生物化学222 氨基酸的两性解离与等电点

名词解释酶原激活：由无活性的酶原转变有活性的酶的过程。

遗传密码：mRNA上的核苷酸序列和多肽链氨基酸序列。

自由水和结合水：结合水是指存在于溶质及其它非水组分邻近的那一部分水。

自由水是指那些没有被非水物质化学结合的水，主要是通过一些物理作用而滞留的水。

淀粉的糊化：淀粉粒在适当温度下，破坏结晶区弱的氢键，在水中溶胀，分裂，胶束则全部崩溃，形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。

氨基酸的等电点：调节氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上的—NH3 +基和—COO-基的解离程度完全相等时，即所带净电荷为零，此时氨基酸所处溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。

酶原活化：由无活性的酶原转变为有活性的酶的过程称为酶原活化。

肽键和肽：蛋白质分子中氨基酸彼此以酰胺键互相连接在一起，这个键称为肽键。

氨基酸通过若干个肽键连接形成的链状结构化合物叫肽。

底物水平磷酸化：物质在生物氧化的过程中，常生成一些含高能键化合物，而这些化合物可以直接偶联ATP,GTP的合成。

填空题1.食品的吸湿（附）等温线的解吸曲线和回吸曲线通常不重合，这即是吸附等温线的滞后现象。

2.可以将吸湿等温线分作I，II，III三个区，I为构成水和邻近水区，II为多层水区，III区为体相水区。

3.关于酶作用专一性的假说主要有诱导契合学说和钥匙学说。

4.直链淀粉虽然在冷水中不溶，加热时会产生微溶现象，但经过一段时间的放置后会发生老化现象。

5.脂类氧化的主要机制是脱氢、水化、硫解。

6.DNA具有对紫外光吸收的特性，最大吸收值在260 nm附近。

7.书写肽链的氨基酸顺序时是N 端至C 端排列。

8.氨基酸氧化分解的途径各不相同，但是它们的碳骨架都可以分别形成乙酰CoA、草酰乙酸、α—酮戊二酸、琥珀酰CoA及延胡索酸5种产物进入三羧酸循环，最后氧化为CO2和H2O。

9.线粒体内的主要呼吸链有两条，分别是NADH氧化呼吸链和琥珀酸（FADH2）呼吸链。

10.氨基酸的分解代谢中，氨基酸的脱氨基方式主要有氧化脱氨基作用、转氨基作用、联合脱氨基作用。

氨基酸的解离和等电点_陈建华建华作为蛋质白华本构件的基酸氨进行酸解性离h3·,除有具基外还佼有基氨例如甘氨酸,,所以是种一性两解质电:,既能,又能进行碱性解一离。

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蛋白质1、蛋白质在生命活动中的作用有哪些？催化功能、运输和贮存功能、调节作用、运动功能、防御功能、营养功能、作为结构成分、作为膜的组成成分、参与遗传活动2、何谓简单蛋白和结合蛋白？经过水解之后，只产生各种氨基酸称为简单蛋白质也称单纯蛋白质。

结合蛋白：由蛋白质和非蛋白质两部分组成，水解时除了产生氨基酸外，还产生非蛋白质组分。

3、存在于蛋白质内的20种氨基酸有什么共同特点？Gly和Pro的结构有何特殊性？除脯氨酸以外，其余氨基酸的化学结构都可以用同一结构通式表示。

氨基酸的氨基都在＆-碳原子上，另外，α-碳原子上还有一个氢原子和一个侧链。

不同的氨基酸之间的区别在于R基团，除甘氨酸外，其余19种氨基α-碳原子都是不对称的（手性）碳原子。

Gly 是脂肪族的电中性，而且是唯一不显旋光异构性的氨基酸。

Pro则是在20种自然氨基酸中唯一含有亚氨基的氨基酸。

4、组成蛋白质元素有那些？哪一种为蛋白质分子的特征性成分？测定其含量有何用途？组成元素：C、H、O、 N、S、P、Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo、I 特征性元素：氮16% 因为各种蛋白质的含量比较恒定，可通过测定氮的含量，计算生物样品中蛋白质的含量（换算系数为6.25）,称为凯氏法定氮，是蛋白定量的经典方法之一。

