1、生 物 化 学赵艳玲2010第二章第二章 蛋白质化学蛋白质化学 主要内容主要内容: : n重点重点：组成蛋白质的20种常见氨基酸的分类、化学结构、酸碱、性质及物化性质。蛋白质的肽和肽键。n难点难点：蛋白质的肽键性质蛋白质高级结构，尤其是超二级结构，结构域和三级结构，四级结构。第一节第一节 氨基酸氨基酸是由许多不同的氨基酸按一定的序列是由许多不同的氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有较稳通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象并具有一定生物功能的大分子。定的构象并具有一定生物功能的大分子。n蛋白质的重要性蛋白质的重要性蛋白质是生命现象的蛋白质是生命现象的最基本物质基础最基本
2、物质基础蛋白质的生物机体的结构物质蛋白质的生物机体的结构物质蛋白质的生物的功能物质蛋白质的生物的功能物质蛋白质与生命起源的关系蛋白质与生命起源的关系1. 1. 生物体的组成成分生物体的组成成分2. 2. 酶酶3. 3. 运输：运输：4. 4. 运动：运动：5. 5. 抗体抗体6. 6. 干扰素干扰素7. 7. 遗传信息的控制遗传信息的控制8. 8. 细胞膜的通透性细胞膜的通透性9. 9. 高等动物的记忆、识别机构高等动物的记忆、识别机构Na-KNa-K泵、泵、驱动蛋白介导的转运活动驱动蛋白介导的转运活动离子转运离子转运蛋白质含量蛋白质含量 蛋白氮蛋白氮6.256.25N N的含量平均为的含量平
3、均为16%16%凯氏（凯氏（KjadehlKjadehl）定氮法）定氮法的理论基础的理论基础C C（5055%5055%）H H（68%68%）O O（2023%2023%）N N（1518%1518%）S S（04%04%）n 蛋白质在生物体内的分蛋白质在生物体内的分布布 含量含量( (干重干重) ) 微生物微生物 50-80% 50-80% 人人 体体 45% 45% 一般细胞一般细胞 50% 50% 种类种类 大肠杆菌大肠杆菌 3000 3000种种 人体人体 10 10万种万种 第一节第一节 氨氨 基基 酸酸组成蛋白质组成蛋白质一些一些aaaa及其衍生物充当化学信号分子及其衍生物充当化
4、学信号分子 Thyroxine(甲状腺素，酪氨酸衍生物)和吲哚乙酸(植物中的色氨酸衍生物)都是激素。氨基酸是许多含氨基酸是许多含N N分子的前体物分子的前体物 核苷酸和核酸的含氮碱基、血红素、叶绿素的合成都需要aa一些基本氨基酸和非基本一些基本氨基酸和非基本aaaa是代谢中间物是代谢中间物 精氨酸、瓜氨酸、鸟氨酸是尿素循环(Urea cycle)的中间物。 主要内容主要内容: : 1、氨基酸的结构通式及其构型 2、氨基酸的分类及其结构3、氨基酸的物理性质4、氨基酸的酸碱性质5、氨基酸的重要化学通性6、氨基酸的制备一、氨基酸一、氨基酸蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子（一）蛋白质的水解（一）蛋白质
