chapter3-1氨基酸及多肽课件

chapter3-1chapter3-1氨基酸及多氨基酸及多肽氨基酸氨基酸多多肽肽蛋白蛋白质质蛋白蛋白质质的的结结构构多多肽肽的化学合成的化学合成蛋白蛋白质质功能的多功能的多样样性性 蛋白蛋白质质是最重要的一是最重要的一类类生物大分子生物大分子,存在于所有的生物存在于所有的生物细细胞中胞中,是构成生物体最基本的是构成生物体最基本的结结构物构物质质和功能物和功能物质质,参与了几乎所有的生命参与了几乎所有的生命过过程：催化作用、生物程：催化作用、生物调节调节、物、物质转质转运、免疫作用、运运、免疫作用、运动动、结结构成分、构成分、贮贮存等。存等。（1）催化作）催化作为为生物体新生物体新陈陈代代谢谢的催化的催化剂剂酶酶，酶酶是蛋白是蛋白质质中最大的一中最大的一类类，酶酶的催化效率的催化效率远远大于合大于合成的催化成的催化剂剂。酶酶催化的反催化的反应应速率速率为为非催化速率的非催化速率的1016倍。倍。（2）调节调节许许多蛋白多蛋白质质能能调节调节其他蛋白其他蛋白质执质执行其生理功能的能力，如：胰行其生理功能的能力，如：胰兰兰氏小氏小岛岛及及 细细胞分泌的胞分泌的胰胰岛岛素，是素，是调节动调节动物体内血糖代物体内血糖代谢谢的一种激素。的一种激素。（3）物）物质转质转运如运如:红细红细胞里的血胞里的血红红蛋白蛋白输输送氧气，将氧气从肺送氧气，将氧气从肺转转运到其他运到其他组织组织；血清清；血清清蛋白将脂肪酸从脂肪蛋白将脂肪酸从脂肪组织转组织转运到各器官。运到各器官。（4）防御和）防御和进进攻免疫球蛋白（抗体），抗体是在外来的蛋白攻免疫球蛋白（抗体），抗体是在外来的蛋白质质或其他高分子化合物即所或其他高分子化合物即所谓谓抗原的影响下由淋巴抗原的影响下由淋巴细细胞胞产产生，并能与相生，并能与相应应的抗原的抗原结结合而排除外来物合而排除外来物质对质对生物体的生物体的干干扰扰。（5）运）运动动某些蛋白某些蛋白质赋质赋予予细细胞以运胞以运动动的能力，肌肉收的能力，肌肉收缩缩和和细细胞游胞游动动是是细细胞具有胞具有这这种能力种能力的代表。如：肌的代表。如：肌动动蛋白和肌球蛋白。蛋白和肌球蛋白。蛋白蛋白质质功能的多功能的多样样性性(6)结结构成分建造和构成分建造和维维持生物体的持生物体的结结构，构，给细给细胞和胞和组织组织提供提供强强度和保度和保护护。如：构成毛。如：构成毛发发，角，角，蹄，甲的蹄，甲的-角蛋白角蛋白(keratin);存在于骨、腱、存在于骨、腱、韧韧、带带、皮的胶原蛋白。、皮的胶原蛋白。蛋白蛋白质质功能的多功能的多样样性性（7）贮贮存存贮贮藏氨基酸，用作有机体及其胚胎或幼体生藏氨基酸，用作有机体及其胚胎或幼体生长发长发育的原料育的原料。（8）异常功能如：）异常功能如：应乐应乐果甜蛋白有着极高的甜度。果甜蛋白有着极高的甜度。蛋白蛋白质质功能的多功能的多样样性性3.1 3.1 氨基酸、多氨基酸、多氨基酸、多氨基酸、多肽肽肽肽和蛋白和蛋白和蛋白和蛋白质质质质1.1.蛋白蛋白质质的化学的化学组组成成蛋白蛋白质质中各元素中各元素组组成百分比成百分比约为约为：C 50%C 50%；H 7%H 7%；O 23%O 23%；N 16%N 16%；S 0-3%S 0-3%；其它；其它 微量微量生物生物组织组织中的含氮量近似地看作蛋白中的含氮量近似地看作蛋白质质的含氮量的含氮量蛋白蛋白质质含量（克）含量（克）=每克生物每克生物样样品中含氮的克数品中含氮的克数 6.25 6.252.2.氨基酸是蛋白氨基酸是蛋白氨基酸是蛋白氨基酸是蛋白质质质质的基本的基本的基本的基本结结结结构构构构单单单单元元元元v生物界蛋白生物界蛋白质质种种类约类约在在1010-1012数量数量级级,分子量范分子量范围围：6000-1000,000 道道乐顿乐顿(dalton),归归根根结结底底,蛋白蛋白质质由由20种基本氨基酸种基本氨基酸所所组组成。成。v多多肽肽是由氨基酸以是由氨基酸以酰酰胺胺键键形式形式连连接而成的接而成的线线形大分子。多形大分子。多肽肽被合成后，可能就能被合成后，可能就能够执够执行行其功能，也可能其其功能，也可能其结结构构还还要要发发生更多的化学修生更多的化学修饰饰。