第三章蛋白质
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第三章烹饪化学 蛋白质
二级结构 三级结构 四级结构
1、蛋白质分子的二级结构
是指由多肽链上主链骨架中各个肽段所形成的规则或 无规则的构象。
螺旋结构
β -折叠股和β -折叠片
二级结构类型
三股螺旋
无规卷曲
螺旋结构 是指多肽链主链 骨架围绕一个轴一圈 一圈地上升，从而形 成一个螺旋式的构象。
2、三级结构
指含α螺旋、β弯曲和β折叠或无规卷曲等二级结构
在生命活动中具有重要作用
酶的催化作用 调节作用(多肽类激素) 运输功能 运动功能 免疫保护作用(干扰素) 接受、传递信息的受体
（3）蛋白质在加工过程中的重要作用
蛋白质是食品的重要营养成分。
蛋白质的性质及其加工特性直接影响食品
的品质。
蛋白质的变性性质（酸奶、豆腐）
乳化性质，气泡性，凝胶作用、质构化， 风味结合功能等。
肉类（包括鱼类）为10-30% 乳类为1.5-3.8% 蛋类为11-14% 干豆类20-49.8% 坚果类15-26% 谷类果实6-10% 薯类为2-3%
一、蛋白质的化学组成
(一)蛋白质的元素组成
C：50-55%
H：6-8%
O：20-23%
S：0-4%
N：15-18% ;
微量元素：P、Fe、Zn、Cu、I 等
第三章 蛋白质 （ Proteins）
教学重点
1.蛋白质的两性性质在烹饪中应用； 2.蛋白质变性在烹饪中应用； 3.蛋白质胶体性在烹饪中应用；
4.肉蛋白和面粉蛋白在加工中的变化和 功能性质。
主要内容
第一节 蛋白质的化学基础知识 第二节 蛋白质的性质及在烹饪中的应用 第三节 烹饪加工中蛋白质的化学变化
1、蛋白质分子的二级结构
是指由多肽链上主链骨架中各个肽段所形成的规则或 无规则的构象。
螺旋结构
β -折叠股和β -折叠片
二级结构类型
三股螺旋
无规卷曲
螺旋结构 是指多肽链主链 骨架围绕一个轴一圈 一圈地上升，从而形 成一个螺旋式的构象。
2、三级结构
指含α螺旋、β弯曲和β折叠或无规卷曲等二级结构
在生命活动中具有重要作用
酶的催化作用 调节作用(多肽类激素) 运输功能 运动功能 免疫保护作用(干扰素) 接受、传递信息的受体
（3）蛋白质在加工过程中的重要作用
蛋白质是食品的重要营养成分。
蛋白质的性质及其加工特性直接影响食品
的品质。
蛋白质的变性性质（酸奶、豆腐）
乳化性质，气泡性，凝胶作用、质构化， 风味结合功能等。
肉类（包括鱼类）为10-30% 乳类为1.5-3.8% 蛋类为11-14% 干豆类20-49.8% 坚果类15-26% 谷类果实6-10% 薯类为2-3%
一、蛋白质的化学组成
(一)蛋白质的元素组成
C：50-55%
H：6-8%
O：20-23%
S：0-4%
N：15-18% ;
微量元素：P、Fe、Zn、Cu、I 等
第三章 蛋白质 （ Proteins）
教学重点
1.蛋白质的两性性质在烹饪中应用； 2.蛋白质变性在烹饪中应用； 3.蛋白质胶体性在烹饪中应用；
4.肉蛋白和面粉蛋白在加工中的变化和 功能性质。
主要内容
第一节 蛋白质的化学基础知识 第二节 蛋白质的性质及在烹饪中的应用 第三节 烹饪加工中蛋白质的化学变化
食品化学第3章蛋白质
• 对于阴离子，它们对蛋白质结构稳定性影 响的大小程度为：F-<SO4-<Cl-<Br-<I<ClO4-<SCN- <Cl3CCOO-。 • 在高浓度时阴离子对蛋白质结构的影响比 阳离子更强 – 一般Cl- 、F- 、SO4-稳定蛋白质； – SCN- 、Cl3CCOO-是蛋白质去稳定剂。
• 导致蛋白质冻结变性的原因可能是： – 由于导致蛋白质的水合环境变化，破坏 了维持蛋白质构象的力 – 因为一些基团的水化层被破坏，基团之 间的相互作用引起蛋白质的聚集或亚基 重排； – 也可能是由于结冰后，剩余水中无机盐 浓度大大提高，这种高盐浓度导致蛋白 质变性。
（3）机械处理
• 有些机械处理如揉捏、搅打等，由于剪切 力的作用使蛋白质分子伸展，破坏了其中 的-螺旋，导致蛋白质变性。 • 剪切的速度越大，蛋白质变性程度越大
（2）盐类
• 碱土金属Ca2+、Mg2+离子可能是蛋白质 中的组成部分，对蛋白质构象起着重要作 用，所以除去会降低蛋白质分子对热、酶 等的稳定性。 • 例如，液化淀粉酶需要用Ca2+提高其稳定 性。
