蛋白质和核酸

第十九章 蛋白质和核酸

§19—1氨基酸

一、氨基酸的结构、分类和命名

蛋白质完全水解后生成氨基酸。氨基酸已有200余种，绝大多数为α—氨基酸，绝大多数为L —氨基酸。

R C 2

H

COOH 天然产的各种不同的α-由氨基酸只R 不同而已。 1．分类

① 肪族氨基酸、芳香族氨基酸、杂环氨基酸。

② 据氨基和羧基的相对位置分为：α—氨基酸、β—氨基酸和γ—氨基酸。 ③ 据氨基和羧基的数目可分为：中性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。 2．命名：根据氨基酸的来源或性质命名。

见表20-1。生物体内作为合成蛋白质的原料只有二十种。这二十种氨基酸都有国际通用的符号，但熟记比较困难，暂用它的中文名的第一个字，如甘氨酸用“甘”。 二、氨基酸的构型

D/L 标记法：距羧基最近的手性碳原子为标准。

注意和糖中讲的D/L

构型区别，糖中是以距醛基最远的手性碳原子为

HO

COOH

H CH 3H 2N

COOH

H CH 3H 2N

COOH

H

R L- 乳酸

L- 丙氨酸

L- 型氨基酸

标准。

三、化学性质 具有氨基和羧基的典型反应。还表现出特性。 1．两性

①形成内盐 氨基酸在一般情况下不是以游离的羧基或氨基存在的，而是两性电离，在固态或水溶液中形成内盐。

如果把测得甘氨酸的K a 值看成是代表甘氨酸中铵离子的酸度。

H 3 NCHRCOO +

-

+H 2

O

H 3O +

+H 2NCHRCOO

-K a =

H 3O +H 2NCHRCOO

-H 3 NCHRCOO

+

-

如果把测得甘氨酸的K b 值看成是代表甘氨酸中羧酸根离子的碱度。

H 3 NCHRCOO +

-

+H 2O

+HO -

H 3 NCHRCOOH +

HO -K b =

H 3 NCHRCOO

+

-H 3 NCHRCOOH +

测得甘氨酸的K a =1.6×10-10，甘氨酸的K b =2.5×10-12。而大多数羧酸K a 约为10-5，大多数脂肪胺的K b 约为10-4。

因为在水溶液中，一个共轭酸和它的共轭碱的酸碱度的关系式是

L- 苏氨酸

H 2N COOH

H CH 3H

OH D-

苏阿糖

HO CHO H CH 3H

OH R CH COOH

NH 2

R CH COO

3

+-

K a ×K b =10-14。由上式算出甘氨酸中的正离子—N +H 3，K a =1.6×10-10，这意味着它的共轭碱—NH 2的K b =6.3×10-5。同样算出甘氨酸中共轭碱—COO -的K b 为2.5×10-12，这意味着它的共轭酸—COOH 的K a =4×10-3。前者对一个脂肪胺来说，后者对一个有强吸电子的羧酸来说，其酸碱度都是合理的数值。因此，在象甘氨酸这样简单的氨基酸中它的酸性基团是—N +H 3，它的碱性基团是—COO -。

② 氨基酸存在形式：氨基酸在强酸性溶液中以正离子存在，在强碱性溶液中以负离子存在。在等电点时，氨基酸主要以两性离子存在：

这样，在强酸性介质中电解氨基酸溶液，则在阴极上析出氨基酸；反之，如在强碱性介质中，则氨基酸的负离子移向阳极。

③ 成盐

在溶液中有少量不电离的氨基酸，可与强酸、强碱都能成盐，遇酸成铵盐，遇碱成羧酸盐：

④ 离子化

-R CH COOH

NH 3R CH COO

NH 3

+-R CH COO

NH 2-

（Ⅱ）

（Ⅰ）

+

正离子

两性离子

负离子

-

R CH COOH

NH 2

R CH COO

NH 3

+

-

R C H C OOH N H 2+HCl

R C H C OOH

N H

3

++Cl

-

R

C H C OOH N H 2

+R

C H C OO N H 2

+NaOH

-Na +

在水溶液中，氨基酸分子中的羧基和氨基可以分别象酸或碱一样的离子化。

2．等电点

氨基酸在水中可以发生离子化，但离子化程度是不相同的。当向氨基酸水溶液中加入酸或碱可以抑制氨基酸分子中的羧基或氨基的离子化程度。

① 等电点：当溶液调节至一定的pH 值时，氨基酸可以两性离子的形式存在，将此溶液置于电场中，氨基酸不向电场的任何一极移动，即处于电中性状态，这时溶液的pH 值称为氨基酸的等电点，通常以pl 表示。

K 1：-COOH 电离常数；K 2：-NH 3+电离常数。

② pH 值：中性氨基酸的等电点小于7（负离子要多些）。等电点一般

在5～6.3之间。

酸性氨基酸需加入酸将溶液调到等电点，故其等电点小于7

。等电点

OH -

R CH COOH

NH 3R CH COO

NH 3

++-

R CH COO NH 2-

（Ⅱ）

（Ⅰ）

+

正离子

两性离子

负离子

+H 3O

+

R CH COOH

NH 3R CH COO

NH 3

+-

R CH COO

NH 2-

（Ⅱ）

（Ⅰ）

+

+OH -OH -

+

R

C H C OOH N H 2

+R

C H C OO N H 2

+-H 2H 3O

+

R

CH COOH NH 2

+R

CH COOH NH 3

+H 2O

+

OH -

=

pI

pK 1+pK 2

2