八個(gè)非極性氨基酸
此類(lèi)胺基酸 R 基是碳?xì)浠衔?所以是疏水性,包括五個(gè)有脂肪性 R 基【丙胺酸 (alanine) ,纈胺酸 (valine) ,白胺酸 (leucine) 、異白胺酸 (isoleucine) 和脯胺酸 (proline) 】,二個(gè)有芳香環(huán)【苯丙胺酸 (phenylalanine) 和色胺酸 (tryptophan) 】和一個(gè)帶硫的氨基酸【甲硫胺酸 (methionene) 】. 此類(lèi)胺基酸 R 基是碳?xì)浠衔?所以是疏水性,包括五個(gè)有脂肪性 R 基【丙胺酸 (alanine) ,纈胺酸 (valine) ,白胺酸 (leucine) 、異白胺酸 (isoleucine) 和脯胺酸 (proline) 】,二個(gè)有芳香環(huán)【苯丙胺酸 (phenylalanine) 和色胺酸 (tryptophan) 】和一個(gè)帶硫的氨基酸【甲硫胺酸 (methionene) 】. 特別注意脯胺酸之α - 胺基并非游離,而是被它的 R 基取代形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu). 特別注意脯胺酸之α - 胺基并非游離,而是被它的 R 基取代形成一個(gè)環(huán)狀結(jié)構(gòu).
七個(gè)不帶電的極性氨基酸 七個(gè)不帶電的極性氨基酸
這一類(lèi)氨基酸之 R 基可以和水形成氫鍵,所以可溶於水,也就是比較偏親水性. 這一類(lèi)氨基酸之 R 基可以和水形成氫鍵,所以可溶于水,也就是比較偏親水性. 此類(lèi)包括甘胺酸 (glycine) 、絲胺酸 (serine) 、酥胺酸 (threonine) 、半胱胺酸 (cysteine) 、酪胺酸 (tyrosine) 、天門(mén)冬醯胺 (asparagines) 和麩胺醯胺 (glutamine) . 此類(lèi)包括甘胺酸 (glycine) 、絲胺酸 (serine) 、酥胺酸 (threonine) 、半胱胺酸 (cysteine) 、酪胺酸 (tyrosine) 、天門(mén)冬醯胺 (asparagines) 和麩胺醯胺 (glutamine) . 絲胺酸、酥胺酸、酪胺酸之極性的產(chǎn)生是由於羥基 (hydroxyl group) ,天門(mén)冬醯胺和麩胺醯胺是由於醯胺基 (amide group) ,半胱胺酸是由於硫氫基 (sulfhydryl group or thiol group) . 絲胺酸、酥胺酸、酪胺酸之極性的產(chǎn)生是由于羥基 (hydroxyl group) ,天門(mén)冬醯胺和麩胺醯胺是由于醯胺基 (amide group) ,半胱胺酸是由于硫氫基 (sulfhydryl group or thiol group) . 甘胺酸的 R 基為單一氫原子,因?yàn)樘《荒苡绊懄?- 胺基和α - 羧基 之高度極性. 甘胺酸的 R 基為單一氫原子,因?yàn)樘《荒苡绊懄?- 胺基和α - 羧基 之高度極性.
天門(mén)冬醯胺和麩胺醯胺分別是天門(mén)冬胺酸 (aspartic acid) 和麩胺酸 (glutamic acid) 的醯胺類(lèi),而前二者很容易被酸或堿水解成后二者. 天門(mén)冬醯胺和麩胺醯胺分別是天門(mén)冬胺酸 (aspartic acid) 和麩胺酸 (glutamic acid) 的醯胺類(lèi),而前二者很容易被酸或堿水解成后二者. 半胱胺酸和落胺酸的 R 基很容易游離出 H + 離子. 半胱胺酸和落胺酸的 R 基很容易游離出 H + 離子. 不過(guò)在 pH 7.0 時(shí),只有少許解離. 不過(guò)在 pH 7.0 時(shí),只有少許解離.