• 而对于一些重金属离子如Cu2+、Fe2+、 Hg2+、Pb2+、Ag+等，由于易与蛋白质分 子中的-SH 形成稳定的化合物，因而导致 蛋白质的变性。 • 二巯基丙醇为什么能治疗重金属中毒？ • 此外由于Hg2+、Pb2+等还能够与组氨酸、 色氨酸残基等反应，它们也能导致蛋白质 的变性。
结合蛋白根据结合物不同分为六类
• 核蛋白类：与 核酸 结合。 • 糖蛋白类：与 糖类 结合。 • 脂蛋白类：与 脂类 结合。 • 色蛋白类：与 色素 结合。 • 磷蛋白类：与 磷酸 结合。 • 金属蛋白类：与 金属 结合。
第三章 蛋白质化学
水解不彻底。
应用：用于蛋白质的部分水解。一级结构分析。
二、氨基酸的结构和分类
（一）常见氨基酸
１、结构通式
R
R
2、20种氨基酸在结构上的共同特点 （1）除脯氨酸以外都是α-氨基酸；脯是 α-亚氨基酸。 （2）除了甘氨酸均有手性碳，具有旋光性。 （3）除甘氨酸外，蛋白质分子中的氨基酸都是L-氨基酸。 （4）不同的α-氨基酸其R基侧链不同，其余部分都相同。
[质子受体] pH=pK’+lg
[质子供体]
应用：
（1）已知各离子浓度，求溶液的pH值。
（2）根据氨基酸解离基团的pK值，可计算出任何pH 条件下，各离子浓度的比例。
例题1：计算赖氨酸的ε -NH3+20%被解离时 的溶液pH值。
解：首先写出解离方程
根据： 所以：
pK3=10.53 pH=pK’+lg
等电点时，氨基酸的溶解度最小
小结
引入等电点概念之后，AA的解离情况与环境PH的关 系可以描述为：
A、当环境PH=PI时氨基酸以两性离子形式存在。 B、当环境PH<PI时（相当于加入了H+）氨基酸带正
电荷，环境PH偏离等电点越远，氨基酸带正电荷越 多；电泳时移向负极。 C、当环境PH>PI时（相当于加入了OH-）氨基酸带 负电荷，环境PH偏离等电点越远，氨基酸带负电荷 越多；电泳时移向正极。
①解离方程：略 ②Glu-和Glu=各50%时pH为9.67 ③pH<3.22时 Glu总带正电荷 ④Glu±和Glu-缓冲范围pH4.25左右
（三）氨基酸的重要化学性质
1、α -NH2参与的重要的反应 （1）与亚硝酸的反应
NH2 R-CH-COOH + HNO2
应用：用于蛋白质的部分水解。一级结构分析。
二、氨基酸的结构和分类
（一）常见氨基酸
１、结构通式
R
R
2、20种氨基酸在结构上的共同特点 （1）除脯氨酸以外都是α-氨基酸；脯是 α-亚氨基酸。 （2）除了甘氨酸均有手性碳，具有旋光性。 （3）除甘氨酸外，蛋白质分子中的氨基酸都是L-氨基酸。 （4）不同的α-氨基酸其R基侧链不同，其余部分都相同。
[质子受体] pH=pK’+lg
[质子供体]
应用：
（1）已知各离子浓度，求溶液的pH值。
（2）根据氨基酸解离基团的pK值，可计算出任何pH 条件下，各离子浓度的比例。
例题1：计算赖氨酸的ε -NH3+20%被解离时 的溶液pH值。
解：首先写出解离方程
根据： 所以：
pK3=10.53 pH=pK’+lg
等电点时，氨基酸的溶解度最小
小结
引入等电点概念之后，AA的解离情况与环境PH的关 系可以描述为：
A、当环境PH=PI时氨基酸以两性离子形式存在。 B、当环境PH<PI时（相当于加入了H+）氨基酸带正
电荷，环境PH偏离等电点越远，氨基酸带正电荷越 多；电泳时移向负极。 C、当环境PH>PI时（相当于加入了OH-）氨基酸带 负电荷，环境PH偏离等电点越远，氨基酸带负电荷 越多；电泳时移向正极。
①解离方程：略 ②Glu-和Glu=各50%时pH为9.67 ③pH<3.22时 Glu总带正电荷 ④Glu±和Glu-缓冲范围pH4.25左右
（三）氨基酸的重要化学性质
1、α -NH2参与的重要的反应 （1）与亚硝酸的反应
NH2 R-CH-COOH + HNO2
分子生物学第三章蛋白质大分子结构与功能
• 如肌红蛋白。
49
4.蛋白质四级构造
一个蛋白质由几条多肽链组成1个活性单 位。亚基的相互关系，空间排布，亚基 间通过非共价键聚合成的特定构象。单 一亚基无活性，只有聚合后才有生物活 性。如血红蛋白。
50
51
蛋白质预测网站