5、的水解蛋白质的水解可分为完全水解和部分水解两种情况。蛋白质的水解可分为完全水解和部分水解两种情况。（1 1）酸水解）酸水解 常用常用H H2 2SOSO4 4 (4mol/L) (4mol/L)和和HCl (6mol/L)HCl (6mol/L)进行水进行水解。色氨酸破坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基。解。色氨酸破坏，天冬酰胺、谷胺酰胺脱酰胺基。 （2 2）碱水解）碱水解 用用5mol/L5mol/L的的NaOHNaOH水解，氨基酸消旋，色氨酸水解，氨基酸消旋，色氨酸稳定。稳定。（3 3）酶水解）酶水解 水解位点特异，为部分水解。用于一级结构水解位点特异，为部分水解。用于一级结构分析。分析。（二
6、）氨基酸的结构通式及其构型（二）氨基酸的结构通式及其构型 a-a-氨基酸氨基酸是指羧基分子中是指羧基分子中a-a-碳原碳原子上的一个氢原子被氨基取代而成的子上的一个氢原子被氨基取代而成的化合物。常见的化合物。常见的2020种氨基酸中，除了种氨基酸中，除了脯氨酸脯氨酸外，都是外，都是a-a-氨基酸。氨基酸。不带电形式 H2NCHCOOHR +H3NCHCOO-R两性离子形式（1 1）具有酸性的）具有酸性的-COOH-COOH基及碱性的基及碱性的-NH-NH2 2基，为两性电解质。基，为两性电解质。（2 2）如果）如果RHRH，则具有不对称碳原子，因而是光活性物质。，则具有不对称碳原子，因而是光活
7、性物质。1、氨基酸的结构通式2、氨基酸的构型C C如是不对称如是不对称C C（除甘氨酸（除甘氨酸GlyGly），则：），则： 1 1、具有两种立体异构体、具有两种立体异构体 D- D-型和型和L-L-型型 2 2、具有旋光性（手性）、具有旋光性（手性） 左旋（左旋（- -）或右旋（）或右旋（+ +） （一）常见的蛋白质氨基酸（一）常见的蛋白质氨基酸二、氨基酸的分类及其结构二、氨基酸的分类及其结构 组成蛋白质的组成蛋白质的2020种氨基酸称为基本氨基酸。种氨基酸称为基本氨基酸。它们中除脯氨酸外都是它们中除脯氨酸外都是-氨基酸，即在氨基酸，即在-碳原碳原子上有一个氨基。基本氨基酸都符合通式，都有子
8、上有一个氨基。基本氨基酸都符合通式，都有单字母和三字母缩写符号。单字母和三字母缩写符号。化学名称英文三字符号单字符中文代号甘氨酸GlycineGlyG甘丙氨酸alanineAlaA丙缬氨酸valineValV缬亮氨酸leucineLeuL亮异亮氨酸isoleucineIleI异亮丝氨酸serineSerS丝苏氨酸threonineThrT苏半胱氨酸cysteineCysC半胱甲硫氨酸methionineMetM甲硫天冬氨酸aspartic acidAspD天化学名称英文三字符号单字符中文代号谷氨酸glutamic acidGluE谷天冬酰胺asparagineAsnN 谷氨酰胺glutamin
9、eGlnQ赖氨酸lysineLysK赖精氨酸arginineArgR精苯丙氨酸phenylalaninePheF苯丙酪氨酸tyrosineTyrY酪组氨酸histidineHisH组色氨酸tryptophanTrpW色脯氨酸prolineProP脯甘、丙、缬、亮、异亮 是一氨基一羧基氨基酸丝、苏 是羟基氨基酸半胱、甲硫 是含硫氨基酸天、谷是一氨基二羧基氨基酸 天冬酰胺和谷氨酰胺是酰胺 赖和精 是二氨基一羧基氨基酸苯丙和酪 是芳香族氨基酸组、色、脯是杂环氨基酸1 1、根据侧链、根据侧链R R基团的结构分类基团的结构分类（1 1）脂肪族氨基酸（）脂肪族氨基酸（1515个）个）一氨基一羧基氨基酸（中
