第三章 蛋白质化学
第三章烹饪化学 蛋白质
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。
刘老师 第三章蛋白质化学(1-3节)
•旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。
在近紫外区含苯环氨基酸大π键有光的吸 收。蛋白质故也具有紫外吸光性，实验室利用
紫外分光光度仪在280nm处测定蛋白质含量；
•光吸收：氨基酸在可见光范围内无光吸收，
以 丙 氨 酸 为 例 ：
二、氨基酸的解离和两性性质
氨基酸既含有氨基，可接受H+，又含 有羧基，可电离出H+，所以氨基酸具有 酸碱两性性质。通常情况下，氨基酸以 两性离子的形式存在，如下图所示：
1. 化学结构 R-CH(NH2)-COOH COOH R 代 表 氨 基 酸 之 间 相 异 的 H2N—Cα—H 基 (R group)， 又 部 分 ， 叫 R 称 为 侧 链 (sidechain) 。 R 无色晶体、溶于水
不带电形式
2. 结构通式 酪氨酸分子
地 球 上 天 然 形 成 的 氨 基 酸 有 300 种 以 上 ， 但 是 构 成 蛋 白 质 的 氨 基 酸 只 有 22 种 , 且都是α-氨基酸（可能还存在更多 的）。
黄色、 橘色
Tyr
Tyr、 Phe
浓 HNO3 及 NH3 乙醛酸试剂 及浓H2SO4
紫色
N
Try 胍基
酚基、吲 哚基
α- 萘 酚 、 NaClO
碱 性 CuSO4 及磷钨酸钼酸
红色
Arg
蓝色
Tyr
第三节氨基酸的分离与测定
层析法 电泳法 氨基酸的显色反应
一、层析法
层析法是利用被分离样品混合物中各 组分的化学性质的差异，使各组分以不 同程度分布在两个相中，这两个相一个 为固定相，另一个为流动相。当流动相 流进固定相时，由于各组分在两相中的 分配情况不同或电荷分布不同或离子亲 和力不同等，而以不同的速度前进，从 而达到分离的目的。（常见：滤纸层析、 薄层层析、离子交换层析、亲和层析）
第三章 蛋白质化学
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
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3章 蛋白质化学答案
第3章蛋白质化学答案第3章蛋白质化学答案第三章、蛋白质化学（一）氨基酸化学部分1、名称表述解：必需氨基酸：机体不能自行合成而必须从外界食物摄取的氨基酸。
ilemetvalleutrpphethrlys，对婴儿还有：arg、his。
非必需氨基酸：能够在人体内利用糖代谢中间产物转氨促进作用制备的氨基酸。
消旋作用：旋光性物质在化学反应中，其不对称原子经过对称状态的中间阶段，失去旋光性的作用。
消旋物：旋光性物质在化学反应中，产生d-型和l-型的等摩尔混合物，丧失旋光性的促进作用。
2、结构式丙氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、甘氨酸、丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸。
3、为什么共同组成蛋白质的基本单位就是氨基酸。
根据氨基酸侧链r基的极性可以分成哪几类？解：蛋白质水解产物是氨基酸。
分类：（1）非极性r基氨基酸（8种）：脂肪烃侧链的氨基酸（丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和脯氨酸）；芳香族氨基酸：（苯丙氨酸、色氨酸）；甲硫氨酸（蛋氨酸）。
（2）、不拎电荷的极性r基氨基酸：7种；甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸（3）、拎正电荷的r基氨基酸：碱性氨基酸，3种；赖氨酸、精氨酸、组氨酸。