v蛋白蛋白质还质还要要发发生特定的折叠，成生特定的折叠，成为为固定的三固定的三维结维结构，蛋白构，蛋白质质的生物功能决定于它的高的生物功能决定于它的高级级结结构，高构，高级结级结构是由一构是由一级结级结构即氨基酸序列决定的。构即氨基酸序列决定的。3.2 3.2 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸v已已发现发现天然氨基酸天然氨基酸180种，参与蛋白种，参与蛋白质组质组成的基本氨基酸只有成的基本氨基酸只有20种。种。v作作为为蛋白蛋白质结质结构构单单元的氨基酸均元的氨基酸均为为L-氨基酸氨基酸(以以D-甘油甘油醛为醛为参考物参考物)，某些蛋白，某些蛋白质还质还含含有若干种不常有若干种不常见见的氨基酸的氨基酸,它它们们都有是基本氨基酸的衍生物。都有是基本氨基酸的衍生物。氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸3.2.1 3.2.1 氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的结结结结构和分构和分构和分构和分类类类类 除脯氨酸外，蛋白除脯氨酸外，蛋白质质氨基酸在氨基酸在结结构上的共同点是与构上的共同点是与羧羧基相基相邻邻的的-碳上都有一个氨基，碳上都有一个氨基，因此称因此称为为 -氨基酸氨基酸,结结构通式：构通式：可可变变部分部分不不变变部分部分氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的结结结结构和分构和分构和分构和分类类类类二十种基本氨基酸的二十种基本氨基酸的结结构式：构式：中性非极性氨基酸中性非极性氨基酸氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的结结结结构和分构和分构和分构和分类类类类中性极性氨基酸中性极性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的结结结结构和分构和分构和分构和分类类类类不常不常不常不常见见见见的氨基酸：的氨基酸：的氨基酸：的氨基酸：由常由常见见氨基酸衍生而来氨基酸衍生而来氨基酸的氨基酸的氨基酸的氨基酸的结结结结构和分构和分构和分构和分类类类类3.2.2 3.2.2 氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性氨基酸的旋光性 氨基酸的构型氨基酸的构型(指指-碳的构型碳的构型),除甘氨酸外，除甘氨酸外，-氨基酸中的氨基酸中的-C原子是一个不原子是一个不对对称碳原子，因称碳原子，因此都具有旋光度。此都具有旋光度。比旋光度是比旋光度是-氨基酸的物理常数之一，也是氨基酸的物理常数之一，也是鉴别鉴别各种氨基酸的重要依据。各种氨基酸的重要依据。(教材表教材表3.2)3.2.3 3.2.3 氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性质质质质v氨基酸熔点高，一般在氨基酸熔点高，一般在200 oC 以上如以上如:甘氨酸在甘氨酸在233 oC 溶解并分解溶解并分解,普通有机化合物如普通有机化合物如二苯胺，溶点二苯胺，溶点为为53 oC.v大多数氨基酸都能溶于水，水溶液具有大多数氨基酸都能溶于水，水溶液具有较较高的介高的介电电常数。常数。说说明：氨基酸在晶体或在水中主要是以两性离子形式存在，不明：氨基酸在晶体或在水中主要是以两性离子形式存在，不带电带电荷的中性分子荷的中性分子为为少数。少数。氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性质质质质1.1.氨基酸的两性解离氨基酸的两性解离氨基酸的两性解离氨基酸的两性解离例：中性氨基酸的分步解离：例：中性氨基酸的分步解离：第一步解离第一步解离,第二步解离第二步解离,氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性质质质质v如何求解如何求解K1和和K2？