10、性氨基酸）一氨基一羧基氨基酸（中性氨基酸） 甘、丙、缬、亮、异亮甘、丙、缬、亮、异亮 含羟基氨基酸：含羟基氨基酸：丝、苏丝、苏 含硫氨基酸：含硫氨基酸：半胱、甲硫半胱、甲硫 一氨基二羧基氨基酸（酸性氨基酸）：一氨基二羧基氨基酸（酸性氨基酸）：天、谷天、谷酰胺（酸性氨基酸）酰胺（酸性氨基酸） ：天冬酰胺、谷氨酰胺天冬酰胺、谷氨酰胺二氨基一羧基氨基酸（碱性氨基酸）二氨基一羧基氨基酸（碱性氨基酸） ：赖、精赖、精 （2 2）芳香族氨基酸）芳香族氨基酸 （2 2个）个） 苯丙、酪苯丙、酪（3 3）杂环族氨基酸）杂环族氨基酸 （3 3个）个） 组、色、脯组、色、脯六伴穷光蛋六伴穷光蛋半胱、蛋半胱、蛋半胱
11、、蛋（甲硫）氨酸半胱、蛋（甲硫）氨酸含硫氨基酸含硫氨基酸 酸谷天出门酸谷天出门谷、天谷、天谷氨酸、天冬氨酸谷氨酸、天冬氨酸酸性氨基酸酸性氨基酸 死猪肝色脸死猪肝色脸丝、组、甘、色丝、组、甘、色丝、组、甘、色氨酸丝、组、甘、色氨酸一碳单位来源的氨基酸一碳单位来源的氨基酸 只携一两钱只携一两钱缬、异亮、亮缬、异亮、亮缬、异亮、亮氨酸缬、异亮、亮氨酸支链氨基酸支链氨基酸 一本落色书一本落色书异、苯、酪、色、苏异、苯、酪、色、苏异亮、苯丙、酪、色、苏氨酸异亮、苯丙、酪、色、苏氨酸生糖兼生酮生糖兼生酮 拣来精读之拣来精读之赖、精、组赖、精、组赖氨酸、精氨酸、组氨酸赖氨酸、精氨酸、组氨酸碱性氨基酸碱性氨基
12、酸 芳香老本色芳香老本色酪、苯、色酪、苯、色酪、苯丙、色氨酸酪、苯丙、色氨酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸 不抢甘肃来不抢甘肃来脯、羟、甘、苏、赖脯、羟、甘、苏、赖脯、羟脯、甘、苏、赖氨酸脯、羟脯、甘、苏、赖氨酸不参与转氨基不参与转氨基的氨基酸的氨基酸（二）不常见的蛋白质氨基酸（二）不常见的蛋白质氨基酸 有些不常见的氨基酸在某些蛋白质中存在，是由相应有些不常见的氨基酸在某些蛋白质中存在，是由相应的常见氨基酸经修饰而来。的常见氨基酸经修饰而来。 在结缔组织的胶原蛋白中有在结缔组织的胶原蛋白中有5-5-羟赖氨酸、羟赖氨酸、4-4-羟脯氨酸；羟脯氨酸；肌球蛋白含有甲基化的氨基酸（肌球蛋白含有甲基化的氨基酸
13、（6-N-6-N-甲基赖氨酸甲基赖氨酸 ）；凝）；凝血酶原中发现了血酶原中发现了羧基谷氨酸；细菌紫膜质中存在焦谷羧基谷氨酸；细菌紫膜质中存在焦谷氨酸；甲状腺蛋白中氨酸；甲状腺蛋白中TyrTyr的衍生物：的衍生物： 3.53.5 - -二碘酪氨酸、甲二碘酪氨酸、甲状腺素等。状腺素等。（三）非蛋白质氨基酸（三）非蛋白质氨基酸 除参与蛋白质组成的除参与蛋白质组成的2020多种氨基酸外，生物体内存在大多种氨基酸外，生物体内存在大量的氨基酸中间代谢产物，它们不是蛋白质的结构单元，但量的氨基酸中间代谢产物，它们不是蛋白质的结构单元，但在生物体内具有很多生物学功能。在生物体内具有很多生物学功能。 （1 1）