（4）、拎负电荷的r基氨基酸：酸性氨基酸，2种；谷氨酸、天冬氨酸。
4、比较几种蛋白质水方法的特点。
求解：（1）、酸水解：产物不消旋，为l-氨基酸；色氨酸被全然毁坏；部分水解羟基氨基酸（丝氨酸或苏氨酸）被毁坏；asn、gln被毁坏。
（2）碱解：消旋，产物为d-和l-氨基酸的混合物；多数氨基酸破坏；色氨酸不被破坏（3）酶求解：不消旋，产物为l-氨基酸；不毁坏氨基酸；须要几种酶共同促进作用5、以芳香族氨基酸为基准表明其光吸收特点。
解：在可见光没有光吸收；在紫外部分有特征光吸收，酪氨酸275nm，苯丙氨酸257nm，色氨酸280nm。
6、何为氨基酸等电点？氨基酸在等电点时存有什么特性。
解：等电点：氨基酸处于正负电荷数相等即净电荷为零的兼性离子状态时溶液的ph 值。
第三章 蛋白质化学 第1-2节
=
-C-C-C-N-C-N
N+
Aromatic Trp W
-C-OH -CN
Amino Acid Subway Map
Arg R Basic
Lys K
-C-C-C-C-NH3
+
Tyr Y
-C-
-C-CONH2
-C-C-CONH2
Asn N
Asp D
-C-COOH
Gln Q Amide
Glu E Acidic
(1) α- 氨基参加的反应
①与亚硝酸反应（范斯莱克法测定氨基酸氮的依据）
可用来进行氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。 室温下
NH2 R-CH-COOH + HNO2
OH R-CH-COOH + N2 + H2O
②氨基酸的甲醛滴定(用于氨基酸定量分析)
氨基酸不能直接用酸、碱滴定来进行定量测定。
元素组成特点：蛋白质的含氮量接近于16%。 蛋白质系数：1克氮所代表的蛋白质质量(克数)。即6.25。
蛋白质系数是凯氏定氮法测定蛋白质含量的基础。
粗蛋白含量 ＝样品含氮量 6.25
蛋白质含量 = 样品蛋白氮 6.25
元
素
C
50~55
H
6~8
O
20~23
N
15~18
百分比
有些还含有Ｓ／Ｐ／Ｆe/Cu/Zn/Mn等.
用纸电泳法分离氨基酸主要是根据氨基酸的极性不同。 下列氨基酸溶液除哪个外都能使偏振光发生旋转? A.丙氨酸 B.甘氨酸 C.亮氨酸 D.丝氨酸 在生理pH条件下。具有缓冲作用的氨基酸残基是 A.Tyr B.Trp C.His D.Lys 在生理条件下(pH6.0-7.0左右)，蛋白质分子中的 ____侧链和__侧链几乎完全带正电荷，但是___侧链 则部分带正电荷具有缓冲能力。 必需氨基酸包括哪些？
生物化学第三章蛋白质化学名词解释
第三章蛋白质化学1蛋白质：是一类生物大分子，由一条或多条肽链构成，每条肽链都有一定数量的氨基酸按一定序列以肽键连接形成。
蛋白质是生命的物质基础，是一切细胞和组织的重要组成成分。
2标准氨基酸：是可以用于合成蛋白质的20种氨基酸。
3、茚三酮反应：是指氨基酸、肽和蛋白质等与水合茚三酮发生反应，生成蓝紫色化合物，该化合物在570mm波长处存在吸收峰。
4、两性电解质：在溶液中既可以给出H+而表现出酸性，又可以结合H+而表现碱性的电解质。
5、兼性离子：即带正电和、又带负电荷的离子。
6、氨基酸的等电点：氨基酸在溶液中的解离程度受PH值影响，在某一PH值条件下，氨基酸解离成阳离子和阴离子的程度相等，溶液中的氨基酸以兼性离子形式存在，且净电荷为零，此时溶液的PH值成为氨基酸的等电点。
7、单纯蛋白质：完全由氨基酸构成的蛋白质。
8、缀合蛋白质：含有氨基酸成分的蛋白质。
9、蛋白质的辅基：缀合蛋白质所含有的非氨基酸成分。
10、肽键：存在于蛋白质和肽分子中，是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基缩合时形成的化学键。
11、肽平面：在肽单元中，羧基的π键电子对与氮原子的孤电子对存在部分共享，C-N键具有一定程度的双键性质，不能自由旋转。
