山东畜牧兽医职业学院食品专业食品生物化学

食品生物化学

第一章Pr化学

一、Pr生物学功能

1、维持组织细胞的生长、修补和更新——营养功能构成生物膜；

2、转变为生理活性物质——“酶”参与催化，调节代谢；

血红蛋白运输氧；

肌动球蛋白参与肌肉收缩（运动）；

免疫球蛋白参与免疫反应（防御功能）；

神经递质参与神经兴奋传导；

激素参与代谢调节；

3、供能功能——氧化分解供给能量；

4、各种Pr的含量都比较接近。

二、Pr的分类

１、分子组成

２、分子形状

球状Pr：外形似球，易溶解；

纤维状Pr：外形似纤维状，不溶于水；

３、AA：

是Pr的基本组成单位；

分为标准AA和编码AA；

脯氨酸为α-亚AA；

除甘氨酸外其余α-AA分子中的α-碳原子均为手性（不对称）碳原子；

写在左侧为L-型AA；

天然Pr中的所有AA都是L-型AA，-NH

２

Pr组成成分中不含有Ｄ-型AA；

４、营养学

分为必需AA和非必需AA

必需AA：缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、苏氨酸、蛋氨

酸（甲硫氨酸）、赖氨酸

非必需AA：丙氨酸、脯氨酸、甘氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、精氨

酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺；

半必需AA：组氨酸；

三、Pr的结构

１、一级结构：

指多肽链上各种AA的组成和排列顺序，是由遗传信息即编码Pr的基因决定

的，是Pr的基础结构；

２、高级结构（构象）

维持Pr的高级结构稳定的力主要是非共价键，包括氢键、离子键、范德华力和疏水力等，均属非共价键，为维系力。

１）二级结构

多肽链主链的肽键之间借助氢键形成的有规律的构象；

天然Pr的结构有α-螺旋、β-折叠、β-转角结构以及不规则卷曲；

２）三级结构

多肽链中所有原子和基团在三维空间中的排布，是在二级结构基础上形

成的具有生物活性的构象；

形成的紧密球状结构（如肌红蛋白），这是Pr发挥生物学功能所必需

的；

作用力：氢键、离子键、二硫键、疏水力；

多肽链分子中的AA侧链分为亲水性极性侧链和疏水性非极性侧链（疏

水性基团）

疏水性基团在水介质中具有比开水埋藏在分子的内部而相互聚集的倾

向，这一现象称为疏水作用，疏水作用是维系Pr三级结构最主要的力；

其维系Pr三级结构的力还有氢键、盐键（离子键）、范德华力和二硫

键。

３）四级结构

由两条或两条以上具有三级结构的多肽链通过非共价键聚合而成特定

三维结构的Pr构象；

每一条具有三级结构的多肽链成为一个亚基，在四级结构中，其几个亚

基可以相同也可以不同，例如血红蛋白是由４个亚基聚合而成的，４个

亚基两两相同，也是寡聚蛋白，具有变构作用（效应）。

３、高级结构和功能的关系

１）一级结构：结构相似，空间结构相似，功能相似，eg：镰刀形横细胞贫血症（分子病）；

2）高级结构：

a.变性：

理化因素作用下，Pr由天然的有序的状态转变成伸展的无序的状态，并引起生物功能的丧失以及物化性质的改变；

Pr变性的结果是生物活性丧失，理化及免疫学性质的改变，其实质是维持高级结构的非共价键及空间结构的破坏，一级结构不变；

变形后只存在肽键，不存在氢键、离子键、范德华力、疏水力；

b.变构作用：

具有四级结构的寡聚蛋白，当其中一个亚基与调节物分子结合后，其构象发生变化，这种变化又引起相邻其他亚基的构象发生变化，从而影响其功能，这种作用称为变构；

这类调节物分子称为变构剂；

变构蛋白与变构剂之间的动力学关系为典型的S型曲线。

四、理化性质

1、两性性质：

Pr由AA组成，因此Pr与AA相似，为两性电解质；当调节溶液的pH，使Pr所带的正负电荷相等，成为两性离子，在电场中，既不向阳极移动，也不向阴极移动，此时溶液的pH称为Pr的等电点（pI）;

pH＞pI 带负电；pH＜pI 带正电

在等电点时，Pr以两性离子形式存在，净电荷为零，溶解度最小，易沉淀析出，利用此性质可以分离和纯化Pr；

各种Pr的等电点不同，相对分子质量、颗粒大小、所带电荷数也各不相同，

在电场中移动的方向和速率各不相同。

2、Pr的胶体性质

Pr具有布朗运动、丁道尔现象、电泳现象、不能透过半透膜、吸附能力等胶体溶液的特性；

Pr的水溶液是一种稳定的亲水胶体，维持Pr胶体溶液稳定的重要因素有Pr颗粒表面带有很多亲水基团、Pr颗粒在非等电点状态时带有相同电荷使Pr颗粒之间相互排斥；

3、Pr的沉淀

破坏了Pr颗粒表面的水膜或中和颗粒表面的电荷，则使Pr沉淀析出的现象；

盐析：高浓度的盐溶液会降低Pr在溶液中的溶解性，发生沉淀；常用中性盐，使用频率由高到低为硫酸铵、硫酸钠、氯化钠；

盐溶：Pr水分子中加入少量的中性盐会增加Pr在溶液中的溶解性；

加入水溶性有机溶剂：水溶性有机溶剂（酒精、甲醇、丙酮等）对水的亲和力比Pr的大，能破坏Pr胶粒的水膜，而使Pr溶液的稳定性降低；

加入重金属盐：Pr与重金属离子（汞、铅、铜、银）结合成不溶性的盐而沉淀。因为在碱性溶液中Pr带负电荷，更易与重金属正离子结合成盐。在碱性条件下有利于Pr的沉淀。

4、Pr的紫外吸收性质

Pr分子中芳香族AA（酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸）在280nm（A

280

）的紫外光处有吸收峰——紫外分光光度计测定Pr浓度；

朗伯比定律：C

1/C

2

=A

1

/A

2

5、呈色反应

1)双缩脲反应：Pr+硫酸铜→红色或蓝紫色物质；脲→尿素；

2)茚三酮反应：Pr+茚三酮→蓝紫色物质；

凡含有α-AA的Pr都能进行此反应；

3)酚试剂试验：Pr+碱性硫酸铜及磷钨酸-钼酸→蓝色物质；

反应基团为酚基，参与的AA为酪氨酸；

4)米隆反应：Pr+米隆试剂→砖红色沉淀；

反应基团为酚基，参与的AA为酪氨酸；

5)黄色反应：Pr+硝酸→黄色物质；

参与的AA为酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、硝基与苯环生成黄色的硝基化合物；

6)醋酸铅反应：凡有光胱氨酸、胱氨酸的Pr都能与醋酸铅起反应，因含-SH或-S-S-能生成褐色硫化铅沉淀；

6、二硫键可使Pr的机械强度增加。