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氨基酸,是含有碱性氨基和酸性羧基的有机化合物,化学式是RCHNH2COOH.羧酸碳原子上的氢原子被氨基取代后形成的化合物.氨基酸分子中含有氨基和羧基两种官能团.与羟基酸类似,氨基酸可按照氨基连在碳链上的不同位置而分为α-,β-,γ-,w-!氨基酸,但经蛋白质水解后得到的氨基酸都是α-氨基酸,而且仅有二十二种,包括甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、脯氨酸、色氨酸、丝氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、硒半胱氨酸和吡咯赖氨酸(仅在少数细菌中发现),它们是构成蛋白质的基本单位!
结构通式氨基酸结构通式氨基酸是指含有氨基的羧酸!生物体内的各种蛋白质是由20种基本氨基酸构成的。除甘氨酸外均为L-α-氨基酸(其中脯氨酸是一种L-α-亚氨基酸),其结构通式如图1(R基为可变基团):除甘氨酸外,其它蛋白质氨基酸的α-碳原子均为不对称碳原子(即与α-碳原子键合的四个取代基各不相同),因此氨基酸可以有立体异构体,即可以有不同的构型(D-型与L-型两种构型)!化学性质氨基的反应:酰化反应;与亚硝酸反应;与醛反应;磺酰化反应;与DNFB反应;成盐反应。
这个颜色反应常被用于α-氨基酸的比色测定和色层分析的显色.化学结构分类脂肪族氨基酸:丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、硒半胱氨酸芳香族氨基酸:苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸杂环氨基酸:组氨酸、脯氨酸、吡咯酪氨酸杂环亚氨基酸:脯氨酸非极性氨基酸(疏水氨基酸)共8种:丙氨酸(Ala);缬氨酸(Val);亮氨酸(Leu);异亮氨酸(Ile)脯氨酸(Pro);苯丙氨酸(Phe);色氨酸(Trp);蛋氨酸(Met)极性氨基酸(亲水氨基酸)共14种:极性不带电荷(中性氨基酸):甘氨酸(Gly);丝氨酸(Ser);苏氨酸(Thr);半胱氨酸(Cys);酪氨酸(Tyr);天冬酰胺(Asn);谷氨酰胺(Gln);硒半胱氨酸(Sec);吡咯赖氨酸(Pyl)极性带正电荷的氨基酸(碱性氨基酸):赖氨酸(Lys);精氨酸(Arg);组氨酸(His)极性带负电荷的氨基酸(酸性氨基酸):天冬氨酸(Asp);谷氨酸(Glu)!
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羧基的反应氨基酸的羧基和其他羧酸一样,在一定条件下可以发生酰化、酯化、脱羧和成盐反应!与水合茚三酮反应:α-氨基酸与水合茚三酮在弱酸性溶液共热,经氧化脱氨生成相应的α-酮酸,进一步脱羧形成醛,水合茚三酮被还原成还原型茚三酮,在弱酸性溶液中,还原型茚三酮、氨基酸脱下来的氨再与另一个水合茚三酮反应缩合生成蓝紫色复合物,脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质,其余的α-氨基酸与茚三酮反应均产生蓝紫色物质!
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物理性质氨基酸为无色晶体,熔点超过200℃,比一般有机化合物的熔点高很多!α-氨基酸有酸、甜、苦、鲜4种不同味感!谷氨酸单钠和甘氨酸是用量大的鲜味调味料!氨基酸一般易溶于水、酸溶液和碱溶液中,不溶或微溶于乙醇或等有机溶剂.氨基酸在水中的溶解度差别很大,例如酪氨酸的溶解度小,25℃时,100g水中酪氨酸仅溶解0!045g,但在热水中酪氨酸的溶解度较大。赖氨酸和精氨酸常以盐酸盐的形式存在,因为它们极易溶于水,因潮解而难以制得结晶。
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[6]氨基酸的一个重要光学性质是对光有吸收作用。20种Pr-AA在可见光区域均无光吸收,在远紫外区(220nm)均有光吸收,在紫外区(近紫外区)(220nm~300nm)只有三种AA有光吸收能力,这三种氨基酸是苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸,因为它们的R基含有苯环共轭双键系统。苯丙AA大光吸收在259nm、酪AA在278nm、色AA在279nm,蛋白质一般都含有这三种AA残基,所以其大光吸收在大约280nm波长处,因此能利用分光光度法很方便的测定蛋白质的含量!
氨基酸是羧酸碳原子上的氢原子被氨基取代后的化合物,氨基酸分子中含有氨基和羧基两种官能团。
等电点:如果调节溶液的PH值使得其中的氨基酸呈电中性,我们把这个PH值称为氨基酸的等电点:PI。PI是氨基酸的重要常数之一,它的意义在于,物质在PI处的溶解度*小,是分离纯化物质的重要手段。等电点的计算:对于所有的R基团不解离的氨基酸而言(即解离只发生在α-羧基和α-氨基上),计算起来非常简单:PI=(PK1’ PK2’)/2若是碰到R基团也解离的,氨基酸就有了多级解离,这个公式就不好用了,比如Lys、Glu、Cys等。
aa Cys Asp Glu Lys His ArgPK’α-羧基 1。71 2。69 2。19 2。18 1。82 2。19PK’α-氨基 8。33 9。82 9。67 8。95 9。17 9。04PK’-R-基团 10。78(-SH) 3。
86(β-COOH) 4。25(γ- COOH) 10。53(ε-NH2) 6(咪唑基) 12。48(胍基)在这种情况下可以按下面的步骤来计算: 由PK’值判断解离顺序,总是PK1’
按照解离顺序正确写出解离方程式:简式,注意解离基团的正确写法。
找出呈电中性的物质,其左右PK’值的平均值就是氨基酸的等电点:PI=(PK左’ PK右’)/2以Lys为例:在黑板上用简式演示
等电点的测定:等电聚焦法:这是一种特殊的电泳,其载体上铺有连续的PH梯度的缓冲液,然后将氨基酸点样,只要该处的PH与氨基酸的PI不同,则氨基酸就会带电,PH值>PI时,aa带-电;PH值
等电点沉淀
所有的氨基酸均为两性物质,亦即它们至少含有一个酸性基(carboxyl)及一个碱性基(α-amino)。
这些可游离的团基在pH变化时,因释出或接受质子而可充当弱酸或弱碱,其离子化特性与其它物质一样遵守Henderson-Hasselbalch方程式:
pH = pKa log10 [未质子化的形式(碱)] / [已质子化的形式(酸)]
即
pH = pKa log [A-] / [HA]
氨基酸可以三种形式存在,即正电荷(cation)、两性离子(zwitterion)或双极性离子(dipolar ion)及负电荷(anion)等三种,若在酸性溶液中带正电荷,则在碱性溶液中带负电荷。
若氨基酸在某一pH值下其净电荷为0,且在电场中不移动时,称此pH值为它的pI值(等电点)。因为净电荷为零,净电斥力不存在的缘故,大部份蛋白质於等电点的pH值下,其溶解度*小。相反的,当溶液的pH值低於或高於pI,所有蛋白质分子所带净电荷必为同号,彼此之间有相斥力,不会凝结。
所以,将pH调到等电点的大小,则大部份的蛋白质将会沉淀,这种现象可以应用於估算某蛋白质的等电点。