因此，肽单元的六个原子处在同一个平面上，称为肽平面。
12、肽：是指由两个或者多个氨基酸通过肽键连接而成的分子。
13、氨基酸的残基：肽和蛋白质分子中的氨基酸是不完整的，氨基失去了氢，羧基失去了羟基，因而称为氨基酸的残基。
14、多肽：由10个以上氨基酸通过肽键连接而成的肽。
15、多肽链：多肽的化学结构呈链状，所以又称多肽链。
16、生物活性肽：是指具有特殊生理功能的肽类物质。
它们多为蛋白质多肽链的一个片段，当被降解释放之后就会表现出活性，例如参与代谢调节、神经传导。
食物蛋白质的消化产物中也有生物活性肽，他们可以被直接吸收。
17、谷胱甘肽：由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸通过肽键连接构成的酸性三肽，是一种生物活性肽，是机体内重要的抗氧化剂。
生物化学第三章蛋白质化学名词解释
第三章蛋白质化学1蛋白质：就是一类生物大分子，由一条或多条肽链构成，每条肽链都有一定数量得氨基酸按一定序列以肽键连接形成。
蛋白质就是生命得物质基础,就是一切细胞与组织得重要组成成分。
2标准氨基酸:就是可以用于合成蛋白质得２0种氨基酸.3、茚三酮反应：就是指氨基酸、肽与蛋白质等与水合茚三酮发生反应，生成蓝紫色化合物，该化合物在570mm波长处存在吸收峰。
4、两性电解质：在溶液中既可以给出H+而表现出酸性，又可以结合Ｈ＋而表现碱性得电解质。
5、兼性离子:即带正电与、又带负电荷得离子。
6、氨基酸得等电点:氨基酸在溶液中得解离程度受ＰH值影响,在某一PＨ值条件下,氨基酸解离成阳离子与阴离子得程度相等，溶液中得氨基酸以兼性离子形式存在,且净电荷为零，此时溶液得ＰH值成为氨基酸得等电点。
7、单纯蛋白质:完全由氨基酸构成得蛋白质。
8、缀合蛋白质：含有氨基酸成分得蛋白质。
9、蛋白质得辅基:缀合蛋白质所含有得非氨基酸成分。
10、肽键：存在于蛋白质与肽分子中，就是由一个氨基酸得α—羧基与另一个氨基酸得α—氨基缩合时形成得化学键。
11、肽平面:在肽单元中，羧基得π键电子对与氮原子得孤电子对存在部分共享，C－N键具有一定程度得双键性质,不能自由旋转。
因此,肽单元得六个原子处在同一个平面上，称为肽平面。
12、肽：就是指由两个或者多个氨基酸通过肽键连接而成得分子。
13、氨基酸得残基：肽与蛋白质分子中得氨基酸就是不完整得，氨基失去了氢，羧基失去了羟基，因而称为氨基酸得残基。
14、多肽:由１0个以上氨基酸通过肽键连接而成得肽.15、多肽链：多肽得化学结构呈链状,所以又称多肽链。
16、生物活性肽:就是指具有特殊生理功能得肽类物质。
它们多为蛋白质多肽链得一个片段,当被降解释放之后就会表现出活性，例如参与代谢调节、神经传导。
食物蛋白质得消化产物中也有生物活性肽,她们可以被直接吸收。
17、谷胱甘肽:由谷氨酸、半胱氨酸与甘氨酸通过肽键连接构成得酸性三肽,就是一种生物活性肽，就是机体内重要得抗氧化剂。
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 蛋白质化学3-蛋白质的三维结构_2010
胶 原 纤 维 的 结 构
生物体内胶原蛋白网
胶原蛋白的保健作用
1． 预防骨质疏松，增加骨密度 预防骨质疏松， 2． 改善关节健康 3． 健美皮肤 4． 美发亮甲 5． 丰韵乳房 6． 提高人体免疫力 7． 促进伤口愈合能力
胶原蛋白与疾病
如果胶原蛋白的生物合成反常， 如果胶原蛋白的生物合成反常，或胶原蛋白 因其他原因起异常变化， 因其他原因起异常变化，即有可能导致胶原 病。 风湿热、类风湿性关节炎、皮肌炎、 风湿热、类风湿性关节炎、皮肌炎、多动脉 系统性硬皮病、 炎、系统性硬皮病、系统性红斑狼疮
