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1、生物化学课件 (第一部分：1-3章),第1章 糖类,一 、引言 二、旋光异构 三、单糖的结构 四、单糖的性质 五、重要的单糖和单糖衍生物 六、寡糖 七、多糖 提要,一 引 言,（一）糖类的存在与来源 （二）糖类的生物学作用 （三）糖类的元素组成和化学本质 （四）糖的命名与分类,（一）糖类的存在与来源,糖类广泛地存在于生物界，特别是植物界。糖类物质按干重计占 植物的 85一 90， 占细菌的 10一 30， 动物的小于 2。动物体内糖的含量虽然不多，但其生命活动所需能量主要来源于糖类。 糖类物质是地球上数量最多,占生物量（biomass）干重的 50以上是由葡萄糖的聚合物构成的。绿色细胞进行的光
2、合作用的结果。,（二）糖类的生物学作用,糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物。糖类的生物学作用概括起来主要有以下几个方面： 1作为生物体的结构成分 植物的根、茎、叶中的纤维素、半纤维素等，细菌细胞壁的肽聚糖，昆虫和甲壳类的外骨骼等。 2作为生物体内的主要能源物质 糖原、淀粉等通过贮存或生物氧化释放出能量，为生物体供生命活动的需要。,3在生物体内转变为其他物质 糖类可以合成氨基酸、核苷酸、脂肪酸等提供碳骨架。 4作为细胞识别的信息分子 糖蛋白是一类在生物体内分布极广的复合糖。它们的糖链可能起着信息分子的作用，早在血型物质的研究中就有了一定的认识。,（三）糖类的元素组成和化学本质,大多数糖类物质只
3、由碳、氢、氧三种元素组成，其实验式为（CH2O）。或Cn（H2O）n。氢和氧比例是2：1，碳水化合物（carbonhydrate）也因之而得名。 后来发现鼠李糖 脱氧核糖等， 并非2：l， 非糖物质，甲醛 乙酸 乳酸等， 中H,C之比却是2：1， “碳水化合物” 名称并不恰当。为此，1927年国际化学名词重审委员会曾建议用“糖族（glucide）”一词以代替“碳水化合物”。至今西文中仍广泛使用它。,（C6H12O5）,（C5H10O4）,（CH2O）,（C2H4O2）,（C3H6O3）,（四）糖的命名与分类,个别糖的命名，多数是根据糖的来源给予一个通俗名称，如葡萄糖、果糖、蔗糖、乳糖、棉子糖和
4、壳多糖等。 糖类物质根据它们的聚合度分类如下：,单糖,寡糖,多糖,1单糖（monosaccharide） 单糖是不能被水解成更小分子的糖类，也称简单糖，如葡萄糖、果糖和核糖等。,直链醛糖和酮糖结构,2寡糖（oIigosaccharide） 寡糖包括的类别很多，双糖或称二糖（disaccharide），水解时生成 2分子单糖，如麦芽糖、蔗糖等；三糖（trisaccharide），水解时产生3分子单糖，如棉于糖；以及四糖（tetrasaccharide），五糖（pentasaccharide）和六糖（hexasaccharide）等。,3多糖(polysaccharide） 多糖是水解时产生20个
5、以上单糖分子的糖类。包括： (1）同多糖（homopolysaccharide）水解时只产生一种单糖或单糖衍生物，如糖原、淀粉、壳多糖等。 （2）杂多糖（heteropolysaccharide）水解时产生一种以上的单糖或单糖衍生物，如透明质酸、半纤 维素等。 (3) 复合糖 （glycocomugate）,糖类与蛋白质、脂质等生物分子形成的共价结合物如糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等，总称复合糖或糖复合物。,D-葡萄糖的透视式和投影式,三、单糖的结构,（一）单糖的链状结构 （二）D系单糖和L系单糖 （三）单糖的环状结构 (四) 单糖的构象,（二）D系单糖和L系单糖,所谓单糖的构型是指离分子中最远的的