v滴定从甘氨酸滴定从甘氨酸(1.0 mol)溶液开始溶液开始v 用用标标准准盐盐酸滴定酸滴定,以加入的以加入的盐盐酸的摩酸的摩尔尔数数对对pH 作作图图,得到得到滴定曲滴定曲线线A段段v 酸量酸量为为0.5 mol 时时,对应对应一拐点一拐点pH 2.34,此此时时有一半的有一半的A0 变变成成A+，根据根据pH=pK1+lgA0/A+v pK1=pH=2.34 氨基酸氨基酸pK值值的求解：的求解：l 用用标标准准NaOH滴定滴定,以加入的以加入的NaOH的摩的摩尔尔数数对对pH 作作图图,得到滴定曲得到滴定曲线线B段段l碱量碱量为为0.5 mol 时时,对应对应一拐点一拐点pH 9.60,此此时时有一半的有一半的A0变变成成A-，根据根据pH=pK2+lgA-/A0,pH=pK2=9.60 l净电净电荷荷为为0时时的的pH值值即即为为氨基酸的氨基酸的等等电电点点pI(isoelectric point)氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性质质质质结论结论：v净电净电荷荷为为0时时的的pH值值即即为为氨基酸的等氨基酸的等电电点，点，对侧链对侧链不含解离基不含解离基团团的中性氨基酸：的中性氨基酸：pI=(pK1+pK2)/2氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性质质质质酸性氨基酸：谷氨酸的滴定曲酸性氨基酸：谷氨酸的滴定曲线线pI=(pK1+pKR)/2氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性质质质质pK1pKRpK2碱性氨基酸碱性氨基酸:组组氨酸的滴定曲氨酸的滴定曲线线 pI=(pKR+pK2)/2氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性质质质质v当溶液的当溶液的pH大于等大于等电电点点时时，氨基酸，氨基酸带带有有净负电净负电荷，在荷，在电场电场中向正极运中向正极运动动。v当溶液的当溶液的pH小于等小于等电电点点时时，氨基酸，氨基酸带带有有净净正正电电荷，在荷，在电场电场中向中向负负极运极运动动。结论结论：求解等求解等电电点的公式：点的公式：v中性氨基酸的等中性氨基酸的等电电点：点：pI=(pK1+pK2)/2v侧链侧链含有可解离基含有可解离基团团的氨基酸等的氨基酸等电电点点 酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI=(pK1+pKRCOO-)/2 碱性氨基酸：碱性氨基酸：pI=(pK2+pKRNH2)/2电电泳泳现现象：象：氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性氨基酸的酸碱性质质质质3.2.4 3.2.4 氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质 主要指主要指 氨基和氨基和 羧羧基以及基以及侧链侧链上的官能上的官能团团所参与的反所参与的反应应。1.-NH2参与的反参与的反应应v-NH2特点和特点和发发生反生反应类应类型型?氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质 氨基中氮原子是一个很好的氨基中氮原子是一个很好的亲亲核中心，所以能核中心，所以能够发够发生生亲亲核加成或取代反核加成或取代反应应。氨基被氨基被羟羟甲基化后，碱性下降，其甲基化后，碱性下降，其pKpK2 2值值减少减少2 2 3 3个个pHpH单单位，移至位，移至7 7附近。附近。这时这时可以用酚可以用酚酞酞作作为为碱滴定氨基酸氨基的指示碱滴定氨基酸氨基的指示剂剂。由于此法与碱滴定普通的一元酸相同，因而可由于此法与碱滴定普通的一元酸相同，因而可以用来直接以用来直接测测定氨基酸的定氨基酸的浓浓度。度。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-NH2参与的反参与的反应应(1)与甲与甲醛发醛发生生羟羟甲基化反甲基化反应应（2）与）与亚亚硝酸反硝酸反应应重氮化反重氮化反应应在在标标准条件下，准条件下，测测定生成定生成N2体体积积，可，可计计算出氨基酸的量，范斯来克算出氨基酸的量，范斯来克(Van Slyke)-法法测测定氨基定氨基N的基的基础础。