需特別注意的是半胱胺酸,它可以兩種形式存在於蛋白質(zhì)中,一種是半胱胺酸本身,另一種是二個(gè)半胱胺酸的硫氫基經(jīng)氧化形成雙硫共價(jià)鍵的胱胺酸 (cystine) . 需特別注意的是半胱胺酸,它可以兩種形式存在于蛋白質(zhì)中,一種是半胱胺酸本身,另一種是二個(gè)半胱胺酸的硫氫基經(jīng)氧化形成雙硫共價(jià)鍵的胱胺酸 (cystine) . 胱胺酸在一些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中擔(dān)任重要角色,例如胰島素 (insulin) ,免疫球蛋白 (immunoglobulin) 和抗體 (antibodies) . 胱胺酸在一些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中擔(dān)任重要角色,例如胰島素 (insulin) ,免疫球蛋白 (immunoglobulin) 和抗體 (antibodies) . 胱胺酸將這些蛋白質(zhì)的兩半用雙硫鍵連在一起. 胱胺酸將這些蛋白質(zhì)的兩半用雙硫鍵連在一起. 此種依靠胱胺酸連結(jié)的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)并不常見(jiàn),而多見(jiàn)於被分泌到細(xì)胞外液的蛋白質(zhì)中. 此種依靠胱胺酸連結(jié)的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)并不常見(jiàn),而多見(jiàn)于被分泌到細(xì)胞外液的蛋白質(zhì)中.
兩個(gè)帶負(fù)電荷的氨基酸 兩個(gè)帶負(fù)電荷的氨基酸
這兩個(gè)在 pH 7.0 時(shí)有凈負(fù)電荷的氨基酸是天門(mén)冬胺酸和麩胺酸. 這兩個(gè)在 pH 7.0 時(shí)有凈負(fù)電荷的氨基酸是天門(mén)冬胺酸和麩胺酸. 兩者都具有第二個(gè)羧基. 兩者都具有第二個(gè)羧基. 它們分別是天門(mén)冬醯胺和麩胺醯胺的起源氨基酸. 它們分別是天門(mén)冬醯胺和麩胺醯胺的起源氨基酸.
三個(gè)帶正電荷的氨基酸 三個(gè)帶正電荷的氨基酸
這三個(gè)在 pH. 7.0 時(shí)帶正電的的氨基酸是離胺酸 (lysine) ,它的脂肪酸有第二個(gè)胺基；精胺酸 (arginine) 有一個(gè)帶正電的胍基 (guanidine group) ；組胺酸 (histidine) 有弱解離的咪唑團(tuán) (imidazole) . 這三個(gè)在 pH. 7.0 時(shí)帶正電的的氨基酸是離胺酸 (lysine) ,它的脂肪酸有第二個(gè)胺基；精胺酸 (arginine) 有一個(gè)帶正電的胍基 (guanidine group) ；組胺酸 (histidine) 有弱解離的咪唑團(tuán) (imidazole) .