5、依据氨基酸R侧链极性和电荷的不同，可将氨基发为哪几大类？Phe属于哪一类？四类，①非极性氨基酸：丙氨酸Ala、缬氨酸Val 、亮氨酸Leu、异亮氨酸Ile 、苯丙氨酸Phe、色氨酸Trp、蛋氨酸Met、脯氨酸Pro。

②不带电荷极性氨基酸：甘氨酸Gly、丝氨酸Ser、苏氨Thr、酪氨酸Tyr、半胱氨酸Cys、天冬酰胺Asn、谷酰酰胺 Gln。

③带正电荷极性氨基酸：组氨酸His、赖氨酸Lys 、精氨酸Arg 。

④带负电荷极性氨基酸：天冬氨酸Asp、谷氨酸 Glu6何谓氨基酸的两性解离和等点电？氨基酸既可解离成阳离子也可解离成阴离子的性质。

两性解离的结构基础为所有氨基酸都含有碱性（α-氨基）和酸性（α-羧基）基团。

氨基酸的等电点的计算一、氨基酸的解离氨基酸是兼性离子，具有两性解离特性，解离方式取决于溶液pH值。

α-COOH的pKa值约为2.0，当pH>3.5，α-COOH以α-COO-形式存在；α-ΝΗ2的pKa值约为9.4，当pH<8.0时，α-ΝΗ2以α-ΝΗ3+ 形式存在。

当溶液的pH值在3.5-8.0范围时，氨基酸以两性离子存在。

溶液的pH在pKa值时，氨基酸的缓冲能力最强。

His是唯一具有接近中性的pKa基团（咪唑基）的氨基酸，也是唯一在生理pH条件下具有缓冲能力的氨基酸。

二、计算氨基酸的等电点(pI)氨基酸的pI指氨基酸的正离子浓度与负离子浓度相等时的溶液的pH值。

pI相当于该氨基酸兼性离子状态两侧基团pK值之和的一半。

中性氨基酸pI=(pKα-COOH+pKα-NH2)/2酸性氨基酸pI=(pKα-COOH+pKR)/2碱性氨基酸pI=(pKα-NH2+pKR)/2举例：酸性氨基酸-天冬氨酸的pI：碱性氨基酸-赖氨酸的pI：酸性氨基酸pI在3左右，中性氨基酸pI在6左右（因α-COOH解离程度略大于α-NH2），碱性氨基酸pI在10左右。

等电点时，氨基酸的缓冲能力最小。

三、蛋白质的等电点（pI）当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正离子、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点（pI）。

在等电点时，蛋白质失去胶体的稳定性，即失去了电荷相互排斥作用，蛋白质分子不稳定，溶解度最小，易沉淀，即等电点沉淀。

四、计算寡肽等电点先分析每个氨基酸的带电性质，尤其侧链基团的带电量，写出解离方程，找出兼性离子（静电荷为0时）两侧的pK 值，取二者的平均值。

注意：这种方法仅适用于氨基酸或寡肽，对于多肽和蛋白质，由于侧链基团多，解离情况复杂，无法计算，只能从实验中测得等电点。

计算氨基酸的等电点氨基酸的带电状况与溶液的ph值有关，改变ph值可以使氨基酸带上正电荷或负电荷，也可以使他处于正负电荷数相等即净电荷为零的兼性离子状态，此时的ph值为氨基酸的等电点。

氨基酸是同时带氨基和羧基的物种，在水溶液中羧基失去氢离子带负电，而氨基得到氢离子带正电，由于羧基酸性和氨基的碱性不相同，所以氨基酸往往整体上是带电的。

调节溶液的pH值，可以改变二者的电离状况，到某一点时羧基所带的负电荷与氨基所带的正电荷相同，氨基酸表现为整体不带电，这点的pH值就是氨基酸的等电点。

记-COOH的电离常数为Ka1 ，－NH3+的电离常数为Ka2，则等电点的pH值为pH=(Ka1+Ka2)/2解释氨基酸的等电点氨基酸是两性分子，能结合H(+)的-NH2,形成正电荷离子，也带有能够电离出H(+)的-COOH，形成负离子。