注意：生成的注意：生成的N2只有一半来自氨基酸。只有一半来自氨基酸。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质室温室温-NH2参与的反参与的反应应（3 3）与）与）与）与酰酰酰酰化化化化试剂试剂试剂试剂反反反反应应应应 氨基酸的氨基与氨基酸的氨基与酰氯酰氯或酸或酸酐酐在弱碱溶液中在弱碱溶液中发发生作用生作用时时，氨基即被，氨基即被酰酰基化，例如：与基化，例如：与苄苄氧甲氧甲酰氯酰氯（carbobenzyloxychloride）反）反应应氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-NH2参与的反参与的反应应酰酰化化试剂还试剂还有：有：丹磺丹磺酰氯酰氯被用于多被用于多肽链肽链N N端氨基酸的端氨基酸的标记标记和微量氨基酸定量和微量氨基酸定量测测定。定。氨基酸的氨基酸的酰酰化反化反应应是多是多肽肽合成的基本反合成的基本反应应。此外，。此外，酰酰化反化反应还应还广泛用于保广泛用于保护护氨基以及氨基以及肽链肽链的的N-N-末端氨基酸末端氨基酸测测定等。定等。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-NH2参与的反参与的反应应（4 4）烃烃烃烃基化反基化反基化反基化反应应应应NH2上的上的H原子被原子被烃烃基取代，例：与基取代，例：与2,4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（2,4-dinitroflurobenzene DNFB,FDNB）反反应应氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质v鉴鉴定多定多肽肽N-N-端氨基酸的重要方法端氨基酸的重要方法-NH2参与的反参与的反应应（5 5）形成西佛碱反）形成西佛碱反）形成西佛碱反）形成西佛碱反应应应应与与与与醛酮醛酮醛酮醛酮的加成消除反的加成消除反的加成消除反的加成消除反应应应应西佛碱是以氨基酸西佛碱是以氨基酸为为底物的某些底物的某些酶酶促反促反应应的中的中间间物，例如：物，例如：转转氨基反氨基反应应。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-NH2参与的反参与的反应应（6 6）脱氨基反）脱氨基反）脱氨基反）脱氨基反应应应应在氨基酸氧化在氨基酸氧化酶酶作用下，作用下，发发生脱氨基反生脱氨基反应应生成生成-酮酮酸：酸：在在转转氨氨酶酶催化下，催化下，氨基可以氨基可以转转移到移到 酮酮酸上酸上 氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-NH2参与的反参与的反应应-酮酮戊二酸戊二酸丙丙酮酮酸酸2.2.羧羧羧羧基参与的反基参与的反基参与的反基参与的反应应应应 成成盐盐、成、成酯酯、成、成酰氯酰氯、成、成酰酰胺、脱胺、脱羧羧、叠氮化反、叠氮化反应应（1）成）成盐盐反反应应 与碱作用即生成与碱作用即生成盐盐，例如：与，例如：与NaOH反反应应。碱金属。碱金属盐盐溶于水，重金属溶于水，重金属盐盐不溶于水。不溶于水。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质 羧羧羧羧基参与的反基参与的反基参与的反基参与的反应应应应（2）成）成酯酯反反应应例：氨基酸在无水乙醇中通入干燥例：氨基酸在无水乙醇中通入干燥氯氯化化氢氢或加入二或加入二氯亚砜氯亚砜，回流生成氨基酸乙，回流生成氨基酸乙酯酯的的盐盐酸酸盐盐。生成活性生成活性酯酯的反的反应应：-NH2被保被保护护后，与后，与对对硝基苯酚反硝基苯酚反应应活性活性酯酯是合成氨基酸是合成氨基酸酰酰基衍生物的重要中基衍生物的重要中间间体。体。