蛋白质的水解
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氨基酸
(amino acid)
1.1 氨基酸----蛋白质的构件分子
1.1.1 蛋白质的水解 蛋白质可以被酸、碱或蛋白酶催化水
解。水解可分为完全水解和部分水解两 种情况。
1.1.1.1 酸水解
一般用6mol/L HCl 或4 mol/L H2SO4回流 20hr左右，蛋白质完全水解，不引起消 旋，得到的是L-型氨基酸。但色氨酸完 全被破坏，羟基氨基酸部分被分解，天 冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。
Ala
A
精氨酸（arginine）
Arg
R
天冬酰胺（asparagine）
Asn
N
天冬氨酸（aspartic acid）
Asp
D
Asn和/或Asp
Asx
B
半胱氨酸（cysteine）
Cys
C
谷氨酰胺（glutamine）
Gln
Q
谷氨酸（glutamic acid）
Glu
E
Gln和/或Glu
Glx
Z
甘氨酸（glycine）
Gly
G
组氨酸（histidine）
His
H
异亮氨酸（isoleucine）
Ile
I
氨基酸的简写符号（二）
名称
三字母符号
亮氨酸（leucine）
Leu
赖氨酸（lysine）
Lys
甲硫氨酸(蛋氨酸methionine） Met
苯丙氨酸（phenylalanine） Phe
脯氨酸（proline）
Pro
分为3类： 1. 脂肪族氨基酸 2. 芳香族氨基酸 3. 杂环族氨基酸
1.脂肪组氨基酸
a 中性氨基酸
O
H 2N
CH
C
OH
CH2
O
H 2N
CH
C
OH
CH2
苯丙氨酸
H 2N
O
CH
C
OH
CH2
色氨酸
HN
酪氨酸
OH
甘氨酸（氨基乙酸）是唯一不含手性碳原子的氨基酸， 因此不具旋光性。
b 含羟基或硫氨基酸
CHOH
CH2 NH2
羟赖氨酸
1.2.3 非蛋白质氨基酸
除了参与蛋白质组成的20-30种氨基酸外，还 有150多种其他氨基酸。
L型α-氨基酸的衍生物，也有些是β-、γ-或δ-氨 基酸，或D型氨基酸。
1.3 氨基酸的酸碱化学
1.3.1 氨基酸的兼性离子形式 氨基酸晶体、水溶液 中性分子形式：
晶体熔点很高，200℃以上；使水的介电常数升高。
COOH
NCS
+
H2N CH
R
苯异硫氰酸酯
在弱碱中
H HO
N
CO
SC
CH
N H
R
H+ (CH3N O2)
苯氨基硫甲酰衍生物 （ PTC-氨 基 酸 ）
NCO
SC
H C
N H
R
苯乙内酰硫脲衍生物 （ PTH-氨 基 酸 ）
按R基的极性性质，20种常见氨基酸 可分为以下4组：
① 非极性R基氨基酸
丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸 苯丙氨酸、色氨酸 甲硫氨酸 脯氨酸
1.1.2 α-氨基酸的一般结构
HN保护基 HN保护基
RCCOOH+PCl5 RCCOOCI+POCl3+HCl HH
α-氨基酸除R基为氢（甘氨酸）之外，其α-碳原子是一 个手性碳原子，因此都具有旋光性。并且蛋白质中发 现的氨基酸都是L型的。
1.2 氨基酸的分类
1.2.1 常见的蛋白质氨基酸 按R基的化学结构20种常见氨基酸可
CH C
OH
CH2
CH2
CH2
NH
C
NH
NH2
精氨酸
这些酰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。
3.4.1.3 烃基化反应
NH2
脱羧酶 R C COOH
H
R C NH2 + CO2 H2
一级胺
2，4-二硝基氟苯与氨基酸生成二硝基苯基 氨基酸。被英国的Sanger用来鉴定多肽蛋白 质的N末端氨基酸。 称Sanger 试剂。
O
COC H2
苄氧酰氯
Cl + H2N
COONa CH R
在弱碱中 （后酸化）
O
COONa
C O C N CH
H2
H
R
+ Na+ + Cl-
苄氧酰氨基酸
1.3.2 氨基酸的解离
H 2N
O
CH
C
CH2
C
O
OH
天冬氨酸
H 2N
O
CH
C
CH2
C
O
NH2
天冬酰胺
OH OH
O
H 2N
CH
C
CH2
CH2
C
O
OH 谷氨酸
丝氨酸（serine）
Ser
苏氨酸（threonine）
Thr
色氨酸（tryptophan） Trp
酪氨酸（tyrosine）
Tyr
缬氨酸（valine）
Val
单字母符号
L K M F P S T W Y V
1.2.2 不常见的蛋白质氨基酸
