氨基酸的种类都包括哪些：20种常见氨基酸

小稿 • 2024年8月12日上午3:48 • 投稿

中文名：组氨酸

外文名：Histidine

化学名：2-Amino-3-(1H-imidazol-4-yl) propanoic acid

化学式：C6H9N3O2

分子量：155.157 g·mol−1

CAS号：71-00-1

熔点：287 °C

水溶性：45.6g/L

外观：白色至灰白色结晶粉末，无臭味

等电点：7.59

组氨酸(符号His或H)是一种用于蛋白质生物合成的必需氨基酸。它包含一个α-氨基基团(在生物条件下为质子化-NH3 +形式)、一个羧酸基团(在生物条件下为去质子化-COO−形式)和一个咪唑侧链(为部分质子化形式)，将其分类为一种在生理pH值下带正电荷的氨基酸。最初认为它只对婴儿必不可少，现在在长期研究中表明它对成人也必不可少。它由密码子CAU和CAC编码。

1896年，Albrecht Kossel和Sven Gustaf Hedin首次分离出组氨酸。它也是组胺的前体，组胺是免疫反应中重要的炎症因子。酰基是组氨酸基。

L-组氨酸骨架结构式（两性离子型）

球棍模型

空间结构模型

咪唑侧链的特征

组氨酸中咪唑侧链的共轭酸(质子化形式)的pKa约为6.0。因此，在pH为6以下，咪唑环大部分是质子化的(如Henderson-Hasselbalch方程所描述)。由此产生的咪唑环带有两个NH键并带一个正电荷。正电荷在两种氮之间均匀分布，可以用两个同等重要的共振结构表示。有时，符号Hip被用来表示这种质子化形式，而不是通常的His。pH值高于6时，两个质子中的一个失去了。咪唑环上剩下的质子可以位于氮上，形成N1-H或N3-H互变异构体。N3-H互变异构体如图所示。在N1-H互变异构体中，NH更靠近主链。这些中性互变异构体，也称为Nδ和Nε，有时分别用符号Hid和Hie来表示。组氨酸的咪唑/咪唑环在所有pH值下都是芳香基团。

咪唑侧链的酸碱性质与多种酶的催化机理有关。在催化三合物中，组氨酸的碱性氮从丝氨酸、苏氨酸或半胱氨酸中提取一个质子，将其活化为亲核试剂。在组氨酸质子穿梭中，组氨酸被用来快速穿梭质子。它可以通过将一个质子和它的碱性氮分离出来，形成一个带正电荷的中间产物，然后使用另一个分子，一个缓冲分子，从酸性氮中提取出质子。在碳酸酐酶中，利用组氨酸质子穿梭可快速穿梭质子远离锌结合的水分子以便快速再生酶的活性形式。在血红蛋白的E和F螺旋结构中，组氨酸会影响氧气和一氧化碳的结合。这种相互作用增强了Fe(II)对O2的亲和力，但破坏了CO的结合，CO在血红蛋白中的结合强度仅为200倍，而在游离血红素中为20,000倍。

用核磁共振谱对咪唑侧链的互变异构和酸碱性质进行了表征。两个N的化学位移是相似的(在sigma尺度上，相对于硝酸约为200 ppm，屏蔽增加对应于化学位移的增加)。核磁共振光谱测量表明，N1-H的化学位移略有下降，而N3-H的化学位移下降相当大(约190 vs. 145 ppm)。这一变化表明N1-H互变异构体是首选，可能是由于氢键与邻近的铵的影响。由于二阶顺磁效应，氮孤对和芳香族环的π*激发态之间存在对称允许的相互作用，N3处的屏蔽大大降低。在pH值大于9时，N1和N3的化学位移约为185和170 ppm。

配基

琥珀酸脱氢酶的组氨酸结合血红素基团，线粒体电子转移链中的电子载体。大的半透明球体表示铁离子的位置。

在许多漆酶中发现的三铜位点，注意每个铜中心都与组氨酸的咪唑侧链结合(颜色代码:铜为棕色，氮为蓝色)。

组氨酸与许多金属离子形成络合物。组氨酸残基的咪唑侧链通常作为金属蛋白的配体。一个例子是肌红蛋白和血红蛋白中连接铁的轴基。聚组氨酸标签(含有6个或更多连续H残基)通过与镍或钴柱结合，具有微摩尔亲和力，用于蛋白质纯化。研究表明，在鳞蝰毒液中发现的天然多组氨酸肽与Zn(2+)、Ni(2+)和Cu(2+)结合，并影响毒液金属蛋白酶的功能。