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质 羧羧羧羧基参与的反基参与的反基参与的反基参与的反应应应应（3 3）成）成）成）成酰卤酰卤酰卤酰卤的反的反的反的反应应应应-使使使使羧羧羧羧基活化基活化基活化基活化NH2被保被保护护后，与后，与PCl3、PCl5 或或亚亚硫硫酰氯酰氯反反应应：使使羧羧基活化，在多基活化，在多肽肽人工合成中常用人工合成中常用氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质 羧羧羧羧基参与的反基参与的反基参与的反基参与的反应应应应酰酰基氨基酸基氨基酸的甲的甲酯酯或乙或乙酯酯与无水与无水肼肼反反应应，再与，再与亚亚硝酸反硝酸反应应。氨基酸叠氮化合物常用于。氨基酸叠氮化合物常用于肽肽的人工合成。的人工合成。（4 4）叠氮化反）叠氮化反）叠氮化反）叠氮化反应应应应羧羧羧羧基活化的一种方法基活化的一种方法基活化的一种方法基活化的一种方法（5）脱脱羧羧反反应应氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质 羧羧羧羧基参与的反基参与的反基参与的反基参与的反应应应应（1）与）与茚茚三三酮酮反反应应 -氨基酸与氨基酸与茚茚三三酮酮在弱酸性溶液中共在弱酸性溶液中共热热，氨基酸即，氨基酸即发发生氧化脱氨生成生氧化脱氨生成酮酮酸，酸，酮酮酸脱酸脱羧羧生成生成醛醛。茚茚三三酮则酮则成成为还为还原原茚茚三三酮酮。3.-氨基和氨基和-羧羧基共同参加的反基共同参加的反应应氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-氨基和氨基和-羧羧基共同参加的反基共同参加的反应应氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-氨基和氨基和-羧羧基共同参加的反基共同参加的反应应蓝蓝紫色化合物紫色化合物茚茚三三酮酮反反应应是氨基酸的特异性反是氨基酸的特异性反应应，常用于氨基酸的定性、定量分析。，常用于氨基酸的定性、定量分析。定量定量释释放的放的CO2可用可用测压测压法法测测量，从而量，从而计计算出参加反算出参加反应应的氨基酸量。的氨基酸量。产产生的生的蓝蓝紫色化合物可紫色化合物可用比色法用比色法进进行定性或定量行定性或定量测测定。定。ProPro与与茚茚三三酮酮反反应应不不释释放放NHNH3 3,直接生成黄色物直接生成黄色物质质：氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-氨基和氨基和-羧羧基共同参加的反基共同参加的反应应（2 2）成）成）成）成肽肽肽肽反反反反应应应应一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧羧基可以基可以缩缩合成合成肽肽，成，成肽肽反反应应是蛋白是蛋白质质生物合成基本生物合成基本反反应应。成成肽肽反反应应，从，从热热力学上看是一力学上看是一个不能自个不能自发进发进行的反行的反应应。通。通过过活化活化羧羧基方法，可以使成基方法，可以使成肽肽反反应顺应顺利利进进行。行。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质-氨基和氨基和-羧羧基共同参加的反基共同参加的反应应4.4.侧链侧链侧链侧链基基基基团团团团的反的反的反的反应应应应侧链侧链官能官能团团：-OH、-SH（包括二硫包括二硫键键）、氨基、）、氨基、羧羧基、芳香基、咪基、芳香基、咪唑唑基、胍基、甲基、胍基、甲硫基等。硫基等。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应（1 1）巯巯巯巯基的反基的反基的反基的反应应应应半胱氨酸的半胱氨酸的巯巯基基-SH，在高，在高pH条件下，条件下，发发生解离：生解离：氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应(a)(a)-SH-SH在弱碱条件下与在弱碱条件下与在弱碱条件下与在弱碱条件下与卤卤卤卤代代代代烃烃烃烃的反的反的反的反应应应应，如，如，如，如苄氯苄氯苄氯苄氯、碘乙、碘乙、碘乙、碘乙酰酰酰酰胺可用于胺可用于胺可用于胺可用于巯巯巯巯基的保基的保基的保基的保护护护护。