酸水解.常用藏酸或盐截进行水解。使用盐酸，被度为片mo1/L,璃酸m01/L,回流煮沸 20小时左右可使蛋白质完全水解。陵水解钓优点是不引起消旋作用(racemi-iom),得到的 是L一氨燕酸。缺点是色氨酸完全枝拂酸所破杯，羟基氨基酸（丝氨酸及苏氨酸）有一小部分被 牙解，同时天条能胺和谷脓陆肤的藏非基被水解下来。 玻水解 般与5m01/L氧化钠共煮10一-20小时，即可使蛋白质完全水解。水解过程 中多数氨基酸遣到不同度的坏，并且严生消旋现象，所得产物是D型和L型氨基酸的活 合物，称消旋物（见本节氨基酸的旋光性都分）。此外，碱水解引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和 尿素。然而在碱性条件下色氨酸是稳定的。 酶水解，不产生消旋作用，也不破坏氨基酸。然而使用一种酶往往水解不彻底。需要几种 酶协同作用才能使蛋白质完全水解。此外，酶水解所需时间较长。因此酶法主要用于部分水 解。 常用的 白有蛋 以及胃蛋白 等，它们主要用于蛋白质一结构分析以获得蛋白质的都分水解产物。 第二节 氨基酸 一、氨基酸的结构： (一)氨基酸的结构通式 氨基酸是指含有氨基的羧酸。生物体内的各种蛋白质者是由20种基本氨基酸构 成的。除脯氨酸是一种a一亚氨基酸外，其余的都是α一氨基酸，其结构通式为： H C00 除甘氨酸外，其它蛋白质氨基酸的ā一碳原子均为不对称碳原子（即与一碳原 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一型与L一型两种构型)。 (二)构型 构型指在立体异构体中取代原子或基团在空间的取向。 构型 一通过共价键断裂变化形成的立体结构形态。 构象一一通过单健旋转而形成的一种立体结构形态 1、每种氨基酸都有D型和L型两种立体异构体（甘氨酸除外） 2、根据甘油醛原则确定构型 3、天然蛋白质中氨基酸绝大多数都是L一型的，只是近年才发现在某些微生物蛋 白质中有D一型氨基酸。在实验室有机合成的AA为D型和L型，氨基酸放置时间久 11
11 第二节 氨基酸 一、氨基酸的结构： （一）氨基酸的结构通式： 氨基酸是指含有氨基的羧酸。生物体内的各种蛋白质者是由 20 种基本氨基酸构 成的。除脯氨酸是一种α－亚氨基酸外，其余的都是α－氨基酸，其结构通式为： 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）。 （二）构型 构型指在立体异构体中取代原子或基团在空间的取向。 构型——通过共价键断裂变化形成的立体结构形态。 构象——通过单键旋转而形成的一种立体结构形态 1、 每种氨基酸都有 D 型和 L 型两种立体异构体（甘氨酸除外） 2、 根据甘油醛原则确定构型 3、 天然蛋白质中氨基酸绝大多数都是 L—型的，只是近年才发现在某些微生物蛋 白质中有Ｄ－型氨基酸。在实验室有机合成的 AA 为 D 型和 L 型，氨基酸放置时间久
了，变型L一D. 4、构型与旋光方向不是一回事，二者无直接对应关系。各种L型AA有的为右 旋，有的为左旋，即使同一种L型AA,在不同溶剂中测定时，其比旋光值和旋光方向 也会不同。 二、氨基酸的种类： (一)蛋白质中常见氨基酸 20种蛋白质氨基酸在结构上的差别取决于侧链基团R的不同。通常根据R基团的 化学结构或性质将20种氨基酸进行分类： A根据侧链基团的极性（能否与水形成氢健）分为两大类 〔非极性氨基酸（疏水氨基酸） (酸性氨基酸 碱性氨基酸 极性氨基酸（亲水氨基酸） 非解离的极性氨基酸 非极性AA(疏水AA) 极性AA(亲水AA): 1、极性不带电荷的AA:7种 2、极性带正电荷的氨基酸3种 3、极性带负电荷的氨基酸2种 B.根据氨基酸分子的化学结构分为四大类 1、脂肪族AA:丙、缬、亮、异亮、蛋、天冬、谷、赖、精、甘、丝、苏、半胱 天冬酰胺、谷氨酰胺 2、芳香族AA:苯丙氨酸、酪氨酸 3、杂环族AA:组氨酸、色氨酸 4、杂环亚AA:脯氨酸 C.从营养学的角度分为两大类： 1、必需氨基酸：在某些生物体内（如人类和大白鼠）不能合成或合成量不足以 维持正常的生长发有，因此必须依赖食物供给。 2、非必需氨基酸：由机体自行合成的氨基酸。 (二)非编码的蛋白质氨基酸 也称修饰氨基酸，是在蛋白质合成后，由基本氨基酸修饰而来