14、L-L-型型氨基酸的衍生物：氨基酸的衍生物：L-L-瓜氨酸和瓜氨酸和L-L-鸟氨酸鸟氨酸 （2 2）D-D-型氨基酸：型氨基酸：D-D-谷、谷、D-D-丙（肽聚糖中）、丙（肽聚糖中）、D-D-苯丙（短苯丙（短杆菌肽杆菌肽S S） （3 3）-、-、-氨基酸氨基酸 ：-丙（泛素的前体）、丙（泛素的前体）、-氨基丁酸（神经递质）。氨基丁酸（神经递质）。 三、氨基酸的物理性质(一) 旋光性旋光性 rotation,optical activity,chiralityn一个异构体的溶液可使偏振光逆时针旋转（记为（一个异构体的溶液可使偏振光逆时针旋转（记为（- -）) )，另一个异构体可使偏振光顺时针旋
15、转（计为（另一个异构体可使偏振光顺时针旋转（计为（+ +），称为），称为旋光性。旋光性。n光学异构体的其它理化性质完全相同。光学异构体的其它理化性质完全相同。注意：旋光度与溶剂、浓度、温度、注意：旋光度与溶剂、浓度、温度、pHpH值等条件有关值等条件有关甘氨酸是一种构型甘氨酸是一种构型, ,无旋光性无旋光性苏氨酸苏氨酸和和异亮氨酸异亮氨酸有四种光有四种光学异构体。学异构体。其余其余1717种氨基酸有两种光学种氨基酸有两种光学异构体：异构体：L L型、型、D D型。型。构成蛋白质的氨基酸均属构成蛋白质的氨基酸均属L-L-型（型（L-L-苏氨酸）。苏氨酸）。( (二二) )溶解性：溶解性： 溶解于
16、水,特别是稀酸稀碱溶液,不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。( (三三) )熔熔 点点: : 均大于200度l构成蛋白质的构成蛋白质的2020种氨基酸在种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但可见光区都没有光吸收，但在远紫外区在远紫外区(220nm)(220nm)均有光均有光吸收。吸收。l酪氨酸的酪氨酸的 maxmax275nm275nm， 275275=1.4x10=1.4x103 3; ;l苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmax257nm257nm， 257257=2.0 x10=2.0 x102 2; ;l色氨酸的色氨酸的 maxmax280nm280nm， 280280=5.6x10=5.6x103 3
17、; ;蛋白质最大紫外吸收峰在蛋白质最大紫外吸收峰在280nm280nm处。处。四、氨基酸的酸碱化学四、氨基酸的酸碱化学（一）氨基酸的两性离子形式（一）氨基酸的两性离子形式 三个现象：三个现象：晶体溶点高晶体溶点高离子晶格，不是分子晶格。离子晶格，不是分子晶格。不溶于非极性溶剂不溶于非极性溶剂极性分子极性分子 介电常数高（氨基酸使水的介电常数增高，而乙醇、丙介电常数高（氨基酸使水的介电常数增高，而乙醇、丙酮使水的介电常数降低。）酮使水的介电常数降低。）水溶液中的氨基酸是极性分水溶液中的氨基酸是极性分子。子。 ( (二二) )氨基酸的两性解离性质及等电点（氨基酸的两性解离性质及等电点（pIpI）p
18、H = pIpH = pI 净电荷净电荷=0=0 pH pI pH pIpH pI净电荷为负净电荷为负CHCHR RCOOHCOOHNHNH3 3+ +CHCHR RCOOCOONHNH2 2CHCHR RCOOCOONHNH3 3+ + + H+ OH- + H+ OH-(pK(pK 1 1) )(pK(pK 2 2) )A+A+A0A0A-A-( (三三) )氨基酸的酸碱滴定曲线氨基酸的酸碱滴定曲线在在pH2.34pH2.34和和pH9.60pH9.60处，处，GlyGly具有缓冲能力。具有缓冲能力。起点：起点： 100% Gly100% Gly+ + 净电荷：净电荷：+1+1第一拐点：第
