第十四章 蛋白质和核酸

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1、第十四章蛋白质和核酸第十四章蛋白质和核酸第一节α-氨基酸一.α-氨基酸的存在、分类和命名　　氨基酸是羧酸分子中烃基上的氢原子被氨基（-NH2）取代后的衍生物,是组成蛋白质的基本单位．目前发现的天然氨基酸约有200多种，构成蛋白质的氨基酸约有30余种，其中常见的有20余种，人们把这些氨基酸称为蛋白氨基酸．其它不参与蛋白质组成的氨基酸称为非蛋白氨基酸．　　构成蛋白质的20余种常见氨基酸中除脯氨酸外，都是α-氨基酸，其结构可用通式表示：　　α-氨基酸可按烃基不同可分为脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和杂环族氨基酸；根据分子中氨基（-NH2）和羧基（-COOH）的数目不同，α-氨基酸还可分为中性氨基

2、酸（羧基和氨基数目相等）、酸性氨基酸（羧基数目大于氨基数目）、碱性氨基酸（氨基的数目多于羧基数目）．　　氨基酸命名通常根据其来源或性质等采用俗名，例如氨基乙酸因具有甜味称为甘氨酸、丝氨酸最早来源于蚕丝而得名．在使用中为了方便起见，常用英文名称缩写符号（通常为前三个字母）或用中文代号表示．例如甘氨酸可用Gly或G或"甘"字来表示其名称．氨基酸的系统命名法与其它取代羧酸的命名相同，即以羧酸为母体命名．　　组成蛋白质的氨基酸中，有八种动物自身不能合成，必须从食物中获取，缺乏时会引起疾病，它们被称为必需氨基酸．组成蛋白质的氨基酸见P177表14-1二.α-氨基酸的结构和性质(一)α-氨基酸的结

3、构　　α-氨基酸中除甘氨酸外，都含有手性碳原子，有旋光性．其构型一般都是L-型（某些细菌代谢中产生极少量D-型氨基酸）．可用以下通式表示:　　　　　　　　　　　　L-型氨基酸与D-型氨基酸在结构上区别很小,但其生理功能却大不相同.(二)α-氨基酸的性质1.物理性质　　α-氨基酸一般为无色晶体，熔点比相应的羧酸或胺类要高，一般为200-300℃（许多氨基酸在接近熔点时分解）．除甘氨酸外，其它的α-氨基酸都有旋光性．大多数氨基酸易溶于水，而不溶于有机溶剂．2.化学性质(1)两性和等电点　　氨基酸分子中同时含有羧基（-COOH）和氨基（-NH2），不仅能与强碱或强酸反应生成盐，而且还可在分子

4、内形成内盐(偶极离子)．　　　　　　　　　　内盐分子中，既有带正电荷的部分，又有带负电荷的部分，所以又称两性离子．实验证明，在氨基酸晶体中，氨基酸是以两性离子的形式存在．　　氨基酸在水溶液中，形成如下的平衡体系：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　从上述平衡可以看出，当加入酸时，平衡向右移动，氨基酸主要以正离子形式存，当PH<1时，氨基酸几乎全为正离子．当加入碱时，平衡向左移动，氨基酸主要以负离子形式存在，当PH>11时，氨基酸几乎全部为负离子．氨基酸溶液置于电场之中时，离子则将随着溶液PH值的不同而向不同的极移动．碱性时向阳极移动，酸性时向阴极迁移．对于中性氨基酸来说，羧基的电离

5、度略大于氨基,其水溶液中呈弱酸性，为了使它形成两性离子，应加入少量的酸，以抑制酸性解离．也就是说，中性氨基酸要完全以两性离子存在，PH值不是为7，而是小于7．如甘氨酸在PH值为6.1时，酸式电离和碱式电离相等，完全以两性离子存在，在电场中处于平衡状态，不向两极移动．这种氨基酸在碱式电离和酸式电离相等时的PH值，称为该氨基酸的等电点．用PI表示．由于不同的氨基酸分子中所含的氨基和羧基的数目不同，所以它们的等电点也各不相同．一般说来，酸性氨基酸的等电点PI为2.8-3.2；中性氨基酸的等电点PI为4.8-6.3；碱性氨基酸的等电点为7.6-11．　　在等电点时，氨基酸的溶解度最小．因此可以

6、用调节溶液PH值的方法，使不同的氨基酸在各自的等电点结晶析出，以分离或提纯氨基酸．(2)与亚硝酸反应大多数氨基酸中含有伯氨基，可以定量与亚硝酸反应，生成α-羟基酸,并放氮气．该反应定量进行，从释放出的氮气的体积可计算分子中氨基的含量．这个方法称为范斯莱克（VanSlyke）氨基测定法，可用于氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定．(3)脱氨基反应　　氨基酸分子的氨基可以被双氧水或高锰酸钾等氧化剂氧化，生成α-亚氨基酸，然后进一步水解，脱去氨基生成α-酮酸并放出氨气．　　　　　　　　　　　　　　　　生物体内在酶催化下，氨基酸也可发生氧化脱氨反应，这是生物体内蛋白质分解代谢的重要反应之一．(4)

7、脱羧反应将氨基酸缓缓加热或在高沸点溶剂中回流，可以发生脱羧反应生成胺．生物体内的脱羧酶也能催化氨基酸的脱羧反应，这是蛋白质腐败发臭的主要原因．例如赖氨酸脱羧生成1,5-戊二胺（尸胺）．(5)与水合茚三酮的反应　　α-氨基酸与水合茚三酮的弱酸性溶液共热，生成蓝紫色物质．这个反应非常灵敏，可用于α-氨基酸的定性及定量测定．多肽和蛋白质也有此反应.脯氨酸和羟脯氨酸与水合茚三酮反应时，生成黄色化合物．(6)成肽反应天然蛋白质是由α-氨基酸组成的,α-氨