第三章氨基酸
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第三章氨基酸1.氨基酸的侧链对多肽或蛋白质的结构和生物学功能非常重要。
用三字母和单字母缩写形式列出其侧链为如下要求的氨基酸:(a)含有一个羟基;(b)含有一个氨基;(c)含有一个具有芳香族性质的基团;,(d)含有分支的脂肪族烃链;(e)含有硫;(f)含有一个在pH 7~10范围内可作为亲核体的基团或原子,指出该亲核基团或原子。
2.就异亮氨酸的结构式回答下列问题:(a)它有多少个手性中心?(b)它有多少个光学异构体?(c)绘出异亮氨酸所有光学异构体。
’3.根据各个氨基酸相应的pKα值(见书)画出以下各氨基酸在pH 3.0,pH 7.0,pH 13.0时的主要离子结构:(a)Gly;(b)Glu;(c)Asp;(d)Arg;(e)His;(f)Pro。
4.计算第3题中各氨基酸的等电点(pI)。
5.一种氨基酸的可解离基团可以带电或中性状态存在,这取决于它的pK值和溶液的pH。
(a)组氨酸有3种可解离基团,写出相应于每个pK值的3种解离状态的平衡方程式。
每种解离状态下的组氨酸分子的净电荷是多少?(b)在pH 1,4,8和12时,组氨酸的净电荷分别是多少?将每一pH下的组氨酸置于电场中,它们将向阴极还是阳极迁移?6.某种溶液中含有三种三肽:Tyr-Arg-Ser,Glu-Met-Phe和Asp-Pro-Lys,α-COOH 基团的pKα为3.8;α-NH3基团的pKα为8.5。
在哪种pH(2.0,6.0或13.0)下,通过电泳分离这三种多肽的效果最好?7.利用阳离子交换层析分离下列每一对氨基酸,哪一种氨基酸首先被pH7缓冲液从离子交换柱上洗脱出来。
(a)Asp和Lys;(b)Arg和Met;(c)Glu和Val;(d)Gly和Leu;(e)Ser和Ala。
8.含有685个氨基酸残基的单一一条多肽链的蛋白质的近似相对分子质量是多少?9.氨基酸的定量分析表明牛血清白蛋白含有o.58%的色氨酸(色氨酸的相对分子质量为204)。
第三章氨基酸第3章氨基酸四大类生物分子中蛋白质是生物功能的主要载体,而氨基酸(amino acid)是蛋白质的构件分子。
自然界中存成千上万在的种蛋白质,在结构和功能上的惊人的多样性归根结底是由20种常见氨基酸的内在性质造成的。
这些性质包括①聚合能力,②特有的酸碱性质,③侧链的结构及其化学功能的多样性,④手性。
本章主要讲述这些性质,它们是讨论蛋白质和酶的结构、功能以及许多其他有关问题的基础。
一、氨基酸—蛋白质的构件分子(一)蛋白质的水解一百多年前就开始了关于蛋白质的化学研究。
在早期的研究中,水解作用提供了关于蛋白质组成和结构的极其价值的资料。
蛋白质可以被酸、碱或蛋白酶催化水解。
在水解过程中,逐渐降解成相对分子质量越来越小的肽段(peptide fragment),直到最后成为氨基酸的混合物。
根据蛋白质的水解程度,可分为完全水解和部分水解两种情况。
完全水解或称彻底水解,得到的水解产物是各种氨基酸的混合物。
部分水解即不完全水解,得到的产物是各种大小不等的肽段和氨基酸。
下面简略地介绍酸、碱和酶3种水解方法及其优缺点:⑴酸水解常用H2SO4或HCl进行水解。
一般6mol/L HCl,4mol/L H2SO4;回流煮沸20h左右可使蛋白质完全水解。
酸水解的优点是不引起消旋作用(racemization),得到的是L-氨基酸。
缺点是色氨酸完全被沸酸所破坏,羟基氨基酸(丝氨酸及苏氨酸)有一小部分被分解,同时天冬氨酸和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。
⑵碱水解一般与5mol/L NaOH共煮10~20h,即可使蛋白质完全水解。
水解过程中多数氨基酸遭到不同程度的破坏,并且产生消旋现象,所得产物是D-和L-氨基酸的混合物,称消旋物(见本章氨基酸的光学活性部分)。
此外,碱水解所需时间较长。
因此酶法主要用于部分水解。
常用的蛋白酶有胰蛋白酶(trypsin)、胰凝乳蛋白酶或称糜蛋白酶(chymotrypsin)以及胃蛋白酶(pepsin)等,它们主要用于蛋白质一级结构分析以获得蛋白质的部分水解产物。