一些蛋白質(zhì)含有的特殊氨基酸 一些蛋白質(zhì)含有的特殊氨基酸
除了常見(jiàn)於蛋白質(zhì)的二十種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸外,在某些形式的蛋白質(zhì)中亦可發(fā)現(xiàn)其他的特別氨基酸. 除了常見(jiàn)于蛋白質(zhì)的二十種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸外,在某些形式的蛋白質(zhì)中亦可發(fā)現(xiàn)其他的特別氨基酸. 每一種特別的氨基酸都是從二十種常見(jiàn)的氨基酸衍生而來(lái). 每一種特別的氨基酸都是從二十種常見(jiàn)的氨基酸衍生而來(lái). 例如 4- 羥基脯胺酸 (4-hydroxyproline) 是脯胺酸的衍生物和 5- 羥基離胺酸 (5-hydroxylysine) ,二者可見(jiàn)於結(jié)締組織的膠原蛋白中 (collagen) . 例如 4- 羥基脯胺酸 (4-hydroxyproline) 是脯胺酸的衍生物和 5- 羥基離胺酸 (5-hydroxylysine) ,二者可見(jiàn)于結(jié)締組織的膠原蛋白中 (collagen) . N- 甲基離胺酸 (N-methyllysine) 被發(fā)現(xiàn)於肌凝蛋白 (myosin) 中,為一種與肌肉收縮有關(guān)之蛋白質(zhì). N- 甲基離胺酸 (N-methyllysine) 被發(fā)現(xiàn)于肌凝蛋白 (myosin) 中,為一種與肌肉收縮有關(guān)之蛋白質(zhì). γ - 羧基麩胺酸 ( γ -carboxyglutamic acid) ,被發(fā)現(xiàn)於凝固血液的蛋白質(zhì) - 凝血酶原 (prothrombin) 和其他會(huì)與鈣離子結(jié)合的蛋白質(zhì)中. γ - 羧基麩胺酸 ( γ -carboxyglutamic acid) ,被發(fā)現(xiàn)于凝固血液的蛋白質(zhì) - 凝血酶原 (prothrombin) 和其他會(huì)與鈣離子結(jié)合的蛋白質(zhì)中. 另一種更特殊的氨基酸是鎖鏈素 (desmosine) ,它是離胺酸的衍生物,只存在於纖維蛋白質(zhì) - 彈性蛋白質(zhì) (elastin) 中. 另一種更特殊的氨基酸是鎖鏈素 (desmosine) ,它是離胺酸的衍生物,只存在于纖維蛋白質(zhì) - 彈性蛋白質(zhì) (elastin) 中.
胺基酸在水溶液中解離 胺基酸在水溶液中解離
胺基酸在水溶液中會(huì)離子化,可作為酸或堿. 胺基酸在水溶液中會(huì)離子化,可作為酸或堿. 氨基酸之酸堿性質(zhì)的知識(shí)對(duì)於了解許多蛋白質(zhì)的性質(zhì)很重要,甚至在決定蛋白質(zhì)的氨基酸組成和序列時(shí),有關(guān)於分離、鑒定和定量不同的氨基酸的技術(shù),都是基於它們的酸堿特性. 氨基酸之酸堿性質(zhì)的知識(shí)對(duì)于了解許多蛋白質(zhì)的性質(zhì)很重要,甚至在決定蛋白質(zhì)的氨基酸組成和序列時(shí),有關(guān)于分離、鑒定和定量不同的氨基酸的技術(shù),都是基于它們的酸堿特性.
具有單一胺基和羧基的α - 氨基酸會(huì)從中性水溶液中結(jié)晶出來(lái). 具有單一胺基和羧基的α - 氨基酸會(huì)從中性水溶液中結(jié)晶出來(lái). 胺基酸存在於水溶液中時(shí)是一完全離子化的狀態(tài),稱(chēng)為雙極性的離子 (dipolar ion) 或兩性離子 (zwitter ion ,德文的 hybrid ion) . 胺基酸存在于水溶液中時(shí)是一完全離子化的狀態(tài),稱(chēng)為雙極性的離子 (dipolar ion) 或兩性離子 (zwitter ion ,德文的 hybrid ion) . 雖然這種雙極性離子是電中性的而且在電場(chǎng)中不會(huì)移動(dòng),但是它們帶有兩個(gè)相反的電荷. 雖然這種雙極性離子是電中性的而且在電場(chǎng)中不會(huì)移動(dòng),但是它們帶有兩個(gè)相反的電荷. 最初提出雙極性質(zhì)是由於胺基酸結(jié)晶體的熔點(diǎn)較之其他相同大小的有機(jī)分子高出許多. 最初提出雙極性質(zhì)是由于胺基酸結(jié)晶體的熔點(diǎn)較之其他相同大小的有機(jī)分子高出許多. 胺基酸結(jié)晶格子之形成是由於相鄰分子間的正、負(fù)電荷之強(qiáng)烈靜電引力,就像氯化鈉的穩(wěn)定離子化結(jié)晶格子. 胺基酸結(jié)晶格子之形成是由于相鄰分子間的正、負(fù)電荷之強(qiáng)烈靜電引力,就像氯化鈉的穩(wěn)定離子化結(jié)晶格子. 要分開(kāi)正、負(fù)電荷的強(qiáng)烈作用必須加高熱使晶體融化. 要分開(kāi)正、負(fù)電荷的強(qiáng)烈作用必須加高熱使晶體融化. 相對(duì)地,相仿分子量的非離子有機(jī)物具有相當(dāng)?shù)偷娜埸c(diǎn),與它們不穩(wěn)定的非離子化結(jié)晶格子的性質(zhì)相符合. 相對(duì)地,相仿分子量的非離子有機(jī)物具有相當(dāng)?shù)偷娜埸c(diǎn),與它們不穩(wěn)定的非離子化結(jié)晶格子的性質(zhì)相符合.
