哪个氨基酸侧链有氨基
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生物化学与分子生物学:蛋白质主要由碳、氢、氧、氮、硫组成,有些蛋白质还含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼,个别还含有碘。各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16%。
氨基酸根据其侧链的结构和理化性质可分为五类:非极性脂肪族氨基酸、极性中性氨基酸、芳香族氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸。非极性脂肪族氨基酸:甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸;极性中性氨基酸:丝氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸;含芳香环的氨基酸:苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸;酸性氨基酸:天门冬氨酸、谷氨酸、;碱性氨基酸;精氨酸、赖氨酸、组氨酸。
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。
含共轭双键的氨基酸具有紫外线吸收性质。
茚三酮反应是指茚三酮水合物在弱酸性溶液中与氨基酸共加热时,氨基酸被氧化脱氨、脱羧,而茚三酮水合物被还原,其还原物可与氨基酸加热分解产生的氨结合,再与另一份子茚三酮缩合成为蓝紫色化合物,此化合物最大吸收峰在570nm波长处。由于此吸收峰值的大小与氨基酸释放出来的氨量成正比,因此可作为氨基酸定量分析方法。
由2-20个氨基酸相连成的肽成为寡肽,而更多的氨基酸相连成的肽称为多肽。多肽链有两端,其游离a-氨基的一端称为氨基末端或N-端,游离a-羧基的一端称为羧基末端或C-端。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全,成为氨基酸残基。
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氨基酸的结构和性质的知识点
在基本氨基酸中,碱性氨基酸有三种,这里介绍属于脂肪族的两种:精氨酸(arginine ,Arg)和赖氨酸(lysine,Lys),组氨酸因为含有杂环,所以放在最后讲。
精氨酸最初是从羽扇豆苗中分离提取的。精氨酸的硝酸盐是银白色的,所以被用希腊语argiros(银白色的金属)命名。中文译为精氨酸是因为它大量存在于鱼精蛋白(protamine)中。可能译者觉得把它译为“银白氨基酸”实在不妥,就干脆另起炉灶了。
精氨酸侧链上的胍基碱性较强,所以精氨酸是碱性最强的氨基酸,等电点是10.76。赖氨酸的碱性稍弱,等电点是9.74。说到等电点,不知道是不是有人面对考试题中给出的3个pK值,不知道用哪两个取平均?标准做法当然是写出解理方程式,但这样比较麻烦。其实这里有个小技巧:用比较接近的两个值去平均就好了。道理很简单,酸性氨基酸静电荷为零的时候,肯定主要是两个羧基在解离,所以要用两个较小的pK去平均;碱性氨基酸就要用两个数值较大的pK来算。
精氨酸参与尿素循环,可促进尿素的生成,所以可以用来治疗氨中毒造成的肝昏迷。精氨酸也是精子蛋白的主要成分,有促进精子生成,提高精子运动能量的作用。精氨酸还是一氧化氮合酶(NOS)的底物。一次服用精氨酸不能超过5g,过量摄取会导致急性胰腺炎。
精氨酸参与多胺合成。多胺带有多个正电荷,可与DNA结合,促进细胞生长,现在已经成为设计抗癌新药的重要靶标。精氨酸可通过尿素循环合成,所以它不是必需氨基酸。但它对婴儿和某些病人是必需的,所以称为半必需或条件必需氨基酸。
赖氨酸最初是从干酪素水解物分离出来的,被命名为lysin,有裂解物的意思。赖氨酸是单纯的音译。赖氨酸是必需氨基酸,而且赖氨酸在谷类蛋白质中含量少,是谷类蛋白质的第一限制氨基酸(指食物蛋白质中缺乏最严重的必需氨基酸,会限制此种蛋白质的营养价值)。
