第二章 蛋白质
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2第二章蛋白质
(DNFB) 反应，生成黄色的二硝基苯氨基酸（DNP-AA）。
O2N
R
室温
F ＋ H2N CH COOH
O2N
pH8～9
NO2
R HN CH COOH＋ HF
NO2
DNFB
DNP - 氨基酸 此反应最初被Sanger 用于测定
肽链 N-端氨基酸种类和数目
第二节 蛋白质的构件组成单位-氨基酸
蛋白质的水解（了解）
根据蛋白质的水解程度，可分为完全水解和部分 水解两种情况： —完全水解或彻底水解，得到的水解产物是各种 氨基酸的混合物； —部分水解（不完全水解），得到的产物是各种 大小不等的肽段和氨基酸.
① 酸水解：常用6 mol/L的盐酸或4 mol/L的硫酸在105110℃条件下进行水解，反应时间约20小时。
极 性 中 性 氨 基 酸
带负电荷的氨基酸 带正电荷的氨基酸
练习题 1：下列含有两个羧基的氨基酸是： A．精氨酸 B．甘氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸
练习题 2：下列含有咪唑环的氨基酸是： A．精氨酸 B．组氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸 练习题 3：下列哪种氨基酸为亚氨基酸： A．精氨酸 B．脯氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸
1899 1901 1901 1901 1904 1922 1935
Morner Fischer Fischer Hopkins Erhlich Mueller McCoy et al
牛角 奶酪 奶酪 奶酪 纤维蛋白 奶酪 奶酪
氨基酸的名称与符号
alanine
丙氨酸
AlaLeabharlann Aarginine
精氨酸
Arg
练习题：测得某一蛋白质样品的氮含量为0.40g，此 样品约含蛋白质多少？ A．2．00g B．2．50g C．6．40g D．3．00g
O2N
R
室温
F ＋ H2N CH COOH
O2N
pH8～9
NO2
R HN CH COOH＋ HF
NO2
DNFB
DNP - 氨基酸 此反应最初被Sanger 用于测定
肽链 N-端氨基酸种类和数目
第二节 蛋白质的构件组成单位-氨基酸
蛋白质的水解（了解）
根据蛋白质的水解程度，可分为完全水解和部分 水解两种情况： —完全水解或彻底水解，得到的水解产物是各种 氨基酸的混合物； —部分水解（不完全水解），得到的产物是各种 大小不等的肽段和氨基酸.
① 酸水解：常用6 mol/L的盐酸或4 mol/L的硫酸在105110℃条件下进行水解，反应时间约20小时。
极 性 中 性 氨 基 酸
带负电荷的氨基酸 带正电荷的氨基酸
练习题 1：下列含有两个羧基的氨基酸是： A．精氨酸 B．甘氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸
练习题 2：下列含有咪唑环的氨基酸是： A．精氨酸 B．组氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸 练习题 3：下列哪种氨基酸为亚氨基酸： A．精氨酸 B．脯氨酸 D．色氨酸 E．谷氨酸
1899 1901 1901 1901 1904 1922 1935
Morner Fischer Fischer Hopkins Erhlich Mueller McCoy et al
牛角 奶酪 奶酪 奶酪 纤维蛋白 奶酪 奶酪
氨基酸的名称与符号
alanine
丙氨酸
AlaLeabharlann Aarginine
精氨酸
Arg
练习题：测得某一蛋白质样品的氮含量为0.40g，此 样品约含蛋白质多少？ A．2．00g B．2．50g C．6．40g D．3．00g
动物生物化学 第二章 蛋白质
肽链内形成氢键，氢键的取向 几乎与轴平行，第一个氨基酸 残基的酰胺基团的-CO基与第 四个氨基酸残基酰胺基团的NH基形成氢键（包含13个原 子）。
蛋白质分子为右手-螺旋。
（1）-螺旋
-螺旋
表 几种螺旋结构参数
结构类型 残基/圈 1个氢键环的原子数 每个残基高度（nm） Φ Ψ
310螺旋 3.0
位 置
及顺序分析，
的 然后同其它方法分析的肽段进行比较，
确 确定二硫键的位置。
定
2.4 蛋白质的高级结构
2.4.1 肽单位平面结构和二面角
O
O
O
H
H
H
H2N
C
C
N H
C
C
N H
C
C
R
R
R
N端
肽单位
肽单位
O
H
H
NH C C N C COOH
H
R
R
C端
肽单位： 主肽链中的重复单位
肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相 连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。
蛋白质构件分子是氨基酸。 氨基酸是蛋白质的基本单位。 自然界存在的氨基酸有300多 种，但合成蛋白质的氨基酸只 有20种，都属于α-氨基酸，其 中除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸。
蛋白质分子中的20种 氨基酸在DNA分子中有它 们特异的遗传密码相对应，
因而也称编码氨基酸 （Coding amino acid）。 新近发现的硒代半胱氨酸 （SeCys）也是一种编码 氨基酸。
