH
天然的氨基酸均为L 天然的氨基酸均为L-氨基酸
11
在糖化学中， 在糖化学中，D、L构型的参照物为甘油醛： 构型的参照物为甘油醛：
25
R R R │ 氨基酸氧化酶│ H2 O │ 氨基酸氧化酶 CHNH2 C=NH C=O+NH3 │ FAD FADH2│ │ COOH COOH COOH α-氨基酸 α-亚氨酸 α-酮酸 FAD起着电子和质子的传递体作用 起着电子和质子的传递体作用。 FAD起着电子和质子的传递体作用。FAD + 2H = FADH2 O2 过氧化氢酶 FADH2 H2O2 H2O+［O］ ［ ］
2
第一节 氨基酸的基本结构及性质
一、定义
n 氨基酸是分子中含有氨基和羧基的 氨基酸是分子中含有氨基和羧基 含有氨基和羧基的 一类化合物。 一类化合物。 组成蛋白质的氨基酸只有二十种。 n 组成蛋白质的氨基酸只有二十种。
3
二十种氨基酸中有八种 人体必需氨基酸 八种为 氨基酸。 n 二十种氨基酸中有八种为人体必需氨基酸。 n 人体必需的氨基酸：人体内不能合成，只 人体必需的氨基酸：人体内不能合成， 有靠食物供给的氨基酸。 有靠食物供给的氨基酸。 n 各种蛋白质含氨基酸的种类和数量都各不 相同。 相同。
35
36
嘌呤核苷酸循环
37
2、脱羧基作用
1）直接脱羧 ）
脱羧酶 RCHNH2COOH 磷酸吡哆醛 CO2+RCH2NH2
38
Glu→γ-氨基丁酸 → 氨基丁酸 对中枢神经系统传导有抑制作用） （对中枢神经系统传导有抑制作用） Asp→β-丙氨酸（泛酸组分） 丙氨酸（ → 丙氨酸 泛酸组分） Trp（脱氨、脱羧、氧化）→吲哚乙酸 （脱氨、脱羧、氧化） 植物生长素） （植物生长素） His→组胺（降血压作用） →组胺（降血压作用） Tyr→酪胺（升血压作用） →酪胺（升血压作用） Ser（脱羧）→乙醇胺（甲基化）胆碱→二者分 （脱羧） 乙醇胺（甲基化）胆碱→ 别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。 别合成脑磷脂和卵磷脂，可作为生物膜的成分。
18
（三）脱羧反应
R CH COOH NH2
Ba(OH)2 R
CH2 NH2
CO2
脱羧反应亦可在某些细菌的存在下， 脱羧反应亦可在某些细菌的存在下，由 于酶的作用发生， 于酶的作用发生，如： 腐胺 精氨酸或鸟氨酸
H2N
(CH2)4 NH2
尸胺 赖氨酸
H2N (CH2)5 NH2
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（四）与茚三酮的显色反应 O
H2O+2NH3+CO2+3ATP→NH2-CO-H2+AMP+P → Pi+2ADP+ Pi
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2)α—酮酸的代谢 2)α 酮酸的代谢
A、再合成氨基酸 氧化成CO2+H2O B、氧化成
31
谷丙转氨酶
PLP
32
谷草转氨酶
PLP
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转氨作用是连接糖代谢和氨基酸代谢的桥梁， 转氨作用是连接糖代谢和氨基酸代谢的桥梁， Lys、Thr外其余氨基酸均可参与 外其余氨基酸均可参与， 除Lys、Thr外其余氨基酸均可参与，特别注 意下面三种氨基酸的转化。 意下面三种氨基酸的转化。
丙酮酸 α-酮戊二酸 草酰乙酸(OAA) 草酰乙酸(OAA) 丙氨酸 （Ala） Ala） 谷氨酸（Glu） 谷氨酸（Glu） 天冬氨酸（Asp） 天冬氨酸（Asp）