蛋白质的水解

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非极性R基氨基酸 ① 非极性 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
②不带电荷的极性R基氨基酸 不带电荷的极性 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
带正电荷的R基氨基酸 ③ 带正电荷的 基氨基酸 赖氨酸、精氨酸 组氨酸( 组氨酸(唯一一个R基的pKa值在7附近 的氨基酸) )
3.4 氨基酸的化学反应
3.4.1 α-氨基参加的反应 氨基参加的反应
3.4.1.1 与亚硝酸反应
NH2 R C H COOH
OH
+
HNO2
R
C H
COOH + H2O
+ N2
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 C H2 O C Cl + H2N COONa CH R 苄氧酰氯 在弱碱中 (后酸化)
O C H2 O C N H
COONa CH R + Na+ + Cl-
苄氧酰氨基酸
这些酰化试剂在多肽和蛋白质的人工合成中被用 氨基的保护试剂。 作氨基的保护试剂 氨基的保护试剂
3.4.1.3 烃基化反应
COOH O2N F + H2N CH R NO2 DNFB 在弱碱中
COOH O2N N H CH R NO2 DNP-氨基酸(黄色) + F-
α-氨基酸的α-碳是一个不对称碳(手性 碳),不对称碳原子上的4个取代基在空 间的取向可以有两种构型,D型和L型。 氨基酸的构型以D性甘油醛为参考物。
CHO H HO C CH2OH H
+
COOCα CH3 = H
COOCα CH3 NH3+
H3N
D-甘油醛
D-丙氨酸
CHO HO H C CH2OH
一级胺
3.4.3 α-氨基和 羧基共同参加的反应 氨基和α-羧基共同参加的反应 氨基和
3.4.3.1 与茚三酮反应
O C C C O 茚三酮 C C C O 还原茚三酮 O C C C O O C C C O 紫色复合 物的两个 共振形式 O C C C O N C C OO C N H C C O O C OH 第二个茚三酮 OH H OH + H
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。 色氨酸
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)。
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:
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晶体熔点很高,200℃以上;使水的介电常数升高。
b 含羟基或硫氨基酸
O H2N CH CH 2 OH C OH H2N CH CH CH 3 O C OH OH
丝氨酸
苏氨酸
O H2N CH CH 2 SH C OH H2N CH CH 2 CH 2 S CH 3
O C OH
半胱氨酸
甲硫氨酸
c 酸性氨基酸及其酰胺
O O H2N CH CH 2 C OH O C OH H2N CH CH 2 CH 2 C OH O C OH
天冬氨酸
谷氨酸
O H2N CH CH 2 C NH 2 O C OH H2N CH CH 2 CH 2 C NH 2
O C OH
O
天冬酰胺
谷氨酰胺
d 碱性氨基酸
O H2N CH CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 C OH H2N CH CH2 CH2 CH2 NH C NH2 NH O C OH
氨基酸的简写符号( 氨基酸的简写符号(二)
名称 三字母符号 单字母符号
亮氨酸( Leu 亮氨酸(leucine) ) 赖氨酸( Lys 赖氨酸(lysine) ) 蛋氨酸methionine) Met 甲硫氨酸(蛋氨酸 蛋氨酸 ) 苯丙氨酸( 苯丙氨酸(phenylalanine) Phe ) 脯氨酸( Pro 脯氨酸(proline) ) 丝氨酸( Ser 丝氨酸(serine) ) 苏氨酸( Thr 苏氨酸(threonine) ) 色氨酸( Trp 色氨酸(tryptophan) ) 酪氨酸( Tyr 酪氨酸(tyrosine) ) 缬氨酸( Val 缬氨酸(valine) )
NH3+ S-氨乙基半胱氨酸 ( AECys)
可用于序列测定(为胰蛋白酶提供了一个新位点)。 也可用来保护肽链上的—SH基,以防止被重新氧化为二硫基。
胱氨酸中的二硫键在稳定蛋白质的构象上起很大的 作用。氧化剂和还原剂都可打开二硫键。 作用 。 氧化剂和还原剂都可打开二硫键。 如 过甲酸 和巯基化合物
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1.3.2 氨基酸的解离
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氨基酸
(amino acid)
1.1 氨基酸 蛋白质的构件分子 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 型氨基酸。但色氨酸 色氨酸完 型氨基酸 色氨酸 全被破坏,羟基氨基酸 羟基氨基酸部分被分解,天 羟基氨基酸 天 冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基 酰胺基被水解下来。 冬酰胺和谷氨酰胺的 酰胺基
H HO H+ N S C N H C C O H R (CH3NO2) S C N H C N C O H R
苯氨基硫甲酰衍生物 (PTC-氨基酸)
苯乙内酰硫脲衍生物 (PTH-氨基酸)
3.4.2 α-羧基参加的反应 羧基参加的反应 3.4.2.1 成盐和成酯反应
NH2 R C H COOH + 干燥,HCl C2H5OH 回流 R
赖氨酸
精氨酸
2 芳香族氨基酸
O H2N CH CH2 C OH H2N CH CH2 O C OH
酪氨酸 苯丙氨酸
OH
O H2N CH CH2 C OH
色氨酸
HN
3 杂环族氨基酸
O O H2 N CH CH2 C OH C OH
N NH
HN
组氨酸
脯氨酸
按R基的极性 极性性质,20种常见氨基酸 极性 可分为以下4组:
NH2 C H COOC2H5+ H2O
3.4.2.2 成酰氯反应
HN R C H
保护基 COOH + PCl5 R
HN C H
保护基 COOCI + POCl3 + HCl
这个反应可使氨基酸的羧基活化
3.4.2.3 脱羧基反应
NH2 脱羧酶 R C H COOH R C H2 NH2 + CO2
L K M F P S T W Y V
1.2.2 不常见的蛋白质氨基酸
O H2N CH CH2 CH2 HN OH CHOH CH2 NH2 C OH
O C OH
羟脯氨酸
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。
+
COOH3N H Cα CH3 =
+
COOH3N Cα CH3 H
L-甘油醛
L-丙氨酸
Thr、Leu、Pro和羟Pro还有第二个不对称碳原子。
3.5.2氨基酸的光谱性质 氨基酸的光谱性质
3.5.2.1 紫外吸收光谱 常见的20种氨基酸在可见光区域都没有 光 吸 收 , 在 红 外 和 远 紫 外 区 ( λ< 200nm)都有光吸收.