由 两 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 称 为 二 肽 ， 由 多 个 氨 基酸组成的肽则称为多肽。因为多肽呈链状， 所以又称为多肽链。组成多肽的氨基酸单元称 为氨基酸残基。
蛋白质分子为右手-螺旋。
（1）-螺旋
-螺旋
表 几种螺旋结构参数
结构类型 残基/圈 1个氢键环的原子数 每个残基高度（nm） Φ Ψ
310螺旋 3.0
位 置
及顺序分析，
的 然后同其它方法分析的肽段进行比较，
确 确定二硫键的位置。
定
2.4 蛋白质的高级结构
2.4.1 肽单位平面结构和二面角
O
O
O
H
H
H
H2N
C
C
N H
C
C
N H
C
C
R
R
R
N端
肽单位
肽单位
O
H
H
NH C C N C COOH
H
R
R
C端
肽单位： 主肽链中的重复单位
肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相 连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。
蛋白质构件分子是氨基酸。 氨基酸是蛋白质的基本单位。 自然界存在的氨基酸有300多 种，但合成蛋白质的氨基酸只 有20种，都属于α-氨基酸，其 中除甘氨酸外，其余都是L-α氨基酸。
蛋白质分子中的20种 氨基酸在DNA分子中有它 们特异的遗传密码相对应，
因而也称编码氨基酸 （Coding amino acid）。 新近发现的硒代半胱氨酸 （SeCys）也是一种编码 氨基酸。
由 两 个 氨 基 酸 组 成 的 肽 称 为 二 肽 ， 由 多 个 氨 基酸组成的肽则称为多肽。因为多肽呈链状， 所以又称为多肽链。组成多肽的氨基酸单元称 为氨基酸残基。
生物化学 第二章 蛋白质化学 上
一 氨基酸的一般结构特征
氨基酸的基本结构特征：
•酸性：
•碱性：
•手性（旋光性）：
•特异性
蛋白质是由20种L-型 的α-氨基酸构成。
非极性氨基酸（6个）
极性不带电荷（6个）
芳香族（3个）
带电荷（5个）
二 氨基酸的分类和结构 1．按照氨基酸侧链的极性分类 非极性氨基酸：Ala, Val, Leu, Ile, Met, Phe, Trp, Pro共八种 极性不带电荷：Gly, Ser, Thr, Cys, Asn, Gln, Tyr共七种 带正电荷：Arg, Lys, His（碱性氨基酸） 带负电荷：Asp, Glu（酸性氨基酸）
胶联剂、可制作金属涂料和车辆、电器用高档氨基树脂装饰漆。
第二节 蛋白质的组成单位-氨基酸
发现：
法国化学家H Braconnot 纤维素酸热解---葡萄糖（单体） 明胶酸热解----含氮化合物（甘氨酸） 肌肉酸水解---含氮化合物（含氨基和羧基）---氨基酸 蛋白质的基本组成单位是（***）氨基酸（amino acid，AA）
3 根据组成分类 简单蛋白质 分子中只有氨基酸 结合蛋白质 简单蛋白+非蛋白成分，
也称复合蛋白质（conjugated protein）或全蛋白质（holoprotein） 结合蛋白根据结合的非蛋白成分进一步分为：
① 色蛋白（chromoprotein）色素+Pr
血红素蛋白；细胞色素类（蛋白）；叶绿素蛋白；血蓝蛋白；黄 素蛋白
Tyr、Phe
Trp
N
红色 胍基 Arg
酚试剂反应 (Folin-Cioculteu 反应)
Ellman反应
碱性 CuSO4 及磷 钨酸-钼酸
二硫硝基苯甲酸 DTNB
第二章蛋白质的结构和生理功能
二、氨基酸的性质和生理特点 （一）性质 1.物理性质 无味、无色晶体物质； 熔点200－300oC之间，会分解成胺和CO2； 具有较高的介电常数； 一般可溶于水，其水溶液为无色透明液体， 溶解度各不相同； 一般不溶于有机溶剂； 均溶于稀酸或稀碱。
2.氨基酸的晶体存在形式
氨基酸晶体是以离子晶格组成的，维系晶 格中质点的作用力是较强的静电吸引力，因而 熔点高，而一般的有机化合物晶体是由分子晶 格组成，其维系力为较弱的范德华力，此类物 质熔点较低。
蛋白质功能的多样性
• 具有储藏氨基酸的功能。用作有机体及其胚胎 或幼体生长发育的原料。如蛋类中的卵清蛋白、 乳中的酪蛋白、小麦种子中的麦醇蛋白。 • 运输功能。脊椎动物红细胞里的血红蛋白、无 脊椎动物中的血蓝蛋白在呼吸过程中起着输送 氧气的作用；血液中的脂蛋白随血流输送脂质； 生物氧化过程中的某些色素蛋白如细胞色素C 等起电子传递体的作用。
• • • • 氨基酸排列随机性 周期性的重复未发现 二硫键的数目和位置也没有明显的规律 每种蛋白质化学结构的独特性 在同源蛋白质氨基酸顺序中有许多位置的氨基 酸对所有种属来说是相同的（不变残基），但 其他位置的氨基酸却不同（可变残基）。这种 相似性被称为顺序同源现象。
蛋白质一级结构的重要性
氨基酸组成及顺序不同会导致蛋 白质生物功能的改变（病态现象）。如 镰刀形细胞贫血病就是血红蛋白（4个 亚基，582个氨基酸组成）中的一个谷 氨酸变为缬氨酸导致的。 一级结构是立体结构的基础。
在研究蛋白质氨基酸组成时一般先用完全 水解的方法，将蛋白质水解成各种氨基酸的 混合物，然后采用高效液相色谱等方法进行 定量测定。通常采用的水解方法有酸水解、 碱水解和酶水解。
酸水解
用硫酸(6 mol/L)或盐酸(4 mol/L)煮沸回流20小时。
生物化学第二章蛋白质知识点归纳
一、概述
