第一节 蛋白质的基本结构单位 — 氨基酸
（ amino acid）
一、蛋白质的水解二、氨基酸的分类三、氨基酸的理化性质四、氨基酸的分析分离（后讲）
一、蛋白质的水解
蛋白质和多肽的肽键与一般的酰胺键一样可以被酸碱或蛋白酶催化水解，酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是部分水解,
完全水解得到各种氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各种氨基酸的混合物。
所以，氨基酸是蛋白质的基本结构单元 。
大多数的蛋白质都是由 20种氨基酸组成。
这 20种氨基酸被称为 基本氨基酸 。
1、酸水解
常用 6 mol/L的盐酸或 4 mol/L的硫酸在 105-
110℃ 条件下进行水解,反应时间约 20小时 。
此法的优点是不容易引起水解产物的消旋化,
得到的是 L-氨基酸 。 缺点是 色氨酸 被沸酸完全破坏；
含有羟基的氨基酸如丝氨酸或苏氨酸有一小部分被分解； 天门冬酰胺和谷氨酰胺 侧链的酰胺基被水解成了羧基 。
2、碱水解
一般用 5 mol/L氢氧化钠煮沸 10-20小时 。
由于水解过程中许多氨基酸都受到不同程度的破坏,产率不高 。
部分的水解 产物发生消旋化,其产物是
D-型和 L-型氨基酸的混合物 。
该法的优点是 色氨酸 在水解中不受破坏 。
3、酶水解
目前用于蛋白质肽链断裂的蛋白水解酶
（ proteolytic enzyme） 或称蛋白酶
（ proteinase） 已有十多种。
应用酶水解多肽不会破坏氨基酸,也不会发生消旋化 。 水解的产物为较小的 肽 段 。
最常见的蛋白水解酶有以下几种,胰蛋白酶,
糜蛋白酶,胃蛋白酶,嗜热菌蛋白酶 。
二、氨基酸的分类
（一）根据来源分,内源氨基酸和外源氨基酸
（二）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
（三）根据是否组成蛋白质来分,蛋白质中常见氨基酸、蛋白质中稀有氨基酸和非蛋白氨基酸
1、蛋白质中常见氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 脂肪族氨基酸
H 2 N C H C
H
O H
O
氨基乙酸氨基酸的结构脂肪族氨基酸
H 2 N C H C
C H 3
O H
O
甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
-氨基丙酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
脂肪族氨基酸
H 2 N C H C
C H
O H
O
C H 3
C H 3
-氨基异戊酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
脂肪族氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H C H
3
C H
3
-氨基异己酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
异亮氨酸 Ileucine
脂肪族氨基酸
-氨基 -?-甲基戊酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸 Proline
亚 氨基酸
H
N
C
O H
O
-吡咯烷基 -?-羧酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸 Proline
甲硫氨酸
Methionine
含硫氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
S
C H
3
-氨基 -?-甲硫基丁酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸 Proline
甲硫氨酸
Methionine
半胱氨酸 Cysteine
含硫氨基酸
-氨基 -?-巯基丙 酸氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸
Phenylalanine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
-氨基 -?-苯基丙 酸氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸
Phenylalanine
酪氨酸
Tyrosine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