H2N
H C CH2 S S CH2
COOH 6HCOOOH 2
H2N
H C CH2 SO3H
COOH + 6HCOOH
2 2R-SH COOH
ຫໍສະໝຸດ Baidu
H2N
H C H2C
COOH SH
+
R
S
S
R
H2N
C H
3.5 氨基酸的光学活性和光谱性质
3.5.1氨基酸的光学活性和立体化学 氨基酸的光学活性和立体化学
H
-
OOC
C NH3+
C H2
S-
+ ICH2COO-
半胱氨酸
碘乙酸 H
-
OOC
C NH3+
C H2
S
CH2COO-
+
I-
羧甲基半胱氨酸
与乙撑亚胺 乙撑亚胺反应 乙撑亚胺
H H 2C HOOC C NH3
+
C H2
SH
+ H 2C
NH
+ H+
氮丙啶
H HOOC C β C H2 γ S δ C H2 ε C H2 NH3+
1.脂肪组氨基酸
a 中性氨基酸
O H2N CH H C OH H2N CH H3C
O C OH
甘氨酸
丙氨酸
O H2N CH CH CH3 C CH3 OH H2N CH CH2 CH CH3
O C OH H2N CH CH CH3 CH2 CH3
O C CH3 OH
缬氨酸
亮氨酸
异亮氨酸
甘氨酸(氨基乙酸)是唯一不含手性碳原子的氨基酸, 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 不具旋光性。 因此不具旋光性。
2, 4-二硝基氟苯 , 二硝基氟苯 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 试剂。
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。
COOH N C S + H2N CH R 苯异硫氰酸酯 在弱碱中
+
COOH OH + OH R O
+
H 3N
C
H
NH3
+
CO2
+
RCHO +
3.4.4 侧链 基参加的反应 侧链R基参加的反应
其中有些反应是蛋白质化学修饰的基础。
HO3S
N HO
N C H2 N
NH2 C H COOH
HO3S
N
Pauly反应,可用于检测酪氨酸。
半胱氨酸侧链上的巯基(--SH),反应性能很高,在微碱性pH下,--SH 基发生解离形成硫醇阴离子(--CH2—S-)。并可进一步与烷化剂反应生 成稳定的烷基衍生物:
1.1.2 α-氨基酸的一般结构 氨基酸的一般结构
COO-
+H N 3
C R
H
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 手性碳原子,因此都具有旋光性 旋光性。并且蛋白质中发 手性碳原子 旋光性 现的氨基酸都是L型的。 是 型
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 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
带负电荷的R基氨基酸 ④ 带负电荷的 基氨基酸 天冬氨酸、谷氨酸
氨基酸的简写符号(一 氨基酸的简写符号 一)
名称 丙氨酸( 丙氨酸(alanine) ) 精氨酸( 精氨酸(arginine) ) 天冬酰胺( 天冬酰胺(asparagine) ) 天冬氨酸( 天冬氨酸(aspartic acid) ) Asn和/或Asp 和或 半胱氨酸( 半胱氨酸(cysteine) ) 谷氨酰胺( 谷氨酰胺(glutamine) ) 谷氨酸( 谷氨酸(glutamic acid) ) Gln和/或Glu 和或 甘氨酸( 甘氨酸(glycine) ) 组氨酸( 组氨酸(histidine) ) 异亮氨酸( 异亮氨酸(isoleucine) ) 三字母符号 Ala Arg Asn Asp Asx Cys Gln Glu Glx Gly His Ile 单字母符号 A R N D B C Q E Z G H I
芳香族氨基酸因为其R基含有苯环共轭 共轭π 共轭 键 系统,故在近紫外区(200-400nm) 有光吸收的能力. 蛋白质一般在280nm有最大光吸收,可 用来测定蛋白质浓度。
氨基酸章完
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