6、那个手征性碳原子的构型。它们以甘油醛C2OH相比较确定的。羟基在右侧为D-型，左侧为L-型。,（三）单糖的环状结构,1、变旋现象：许多单糖，新配制的溶液会发生旋光度的改变这种现象称变旋（mutarotation）。变旋是由于分子立体结构发生某种变化的结果。如D-葡萄糖以两种不同的旋光率存在：一种 +1120 称-D-葡萄糖,另一种 + 18.70 称D葡萄糖，放置一段时间其比旋达到一恒定值52.60。左旋为（）右旋为（）。旋光的左右与D-,和L-型无关。,(四)单糖的构象,1构象 由于绕单键旋转引起的组成原子的不同排列称为构象。一种特定的构象称构象体（conformer）或构象异构体（conf
7、ormational isomer）。不像旋光异构体，不同的构象体通常不能分离出来，它们之间的互变太快。,吡喃和呋喃结构 C1上的羟基在下侧为型,羟基在上侧为型,D-葡萄糖异头物 C1上的羟基在右侧为型,羟基在左侧为型,船式构象 (不稳定),椅式构象 (较稳定),四、单糖的性质,（一）单糖的物理性质 （二）单糖的化学性质,（一）单糖的物理性质,1、旋光性：几乎所有的单糖都具有旋光性， 许多单糖在水溶液中发生变旋现象。,2、甜度：所有的单糖都具有甜度，但甜的程度 不一样。,3、溶解度：单糖分子具有多个羟基，所以易溶于水 （甘油醛微溶）。尤其在热水中有较大的溶解度。 单糖微溶于乙醇，不溶于乙醚和丙
8、酮。,（二）单糖的化学性质,单糖是多羟基的醛或酮，因此是活跃的分子易于和其他物质发生化学反应。 1、异构化（弱碱的作用）：单糖对稀酸相当稳定，但在碱溶液中能发生多种反应，产生不同的产物。单糖在碱溶液中可发生分子重排通过烯二醇中间物互相转化，成 。在强碱中单糖发生降解。,酮烯醇互变异构,2、单糖的氧化： 1）氧化成醛糖酸： 醛糖氢氧化铜醛糖酸氧化铜将氢氧化铜 （蓝色）还原为氧化铜（砖红色） 2）氧化成醛糖二酸： D-葡萄糖硝酸D-葡糖二酸 3）氧化成糖醛酸： 葡萄糖酶葡萄糖醛酸,酮式和烯醇式互变,3、单糖的还原： 单糖的羰基可被还原为糖醇 4、形成糖脎： 单糖与苯肼反应生成糖脎，糖脎相当稳定的结
9、晶，不同的单糖形成的糖脎结晶不同，可用来鉴定单糖。 5、形成糖酯与糖醚: 单糖的许多化学行为很想简单的醇类，它的羟基可以转变为脂基或醚基。如单糖和磷酸形成各种磷酸酯，G-1-P，1，62P-F等。,6、形成糖苷： 环状单糖的半缩醛羟基与另一化合物发生缩合形成缩醛的衍生物称为糖苷，这种糖苷的配体可以是糖，也可以是非糖物质。与糖形成糖苷如淀粉、纤维素等与非糖物质形成核苷等。糖苷的性质比较稳定不易发生化学反应和被氧化。,7、单糖的脱水; （与无机酸反应或呈色反应） 在强酸作用下戊糖脱水生成糠醛。己糖脱水生成5羟甲基糠醛 Molisch reaction: 糠醛或羟甲基糠醛萘酚-红紫色化合物,鉴别糖类
10、物质. Seliwanoff reaction: 酮糖HCl+间苯二酚-迅速出现红色（大约20秒） 醛糖HCl+间苯二酚-加热后缓慢出现红色（大约2分钟）用来鉴别酮糖或醛糖。,白内障,（2）D-甘露醇 广泛分布于多种陆地和海洋植物中：橄榄树等的树皮上常分泌出大量的甘露醇，形成所谓甘露蜜（manna）的干性渗出物，柿饼表面上的白色柿霜就是甘露醇；藻类和真菌中含量也很丰富，如昆布属褐藻是提取甘露醇的良好原料。D-甘露醇在临床上用来降低颅内压和治疗急性肾功能衰竭。,一些糖醇,（七）糖苷,糖苷前面已述，糖苷的配基为酚类、糖醇或含氮碱等的单糖或寡糖衍生物。这类糖着大多都有苦味或特殊香气，不少还是剧毒的物