O H
-氨基 -?-对羟苯基丙 酸氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸
Phenylalanine
酪氨酸
Tyrosine
色氨酸
Tryptophan
Trp
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
H N
-氨基 -?-吲哚基丙 酸氨基酸的结构碱性 氨基酸精氨酸 Arginine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
C H
2
N H
C
N H
2
N H
-氨基 -?-胍基戊 酸氨基酸的结构碱性 氨基酸精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
C H
2
C H
2
N H
2
,?-二氨基己酸氨基酸的结构碱性 氨基酸精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
组氨酸
Histidine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
N
N H
-氨基 -?-咪唑基丙 酸氨基酸的结构天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸H 2 N C H C
C H 2
O H
O
C
O H
O
-氨基丁二酸氨基酸的结构天冬氨酸 Aspartate
谷氨酸 Glutamate
酸性氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
C
O H
O
-氨基戊二酸氨基酸的结构丝氨酸 Serine 含羟基 氨基酸
H 2 N C H C
C H 2
O H
O
O H
-氨基 -?-羟基丙 酸氨基酸的结构丝氨酸 Serine
苏氨酸 Threonine
含羟基 氨基酸
H 2 N C H C
C H
O H
O
O H
C H 3
-氨基 -?-羟基丁 酸氨基酸的结构天冬酰胺
Asparagine 含酰胺氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C
N H
2
O
氨基酸的结构天冬酰胺
Asparagine
谷酰胺 Glutamine
含酰胺氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
C
N H
2
O
按 R基极性分类 20种常见氨基酸
(1)非极性 R基团氨基酸,8种 — Ala Val Leu Ile
Phe Pro Met Trp(表 1-2)
(2)极性不带电荷 R基团氨基酸,7种 — Ser Thr Asn
Gln Try Cys Gly（ 表 1-3）
(3)带负电荷 R基团氨基酸,2种 — Asp Glu
(4)带正电荷 R基团氨基酸,3种 — Lys Arg His
硒代半胱氨酸,HSe-CH2-CH-COOH
NH2
2.蛋白质中几种重要的稀有氨基酸
在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸,通常称为 不常见蛋白质氨基酸 。
这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的 。
其中重要的有 4-羟基脯氨酸,5-羟基赖氨酸,N-甲基赖氨酸,和 3,5-二碘酪氨酸等 。 这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下 。
N
H
HO
C O OH
4- 羟基脯氨酸
H 2 N C H 2 C H C H 2 C H 2 C H C O O H
O H N H
2
5- 羟基赖氨酸
N H 2
C H 3 N H C H 2 C H C H 2 C H 2 C H C O O H
6 - N - 甲基赖氨酸
HO
I
I
C H 2 C H C O O H
N H 2
3,5 - 二碘酪氨酸
3.非蛋白氨基酸广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但并不存在蛋白质中的一类氨基酸，大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。
H2N-CH2-CH2-COOH H2N-CH2-CH2-CH2-COOH
-丙氨酸?-氨基丁酸非蛋白氨基酸存在的意义,
1.作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分,D-Glu D-Ala