(b)巯巯基与金属离子形成基与金属离子形成稳稳定程度不等的定程度不等的络络合物，例：与合物，例：与对氯对氯汞苯甲酸反汞苯甲酸反应应形成的形成的络络合物，是合物，是 X-衍射衍射时时制制备备重原子衍生物。含有重原子衍生物。含有巯巯基的蛋白基的蛋白酶酶也可也可发发生此反生此反应应而而导导致致酶酶失活。失活。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应对氯对氯汞苯甲酸汞苯甲酸(c)(c)与二硫硝基苯甲酸（与二硫硝基苯甲酸（与二硫硝基苯甲酸（与二硫硝基苯甲酸（dithionitrobenzoic acid,DTNBdithionitrobenzoic acid,DTNB）发发发发生硫醇生硫醇生硫醇生硫醇-二硫化物交二硫化物交二硫化物交二硫化物交换换换换反反反反应应应应。其。其。其。其产产产产物硫硝基苯甲酸在物硫硝基苯甲酸在物硫硝基苯甲酸在物硫硝基苯甲酸在pH 8.0pH 8.0时时时时，在，在，在，在412 nm 412 nm 处处处处有有有有强强强强吸收，可用比色法定量吸收，可用比色法定量吸收，可用比色法定量吸收，可用比色法定量测测测测定半胱氨酸定半胱氨酸定半胱氨酸定半胱氨酸的含量。的含量。的含量。的含量。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应(d)SH(d)SH的氧化的氧化的氧化的氧化空气氧化空气氧化产产物：二硫化物，例物：二硫化物，例Cys 胱氨酸胱氨酸氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应强强氧化氧化剂剂作用下，作用下，-SH-磺酸基，例：磺酸基，例：磺基丙氨酸磺基丙氨酸氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应（2 2）羟羟羟羟基的反基的反基的反基的反应应应应Ser与与Thr中含有中含有羟羟基基-OH与酸作用形成与酸作用形成酯酯，例：，例：Ser与磷酸与磷酸结结合，酪蛋白中含有大量合，酪蛋白中含有大量丝丝氨酸磷酸氨酸磷酸酯酯丝丝氨酸是氨酸是大多数蛋白水解大多数蛋白水解酶酶活性中心的主要活性中心的主要组组分，分，-OH被被酯酯化后会化后会导导致致酶酶失活。失活。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应（3 3）咪）咪）咪）咪唑唑唑唑基的性基的性基的性基的性质质质质His的咪的咪唑唑基，基，pKR为为6.0,在生理条件下具有在生理条件下具有缓缓冲作用，冲作用，His在中性条件下，如下解离平衡：在中性条件下，如下解离平衡：与与ATP发发生磷生磷酰酰化反化反应应，形成磷酸，形成磷酸组组氨酸，从而使氨酸，从而使酶酶活化活化氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应烷烷基化反基化反应应：水解：水解酶酶活性中心的活性中心的组组氨酸与氨酸与烷烷基化基化试剂试剂作用，生成作用，生成烷烷基咪基咪唑唑衍生物，并衍生物，并引起引起酶酶活性的降低或活性的降低或丧丧失失.氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应（4 4）甲硫基的反）甲硫基的反）甲硫基的反）甲硫基的反应应应应v-SCH3是是强强亲亲核基核基团团，与，与烃烃化化试剂试剂易形成易形成锍盐锍盐。v在逆在逆转转反反应应中，原有的甲基和新加入的甲基除去的机会是相等的，因此当用中，原有的甲基和新加入的甲基除去的机会是相等的，因此当用14C标记标记的碘甲的碘甲烷处烷处理理时时，获获得的蛋氨酸将有得的蛋氨酸将有50%是同位素是同位素标记标记的。的。氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质侧链侧链基基团团的反的反应应（5 5）芳香）芳香）芳香）芳香环环环环的反的反的反的反应应应应v形成形成电电子子转转移移络络合物：合物：Phe,Tyr,Trp分子中有芳香分子中有芳香环环，是一个共，是一个共轭轭 电电子体系，容易与缺子体系，容易与缺电电子子体系或其它的共体系或其它的共轭轭 电电子体系形成子体系形成电电子子转转移移络络合物。例：合物。