肌动蛋白以两种形式存在，球状肌动蛋白( 肌动蛋白以两种形式存在，球状肌动蛋白(G—肌动蛋白)和 肌动蛋白) 以两种形式存在 纤维状肌动蛋白( 肌动蛋白) 纤维状肌动蛋白(F—肌动蛋白)。纤维状肌动蛋白实际上是 一根由G 肌动蛋白分子(分子量为46000)缔合而成的细丝。 46000)缔合而成的细丝 一根由G—肌动蛋白分子(分子量为46000)缔合而成的细丝。 两根F 肌动蛋白细丝彼此卷曲形成双股绳索结构。 两根F—肌动蛋白细丝彼此卷曲形成双股绳索结构。
蛋白质的二级结构 P207
（一）概念 ：指蛋白质多肽链主链 局部的空间结构， 局部的空间结构，不涉及氨基酸侧 链残基的构象。 链残基的构象。
稳定因素： 稳定因素：氢键
（三）二级结构的主要构象方式
• 1、α螺旋 、 螺旋 • （1）α螺旋的一般特征： 螺旋的一般特征： ） 螺旋的一般特征 • ★多肽主链按右手或左 手方向盘绕， 手方向盘绕，形成右手 螺旋或左手螺旋， 螺旋或左手螺旋， • ★相邻的螺圈之间形成 链内氢键 • ★构成螺旋的每个 都 构成螺旋的每个Cα都 取相同的二面角Φ、 。 取相同的二面角 、Ψ。
食品化学 第三章 蛋白质
与邻苯二甲醛反应
第二节
蛋白质和肽
肽：是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物。
由两个氨基酸以肽键相连的化合物称为“二肽”，由多个 氨基酸组成的肽则称为多肽。
N－末端 氨基末端
肽键
C－末端 羧基末端
特点：
肽键不同于C-N单键C=N双键 羰基不是完全的双键
肽键不能自由旋转
肽单位是刚性平面结构 肽单位平面有一定的键长和键角
抹香鲸肌红蛋白（Myoglobin）的三级结构
4、蛋白质的四级结构
是指含有多于一条多肽链的蛋白质分子的空间排 列，以二聚体、三聚体、四聚体等形式存在。
稳定蛋白质结构的作用力
空间相互作用
金属离子 范德华力
二硫键
蛋白质结构稳定
氢键
疏水相互作用
静电相互作用
二硫键
氢键
疏水相互作用力
盐键（离子键）
范德华力
氢键
疏水相互作用
静电相互作用
5、蛋白质变性 概念 本质:分子中各种次级键断裂，使其空间构象 从紧密有序的状态变成松散无序的状态，一级 结构不破坏。 变性对蛋白质的影响 影响变性的因素(物理、化学)
第四节
蛋白质的功能性质
脂肪 糖
食品色泽 食品风味
相互作用
蛋白质 食品外形
构成
食品 品质
（4）有机溶剂：乙醇、丙酮
（5）促溶盐
改变水的介电常数，改变静电作用 非极性侧链在有机溶剂中比在水中更易溶解，有 机溶剂能穿透到疏水区，削弱或打断疏水相互作 用
低浓度（≤0.2）静电中和作用稳定了蛋白质的 结构
较高的浓度（＞1mol/L）离子特异效应
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。
蛋白质化学
各种氨基酸进行定性、定量测定，称为
氨基酸分析。 分析原理主要有两种：一种是分配层析， 另一种是离子交换层析。
55
色谱法早在1903年由俄国植物学 家茨维特分离植物色素时采用。后来 不仅用于分离有色物质，还用于分离 无色物质，并出现了种类繁多的各种 色谱法。
他为了分离植物色素，将植物绿 叶的石油醚提取液倒入装有碳酸钙粉 末的玻璃管中，并用石油醚自上而下 淋洗，由于不同的色素在碳酸钙颗粒 表面的吸附力不同，随着淋洗的进行， 不同色素向下移动的速度不同，形成 一圈圈不同颜色的色带，使各色素成 分得到了分离。他将这种分离方法命 名为色谱法
5.97 6.00 5.96 5.98 6.02 5.48
苯丙氨酸 phenylalanine Phe 脯氨酸 proline Pro
6.30
31
2. 极性中性氨基酸 色氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 蛋氨酸 天冬酰胺 tryptophan serine tyrosine cysteine methionine asparagine Try Ser Try Cys Met Asn W S Y C M N
②成酰氯的反应 氨基被保护后，羧基可与二氯亚砜或五氯化磷反应， 生成酰氯，使羧基活化。在多肽的人工合成中常用