2.作为一些重要代谢物的前体或中间体,?-丙氨酸
（ VB3）,鸟氨酸（ Orn）,胍氨酸（ Cit） (尿素 )
3.作为神经传导的化学物质,?-氨基丁酸
4.有些氨基酸只作为一种 N素的转运和贮藏载体
（刀豆氨酸）
5.调节生长作用
6.杀虫防御作用绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。
三,氨基酸的理化性质除甘氨酸外，氨基酸含有一个手性?-碳原子，因此都具有旋光性 。 比旋光度 (表 1-7)是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。
（一）氨基酸的一般物理性质
1.氨基酸的旋光性
2.氨基酸的光吸收
构成蛋白质的 20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，
但在 远紫外区 (<220nm)均有光吸收。
在 近紫外区 (220-300nm)
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，
3.高熔点
4.一般均溶于水，溶于强酸、强碱；不溶于乙醚。
5.氨基酸一般有味
（二） 氨基酸的两性性质和等电点
1.氨基酸的兼性离子形式氨基酸的两个重要性质,氨基酸晶体的熔点高
（?200?C）； 氨基酸使水的介电常数增高。
H
H3N-C-COO-
R
2.氨基酸的两性解离
在不同的 pH条件下,两性离子的状态也随之发生变化 。
C O O -
C HH 3 N +
R
-
pK1'
+
H+
H+
C O O H
C HH 3 N +
R H
+
H+
+
pK2'
- C O O
-
C HH 2N
R
PH 1 7 10
净电荷 +1 0 -1
正离子 两性离子 负离子等电点 PI
氨基酸的等电点 （ isoeletric point） 及其计算氨基酸的等电点,当外液 pH为某一 pH值时,氨基酸分子中所含的 -NH3+和 -COO-数目正好相等,净电荷为 0。 这一 pH值即为氨基酸的 等电点,简称 pI。 在等电点时,氨基酸既不向正极也不向负极移动,即氨基酸处于两性离子状态 。
氨基酸等电点的计算,侧链不含离解基团的中性氨基酸,其等电点是它的 pK’1和 pK’2的算术平均值,pI =
(pK’1 + pK’2)/2
同样,对于侧链含有可解离基团的氨基酸,其 pI值也决定于 两性离子两边的 pK’值 的算术平均值 。
酸性氨基酸,pI = (pK’1 + pK’ R-COO- )/2
硷性氨基酸,pI= (pK’2 + pK’R-NH2 )/2
丙氨酸的解离：
N+H3 N+H3
OH- [ Ala ] [H+]
H3C C COOH H3C C COO- + H+ K’1=
[Ala+]
H H
Ala+ Ala
N+H3 NH2
OH- [Ala-] [H+]
H3C C COO- H3C C COO- + H+ K’2=
[Ala ]
H H
Ala Ala-
K′1,K′2分别代表 α -
COOH和 α -NH3+的表观解离常数，若侧链 R基有可解离的基团，其表观解离常数用 K′R表示。酸性溶 液中 两性离子状态
丙氨酸的滴定曲线：
1.0 0.5 0 0.5 1.0
0
7
13
pK′1=2.34
pI=6.02
pK′2=9.69
Ala+ Ala
+ Ala
Ala?
Ala Ala-?
Ala-
A
B
pH
HCl NaOH
丙氨酸的滴定曲线
当 1mol/L的丙氨酸溶于水时，溶液的 pH约为 6，此时丙氨酸为两性离子状态
Ala?
物质的表观解离常数可以用测定滴定曲线的实验方法求得。
3.氨基酸的甲醛滴定
．
p K ' 2
H +
C O O
-
C H 2
N H 2
C O O
-
C H 2
N H 3
+
+
C O O
-
C H 2
N H C H 2 O H
H C H O
H C H O
C O O
-
C H 2
N H ( C H 2 O H ) 2
用途,可以用来直接测定氨基酸的浓度。
羟甲基衍生物
N=CH2
小 结
1.某氨基酸的等电点即为该氨基酸 两性离子两边的 pK值和的一半。
2.在氨基酸等电点以上任何 pH,AA带净的负电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电点以下任何 pH,AA带净的正电荷，在电场中向阴极移动。
3.在一定 pH范围中，溶液的 pH离 AA等电点愈远,AA带净电荷愈多。
（三）氨基酸的化学反应
C O O H
C HH 2 N
R
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成盐成酯反应成酰氯反应脱羧基反应叠氮反应侧链反应
