Proteinchemistry第一單元蛋白質化學(14學時）第三章氨基酸第四章蛋白質的共價結構第五章蛋白質的三維結構第六章蛋白質結構與功能的關系第七章蛋白質的分離、純化和表征Proteinchemistry第一單元蛋白質化學(1第3章氨基酸(Aminoacids

)

一、氨基酸----蛋白質的構件分子

二、氨基酸的分類

三、氨基酸的酸堿化學

四、氨基酸的化學反應

五、氨基酸的光學活性和光譜性質

六、氨基酸混合物的分析分離第3章氨基酸(Aminoacids)一、氨基酸--一、氨基酸---蛋白質的構件分子(一)蛋白質的水解

(二)α-氨基酸的一般結構一、氨基酸---蛋白質的構件分子(一)蛋白質的水解蛋白質水解的主要方法：

（1）酸水解

（2）堿水解

（3）酶水解(一)蛋白質的水解蛋白質水解生成20種游離的氨基酸蛋白質水解的主要方法：(一)蛋白質的水解蛋白質水解生成20種（1）酸水解常用H2SO4或HCl進行水解。方法： 一般用6mol/LHCl，4mol/LH2SO4，回流煮沸20h左右可使蛋白質完全水解。優點： 不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。缺點： 色氨酸完全被沸酸所破壞。羥基氨基酸有一小部分被分解，天冬酰胺，谷氨酰胺的酰胺基被水解下來。（1）酸水解常用H2SO4或HCl進行水解。（2）堿水解方法： 一般與5mol/LNaOH共煮10-20h，即可使蛋白質完全水解。優點： 色氨酸在堿性條件下穩定。缺點： 水解過程中多數氨基酸遭到不同程度的破壞，并且產生消旋現象，所得的產物是D-和L-氨基酸的混合物，稱消旋物。此外，精氨酸脫氨，生成鳥氨酸和尿素。（2）堿水解方法：（3）酶水解優點： 不產生消旋現象，也不破壞氨基酸。缺點： 水解不徹底，需幾種酶協調作用才能徹底水解蛋白質。常用蛋白酶： 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶或糜蛋白酶及胃蛋白酶等。（3）酶水解優點：(二)α-氨基酸的一般結構-carbonProteinsarebiologicalpolymersmadeupofmany-aminoacidmoleculesthatcontainbothanaminegroupandacarboxylicacidgroup中文

根據你所學的化學知識，從下面的氨基酸結構通式可看出氨基酸具有哪些性質？(二)α-氨基酸的一般結構-carbonProtei(二)α-氨基酸的一般結構-碳

蛋白質是由許多氨基酸分子組成的生物多聚體或者是生物大分子。這些氨基酸都有一個共同特點，含一個氨基和一個羧基，而且是-氨基，所以稱-氨基酸。英文(二)α-氨基酸的一般結構-碳蛋白質是由許多二、氨基酸的分類

(一)常見的蛋白質氨基酸

(二)不常見的蛋白質氨基酸

(三)非蛋白質氨基酸二、氨基酸的分類(一)常見的蛋白質氨基酸氨基酸有兩種分類的方法：

（1）按側鏈R基的結構

（2）按側鏈R基的極性(一)常見的蛋白質氨基酸氨基酸有兩種分類的方法：（1）按側鏈R基的結構(一)（1）按側鏈R基的結構分類Aa脂肪族氨基酸芳香族氨基酸:雜環氨基酸一氨基一羧基氨基酸（中性氨基酸）一氨基二羧基氨基酸（酸性氨基酸）及其酰胺:二氨基一羧基氨基酸（堿性氨基酸）Gly、Val、Leu、Ile、SerThr、

Cys、MetAsp、Glu、Asn、GlnArg、LysPhe、TyrHis、Trp、Pro(9)(4)(2)(2)(3)Ala、（1）按側鏈R基的結構分類Aa脂肪族氨基酸芳香族氨基酸:雜環甘氨酸（甘）GlycineGlyGH

—CH—COO-NH3+R甘氨酸（甘）GlycineGlyGH—C丙氨酸（丙）AlanineAlaANH3+CH3—CH—COO-NH3+丙氨酸（丙）AlanineAlaANH3纈氨酸(纈)ValineValVNH3+CH3—

CH—CH—COO-NH3+CH3纈氨酸(纈)ValineValVNH3+CH亮氨酸(亮)LeucineLeuLCH3—

CH—CH2—

CH—COO-NH3+CH3亮氨酸(亮)LeucineLeuLCH3異亮氨酸(異亮)IsoleucineIleINH3+CH3—

CH2—

CH

—

CH—COO-NH3+CH3異亮氨酸(異亮)IsoleucineIleINH絲氨酸(絲)SerineSerSNH3+HO—CH2—CH—COO-NH3+絲氨酸(絲)SerineSerSNH3+HO蘇氨酸(蘇)ThreonineThrTNH3+CH3—CH