例：氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质取代反取代反取代反取代反应应应应例例例例TyrTyr在在在在3,53,5位易位易位易位易发发发发生生生生亲电亲电亲电亲电取代，如：碘化，硝化和重氮化反取代，如：碘化，硝化和重氮化反取代，如：碘化，硝化和重氮化反取代，如：碘化，硝化和重氮化反应应应应等等等等PaulyPauly反反反反应应应应（酪氨酸与重氮苯磺酸反（酪氨酸与重氮苯磺酸反（酪氨酸与重氮苯磺酸反（酪氨酸与重氮苯磺酸反应应应应），用于），用于），用于），用于检测检测检测检测酪氨酸：酪氨酸：酪氨酸：酪氨酸：氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性氨基酸的化学性质质质质目前氨基酸的合成方法有目前氨基酸的合成方法有5 5种：种：I.I.发发酵法；酵法；II.II.酶酶法；法；III.III.化学合成法；化学合成法；IV.IV.蛋白蛋白质质水解提取法。水解提取法。3.2.5 3.2.5 氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成v以葡萄糖、氨等以葡萄糖、氨等为为原料，或者再原料，或者再添加特异的前体物添加特异的前体物质质，经经微生物作用将其有效地微生物作用将其有效地转转化化为为目的氨基酸。目的氨基酸。v生生产产的氨基酸有谷氨酸，的氨基酸有谷氨酸，赖赖氨酸，氨酸，苏苏氨酸、异亮氨酸、精氨酸。氨酸、异亮氨酸、精氨酸。组组氨酸、脯氨酸、氨酸、脯氨酸、鸟鸟氨酸、瓜氨酸、氨酸、瓜氨酸、色氨酸、色氨酸、丝丝氨酸氨酸氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成I.I.发发发发酵法酵法酵法酵法v用用微微生生物物产产生生的的酶酶作作催催化化剂剂，直直接接使使底底物物转转化化为为目目标标氨氨基基酸酸。具具有有工工艺艺简简单单，周周期期短短、耗能低、耗能低、专专一性一性强强、收率高等特点。、收率高等特点。天冬氨酸天冬氨酸酶酶氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成II II、酶酶酶酶法法法法反丁反丁烯烯二酸二酸L-天冬氨酸天冬氨酸III.III.氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成v一般化学合成方法得到的都是外消旋体，需一般化学合成方法得到的都是外消旋体，需进进一步拆分才能得到光学一步拆分才能得到光学纯纯的氨基酸的氨基酸1.经经典化学合成法典化学合成法（1）Strecker 合成法合成法 醛醛与与氢氰氢氰酸和氨反酸和氨反应应得到得到氰氰氨化物，氨化物，经经水解得到外消旋的氨基酸。水解得到外消旋的氨基酸。氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成v-酮酮酸与氨作用，生成酸与氨作用，生成亚亚胺，再胺，再还还原成外消旋的氨基酸。原成外消旋的氨基酸。（2 2）还还还还原氨化法原氨化法原氨化法原氨化法氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成（3 3）-溴代溴代溴代溴代羧羧羧羧酸氨化法酸氨化法酸氨化法酸氨化法此法是先制得此法是先制得-溴代溴代羧羧酸，再在封管内或高酸，再在封管内或高压压釜内和氨气反釜内和氨气反应应得到外消旋氨基酸。得到外消旋氨基酸。氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成丙二酸丙二酸酯经亚酯经亚硝化、催化硝化、催化氢氢化得到乙化得到乙酰酰氨基丙二酸氨基丙二酸酯酯。在不同反。在不同反应应条件下，可以条件下，可以进进一步得到一步得到各种氨基酸。各种氨基酸。(4)(4)丙二酸丙二酸丙二酸丙二酸酯酯酯酯合成法几乎可以合成所有重要氨基酸合成法几乎可以合成所有重要氨基酸合成法几乎可以合成所有重要氨基酸合成法几乎可以合成所有重要氨基酸 a.a.a.a.