19、一拐点： 50%Gly50%Gly + + ，50%Gly50%Gly 平均净电荷：平均净电荷：+0.5+0.5 pH=pK+lgGly pH=pK+lgGly/Gly/Gly+ + = pK = pK1 1 = 2.34= 2.34第二拐点：第二拐点： 100%Gly100%Gly 净电荷：净电荷：0 0 等电点等电点pIpI第三拐点：第三拐点： 50%Gly50%Gly ，50%Gly50%Gly- - 平均净电荷：平均净电荷：-0.5-0.5 pH=pK pH=pK2 2+lgGly+lgGly- -/Gly/Gly=pK=pK2 2=9.6=9.6终点：终点： 100% Gly100%
20、 Gly- - 净电荷：净电荷：-1-1THANK YOUSUCCESS2022-5-12 当氨基酸溶液在某一定当氨基酸溶液在某一定pHpH值时，使某值时，使某特定氨基酸分子上所带正负电荷相等，成为两特定氨基酸分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的，此时溶液的pHpH值即为该氨基酸的值即为该氨基酸的等电点等电点(isoelctric point)(isoelctric point)。（四）氨基酸等电点的计算（四）氨基酸等电点的计算氨基酸在等电点状态下，溶解度最小。氨基酸在等电点状态下，溶解度最小。甘甘氨氨酸酸滴
21、滴定定曲曲线线一氨基一羧基一氨基一羧基AA的的等电点计算：等电点计算：pI=2pK 1+pK 2一氨基二羧基一氨基二羧基AA的的等电点计算：等电点计算：pI=2pK 1+pK 2二氨基一羧基二氨基一羧基AA的的等电点计算：等电点计算：pI=2pK 2+pK 3五、氨基酸的化学性质五、氨基酸的化学性质 1 1、羧基参加的反应、羧基参加的反应2 2、氨基参加的反应、氨基参加的反应3 3、氨基和羧基共同参加、氨基和羧基共同参加4 4、侧链、侧链R R基团参加的反应基团参加的反应（一）（一）羧基参加的反应羧基参加的反应 氨基酸在有氨基酸在有HCl(HCl(干氯化氢气干氯化氢气) )存在下与无水甲醇或乙
22、醇存在下与无水甲醇或乙醇作用即产生氨基酸甲酯或乙酯。作用即产生氨基酸甲酯或乙酯。 1.1.成酯和成盐反应成酯和成盐反应COOHCHRNH2C2H5OH干燥回流HClCOOC2H5CHRNH2HClH2O 当氨基酸的羧基变成乙酯当氨基酸的羧基变成乙酯( (或甲酯或甲酯) )后。羧基的化学性后。羧基的化学性质就被掩蔽了质就被掩蔽了( (或者说羧基被保护了或者说羧基被保护了) )，而氨基的化学性质，而氨基的化学性质就突出地显示出来就突出地显示出来( (或者说氨基被活化了或者说氨基被活化了) )，可与酰基结合。，可与酰基结合。 酰化氨基酸同酰化氨基酸同PClPCl5 5或或PClPCl3 3在低温下起