（三）氨基酸的化学反应
1
1
与茚三酮反应用途,常用于氨基酸的定性或定量分析。
C
C
C
O
O
O
茚三酮
C
C
C
O
O
O H
O HH 2 O
H 2 O
水合茚三酮
+NH3
弱酸脯氨酸与 茚三酮反应的产物：
N+
黄色化合物
（三）氨基酸的化学反应2
成肽反应用途,是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。
H 2 N C
R 1
H
C O H
O
H N
H
C C O O H
R 2
H
+
H 2 O
N
H
C C O O H
R 2
H
H 2 N C
R 1
H
C
O
-
肽键
（三）氨基酸的化学反应
AA
DNFB+ 多肽蛋白
3
、
与
2
、
4-
二硝基氟苯反应- 用途,可以用来鉴定多肽或蛋白质 NH2末端氨基酸,亦称 Sanger反应弱碱 DNP-AA
DNP-多肽
DNP-蛋白
+ HF
酸解
DNP-AA（ 有机相） + 游离 AA（ 水相）
（黄色） 黄色
（三）氨基酸的化学反应4、
与苯异硫氰酸酯反应用途,可以用来鉴定多肽或蛋白质 NH2末端氨基酸,亦称 Edman反应弱碱AA
PITC+ 多肽蛋白
AA
PTC— 多肽蛋白无水甲酸或 HF
PTH-AA + 少一个 AA的多肽或蛋白
（乙酸乙酯）
PTH-AA
（三）氨基酸的化学反应5
、
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
多肽蛋白弱碱 DNS- AA 多肽蛋白酸
DNS-AA +游离 AA
（乙醚抽提，有荧光）
N ( C H
3
)
2
S O
2
C l
H
2
N C H C
R O
H N C H C
R O
S O
2
N ( C H
3
)
2
+
水解
N ( C H
3
)
2
S O
2 H N C H C
R O
O H
+ 氨基酸丹磺酰氯多肽 N- 端丹磺酰 N- 端氨基酸丹磺酰氨基酸
6
．
侧链基团的化学性质
(1) 巯基（ -SH） 的性质作用,这些反应可用于巯基的保护 。
- O O C C H C H
2 S H
N H 3 + I C H
2 C N H 2
O
C H 2 C N H 2
O
- O O C C H C H
2 S
N H 3 +
ICH2COOH
6
．
侧链基团的化学性质
（ 1） 巯基（ -SH） 的性质作用,与金属离子的螯合性质可用于体内解毒
。也是蛋白质结晶学中制备重原子衍生物最常用的方法
- O O C C H C H
2 S H
N H 3 +
+ C O O -H O - H g +
- O O C C H C H
2 S
N H 3 +
H g + C O O -
对羟汞苯甲酸
6
．
侧链基团的化学性质
(1) 巯基（ -SH） 的性质作用,氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或打开 。
-
O O C C H C H 2 S H
N H 3
+
-
O O C C H C H 2 S H
N H 3
+
-
O O C C H
N H 3
+
C H 2
S
S
C H 2
N H 3
+
C H
-
O O C
胱氨酸
6
．
侧链基团的化学性质
(1) 巯基（ -SH） 的性质作用,可用于 比色法定量测定半胱氨酸的含量 。
H 3 N C H C H 2 S -
C O O -+
S
S
N O 2
N O 2
C O 2 H
C O 2 H
+
二硫硝基苯甲酸 (DTNB)
Ellman反应硫硝基苯甲酸
+
C O O -
H 3 N C H C H 2 S
C O 2 H
N O 2- S -
N O 2
C O O -H S -+
在 pH8.0时,412nm波长有强烈吸收
6
．
侧链基团的化学性质
（ 2） 羟基的性质作用：可用于修饰蛋白质。
F P O C H ( C H 3 ) 2
O
O C H ( C H 3 ) 2
+
- O O C C H C H
2 O
N H 3 +
P O C H ( C H 3 ) 2
O
O C H ( C H 3 ) 2
- O O C C H C H
2 O H
N H 3 +
二异丙基氟磷酸酯
6
．
侧链基团的化学性质
（ 3） 咪唑基的性质
组氨酸含有咪唑基，它的 pK2值为 6.0，
在生理条件下具有缓冲作用。
组氨酸中的咪唑基能够发生多种化学反应 。 可以与 ATP发生磷酰化反应,形成磷酸组氨酸,从而使酶活化 。
组氨酸的咪唑基也能发生烷基化反应 。
生成烷基咪唑衍生物,并引起酶活性的降低或丧失作用,判断酶的活性中心蛋白质的化学修饰,是指在较温和的条件下，以可控制的方式使蛋白质与某种试剂（称化学修饰剂）起特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功能团发生共价化学改变。