—CH—COO-NH3+OH蘇氨酸(蘇)ThreonineThrTNH3+CH半胱氨酸（半胱）

CysteineCysCNH3+HS—CH2—CH—COO-NH3+胱氨酸的一半半胱氨酸（半胱）CysteineCysCNH3甲硫氨酸（蛋氨酸）MethionineMetMNH3+CH3—

S

—CH2—

CH2—

CH—COO-NH3+甲硫氨酸（蛋氨酸）MethionineMetMN天冬氨酸AspartateAspDNH3+-OOC—CH2—CH—COO-NH3+天冬氨酸AspartateAspDNH3+-OOC谷氨酸GlutamateGluENH3+-OOC—CH2—CH2—CH—COO-NH3+谷氨酸GlutamateGluENH3+-OOC天冬酰胺AsparagineAsnNNH3+NH2—

C—CH2—CH—COO-NH3+O天冬酰胺AsparagineAsnNNH3+NH2谷氨酰胺GlutamineGlnQNH3+NH2—

C—CH2—CH2—CH—COO-NH3+O谷氨酰胺GlutamineGlnQNH3+NH2精氨酸(精)ArginineArgRNH3+NH2–C-NH-CH2-CH2-CH2-CH-COO-NH3+

+NH2胍基

δαβγ精氨酸(精)ArginineArgRNH3+NH賴氨酸LysineLysKNH3++NH3-CH2-CH2-CH2-CH2-

CH-COO-NH3+ε賴氨酸LysineLysKNH3++NH3苯丙氨酸PhenylalaninePheFNH3+—CH2—CH—COO-NH3+苯丙氨酸PhenylalaninePheFNH3+酪氨酸TyrosineTyrYNH3+—CH2—CH—COO-NH3+HO

—酪氨酸TyrosineTyrYNH3+組氨酸HistidineHisHNH3+

—CH2—CH—COO-NH3+HCC

NHCHHN+咪唑基組氨酸HistidineHisHNH3+色氨酸TryptophanTryW

（Trp）NH3+

—CH2—CH—COO-NH3+NH吲哚基苯并吡咯環色氨酸TryptophanTryWNH3+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-CH2-CH-COO-

H

H

NH2+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-CH2-CH-COO-

H

H

NH2+CHCOO-NH2CH2H2CH2C+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-（2）按側鏈R基的極性分Aa極性氨基酸非極性氨基酸

Phe、Ala、Val、Leu、Ile、Met、

Trp、Pro不帶電荷的極性氨基酸Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Gln帶正電荷的極性氨基酸Arg、Lys、His帶負電荷的極性氨基酸Asp、Glu、(7)（3）(2)(8)（2）按側鏈R基的極性分Aa極性氨基酸非極性氨基酸P三、氨基酸的酸堿化學

(—)氨基酸的兼性離子形式

(二)氨基酸的解離

(三)氨基酸的等電點

(四)氨基酸的甲醛滴定

（五）氨基酸的物理性質小結三、氨基酸的酸堿化學(—)氨基酸的兼性離子形式(一)氨基酸的兼性離子形式

氨基酸的α-C上連接了一個羧基和一個氨基，在中性水溶液中，羧基就會放出質子，而氨基接受質子，這樣就使一個中性形式的氨基酸分子變成了帶正、負電荷相等的兩性離子.見下圖CRCOOHHH2NCRCOO-HH3N+中性分子兩性離子(一)氨基酸的兼性離子形式氨(二)氨基酸的解離氨基酸在水中的兩性離子既能像酸一樣放出質子。CRHH2NCRCOO-H+H+H3N+COO-作為酸(二)氨基酸的解離氨基酸在水中的兩性離子既能像酸一樣放出質子也能像堿一樣接受質子氨基酸具有酸堿性質，是一類兩性電解質。CRCOOHCRCOO-HH3N+作為堿H3N+H+H+也能像堿一樣接受質子氨基酸具有酸堿性質，是一類兩性電解質。C(三)

氨基酸的等電點

向氨基酸兩性離子溶液中加酸，兩性離子的COO-就接受H+，氨基酸變為正離子，在電場中向負極移動。向氨基酸兩性離子溶液中加堿，兩性離子的-NH3+就放出H+，氨基酸變為負離子，在電場中向正極移動。這里我們總可以找到某一個pH值使氨基酸所帶的凈電荷為“零”，在電場中不移動，這時溶液的pH值就是該氨基酸的等電點，isoelectricpoint以pI