结合蛋白：由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成。按辅基种类分为： 1 核蛋白（nucleoprotein ） 核酸 2 脂蛋白（lipoprotein ） 脂质 3 糖蛋白（glycoprotein） 糖 4 磷蛋白（phosphoprotein） 磷酸基 5 血红素蛋白（hemoprotein ） 血红素 6 黄素蛋白（flavoprotein ） FAD 7 金属蛋白（metallaprotein ） 金属
据R基团 极性分类
例外：
COO+α
H3N C H
R
Gly —— 没有手性
构型与旋光方向没有直接对应关系，L-α-氨基酸有的为左旋，有的为右旋， 即使同一种L-α-氨基酸，在不同溶剂也会有不同的旋光度或不同的旋光方向。
二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符号
据R基团化学 结构分类
脂肪族ＡA（烃链、含羟基或巯基、羧基、碱性基团） 杂环ＡＡ(His、Pro) 芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)
6 结构蛋白（structural protein）
7 防御蛋白（defense protein） 8 异常蛋白 (exotic protein)
二
氨基酸
1.蛋白质的水解 2.氨基酸的结构与分类 3.氨基酸的理化性质
一、蛋白质水解
完全水解得到各种氨基酸的混合物； 部分水解通常得到肽片段及氨基酸的混合物。 氨基酸是蛋白质的基本结构单元。 大多数的蛋白质都是由20种氨基酸组成，这20种
一、概述
按生物功能分：
1 酶（enzyme）
2 调节蛋白（regulatory protein）
3 转运蛋白（transport protein） 4 储存蛋白（nutrient and storage
烹饪化学-第二章 蛋白质
2.非必需氨基酸 是指人体所需要，而自身又能合成的氨基酸。 常指丙氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、脯氨酸、丝
氨酸、酪氨酸和胱氨酸等。这类氨基酸不一定必须由食物提供， 在人体内可由葡萄糖或必需氨基酸转化而得。
五、蛋白质的分类
1）按化学组成分类
1、简单蛋白质： 分子中只含有氨基酸组成的蛋白质。根据简单蛋白质
的溶解性又分成清蛋白、球蛋白、谷蛋白、组蛋白、精蛋 白、醇溶谷蛋白和硬蛋白等七类；
2、结合蛋白质： 由简单蛋白质和其他非蛋白物质结合而成的蛋白 质。
食物中的结合蛋白质一般根据非蛋白物质不同又分成核蛋 白、磷蛋白、脂蛋白、糖蛋白、色蛋白和金属蛋白等六种。
2）按蛋白质形状分类
1、球状蛋白：
球状或椭圆状，主要存在于动物性食品中，包括酪蛋白、 肌球蛋白、白蛋白、血清球蛋白，这类营养价值高易吸收。
（三）蛋白质的水解性
蛋白质变性后水解反应加快，水解生成的低肽和氨基酸增加 了食品的风味。同时肽和氨基酸与食物中其它成分反应，进一 步形成各种风味物质，这也是含蛋白质较多的原料，烹制后鲜 香且味浓郁的原因。所以蛋白质属于原料中的风味前体物质。
是由氨基酸组成的高分子化合物，分子中含有约22种 氨基酸，这些氨基酸以不同顺序排列，构成多种蛋白质。
四、蛋白质的组成 1）元素组成：
C H O N S、P等主要组成元素，特征元素：N 这些元素 按一定的结构组成 氨基酸，氨基酸是蛋白质的
组成单位。
由于糖类和脂肪不含氮，所以蛋白质是人体氮的唯一来源。
C H O N 6.25称为蛋白质系数 粗蛋白质％=N％×6.25
2、半完全蛋白质：
所含必需氨基酸的种类齐全、数量不足、比例不适当，如 小麦的麦胶蛋白。
3、不完全蛋白质：
生物化学第2章 蛋白质
蛋白质的生物学意义
生命是蛋白质的存在形式，是重要的生物大分子； 蛋白质是生物功能的载体，每种细胞活性都依赖于一种 或几种特定的蛋白质；
蛋白质有极其重要的生物学意义（生物学功能）：
蛋白质功能多样性 5-1（阅读）
蛋白质是生物功能的载体，每种细胞活性都依赖于一种
或几种特定的蛋白质；
蛋白质的生物学功能有以下几个方面： 内各种化学反应几乎都是在相应酶参与下进行的，催化 效率远大于合成的催化剂；
极移动，即处于等电兼性离子（极少数为中性分子）状
态，少数解离成阳离子和阴离子，但解离成阳离子和阴 离子的数目和趋势相等；
第2章
蛋白质
2.1 蛋白质的分类 2.2 蛋白质的组成单位—氨基酸
2.3 肽 2.4 蛋白质的结构
2.5 蛋白质结构与功能的关系 2.6 蛋白质的性质与分离、分析技术
2.1 蛋白质的分类
P17
蛋白质分类方法至少有4种：
1. 根据分子形状分类；
2. 根据分子组成分类 ；
3.根据功能分类；
2. 1. 1 根据分子形状分类
引起精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素 （色氨酸稳定）；
3. 酶水解:
优点：不破坏氨基酸，不产生消旋作用。 缺点：使用一种酶常水解不彻底，需几种酶协同作用才 能使蛋白质完全水解；水解所需时间较长；
酶法主要用于部分水解； 常用的蛋白水解酶： 胰蛋白酶、糜（胰凝乳）蛋白酶、胃蛋白酶等；
这些酶的作用点见第6章（酶）表6-3 （P148） 。
泌一类胶质蛋白，能将贝壳牢固地粘在岩石或其他硬表
面上；
2. 2 蛋白质的组成单位--氨基酸
第二章_蛋白质结构基础
半胱氨酸 Cys 组氨酸 His 酪氨酸 Tyr 色氨酸 Trp
极性氨基酸
二硫键的作用 1 稳定蛋白质的三维结构； 2 将不同的多肽链连接在一起； 3 分子内二硫键可稳定单肽链的 折 叠，使蛋白质不易被降解。