12 了，变型 L→D。 4、 构型与旋光方向不是一回事，二者无直接对应关系。各种 L 型 AA 有的为右 旋，有的为左旋，即使同一种 L 型 AA，在不同溶剂中测定时，其比旋光值和旋光方向 也会不同。 二、氨基酸的种类： （一）蛋白质中常见氨基酸 20 种蛋白质氨基酸在结构上的差别取决于侧链基团 R 的不同。通常根据 R 基团的 化学结构或性质将 20 种氨基酸进行分类： A 根据侧链基团的极性（能否与水形成氢键）分为两大类 非极性 AA（疏水 AA） 极性 AA（亲水 AA）： 1、极性不带电荷的 AA：7 种 2、 极性带正电荷的氨基酸 3 种 3、 极性带负电荷的氨基酸 2 种 B．根据氨基酸分子的化学结构分为四大类： 1、 脂肪族 AA：丙、缬、亮、异亮、蛋、天冬、谷、赖、精、甘、丝、苏、半胱、 天冬酰胺、谷氨酰胺 2、 芳香族 AA：苯丙氨酸、酪氨酸 3、 杂环族 AA：组氨酸、色氨酸 4、 杂环亚 AA：脯氨酸 C．从营养学的角度分为两大类： 1、 必需氨基酸：在某些生物体内（如人类和大白鼠）不能合成或合成量不足以 维持正常的生长发育，因此必须依赖食物供给。 2、 非必需氨基酸：由机体自行合成的氨基酸。 （二）非编码的蛋白质氨基酸 也称修饰氨基酸，是在蛋白质合成后，由基本氨基酸修饰而来
Prothrombin(凝血酶原)中含有-羧基谷氨酸，能结合Ca2。 结缔组织中最丰富的蛋白质胶原蛋白含有大量4羟脯氨酸和5-羟赖氨酸。 (三)非蛋白质氨基酸 除参与蛋白质组成的20多种氨基酸外，生物体内存在大量的氨基酸中间代谢产物 它们不是蛋白质的结构单元，但在生物体内具有很多生物学功能，如尿素循环中的 瓜氨酸和L鸟氨酸。 (1)L型ā-氨基酸的衍生物一一L-瓜氨酸、L鸟氨酸 (2)D-型氨基酸一一D-Gu、D-Ala(肽聚糖中)、D-Phe(短杆菌肽S) (3)B-、Y-、6氨基酸一一B-Aa(泛素的前体)、Y-氨基丁酸（神经递质）。 三、氨基酸的主要理化性质 (一)一般性质 (二)紫外吸收性质 AA的一个重要光学性质是对光有吸收作用。20种P一一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）(220mm一300nm) 只有三种A4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最大光吸收在259nm、酪AA在278nm、色A4在279nm,蛋白质一般 都含有这三种A4残基，所以其最大光吸收在大约280m液长处，因此能利用分光光 度法很方便的测定蛋白质的含量（为什么在蛋白质分离纯化过程中可以测定A28和代表 蛋白质的量？)。分光光度法测定蛋白质含量的依据是朗伯一比尔定律。在280m处蛋 白质溶液吸光值与其浓度成正比。 (三)酸碱性质 1、两性解离与等电点 氨基酸在水溶液或结晶内基本上均以兼性离子或偶极离子的形式存在。所谓两性 离子是指在同一个AA分子上带有能释放出质子的NH正离子和能接受质子的COO 负离子，因此氨基酸是两性电解质。 以甘氨酸为例：一个N甲一个CO0为例看解离状况：当两性离子溶解于水时，其 正负离子都能解离，但解离度与溶液的pH有关，向AA溶液加酸时，其两性离子的羧 基负离子接受质子，自身成为正离子，加入碱时，其两性腐子的氨基正离子解离出质