表示。如圖所示(三)氨基酸的等電點向氨基酸兩性離子溶液中加酸，兩性0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的H+

mol數加入的OH-

mol數CH2COOHH3N+(Gly+)COO-CH2H3N+COO-CH2H2N(Gly±)(Gly-)[Gly+

]=

[Gly±][Gly

±]=

[Gly-]甘氨酸的滴定曲線0.10.050.050.1002468101214pK1=CRCOOHHH3N+正離子兩性離子+OH-+H+CRHH3N+COO-CRHH2NCOO-+OH-+H+負離子Aa±Aa+Aa_CRCOOHHH3N+正離子兩性離子+OH-+H+CRHH3

實驗證明，在pI時氨基酸主要以兩性離子形式存在，但也有少量數量相等的正負離子，還有極少量中性分子，每一種氨基酸都有各自的等電點。 氨基酸的pI可由實驗測定，也可根據氨基酸羧基和氨基的pK值（即解離常數的負對數）來確定，pK的編號通常是從酸性最強基團的解離開始，分別用pK1，pK2……表示. 實驗證明，在pI時氨基酸主要以兩性離子形式存在，但也有少

一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸：pK1（-COOH）=2.34，pK2（-NH3+）=9.69pI=(pK1+pK2)/2一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸：pI=(pK1+pK2)氨基酸的兩性解離：

K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－][H+][Gly±]以甘氨酸為例：pK1=

2.34pK2=9.60pI=5.97陽離子兩性離子陰離子+H3N-CH2-COO－H2N-CH2-COO－+[H+][Gly－][Gly±]K’2+H3N-CH2-COOH

+H3N-CH2-COO－+[H+][Gly+][

Gly±]K’1氨基酸的兩性解離：K1’=[Gly±][H+][Gly+]K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－][H+][Gly±]K1’[Gly±][H+][Gly+]

=[Gly±]K2’[Gly－]=[H+][Gly+]

=[Gly－]K1’[Gly±][H+][Gly±]K2’=[H+]∵∴

pH=pI=(pK1+pK2)/2K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－]從左向右是用NaOH滴定的曲線，溶液的pH由小到大逐漸升高；從右向左是用鹽酸滴定的曲線，溶液的pH由大到小逐漸降低。曲線中從左向右第一個拐點是氨基酸羧基解離50%的狀態，第二個拐點是氨基酸的等電點，第三個拐點是氨基酸氨基解離50%的狀態。甘氨酸的酸堿滴定曲線從左向右是用NaOH滴定的曲線，溶液的pH由小到大逐一氨基二羧基氨基酸,如天冬氨酸，在不同pH值時的解離情況如下圖所示:

pI=(pK1+pK2)/2=1.88+3.65=2.77一氨基二羧基氨基酸,如天冬氨酸，pI=(pK1+二氨基一羧基氨基酸,如賴氨酸，在不同PH值時的解離情況如圖所示

pI=(pK2+pK3)/2=8.95+10.53=9.74二氨基一羧基氨基酸,如賴氨酸，pI=(pK2+p

綜上所述，各種氨基酸的等電點為兩性離子兩側兩個pK的平均值。由于各種氨基酸都有特定的等電點，因此當溶液的pH值低于某氨基酸的等電點時，則該氨基酸帶正電荷，在電場中向負極移動。若溶液的pH值高于等電點時，則該氨基酸帶負電荷，在電場中向正極移動。當溶液的pH等于等電點時，氨基酸所帶凈電荷為零，在電場中不移動。綜上所述，各種氨基酸的等電點為兩性離子兩側兩個p

因此對一個含多種氨基酸的溶液來講，在某一pH條件下，各種氨基酸所帶電荷各不相同，利用這一性質可用電泳法、離子交換層析法等分離或制備氨基酸。另外當氨基酸處于等電點時，由于靜電引力的作用，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀，利用這一性質可以分離制備氨基酸。因此對一個含多種氨基酸的溶液來講，在某(四)氨基酸的甲醛滴定

由于氨基酸具有酸、堿兩性，不能直接用酸堿進行滴定，因為氨基酸的酸、堿滴定的等電點pH或過高或過低，沒有適當的指示劑可被選用。而加入甲醛后，降低了氨基的堿性，因而可以用NaOH直接滴定，選用酚酞作指示劑。（圖）