（ amino acid）
一、蛋白质的水解二、氨基酸的分类三、氨基酸的理化性质四、氨基酸的分析分离（后讲）
一、蛋白质的水解
蛋白质和多肽的肽键与一般的酰胺键一样可以被酸碱或蛋白酶催化水解，酸或碱能够将多肽完全水解，酶水解一般是部分水解,
完全水解得到各种氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各种氨基酸的混合物。
所以，氨基酸是蛋白质的基本结构单元 。
大多数的蛋白质都是由 20种氨基酸组成。
这 20种氨基酸被称为 基本氨基酸 。
1、酸水解
常用 6 mol/L的盐酸或 4 mol/L的硫酸在 105-
110℃ 条件下进行水解,反应时间约 20小时 。
此法的优点是不容易引起水解产物的消旋化,
得到的是 L-氨基酸 。 缺点是 色氨酸 被沸酸完全破坏；
含有羟基的氨基酸如丝氨酸或苏氨酸有一小部分被分解； 天门冬酰胺和谷氨酰胺 侧链的酰胺基被水解成了羧基 。
2、碱水解
一般用 5 mol/L氢氧化钠煮沸 10-20小时 。
由于水解过程中许多氨基酸都受到不同程度的破坏,产率不高 。
部分的水解 产物发生消旋化,其产物是
D-型和 L-型氨基酸的混合物 。
该法的优点是 色氨酸 在水解中不受破坏 。
3、酶水解
目前用于蛋白质肽链断裂的蛋白水解酶
（ proteolytic enzyme） 或称蛋白酶
（ proteinase） 已有十多种。
应用酶水解多肽不会破坏氨基酸,也不会发生消旋化 。 水解的产物为较小的 肽 段 。
最常见的蛋白水解酶有以下几种,胰蛋白酶,
糜蛋白酶,胃蛋白酶,嗜热菌蛋白酶 。
二、氨基酸的分类
（一）根据来源分,内源氨基酸和外源氨基酸
（二）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
（三）根据是否组成蛋白质来分,蛋白质中常见氨基酸、蛋白质中稀有氨基酸和非蛋白氨基酸
1、蛋白质中常见氨基酸的结构甘氨酸 Glycine 脂肪族氨基酸
H 2 N C H C
H
O H
O
氨基乙酸氨基酸的结构脂肪族氨基酸
H 2 N C H C
C H 3
O H
O
甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
-氨基丙酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
脂肪族氨基酸
H 2 N C H C
C H
O H
O
C H 3
C H 3
-氨基异戊酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
脂肪族氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H C H
3
C H
3
-氨基异己酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
异亮氨酸 Ileucine
脂肪族氨基酸
-氨基 -?-甲基戊酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸 Proline
亚 氨基酸
H
N
C
O H
O
-吡咯烷基 -?-羧酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸 Proline
甲硫氨酸
Methionine
含硫氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
S
C H
3
-氨基 -?-甲硫基丁酸氨基酸的结构甘氨酸 Glycine
丙氨酸 Alanine
缬氨酸 Valine
亮氨酸 Leucine
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸 Proline
甲硫氨酸
Methionine
半胱氨酸 Cysteine
含硫氨基酸
-氨基 -?-巯基丙 酸氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸
Phenylalanine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
-氨基 -?-苯基丙 酸氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸
Phenylalanine
酪氨酸
Tyrosine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