Compute pI/WM ://expasy.hcuge.ch Predictprotein :// embl-heidelberg.de/predictprotein/ SOPMA :// ibcp.fr/predict.html Unpredict ://www /
43
44
45
46
构造域
• 多肽链在超二级构造根底上进一步卷 曲折叠成严密的近似球状的构造。对 较小蛋白质分子，构造域往往就是三 级构造，即这些蛋白质是单构造域。
• 许多蛋白质是多构造域。
47
构造域
48
3.蛋白质三级构造
• 多肽链的某些区域氨基酸形成二级构造: α螺旋、β-折叠、 β-转角、无规那么卷曲等构 象单元, 然后相邻二级构造集装成超二级构 造, 进而折叠绕曲成构造域, 由2个或2个以上 的构造域组装成三级构造。
30
二 硫 键
31
一级构造确定的原那么
• 测定蛋白质中氨基酸组成 • 蛋白质N端和C端的测定 • 2种以上方法水解蛋白质，得到一系列
肽段 • 别离提纯所得肽，测其序列 • 从有重叠构造的肽序列中推断蛋白质
的全部氨基酸的排列顺序
32
〔二〕蛋白质的空间构造
• 肽平面：肽腱中的4个原子以及相邻的 2个α-碳原子处在同一平面，使肽链具 有一定的稳定性
20
氨基酸与异硫氰酸苯酯的反响
• AA的氨基可与异硫氰酸苯酯(PITC)反 响,生成苯氨基硫甲酰氨基酸(PTC-AA)。 所得PTC-AA经乙酸乙酯抽提→层析鉴 定→ 确定N端氨基酸的种类。 “多肽 顺序自动分析仪〞据此原理。
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4.蛋白质四级构造
一个蛋白质由几条多肽链组成1个活性单 位。亚基的相互关系，空间排布，亚基 间通过非共价键聚合成的特定构象。单 一亚基无活性，只有聚合后才有生物活 性。如血红蛋白。
50
51
蛋白质预测网站
Compute pI/WM ://expasy.hcuge.ch Predictprotein :// embl-heidelberg.de/predictprotein/ SOPMA :// ibcp.fr/predict.html Unpredict ://www /
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46
构造域
• 多肽链在超二级构造根底上进一步卷 曲折叠成严密的近似球状的构造。对 较小蛋白质分子，构造域往往就是三 级构造，即这些蛋白质是单构造域。
• 许多蛋白质是多构造域。
47
构造域
48
3.蛋白质三级构造
• 多肽链的某些区域氨基酸形成二级构造: α螺旋、β-折叠、 β-转角、无规那么卷曲等构 象单元, 然后相邻二级构造集装成超二级构 造, 进而折叠绕曲成构造域, 由2个或2个以上 的构造域组装成三级构造。
30
二 硫 键
31
一级构造确定的原那么
• 测定蛋白质中氨基酸组成 • 蛋白质N端和C端的测定 • 2种以上方法水解蛋白质，得到一系列
肽段 • 别离提纯所得肽，测其序列 • 从有重叠构造的肽序列中推断蛋白质
的全部氨基酸的排列顺序
32
〔二〕蛋白质的空间构造
• 肽平面：肽腱中的4个原子以及相邻的 2个α-碳原子处在同一平面，使肽链具 有一定的稳定性
20
氨基酸与异硫氰酸苯酯的反响
• AA的氨基可与异硫氰酸苯酯(PITC)反 响,生成苯氨基硫甲酰氨基酸(PTC-AA)。 所得PTC-AA经乙酸乙酯抽提→层析鉴 定→ 确定N端氨基酸的种类。 “多肽 顺序自动分析仪〞据此原理。
第03章蛋白质的结构与功能
2013-12-29
二、蛋白质的分子组成
（二）蛋白质的结构单位——氨基酸 3. 氨基酸的性质
紫外吸收 色氨酸和酪氨酸在280nm有最大紫外 吸收。 茚三酮反应 不同氨基酸与茚三酮混合后加热 能显出不同颜色，可用于氨基酸的定性和定量。 大多数氨基酸与茚三酮反应的颜色为：蓝紫色 或紫蓝色。
二、蛋白质的分子组成
2013-12-29
广东药学院李春梅来自测丙氨酸Ala的 pI＝6.02，在pH ＝7时，在电场中向（ ） 极移动。
答案：正
2013-12-29
广东药学院
李春梅
二、蛋白质的分子组成