23、作用，其在低温下起作用，其COOHCOOH基即基即可变为可变为COClCOCl基：基： 2.2.酰氯化反应酰氯化反应这个反应可使氨基酸的羧基活化，使之易与另一氨基酸的这个反应可使氨基酸的羧基活化，使之易与另一氨基酸的氨基结合，在合成肽的工作上是常用的。氨基结合，在合成肽的工作上是常用的。 HClPOCl3RCHCOClNHRPCl5RCHCOOHNHR生物体内的氨基酸经脱羧酶生物体内的氨基酸经脱羧酶( (一种催化氨基酸脱羧反应的生一种催化氨基酸脱羧反应的生物催化剂物催化剂) )作用就放出作用就放出COCO2 2和产生相应的胺。和产生相应的胺。 3.3.脱羧反应脱羧反应大肠杆菌含有一种谷氨酸脱羧
24、酶专使谷氨酸脱羧。大肠杆菌含有一种谷氨酸脱羧酶专使谷氨酸脱羧。 人体和动物体中的胺也是由于氨基酸脱羧产生的。人体和动物体中的胺也是由于氨基酸脱羧产生的。 RCH2NH2酶RCHNH2COOH（二）（二）-氨基参加的反应氨基参加的反应1.1.酰基化和烃基化反应酰基化和烃基化反应 1 1）酰基化反应）酰基化反应 氨基酸氨基的一个氨基酸氨基的一个H H可被酰基或烃基可被酰基或烃基( (包括环烃及其衍包括环烃及其衍生物生物) )取代，这些取代基对氨基酸的氨基有保护作用。取代，这些取代基对氨基酸的氨基有保护作用。 酰化试剂酰化试剂： 苄氧酰氯苄氧酰氯(Cbz)(Cbz)、叔丁氧甲酰氯叔丁氧甲酰氯(Boc
25、)(Boc)、对对- -甲苯磺酰氯甲苯磺酰氯(Tos)(Tos)、 5-5-二甲氨基萘二甲氨基萘-1-1-磺酰氯磺酰氯(DNS)(DNS)，这些酰化剂在多肽和这些酰化剂在多肽和蛋白质的人工合成中被用作氨基保护剂。蛋白质的人工合成中被用作氨基保护剂。 5-5-二甲氨基萘二甲氨基萘-1-1-磺酰氯磺酰氯(DNS) (DNS) 与氨基起作用与氨基起作用, ,所得到的所得到的二甲氨萘磺酰基团有荧光二甲氨萘磺酰基团有荧光, ,微量的氨基酸可用此法测定。微量的氨基酸可用此法测定。SangerSanger反应反应 二硝基苯氨基酸（二硝基苯氨基酸（DNP-DNP-氨基酸），氨基酸），黄色黄色，被，被Sange
26、rSanger用用来测定多肽的来测定多肽的N N末端氨基酸。末端氨基酸。 2 2）烃基化反应）烃基化反应EdmanEdman反应反应( (苯异硫氰酸苯异硫氰酸 PITCPITC) ) PTH(PTH(苯硫乙内酰脲苯硫乙内酰脲)-)-氨基酸，无色，可以用层析法分离鉴氨基酸，无色，可以用层析法分离鉴定。被定。被EdmanEdman用来鉴定多肽的用来鉴定多肽的N N末端氨基酸。末端氨基酸。 2 2. .脱氨反应脱氨反应 氨基酸经氧化氨基酸经氧化剂或酶剂或酶( (如氨基酸如氨基酸氧化酶氧化酶) )的作用即的作用即脱出氨产生酮酸。脱出氨产生酮酸。 （三）（三）氨基和氨基和羧基共同参加的反应羧基共同参加的
27、反应1.1.与茚三酮反应与茚三酮反应 氨基酸的-氨基、-羧基以及氨基酸的各种侧链基团可进行很多种化学反应。氨基酸与茚三酮（氨基酸与茚三酮（ninhydrinninhydrin）的反）的反应是一个检测和定量氨基酸和蛋白质的重要反应。应是一个检测和定量氨基酸和蛋白质的重要反应。CCCOONONH4OCCC2 NH3HCCCOHOOOHCCCOHOO茚三酮在弱酸性溶液中与氨基酸共热，所有具有游离氨所有具有游离氨基的氨基酸都生成基的氨基酸都生成紫色紫色化合化合物（物（ 570570）。然而由于脯氨脯氨酸是一个亚氨基酸，所以与酸是一个亚氨基酸，所以与茚三酮反应生成的是茚三酮反应生成的是黄色黄色化化合物（