11、质但微量时可作药用。 苦杏仁苷（amygdarin）含于许多蔷薇科植物（如苦扁桃、杏、李、花揪等）的果核中，尤以苦扁桃（苦杏仁）中含量为多。配基是由氰氢酸残基和苯甲醛残基组成的。,毛地黄苷(digitoxin) 是毛地黄类强心苷的一种，有强心作用。 乌本苷（ouabain）也称毒毛旋花苷，夹竹桃含量丰富，对Na-K-ATP酶有强烈的抑制作用。在非洲用来作箭毒。 皂苷（saponin）广泛存在于高等植物中，如人参、柴胡等。,六、寡糖,寡糖是由220个单糖通过糖苷键连接而成的糖类物质，有的结构非常复杂。单糖残基的上限数目并不确定，因此寡糖与多糖之间并无绝对界线，寡糖与聚糖（glycan）常是同义的
12、，聚糖又是多糖的同义词。根据Bailey 1965年的报道，已知的寡糖不下500种（主要存在于植物中）。 （一）结构与性质 （二）常见的二糖 （三）其他简单寡糖 （四）环糊精,二糖（双糖）,是最简单的寡糖，由2分子单糖缩合而成。由两个葡萄糖分子构成的二糖称葡二糖，葡二糖有11个异构体（未包括游离异头碳的a-型和-型），它们都已在自然界中找到。由两个不同的单糖构成的二糖，异构体就更多。据1970年Maher等报道，已知的双糖有140多种。现对几种常见的二糖介绍如下：,一些二糖,其他简单寡糖,1、三糖 棉子糖（raffinose）广泛地分布于高等植物界。棉子糖完全水解产生葡萄糖、果糖和半乳糖各1分
13、子。棉子糖是非还原糖，因此推定所有的异头碳都与糖苷键的形成；当用a一半乳糖苷酶水解时产生半乳糖和蔗糖，而用蔗糖酶水解产物是果糖和蜜二糖。 2、四糖、五糖和六糖 在自然界都有存在。,3、环糊精 环糊精是芽抱杆菌属（Bacillus）的某些种中的环糊精转葡糖基转移酶（cyclodextrin glucosy-transferase）作用于淀粉（以直链淀粉为佳）生成。一般由6、7或8个葡萄糖单位通过a-1，4糖苷键连接而成。环糊精无游离的异头羟基，属非还原糖。这些环状寡糖对酸水解较慢，对a-和-淀粉酶有较大的抗性。,. 环糊精分子的结构像一个轮胎 其特点是所有葡萄糖残基的C6羟基都在大环一面的边缘，
14、而C2和C3的羟基位于大环的另一面的边缘。环糊精分子作为单体垛叠起来形成圆筒形的多聚体。,（图l-22）,环糊精的结构,七、多糖,（一）同多糖 （二）杂多糖,（一）同多糖,1、淀粉（starch） 淀粉是植物生长期间以淀粉粒（granule）形式贮存于细胞中的贮存多糖。天然淀粉一般含有两种组分：直链淀粉（amylose）和支链淀粉（amylopectin）。当淀粉胶悬液用微溶于水的醇如正丁醇饱和时，则形成微晶沉淀，称直链淀粉，向母液中加人与水混溶的醇如甲醇，则得无定形物质，称支链淀粉。如蜡质玉术（waxy corn）和糯米等几乎只含支链淀粉，而皱缩豌豆中直链淀粉含量高达 98。,淀粉的结构,2
15、糖原（glycogen） 糖原又称动物淀粉，它也以颗粒（直径 1040 urn）形式存在于动物细胞的胞液内。体内糖原的主要存在场所是肝脏和骨骼肌。糖原是人和动物餐间以及肌肉剧烈运动时最易动用的葡萄糖贮库。葡萄糖是体内各器官的重要代谢燃料，更是大脑可利用的燃料。,5纤维素（cellulose） 纤维素是最丰富的有机物质。占植物界碳素的50以上。纤维素是植物（包括某些真菌和细菌）的结构多糖，是它们的细胞壁的主要成分。纤维素组成叶于重的10，木材的50，麻纤维的7080。棉纤维的 9098。但纤维素不是植物界所独有的。,纤维素是线形葡聚糖，残基间通过产（1一4）糖苷键连接的纤维二糖可看成是它的二糖单
