醫(yī)用化學:第三節(jié)　氨基酸

氨基酸是一類具有特殊重要意義的化合物。因為它們中許多是與生命活動密切相關的蛋白質的基本組成單位，是人體必不可少的物質，有些則直接用作藥物。

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

蛋白質→月示→胨→多肽→二肽→α-氨基酸

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

一、氨基酸的構造、構型及分類、命名

（一)氨基酸的構造和構型

分子中含有氨基和羧基的化合物，叫做氨基酸。

由蛋白質水解所得到的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型兩種構型。天然氨基酸均為L-氨基酸。

L-氨基酸

（二)α-氨基酸的分類和命名

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氨基和多個羧基，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)目相等的一類氨基酸。但氨基的堿性和羧基的酸性不是完全相當?shù)�，所以它們并不是真正中性的物質，只能說它們近乎中性。分子中氨基的數(shù)目多于羧基時呈現(xiàn)堿性，稱為堿性氨基酸；反之，氨基的數(shù)目少于羧基時呈現(xiàn)酸性，稱為酸性氨基酸。

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)其來源或性質多用俗名。例如胱氨酸是因它最先來自尿結石；甘氨酸是由于它具有甜味而得名（見表18-3)。

表18-3 常見的α-氨基酸

氨　基　酸	構　造　式	代號	常用符號	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-（對羥苯基)丙酸]		酪	Tyr	5.66
天門冬酰胺（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
賴氨酸（α，ε-二氨基已酸)		賴	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

α-氨基酸都是無色晶體，熔點一般都較高（常在230-300℃之間)，熔融時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)化學性質

氨基酸分子內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。但是，由于兩種官能團在分子內的相互影響，又具有一些特殊的性質。

1．兩性

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

同時，在同一分子內，氨基和羧基也可作用生成鹽，這種鹽叫內鹽。

氨基酸在純水溶液及固態(tài)時都以內鹽的形式存在。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，無論是何種α-氨基酸，其水溶液中兩性離子都占絕對多數(shù)。

2．等電點

若將氨基酸的水溶液酸化，則兩性離子與H⁺結合而成陽離子，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氫離子與OH^-結合成水，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調節(jié)，可使羧基與氨基的電離程度相等，也就是氨基酸帶有正、負電荷數(shù)目恰好相同，此時溶液的PH值稱為該氨基酸的等電點，以PI表示。由于各種氨基酸分子中所含基團不同，所以每一個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亦不同（表18-3)。中性氨基酸的等電點一般在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PH＞PI（到一定程度)時，由于氨基酸主要以陰離子存在，它們就向陽極移動；若PH＜PI（到一定程度)時，因氨基酸主要以陽離子存在，則它們就向陽極移動；如果PH＝PI，則不發(fā)生電泳，因為這時的氨基酸主要以兩性離子存在，其凈電荷為零，故在電場中不會向任何一極移動。所以，電泳是可以用來分離子或鑒定氨基酸、蛋白質等的混合物的一種技術，也可zxtf.net.cn/kuaiji/作為醫(yī)學診斷的手段。

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，縮合成為一個簡單的肽，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

多肽類物質在天然界中存在很多，它們在生物體中起著各種不同的作用。例如，存在于大部分細胞中的谷胱甘肽（三肽)，參與細胞的氧化還原過程。

4．脫羧作用

某些氨基酸在一定條件下，可脫去羧基，生成相應的胺。

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

脫羧反應也可在蛋白質腐敗時發(fā)生。例如在某些細菌作用下，蛋白質中的賴氨酸可變成毒性很強的尸胺（戊二胺)。

5．與亞硝酸的反應

氨基酸中的氨基具有伯胺的性質，與亞硝酸作用時生成羥基酸，同時定量的放出氮氣。

6．與茚三酮的顯色反應

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

多肽和蛋白質也有此顯色反應。