用于測定氨基酸含量及蛋白質水解程度(四)氨基酸的甲醛滴定由于氨基酸具有酸、堿兩性，不能0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的H+

mol數加入的OH-

mol數CH2COOHH3N+(Gly+)COO-CH2H3N+COO-CH2H2N(Gly±)(Gly-)[Gly+]=

[Gly±][Gly

±]=

[Gly-]甘氨酸的滴定曲線0.10.050.050.1002468101214pK1=

氨基酸的甲醛滴定氨基酸的甲醛滴定0.10.050.050.1002468101214ACBpK1=2.34pK2=9.60pK’2≈7加有甲醛無甲醛PH加入的H+mol數加入的OH-mol數加甲醛和不加甲醛的甘氨酸滴定曲線0.10.050.050.1002468101214ACBp（五）氨基酸的物理性質（補充）1、α-氨基酸為無色晶體。2、熔點極高，一般在200℃以上。3、除Gly外，都有旋光性（D、L構型）。4、各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶于極性溶劑（溶于稀酸，溶于稀堿），不溶于有機溶劑。（五）氨基酸的物理性質（補充）1、α-氨基酸為無色晶體。四、氨基酸的化學反應

(一)α-氨基參加的反應

(二)α-羧基參加的反應

(三)α-氨基和α-羧基共同參加的反應

(四)側鏈R基參加的反應四、氨基酸的化學反應(一)α-氨基參加的反應(一)α-氨基參加的反應烴基化反應（P136)

--與2，4-二硝基氟苯（DNFB）反應可用于鑒定多肽鏈的N端氨基酸（黃色）(一)α-氨基參加的反應烴基化反應（P136)可用于鑒定多蛋白質多肽鏈結構胰島素蛋白質多肽鏈結構胰島素(一)α-氨基參加的反應烴基化反應

(P137)--與異硫氰酸苯酯(PITC)的反應可用于鑒定多肽或蛋白質的N端氨基酸(一)α-氨基參加的反應烴基化反應(P137)--與異硫(一)α-氨基參加的反應與熒光胺反應(一)α-氨基參加的反應與熒光胺反應or440nmforprolineor440nmforproline(三)α-氨基和α-羧基共同參加的反應

與茚三酮的反應：

凡含有α-NH2的氨基酸與茚三酮反應可生成藍紫色化合物，反應十分靈敏，幾個微克氨基酸就能顯色。根據反應所生成的藍紫色的深淺，在570nm比色可知氨基酸的含量。多肽或蛋白質也能與茚三酮反應，但肽越大，靈敏度也越差。如圖所示，脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應，則生成黃色產物，光吸收波長在440nm。

氨基酸的其它性質如表所示。

(三)α-氨基和α-羧基共同參加的反應與茚三酮的反應：(四)側鏈R基參加的反應與5，5‘-雙硫基-雙（2-硝基苯甲酸）反應（Ellman反應）見P142

反應中1分子的半胱氨酸引起1分子的硫代硝基苯甲酸的釋放。它在pH8.0時,在412nm波長處有強烈的光吸收,可用分光光度法定量測定-SH基.Cys(四)側鏈R基參加的反應與5，5‘-雙硫基-雙（2-硝基苯甲《生物化學》氨基酸課件五、氨基酸的光學活性和光譜性質(—)氨基酸的光學活性和立體化學

（二）氨基酸的光譜性質五、氨基酸的光學活性和光譜性質(—)氨基酸的光學活性和立體化(一)氨基酸的光學活性和立體化學

構型：

組成蛋白質的氨基酸除Gly以外都有手性碳原子，在三維空間上就有兩種不同的排列方式，它們互為鏡影，這兩種不同的構型分別稱為D-型和L-型，以丙氨酸為例，見圖。如含兩個手性碳原子，則有４種立體異構體，分別稱為Ｄ-,Ｌ-，Ｄ別-和Ｌ別-氨基酸。

注:蛋白質中的氨基酸都是L-型。(一)氨基酸的光學活性和立體化學構型：NH3+在左，右COOH在上，R基在下圖

8

丙氨酸的兩種立體異構體NH3+在左，右COOH在上，R基在下圖8丙氨酸的兩種立旋光性

α-碳原子不對稱碳、手性碳互為鏡影旋光性

α-碳原子互為

旋光性：

組成蛋白質的氨基酸除Gly以外，都有手性碳原子，所以都有旋光性，能使偏振光的偏振面的向左或向右旋轉，向左旋轉的稱左旋，用“－”號表示，向右旋轉的稱右旋，用“+”號表示。使偏振光的偏振面旋轉的角度稱旋光度。比旋光度是指被測物質的濃度為1g/ml，旋光管的長度為１分米時測得的旋光度。旋光儀旋光性：旋光儀