特点： 侧链都可以解离使残基带上正 或负电荷
天冬氨酸 Asp 谷氨酸 Glu 精氨酸 Arg 赖氨酸 Lys
HN
精氨酸 Arginine
碱性氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 CH2 NH C NH2 NH OH
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
碱性氨基酸
O H2N CH C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 OH
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine 组氨酸 Histidine
稳定α -螺旋的因素
α-螺旋具有极性：
N
所有氢键都沿螺旋轴指向同一方向
α -螺旋的特征
• • • • 肽平面的键长和键角一定； 肽键的原子排列呈反式构型； 相邻的肽平面构成两面角； α -螺旋的中心没有空腔
C
-helix不稳定的因素：
R基团带同种电荷： pH=7时，多聚Lys或多聚 Glu ； R基团较大时造成空间位阻， 如Ile； 多肽链中有 Pro 或 HO-Pro，α—helix 中 断，产生‘结节’kink 它改变多肽链的方向，并终止螺旋。
含酰胺氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 C NH2 O OH
氨基酸的分类
疏水氨基酸
氨基酸
极性氨基酸
荷电氨基酸
特点： 1 残基的侧链一般没有化学反应性； 2 疏水作用，趋于彼此间或与其他 非极性原子相互作用
丙氨酸 Ala 缬氨酸 Val 亮氨酸 Leu 异亮氨酸 Ile
第二章 蛋白质的性质
Different proteins precipitated at different salt concentrations It is one of the most commonly used for protein purification Ammonium sulfate, (NH4)2SO4, is the most commonly used reagent for salting out proteins. The pH may be adjusted to approximate the pI of the desired protein. A significant concentration（浓缩）of large quantities of protein
蛋白质的分子量很大，分子直径大小在 2~20nm，在水中形成胶体溶液。蛋白质溶 液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、 布郎运动等。 由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜， 因此可以应用透析法（dialysis）将非蛋白 的小分子杂质除去（纯化蛋白质的一种方 法）。 侧链上许多亲水基团的存在使蛋白质溶液成 为一种亲水胶体（hydrophilic colloid）。
Denaturation
引起蛋白质变性的因素
Heating ---- disrupt noncovalent interactions pH ---- alter the ionization states Detergents ---- interfering with the hydrophobic interactions Chaotropic agents (guanidinium ion and urea) ---- ions or small organic molecules that increase the solubility of nonpolar substances in water ---- the most commonly used protein denaturants ---- disrupt hydrophobic interactions
蛋白质的分子量很大，分子直径大小在 2~20nm，在水中形成胶体溶液。蛋白质溶 液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、 布郎运动等。 由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜， 因此可以应用透析法（dialysis）将非蛋白 的小分子杂质除去（纯化蛋白质的一种方 法）。 侧链上许多亲水基团的存在使蛋白质溶液成 为一种亲水胶体（hydrophilic colloid）。
Denaturation
引起蛋白质变性的因素
Heating ---- disrupt noncovalent interactions pH ---- alter the ionization states Detergents ---- interfering with the hydrophobic interactions Chaotropic agents (guanidinium ion and urea) ---- ions or small organic molecules that increase the solubility of nonpolar substances in water ---- the most commonly used protein denaturants ---- disrupt hydrophobic interactions
