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第四章 氨基酸（ amino acid) 四大类生物分子中蛋白质是生物功能的主要载体，而氨基酸是蛋白质的构件分子。 氨基酸的内在性质： 聚合能力 特有的酸碱性质 侧链的结构及其化学功能的多样性 手性. 一、 氨基酸是蛋白质的构件分子. 1. 蛋白质的水解. 蛋白质可以被酸、碱或蛋白酶催化水解。. 1 ） . 酸水解. 条件：常用硫酸或盐酸进行水解。一般用 6mol/LHCl ， 4mol/L H 2 SO 4 煮沸回流 20 小时左右。. 优点：可蒸发除去盐酸，水解彻底，终产物为 L-α- 氨基酸，产物单一，无消旋现象。.
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第四章 氨基酸（amino acid) • 四大类生物分子中蛋白质是生物功能的主要载体，而氨基酸是蛋白质的构件分子。 • 氨基酸的内在性质： • 聚合能力 • 特有的酸碱性质 • 侧链的结构及其化学功能的多样性 • 手性
一、氨基酸是蛋白质的构件分子 1. 蛋白质的水解 蛋白质可以被酸、碱或蛋白酶催化水解。 1）.酸水解 • 条件：常用硫酸或盐酸进行水解。一般用6mol/LHCl，4mol/L H2SO4煮沸回流20小时左右。 • 优点：可蒸发除去盐酸，水解彻底，终产物为L-α-氨基酸，产物单一，无消旋现象。 • 缺点：色氨酸破坏，丝氨酸和苏氨酸有一小部分被水解，同时天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。
2）. 碱水解 • 条件：一般与5mol/L NaOH煮沸10-20小时。 • 优点：水解彻底，色氨酸不被破坏，水解液清亮。 • 缺点：产生消旋产物，破坏的氨基酸多。 3）. 酶水解 • 条件：蛋白酶如胰蛋白酶、糜蛋白酶，常温37～40℃， pH值5～8 。 • 优点：氨基酸不被破坏，不发生消旋现象。 • 缺点：水解不完全，中间产物多。
2. α-氨基酸的一般结构 • 1、a、构成蛋白质的20种氨基酸中19种为L-α-氨基酸，1种为亚氨基酸 • b、除R为H（甘氨酸）外，其余L-α-氨基酸均具有旋光性。 • c、各种氨基酸的区别在于侧基R基上。
（1）Cа为手性C，具有旋光性。（Gly除外） （2）蛋白质中的氨基酸均为L－型 （3）pH中性时，羧基以-COO-，氨基以-NH3+存在。称为氨基酸以兼性（两性）离子形式存在。 （4）а－氨基酸均为白色晶体，熔点很高。（5）除了Pro和Tyr以外，均溶解于水。 （6）在紫外区（280nm）有吸收，Trp>Tyr>Phe
二、氨基酸的分类 已发现180多种氨基酸。参与蛋白质合成的只有20种，称为蛋白质氨基酸，其余称为非蛋白质氨基酸。 氨基酸的名称常用三字母简写符号，有时也用单字母符号。
从营养学角度分：必需氨基酸和非必需氨基酸 Ile Met Val Leu Trp Phe Thr Lys 一 家 写 两 三 本 书 来
脂肪族氨基酸：中性氨基酸： Gly、Ala、Val、Leu、Ile 缬氨酸 丙氨酸 甘氨酸 维一不含手性碳原子的氨基酸，不具旋光性。 亮氨酸 异亮氨酸
脂肪族氨基酸：含－OH：Ser、Thr 含S：Cys、Met 丝氨酸 苏氨酸 甲硫氨酸 半胱氨酸 在蛋白质中常以氧化型的胱氨酸存在。 体内代谢甲基的供体。
脂肪族氨基酸：酸性氨基酸及其酰胺 Asp、Asn、Glu、Gln 谷氨酸 谷氨酰胺 天冬氨酸 天冬酰胺 生理pH范围内，酰胺基不被质子化，侧链不带电荷。 生理pH范围内，酰胺基不被质子化，侧链不带电荷。
脂肪族氨基酸：碱性氨基酸：Arg、Lys 赖氨酸 精氨酸
芳香族氨基酸： 酪氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 尼克酸（维生素pp)
按R基的极性分类 非极性氨基酸：Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Met、Pro 极性氨基酸：带正电 Arg、Lys、His 带负电 Asp、Glu 不带电荷的极性氨基酸：Ser、Thr、Asn、Gln、Cys、Gly、Tyr
有些氨基酸虽然不属于20种基本氨基酸之列，但也会出现在蛋白质中，它们是由相应的常见氨基酸经专一的酶的修饰作用而来。例如，5－羟赖氨酸，5－羟哺氨酸。γ－羟基谷氨酸等。有些氨基酸虽然不属于20种基本氨基酸之列，但也会出现在蛋白质中，它们是由相应的常见氨基酸经专一的酶的修饰作用而来。例如，5－羟赖氨酸，5－羟哺氨酸。γ－羟基谷氨酸等。
三、氨基酸的酸碱化学 • 氨基酸既含有氨基，可接受H+，又含有羧基，可电离出H+，所以氨基酸具有酸碱两性性质。通常情况下，氨基酸以两性离子的形式存在，如下图所示： 等点电（pI）：氨基酸所带的净电荷为0时溶液的pH值。