外消旋物：旋光物質在化學反應中經過消旋作用轉變成D型和L型的等摩爾混合物，稱（外）消旋物（racemate）。蛋白質用堿進行水解時，得到的氨基酸都是無旋光性的DL-消旋物。CCCH3COOHHOHHH3N+CCCH3COOHHOHHH3N+CCCH3COOHHOHHH3N+CCCH3COOHHOHHH3N+L-蘇氨酸D-蘇氨酸L-別蘇氨酸D-別蘇氨酸外消旋物：CCCH3COOHHOHHH3N+CCC內消旋物：旋光物質的兩個不對稱中心是相同的，分子內部的旋光性相互抵消，整個分子沒有旋光性。這種物質稱內消旋物質。如，胱氨酸(P144結構式）內消旋物：光吸收：組成蛋白質的氨基酸中，Trp、Tyr和Phe對紫外光有一定的吸收，這是因為它們分子中含有苯環，是苯環的共軛雙鍵造成的，這三種氨基酸的光吸收都在280nm附近，（如右圖所示）。

（二）氨基酸的光譜性質

λmax：

Tyr:275nmPhe:258nmTrp:279nm光吸收：（二）氨基酸的光譜性質λmax：六、氨基酸混合物的分析分離(一）分配層析法的一般原理

（二）分配柱層析（三）紙層析（四）薄層層析（五）離子交換層析（六）氣相層析（七）液相層析

六、氨基酸混合物的分析分離(一）分配層析法的一般原理AlaLeuAspProLys五種標準氨基酸及其混合紙層析圖譜混合AlaLeu(二)α-羧基參加的反應1、成鹽和成酯反應(與堿或醇反應）2、成酰氯反應（與酰化試劑反應，多肽合成保護羧基）3、脫羧基反應（成胺）4、疊氮反應（與疊氮試劑反應，多肽合成保護羧基和氨基）(二)α-羧基參加的反應1、成鹽和成酯反應(與堿或醇反應）S—CH2—CH—COO-NH3+S—CH2—CH—COO-NH3+S—CH2—CH—COO-NH3+S—CH羧基末端NH2CHCO-(NHCHCO)n-NHCHCOOHRRR多肽氨基末端羧基末端NH2CHCO-(NHCHCO)n-NHCHCOOHProteinchemistry第一單元蛋白質化學(14學時）第三章氨基酸第四章蛋白質的共價結構第五章蛋白質的三維結構第六章蛋白質結構與功能的關系第七章蛋白質的分離、純化和表征Proteinchemistry第一單元蛋白質化學(1第3章氨基酸(Aminoacids

)

一、氨基酸----蛋白質的構件分子

二、氨基酸的分類

三、氨基酸的酸堿化學

四、氨基酸的化學反應

五、氨基酸的光學活性和光譜性質

六、氨基酸混合物的分析分離第3章氨基酸(Aminoacids)一、氨基酸--一、氨基酸---蛋白質的構件分子(一)蛋白質的水解

(二)α-氨基酸的一般結構一、氨基酸---蛋白質的構件分子(一)蛋白質的水解蛋白質水解的主要方法：

（1）酸水解

（2）堿水解

（3）酶水解(一)蛋白質的水解蛋白質水解生成20種游離的氨基酸蛋白質水解的主要方法：(一)蛋白質的水解蛋白質水解生成20種（1）酸水解常用H2SO4或HCl進行水解。方法： 一般用6mol/LHCl，4mol/LH2SO4，回流煮沸20h左右可使蛋白質完全水解。優點： 不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。缺點： 色氨酸完全被沸酸所破壞。羥基氨基酸有一小部分被分解，天冬酰胺，谷氨酰胺的酰胺基被水解下來。（1）酸水解常用H2SO4或HCl進行水解。（2）堿水解方法： 一般與5mol/LNaOH共煮10-20h，即可使蛋白質完全水解。優點： 色氨酸在堿性條件下穩定。缺點： 水解過程中多數氨基酸遭到不同程度的破壞，并且產生消旋現象，所得的產物是D-和L-氨基酸的混合物，稱消旋物。此外，精氨酸脫氨，生成鳥氨酸和尿素。（2）堿水解方法：（3）酶水解優點： 不產生消旋現象，也不破壞氨基酸。缺點： 水解不徹底，需幾種酶協調作用才能徹底水解蛋白質。常用蛋白酶： 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶或糜蛋白酶及胃蛋白酶等。（3）酶水解優點：(二)α-氨基酸的一般結構-carbonProteinsarebiologicalpolymersmadeupofmany-aminoacidmoleculesthatcontainbothanaminegroupandacarboxylicacidgroup中文