因此，氨基酸分子的整体与溶液的pH有关，改变溶液pH可以使氨基酸带上正电荷，负电荷或者正好处于净电荷为零的兼性离子状态，这个pH就是该氨基酸的等电点。

解离常数(pK)是水溶液中具有一定离解度的溶质的的极性参数。

离解常数给予分子的酸性或碱性以定量的量度，pKa减小，对于质子给予体来说，其酸性增加；对于质子接受体来说，其碱性增加。

pK=PH+log电子受体/电子供体氨基酸中，-COOH的电离常数为Ka1 ，-NH(3+)的电离常数为Ka2，该氨基酸的等电点的pH就是(Ka1+Ka2)/2去哪找等电点计算方法的资料？建议你去买本生化的教辅书等电点：如果调节溶液的PH值使得其中的氨基酸呈电中性，我们把这个PH值称为氨基酸的等电点：PI。

PI是氨基酸的重要常数之一，它的意义在于，物质在PI处的溶解度最小，是分离纯化物质的重要手段。

等电点的计算：对于所有的R基团不解离的氨基酸而言（即解离只发生在α-羧基和α-氨基上），计算起来非常简单：PI＝（PK1’+PK2’）/2若是碰到R基团也解离的，氨基酸就有了多级解离，这个公式就不好用了，比如Lys、Glu、Cys等。

生物化学复习题第一章绪论1.简述生物化学的定义及生物化学的研究范围。

(P1)答：定义：生物化学就是从分子水平上阐明生命有机体化学本质的一门学科。

研究范围：第一方面是关于生命有机体的化学组成、生物分子，特别的生物大分子的结构、相互关系及其功能。

第二方面是细胞中的物质代谢与能量代谢，或称中间代谢，也就是细胞中进行的化学过程。

第三方面是组织和器官机能的生物化学。

2.简述生物化学的发展概况(了解)答：生物化学经历了静态生化—动态生化—机能生化这几个历程。

生物化学的发展经历了真理与谬误斗争的曲折道路，同时也是化学、微生物学、遗传学、细胞学和其他技术科学互相交融的结果。

展望未来，以生物大分子为中心的结构生物学、基因组学和蛋白质组学、生物信息学、细胞信号传导等研究显示出无比广阔的前景。

现代生物化学从各个方面融入生命科学发展的主流当中，同时也为动物生产实践和动物疫病防治提供了必不可缺的基本理论和研究技术。

３、简述生物化学与其他学科的关系。

(了解)答：生物化学的每个进步与其他学科，如物理学、化学等的发展紧密联系，先进的技术和研究手段，如电子显微镜，超离心、色谱、同位素示踪、X-射线衍射、质谱以及核磁共振等技术为生物化学的发展提供了强有力的工具。

4.简述动物生物化学与动物健康和动物生产的关系。

答：1）在饲养中，了解畜禽机体内物质代谢和能量代谢状况，掌握体内营养物质间相互转变和相互影响的规律，是提高饲料营养作用的基础。

2)在兽医中可有效防治疾病，如：代谢的紊乱可导致疾病，所以了解紊乱的环节并纠正之，是有效治疗疾病的依据;通过生化的检查，可帮助疾病的诊断。

第二章蛋白质1.蛋白质在生命活动中的作用有哪些？(了解)答：1.催化功能。

2.贮存于运输功能。

3.调节功能.。

4.运动功能。

5.防御功能。

6.营养功能。

7.作为结构成分。

8.作为膜的组成成分。

9.参与遗传活动2.何谓简单蛋白和结合蛋白？(P23-24)答：简单蛋白：（又称单纯蛋白质）经过水解之后，只产生各种氨基酸。

三、氨基酸的理化性质2、氨基酸的两性解离1、两性离子(dipolarrion，dipolar利用滴定曲线计算氨基酸的等电点等电点侧链R基不解离的中性氨基酸（有两个解离基团）丙氨酸缬氨酸1.氨基酸的光学异构体NH2氨基酸的重要化学反应茚三酮反应（ninhydrin reaction）：α-H艾德曼反应(Edman 艾德曼反应(Edman肽键（peptide bond）的化合物。

