3.3 20 种氨基酸的功能分组

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上级章节：3. 氨基酸、肽与蛋白质化学
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详细内容

Aliphatic/non-reactive 脂肪族/非反应性：

Gly, Ala, Val, Leu, Ile。
多为 hydrophobic，不太参与反应化学。

Hydrophobic/nonpolar 疏水/非极性：

Met, Pro, Phe, Trp。
Met 有 thioether 但反应性不高。
Pro 是 secondary amine，会强烈影响 backbone conformation。
Trp 体积大且稀有，有 intrinsic fluorescence。

Polar/reactive 极性/反应性：

Ser, Thr：alcohol。
Asn, Gln：amide。
Tyr：phenol，强碱条件可形成 phenolate。
Cys：thiol，pKa 约 8.4，接近中性 pH，容易形成 thiolate，是强 nucleophile。

Charged/reactive 带电/活性：

Asp, Glu：carboxylates，常作 acid/base 或 electrostatic groups。
Lys, Arg：basic side chains。
His：imidazole，pKa 接近生理 pH，能在质子化/中性之间切换，常用于 acid-base catalysis。

考试重点不是背所有分类表，而是知道哪些 side chains 能做化学：

acid-base chemistry：Asp/Glu, His, Cys, Lys，有时 Tyr/Arg。
nucleophiles：Cys, Lys, Tyr, His, Asp/Glu。
redox：天然氨基酸中主要是 Cys。
electrophiles 和强 redox chemistry 通常需要 cofactors 或 metal ions。

深入讲解

20 种氨基酸的分类不是为了背表，而是为了预测蛋白中的相互作用和反应性。hydrophobic residues 常埋在 protein core 或 membrane-facing regions；polar/charged residues 常在表面或 active site 中参与 hydrogen bonds、salt bridges 和 acid-base catalysis。

真正有化学反应性的 residue 是少数。Cys、His、Lys、Asp/Glu、Tyr 等能改变 protonation 或作为 nucleophile。蛋白本身缺少强 electrophile 和丰富 redox chemistry，所以很多酶必须使用 cofactors、metal ions 或 post-translational modifications。

原文小点逐条解释

原文小点： Gly, Ala, Val, Leu, Ile。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： 多为 hydrophobic，不太参与反应化学。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Met, Pro, Phe, Trp。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Met 有 thioether 但反应性不高。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Pro 是 secondary amine，会强烈影响 backbone conformation。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Trp 体积大且稀有，有 intrinsic fluorescence。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Ser, Thr：alcohol。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Asn, Gln：amide。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Tyr：phenol，强碱条件可形成 phenolate。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Cys：thiol，pKa 约 8.4，接近中性 pH，容易形成 thiolate，是强 nucleophile。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Asp, Glu：carboxylates，常作 acid/base 或 electrostatic groups。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： Lys, Arg：basic side chains。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： His：imidazole，pKa 接近生理 pH，能在质子化/中性之间切换，常用于 acid-base catalysis。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： acid-base chemistry：Asp/Glu, His, Cys, Lys，有时 Tyr/Arg。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： nucleophiles：Cys, Lys, Tyr, His, Asp/Glu。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： redox：天然氨基酸中主要是 Cys。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。
原文小点： electrophiles 和强 redox chemistry 通常需要 cofactors 或 metal ions。
- 讲解： 这个小点是按 side-chain property 预测蛋白行为：疏水 residues 影响 core/membrane interaction，polar/charged/reactive residues 影响结合、催化和稳定性。

做题和复习时怎么用

看到机制题，优先扫描 Cys/His/Asp/Glu/Lys/Tyr/Ser/Thr 这些可能参与反应的 residue。看到稳定性题，优先考虑 hydrophobic core、salt bridges、H-bonds、Pro/Gly、disulfides。

常见误区

把 free amino acid 的电荷状态直接套到 peptide bond 内部。
忽略 side chain environment 对反应性和 pKa 的影响。