根據你所學的化學知識，從下面的氨基酸結構通式可看出氨基酸具有哪些性質？(二)α-氨基酸的一般結構-carbonProtei(二)α-氨基酸的一般結構-碳

蛋白質是由許多氨基酸分子組成的生物多聚體或者是生物大分子。這些氨基酸都有一個共同特點，含一個氨基和一個羧基，而且是-氨基，所以稱-氨基酸。英文(二)α-氨基酸的一般結構-碳蛋白質是由許多二、氨基酸的分類

(一)常見的蛋白質氨基酸

(二)不常見的蛋白質氨基酸

(三)非蛋白質氨基酸二、氨基酸的分類(一)常見的蛋白質氨基酸氨基酸有兩種分類的方法：

（1）按側鏈R基的結構

（2）按側鏈R基的極性(一)常見的蛋白質氨基酸氨基酸有兩種分類的方法：（1）按側鏈R基的結構(一)（1）按側鏈R基的結構分類Aa脂肪族氨基酸芳香族氨基酸:雜環氨基酸一氨基一羧基氨基酸（中性氨基酸）一氨基二羧基氨基酸（酸性氨基酸）及其酰胺:二氨基一羧基氨基酸（堿性氨基酸）Gly、Val、Leu、Ile、SerThr、

Cys、MetAsp、Glu、Asn、GlnArg、LysPhe、TyrHis、Trp、Pro(9)(4)(2)(2)(3)Ala、（1）按側鏈R基的結構分類Aa脂肪族氨基酸芳香族氨基酸:雜環甘氨酸（甘）GlycineGlyGH

—CH—COO-NH3+R甘氨酸（甘）GlycineGlyGH—C丙氨酸（丙）AlanineAlaANH3+CH3—CH—COO-NH3+丙氨酸（丙）AlanineAlaANH3纈氨酸(纈)ValineValVNH3+CH3—

CH—CH—COO-NH3+CH3纈氨酸(纈)ValineValVNH3+CH亮氨酸(亮)LeucineLeuLCH3—

CH—CH2—

CH—COO-NH3+CH3亮氨酸(亮)LeucineLeuLCH3異亮氨酸(異亮)IsoleucineIleINH3+CH3—

CH2—

CH

—

CH—COO-NH3+CH3異亮氨酸(異亮)IsoleucineIleINH絲氨酸(絲)SerineSerSNH3+HO—CH2—CH—COO-NH3+絲氨酸(絲)SerineSerSNH3+HO蘇氨酸(蘇)ThreonineThrTNH3+CH3—CH

—CH—COO-NH3+OH蘇氨酸(蘇)ThreonineThrTNH3+CH半胱氨酸（半胱）

CysteineCysCNH3+HS—CH2—CH—COO-NH3+胱氨酸的一半半胱氨酸（半胱）CysteineCysCNH3甲硫氨酸（蛋氨酸）MethionineMetMNH3+CH3—

S

—CH2—

CH2—

CH—COO-NH3+甲硫氨酸（蛋氨酸）MethionineMetMN天冬氨酸AspartateAspDNH3+-OOC—CH2—CH—COO-NH3+天冬氨酸AspartateAspDNH3+-OOC谷氨酸GlutamateGluENH3+-OOC—CH2—CH2—CH—COO-NH3+谷氨酸GlutamateGluENH3+-OOC天冬酰胺AsparagineAsnNNH3+NH2—

C—CH2—CH—COO-NH3+O天冬酰胺AsparagineAsnNNH3+NH2谷氨酰胺GlutamineGlnQNH3+NH2—

C—CH2—CH2—CH—COO-NH3+O谷氨酰胺GlutamineGlnQNH3+NH2精氨酸(精)ArginineArgRNH3+NH2–C-NH-CH2-CH2-CH2-CH-COO-NH3+

+NH2胍基

δαβγ精氨酸(精)ArginineArgRNH3+NH賴氨酸LysineLysKNH3++NH3-CH2-CH2-CH2-CH2-

CH-COO-NH3+ε賴氨酸LysineLysKNH3++NH3苯丙氨酸PhenylalaninePheFNH3+—CH2—CH—COO-NH3+苯丙氨酸PhenylalaninePheFNH3+酪氨酸TyrosineTyrYNH3+—CH2—CH—COO-NH3+HO

—酪氨酸TyrosineTyrYNH3+組氨酸HistidineHisHNH3+

—CH2—CH—COO-NH3+HCC

NHCHHN+咪唑基組氨酸HistidineHisHNH3+色氨酸TryptophanTryW

（Trp）NH3+

—CH2—CH—COO-NH3+NH吲哚基苯并吡咯環色氨酸TryptophanTryWNH3+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-CH2-CH-COO-