（三）蛋白质的辅基 指蛋白质所含的非氨基酸组分。 单纯蛋白质：完全由氨基酸构成 蛋白质 缀合蛋白质（结合蛋白质）： 脱辅蛋白质+辅基
三、肽键和肽 （二）肽（peptide）
肽：两个或多个氨基酸通过肽键链接生成 的分子称为肽。两个氨基酸链接称为二肽， 三个氨基酸链接称为三肽，多个氨基酸链 接产物称为多肽。 蛋白质：当多肽超过50个氨基酸或分子量 超过1万时，称为蛋白质。
三、肽键和肽
（三）生物活性肽（bioactive peptide） 指具有特殊生理功能的肽类物质。
H CH2 H H
SH
半胱氨酰 甘氨酸
（丙氨酸） （丝氨酸） （半胱氨酸） （甘氨酸）
多肽链是指由10个以上氨基酸通过肽键 连接而成的肽。
一些基本概念
N末端
2 O O NH2-CH-C-N-CH-C H H CH 3 OH
1
C末端
氨基端（N末端） 羧基端（C末端） 氨基酸残基：多肽链中的氨基酸是不完整的而称 之。 多肽链的方向：N C为正向，氨基末端的氨基 酸是多肽链的第一个氨基酸残基，羧基末端是最 后一个氨基酸残基。
第三章 蛋白质的通性、纯化与表征
加高浓度盐类（盐析）： ）：加盐使蛋白质沉淀 1. 加高浓度盐类（盐析）：加盐使蛋白质沉淀 析出。 析出。 分段盐析：调节盐浓度， 分段盐析：调节盐浓度，可使混合蛋白质溶 液中的几种蛋白质分段析出。 液中的几种蛋白质分段析出。血清球蛋白 饱和度），清蛋白（ ），清蛋白 （50%(NH4)2SO4饱和度），清蛋白（饱和 (NH4)2SO4)。 2. 加有机溶剂 3. 加重金属盐 4. 加生物碱试剂 单宁酸、苦味酸、钼酸、钨酸、 单宁酸、苦味酸、钼酸、钨酸、三氯乙酸能 沉淀生物碱，称生物碱试剂。 沉淀生物碱，称生物碱试剂。
米伦反应
—OH
Tyr
黄色反应 乙醛酸反应 (Hopking-Cole 反 应lteu 反应) 茚三酮反应
黄色、橘 色 紫色
Tyr、Phe Trp
N
红色 胍基 Arg
碱性CuSO4 及磷 钨酸-钼酸 茚三酮
蓝色
酚基、吲哚基
Tyr
蓝色
自由氨基及羧基
α-氨基酸
5、蛋白质的紫外吸收
• 大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨 酪氨酸和色氨酸。 酸、酪氨酸和色氨酸。 • 这三种氨基酸的在280nm 附近有最大吸 这三种氨基酸的在280nm 因此，大多数蛋白质在280nm 收。因此，大多数蛋白质在280nm 附近 显示强的吸收。 显示强的吸收。 • 利用这个性质，可以对蛋白质进行定性 利用这个性质， 鉴定。 鉴定。 • 初步定量，若精细定量用考马斯亮蓝染 初步定量， 色
电泳
蛋白质在等 电点pH pH条件 电点pH条件 下，不发生 电泳现象。 电泳现象。 利用蛋白质 的电泳现象， 的电泳现象， 可以将蛋白 质进行分离 纯化。 纯化。
自由界面电泳： 1. 自由界面电泳：蛋白质溶于缓冲液中进 行电泳。 行电泳。 2.区带电泳： 2.区带电泳：将蛋白质溶液点在浸了缓冲 区带电泳 液的支持物上进行电泳， 液的支持物上进行电泳，不同组分形成 带状区域。 带状区域。 纸上电泳：用滤纸作支持物。 （1）纸上电泳：用滤纸作支持物。 凝胶电泳：用凝胶（淀粉、琼脂糖、 （2）凝胶电泳：用凝胶（淀粉、琼脂糖、 聚丙烯酰胺）作支持物。 聚丙烯酰胺）作支持物。 （3）双向电泳
第03章_蛋白质i
5 收缩和运动蛋白（contractile and motile protein） 6 结构蛋白（structural protein） 7 防御蛋白（defense protein） 8 异常蛋白 (exotic protein)
A0005801.mov
一个过程多重功能蛋白
ห้องสมุดไป่ตู้
A0213101.mov
三、薄层层析 （Thin-layer Chromatography） 四、离子交换柱层析 （Ion-exchange Column Chromatography） 离子交换树脂
带酸性基团、能解离出质子，与溶液 中阳离子发生交换的叫阳离子交换树 脂。 -SO3H(强酸型)、－COOH(弱酸型) 带正电荷的AA与阳离子交换树脂 结合力强。
* 应用: 鉴定多肽链的氨基末端氨基酸 在弱碱性溶液中, DNFB 将α-氨基酸转变 成黄色的2,4-二硝基苯基氨基酸.
