生物化学第3章剖析.ppt

台州学院生命科学 柯世省 氨基酸的两性解离性质及等电点（pI） 甘氨酸滴定曲线 甘氨酸盐酸盐（A+） 等电点甘氨酸（A?） 甘氨酸钠（A-） 一氨基一羧基AA的等电点计算： pI= 2 pK′1+pK′2 一氨基二羧基AA的等电点计算： pI= 2 pK′1+pK′2 二氨基一羧基AA的等电点计算： pI= 2 pK′2+pK′3 （三）氨基酸的等电点 氨基酸在等电点状态下，溶解度最小。 pH??pI时，氨基酸带负电荷，-COOH解离成-COO-，向正极移动。 pH?=?pI时，氨基酸净电荷为零。 pH??pI时，氨基酸带正电荷，-NH2解离成-NH3+，向负极移动。 四、氨基酸的化学性质 （一）α－氨基参加的反应 1.与亚硝酸的反应 氨基酸的α-氨基定量地与亚硝酸作用产生羟酸和N2，所生成的N2可用气体分析仪器加以测定，这是Van Slyke氏氨基氮测定法的原理。 2.与甲醛的反应 氨基酸两性离子的NH3+是弱酸，其pKa为9.7左右，完全离解时溶液的pH约为10±，超出酸碱滴定指示剂的显色范围，不能用一般指示剂，例如酚酞，作酸碱滴定。但当氨基酸的氨基与中性甲醛结合成氨基酸二羟甲基衍生物后，其氨基的碱性即大大减少，反应向右进行，两性离子中NH3+基的离解度增加，释出H+质子，NH3+的pKa值降低到6.5左右，溶液的pH降至6.7左右，此时NH3+离解释出的H+即可以酚酞作指示剂用标准NaOH溶液加以滴定。每释出的一个H+就相当于一个氨基酸。甲醛滴定可用来测定蛋白质的水解程度。 当氨基酸溶液中存在1mol/L甲醛时，滴定终点由pHl2左右移至9附近，亦即酚酞指示剂的变色区域。这就是甲醛滴定法的基础。 3.酰基化和烃基化反应 氨基酸氨基的一个H可被酰基或烃基(包括环烃及其衍生物)取代，这些取代基对氨基酸的氨基有保护作用。 （生物体内）在酶和ATP存在条件下，羧酸也可与氨基酸的氨基作用，形成酰基化产物。 苯甲酸与Gly的氨基的酰基化反应是生物体内解毒作用的一个典型的例子。 苯甲酸是食品防腐剂，在生物体内转变成N-苯甲酰-Gly后，可经尿排出。 α-氨基中的氮是一个亲核中心，能发生亲核取代反应。 强亲电的有机物能与α-NH2发生烷基化反应。 第一次大战中使用的芥子气，它的主要作用是使氨基酸的α-氨基烷基化，从而破坏蛋白质的正常功能。 Sanger反应 二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸），黄色，层析法鉴定，被Sanger用来测定多肽的NH2末端氨基酸。 Edman反应 PTH-氨基酸，无色，可以用层析法分离鉴定。被Edman用来鉴定多肽的NH2末端氨基酸。 4.形成西佛碱反应 氨基酸的α氨基与醛类反应，生成西佛碱。 西佛碱是以氨基酸为底物的某些酶促反应例如转氨基反应的中间物。 5.脱氨基化学 氨基酸经氧化剂或酶(如氨基酸氧化酶)的作用即脱出氨产生酮酸。 氨基酸的氨基还可通过酶的作用将氨基转移给酮酸以形成新氨基酸。 （二）α－羧基参加的反应 氨基酸在有HCl(干氯化氢气)存在下与无水甲醇或乙醇作用即产生氨基酸甲酯或乙酯。 1.成酯和成盐反应 如将氨基酸与NaOH起反应，则得氨基酸钠盐。 当氨基酸的羧基变成乙酯(或甲酯)，或钠盐后。羧基的化学性质就被掩蔽了(或者说羧基被保护了)，而氨基的化学性质就突出地显示出来(或者说氨基被活化了)，可与酰基结合。 酰化氨基酸同PCl5或PCl3在低温下起作用，其—COOH基即可变为—COCl基： 2.酰氯化反应 这个反应可使氨基酸的羧基活化，使之易与另一氨基酸的氨基结合，在合成肽的工作上是常用的。 在体外，氨基酸酯与氨(在醇溶液中或无水状态)作用即可形成氨基酸酰胺。 3.成酰胺反应 动、植物机体在ATP及天冬酰胺合成酶存在情况下可利用NH+4与天冬氨酸作用合成天冬酰胺；同样，谷氨酸与NH+4作用产生谷氨酰胺。 生物体内的氨基酸经脱羧酶(一种催化氨基酸脱羧反应的生物催化剂)作用就放出CO2和产生相应的胺。 4.脱羧反应 大肠杆菌含有一种谷氨酸脱羧酶专使谷氨酸脱羧。 人体和动物体中的胺也是由于氨基酸脱羧产生的。 氨基酸可以通过酰基化和酯化先将自由氨基酸变为酰化氨基酸甲酯，然后与联氨和HNO2作用使变成叠氮化合物。 5.叠氮反应 这个反应有使氨基酸的羧基活化的作用，在人工合成肽的工作中也是常用的。 （二）α－氨基和α－羧基共同参加的反应 1.与茚三酮反应 从理论上讲，一个氨基酸的氨基与另一氨基酸的羧基可以缩合成肽，其键称肽键。 2.成肽反应 根据此原理，曾利用氨基酸氨基和竣基的某些特有反应合成了若干人工肽链。但必须指出，生物机体利用氨基酸合成肽链的方式并不如此简单，而是通过一系列复杂过程来完成的(详见蛋白质的生物合成)。 （四）侧链R基参加