28、合物（ 440440）。从理论上讲，一个氨基酸的氨基与另一氨基酸的羧基可以从理论上讲，一个氨基酸的氨基与另一氨基酸的羧基可以缩合成肽，其键称肽键。缩合成肽，其键称肽键。 2.2.成肽反应成肽反应 （四）侧链（四）侧链R R基参加的反应基参加的反应氨基酸的侧链基团氨基酸的侧链基团R R有下列几种：有下列几种： 1 1苯环苯环( (苯丙氨酸及酪氨酸苯丙氨酸及酪氨酸) )2 2酚基酚基( (酪氨酸酪氨酸) )3 3OHOH基基( (丝氨酸、苏氨酸丝氨酸、苏氨酸) )4 4SHSH基及基及SSSS键键( (半胱氨酸及蛋氨酸半胱氨酸及蛋氨酸) )5 5吲哚基吲哚基( (色氨酸色氨酸) )6 6胍基胍基(
29、 (精氨酸精氨酸) )7 7咪唑基咪唑基( (组氨酸组氨酸) ) 强氧化剂下才被氧化成磺酸基强氧化剂下才被氧化成磺酸基SO3HSO3H（过甲酸氧化）（过甲酸氧化）二硫键还原剂：巯基乙醇，巯基乙酸，二硫键还原剂：巯基乙醇，巯基乙酸，DTTDTT（二硫苏糖醇）（二硫苏糖醇）六、氨基酸混合物的分析分离六、氨基酸混合物的分析分离层析（层析（chromatographychromatography）也称之色谱（来自Chroma），其基本原理是分析样品作为流动相流过固相时，样品中的各个成分与固相进行着不同程度的相互作用，使得样品中的各个成分在固相中的迁移率产生了差别，从而达到分离样品的目的。（一）分配层析
30、法的一般原理（一）分配层析法的一般原理固定相（静相）固定相（静相）流动相（动相）流动相（动相）混合物在层折系统中的分离决定于该混合物的组分在这两混合物在层折系统中的分离决定于该混合物的组分在这两相中的分配情况，一般用分配系数来描述。相中的分配情况，一般用分配系数来描述。层析系统层析系统利用层析法分离混合物例如氨基酸混合物，其先决条件利用层析法分离混合物例如氨基酸混合物，其先决条件是各种氨基酸成分的分配系数要有差异。一般差异越大，是各种氨基酸成分的分配系数要有差异。一般差异越大，越容易分开。越容易分开。K Kd d=C=CA A/C/CB B分配系数分配系数 是指一种溶质在两种互不相溶的溶剂中分
31、配时，在一定温度和压力下达到平衡后，溶质在两相中的浓度比值。 目前在分析分离上使用较广的分配层析法，包括目前在分析分离上使用较广的分配层析法，包括柱层析、纸层析和薄层层析柱层析、纸层析和薄层层析等都是在分配分离的基等都是在分配分离的基础上发展起来的。础上发展起来的。（二）分配柱层析（二）分配柱层析 层析柱中的填充物或称支层析柱中的填充物或称支持剂都是一些具有亲水性的不持剂都是一些具有亲水性的不溶物质，如纤维素、淀粉、硅溶物质，如纤维素、淀粉、硅胶等：支持剂吸附着一层不会胶等：支持剂吸附着一层不会流动的结合水，可以看作为固流动的结合水，可以看作为固定相，沿固定相流动的与它不定相，沿固定相流动的与
32、它不互溶的溶剂互溶的溶剂( (如苯酚、正丁醇如苯酚、正丁醇等等) )是流动相。是流动相。（三）（滤）纸层析（三）（滤）纸层析滤纸层析也是分配层滤纸层析也是分配层析的一种。滤纸纤维析的一种。滤纸纤维素上吸附的水是固定素上吸附的水是固定相，展层用的溶剂是相，展层用的溶剂是流动相。层析时，混流动相。层析时，混合氦基酸在这两相中合氦基酸在这两相中不断分配，使它们分不断分配，使它们分布在滤纸的不同位置布在滤纸的不同位置上。上。非极性氨基酸非极性氨基酸 极性氨基酸极性氨基酸（四）薄层层析（四）薄层层析 把支持剂涂布在玻璃板把支持剂涂布在玻璃板上使成一个均匀的薄层，上使成一个均匀的薄层，把要分析的样品滴加在
