由于氨基酸分子含有α-氨基、α-羧基、R—,所以,氨基酸能够分别或同时发生多种化学反应。 1.氨基酸的两性解离与等电点 氨基酸分子中含有的羧基和氨基,在溶液中可以分别发生解离,羧基可解离出1个H+,变成一COO–,而氨基则能接受1个H+,变成一NH+3。这样,氨基酸就变成了同时带有正、负两种电荷的两性离子:
由于氨基酸能够发生两性解离,使得它显现出酸碱二重性,称之为氨基酸的两性。 在酸性溶液中,氨基酸羧基的解离受到抑制,而易获得1个H+变成正离子;而在碱性溶液中,氨基的解离受到抑制,而羧基易放出1个H+变成负离子。
氨基酸溶液达到一定酸碱度时,某种氨基酸中氨基和羧基的解离程度完全相等,溶液中正离子数等于负离子数,溶液呈电中性,这时溶液pH的大小即pH,称为该氨基酸的等电点。 简单来讲,某种物质的等电点就是该物质的溶液呈电中性时的pH的大小,即pH,用pI表示。 不同的氨基酸由于结构不同,等电点的pH也不同。例如,丙氨酸的等电点pH=6,谷氨酸的等电点pH=3.22。 在等电点时,氨基酸的溶解度最小,这对蛋白质的性质有一定的影响。 2.α-氨基的反应 (1)与酸反应 由于氨基酸的碱性,使得它在一般酸性溶液环境中能与酸发生中和反应。例如:
请同学们注意这里的反应方程式和初中学过的中和反应方程式的区别。 (2)脱氨反应 氨基酸在强氧化剂或氧化酶的作用下脱去氨基,放出氨气,并氧化生成酮酸,这是生物体内氨基酸分解的重要途径之一。
除脯氨酸外,氨基酸的α-氨基都能与亚硝酸反应,产生相应的羟基化合物并放出氮气(N2)。
(3)与甲醛的反应 在中性pH条件下,氨基酸中的α-氨基可与甲醛生成羟甲基衍生物。
这时,氨基酸中的羧基就可以和普通脂肪酸的羧基一样解离,充分显示出它的酸性,而氨基上的氢被羟甲基取代,使其碱性减弱。 在食品检测中常用氨基酸的这个性质来定量测定食品中氨基酸的含量,如酱油中的氨基酸就是用此法测定的。 3.α-羧基的反应 (1)与碱反应 由于氨基酸的酸性,使得它在碱性溶液环境中能与碱发生中和反应。例如:
(2)脱羧反应 食品中的氨基酸经高温或细菌作用发生脱羧反应而生成相应的胺,并放出二氧化碳。
这是食品中胺的主要来源,特别是腐胺、尸胺等有毒性和臭味的胺类的产生,是食品腐败的标志。 4.α-氨基和α-羧基之间的反应——成肽反应 一个α-氨基酸分子中的氨基与另一个α-氨基酸分子中的羧基脱水缩合,形成的化合物称肽(peptide)。
氨基酸分子之间的这种结合方式称为肽键。 由两个氨基酸分子缩合形成的肽称为二肽,由不超过十个氨基酸分子缩合形成的肽称为低肽,由十个以上氨基酸分子缩合形成的肽称为多肽。多肽通常呈线状,相对分子质量一般在104以下,每条肽链的两端分别有一个羧基和氨基。 低肽的性质和氨基酸有些相似,多肽的性质和蛋白质有些相似。低肽和多肽的性质和生理功能有较大区别。 许多相对分子质量较小的肽以游离态存在,这些肽有的是激素,例如,促甲状腺素释放激素(TRH)为下丘脑分泌的多肽类激素,主要作用为促进脑垂体分泌促甲状腺素; 加压素是由脑垂体前叶分泌的九肽,能促进血管收缩,升高血压。有的是抗生素,具有特殊的生理功能,常称为活性肽。例如,谷胱甘肽(GSH)广泛存在于生物细胞中,在生物体内发生的氧化还原反应中起着重要作用; 脑啡肽是高等动物中枢神经系统产生的一类活性肽,这些活性肽与大脑的吗啡受体具有很强的亲和力,具有与吗啡相似的镇痛作用。