O C OH
HN OH
羟脯氨酸
O
H2N
CH C
OH
CH2
CH2
O H2N CH C OH
CH2
N NH
组氨酸
O C OH HN
脯氨酸
c 酸性氨基酸及其酰胺
COO-
+H3N C H
R
d 碱性氨基酸
2 芳香族氨基酸
COOH
O2N
F + H2N CH
在弱碱中
R NO2
DNFB
COOH
O2N
N CH
+ F-
H
R
NO2
DNP-氨 基 酸 （ 黄 色 ）
3 杂环族氨基酸
与 苯 异 硫 氰 酸 酯 （ PITC，Edman 试 剂 ） 反 应 ，
Edman用来鉴定多肽或蛋白质的N端氨基酸。
O
C OH
C
+
OH C
O 茚三酮
紫色复合 物的两个 共振形式
+H 3N
COO H
C
H
R
O
C C
C
O 还原茚三酮
OH H
+
NH3 +
H+
O C
C
O
O C
C C O
O
C
N
C
H
C
O
CO 2
1.1.1.2 碱水解
与5mol/L NaOH共煮10-20hr,完全水解， 多数氨基酸不同程度的被破坏，得到的 是L型和D型的混合物；精氨酸脱氨，但 色氨酸稳定。
1.1.1.3 酶水解
不产生消旋，不破坏氨基酸。部分水解。 胰 蛋 白 酶 （ trypsin）、 胰 凝 乳 蛋 白 酶
( chymotrypsin, 糜 蛋 白 酶 ) 、 胃 蛋 白 酶 (pepsin)。
②不带电荷的极性R基氨基酸
丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸 天冬酰胺、谷氨酰胺 半胱氨酸 甘氨酸
③ 带正电荷的R基氨基酸
赖氨酸、精氨酸 组氨酸（唯一一个R基的pKa值在7附近
的氨基酸）
④ 带负电荷的R基氨基酸 天冬氨酸、谷氨酸
氨基酸的简写符号(一)
名称
三字母符号
单字母符号
丙氨酸（alanine）
+
RCHO +
OH C
OH
第二个茚三酮
O
H 2N
CH
C
CH2
CH2
C
O
NH2
谷氨酰胺
OH OH
3.4 氨基酸的化学反应
3.4.1 α-氨基参加的反应
3.4.1.1 与亚硝酸反应
No Image
这是Van Slyke法测定氨基酸的基础。
3.4.1.2 与酰化试剂反应
O
H 2N
CH C
OH
CH2
CH2
CH2
CH2
wenku.baidu.comNH2
赖氨酸
O
H 2N
(amino acid)
1.1 氨基酸----蛋白质的构件分子
1.1.1 蛋白质的水解 蛋白质可以被酸、碱或蛋白酶催化水
解。水解可分为完全水解和部分水解两 种情况。
1.1.1.1 酸水解
一般用6mol/L HCl 或4 mol/L H2SO4回流 20hr左右，蛋白质完全水解，不引起消 旋，得到的是L-型氨基酸。但色氨酸完 全被破坏，羟基氨基酸部分被分解，天 冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。
Ala
A
精氨酸（arginine）
Arg
R
天冬酰胺（asparagine）
Asn
N
天冬氨酸（aspartic acid）
Asp
D
Asn和/或Asp
Asx
B
半胱氨酸（cysteine）
Cys
C
谷氨酰胺（glutamine）
Gln
Q
谷氨酸（glutamic acid）
Glu
E
Gln和/或Glu
Glx
Z
甘氨酸（glycine）
Gly
G
组氨酸（histidine）
His
H
异亮氨酸（isoleucine）
Ile
I
氨基酸的简写符号（二）
名称
三字母符号
亮氨酸（leucine）
Leu
赖氨酸（lysine）
Lys
甲硫氨酸(蛋氨酸methionine） Met
苯丙氨酸（phenylalanine） Phe
脯氨酸（proline）
Pro
分为3类： 1. 脂肪族氨基酸 2. 芳香族氨基酸 3. 杂环族氨基酸
1.脂肪组氨基酸
a 中性氨基酸
O
H 2N
CH
C
OH
CH2
O
H 2N
CH
C
OH
CH2
苯丙氨酸
H 2N
O
CH
C
OH
CH2
色氨酸
HN
酪氨酸
OH
甘氨酸（氨基乙酸）是唯一不含手性碳原子的氨基酸， 因此不具旋光性。
b 含羟基或硫氨基酸
CHOH
CH2 NH2
羟赖氨酸
1.2.3 非蛋白质氨基酸
除了参与蛋白质组成的20-30种氨基酸外，还 有150多种其他氨基酸。
L型α-氨基酸的衍生物，也有些是β-、γ-或δ-氨 基酸，或D型氨基酸。
1.3 氨基酸的酸碱化学
1.3.1 氨基酸的兼性离子形式 氨基酸晶体、水溶液 中性分子形式：
晶体熔点很高，200℃以上；使水的介电常数升高。