《生物化学》第二章
2．β-折叠
形式
4．无规卷曲
多肽链中，两段以上折叠成锯齿状的肽链， 通过氢键相连而成的平行片层状结构称为β折叠或β-片层。
无规卷曲是指肽链中没有确定规律性的构象， 不能被归入明确的二级结构，本身也具有一 定的稳定性。
- 20 -
第二节 蛋白质的分子结构
二、蛋白质的空间结构
α-螺旋
α-螺旋的主链呈螺旋上升，每3.6个氨基酸残基 上升一圈，相当于0.54 nm。
另外，虽然亚基具有独立的三级结构，但单独存在时无生物活性。例如，血红蛋白（上图）由四个 亚基组成，每个亚基在含氧量高的地方均能结合一分子的氧，在含氧量低时，释放所结合的氧。但任何 一个亚基单独存在时，只能结合氧，不能释放氧，不具有血红蛋白的运氧作用。
- 27 -
第二节 蛋白质的分子结构
二、蛋白质的空间结构
蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构。 蛋白质一级结构的阐明，对揭示某些疾病的发病机制、指导疾病治疗有十分重要的意义。
？
蛋白质的空间结构是如何形成的？？
- 18 -
第二节 蛋白质的分子结构
二、蛋白质的空间结构
蛋白质的二级结构
蛋白质的二级结构（secondary structure）是指多肽链中有规则重复的构象， 这些构象由主链原子形成，不涉及侧链部分的构象。
-7-
第一节
蛋白质的分子组成 二、蛋白质的基本结构单位——氨基酸
除甘氨酸外，其他氨基酸的α-碳原子均为手性碳 原子，有L-型和D-型两个旋光异构体。组成天然氨基 酸的氨基酸均为L-型，因此人体内的氨基酸均为L-α-氨 基酸，其结构式如右图所示。
-8-
第一节
蛋白质的分子组成 二、蛋白质的基本结构单位——氨基酸
生物化学第二章 蛋白质
第二章
蛋白质
目 录
一、蛋白质的种类、含量与分类 二、氨基酸 三、肽 四、蛋白质的结构 五、蛋白质的性质 六、食物中的蛋白质 七、蛋白质的分离与纯化
一、蛋白质的化学组成与分类
主要组成元素：C、H、O、N、S 及 P、Fe、 Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。 百分数约为：碳占50~55%，氢占6~8%， 氧占20~30%，氮占15~18%及硫占0~4%。 大多数蛋白质所含氮素约为16%，因该元素容 易用凯氏(Kjeldahl)定氮法进行测定。 故蛋白质的含量可由氮的含量乘以 6.25(100/16)计算出来: 即：蛋白质含量＝6.25×样品含氮量
aa向正极移动 aa向负极移动 aa不移动
pI的测定：
酸碱滴定法； 基于aa所带基团 均可解离； 得到弱酸弱碱曲 线； 根据aa上可解离 基团的pK值计算 等电点： pK：解离常数。 以甘氨酸为例：
由此可知：
在生理pH内，aa 的羧基和氨基全部解离； 具有这种性质的物质称两性电解质； 带有相反基团的分子叫两性离子； 滴定中Gly的阳离子（R+）、阴离子（R-） 和两性离子（R°）的比例随pH而变； 当溶液中只有两性离子时， pH = pI
蛋白质氨基酸
蛋白质中存在的20种氨基酸，除脯氨酸外，在其 α -碳原子上都有一个自由的羧基及一个自由的氨基； 由于脯基酸的α -氨基被取代，它实际上是一种α -亚 氨基酸。此外，每种氨基酸都有一个特殊的R基团。
生物体内常见氨基酸的分类：
蛋白质氨基酸： 蛋白质中常见的20种氨基酸 稀有的蛋白质氨基酸：蛋白质组成中，除上述20 种常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些 稀有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。 如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸等。 非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨 基酸。
蛋白质
目 录
一、蛋白质的种类、含量与分类 二、氨基酸 三、肽 四、蛋白质的结构 五、蛋白质的性质 六、食物中的蛋白质 七、蛋白质的分离与纯化
一、蛋白质的化学组成与分类
主要组成元素：C、H、O、N、S 及 P、Fe、 Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。 百分数约为：碳占50~55%，氢占6~8%， 氧占20~30%，氮占15~18%及硫占0~4%。 大多数蛋白质所含氮素约为16%，因该元素容 易用凯氏(Kjeldahl)定氮法进行测定。 故蛋白质的含量可由氮的含量乘以 6.25(100/16)计算出来: 即：蛋白质含量＝6.25×样品含氮量
aa向正极移动 aa向负极移动 aa不移动
pI的测定：
酸碱滴定法； 基于aa所带基团 均可解离； 得到弱酸弱碱曲 线； 根据aa上可解离 基团的pK值计算 等电点： pK：解离常数。 以甘氨酸为例：
由此可知：
在生理pH内，aa 的羧基和氨基全部解离； 具有这种性质的物质称两性电解质； 带有相反基团的分子叫两性离子； 滴定中Gly的阳离子（R+）、阴离子（R-） 和两性离子（R°）的比例随pH而变； 当溶液中只有两性离子时， pH = pI
蛋白质氨基酸