H

H

NH2+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-CH2-CH-COO-

H

H

NH2+CHCOO-NH2CH2H2CH2C+脯氨酸ProlineProPCH2-CH2-（2）按側鏈R基的極性分Aa極性氨基酸非極性氨基酸

Phe、Ala、Val、Leu、Ile、Met、

Trp、Pro不帶電荷的極性氨基酸Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、Gln帶正電荷的極性氨基酸Arg、Lys、His帶負電荷的極性氨基酸Asp、Glu、(7)（3）(2)(8)（2）按側鏈R基的極性分Aa極性氨基酸非極性氨基酸P三、氨基酸的酸堿化學

(—)氨基酸的兼性離子形式

(二)氨基酸的解離

(三)氨基酸的等電點

(四)氨基酸的甲醛滴定

（五）氨基酸的物理性質小結三、氨基酸的酸堿化學(—)氨基酸的兼性離子形式(一)氨基酸的兼性離子形式

氨基酸的α-C上連接了一個羧基和一個氨基，在中性水溶液中，羧基就會放出質子，而氨基接受質子，這樣就使一個中性形式的氨基酸分子變成了帶正、負電荷相等的兩性離子.見下圖CRCOOHHH2NCRCOO-HH3N+中性分子兩性離子(一)氨基酸的兼性離子形式氨(二)氨基酸的解離氨基酸在水中的兩性離子既能像酸一樣放出質子。CRHH2NCRCOO-H+H+H3N+COO-作為酸(二)氨基酸的解離氨基酸在水中的兩性離子既能像酸一樣放出質子也能像堿一樣接受質子氨基酸具有酸堿性質，是一類兩性電解質。CRCOOHCRCOO-HH3N+作為堿H3N+H+H+也能像堿一樣接受質子氨基酸具有酸堿性質，是一類兩性電解質。C(三)

氨基酸的等電點

向氨基酸兩性離子溶液中加酸，兩性離子的COO-就接受H+，氨基酸變為正離子，在電場中向負極移動。向氨基酸兩性離子溶液中加堿，兩性離子的-NH3+就放出H+，氨基酸變為負離子，在電場中向正極移動。這里我們總可以找到某一個pH值使氨基酸所帶的凈電荷為“零”，在電場中不移動，這時溶液的pH值就是該氨基酸的等電點，isoelectricpoint以pI

表示。如圖所示(三)氨基酸的等電點向氨基酸兩性離子溶液中加酸，兩性0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的H+

mol數加入的OH-

mol數CH2COOHH3N+(Gly+)COO-CH2H3N+COO-CH2H2N(Gly±)(Gly-)[Gly+

]=

[Gly±][Gly

±]=

[Gly-]甘氨酸的滴定曲線0.10.050.050.1002468101214pK1=CRCOOHHH3N+正離子兩性離子+OH-+H+CRHH3N+COO-CRHH2NCOO-+OH-+H+負離子Aa±Aa+Aa_CRCOOHHH3N+正離子兩性離子+OH-+H+CRHH3

實驗證明，在pI時氨基酸主要以兩性離子形式存在，但也有少量數量相等的正負離子，還有極少量中性分子，每一種氨基酸都有各自的等電點。 氨基酸的pI可由實驗測定，也可根據氨基酸羧基和氨基的pK值（即解離常數的負對數）來確定，pK的編號通常是從酸性最強基團的解離開始，分別用pK1，pK2……表示. 實驗證明，在pI時氨基酸主要以兩性離子形式存在，但也有少

一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸：pK1（-COOH）=2.34，pK2（-NH3+）=9.69pI=(pK1+pK2)/2一氨基一羧基氨基酸，如丙氨酸：pI=(pK1+pK2)氨基酸的兩性解離：

K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－][H+][Gly±]以甘氨酸為例：pK1=

2.34pK2=9.60pI=5.97陽離子兩性離子陰離子+H3N-CH2-COO－H2N-CH2-COO－+[H+][Gly－][Gly±]K’2+H3N-CH2-COOH

+H3N-CH2-COO－+[H+][Gly+][

Gly±]K’1氨基酸的兩性解離：K1’=[Gly±][H+][Gly+]K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－][H+][Gly±]K1’[Gly±][H+][Gly+]

=[Gly±]K2’[Gly－]=[H+][Gly+]