16、位。 人和哺乳类缺乏纤维素酶（cellulase），因此不能消化木头和植物纤维。某些反刍动物在肠道内共生着能产生纤维素酶的细菌，因而能消化纤维素。白蚁消化木头是依赖于消化道中的原生动物。,纤维素的结构,（二）杂多糖,l果胶物质（poetic substance） 果胶物质主要存在于植物的初生细胞壁和细胞之间的中层（middle lamella）内。果胶物质是细胞壁的基质多糖。果胶物质包括两种酸性多糖：聚半乳糖醛酸（galacturonan）和聚鼠李半乳糖醛酸（rhamnogalacturonan）和三种中性多糖：阿拉伯聚糖（arabinan），半乳聚糖（galactan）和阿拉伯半乳聚糖（ar
17、abinogalactan）。每种多糖随植物来源、组织和发育阶段的不同，其侧链中残基的数目、种类、连接方式以及其他取代基存在的情况都有相当大的变化。,八、细菌杂多糖,（一）细菌细胞壁的化学组成 （二）肽聚糖的结构 （三）磷壁酸 （四）脂多糖 （五）荚膜多糖,细菌细胞壁结构,（二）肽聚糖的结构,肽聚糖（Peptidoglycan）也称粘肽（mucopeptide）或胞壁质（murein）。肽聚糖可看成是由一种基本结构单位重复排列构成的，这种结构单位称为胞壁肽（muropeptide）。胞壁肽是一个含有四肽侧链的二糖单位，二糖单位由-l，4连接的N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸，四肽侧链的N端通过酰
18、胺键与N-乙酰胞壁酸残基上的乳酸基相连。,提要,思考,第2章 脂质,Lipid,一、引言,（一）脂质（lipid）定义,脂肪酸与醇脱水反应形成的酯及其衍生物 共性：不溶于水，而易溶于非极性溶剂如乙醚、氯仿、苯等。,单纯脂类 复合脂类 衍生脂类,(二)脂质的分类,I 按化学组成分类,单纯脂质,由脂肪酸和醇类所形成的酯,脂酰甘油酯 （最丰富的为甘油三酯) 蜡 （含14-36C个碳原子的饱和或不饱和脂肪酸与含16-30C个碳原子的一元醇所形成的酯）,单纯脂类的衍生物：除了含有脂肪酸和醇外，还含有非脂分子的成分,复合脂质,磷脂（磷酸和含氮碱） 糖脂（糖） 硫脂（硫酸）,由单纯脂类或复合脂类衍生而来或与
19、它们关系密切。,萜类：天然色素、香精油、天然橡胶 固醇类：固醇（甾醇、性激素、肾上腺皮质激素） 其他脂类：维生素A、D、E、K等。,衍生脂质,可皂化脂类：一类能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）的脂类。 不可皂化脂类：不能被碱水解而产生皂（脂肪酸盐）的脂类。 主要有不含脂肪酸的萜类和类固醇类。,II 按能否被碱水解分类,极性 非极性, 脂质在水中和水界面上的行为不同,（三）脂质的功能,1. 贮存脂质,2.结构脂质 3.活性脂质,皮下脂肪细胞（黄、白色）,细胞膜,二、脂肪酸（fatty acid）,1、结构特点（表22）,软脂酸（十六烷酸）,硬脂酸（十八烷酸）,油酸（十八烯酸）,饱和脂肪酸,不饱和脂肪
20、酸的双键：,-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2- 非共轭双键（容易形成自由基） -CH2-CH=CH-CH=CH-CH=CH2- 共轭双键（容易聚合）,2、脂肪酸的理化性质,溶解度 与烃链的长度有关 熔 点 与双键数目、顺反有关 皂化反应 动植物油脂在氢氧化钠或氢氧化钾作用 下水解生成的脂肪酸盐。 乳化作用 脂肪酸盐、胆汁酸盐、SDS、Triton X-100 腐败和过氧化,3、必需脂肪酸（essential fatty acid),人体不能合成，必需由膳食提供的对人体功能必不可少的多不饱和脂肪酸。,亚油酸(6PUFA）亚麻酸花生四烯酸,亚麻酸（3PUFA）二十碳五烯酸（EPA）