O H
-氨基 -?-对羟苯基丙 酸氨基酸的结构芳香族氨基酸苯丙氨酸
Phenylalanine
酪氨酸
Tyrosine
色氨酸
Tryptophan
Trp
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
H N
-氨基 -?-吲哚基丙 酸氨基酸的结构碱性 氨基酸精氨酸 Arginine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
C H
2
N H
C
N H
2
N H
-氨基 -?-胍基戊 酸氨基酸的结构碱性 氨基酸精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
C H
2
C H
2
N H
2
,?-二氨基己酸氨基酸的结构碱性 氨基酸精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
组氨酸
Histidine
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
N
N H
-氨基 -?-咪唑基丙 酸氨基酸的结构天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸H 2 N C H C
C H 2
O H
O
C
O H
O
-氨基丁二酸氨基酸的结构天冬氨酸 Aspartate
谷氨酸 Glutamate
酸性氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
C
O H
O
-氨基戊二酸氨基酸的结构丝氨酸 Serine 含羟基 氨基酸
H 2 N C H C
C H 2
O H
O
O H
-氨基 -?-羟基丙 酸氨基酸的结构丝氨酸 Serine
苏氨酸 Threonine
含羟基 氨基酸
H 2 N C H C
C H
O H
O
O H
C H 3
-氨基 -?-羟基丁 酸氨基酸的结构天冬酰胺
Asparagine 含酰胺氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C
N H
2
O
氨基酸的结构天冬酰胺
Asparagine
谷酰胺 Glutamine
含酰胺氨基酸
H
2
N C H C
C H
2
O H
O
C H
2
C
N H
2
O
按 R基极性分类 20种常见氨基酸
(1)非极性 R基团氨基酸,8种 — Ala Val Leu Ile
Phe Pro Met Trp(表 1-2)
(2)极性不带电荷 R基团氨基酸,7种 — Ser Thr Asn
Gln Try Cys Gly（ 表 1-3）
(3)带负电荷 R基团氨基酸,2种 — Asp Glu
(4)带正电荷 R基团氨基酸,3种 — Lys Arg His
硒代半胱氨酸,HSe-CH2-CH-COOH
NH2
2.蛋白质中几种重要的稀有氨基酸
在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸,通常称为 不常见蛋白质氨基酸 。
这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的 。
其中重要的有 4-羟基脯氨酸,5-羟基赖氨酸,N-甲基赖氨酸,和 3,5-二碘酪氨酸等 。 这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下 。
N
H
HO
C O OH
4- 羟基脯氨酸
H 2 N C H 2 C H C H 2 C H 2 C H C O O H
O H N H
2
5- 羟基赖氨酸
N H 2
C H 3 N H C H 2 C H C H 2 C H 2 C H C O O H
6 - N - 甲基赖氨酸
HO
I
I
C H 2 C H C O O H
N H 2
3,5 - 二碘酪氨酸
3.非蛋白氨基酸广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但并不存在蛋白质中的一类氨基酸，大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。
H2N-CH2-CH2-COOH H2N-CH2-CH2-CH2-COOH
-丙氨酸?-氨基丁酸非蛋白氨基酸存在的意义,
1.作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分,D-Glu D-Ala
2.作为一些重要代谢物的前体或中间体,?-丙氨酸