乙乙乙乙酰酰酰酰氨基丙二酸氨基丙二酸氨基丙二酸氨基丙二酸酯酯酯酯合成法合成法合成法合成法氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成v丙二酸丙二酸酯酯溴化后与溴化后与邻邻苯二甲苯二甲酰亚酰亚胺胺钾钾反反应应得到得到邻邻苯二甲苯二甲酰亚酰亚胺基丙二酸胺基丙二酸酯酯。它作。它作为为中中间间体，体，可以可以进进一步与多种一步与多种试剂发试剂发生反生反应应制得不同的氨基酸。制得不同的氨基酸。b.b.b.b.溴代丙二酸溴代丙二酸溴代丙二酸溴代丙二酸酯酯酯酯合成法合成法合成法合成法氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成2.2.外消旋氨基酸的拆分外消旋氨基酸的拆分外消旋氨基酸的拆分外消旋氨基酸的拆分(1)(1)化学法化学法v使消旋体与一个具有光学活性的化合物反使消旋体与一个具有光学活性的化合物反应应得到非得到非对对映体，然后利用二者的物理或化学性映体，然后利用二者的物理或化学性质质的不同的不同进进行分离。常用的光学活性化合物有生物碱（如行分离。常用的光学活性化合物有生物碱（如马钱马钱子碱）或有机酸（如酒石酸）等。子碱）或有机酸（如酒石酸）等。vL-L-氨基酸氨基酸 L-L-氨基酸氨基酸盐盐 D-D-氨基酸氨基酸 D-D-氨基氨基酸酸盐盐 分离（重分离（重结结晶、色晶、色谱谱法等）法等）+纯纯手性碱（或酸）手性碱（或酸）氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成(2)酶酶解法解法 酶酶本身是手性分子，本身是手性分子，对对底物具有良好的手性底物具有良好的手性选择选择性。用性。用酶酶解方法可以将外消旋氨基酸拆分。解方法可以将外消旋氨基酸拆分。氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成3.3.氨基酸的不氨基酸的不氨基酸的不氨基酸的不对对对对称合成称合成称合成称合成原理：原理：创创造一个不造一个不对对称的反称的反应应条件或条件或环环境，使取代或加成反境，使取代或加成反应应按一定的方向按一定的方向进进行，从而得到光行，从而得到光学学纯纯异构体。异构体。（1）应应用不用不对对称前体合成法称前体合成法关关键键是构建不是构建不对对称前体，由于前体分子的不称前体，由于前体分子的不对对称性，使分子的某一称性，使分子的某一侧侧空空间间位阻增大，位阻增大，进进攻攻试剂试剂只能从位阻小的一只能从位阻小的一侧进侧进攻，从而得到光学攻，从而得到光学纯纯异构体。异构体。氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成不不对对称加成途径称加成途径通通过过加成加成试剂试剂（一般是加（一般是加氢氢）的的选择选择性加成性加成而而实现实现的合成的合成途径途径,例如例如CoreyCorey法合成光学法合成光学纯纯氨基酸氨基酸不不对对称取代途径称取代途径v通通过试剂过试剂（一般是（一般是烷烷基化）的基化）的选择选择性取代而性取代而实现实现的合成途径的合成途径v例如：以甘氨酸例如：以甘氨酸为为原料，通原料，通过过与手性化合物硫代樟与手性化合物硫代樟脑脑反反应应构建一个不构建一个不对对称前体分子称前体分子氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成（2）应应用不用不对对称催化称催化剂剂合成法合成法v此法的关此法的关键键是制是制备备一种具有特殊空一种具有特殊空间结间结构的加构的加氢氢催化催化剂剂，这这种催化种催化剂剂能能够识别够识别底物分子底物分子的前手性面，使的前手性面，使氢氢原子只能从一个方向原子只能从一个方向进进行加成，得到光学行加成，得到光学纯纯异构体。异构体。v例如：例如：铑络铑络合物合物为为催化催化剂剂氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成v这类铑这类铑催化催化剂剂能能够对够对具有具有 结结构构 的的烯烃烯烃（氨基酸前体化合物）（氨基酸前体化合物）进进行手性行手性选择选择性催化性催化还还原原氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成谢谢！