生物化学-氨基酸

关于生物化学-氨基酸的思维导图，内容有氨基酸——蛋白质的构件分子、氨基酸的分类、氨基酸的酸碱化学、氨基酸的化学反应、氨基酸的光学性质和光谱性质、氨基酸混合物的分析分离，一起来看。

氨基酸

• 氨基酸——蛋白质的构件分子
  • 蛋白质的水解
    • 酸水解
      • 色氨酸被沸酸完全破坏，天冬酰胺和谷氨酰胺侧链的酰胺基被水解为羧基
    • 碱水解
      • 得到D-/L-氨基酸混合物，部分水解产物消旋，色氨酸不被破坏，大多数氨基酸被破坏，精氨酸脱氨基
    • 酶水解
      • 不破坏氨基酸，不发生消旋，水解为较小肽段 - 胰蛋白酶 最常用的蛋白水解酶，专一性强，断裂精氨酸和赖氨酸羧基端肽键 - 糜蛋白酶（胰凝乳蛋白酶） 断裂疏水氨基酸（Tyr、Trp、Phe等）羧基端肽键 - 胃蛋白酶 断裂两侧为疏水氨基酸残基 - 嗜热菌蛋白酶 专一性差 - 木瓜蛋白酶 对**精氨酸、赖氨酸**羧基敏感 - 葡萄球菌蛋白酶&羧菌蛋白酶 葡萄糖球菌蛋白酶（葡萄糖蛋白酶） 断裂Glu、Asp、羧基端肽键 羧菌蛋白酶 从肽链羧基端和氨基端水解
  • α-氨基酸的一般结构
    • 
• 氨基酸的分类
  • 常见蛋白质氨基酸
    • 脂肪族氨基酸
      • - 中性氨基酸 Ala、Val、Lue、Ile、Gly（冰鞋晾一晾干） - 含**羟基或硫**氨基酸 Ser、Thr、Cys、Met（师叔半甲） - 酸性氨基酸及其酰胺 Asp（n）、Glu（n）（天谷） - 碱性氨基酸 His、Arg、Lys（碱组精赖）
    • 芳香族氨基酸
      • 酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸
    • 杂环氨基酸
      • - 组氨酸：也属践行氨基酸 - 脯氨酸 **特殊的常见的蛋白质氨基酸** 组氨酸和脯氨酸是杂环氨基酸；脯氨酸是亚氨基酸；组氨酸在生理pH下，可作H+的受体和供体 **不常见的蛋白质氨基酸** 羟脯氨酸、羟赖氨酸；硒代半胱氨酸；磷酸丝氨酸（通过丝氨酸的磷酸化与去磷酸化调节蛋白质生物活性） **特殊氨基酸** 鸟氨酸、瓜氨酸；β丙氨酸、D-氨基酸等
• 氨基酸的酸碱化学
  • 氨基酸的兼性离子形式
    • 在**晶体状态和水溶液**中均以兼性离子形式存在
  • 氨基酸的解离
    • - 氨基酸的**等电点** 溶液pH使氨基酸的静电荷为0时氨基酸在**电场**不向正极或负极移动（氨基酸处于兼性离子状态时） 的pH - **等电点的计算** R基是不解离的中性氨基酸：pKa1和pKa2的算术平均数 R基是解离的酸性氨基酸 两个最小的 R基是解离的碱性氨基酸 两个最大的 - **氨基酸带电状况与pH的关系** 溶液pH高于等电点，氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动 溶液pH低于等电点，氨基酸带正电荷，在电场中向负向移动
  • 氨基酸的甲醛滴定
    • 测定氨基酸的常用方法，可用来定量。因为**氨基酸滴定的颜色显示范围**，先用**甲醛滴定调节pH**
• 氨基酸的化学反应
  • α-氨基参加的反应
    • - 与亚硝酸反应 室温，生成**氮气** - 与**酰化**试剂反应 **弱碱**溶液中，氨基酸被酰基化 - **羟基化**反应 氨基的一个H原子被羟基取代，例如： - 与DNFB反应生成DNP，用于鉴定蛋白质N末端氨基酸 - 与PITC（苯异硫氢酸酯，Edman试剂）反应，生成PTC衍生物（**Edman反应**，鉴定多肽或蛋白质N端氨基酸），蛋白质的**氨基酸序列分析**。测定小肽的最好方法（60~70个AA残基） - 与DNS-Cl反应：取代DNFB测定蛋白质N端氨基酸，**灵敏度高**，DNS基团有**荧光** - 形成**西弗碱**反应 α-氨基酸与醛基反应生成西弗碱 - 脱氨基反应 氨基酸氧化酶催化脱去α-氨基转变为酮酸
  • α-羧基参加的反应
    • - 成**盐**和成**酯**反应 - 成**酰氯**反应 - **脱羧基**反应 - **叠氮**反应