21、、二十二碳六烯酸（DHA）,4、类二十碳烷（eicosanoid）,由20碳的多不饱和脂肪酸衍生而来 前列腺素 凝血恶烷 白三烯,局部激素,三、三酰甘油和蜡,（一）酰基甘油（acylglycerol）,呈液态：油（oil）,呈固态：脂（fat）,常温下,油脂,中性脂/真脂,1分子甘油和3分子脂肪酸形成的酯,脂肪酸,饱和 ： 16C软脂酸、 18C硬脂酸,不饱和,含1个双键（油酸）,含2个双键（亚油酸）,含3个双键（亚麻酸）,含4个双键（花生四烯酸）,三酰甘油(triacylglycerol, TG),甘油（丙三醇）,单酯酰甘油,二酯酰甘油,H2O,H2O,三酯酰甘油,脂肪酸1,脂肪酸2,通式,
22、R1=R2=R3 简单三酰甘油,混合三酰甘油,烷醚酰基甘油,烷基烯基,醚键,长链脂肪酸与长链一元醇/固醇形成的酯 脂肪醇中的碳原子在16以上 分布在生物体表面起保护作用,植物蜡防虫蛀、防辐射、降低水分蒸发 动物蜡防水、保温、筑巢,（二）蜡（wax),巴西棕榈蜡,通式,RCOOR 多为饱和脂肪酸 醇饱和或不饱和/固醇,蜂蜡完全不透水,四、脂质过氧化（peroxidation）,多不饱和脂肪酸的氧化变质。,典型的活性氧参与的自由基链式反应,（一）自由基、活性氧和自由基链反应,1、自由基（free radical） 分子/原子/基团中有未配对电子的 一类物质。 很活泼，具有很强的掠夺性 很容易形成稳
23、定的分子状态,一种是异裂反应 一种是均裂反应：两电子均分给两个产物。 此过程中产生的分裂物称为自由基。,共价键由双电子形成断裂时：,均裂（homolysis）,A ：B A. + B.,自由基的形成：,辐射诱导,自由基的形成：,热诱导,单电子氧化还原,H2Ohv HOHeaq-,(C6H5COO)22C6H5COO C6H5+CO2,Fe2+H2O2 Fe3+OH+OH-,2、活性氧,O2 OH H2O2 1O2 LO . LOO . LOOH 臭氧 NO,氧或含氧的高反应活性分子。,3、自由基链式反应,引发：由辐射或其它自由基引发 初始自由基的形成 增长：新生自由基导致新的抽氢反应 再形成新
24、的自由基 终止：两自由基偶联或歧化 或在抗氧化剂作用下 使自由基链式反应停止,（二）脂质过氧化过程,（三）脂质过氧化对机体的损伤,脂质过氧化,中间产物自由基 终产物丙二醛,膜流动性通透性受影响,动脉粥样硬化,老年色素斑形成,蛋白质聚合交联,（四）抗氧化剂的保护作用,抗氧化剂： SOD（超氧化物歧化酶） 过氧化氢酶（谷胱甘肽过氧化物酶） 维生素E/维生素C 胡萝卜素,具有还原性、能抑制靶分子自动氧化的物质。,SOD： 2O2 + 2H+ H2O2 + O2,- ,预防型抗氧化剂,过氧化氢酶（catalase）： 2H2O2 2H2O + O2 谷胱甘肽过氧化物酶： H2O2 + 2GSH 2H2
25、O + 2GSSG,谷胱甘肽过氧化物酶： ROOH + 2GSH ROH + 2GSSG,脂质氢过氧化物的还原,五、磷脂（phospholipid）,磷脂,甘油磷脂,鞘脂类,鞘磷脂,鞘糖脂,X,非极性，不易溶于水 称非极性尾,极性，易溶于水称极性头,（一）甘油磷脂(glycerophospholipid),极性醇,基本结构,常见的甘油磷脂,（二）醚甘油磷脂（ether phosphoglyceride),缩醛磷脂,血小板活化因子,（三）鞘磷脂（sphingomyelin）,六、糖脂,氨基醇,非极性尾,极性头,磷酸胆碱（或磷酸胆胺）,糖 脂,鞘磷脂,单糖及单糖聚合物,(一)鞘糖脂（glycosp