赖氨酸对于蛋白的功能非常重要,除了提供正电荷之外,它独特的结构也很有用。赖氨酸侧链末端的氨基是亲水的,但烃链部分又是疏水的。所以它可以出现在蛋白质的一些两亲结构中。赖氨酸有一条长长的侧链,可以从蛋白质中伸出。生物素、硫辛酸等带有羧基的小分子,都可以通过与赖氨酸的侧链氨基形成酰胺键来与蛋白质形成牢固的共价连接。在丙酮酸脱氢酶复合体中,赖氨酸长长的侧链和硫辛酰胺一起构成一条“手臂”,在电荷的推动下携带中间产物移动。
组蛋白中的赖氨酸经常被各种修饰,比如甲基化、乙酰化、泛素化、苏木化等等,这些修饰与基因表达调控、染色质高级结构变化等生物过程密切相关,做表观遗传的同学会很熟悉的。此外,胶原蛋白的交联也需要赖氨酸参与。赖氨酸还被用来合成肉碱,而肉碱是脂肪酸进入线粒体氧化分解所必需的。
赖氨酸的分解途径比较独特,它不参与转氨反应。赖氨酸一般是先脱去侧链氨基,生成氨基己二酸,然后再转氨。
基本氨基酸的一些基本知识:结构、特点与记忆方法(五),氨基酸的结构和性质的知识点
理化所在精准合成分子纳米管方面取得新进展
一维中空纳米结构具有的独特限域空间及各向异性的性质,近年来在传输、催化、传感等领域展现出广泛的应用,然而对于一维分子纳米管的精准合成是合成化学领域极具挑战的课题。当前有机纳米管的制备方法主要通过氢键、π-π作用、疏水作用、范德华力等弱的分子间相互作用为驱动力进行基元分子的组装,所得到的纳米管单分散性(尤其是长度)难以精准控制,且组装体的稳定性较低。?
最近,中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究中心丛欢研究员课题组利用刚性大环分子为结构基元,提出了大环轴向连接策略,高效构建大环之间共价键或配位键的定向结合,实现了自下而上合成一系列组成均一、长度可控、结构稳定的分子纳米管,分子量最高可达19.8千道尔顿。?
图1:利用大环轴向连接策略精准构筑分子纳米管?
作者采用C3对称且刚性强的亚芴基氮杂环番大环分子作为结构基元的核心骨架,其中氮原子可以在大环径向连接侧链从而调控溶解度或引入功能基团;亚芴基与大环平面几乎垂直,锁定大环之间的连接取向,可通过偶联反应安装互补的连接官能团。结构基元整体的刚性和取向设计是后续成功实现高效轴向连接的关键,进而可通过调控反应中不同结构基元的相对当量实现对纳米管长度的精准控制。?
在酸性条件下,胺基修饰大环与过量的醛基修饰大环缩合形成亚胺键,高产率地生成具有多重亚胺键连接的三层纳米管;利用过渡金属-配体键合的连接方式,铂[II]修饰大环与过量的吡啶修饰大环可以构筑配位键连接的三层纳米管。在成功制备三层纳米管的基础上,作者通过分层堆叠的模式,进一步实现了五层纳米管的高效合成。上述单分子纳米管均通过核磁、质谱、DOSY谱等进行了表征,证实了其分子结构和组成单一性。?
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图2:亚胺键和配位键连接的分子纳米管?
不同于非键合组装得到的纳米管,上述分子纳米管具有优秀的均一性、稳定性和溶解性,并且管侧面的疏水性烷基侧链和管两端的醛基或吡啶基官能团的存在使得分子纳米管具有各向异性,适用于多种合成后修饰和溶液处理方法。作为概念验证,作者将分子纳米管分散于新鲜剥离的云母表面,原子力显微镜测试表明,纳米管均处于“躺平”的状态;与之形成鲜明对照,亚胺和配位纳米管分别在化学修饰胺基和磺酸基的云母片表面上,可借助与基底形成亚胺键及静电相互作用,使得纳米管保持“直立”的状态。?
图3:在不同预修饰表面上分子纳米管的“躺平”与“直立”取向调控
该项研究结果为精准合成长度确定的一维分子纳米管及其可控阵列化开辟了新思路,以“Synthesis of Finite Molecular Nanotubes by Connecting Axially Functionalized Macrocycles”为题在CCS Chemistry上发表(2022, Just Accepted, doi:10.31635/ccschem.022.202101728)。论文的第一作者是中科院理化所毛亮亮助理研究员,通讯作者是丛欢研究员。上述工作得到了理化所佟振合院士与吴骊珠院士的悉心指导;理化所肖红艳副研究员、北京大学分析测试中心周文、李红卫老师分别在理论计算和测试表征方面提供了重要数据支持。?
来源:理化所??
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