蛋白质中存在的20种氨基酸，除脯氨酸外，在其 α -碳原子上都有一个自由的羧基及一个自由的氨基； 由于脯基酸的α -氨基被取代，它实际上是一种α -亚 氨基酸。此外，每种氨基酸都有一个特殊的R基团。
生物体内常见氨基酸的分类：
蛋白质氨基酸： 蛋白质中常见的20种氨基酸 稀有的蛋白质氨基酸：蛋白质组成中，除上述20 种常见氨基酸外，从少数蛋白质中还分离出一些 稀有氨基酸，它们都是相应常见氨基酸的衍生物。 如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸等。 非蛋白质氨基酸：生物体内呈游离或结合态的氨 基酸。
第二章蛋白质化学氨基酸
氨基酸（amino acid, aa)： 蛋白质的基本组成单位，是含
氨基的羧酸。是羧酸分子中Cα 上 的一个H被氨基取代而成的化合物。
R-COOH
----C-C-C-C-COOH γβα
R-C α H -COOH
H
R-C α H -COOH
NH2
蛋白质氨基酸
• 自然界中存在的氨基酸有300余种，但组成蛋白 质的有22种，称为蛋白质氨基酸，又名标准氨基 酸，其中最早发现的20种较为常见，
• 20种氨基酸中，第一个被发现的是Asn，是1806 年在植物芦笋中发现的；最后一个被发现的是 Thr，是1938年在小麦麸质中发现的。
• 2种不常见的蛋白质氨基酸：含硒半胱氨酸（第 21种）和吡咯赖氨酸（第22种）
一、氨基酸的结构
氨基酸的结构通式
COO+α
H3N C H
COOH
或
H2N
α
CH
R
（1） L-α-氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。
（2）D-α-氨基酸 D-Ala存在于肽聚糖中，D-Phe是短杆菌肽S的组分 （3）β、γ、δ-氨基酸 β-Ala是泛酸的前体，γ-氨基丁酸是传递神经冲动的化 学介质。
五、AA的重要理化性质
（一）氨基酸的物理性质
• 状态：无色晶体或粉末 • 溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，
凯氏定氮法：
100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25×100
1/16%
蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法(测定氮的经典方法)
三聚氰胺（Melamine）
• 分子量126.12。
• 牛奶中总蛋白质由大约 94%的纯 蛋白质（约3.1g/100g）和约6% 非蛋白质（约0.2g/100g）组成。 总蛋白质平均含量为3.3%。
氨基的羧酸。是羧酸分子中Cα 上 的一个H被氨基取代而成的化合物。
R-COOH
----C-C-C-C-COOH γβα
R-C α H -COOH
H
R-C α H -COOH
NH2
蛋白质氨基酸
• 自然界中存在的氨基酸有300余种，但组成蛋白 质的有22种，称为蛋白质氨基酸，又名标准氨基 酸，其中最早发现的20种较为常见，
• 20种氨基酸中，第一个被发现的是Asn，是1806 年在植物芦笋中发现的；最后一个被发现的是 Thr，是1938年在小麦麸质中发现的。
• 2种不常见的蛋白质氨基酸：含硒半胱氨酸（第 21种）和吡咯赖氨酸（第22种）
一、氨基酸的结构
氨基酸的结构通式
COO+α
H3N C H
COOH
或
H2N
α
CH
R
（1） L-α-氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸和L-鸟氨酸是合成精氨酸的中间产物。
（2）D-α-氨基酸 D-Ala存在于肽聚糖中，D-Phe是短杆菌肽S的组分 （3）β、γ、δ-氨基酸 β-Ala是泛酸的前体，γ-氨基丁酸是传递神经冲动的化 学介质。
五、AA的重要理化性质
（一）氨基酸的物理性质
• 状态：无色晶体或粉末 • 溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，
凯氏定氮法：
100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25×100
1/16%
蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法(测定氮的经典方法)
三聚氰胺（Melamine）
• 分子量126.12。
• 牛奶中总蛋白质由大约 94%的纯 蛋白质（约3.1g/100g）和约6% 非蛋白质（约0.2g/100g）组成。 总蛋白质平均含量为3.3%。
第二章蛋白质化学蛋白质的结构(共67张PPT)
肽键为一平面
相邻的a碳原子呈反式构型
3、肽的命名及结构
• 1、根据所含AA数目：二肽、三肽、四肽等 • 2、根据来源和功能：如，脑啡肽、短杆菌肽S等。 • 3、肽结构：自然界中存在的肽有开链式结构和
环状结构。环状结构中没有游离的氨基末端和 游离的羧基末端，微生物中常见，如，短杆菌 肽S 。
4、多肽链的表达式
〔1〕组成蛋白质的多肽链数目； 2、根据来源和功能：如，脑啡肽、短杆菌肽S等。
2、亚基间呈特定的三维空间排布，依赖次级键维持其结构稳定 ．
〔2〕多肽链的氨基酸顺序； 3、蛋白质分子中亚基可相同，也可不相同。
常用的有巯基乙醇(mercaptoethanol) 、巯基乙酸(mercaptoacetic acid) 、二硫苏糖醇(dithiothreitol, DTT)等。 硼氢化锂〔LiBH4〕
2H2O
GSSG
NADP+
GSH复原酶
NADPH+H+
2. 多肽类激素及神经肽