26、hingolipid）,以神经酰胺为母体,1、酸性鞘糖脂,含有唾液酸或硫酸基,硫酸鞘糖脂（硫苷脂） 唾液酸鞘糖脂（神经节苷脂）,2、中性鞘糖脂,Gal1 1Cer,半乳糖基神经酰胺 （脑苷脂）,二酰甘油sn-3上羟基与糖基以糖苷键相连。 又被称为糖基甘油脂,(二)甘油糖脂(glyceroglycolipid）,七、萜与类固醇,不含脂肪酸，属于不可皂化脂质,（一）萜（terpene）,Isoprene unit,四萜 （tetraterpene）,+,环戊烷多氢菲,菲,环戊烷,（二)固醇类（steroid） 环戊烷多氢菲的一元醇及其衍生物,1、结构特点,甾 核,A环,B环,C环,D环,角甲基,雄
27、性激素,可的松（激素）,维生素D,胆固醇,非极性尾,极性头,胆固醇,2、胆固醇和非动物固醇 特点：C3核有一取向的羟基 C17上有烃链 功能：构成生物膜、形成类固醇,胆固醇、豆固醇、麦角固醇、酵母固醇,cholesterol,3、固醇衍生物,八、血浆脂蛋白(lipoprotein）,脂质和蛋白质以非共价键（次级键：疏水键、范德华引力等）结合形成的复合物。,载脂蛋白（apolipoprotein，apo） 脱辅基脂蛋白,与脂的运输有关,（一）血浆脂蛋白的分类,乳糜微粒 （chylomicron） 极低密度脂蛋白 VLDL 中间密度脂蛋白 IDL 低密度脂蛋白 LDL 高密度脂蛋白 HDL,蛋白质
28、,高,脂,低,功能载运甘油三酯和胆固醇,脂蛋白模式图,甘油三酯和胆固醇核心,低密度脂蛋白高心肌梗塞的先兆？,(Amino Acid, AA, Aa, aa),第3章 氨基酸,蛋白质的构件分子,Protein Architecture,一、氨基酸,（一） 蛋白质水解,蛋白质和多肽的肽键可被催化水解 酸/碱能将蛋白完全水解 酶水解一般是部分水解,得到各种AA的混合物,得到多肽片段和AA的混合物,氨基酸是蛋白质的基本结构单元,蛋白质月示胨多肽肽AA 1*104 5*103 2*103 1000 200 100 -500,（二） 氨基酸的结构,地球上天然形成的AA300种以上。 构成蛋白质的AA只有2
29、0余种，且都是-氨基酸。,什么是氨基酸？,-C-C-C-C-COOH -C-C-C-C(NH2)-COOH -氨基酸 -C-C-C(NH2)-C-COOH -氨基酸 -C-C(NH2)-C-C-COOH -氨基酸,什么是-氨基酸？,大多数AA在中性pH时呈兼性离子状态: 除甘氨酸外，19种AA都具有旋光性。 除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。,COO-,NH3+,二、氨基酸的分类,（一）常见的蛋白质氨基酸,按基的化学结构分类：,、脂肪族aa,（）中性aa,（2）含羟基或硫aa,（）酸性aa及其酰胺,（）碱性aa,、芳香族aa,、杂环aa,按基的极性性质分类：,、非极性基aa,、不带电荷的
30、极性基aa,3、带正电荷的基aa,4、带负电荷的基aa,（二）不常见的蛋白质氨基酸,由常见aa经修饰而来。,（三）非蛋白质氨基酸,150多种 多是蛋白质中L型-AA衍生物 有一些是-，-，-AA 有些是D-型AA,鸟氨酸 瓜氨酸,三、氨基酸的酸碱性质,（一）兼性离子,（二）氨基酸的解离,（三）氨基酸的等电点,当溶液为某一pH值时，AA主要以兼性离子的形式存在，分子中所含的正负电荷数目相等，净电荷为0。这一pH值即为AA的等电点（pI）。 在pI时，AA在电场中既不向正极也不向负极移动，即处于两性离子状态。,Ka1*Ka2=,侧链不含离解基团的中性AA pI = (pK1 + pK2 )/2,甘