（二）艾德曼反应（Edman reaction） 试剂：苯异硫氰酸酯 （Phenylisothiocyanate, PITC） α－氨基参加的反应（烃基化反应）
艾德曼 反应
用途：鉴定多肽链氨基末端AA;蛋白质测序
第二节 氨基酸--蛋白质的构件分子 一、氨基酸的分类
（一）常见蛋白质氨基酸（standard amino acid） α－氨基酸结构通式 α－氨基酸的区别在于侧链R基的不同
1 非极性R基氨基酸（Aromatic R Groups） 8种
吲哚基团
非极性R基氨基酸
2 不 带 电 荷 的 极 性 R 基 氨 基 酸 （Polar,uncharged R Group） 7种
结合蛋白按辅基种类分为： 辅基 核蛋白（nucleoprotein ） 脂蛋白（lipoprotein ） 糖蛋白（glycoprotein） 磷蛋白（phosphoprotein） 核酸 脂质 糖 磷酸基
第三章 蛋白质
大多数蛋白质的含氮量较恒定， 平均16%，即1g氮相当于6.25g蛋 白质。所以，可以根据生物样品 中的含氮量来计算蛋白质的大概 含量。 6.25称为蛋白质系数。 样品中蛋白质含量=样品中的 含氮量 6.25
一、蛋白质的氨基酸组成
• 各种蛋白质所含 的20种常见氨基酸的种 类数目各不相同。表3-1 • 分子中的氨基酸组成与其性质相关。 （如荷电情况） • 蛋白质分子中氨基酸组成及比例与其结 构也有一定关系。（如蚕丝心蛋白的强 韧）
三、天然存在的活性肽
• 1.谷胱甘肽 普遍存在于动植物和微生物 细胞中，参与氧化还原过程，作为某些氧化还 原酶的辅因子、或保护巯基酶，或防止过氧化 物积累等。 • 2.短杆菌素肽S（10肽，抗革兰氏菌,治疗化脓 性病症）、鹅膏蕈素(8肽，抑制RNA聚合酶的 活性，阻碍mRNA的合成）等 • 3.合成肽，如甜味剂甜度为蔗糖150倍，热量 1/200,
第二节：肽与肽键
掌握概念：肽（多肽）、肽键、AA残基、N端 或C端、主链骨架、成肽反应 多肽习惯书写：由左（N端）至 右（C端） 多肽命名：自N端至C端，按AA顺序,以AA名字 命之。
一、肽与肽键
一个氨基酸的α-羧基 与另一个氨基酸的α氨基脱水缩合所形成 的化合物称为肽，氨 基酸之间脱水后形成 的酰胺键称为肽键。
K’1
B+
K’2
B
K’3
B-
K’4
B2-
pI=pK’2+ pK’3/2
二、肽的重要理化性质
4. 原则：当溶液pH大于解离侧链的值，占优 势的离子形式是该侧链的共轭碱，当溶液 pH小于解离侧链的值，占优势的离子形式 是该侧链的共轭酸。 5.肽的化学反应：能发生与游离氨基酸相似 的反应，包括茚三酮反应， 三肽以上的肽还可发生双缩脲反应（游离 氨基酸无此反应）。
第三章 蛋白质化学
[Gly +]
K
+
]
1
[ Gly
+
] =
][ H
1 +
+
]
K
[ Gly − ][ H K 2= [ Gly ± ] [ Gly
−
]
±
] =
K
2
[ Gly [H + ]
]
根据等电点的定义，在等电点时，氨基酸所带的正负电 荷相等，即： [Gly +]=[Gly -]
因此有：
[Gly ± ][ H + ] K 2 [Gly ± ] = K1 [H + ] K2 [H + ] = K1 [H + ]
三、氨基酸的性质
1、两性电离性质 、 R CH NH3 COOH
+
R + OH+ H+ (pK´1) ´ CH NH3+ COO + OH+ H+ (pK´2) ´
R CH NH2 COO
pH< pI
净电荷为正
pH = pI
净电荷=0 净电荷
pH > pI
净电荷为负
当氨基酸溶液在某一pH值时，其所带正负电荷相等，成为两性离子， 当氨基酸溶液在某一 值时，其所带正负电荷相等，成为两性离子， 值时 在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值就称为该氨基酸的 在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的 值就称为该氨基酸的 等电点(isoelectric point)。 等电点 。
等电点—— 等电点
使某种氨基酸所带正、负电荷数相等时溶液的 值 使某种氨基酸所带正、负电荷数相等时溶液的pH值。
蛋白质的理化性质ppt课件
44
蛋白质的热变性与凝固作用
2、蛋白质的凝固作用
天然蛋白质变性后，变性蛋 白质分子互相凝集或相互穿插 缠绕在一起的现象成为蛋白质 的凝固（coagulation） 。
凝固作用分两个阶段： 首先是变性； 其次失去规律性的肽链聚集缠绕在一起而凝固或结絮;
45
淀，加热后变成红色 31
六、蛋白质的颜色反应
7. 乙醛酸反应—色氨酸的特有反应
在蛋白质溶液中加入HCOCOOH，将 浓硫酸沿管壁缓慢加入，不使相混， 在液面交界处，即有紫色环形成
色氨酸的反应（吲哚环的反应） 鉴定蛋白质中是否含有色氨酸 明胶中不含色氨酸
32
六、蛋白质的颜色反应
8. 坂口反应—精氨酸特有的反应
19
蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法
（1）盐析—中性盐沉淀 What’s salt precipitation of protein? 盐溶作用 盐析作用
20
蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法
（1）盐析—中性盐沉淀
What’s salt precipitation of protein? 定义：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以
沉淀原理：
① 脱水作用——破坏水化膜； ② 使水的介电常数降低，蛋白质溶解度降低。
24
蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法
（2）有机溶剂沉淀法 处理条件： ① 低温操作；
② 沉淀完全后尽快分离；
（3）酸沉淀法 机制：破坏电荷，等电点沉淀。
25