33、薄把要分析的样品滴加在薄层的一端，然后用合适的层的一端，然后用合适的溶剂在密闭的容器中进行溶剂在密闭的容器中进行展层，使样品中各个成分展层，使样品中各个成分分离开来，最后进行鉴定分离开来，最后进行鉴定和定量测定。和定量测定。（五）离子交换层析（五）离子交换层析 分离氨基酸混合物经常使用分离氨基酸混合物经常使用强酸型强酸型阳离于交换树脂。阳离于交换树脂。在交换柱中，树脂先用碱处理成钠型，将氨基酸混合液在交换柱中，树脂先用碱处理成钠型，将氨基酸混合液(pH23)(pH23)上柱。在上柱。在pH23pH23时，氨基酸主要以阳离子形式时，氨基酸主要以阳离子形式存在，与树脂上的钠离子发生交换而被存在，与
34、树脂上的钠离子发生交换而被“挂挂”在构脂上。在构脂上。u氨基酸在树脂上结合的牢固程度，主要决定于它们之间的氨基酸在树脂上结合的牢固程度，主要决定于它们之间的静电吸引，其次是氨基酸侧链与树脂基质聚苯乙烯之间的疏静电吸引，其次是氨基酸侧链与树脂基质聚苯乙烯之间的疏水相互作用。水相互作用。u在在PH3PH3左右，氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的左右，氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是碱性氨基酸大小次序是碱性氨基酸(R2+)(R2+)中性氨基酸中性氨基酸(R+)(R+)酸性氨基酸性氨基酸酸(R0)(R0)。u为了使氨基酸从树脂柱上洗脱下来，需要降低它们之间的为了使氨基酸从树脂柱上洗
35、脱下来，需要降低它们之间的亲和力，有效的方法是逐步提高洗脱剂的亲和力，有效的方法是逐步提高洗脱剂的pHpH和盐浓度和盐浓度( (离子离子强度强度) ) 。（六）高效液相色谱（六）高效液相色谱（HPLCHPLC）HPLCHPLC的特点是：的特点是：(1)(1)使使用的固定相支持剂颗用的固定相支持剂颗粒很细，因而表面积粒很细，因而表面积很大。很大。(2)(2)溶剂系统采溶剂系统采取高压，因此洗脱速取高压，因此洗脱速度增大，多种类型的度增大，多种类型的柱层析都可用柱层析都可用HPLCHPLC来来代替，例如分配层析、代替，例如分配层析、离子交换层析、吸附离子交换层析、吸附层析以及凝胶过滤等。层析以及凝
36、胶过滤等。1.1.蛋白质是由蛋白质是由2020种氨基酸组成的。种氨基酸组成的。氨基酸性质方面的差别反映了它们侧链的不同。除了甘氨酸没有手性碳以外，其他19种氨基酸都至少含有一个手性碳。2.2.氨基酸的侧链可以按照它们的化学结构分为：脂肪族的、氨基酸的侧链可以按照它们的化学结构分为：脂肪族的、芳香族的、含硫的、含醇的、碱性的、酸性的和酰胺类。芳香族的、含硫的、含醇的、碱性的、酸性的和酰胺类。3.3.氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质与其特殊的功能基团-羧基、氨基和侧链R基团是分不开的，氨基酸的羧基具有一羧酸羧基的性质（如成盐、成酯、成酰胺、脱羧、酰氯化等），氨基酸的氨基具有一级胺（R-NH2）氨基的一切性质（如与HCl结合、脱氨、与HNO2 作用等）。THANK YOUSUCCESS2022-5-12