31、氨酸滴定曲线,对于侧链含有可解离基团的AA pI取决于两性离子两边pK值的算术平均值 酸性AA：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2 碱性AA：pI = (pK2 + pKR-NH2 )/2,四、氨基酸的化学反应,（一）-氨基参加的反应,1.与亚硝酸反应,2.与酰化试剂反应,3.烃基化反应,4.形成Schiffs碱反应,5.脱氨基反应,NH2 OH R CH COOH + HNO2 R CH COOH+H2O+N2 Van Slyke 法测氨基氮（体积）的基础。 N2中的1/2为氨基氮。,氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。,弱碱性,DNP-氨基酸 （黄色）,DNFB,Sanger
32、法测定N末端氨基酸基础,pH8.3,无水HF,苯异硫氰酸酯PITC,苯氨基硫甲酰衍生物,苯乙内硫脲衍生物,Edman降解法基础,R COOH R COO C=O + H2N CH C=N CH H R H R,醛 氨基酸 Schiffs碱,-H20,+H20,在生物体内经AA氧化酶催化 即脱去-氨基而转变为酮酸。,（二） -羧基参加的反应,1.成盐或成酯反应,2.成酰氯反应,3.脱羧基反应,4.叠氮反应,（2）成酯 NH2 干燥，HCl R CH COOH + C2H5OH 回流 R CH COOC2H5 + H2O,NH3Cl,保护羧基,（1）与NaOH等形成盐,HN-保护基 R CH-CO
33、OH + PCl5 HN-保护基 R CH-COOCl + POCl3 + HCl,保护氨基 活化羧基,NH2 脱羧酶 RCH-COOH R-CH2-NH2 +CO2,YNH O NH2NH2 RCHCOCH3 YNH O HNO2 RCHCNHNH2 YNH O RCHCN -N+ N + 2H2O,酰化氨基酸甲酯,肼,酰化氨基酰肼,酰化氨基酰叠氮,肽的人工合成,（三）-羧基和-氨基都参加的反应,1、 与茚三酮反应,2、 成肽反应,弱酸 加热,（四） 侧链R基参加的反应,1、Tyr,2、碱性AA,2、碱性AA,3、带硫AA,Tyr酚基在3和5位上易发生亲电取代反应， 如碘化和硝化,黄色反应,
34、Pauly反应,His侧链咪唑基与重氮苯磺酸生成棕红色化合物,Pauly反应,Arg侧链胍基与环己二酮生成缩合物,Trp侧链吲哚基能被 N-溴代琥珀酰亚胺氧化 分光光度法测定Trp含量,Met侧链上甲硫基：强亲核基团与烃化试剂成锍盐,保护巯基,与二硫硝基苯甲酸发生硫醇-二硫化物交换,pH8.0时412nm最大光吸收 分光光度法测定-SH,Cys的巯基不稳定，易被氧化成二硫键 巯基在有痕量的金属离子如： Cu2+，Fe2+，Co2+或Mn2+时，易被氧化,Cys中的二硫键可被氧化剂（过甲酸）以及还原剂（巯基化合物）打开。,磺基丙氨酸,五、AA的光学活性和光谱性质,（一）AA的光学活性和立体化学,
35、（二）氨基酸的光谱性质,可见光区：无吸收 远紫外和红外区：都吸收 近紫外区（200400nm）：Tyr/Trp/Phe 原因：-C=C-C=C-C=C-C=C-,1、紫外吸收光谱,Trp 280nm Tyr 275nm Phe 257nm,蛋白质含量测定,280nm,、核磁共振波谱,六、氨基酸混合物的分析分离,利用AA成分分配系数的差异,（一）分配层析法的一般原理,层析系统,固定相,流动相,附着在固相上的液体,固体,按两相所处状态分：,按操作形式分：,按层析原理分：,固定相 各组分对固定相,（二）分配柱层析,填充物为亲水性的不溶物质如纤维素、 淀粉、硅胶等，收集的组分用茚三酮 显色定量。,（三）纸层析,（四）薄层层析,（五）离子交换层析,（六）气液层析,固定相支持剂颗粒细，表面积大； 采取高压，洗脱速度快。,（七）高效液相层析,