四、蛋白质的沉淀作用
3.沉淀方法：
沉淀后蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法 沉淀后蛋白质失去生物活性的沉淀方法
同性电荷蛋白质分子互相排斥。
7
蛋白质颗粒的表面电荷和水化膜
蛋白质的热变性与凝固作用
2、蛋白质的凝固作用
天然蛋白质变性后，变性蛋 白质分子互相凝集或相互穿插 缠绕在一起的现象成为蛋白质 的凝固（coagulation） 。
凝固作用分两个阶段： 首先是变性； 其次失去规律性的肽链聚集缠绕在一起而凝固或结絮;
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淀，加热后变成红色 31
六、蛋白质的颜色反应
7. 乙醛酸反应—色氨酸的特有反应
在蛋白质溶液中加入HCOCOOH，将 浓硫酸沿管壁缓慢加入，不使相混， 在液面交界处，即有紫色环形成
色氨酸的反应（吲哚环的反应） 鉴定蛋白质中是否含有色氨酸 明胶中不含色氨酸
32
六、蛋白质的颜色反应
8. 坂口反应—精氨酸特有的反应
19
蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法
（1）盐析—中性盐沉淀 What’s salt precipitation of protein? 盐溶作用 盐析作用
20
蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法
（1）盐析—中性盐沉淀
What’s salt precipitation of protein? 定义：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以
沉淀原理：
① 脱水作用——破坏水化膜； ② 使水的介电常数降低，蛋白质溶解度降低。
24
蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法
（2）有机溶剂沉淀法 处理条件： ① 低温操作；
② 沉淀完全后尽快分离；
（3）酸沉淀法 机制：破坏电荷，等电点沉淀。
25
四、蛋白质的沉淀作用
3.沉淀方法：
沉淀后蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法 沉淀后蛋白质失去生物活性的沉淀方法
同性电荷蛋白质分子互相排斥。
7
蛋白质颗粒的表面电荷和水化膜
食品化学第三章蛋白质
天冬酰胺
Asn
N
O H2N C CH2 CH2 CH COO谷氨酰胺 Gln Q
NH3+ HS CH2 CH NH3+
HO CH2 CH NH3+ COOCOO-
半胱氨酸
Cys
C
酪氨酸
Tyr
Y
极性带负电荷氨基酸(酸性氨基酸)
-OOC
CH2 CH NH3+
COO-
天冬氨酸
Asp
D
-OOC
CH2 CH2 CH NH3+
蛋白质占干重 人体 45% 人体中（中年人） 水55%
细菌
真菌 酵母菌
50%～80%
14%～52% 14%～50%
蛋白质19%
脂肪19% 糖类＜1%
白地菌50%
无机盐7%
（2）蛋白质在生命活动中具有重要作用
酶的催化作用
调节作用(多肽类激素)
运输功能 运动功能 免疫保护作用(干扰素) 接受、传递信息的受体
由于具有两性电离的性质，所以氨基酸的水溶液既可被酸 滴定，又可被碱滴定，现以甘氨酸为例来说明氨基酸两性电 离的特点。
左图是甘氨酸的电离酸碱滴 定曲线，左端是用盐酸滴定的 曲线，溶液的pH逐渐降低， 曲线中从左向右第一个拐点是 氨基酸羧基解离50%的状态 (即一半甘氨酸成为阳离子) 。 第二个拐点是氨基酸的等电点， 右端是用NaOH滴定的曲线， 溶液的pH逐渐升高；第三个 拐点是氨基酸氨基解离50%的 状态(即一半甘氨酸成为阴离 子) 。
COO-
3+
CH2 CH2 CH COO-
NH3+
甲硫氨酸 (蛋氨酸)
Met
第三章蛋白质化学
第三章蛋白质化学生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断自我更新。
恩格斯《反杜林论》1878学习要求：1. 了解蛋白质生物功能、分类。
2. 了解氨基酸分类、结构，掌握其重要化学反应和分离、分析方法，重点弄清楚它的两性性质,pI和 Pk。
3. 掌握蛋白质的一级结构及其序列分析方法。
掌握蛋白质二、三和四级结构的基本概念。
4. 了解蛋白质的重要理化性质。
5. 了解蛋白质分离、纯化方法及其理论依据。
一、蛋白质概述1、概念蛋白质（protein):是由20种L-α-氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具较稳定构象并具一定生物功能的生物大分子。
2、蛋白质的化学组成⑴元素组成：蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。
某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、钼、锌和铜等。
这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：碳 50％-55%氢 6.5-7.3％氧 19-24％氮 16%硫 0-3％其他微量蛋白质的含氮量大多数蛋白质的含氮量接近于16%，这是蛋白质元素组成的一个特点，也是凯氏（Kjedahl）定氮法测定蛋白质含量的计算基础。
所以，可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量：样品中蛋白质含量=蛋白氮×6.256.25为蛋白质系数，即1克氮所代表的蛋白质量（克数）⑵分子组成：经酸、碱和酶处理蛋白质，使其彻底水解得到产物为氨基酸，组成蛋白质的常见20种氨基酸中除脯氨酸外，均为α-氨基酸：C O O HH2NC HR3、蛋白质的大小与分子量⏹蛋白质是分子量很大的生物分子。
对任一种给定的蛋白质来说，它的所有分子在氨基酸的组成和顺序以及肽链的长度方面都应该是相同的，即所谓均一的蛋白质。