13 Prothrombin(凝血酶原)中含有 -羧基谷氨酸，能结合 Ca 2+。 结缔组织中最丰富的蛋白质胶原蛋白含有大量 4-羟脯氨酸和 5-羟赖氨酸。 （三）非蛋白质氨基酸 除参与蛋白质组成的 20 多种氨基酸外，生物体内存在大量的氨基酸中间代谢产物， 它们不是蛋白质的结构单元，但在生物体内具有很多生物学功能，如尿素循环中的 L- 瓜氨酸和 L-鸟氨酸。 （1）L-型α–氨基酸的衍生物——L-瓜氨酸、L-鸟氨酸 （2）D-型氨基酸——D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短杆菌肽 S） （3）β-、γ-、δ-氨基酸——β-Ala（泛素的前体）、γ-氨基丁酸（神经递质）。 三、氨基酸的主要理化性质 （一）一般性质 （二）紫外吸收性质 AA 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 最大光吸收在 259nm、酪 AA 在 278nm、色 AA 在 279nm，蛋白质一般 都含有这三种 AA 残基，所以其最大光吸收在大约 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（为什么在蛋白质分离纯化过程中可以测定 A280 代表 蛋白质的量？）。分光光度法测定蛋白质含量的依据是朗伯—比尔定律。在 280nm 处蛋 白质溶液吸光值与其浓度成正比。 （三）酸碱性质 1、两性解离与等电点 氨基酸在水溶液或结晶内基本上均以兼性离子或偶极离子的形式存在。所谓两性 离子是指在同一个 AA 分子上带有能释放出质子的 NH3+正离子和能接受质子的 COO- 负离子，因此氨基酸是两性电解质。 以甘氨酸为例：一个 NH3一个 COO 为例看解离状况：当两性离子溶解于水时，其 正负离子都能解离，但解离度与溶液的 pH 有关，向 AA 溶液加酸时，其两性离子的羧 基负离子接受质子，自身成为正离子，加入碱时，其两性离子的氨基正离子解离出质
子，自身成为负离子。 H*K1' H2N-CH2-C00- H-K3 H+ -CH-C00-*-CH:-C00H 阴离子(R) 兼性离子(R*) 阳离子(R) 氨基酸的等电点：氨基酸的带电状况取决于所处环境的pH值，改变pH值可以使 氨基酸带正电荷或负电荷，也可使它处于正负电荷数相等，即净电荷为零的两性离子 状态。使氨基酸所带正负电荷数相等即净电荷为零时的溶液pH值称为该A4的等电点， pH<plAA负电荷 pH-pl AA 0一一两性离子状态 pH>pl AA 正电荷 2、解离常数 解离式中K1和K2分别代表ā一碳原子上-COOH和NH的表观解离常数。在生 化上，解离常数是在特定条件下（一定溶液浓度和离子强度）测定的。等电点的计算 可由其分子上解离基团的表观解离常数米确定。根据质量作用定律： K-RH'] [R*] K2-IR-IIH] [R] 将K1'和K2'等式相乘： K1'·K2'=H-F[RVR] 因为等电点时，RR] 所以 K1'·K2'=HP [HF(K1'·K2')2 方程两边求负对数，则 p(pkp2) 因为等电点时pH=pl 所以 p(p2) 可以由手册查得各种AA的pK和pK,代入上式即得AA的等电点
14 子，自身成为负离子。 氨基酸的等电点：氨基酸的带电状况取决于所处环境的 pH 值，改变 pH 值可以使 氨基酸带正电荷或负电荷，也可使它处于正负电荷数相等，即净电荷为零的两性离子 状态。使氨基酸所带正负电荷数相等即净电荷为零时的溶液 pH 值称为该 AA 的等电点。 pH<pI AA 负电荷 pH=pI AA 0 ——两性离子状态 pH>pI AA 正电荷 2、解离常数 解离式中 K1 和 K２分别代表α－碳原子上-COOH 和-NH3的表观解离常数。在生 化上，解离常数是在特定条件下（一定溶液浓度和离子强度）测定的。等电点的计算 可由其分子上解离基团的表观解离常数来确定。根据质量作用定律： K1′= [ ] [ ][ ] 0 R R H K2′= [ ] [ ][ ] 0 R R H 将 K1′和 K2′等式相乘： K1′·K2′=[H+ ] 2[R -]/[R + ] 因为等电点时，[R + ]=[R -] 所以 K1′·K2′=[H+ ] 2 [H+ ]= （K1′·K2′）1/2 方程两边求负对数，则 因为等电点时 pH = pI 所以 可以由手册查得各种 AA 的 pK 和 pK，代入上式即得 AA 的等电点