49
3、脱羧基反应
4、叠氮反应 活化羧基，可用于肽的人工合成
50
显色反应
1、与茚三酮反应 茚三酮在弱酸中与α-氨基酸共热，引起氨基 酸的氧化脱氨，脱羧反应，最后，茚三酮 与反应产物——氨和还原茚三酮反应，生 成紫色物质（λmax=570nm）。
3）调控作用
参与基因调控：组蛋白、非组蛋白等 参与代谢调控：如激素或生长因子等. 生物体内必须有调节功能的物质，才能维持生理活动的 正常进行，其中有些是蛋白质，如胰岛素、生长激素等
第三章蛋白质化学(1)(给学生)
H2NCH2CHCH2CH2CHCOOH OH NH2
5-羟基赖氨酸 I CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH HO CH2CHCOOH NH2 NH2 I 6-N-甲基赖氨酸 3,5-二碘酪氨酸
4-羟基脯氨酸
胱氨酸
4、非蛋白氨基酸
广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合 态，但不存在蛋白质中（即不是蛋白质组分） 大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物
结合蛋白质
待续！
氨基末端 羧基末端
1、谷胱甘肽（GSH）
全称为γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，是由谷氨酸、 半胱氨酸和甘氨酸构成的三肽，其中谷氨酸是 以γ羧基与半胱氨酸形成肽键谷胱甘肽 Nhomakorabea生物功能
解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作 用； 参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与 体内多种氧化还原反应； 保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH 维持还原状态(3-磷酸甘油醛脱氢酶)； 维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细 胞膜结构的破坏
2、碱水解
6mol/L氢氧化钠煮沸6小时。 优点：色氨酸不受破坏，水解液清亮。 缺点：精氨酸脱氨；水解产物发生消旋化， 产物是D-型和L-型氨基酸的混合物。
3、酶水解
蛋白酶（proteinase） 优点：常温，不破坏氨基酸，不发生消旋 化，水解的产物为较小的肽段。 最常见的蛋白水解酶：胰蛋白酶、糜蛋白 酶、胃蛋白酶、微生物蛋白酶。
1、氨基酸的分类（1）
脂肪族氨基酸
甘、丙、缬、亮、异亮
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phe 酪氨酸 Tyr 色氨酸 Trp或Try
第三章蛋白质化学
第三章蛋白质化学一、填空题1、当氨基酸处于等电点时，主要以＿＿＿＿离子存在，其溶解度最＿＿＿＿。
2、维持蛋自质一级结构的共价键有＿＿＿＿＿键和＿＿＿＿＿键。
3、蛋白质二级结构包括＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿和＿＿＿＿结构4、在多肽链的α-螺旋中，每＿＿个氨基酸残基螺旋上升一圈，向上升高＿＿＿nm。
天然蛋白中α-螺旋大部分都是＿＿＿手螺旋。
5、在β-折叠片层中，多肽链间依靠相邻肽链间形成的＿＿键来维持结构的稳定性。
6、β-转角结构是由第一个氨基酸残基的 C＝O 与第＿＿＿个氨基酸残基的 N-H 之间形成氢键而构成的。
7、具有四级结构的蛋白质分子中，每一条肽链称为一个＿＿＿＿＿。
8、维持蛋白质构象的作用力有＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿和＿＿＿＿。