（ VB3）,鸟氨酸（ Orn）,胍氨酸（ Cit） (尿素 )
3.作为神经传导的化学物质,?-氨基丁酸
4.有些氨基酸只作为一种 N素的转运和贮藏载体
（刀豆氨酸）
5.调节生长作用
6.杀虫防御作用绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。
三,氨基酸的理化性质除甘氨酸外，氨基酸含有一个手性?-碳原子，因此都具有旋光性 。 比旋光度 (表 1-7)是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。
（一）氨基酸的一般物理性质
1.氨基酸的旋光性
2.氨基酸的光吸收
构成蛋白质的 20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，
但在 远紫外区 (<220nm)均有光吸收。
在 近紫外区 (220-300nm)
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，
3.高熔点
4.一般均溶于水，溶于强酸、强碱；不溶于乙醚。
5.氨基酸一般有味
（二） 氨基酸的两性性质和等电点
1.氨基酸的兼性离子形式氨基酸的两个重要性质,氨基酸晶体的熔点高
（?200?C）； 氨基酸使水的介电常数增高。
H
H3N-C-COO-
R
2.氨基酸的两性解离
在不同的 pH条件下,两性离子的状态也随之发生变化 。
C O O -
C HH 3 N +
R
-
pK1'
+
H+
H+
C O O H
C HH 3 N +
R H
+
H+
+
pK2'
- C O O
-
C HH 2N
R
PH 1 7 10
净电荷 +1 0 -1
正离子 两性离子 负离子等电点 PI
氨基酸的等电点 （ isoeletric point） 及其计算氨基酸的等电点,当外液 pH为某一 pH值时,氨基酸分子中所含的 -NH3+和 -COO-数目正好相等,净电荷为 0。 这一 pH值即为氨基酸的 等电点,简称 pI。 在等电点时,氨基酸既不向正极也不向负极移动,即氨基酸处于两性离子状态 。
氨基酸等电点的计算,侧链不含离解基团的中性氨基酸,其等电点是它的 pK’1和 pK’2的算术平均值,pI =
(pK’1 + pK’2)/2
同样,对于侧链含有可解离基团的氨基酸,其 pI值也决定于 两性离子两边的 pK’值 的算术平均值 。
酸性氨基酸,pI = (pK’1 + pK’ R-COO- )/2
硷性氨基酸,pI= (pK’2 + pK’R-NH2 )/2
丙氨酸的解离：
N+H3 N+H3
OH- [ Ala ] [H+]
H3C C COOH H3C C COO- + H+ K’1=
[Ala+]
H H
Ala+ Ala
N+H3 NH2
OH- [Ala-] [H+]
H3C C COO- H3C C COO- + H+ K’2=
[Ala ]
H H
Ala Ala-
K′1,K′2分别代表 α -
COOH和 α -NH3+的表观解离常数，若侧链 R基有可解离的基团，其表观解离常数用 K′R表示。酸性溶 液中 两性离子状态
丙氨酸的滴定曲线：
1.0 0.5 0 0.5 1.0
0
7
13
pK′1=2.34
pI=6.02
pK′2=9.69
Ala+ Ala
+ Ala
Ala?
Ala Ala-?
Ala-
A
B
pH
HCl NaOH
丙氨酸的滴定曲线
当 1mol/L的丙氨酸溶于水时，溶液的 pH约为 6，此时丙氨酸为两性离子状态
Ala?
物质的表观解离常数可以用测定滴定曲线的实验方法求得。
3.氨基酸的甲醛滴定
．
p K ' 2
H +
C O O
-
C H 2
N H 2
C O O
-
C H 2
N H 3
+
+
C O O
-
C H 2
N H C H 2 O H
H C H O
H C H O
C O O
-
C H 2
N H ( C H 2 O H ) 2
用途,可以用来直接测定氨基酸的浓度。
羟甲基衍生物
N=CH2
小 结
1.某氨基酸的等电点即为该氨基酸 两性离子两边的 pK值和的一半。
2.在氨基酸等电点以上任何 pH,AA带净的负电荷，在电场中向阳极移动；在氨基酸等电点以下任何 pH,AA带净的正电荷，在电场中向阴极移动。
3.在一定 pH范围中，溶液的 pH离 AA等电点愈远,AA带净电荷愈多。
（三）氨基酸的化学反应
C O O H
C HH 2 N
R
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成盐成酯反应成酰氯反应脱羧基反应叠氮反应侧链反应
（三）氨基酸的化学反应
1
1
与茚三酮反应用途,常用于氨基酸的定性或定量分析。
C
C
C
O
O
O
茚三酮
C