3、多氨基（碱性氨基酸）和多羧基（酸性氨基酸）氨基酸的解离 解离原则：先解离a -COOH,随后其他COOH:然后解离aNH,随后其他-NH 总之羧基解离度大于氨基，aC上基闭大于非aC上同一基团的解离度。 等电点的计算：首先写出解离方程，两性离子左右两端()的表观解离常数 对数的算术平均值。一般PI值等于两个相近PK值之和的一半。 如天冬氨酸，赖氨酸(P44) (四)AA的重要化学反应 AA的化学反应主要是指它的ā氨基和ā羧基以及侧链上的功能团所参与的那些 反应。我们者重讨论在蛋白质化学中具有重要意义的AA的化学反应。 1、茚三酮反应 在弱酸性条件下，茚三酮与氨基酸共热，生成一种紫色化合物 两个亚氨基酸一一雕氨酸和羟谢氨酸与茚三酮反应形成黄色化合物，其它氨基酸 与茚三酮反应均生成紫色化合物。利用此反应能定性或定量测定各种氨基酸。 2、Sanger反应（与2,4-二硝基氟苯反应） 在弱碱性溶液中，氨基酸的a氨基易与2,4一二硝基氟苯(DNFB或FDNB)反 应，生成黄色的二硝基苯氨基酸(DNP-AA)。 二硝基苯基氨基酸DNP(氨基酸) 此反应最初被sanger用于测定肽链N一未端氨基酸 3、Edman反应（与异硫氰酸苯酯反应） 在弱碱性条件下，氨基酸的α-氨基易与异硫氰酸苯酯(PITC)反应，生成苯 1.本节课所讲的主要内容： 2.本节课的学习重要和难点：蛋白质的基本概念、分类、组成、结构与功能及多样性 生物功能和氨基酸的一般结构：20种氨基酸的结构： 3.本节课需要掌握的内容。 留作业：20种基本氨基酸的名称、结构
15 3、多氨基（碱性氨基酸）和多羧基（酸性氨基酸）氨基酸的解离 解离原则：先解离α-COOH，随后其他-COOH；然后解离α-NH3，随后其他-NH3 。 总之羧基解离度大于氨基，α-C 上基团大于非α-C 上同一基团的解离度。 等电点的计算：首先写出解离方程，两性离子左右两端（R0）的表观解离常数的 对数的算术平均值。一般 PI 值等于两个相近 PK 值之和的一半。 如天冬氨酸，赖氨酸 （P44） （四）AA 的重要化学反应 AA 的化学反应主要是指它的α-氨基和α-羧基以及侧链上的功能团所参与的那些 反应。我们着重讨论在蛋白质化学中具有重要意义的 AA 的化学反应。 1、茚三酮反应 在弱酸性条件下，茚三酮与氨基酸共热，生成一种紫色化合物。 两个亚氨基酸－－脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应形成黄色化合物，其它氨基酸 与茚三酮反应均生成紫色化合物。利用此反应能定性或定量测定各种氨基酸。 2、Sanger 反应（与 2，4—二硝基氟苯反应） 在弱碱性溶液中，氨基酸的α-氨基易与 2，4—二硝基氟苯（DNFB 或 FDNB）反 应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）。 二硝基苯基氨基酸 DNP（氨基酸） 此反应最初被 sanger 用于测定肽链 N—未端氨基酸。 3、Edman 反应（与异硫氰酸苯酯反应） 在弱碱性条件下，氨基酸的α-氨基易与异硫氰酸苯酯（PITC）反应，生成苯 教 学 后 记 1．本节课所讲的主要内容； 2．本节课的学习重要和难点：蛋白质的基本概念、分类、组成、结构与功能及多样性。 生物功能和氨基酸的一般结构；20 种氨基酸的结构； 3．本节课需要掌握的内容。 4．留作业：20 种基本氨基酸的名称、结构