  • α-氨基和羧基共同参加的反应
    • - 与**茚三酮**反应 茚三酮在**弱酸**溶液中与α-氨基/α羧基**共热**，氨基酸脱氨、脱羧，最后茚三酮与反应产物（氨和**还原茚三酮**）发生作用，生成**紫色物质** 纸层析/柱层析分离氨基酸后，利用茚三酮显色可以定量鉴定并用分光光度法在570nm定量测定各种氨基酸 脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮生成亮黄色化合物，最大光吸收在440nm - **成肽**反应 一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基缩合形成**肽键**
  • 侧链R基团参加的反应
    • - Pauly反应 **组氨酸**与重氮试剂反应生成棕红色物质（酪氨酸，橘黄色化合物） - 米伦氏反应 **酪氨酸**与浓**硝酸**、硝酸银、硝酸汞反应生成红色物质 - 坂口氏反应 **精氨酸**与**坂口试剂**反应生成红色物质 - 乙醛酸反应 **色氨酸**（吲哚环存在）与乙醛酸（浓硫酸存在）反应生成紫红色 - 苯丙氨酸的黄色反应，即与硝酸反应 - 半胱氨酸氧化为胱氨酸
• 氨基酸的光学性质和光谱性质
  • 氨基酸的光谱性质
    • 紫外吸收光谱
      • 酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸 280nm处有紫外吸收，大多数蛋白质含有这些氨基酸，可以用紫外分光光度法测定蛋白质含量。 Lambert-Beer定律：
    • 核磁共振波谱
      • 用于**肽和小蛋白质的三维结构**测定
• 氨基酸混合物的分析分离☆
  • 分配层析法的一般原理
    • - **层析**即色层分析即色谱 - 原理：利用混合物中**各组分的物理化学性质的差异**，使各组分在**两项间分布程度**不同，而使各组分具有**不同的移动速度**而达到分离的目的。 - 固定相/静相 & 流动相/动相 - 分配定律 当一种溶质在两种互不相容的溶剂中分配时，在一定温度下达到**平衡**，**溶质在两相中的浓度之比**为一常数，即**分配系数** Kd=cA（动）/cB(静) - 分配系数 用以描述**混合物组分在层析系统两相中的分配情况**
  • 分配柱层析
    • - 支持剂/填充物 层析柱中填充，亲水性不溶物质（纤维素、淀粉、硅胶等） - 固定相 水（支持剂上附着的一层不流动的水） - 流动相 与固定相不相溶的溶剂（流过固定相，苯酚、正丁醇等） - 洗脱剂洗脱时，即流动相移动时，氨基酸混合物在两相中连续分配，混合物中各组分具有不同的分配系数，以不同的速度向下移动。收集分配柱下端的洗脱液，使用茚三酮显色定量
  • 纸层析
    • - 固定相 水 - 流动相 展层用的溶剂 - 步骤 层析时，混合氨基酸在这两相间不断分配，使它们在滤纸上处于不同位置； 将氨基酸混合物点在滤纸的一个边角（原点）上。在密闭容器中用一个溶剂系统沿滤纸的一个方向展开（混合氨基酸位于滤纸的不同位置）；烘干滤纸后，用另一溶剂系统沿第二向展开（氨基酸彼此分开，分布于滤纸的不同区域）
  • 薄层层析
    • - **分辨率高**，样品**量微**，层析**速度快**，可使用支持剂种类多 - 步骤 支持剂涂布在玻璃板上形成薄层，将待分析样品滴加在薄层板的一端，然后用合适的溶剂在密闭容器中展开，使样品中各个成分分离开，最后进行鉴定和定量测定
  • 离子交换层析
    • - 基于氨基酸电荷行为的层析方法 - 支持物 离子交换树脂（具有酸性/碱性基团） 酸性基团与氨基酸中阳离子交换在树脂上 - 分离氨基酸混合物常用强酸性阳离子交换树脂
  • 气液层析
    • - 流动相 气体 - 固定相 涂在固体表面的液体
  • 高效液相层析
    • - 快速、灵敏、高效 - 特点 使用固定相支持剂颗粒很细，因此表面积大；溶剂系统采取高压，洗脱速度大 - 层析系统的流动相可以是气体也可以是液体