二肽（dipeptide）；寡肽丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸H 2NC αHC βH 2C γH 2 -C –NH-CH-CONHCH 2COOHOCH 2SH （谷氨酸）γ（半胱氨酸）（甘氨酸）还原型谷胱甘肽（GSH ）γGlu-Cys-GlyS SγGlu-Cys-Gly氧化型谷胱甘肽（GSSG ）COOH蛋白质的结构层次蛋白质一级结构Sanger 1955成功地测定了胰岛素二条多肽链上氨一级结构是蛋白质功能多样性的基础蛋白质二级结构1.肽键中C-N 的键长0.132nm，介于C-N（0.147nm）与C=N（0.127nm），具有双键性1α－螺旋分为右手和左手两种螺旋氢键联系。

在α－螺旋体中每隔三个氨基酸残基可形成一个氢键，氢键是每个氨基酸残基上的N－H氢和它前面第四个残C＝O氧之间形成的。

2、β－折叠（β－plated sheet）β－折叠结构中两个氨基酸残基之间的轴心距为3、β－转角（β-turn）4、无规则卷曲Ⅱ型β–转角的第三个残基总是Gly超二级结构结构域蛋白质三级结构三级结构蛋白质四级结构维持蛋白质空间结构作用力4、范德华引力：是分子间弱的作用力。

蛋白质结构与功能的关系第六节蛋白质的重要性质1.为什么蛋白质的水溶液是一种比较稳定的亲水胶体？其原因有二： 2.蛋白质沉淀蛋白质盐溶与盐析现象：有机溶剂3. 蛋白质的两性解离和等电点电泳现象 4. 蛋白质变性与复性引起蛋白质变性的因素：5. 蛋白质的呈色反应Folin-酚试剂反应 米伦反应（Millon reaction）:蛋白质溶液5. 蛋白质紫外吸收：第七节蛋白质分离提纯的一般原则一般原则：蛋白质在细胞中以复杂的混合物1. 根据分子量大小不同的分离方法2.利用溶解度差别的分离方法3. 根据电荷不同的分离方法电泳法4.根据生物学特异性的分离方法蛋白质分子量的测定分子量（kD）肽链数目残基数目沉降系数（S）：物质颗粒在单位离心场中的沉淀速度为恒定值1 S=1×10-13srRNA。

两性解离及等电点
氨基酸分子中有游离的氨基和游离的羧基，能与酸或碱类物质结合成盐，故它是一种两性电解质。

在某一ＰＨ的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的ＰＨ称为该氨基酸的等电点。

蛋白质主要由碳、氢、氧、氮四种化学元素组成，蛋白质的组成成分是氨基酸,氨基酸的通式是一个C原子上有一个氨基（-NH2）,一个羧基（-COOH),一个H原子和一个R基,R基可以是任意的官能团
蛋白质结构
1.蛋白质的一级结构就是蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构。

2.蛋白质的二级结构是指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。

氨基酸的理化性质
一、两性解离及等电点
➢定义：氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。

➢等电点（pI）：在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。

此时溶液的pH 值称为该氨基酸的等电点。

➢等电点计算：
➢备注：pI值等于两性离子两边pK值之和的平均值。

➢溶液的pH偏离pI越远，氨基酸带净电荷越多，在电场中越容易分离。

➢pI时氨基酸溶解度最小，容易聚集沉淀。

二、光学性质
1.旋光性：除甘氨酸外，其他氨基酸有不对称C原子，可以用旋光仪测定其旋光性。

➢左旋：Ser、Leu、Pro、Trp、Phe等。

➢右旋：Ala、Ile、Glu、Asp、Val、Lys、Arg等。

2.光吸收：R基团含有芳香环共轭双键系统的色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸，在近紫外区（220—300nm）有光吸收，其最大光吸收（λmax）分别为279nm，278nm和259nm。

蛋白质由于含有这些氨基酸，一般最大光吸收在280nm波长处，因此能利用紫外分光光度法很方便的测定蛋白质含量。

三、重要化学反应
1.茚三酮反应：在ph5-7和80—100°条件下，氨基酸与茚三酮可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。

常作为氨基酸定量分析方法。

脯氨酸或羟脯氨酸与茚三酮生成黄色化合物。

此反应经常用于氨基酸的定性和定量分析。