第3章氨基酸详解
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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。