醫(yī)用化學(xué):第三節(jié)　氨基酸

氨基酸是一類(lèi)具有特殊重要意義的化合物。因?yàn)樗鼈冎性S多是與生命活動(dòng)密切相關(guān)的蛋白質(zhì)的基本組成單位，是人體必不可少的物質(zhì)，有些則直接用作藥物。

α-氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。蛋白質(zhì)在酸、堿或酶的作用下，能逐步水解成比較簡(jiǎn)單的分子，最終產(chǎn)物是各種不同的α-氨基酸。水解過(guò)程可表示如下：

蛋白質(zhì)→月示→胨→多肽→二肽→α-氨基酸

由蛋白質(zhì)水解所得到的α-氨基酸共有20多種，各種蛋白質(zhì)中所含氨基酸的種類(lèi)和數(shù)量都各不相同。有些氨基酸在人體內(nèi)不能合成，只能依靠食物供給，這種氨基酸叫做必需氨基酸（見(jiàn)表18-3，*)。

一、氨基酸的構(gòu)造、構(gòu)型及分類(lèi)、命名

（一)氨基酸的構(gòu)造和構(gòu)型

分子中含有氨基和羧基的化合物，叫做氨基酸。

由蛋白質(zhì)水解所得到的α-氨基酸，可用通式表示如下：

除甘氨酸（R=H)外，所有α-氨基酸中的α碳原子均是手性碳，故有D型與L型兩種構(gòu)型。天然氨基酸均為L(zhǎng)-氨基酸。

L-氨基酸

（二)α-氨基酸的分類(lèi)和命名

氨基酸有脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸和雜環(huán)氨基酸。

在α-氨基酸分子中可以含多個(gè)氨基和多個(gè)羧基，而且氨基和羧基的數(shù)目不一定相等。因此，天然存在的α-氨基酸常根據(jù)其分子中所含氨基和羧基的數(shù)目分為中性氨基酸、堿性氨基酸和酸性氨基酸。所謂中性氨基酸是指分子中氨基和羧基的數(shù)目相等的一類(lèi)氨基酸。但氨基的堿性和羧基的酸性不是完全相當(dāng)?shù)�，所以它們并不是真正中性的物質(zhì)，只能說(shuō)它們近乎中性。分子中氨基的數(shù)目多于羧基時(shí)呈現(xiàn)堿性，稱(chēng)為堿性氨基酸；反之，氨基的數(shù)目少于羧基時(shí)呈現(xiàn)酸性，稱(chēng)為酸性氨基酸。

氨基酸的系統(tǒng)命名方法與羥基酸一樣，但天然氨基酸常根據(jù)其來(lái)源或性質(zhì)多用俗名。例如胱氨酸是因它最先來(lái)自尿結(jié)石；甘氨酸是由于它具有甜味而得名（見(jiàn)表18-3)。

表18-3 常見(jiàn)的α-氨基酸

氨　基　酸	構(gòu)　造　式	代號(hào)	常用符號(hào)	pＩ
甘氨酸(α-氨基乙酸)		甘	Giy	5.97
丙氨酸（α-氨基丙酸)		丙	Ala	6.02
纈氨酸（β-甲基-α-氨基丁酸)		纈	Val	5.96
亮氨酸（γ-甲基-α-氨基戊酸)		亮	Len	5.98
異亮氨酸（β-甲基-α-氨基戊酸)		異	Lle	6.02
脯氨酸（α-羧基四氫吡咯)		脯	Pro	6.30
苯丙氨酸（β-苯基-α-氨基丙酸)		苯	Phe	5.48
色氨酸[α-氨基-β-（3-吲哚基)丙酸]		色	Try (Trp)	5.89
蛋氨酸（α-氨基-γ-甲硫基丁酸)		蛋	Met	5.74
絲氨酸（α-氨酸-β-羥基西丙酸)		絲	Ser	5.68
蘇氨酸（α-氨基-β-羥基丁酸)		蘇	Thr	6.18
半胱氨酸（α-氨基-β-巰基丙酸)		半	Cys	5.07
酪氨酸[α-氨基-β-（對(duì)羥苯基)丙酸]		酪	Tyr	5.66
天門(mén)冬酰胺（α-氨基丁酰胺酸)		天酰	Asn	5.41
谷氨酰胺（α-氨基戊酰胺酸)		谷酰	Gln	5.65
天門(mén)冬氨酸（α-氨基丁二酸)		天	Asp	2.77
谷氨酸（α-氨基戊二酸)		谷	Glu	3.22
賴(lài)氨酸（α，ε-二氨基已酸)		賴(lài)	Lys	9.74
組氨酸[（α-氨基-β-（4-噗唑基)丙酸]		組	His	7.59
傅氨酸（α-氨基，δ-胍基戊酸)		精	Arg	10.76

二、氨基酸的性質(zhì)

α-氨基酸都是無(wú)色晶體，熔點(diǎn)一般都較高（常在230-300℃之間)，熔融時(shí)即分解放出二氧化碳。

α-氨基酸都能溶于酸性或堿性溶液中，但難溶于乙醚等有機(jī)溶劑。在純水中各種氨基酸的溶解度差異較大，加乙醇能使許多氨基酸從水溶液中沉淀析出。

（二)化學(xué)性質(zhì)