9、蛋白质变性后的最显著特征是＿＿＿＿＿＿丧失。
10、生物物种的亲缘关系越远，则同一功能的蛋白质(如细胞色素C)的一级结构差异越＿＿，反之，亲缘关系越近，则一级结构差异越＿＿＿。
二、判断题（用”对”或“错”回答以下问题，如果是错还须说明理由）11、Edman 降解反应中PITC 是与氨基酸的α-羧基形成PTC-氨基酸。
12、在2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应中，氨基酸的α-氨基与DNFB 反应形成黄色的DNP-氨基酸。
该反应可用于肽链的C-未端氨基酸的鉴定。
13、肽键-CO-NH-中的C-N 键可以自由旋转，而使多肽链出现多种构象。
14、六肽（Glu-His-Arg-Val-Lys-Asp）在pH11时向正极迁移。
15、透析和盐析的原理是相同的。
16、蛋白质变性后，其氨基酸排列顺序并不发生变化。
17、蛋白质由于带有电荷和水膜，因此在水溶液中形成稳定的胶体。
蛋白质变性后沉淀都是因为中和电荷和去水膜所引起的。
18、蛋白质溶液遇浓硝酸时产生黄色沉淀，该反应是含亮氨酸的蛋白质所特有的反应。
19、用凝胶过滤层析（分子筛层析）分离蛋白质时，总是分子量小的先下来，分子量大的后下来。
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H+(NCHH32+)4
Lys2+
Lys+
Lys ±CΒιβλιοθήκη OK3 CH-NH2OH-
H+ (CH2)4 NH2
Lys-
Lys的等电点为Lys± ，因此：
pI =（PK2+PK3）／2
pI=（８.９５＋１０.５３） ／２ =９.７４
结论:
pH > pI时，氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动。 pH = pI时，氨基酸净电荷为零 pH < pI时，氨基酸带正电荷,在电场中向负极移动。
第三章 蛋白质化学
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
蛋白质概述* 蛋白质的化学组成* 蛋白质的结构* 蛋白质的结构与功能的关系* 蛋白质的性质* 蛋白质的分离、纯化与纯度鉴定* 氨基酸的制备、纯化及鉴定*
第一节 蛋白质概述
一、蛋白质的普遍存在
蛋白质是普遍存在于生物体内的一类重要的生物大 分子。从病毒、单细胞生物到多细胞生物直至高等动植 物，蛋白质无处不在。
黄色
近年来，广泛使用5-二甲基萘磺酰氯代替DNFB来进行测定：
R H2-CH-COOH+
CH3 CH3 N
PH9.7 40OC
CH3 CH3 N
OSO Cl
5-二甲基萘磺酰氯 （DNS-Cl）
OSO HN-CH-COOH
R DNS-氨基酸 （具强烈的荧光）
（3）Edman反应—“多肽顺序自动分析仪”的基础 苯异硫氰酸酯--PITC 苯乙内酰硫脲衍生物（PTH-氨基酸），无色，可以用层析法
等电点的应用： 沉淀、电泳、离子交换法等分离制备某些氨 基酸。
思考题:
计算Ser、Thr、Asn、His、Arg、Asp的等电点及其 分别在PH=2.0；3.1；5.6；7.8；9.0；12.0时所带电荷 情况和在电场移动的情况。
3、氨基酸的主要化学反应
（1）与茚三酮反应 茚三酮与水反应生成的水合茚三酮,在微酸条件下与α-氨基
Glu+
Glu±
Glu-
Glu2–
Glu的等电点为Glu± ，因此：
pI =（PK1+PK2）／2
pI=（２.１９＋４.２５） ／２ =３.２２
③碱性氨基酸的等电点（以Lys为例）：
COOH
COO-
CH-NH3+ K1 CH-NH3+
OH-
(CH2)4 NH3+
H+ (CH2)4 NH3
COOK2 CH-NH2
二、蛋白质的功能概述