COOH
NCS
+
H2N CH
R
苯异硫氰酸酯
在弱碱中
H HO
N
CO
SC
CH
N H
R
H+ (CH3N O2)
苯氨基硫甲酰衍生物 （ PTC-氨 基 酸 ）
NCO
SC
H C
N H
R
苯乙内酰硫脲衍生物 （ PTH-氨 基 酸 ）
按R基的极性性质，20种常见氨基酸 可分为以下4组：
① 非极性R基氨基酸
丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸 苯丙氨酸、色氨酸 甲硫氨酸 脯氨酸
1.1.2 α-氨基酸的一般结构
HN保护基 HN保护基
RCCOOH+PCl5 RCCOOCI+POCl3+HCl HH
α-氨基酸除R基为氢（甘氨酸）之外，其α-碳原子是一 个手性碳原子，因此都具有旋光性。并且蛋白质中发 现的氨基酸都是L型的。
1.2 氨基酸的分类
1.2.1 常见的蛋白质氨基酸 按R基的化学结构20种常见氨基酸可
CH C
OH
CH2
CH2
CH2
NH
C
NH
NH2
精氨酸
这些酰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。
3.4.1.3 烃基化反应
NH2
脱羧酶 R C COOH
H
R C NH2 + CO2 H2
一级胺
2，4-二硝基氟苯与氨基酸生成二硝基苯基 氨基酸。被英国的Sanger用来鉴定多肽蛋白 质的N末端氨基酸。 称Sanger 试剂。
O
COC H2
苄氧酰氯
Cl + H2N
COONa CH R
在弱碱中 （后酸化）
O
COONa
C O C N CH
H2
H
R
+ Na+ + Cl-
苄氧酰氨基酸
1.3.2 氨基酸的解离
H 2N
O
CH
C
CH2
C
O
OH
天冬氨酸
H 2N
O
CH
C
CH2
C
O
NH2
天冬酰胺
OH OH
O
H 2N
CH
C
CH2
CH2
C
O
OH 谷氨酸
丝氨酸（serine）
Ser
苏氨酸（threonine）
Thr
色氨酸（tryptophan） Trp
酪氨酸（tyrosine）
Tyr
缬氨酸（valine）
Val
单字母符号
L K M F P S T W Y V
1.2.2 不常见的蛋白质氨基酸
O C OH
HN OH
羟脯氨酸
O
H2N
CH C
OH
CH2
CH2
O H2N CH C OH
CH2
N NH
组氨酸
O C OH HN
脯氨酸
c 酸性氨基酸及其酰胺
COO-
+H3N C H
R
d 碱性氨基酸
2 芳香族氨基酸
COOH
O2N
F + H2N CH
在弱碱中
R NO2
DNFB
COOH
O2N
N CH
+ F-
H
R
NO2
DNP-氨 基 酸 （ 黄 色 ）
3 杂环族氨基酸
与 苯 异 硫 氰 酸 酯 （ PITC，Edman 试 剂 ） 反 应 ，
Edman用来鉴定多肽或蛋白质的N端氨基酸。
O
C OH
C
+
OH C
O 茚三酮
紫色复合 物的两个 共振形式
+H 3N
COO H
C
H
R
O
C C
C
O 还原茚三酮
OH H
+
NH3 +
H+
O C
C
O
O C
C C O
O
C
N
C
H
C
O
CO 2
1.1.1.2 碱水解
与5mol/L NaOH共煮10-20hr,完全水解， 多数氨基酸不同程度的被破坏，得到的 是L型和D型的混合物；精氨酸脱氨，但 色氨酸稳定。
1.1.1.3 酶水解
不产生消旋，不破坏氨基酸。部分水解。 胰 蛋 白 酶 （ trypsin）、 胰 凝 乳 蛋 白 酶
( chymotrypsin, 糜 蛋 白 酶 ) 、 胃 蛋 白 酶 (pepsin)。
②不带电荷的极性R基氨基酸
丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸 天冬酰胺、谷氨酰胺 半胱氨酸 甘氨酸
③ 带正电荷的R基氨基酸
赖氨酸、精氨酸 组氨酸（唯一一个R基的pKa值在7附近
的氨基酸）
④ 带负电荷的R基氨基酸 天冬氨酸、谷氨酸
氨基酸的简写符号(一)
名称
三字母符号
单字母符号
丙氨酸（alanine）
+
RCHO +
OH C
OH
第二个茚三酮
O
H 2N
CH
C
CH2
CH2
C
O
NH2
谷氨酰胺
OH OH
3.4 氨基酸的化学反应
3.4.1 α-氨基参加的反应
3.4.1.1 与亚硝酸反应
No Image
这是Van Slyke法测定氨基酸的基础。
3.4.1.2 与酰化试剂反应
O
H 2N
CH C
OH
CH2
CH2
CH2
CH2
wenku.baidu.comNH2
赖氨酸
O
H 2N