• 体内许多激素属寡肽或多肽
• 神经肽(neuropeptide)
(三)蛋白质一级结构的测定
要求
• 样品必须是均一的。纯度在>97%以上 • 知道蛋白质的相对分子质量
• (1)组成蛋白质的多肽链数目 (2)多肽链的氨基酸种类、数目及排列顺序; (3)多肽链内或链间二硫键的数目和位置。 ★其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白 质高级结构及其生物功能的根底。
化学裂解法
溴化氰法〔CNBr〕:特异性水解对Met羧基形成的 肽键 羟胺法:羟胺专一裂解Asn-Gly的肽键，酸性条件下 裂解Asn-Pro肽键。
酶水解法〔专一性高，水解产率高〕
胰蛋白酶: 胰凝乳蛋白酶〔糜蛋白酶〕: 胃蛋白酶:
第二章 蛋白质
第二节 肽
一、肽、肽链和肽键
氨基酸与氨基酸之间通过α -氨基和α -羧基形成酰胺键共价地 结合在一起,这样形成的产物叫做肽（Peptide）。
在蛋白质化学中，这种酰胺键称为肽键（Peptide bond）。
由氨基酸借肽键所形成的一条线性的链状分子就叫做肽链 (peptide chain) 。在肽链结构中,每个的氨基酸不再是完整的， 因此叫做氨基酸残基（residue）。
第二章 蛋白质
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
氨基酸 肽 蛋白质的分离与鉴定 蛋白质的结构 蛋白质的变性与复性
蛋白质概述
蛋白质-英文为“Protein”——第一重要
生老病死，万物轮回(蛋白质层次)
生（诞生、生长）：在蛋白质（酶）控 制（催化）下的老细胞计划性凋亡和新细胞的 再生（细胞新陈代谢）、活细胞物质的代谢。 老？ 蛋白质功能的普遍衰退(?)。
提问：什么是α-氨基酸？
----C-C-C-C(NH2)-COOH
----C-C-C (NH2)- C - COOH
α-氨基酸
β-氨基酸
----C-C (NH2)- C - C - COOH γ-氨基酸
（二）氨基酸侧链的性质与分类
常见的蛋白质氨基酸有20种
20种都是-氨基酸 除甘氨酸(Gly)外， -C都是不对称碳原子，且 都为L-构型 脯氨酸(Pro)不含游离的氨基，为亚氨基酸 半胱氨酸(Cys)和蛋氨酸(Met)含有S元素
五、 氨基酸的化学性质
1、与茚三酮的反应
弱酸 加热 茚三酮
<氨基与羧基共同参加的反应>
脱羧，脱氨
还原茚三酮
脯氨酸与茚三酮反应生成亮黄色化合物 天冬酰胺--棕色
生理生化2第二章(1)蛋白质
第二章蛋白质蛋白质（Protein)是最基本的生命物质之一,是细胞中含量最丰富、功能最多的生物大分子。
它参与动物、植物、微生物的几乎所有生命结构和生命过程,它在细胞结构、生物催化、物质运输、运动、防御、调控以及记忆、识别等各个方面起着极其重要的作用。
恩格斯<<自然辨证法>>：生命是蛋白体存在的方式无论在什么地方，只要我们遇到生命，我们就会发现生命是和某种蛋白体相联系的;并且无论在什么地方,只要我们遇到不处于解体过程的蛋白体,我们也无例外地发现生命。
一、元素组成：蛋白质主要含有C、H、O、N，有的还含有S、P等，蛋白质元素组成与糖、脂不同的是含有N，而且大多数蛋白质含N量相当接近，约为15—17%，平均为16%，所以在任何生物样品中，每克N的存在大约表示该样品含有100/16=6.25g蛋白质(蛋白质指数）,因此,只要测定生物样品中的含N量,就能计算出蛋白质的大致含量。
例如测定100克面粉中含有2gN，说明100克面粉里含有2×6.25=13.25g蛋白质,面粉的蛋白质含量=13.5%。
三聚氰胺（英文名：Melamine），是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。
简称三胺，俗称蜜胺、蛋白精，又叫2 ,4 ,6-三氨基-1,3,5-三嗪、1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺、2,4,6-三氨基脲、三聚氰酰胺、氰脲三酰胺。
它是白色单斜晶体，几乎无味，微溶于水。
不溶於丙酮、醚类、对身体有害，不可用於食品加工或食品添加物。
然而，近日青海、甘肃、吉林等省再现三聚氰胺超标奶粉，超标500余倍。
很可能是对尚未完全销毁的“三鹿问题奶粉”进行加工、销售。
二、蛋白质是高分子物质结构复杂，分子量大，一般都在一万道尔顿（D）以上，蛋白质可被酸、碱和蛋白酶催化水解，使蛋白质分子断裂，分子量逐步变小，最后水解成AA。
L -和L 或 D -α－氨基酸的混合物完全水解酸或碱催化水解几种蛋白酶催化水解部分水解得到多肽片段L-α－氨基酸的混合物蛋白质酸水解：在体外加5—10倍20%Hcl水解蛋白质24hr，即可使蛋白质水解成AA（举例：猪毛制备AA，胱aa、赖aa、精aa等）碱水解：毛发蛋白6molNaOH溶液中煮沸6hr 水解成AA酶水解在生物体内，蛋白质主要是在蛋白酶的催化下分解的，在水解过程中由于水解方法和条件不同，可以得到不同程度的降解物。
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第二节 氨基酸
(2)碱法水解 (3)酶法水解 选择合适的蛋白酶，在适当的 pH和温度条件下与蛋白质溶液混匀，保温， 经一定时间得到所需的水解产物。 啤酒工业中用蛋白酶水解大分子蛋白质可 除去蛋白质混浊。增加产品稳定性。 (4)稀酸、稀碱水解
第二节 氨基酸
二、氨基酸的结构和分类 1、常见氨基酸 2、蛋白质分子中的稀有氨基酸
