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1-2 芳香族胺基酸及其物理特性

by 慈濟大學教資中心數位教學組

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📚 Main Topics

  1. Aromatic Amino Acids

    • Definition and structure
    • Examples: Phenylalanine, Tyrosine, Tryptophan
  2. Polarity of Aromatic Amino Acids

    • Comparison of phenylalanine, tyrosine, and tryptophan
    • Explanation of polar and non-polar characteristics
  3. UV Absorption Characteristics

    • Absorption of UV light by aromatic amino acids
    • Spectral analysis of tryptophan, tyrosine, and phenylalanine
  4. Beer-Lambert Law

    • Explanation of the law and its application in spectroscopy
    • Calculation of absorbance and its relationship with concentration

✨ Key Takeaways

  • Aromatic Amino AcidsThese amino acids contain a benzene ring structure, which gives them unique properties. The three main aromatic amino acids discussed are:

    • PhenylalanineNon-polar, derived from alanine by replacing a hydrogen with a phenyl group.
    • TyrosineSlightly polar due to the presence of a hydroxyl group.
    • TryptophanPolar, contains an indole functional group.
  • Polarity

    • Phenylalanine is non-polar.
    • Tyrosine has slight polarity due to the hydroxyl group.
    • Tryptophan is polar because of the nitrogen in its structure.
  • UV Absorption

    • Aromatic amino acids can absorb UV light due to their double bond structures.
    • Tryptophan has the highest absorbance, followed by tyrosine, with phenylalanine having the weakest absorbance.
  • Beer-Lambert Law

    • The law relates absorbance (A) to the concentration (c) of the absorbing species, path length (l), and the molar absorptivity (ε).
    • This relationship is crucial for determining protein concentrations in laboratory settings.

🧠 Lessons

  • Understanding the structure and properties of aromatic amino acids is essential for biochemistry and molecular biology.
  • The polarity of amino acids affects their behavior in biological systems and their interactions with other molecules.
  • UV spectroscopy is a valuable tool for analyzing the concentration of biomolecules, and knowledge of the Beer-Lambert Law is fundamental for accurate measurements in scientific research.

Transcript excerpt

0:11 接下來這幾個胺基酸呢~ 因為它們的化學結構裡面 都有一個苯環的構造 這種芳香族環狀的結構 所以我們稱它為 aromatic 胺基酸 芳香族的胺基酸 首先看 phenylalanine 本來 alanine 裡面的一個 H 被 phenyl, 苯環所取代,它的名稱就叫 phenylalanine 再過來呢 苯環的上面如果再加一個氫氧基(羥基),這個胺基酸就叫 tyrosine

0:46 那氫氧基(羥基)的英文叫 hydroxyl group 最右邊這個胺基酸,你可以想像它原本的甲基 其中一個氫被底下這個官能基給取代 底下這個官能基的英文名稱叫 indole 這樣子的環狀結構(鍵)結上來,這個胺基酸叫 tryptophan 那前面我們在胺基酸分類的時候 一開始是說: 第一群胺基酸都沒有極性

1:21 芳香族的胺基酸有沒有極性呢? 我們先從左邊的 phenylalanine 來看一看 phenylalanine 的 R group 裡面 也都是碳氫飽和 所以它是沒有極性的 那 tyrosine 裡面因為多了一個氫氧基 所以它開始有一點極性 那 tryptophan 裡面呢? tryptophan 裡面 R group 這邊 有一個氮(N)元素 所以它也是有極性的

1:53 對這三個胺基酸來講 Tryptophan 裡面的氮 跟 tyrosine 裡面的氧(O) 這兩個(元素)的極性,是差不多的、差不多大小 phenylalanine 的極性非常、非常的小 所以 我們比較的時候可以說,tryptophan 跟 tyrosine 的極性是差不多,但是它們遠大於 phenylalanine 可以說 phenylalanine 是沒有極性 那這三個芳香族的胺基酸還有一個物理的特徵

2:25 因為它們的環狀結構裡面都有 雙鍵 所以它們可以吸收紫外線的光 當我們把相同濃度的胺基酸 放在光譜儀裡面 可以測到它的吸收光譜 Tryptophan的話呢,會測到 這一條藍色的光譜 如果放的(樣品)是 tyrosine 得到的結果是這一條紅色的(光譜) phenylalanine 吸收的程度非常的弱

2:57 所以幾乎都在 baseline 這邊 那它們吸收最強的波長,是在 280 nm (奈米)的位置 那不同物質它吸收光的程度 是這種物質的特性 所以如果來比較一下這三個芳香族胺基酸 吸收紫外線光的特徵的話 我們可以用 ε (epsilon) 這個符號來表示,這個代表它的莫耳吸光係數

3:28 所以,從圖上來看的話,tryptophan 吸光的程度 大於 tyrosine 遠大於 phenylalanine 這些光譜學上的特性 都遵循「比爾定律」 那我們來複習一下,什麼是「比爾定律」? 所有的吸收光譜儀的設計 大致上都相同 會有一個光源 然後通過一個 光柵或者是分光器,選擇特定的波長

4:00 然後把光打出來,通過我們的樣品 樣品會裝在「比色管」裡面 打出來的光,有一部分被樣品吸收 剩下來的光再穿過樣品 達到偵測器 假設 從光源射出來的光的強度是 Io 有一部分的光被樣品吸收 剩下的光進到偵測器的只剩 I 的強度 偵測器計算之後會給我們一個讀數,叫「吸光值」(A)

4:33 它這個「吸光值」(A) 是怎麼訂出來的呢? 吸光值是由光源所射出來的光的強度,Io 除以最後偵測器所收到的強度,I 然後取log,就得到我們的吸光值,A 那這個吸光值又剛好等於: ε 乘上 c,乘上 l ε 是每一種吸光物質的特性 我們稱為「莫耳吸光係數」

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