⏹蛋白质分子量的变化范围很大，从大约6000到1000000道尔顿（Da）或更大。
⏹某些蛋白质是由两个或更多个蛋白质亚基(多肽链)通过非共价结合而成的，称寡聚蛋白质。
第三章 蛋白质、多肽和功能性油脂
2.蛋白质的互补作用 为了提高蛋白质的营养价值，往往将两种或两种以上的 食物混合食用。这种不同食物间相互补充其必需氨基酸不 足的作用称为蛋白质的互补作用。 如大豆和大米同时食用，大豆蛋白质可以弥补大米中赖 氨酸的不足，大米可以补充大豆中蛋氨酸的不足。
蛋白质的需要量
1.出生后0～6个月 研究表明，出生2 ～3个月内，母乳喂养的小孩体重的 增长不如使用配方奶粉那样快，估计母乳蛋白质浓度为 9g/L，相当于7 g/d，而吃配方奶粉的婴儿却可摄入11 g/d （大部分的配方奶粉的浓度为15 g/L）.但是从免疫能力看， 母乳喂养比配方奶粉好；体重，配方奶粉则重一些；身长， 则没有规律。 过高的蛋白质饮食对于婴儿可能有负面影响，因为婴 儿肾脏及消化器官仍未发育完全，血浆中过高的尿素氮可 能会影响神经。
•
还有一些活性肽对细胞分裂和增殖过程 有重要影响，属于多肽类生长刺激因子， 如皮下生长因子、类胰岛素生长因子、神 经生长因子和促血小板生长因子等。
正常细胞的增殖是一个高度保守和严格 受控的过程，一旦受到某些损伤，则可能 导致细胞无控生长。当然，这些活性肽是 不能提取出来制造功能性食品。
•
功能多肽的种类
• 如果一个人每天吃入90克蛋白质，那么
• 食物蛋白质 • • 凋亡蛋白质
合成人体和激素
进入血液 被燃烧掉
蛋白质中氨基酸模式和限制氨基酸
•
蛋白质模式（amino acid pattern)实质某种蛋白质中各 种必需氨基酸的构成比例，用来反映人体蛋白质及食物蛋 白质在必需氨基酸种类和数量上存在的差异，计算方法是 将该种蛋白质中的色氨酸含量定为1，分别计算出其他必 需氨基酸的相应比值，这一系列的比值就是该种蛋白质的 氨基酸模式。 食物蛋白质氨基酸
蛋白质的需要量
1.出生后0～6个月 研究表明，出生2 ～3个月内，母乳喂养的小孩体重的 增长不如使用配方奶粉那样快，估计母乳蛋白质浓度为 9g/L，相当于7 g/d，而吃配方奶粉的婴儿却可摄入11 g/d （大部分的配方奶粉的浓度为15 g/L）.但是从免疫能力看， 母乳喂养比配方奶粉好；体重，配方奶粉则重一些；身长， 则没有规律。 过高的蛋白质饮食对于婴儿可能有负面影响，因为婴 儿肾脏及消化器官仍未发育完全，血浆中过高的尿素氮可 能会影响神经。
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还有一些活性肽对细胞分裂和增殖过程 有重要影响，属于多肽类生长刺激因子， 如皮下生长因子、类胰岛素生长因子、神 经生长因子和促血小板生长因子等。
正常细胞的增殖是一个高度保守和严格 受控的过程，一旦受到某些损伤，则可能 导致细胞无控生长。当然，这些活性肽是 不能提取出来制造功能性食品。
•
功能多肽的种类
• 如果一个人每天吃入90克蛋白质，那么
• 食物蛋白质 • • 凋亡蛋白质
合成人体和激素
进入血液 被燃烧掉
蛋白质中氨基酸模式和限制氨基酸
•
蛋白质模式（amino acid pattern)实质某种蛋白质中各 种必需氨基酸的构成比例，用来反映人体蛋白质及食物蛋 白质在必需氨基酸种类和数量上存在的差异，计算方法是 将该种蛋白质中的色氨酸含量定为1，分别计算出其他必 需氨基酸的相应比值，这一系列的比值就是该种蛋白质的 氨基酸模式。 食物蛋白质氨基酸
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用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。
四、氨基酸的应用
1.治疗药剂
1.精氨酸：对治疗高氨血症、肝机能障碍等 疾病颇有效果； 2.天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗 低钾症心脏病、肝病、糖尿病等。 3.半胱氨酸：能促进毛发的生长；甲酯盐酸 盐可用于治疗支气管炎等； 组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于心绞 痛，心功能不全等疾病的治疗。
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH3 OH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸
Glycine
Alanine Valine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH CH3 CH3 OH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH2 CH CH3 CH3 OH
H N C OH O
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸
Proline
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
含硫氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 S CH3 OH
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸
Proline
甲硫氨酸 Methionine
第十四章 氨基酸、多肽与蛋白质
第一节 氨基酸 一、氨基酸的结构和分类
除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。
COOH
-氨基酸
H2N
C R
H
不变部分 可变部分
人体中有20种氨基酸，大自然中有300 多种氨基酸，这20种氨基酸是通用的，动物
体里有，植物体里也有这20种氨基酸。无论
