第一章氨基酸(amino acid)的结构与性质
•蛋白质(protein)是一类重要的生物大分子，是生命的物质基础。
分子中主要的元素组成是：C、H、O、N、S等。
其中N元素的含量相对稳定，约为16%，故每克氮相当于6.25克蛋白质。
•蛋白质的基本组成单位－－－氨基酸
第一节氨基酸的结构与分类
一、氨基酸的结构
组成蛋白质的基本单位是氨基酸。
如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得到约二十种不同的氨基酸。
从氨基酸的结构通式可以看出：
◆构成蛋白质的氨基酸均为L—α—氨基酸。
◆除R为H（甘氨酸）外，其余氨基酸均具有旋光性。
L-α-氨基酸的结构通式
COOH
│
H2N —C —H
│
R
*在空间各原子有两种排列方式：L——构型与D——构型，
它们的关系就像左右手的关系，互为镜像关系，下图以丙氨酸为例：
二、氨基酸的分类：
1.按氨基酸分子中羧基与氨基的数目分：
酸性氨基酸：一氨基二羧基氨基酸，有天冬氨酸、谷氨酸；
碱性氨基酸：二氨基一羧基氨基酸，有赖氨酸、精氨酸、组氨酸；
中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸，有甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸。
2.按侧基R基的结构特点分：
脂肪族氨基酸
芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸 杂环氨基酸：脯氨酸、组氨酸
3.按侧基R基与水的关系分：
非极性氨基酸：有甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、脯氨酸；
极性不带电氨基酸：天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、苏氨酸；
极性带电氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸。
4. 按氨基酸是否能在人体内合成分： 必需氨基酸：指人体内不能合成的氨基酸，必须从食物中摄取，有八种：赖氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸。
非必需氨基酸：指人体内可以合成的氨基酸。
有十种。
半必需氨基酸：指人体内可以合成但合成量不能满足人体需要（特别是婴幼儿时期）的氨基酸，有两种：组氨酸、精氨酸。
二十种氨基酸的名称和结构如图所示:
第二节氨基酸的理化性质
一、物理性质
形态：均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型结构不同。
溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀碱中溶解性好。
熔点：氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于200℃，超过熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。
光吸收：氨基酸在可见光范围内无光吸收，在近紫外区含苯环氨基酸有光的吸收。
旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。
二、氨基酸的化学性质
1．两性解离及等电点
氨基酸分子是一种两性电解质。
通过改变溶液的pH可使氨基酸分子
的解离状态发生改变。
氨基酸分子带有相等正、负电荷时，溶液的pH值称为该氨基酸的等电点
(pI)。
OH-OH-
R—CH—COOH R—CH—COO-R—CH—COO-│H+│H+│
NH3+NH3+NH2
pH < pI pH = pI pH > pI
在某一pH环境下，以两性离子（兼性离子）的形式存在。
该pH称为该氨基酸的等电点。
所以氨基酸的等电点可以定义为：氨基酸所带正负电荷相等时的溶液pH。
以甘氨酸为例，从左向右是用NaOH滴定的曲线，溶液的pH由小到大逐渐升高；从右向左是用HCL滴定的曲线，溶液的pH由大到小逐渐降低。
曲线中从左向右第一个拐点是氨基酸羧基解离50%的状态，第二个拐点是氨基酸的等电点，第三个拐点是氨基酸氨基解离50%的状态。
通过氨基酸的滴定曲线，可用下列Henderson—Hasselbalch方程求出各解离基团的解离常数(pK,)
根据pK，可求出氨基酸的等电点，其等电点左右两个pK，值的算术平均值求出。
中性及酸性氨基酸：
pI=(pK
1，+pK
2
，)/2
中性氨基酸：pK
1，为α—羧基的解离常数，pK
2
，为α—氨基的解
离常数。
酸性氨基酸：pK
1，为α—羧基的解离常数，pK
2
，为侧链羧基的解
离常数。
碱性氨基酸：
pI=(pK
2，+pK
3
，)/2
其中：pK
2，为α—氨基的解离常数，pK
3
，为侧链氨
基的解离常数。
二十种氨基酸的pK，及等电点(P133)：
2.由α—氨基参加的反应
①亚硝酸反应放出氮气，氮气的一半来自氨基氮，一半来自亚硝酸，在通常情况下测定生成的氮气的体积量可计算氨基酸的量，此反应可用于测定蛋白质的水解程度。
②胰腺癌康复：/a/yixianaikangfu/
②与甲醛的反应用过量的中性甲醛与氨基
酸反应，可游离出氢离子，然后用NaOH 滴定，从消耗的碱量可以计算出氨基酸的含量。
此法称为间接滴定法。
③与2，4—二硝基氟苯（2，4—DNFB）的
反应（Sanger反应）生成黄色的二硝基苯—氨基酸衍生物。
3.α—羧基参加的反应 与碱反应成盐
与醇反应成酯
4.α—氨基与α—羧基共同参加的反应
与茚三酮的反应：除脯氨酸与羟脯氨酸外，可与其它氨基酸生成蓝紫色化合物。
脯氨酸与羟脯氨酸为黄色化合物。
提要
氨基酸的结构通式
20种氨基酸的结构、英文缩写 等电点
参与的化学反应式。