=[Gly－]K1’[Gly±][H+][Gly±]K2’=[H+]∵∴

pH=pI=(pK1+pK2)/2K1’=[Gly±][H+][Gly+]K2’=[Gly－]從左向右是用NaOH滴定的曲線，溶液的pH由小到大逐漸升高；從右向左是用鹽酸滴定的曲線，溶液的pH由大到小逐漸降低。曲線中從左向右第一個拐點是氨基酸羧基解離50%的狀態，第二個拐點是氨基酸的等電點，第三個拐點是氨基酸氨基解離50%的狀態。甘氨酸的酸堿滴定曲線從左向右是用NaOH滴定的曲線，溶液的pH由小到大逐一氨基二羧基氨基酸,如天冬氨酸，在不同pH值時的解離情況如下圖所示:

pI=(pK1+pK2)/2=1.88+3.65=2.77一氨基二羧基氨基酸,如天冬氨酸，pI=(pK1+二氨基一羧基氨基酸,如賴氨酸，在不同PH值時的解離情況如圖所示

pI=(pK2+pK3)/2=8.95+10.53=9.74二氨基一羧基氨基酸,如賴氨酸，pI=(pK2+p

綜上所述，各種氨基酸的等電點為兩性離子兩側兩個pK的平均值。由于各種氨基酸都有特定的等電點，因此當溶液的pH值低于某氨基酸的等電點時，則該氨基酸帶正電荷，在電場中向負極移動。若溶液的pH值高于等電點時，則該氨基酸帶負電荷，在電場中向正極移動。當溶液的pH等于等電點時，氨基酸所帶凈電荷為零，在電場中不移動。綜上所述，各種氨基酸的等電點為兩性離子兩側兩個p

因此對一個含多種氨基酸的溶液來講，在某一pH條件下，各種氨基酸所帶電荷各不相同，利用這一性質可用電泳法、離子交換層析法等分離或制備氨基酸。另外當氨基酸處于等電點時，由于靜電引力的作用，氨基酸的溶解度最小，容易沉淀，利用這一性質可以分離制備氨基酸。因此對一個含多種氨基酸的溶液來講，在某(四)氨基酸的甲醛滴定

由于氨基酸具有酸、堿兩性，不能直接用酸堿進行滴定，因為氨基酸的酸、堿滴定的等電點pH或過高或過低，沒有適當的指示劑可被選用。而加入甲醛后，降低了氨基的堿性，因而可以用NaOH直接滴定，選用酚酞作指示劑。（圖）

用于測定氨基酸含量及蛋白質水解程度(四)氨基酸的甲醛滴定由于氨基酸具有酸、堿兩性，不能0.10.050.050.1002468101214pK1=2.34pK2=9.60pI=5.97pH加入的H+

mol數加入的OH-

mol數CH2COOHH3N+(Gly+)COO-CH2H3N+COO-CH2H2N(Gly±)(Gly-)[Gly+]=

[Gly±][Gly

±]=

[Gly-]甘氨酸的滴定曲線0.10.050.050.1002468101214pK1=

氨基酸的甲醛滴定氨基酸的甲醛滴定0.10.050.050.1002468101214ACBpK1=2.34pK2=9.60pK’2≈7加有甲醛無甲醛PH加入的H+mol數加入的OH-mol數加甲醛和不加甲醛的甘氨酸滴定曲線0.10.050.050.1002468101214ACBp（五）氨基酸的物理性質（補充）1、α-氨基酸為無色晶體。2、熔點極高，一般在200℃以上。3、除Gly外，都有旋光性（D、L構型）。4、各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶于極性溶劑（溶于稀酸，溶于稀堿），不溶于有機溶劑。（五）氨基酸的物理性質（補充）1、α-氨基酸為無色晶體。四、氨基酸的化學反應

(一)α-氨基參加的反應

(二)α-羧基參加的反應

(三)α-氨基和α-羧基共同參加的反應

(四)側鏈R基參加的反應四、氨基酸的化學反應(一)α-氨基參加的反應(一)α-氨基參加的反應烴基化反應（P136)

--與2，4-二硝基氟苯（DNFB）反應可用于鑒定多肽鏈的N端氨基酸（黃色）(一)α-氨基參加的反應烴基化反應（P136)可用于鑒定多蛋白質多肽鏈結構胰島素蛋白質多肽鏈結構胰島素(一)α-氨基參加的反應烴基化反應

(P137)--與異硫氰酸苯酯(PITC)的反應可用于鑒定多肽或蛋白質的N端氨基酸(一)α-氨基參加的反應烴基化反應(P137)--與異硫(一)α-氨基參加的反應與熒光胺反應(一)α-氨基參加的反應與熒光胺反應or440nmforprolineor440nmforproline(三)α-氨基和α-羧基共同參加的反應

與茚三酮的反應：

凡含有α-NH2的氨基酸與茚三酮反應可生成藍