在等电pH时，氨基酸在电场中不移动，主要以两性离子形式存在（极少数为中性分子）；少数解离成阳离子和阴离子，且解离成阳离子和阴离子的数目和趋势相等。在等电pH时，氨基酸在电场中不移动，主要以两性离子形式存在（极少数为中性分子）；少数解离成阳离子和阴离子，且解离成阳离子和阴离子的数目和趋势相等。 溶液的PH值决定其存在形式 PH<pI 氨基酸带正电 PH＝pI 氨基酸净电荷为0 PH>pI 氨基酸带负电
pH＜pI pH=pI pH＞pI 从上图可知：氨基酸在酸性环境中，主要以阳离子的形式存在，在碱性环境中，主要以阴离子的形式存在。 在某一pH环境下，氨基酸主要以两性离子（兼性离子）的形式存在。解离出的阴离子和阳离子数目和趋势相等该溶液pH称为该氨基酸的等电点。
中性氨基酸： pI=(pK’1+ pK’2)/2 pK’1为α-羧基的解 离常数, pK’2为α-氨基的解 离常数。
四、氨基酸的化学反应 成盐成酯反应 成酰氯反应 脱羧基反应 叠氮反应 亚硝酸盐反应 烃基化反应 酰化反应 脱氨基反应 西佛碱反应 侧链反应
1.由α-氨基参加的反应： (1) 与亚硝酸反应：放出氮气，氮气的一半来自氨基氮，一半来自亚硝酸，在通常情况下测定生成的氮气的体积量可计算氨基酸的量，此反应可用于测定蛋白质的水解程度。 这是范斯来克（Van Slyke）法测定氨基氮的基础
（2）、与酰化试剂反应 氨基酸的氨基与酰氯或酸酐在弱碱溶液中发生作用时，氨基即被酰基化。
与丹磺酰氯反应 用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸. DNS + AA 多肽 蛋白 AA 多肽 蛋白 弱碱 DNS- 酸 DNS-AA +游离AA （乙醚抽提，有荧光）
弱硷中 DNP-AA(黄色) （3）、烃基化反应 氨基酸的氨基的一个H被烃基取代 氨基酸与2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反应（Sanger反应） + + HF
与苯异硫氰酸酯反应 AA PITC+ 多肽 蛋白 弱碱 AA PTC—多肽 蛋白 H+ （CH3NO2） PTH-AA + 少一个AA的多肽或蛋白 用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质NH2末端氨基酸.亦称Edman反应
（4）、形成西佛碱反应 Schiff’s base
2. α-羧基参加的反应 (1)、成盐和成酯反应
（3）、脱羧基反应 NH2 R-CH-COOH + PCl5 R-CH2-NH2 + CO2
(5)、叠氮反应 用途：这是羧基活化的一个重要反应，常用于肽的人工合成
3.α-氨基与α-羧基共同参加的反应 与茚三酮的反应：除脯氨酸与羟脯氨酸外，可与其它氨基酸生成蓝紫色化合物。脯氨酸与羟脯氨酸为黄色化合物。
（2） 成肽反应 用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。
二硫硝基苯甲酸(DTNB) Ellman反应 在pH8.0时，412nm波长有强烈吸收 4. 侧链R基参加的反应 氨基酸侧链具有功能团时也能发生化学反应. 如: 作用：可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量。
（1）-S-S-和-SH的氧化还原反应 半胱氨酸的-SH很活泼，很容易在空气中重新氧化形成二硫键。 （2）苯环的黄色反应 Tyr or Trp+浓HNO3→黄色 phe+少量浓H2SO4+浓HNO3→黄色
（3）酚基的Millon反应（米伦氏反应） （4）吲哚基的乙醛酸反应
（5）胍基的sakaguchi反应（坂口反应） （6）pauly反应
五、氨基酸的光学活性和光谱性质 5.1.氨基酸有D-型及L-型 • 氨基酸的D一型或L一型是以L一甘油醛或L一乳酸为参考的。
5.2.紫外吸收光谱 • 构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在红外区和远紫外区(<220nm)均有光吸收。 • 在近紫外区(200-400nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。 • 酪氨酸的max＝275nm，苯丙氨酸的max＝257nm， 色氨酸的max＝280nm，
六、氨基酸的分离分析 6.1.层析法 层析法是利用被分离样品混合物中各组分的化学性质的差异，使各组分以不同程度分布在两个相中，这两个相一个为固定相，另一个为流动相。当流动相流进固定相时，由于各组分在两相中的分配情况不同或电荷分布不同或离子亲和力不同等，而以不同的速度前进，从而达到分离的目的。
CA：一种物质在A相（流动相）中的浓度 CB：一种物质在B相（固定相）中的浓度
常见的层析法有： 滤纸层析、薄层层析、离子交换层析、亲和层析