生物化学I 第三章氨基酸练习题1、下列氨基酸哪个含有吲哚环?( C )A 蛋氨酸;B 苯丙氨酸;C 色氨酸;D 结氨酸;E 组氨酸。
2、含有咪唑环的氨基酸是 ( C )A 色氨酸;B 酪氨酸;C 组氨酸;D 苯丙氨酸;E 精氨酸。
3、在pH6.0时,带正电荷的氨基酸为 ( B )A 谷氨酸;B 精氨酸;C 亮氨酸;D 丙氨酸;E 色氨酸。
4、氨基酸在等电点时,应具有的特点是:( E )A 不具正电荷;B 不具负电荷;C A+B;D 溶解度最大;E 在电场中不移动。
5、在pH10时的谷氨酸溶液中,下列哪一种结构形式占优势?( E )A 羧基氨基都解离;B 羧基氨基都不解离;C 只α—羧基解离;D 只γ—羧基解离;E α—羧基γ—羧基都解离。
6、天冬氨酸的Pk1=2.09,Pk2=3.86,Pk3=9.82,则其等电点为 ( B )A 2.09;B 2.97; C 3.86;D 6.84; E 9.82 。
7、分子中含有两个不对称碳原子的氨基酸是 ( E ) A 脯氨酸;B 酪氨酸;C 丝氨酸;D 精氨酸;E 苏氨酸。
8、下列关于还原型谷胱甘肽结构或性质的叙述,哪一种是错误的?( E ) A 含有两个肽键;B 胱代表半胱氨酸;C 谷氨酸的γ—羧基参与了肽键的形成;D 含有一个硫基;E 变成氧化型谷胱甘肽时脱去的两个氢原子是由同一个还原型谷胱甘肽分子提供的。
9、关于催产素和加压素功能方面的叙述,正确的是 ( C )A 催产素具有减少排尿的功效;B 加压素可以促进子宫和乳腺平滑肌收缩;C 加压素参与记忆过程; D 催产素可使血压升高;E 催产素可促进血管平滑肌收缩。
10、下列关于α—螺旋的叙述,哪一项是错误的?( C )A 氨基酸残基之间形成的=C=O与H—N=之间的氢键使α—螺旋稳定;B 减弱侧链基团R之间不利的相互作用,可使α—螺旋稳定;C 疏水作用使α—螺旋稳定;D 在某些蛋白质中,α—螺旋是二级结构中的一种结构类型;E 脯氨酸和甘氨酸的出现可使α—螺旋中断。
第三章氨基酸分解代谢下册P299 30章细胞总是不断地从氨基酸合成蛋白质,又把蛋白质降解为氨基酸,由此可排除不正常蛋白质,排除积累过多的酶和“调节蛋白”,使细胞代谢得以正常进行。
对正常蛋白质细胞也要进行有选择的降解。
蛋白质降解为氨基酸后氨基酸会继续进行分解代谢。
§3.1 氨基酸分解代谢(P303):氨基酸的分解代谢总是先脱去氨基。
脱氨基的方式,不同生物不完全相同。
氧化脱氨基作用普遍存在于动植物中,非氧化脱氨基作用主要见于微生物。
陆生脊椎动物将脱下的氨基合成尿素,脱氨后的氨基酸碳骨架进行氧化分解,形成能进入柠檬酸循环的化合物,最后氧化成CO2和H2 O。
(一)氨基酸的脱氨基作用:绝大多数氨基酸脱氨基出自转氨基作用,氨基酸与α-酮戊二酸在氨基转移酶作用下发生氨基酸脱氨同时生成Glu(也有的转到草酰乙酸上生成Asp)。
(1)氨基转移反应分两步进行:1.氨基酸先将氨基转移到酶分子的辅酶磷酸吡哆醛(PLP)上,自身形成α-酮酸,PLP则形成磷酸吡哆胺(PMP)。
2.PMP的氨基转移到α-酮戊二酸(或草酰乙酸)上,生成Glu(或Asp),PLP恢复。
详细机制可见P305 图30-3。
(2)转氨酶:已发现有50种以上的转氨酶,大多数需要α-酮戊二酸为氨基受体。
1.丙氨酸转氨酶(ALT),又称谷丙转氨酶(G..P.T),主要存在于肝细胞浆中,用于诊断肝病。
2.天冬氨酸转氨酶(AST),又称谷草转氨酶(G..O.T),在心、肝中含量丰富,可用于测定心肌梗死,肝病。
人体转氨酶以ALT和AST活力最高。
(二)氧化脱氨基作用在氧化脱氨基作用中以谷氨酸脱氢酶活性最高,该酶以NAD(P)+为辅酶,使Glu 经氧化作用,脱2H,再水解脱去氨基,生成α-酮戊二酸,如P306 图30-4所示。
谷氨酸脱氢酶由6个相同的亚基构成,分子量为33万,是变构调节酶,被GTP和ATP抑制,被ADP激活。
活性受底物及产物浓度左右。
(三)联合脱氨基作用氨基酸脱氨基重要方式是联合脱氨基作用。