胺基酸可以作為酸或堿 胺基酸可以作為酸或堿
當(dāng)胺基酸的結(jié)晶體在水中溶解時(shí)會(huì)形成雙極性離子,它可以作為酸（提供質(zhì)子者）或作為堿（接受質(zhì)子者）. 當(dāng)胺基酸的結(jié)晶體在水中溶解時(shí)會(huì)形成雙極性離子,它可以作為酸（提供質(zhì)子者）或作為堿（接受質(zhì)子者）. 這種性質(zhì)被稱(chēng)為酸堿兼性 (amphoteric) ,具有此種性質(zhì)的物質(zhì)被稱(chēng)為雙性電解質(zhì) (ampholytes) ,從 amphoteric electrdytes 而來(lái). 這種性質(zhì)被稱(chēng)為酸堿兼性 (amphoteric) ,具有此種性質(zhì)的物質(zhì)被稱(chēng)為雙性電解質(zhì) (ampholytes) ,從 amphoteric electrdytes 而來(lái). 一個(gè)單胺基羧基α - 胺基酸,例如丙胺酸,當(dāng)完全質(zhì)子化時(shí),是一個(gè)真正的雙質(zhì)子酸 (diprotic acid) ,也就是說(shuō),當(dāng)它的胺基和羧基都接受一個(gè)質(zhì)子時(shí),在這種情況下,它可以解離出二個(gè)質(zhì)子. 一個(gè)單胺基羧基α - 胺基酸,例如丙胺酸,當(dāng)完全質(zhì)子化時(shí),是一個(gè)真正的雙質(zhì)子酸 (diprotic acid) ,也就是說(shuō),當(dāng)它的胺基和羧基都接受一個(gè)質(zhì)子時(shí),在這種情況下,它可以解離出二個(gè)質(zhì)子.
所有具有一個(gè)α - 胺基,一個(gè)羧基和一個(gè)不會(huì)離子化的 R 基之胺基酸都有與丙胺酸相似的滴定曲線. 所有具有一個(gè)α - 胺基,一個(gè)羧基和一個(gè)不會(huì)離子化的 R 基之胺基酸都有與丙胺酸相似的滴定曲線. 具有會(huì)解離的 R 基之胺基酸的滴定曲線更為復(fù)雜,有三個(gè)階段相當(dāng)於三個(gè)可能游離的步驟：所以它們有三個(gè) pK’ 值. 具有會(huì)解離的 R 基之胺基酸的滴定曲線更為復(fù)雜,有三個(gè)階段相當(dāng)于三個(gè)可能游離的步驟：所以它們有三個(gè) pK’ 值.