氨基酸分子內(nèi)既含有氨基又含有羧基，因此它們具有氨基和羧基的典型性質(zhì)。但是，由于兩種官能團(tuán)在分子內(nèi)的相互影響，又具有一些特殊的性質(zhì)。

1．兩性

氨基酸分子中既有堿性-NH2和酸性-COOH，與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿都能作用生成鹽，因此氨基酸為兩性化合物。

同時(shí)，在同一分子內(nèi)，氨基和羧基也可作用生成鹽，這種鹽叫內(nèi)鹽。

氨基酸在純水溶液及固態(tài)時(shí)都以?xún)?nèi)鹽的形式存在。在一般情況下，氨基酸中羧基的電離程度和氨基的電離程度并不相等。因此純凈氨基酸的水溶液并不一定是中性。在中性氨基酸溶液中，由于羧基的電離程度稍大于氨基的電離度，故它的水溶液的PH值一般略小于7。酸性氨基酸水溶液的PH值小于7；堿性氨基酸水溶液的PH值則大于7。但須注意，無(wú)論是何種α-氨基酸，其水溶液中兩性離子都占絕對(duì)多數(shù)。

2．等電點(diǎn)

若將氨基酸的水溶液酸化，則兩性離子與H⁺結(jié)合而成陽(yáng)離子，若加堿于氨基酸的水溶液中，則兩性離子中氮原子上的一個(gè)氫離子與OH^-結(jié)合成水，而兩性離子變成陰離子。

若將氨基酸水溶液的酸堿度加以適當(dāng)調(diào)節(jié)，可使羧基與氨基的電離程度相等，也就是氨基酸帶有正、負(fù)電荷數(shù)目恰好相同，此時(shí)溶液的PH值稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)，以PI表示。由于各種氨基酸分子中所含基團(tuán)不同，所以每一個(gè)氨基酸中氨基和羧基的電離程度各異，因此不同的氨基酸等電點(diǎn)亦不同（表18-3)。中性氨基酸的等電點(diǎn)一般在5.0-6.5之間；酸性氨基酸為2.7-3.2，堿性氨基酸為9.5-10.7。

如果在不同的PH值的氨基酸溶液中通以直流電，當(dāng)PH＞PI（到一定程度)時(shí)，由于氨基酸主要以陰離子存在，它們就向陽(yáng)極移動(dòng)；若PH＜PI（到一定程度)時(shí)，因氨基酸主要以陽(yáng)離子存在，則它們就向陽(yáng)極移動(dòng)；如果PH＝PI，則不發(fā)生電泳，因?yàn)檫@時(shí)的氨基酸主要以?xún)尚噪x子存在，其凈電荷為零，故在電場(chǎng)中不會(huì)向任何一極移動(dòng)。所以，電泳是可以用來(lái)分離子或鑒定氨基酸、蛋白質(zhì)等的混合物的一種技術(shù)，也可m.52667788.cn/kuaiji/作為醫(yī)學(xué)診斷的手段。

3．脫水生成肽

兩分子α-氨基酸（相同或不同)可借一個(gè)分子中的羧基和另一分子中的氨基脫去一分子水，縮合成為一個(gè)簡(jiǎn)單的肽，即二肽。

二肽分子中含有的酰胺鍵

叫做肽鍵。二肽分子中的末其端

仍含有自由的氨基和羧基，因此還可以繼續(xù)與氨基酸縮合成為三肽、四肽以至多肽。

多肽

多肽類(lèi)物質(zhì)在天然界中存在很多，它們?cè)谏�物體中起著各種不同的作用。例如，存在于大部分細(xì)胞中的谷胱甘肽（三肽)，參與細(xì)胞的氧化還原過(guò)程。

4．脫羧作用

某些氨基酸在一定條件下，可脫去羧基，生成相應(yīng)的胺。

脫羧反應(yīng)是人體內(nèi)氨基酸代謝的形式之一，例如在腸道細(xì)菌作用下，組氨酸可脫羧生成組胺。

脫羧反應(yīng)也可在蛋白質(zhì)腐敗時(shí)發(fā)生。例如在某些細(xì)菌作用下，蛋白質(zhì)中的賴(lài)氨酸可變成毒性很強(qiáng)的尸胺（戊二胺)。

5．與亞硝酸的反應(yīng)

氨基酸中的氨基具有伯胺的性質(zhì)，與亞硝酸作用時(shí)生成羥基酸，同時(shí)定量的放出氮?dú)狻?/p>

6．與茚三酮的顯色反應(yīng)

α-氨基酸與茚三酮的水合物在水溶液中加熱時(shí)，生成藍(lán)紫色或紫色化合物，同時(shí)產(chǎn)生醛、二氧化碳和氨。這個(gè)反應(yīng)非常靈敏，是鑒定氨基酸最迅速、最簡(jiǎn)單的方法，常用于α-氨基酸的比色測(cè)定或紙層析、薄層層析時(shí)的顯色。

多肽和蛋白質(zhì)也有此顯色反應(yīng)。