C
C
O
O
O H
O HH 2 O
H 2 O
水合茚三酮
+NH3
弱酸脯氨酸与 茚三酮反应的产物：
N+
黄色化合物
（三）氨基酸的化学反应2
成肽反应用途,是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。
H 2 N C
R 1
H
C O H
O
H N
H
C C O O H
R 2
H
+
H 2 O
N
H
C C O O H
R 2
H
H 2 N C
R 1
H
C
O
-
肽键
（三）氨基酸的化学反应
AA
DNFB+ 多肽蛋白
3
、
与
2
、
4-
二硝基氟苯反应- 用途,可以用来鉴定多肽或蛋白质 NH2末端氨基酸,亦称 Sanger反应弱碱 DNP-AA
DNP-多肽
DNP-蛋白
+ HF
酸解
DNP-AA（ 有机相） + 游离 AA（ 水相）
（黄色） 黄色
（三）氨基酸的化学反应4、
与苯异硫氰酸酯反应用途,可以用来鉴定多肽或蛋白质 NH2末端氨基酸,亦称 Edman反应弱碱AA
PITC+ 多肽蛋白
AA
PTC— 多肽蛋白无水甲酸或 HF
PTH-AA + 少一个 AA的多肽或蛋白
（乙酸乙酯）
PTH-AA
（三）氨基酸的化学反应5
、
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
多肽蛋白弱碱 DNS- AA 多肽蛋白酸
DNS-AA +游离 AA
（乙醚抽提，有荧光）
N ( C H
3
)
2
S O
2
C l
H
2
N C H C
R O
H N C H C
R O
S O
2
N ( C H
3
)
2
+
水解
N ( C H
3
)
2
S O
2 H N C H C
R O
O H
+ 氨基酸丹磺酰氯多肽 N- 端丹磺酰 N- 端氨基酸丹磺酰氨基酸
6
．
侧链基团的化学性质
(1) 巯基（ -SH） 的性质作用,这些反应可用于巯基的保护 。
- O O C C H C H
2 S H
N H 3 + I C H
2 C N H 2
O
C H 2 C N H 2
O
- O O C C H C H
2 S
N H 3 +
ICH2COOH
6
．
侧链基团的化学性质
（ 1） 巯基（ -SH） 的性质作用,与金属离子的螯合性质可用于体内解毒
。也是蛋白质结晶学中制备重原子衍生物最常用的方法
- O O C C H C H
2 S H
N H 3 +
+ C O O -H O - H g +
- O O C C H C H
2 S
N H 3 +
H g + C O O -
对羟汞苯甲酸
6
．
侧链基团的化学性质
(1) 巯基（ -SH） 的性质作用,氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或打开 。
-
O O C C H C H 2 S H
N H 3
+
-
O O C C H C H 2 S H
N H 3
+
-
O O C C H
N H 3
+
C H 2
S
S
C H 2
N H 3
+
C H
-
O O C
胱氨酸
6
．
侧链基团的化学性质
(1) 巯基（ -SH） 的性质作用,可用于 比色法定量测定半胱氨酸的含量 。
H 3 N C H C H 2 S -
C O O -+
S
S
N O 2
N O 2
C O 2 H
C O 2 H
+
二硫硝基苯甲酸 (DTNB)
Ellman反应硫硝基苯甲酸
+
C O O -
H 3 N C H C H 2 S
C O 2 H
N O 2- S -
N O 2
C O O -H S -+
在 pH8.0时,412nm波长有强烈吸收
6
．
侧链基团的化学性质
（ 2） 羟基的性质作用：可用于修饰蛋白质。
F P O C H ( C H 3 ) 2
O
O C H ( C H 3 ) 2
+
- O O C C H C H
2 O
N H 3 +
P O C H ( C H 3 ) 2
O
O C H ( C H 3 ) 2
- O O C C H C H
2 O H
N H 3 +
二异丙基氟磷酸酯
6
．
侧链基团的化学性质
（ 3） 咪唑基的性质
组氨酸含有咪唑基，它的 pK2值为 6.0，
在生理条件下具有缓冲作用。
组氨酸中的咪唑基能够发生多种化学反应 。 可以与 ATP发生磷酰化反应,形成磷酸组氨酸,从而使酶活化 。
组氨酸的咪唑基也能发生烷基化反应 。
生成烷基咪唑衍生物,并引起酶活性的降低或丧失作用,判断酶的活性中心蛋白质的化学修饰,是指在较温和的条件下，以可控制的方式使蛋白质与某种试剂（称化学修饰剂）起特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功能团发生共价化学改变。