這一類(lèi)胺基酸的等電點(diǎn)可以反映出它所具有的 R 基形式. 這一類(lèi)胺基酸的等電點(diǎn)可以反映出它所具有的 R 基形式. 例如麩胺酸,它有兩個(gè)羧基和一個(gè)胺基,等電點(diǎn)是 3.22 （兩個(gè)羧基之 pK’ 值的平均）,遠(yuǎn)低於丙胺酸的. 例如麩胺酸,它有兩個(gè)羧基和一個(gè)胺基,等電點(diǎn)是 3.22 （兩個(gè)羧基之 pK’ 值的平均）,遠(yuǎn)低于丙胺酸的. 同樣地,離胺酸有兩個(gè)胺基,等電點(diǎn)是 9.74 ,遠(yuǎn)較丙胺酸的為高. 同樣地,離胺酸有兩個(gè)胺基,等電點(diǎn)是 9.74 ,遠(yuǎn)較丙胺酸的為高.
二十種標(biāo)準(zhǔn)胺基酸的酸堿行為有另一個(gè)重要的通則. 二十種標(biāo)準(zhǔn)胺基酸的酸堿行為有另一個(gè)重要的通則. 只有一個(gè)胺基酸,組胺酸,在細(xì)胞內(nèi)液和血液的 pH 值時(shí)有顯著的緩沖效應(yīng). 只有一個(gè)胺基酸,組胺酸,在細(xì)胞內(nèi)液和血液的 pH 值時(shí)有顯著的緩沖效應(yīng). 組胺酸之 R 基的 pK’ 為 6.0 ,所以在 pH 7.0 時(shí)有顯著的緩沖能力. 組胺酸之 R 基的 pK’ 為 6.0 ,所以在 pH 7.0 時(shí)有顯著的緩沖能力. 所有其它的胺基酸之 pK’ 值都太遠(yuǎn)離 pH 7.0 ,所以在 pH 7.0 時(shí)不能有良好的緩沖效應(yīng). 所有其它的胺基酸之 pK’ 值都太遠(yuǎn)離 pH 7.0 ,所以在 pH 7.0 時(shí)不能有良好的緩沖效應(yīng). 紅血球中能攜帶氧氣的蛋白質(zhì)血紅蛋白 (hemoglobin) ,其結(jié)構(gòu)中含有大量的組胺酸,所以在 pH 7.0 時(shí)有相當(dāng)?shù)木彌_能力,這對(duì)於紅血球在血液中輸送氧氣和二氧化碳的功能是很重要的. 紅血球中能攜帶氧氣的蛋白質(zhì)血紅蛋白 (hemoglobin) ,其結(jié)構(gòu)中含有大量的組胺酸,所以在 pH 7.0 時(shí)有相當(dāng)?shù)木彌_能力,這對(duì)于紅血球在血液中輸送氧氣和二氧化碳的功能是很重要的.
分析胺基酸必須基於它們的酸堿性質(zhì) 分析胺基酸必須基于它們的酸堿性質(zhì)
確立蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一步是將它水解成胺基酸,然后決定胺基酸的種類(lèi). 確立蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一步是將它水解成胺基酸,然后決定胺基酸的種類(lèi). 要分離、鑒定和定量混合物中每一種胺基酸似乎很困難,但是現(xiàn)在已經(jīng)有非常精確而有效的方法,尤其是電泳法 (electrophoresis) 和離子交換色層分析法 (ion-exchange chromatography) . 要分離、鑒定和定量混合物中每一種胺基酸似乎很困難,但是現(xiàn)在已經(jīng)有非常精確而有效的方法,尤其是電泳法 (electrophoresis) 和離子交換色層分析法 (ion-exchange chromatography) . 兩種方法都是利用不同的胺基酸有不同的酸堿性質(zhì)；也就是說(shuō),在一給定的 pH 值時(shí),胺基酸的靜電荷有不同的符號(hào)和大小,這可以從它們的 pK’ 值和滴定曲線預(yù)測(cè)而得知. 兩種方法都是利用不同的胺基酸有不同的酸堿性質(zhì)；也就是說(shuō),在一給定的 pH 值時(shí),胺基酸的靜電荷有不同的符號(hào)和大小,這可以從它們的 pK ’ 值和滴定曲線預(yù)測(cè)而得知.