蛋白质的功能多样，主要概括如下： 1. 生物催化作用 2. 生物体的结构支撑作用 3. 肌肉收缩作用 4. 运载作用 5. 氨基酸的贮藏作用 6. 免疫作用 7. 激素作用 8. 对核酸的调控作用
此外，蛋白质还参与生长分化、血液凝固、细胞膜 通透、信号传递、肿瘤的形成与抑制、动物的记忆等生 命活动。随着研究的不断深入，蛋白质还可能有更多的 功能将被逐渐揭示出来。
三、蛋白质的分类及举例* 蛋白质的种类很多，目前有多种分类方法：
1.根据蛋白质分子的形状分类，可将其分为纤维状蛋 白质和球状蛋白质。
2.根据蛋白质的分子组成，可将其分为简单蛋白和结 合蛋白。
3.根据蛋白质的的溶解性，可将其分为清蛋白、谷蛋 白、醇蛋白、精蛋白、组蛋白和硬蛋白。
此外，还可以按蛋白质的结构特征和溶解性能综合 考虑进行分类。
[Gly－] [H ＋] K2 = [Gly±]
[Gly±] [H ＋] [Gly＋] =
K1
[Gly－] =
[Gly±] K2 [H ＋]
当达到等电点时， [Gly+] = [Gly－]
所以
[Gly±] [H ＋] = [Gly±] K2
即K1 K2= [H ＋] 2
-lg[H ＋] 2=-lgk1-Klg1k2
[H ＋]
因为 -lg[H ＋] =PH
-lgk1=PK1 ，-lgK2=pK2
所以
2 PH=PK1+PK2
令pI为等电点时的PH，则： pI=（PK1+PK2）／2
H
Gly－
②酸性氨基酸的等电点（以Glu为例）：
COOH
COO-
COO-
COO-
CH-NH3+ K1 CH-NH3+ K2 CH-NH3+ K3 CH-NH2 (CH2)2 OH-(CH2)2 OH-(CH2)2 OH- (CH2)2 COOH H+ COOH H+ COO H+ COO
第二节 蛋白质的化学组成
一、蛋白质的元素组成
碳50%～55%、氢6%～8%、氧20%～23%、氮15%～17%、 硫 0～4% 。微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼。 凯氏定氮：粗蛋白质含量=蛋白氮×6.25
二、氨基酸——蛋白质的基本结构单位
蛋白质是由20种L-型α-氨基酸组成的长链分子。
氨基酸的结构通式
酸共热，引起氨基酸的氧化脱氨、脱羧反应，最后，茚三酮与反 应 产 物 —— 氨 和 还 原 茚 三 酮 反 应 ， 生 成 紫 色 物 质 （λmax=570nm）。
Pro、Hy-Pro与直接形成黄色化合物（ λmax=440nm）
有色物 质
（2）与2.4一二硝基氟苯反应--Sanger 反应 试剂：2.4一二硝基氟苯（DNFB） DNP-氨基酸，黄色，层析法鉴定， 被Sanger用来测定多 肽的NH2末端氨基酸 。最先用于胰岛素一级结构的测定。
（蛋白质的疏水核心）。
四、氨基酸的重要理化性质
1、氨基酸的物理性质（自学） 2、两性解离和等电点
（1）氨基酸的两性解离 氨基酸在晶体和水溶液中主要以兼性离子形式存在
（2）等电点
① 中性氨基酸的等电
点（以Gly为例）
根据质量作用定律：
H
Gly+
H
Gly±
[Gly±] [H ＋] K1 = [Gly＋]
② 一氨基二羧基
③ 二氨基一羧基
（2）芳香族氨基酸
（3）杂环氨基酸
2、按照氨基酸侧链的化学性质不同分类
极性不带电荷：Ser、Thr、Asn、 Gln、 Tyr、Cys
极性氨基酸 极性带正电荷：His、Lys、Arg
极性带负电荷：Asp、Glu
非极性氨基酸：在维持蛋白质的三维结构中起着 重要作用
病毒一般内部为核酸，其外壳几乎完全由蛋白质构 成；朊病毒甚至全部为蛋白质。细胞的膜蛋白、细菌的 鞭毛、细菌的纤毛或毒素含有大量蛋白质。植物种子中 含有大量的醇溶谷蛋白，如玉米醇溶蛋白、麦醇溶蛋白。 动物的蛋白质种类更是不胜枚举，如溶于水及稀酸的鱼 精蛋白、组蛋白；消化道及内分泌腺体分泌的酶；血液 中起运输作用的血红蛋白；防御疾病的抗体······可以说， 没有蛋白质就没有生命活动，生物世界也就是蛋白质的 世界。