吃什么食物都能获得这20种氨基酸都能满足 我们人体的需要。
天冬酰胺 Asparagine
谷酰胺 Glutamine
H2 N
含酰胺氨基酸
O CH C CH2 CH2 C NH2 O OH
二 、 氨基酸的离解性质
氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或 氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨 基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以离解状态(-COO-) 存在。 在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。
根据侧链R基的不同。20种基本氨基酸可分为
脂肪族氨基酸 含有羟基氨基酸 含硫氨基酸 含酰氨基氨基酸 含一氨基二羧基酸性氨基酸 含二氨基一羧基碱性氨基酸
芳香族氨基酸
杂环氨基酸
氨基酸的结构
甘氨酸 Glycine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C H OH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸
Glycine
Alanine
H2 N
碱性氨基酸
O CH C CH2 N NH OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
酸性氨基酸
O H2 N CH C CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
谷氨酸 Glutamate
H2N
酸性氨基酸
O CH C CH2 CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
丝氨酸 Serine
含羟基氨基酸
O H2N CH C CH2 OH OH
氨基酸的结构
丝氨酸 Serine
苏氨酸 Threonine
含羟基氨基酸
O H2N CH C CH OH CH3 OH
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine
含酰胺氨基酸
O H2N CH C CH2 C NH2 O OH
氨基酸的结构
COOH
H3N
+
C H R
-H pK1 ' +H
+
+
COO H3N
+
-
C H R
-H pK2 ' +H
+
+
COO R
-
H2N C H
净电荷 +1 正离子
0 两性离子 等电点PI
-1 负离子
氨基酸的等电点
当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和 -COO- 数目正好相等，净电荷为 0 。这一 pH 值即为氨基酸的 等电点，简称 pI 。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向 负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。
H2N CH2 O CH C OH
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
H2N O CH C CH2 OH
酪氨酸
Tyrosine
OH
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
O H2 N CH C CH2 OH
酪氨酸
Tyrosine 色氨酸 Trytophan
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
含
异亮氨酸 Ileucine
脯氨酸
Proline
甲硫氨酸 Methionine 半胱氨酸 Cysteine
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanine
( 1 ) 与 茚 三 酮 反 应
三、氨基酸的化学性质
与茚三酮的反应 1
O
O H2O H2O C C C
O C C C O
C C C C N C O O C C
茚三酮
O C C C O
O C C
C C O C O
OH OH
OH OH
水合茚三酮
O
H OH
-
+ H2N CHCOOH R
O
+ RCHO + NH2 + CO2
HN
氨基酸的结构
精氨酸 Arginine
碱性氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 CH2 NH C NH2 NH OH
氨基酸的结构
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
H2N
碱性氨基酸
O CH C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 OH
氨基酸的结构
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
+
O NH4 O C + 2H2O
HO C C O + 2NH3 + H O O
用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。
（ 2 ） 成 肽 反 应
氨基酸的化学性质
3．-氨基和羧基共同参与的反应 1
R1 O H2N C C OH H + R2 H N C COOH H H - H2O R1 O H2N C C H R2 N C H H 肽键 COOH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH CH3 CH2 CH3 OH
异亮氨酸 Ileucine
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
亚氨基酸