第一节 概述
二、蛋白质的化学组成 1、元素组成： 主要有C、H、O、N和少量S 有些蛋白质还有P、Cu、Fe、Mn、Mo、Co、 Zn、Mg、Ca等矿质元素
蛋白质换算系数
第一节 概述
2、蛋白质大分子的化合物组成 两种类型：单纯蛋白质和结合蛋白质
第一节 概述
单纯蛋白质：完全水解产物只有α-氨基酸。 结合蛋白质：由单纯蛋白质与耐热的非蛋白 质物质结合而成的，其非蛋白质部分称为 辅基。 结合蛋白质分子＝单纯蛋白质+辅基
第二章 蛋白质
第一节 概述
一、蛋白质的概念 二、蛋白质的化学组成 三、蛋白质的分类 四、蛋白质的分布和生物学意义
第一节 概述
一、什么是蛋白质 蛋白质是一切生物体中普遍存在的， 由天然氨基酸通过肽键连接而成的生物大 分子；其种类繁多，各具有一定的相对分 子质量、复杂的分子结构和特定的生物功 能；是表达生物遗传性的一类主要物质。
第一节 概述
2、蛋白质的生物学作用 (1)形态学功能：生物体的各种组织结构都有 蛋白质参加构成，如动物的角、毛、肉等 形态结构的干物质主要成分都是蛋白质。 (2)生理活性功能：如酶的催化作用，糖蛋白 的细胞识别作用 (3)外氨基酸
一、蛋白质的水解 二、氨基酸的结构和分类 三、氨基酸的理化性质 四、氨基酸的分离制备和分析鉴定
第二节 氨基酸
1、常见氨基酸 从不同天然蛋白质完全水解产物中分离到 的20种基本氨基酸，称为常见氨基酸。 结构通式：
第二节 氨基酸
常见氨基酸的共同点： (1)都是α-氨基酸 (2)除甘氨酸之外，都是L-型氨基酸
区别主要在于R基团的结构和性质不同
第二节 氨基酸
常见氨基酸的分类和结构 ①根据R基团的化学结构分为脂肪族、芳香 族和杂环族氨基酸三类。 ②根据R基团的酸碱性质分为中性、酸性和 碱性氨基酸三类。 ③根据R基团的电性质可分为：疏水性R基 团氨基酸、不带电荷极性R基团的氨基酸 和带电荷R基团的氨基酸。
第一节 概述
三、蛋白质的分类 (1)根据蛋白质分子的形状分为球状蛋白质和 纤维状蛋白质。 (2)根据蛋白质分子的化学组成分为单纯蛋白 质和结合蛋白质，再分别根据溶解性质和 辅基成分分为若干小类。 (3)根据生理功能将蛋白质分为生理活性蛋白 质和非活性蛋白质。
第一节 概述
四、蛋白质的分布和生物学意义 1、分布 人体干重的45％是蛋白质 酵母菌为32～75％
第二节 氨基酸
氨基酸的等电点：使氨基酸分子所带正负 电荷相等，净电荷为零的环境pH称为氨基 酸的等电点，用pI表示。 氨基酸在等电点时溶解度最小，易发生沉 淀。发酵生产中，可根据这种性质，从发 酵液中提取氨基酸。
第二节 氨基酸
中性氨基酸的pI在微酸性；碱性氨基酸的 pI在碱性pH范围；酸性氨基酸的pI在酸性 pH范围。
第二节 氨基酸
1、一般物理性质 各种常见氨基酸均为无色结晶。 结晶形状因氨基酸的构型而异。 各种氨基酸均溶于水，但溶解度差别很大。 所有氨基酸都易溶于稀酸、稀碱溶液中。 除甘氨酸之外，每种氨基酸都有旋光性和 一定的比旋光度。 各种常见氨基酸对可见光均无吸收能力。
第二节 氨基酸
第二节 氨基酸
一、蛋白质的水解 1、完全水解和不完全水解 蛋白质在水解中的变化：
蛋白质分子→多肽→寡肽→二肽→α-氨基酸
※ ※
完全水解 不完全水解
第二节 氨基酸
2、常用的蛋白质的水解方法 (1)酸水解法 用稀硫酸或稀盐酸与蛋白质一 起保温，可得到不完全水解产物。用浓盐 酸在高温下可将蛋白质完全水解。 酸法水解是最常用的方法。
层析技术由三个基本条件构成： (1)水不溶性惰性支持物。 (2)流动相(即溶剂系统)能携带溶质沿支持物流动。 (3)固定相是附着在支持物上的水或离子基团， 能对各种溶质的流动产生不同的阻滞作用。
当流动相沿固体支持物流动时，因混合样品 中的各种组分与固定相和流动相的亲和力不同， 随流动相流动的速度有快有慢，彼此逐渐分离， 各自形成单组分的区带。
①成肽反应 ②茚三酮反应 ③羰氨反应 ④个别R基团的反应
第二节 氨基酸
四、氨基酸的分离制备和分析鉴定 层析法是近代生化中非常有效的常用分离 方法。 对于氨基酸混合样品，或者其他各种性质 相近，一般化学方法难以分离的混合样品 都能使用层析法达到分离分析的目的。
第二节 氨基酸
1 pI pK 1 pK 2 2
第二节 氨基酸
3、氨基酸的重要化学性质 （1）α-氨基的反应 （2）α-羧基的反应 （3）α-氨基和α-羧基共同参加的反应
α-氨基的反应
①与亚硝酸反应 ②与甲醛反应
α-羧基的反应
①脱羧反应 ②成盐反应
α-氨基和α-羧基共同参加的反应
第二节 氨基酸
2、蛋白质分子中的稀有氨基酸 参加天然蛋白质分子组成的氨基酸， 除了上述20种有遗传密码的基本氨基酸之 外。在少数蛋白质分子中还有一些不常见 的氨基酸，称为稀有氨基酸。它们都是在 蛋白质分子合成之后，由相应的常见氨基 酸分子经酶促化学修饰而成的衍生物。
第二节 氨基酸
三、氨基酸的理化性质 1、一般物理性质 2、氨基酸的两性解离及等电点 3、氨基酸的重要化学性质
2、氨基酸的两性解离及等电点 氨基酸分子中具有碱性基团氨基(-NH2) 和酸性基团羧基(-COOH)：氨基的N原子 有未共用电子对，能接受质子(H+)成带正 电荷的铵离子(-NH)；羧基能给出质子成 带负电荷的羧根负离子(COO-)。像氨基酸 这种在同一分子中带有性质相反的酸、碱 两种解离基团的化合物，称为两性化合物 或两性电解质。
第二节 氨基酸
层析法分类： 吸附层析 离子交换层析：氨基酸混合液 分配层析：氨基酸混合液 分子筛过滤层析：蛋白质混合液 离交与分子筛效应两种机理相结合的层析
Thank you!