第三章 蛋白质.ppt

❖ 二、蛋白质的疏水性
❖ 可以根据各氨基酸的疏水性来求得蛋白质的 平均疏水性。 即各氨基酸的疏水性的总和除以氨 基酸残基数n。
❖ 计算蛋白质的平均疏水性，可预测其水解物 是否产生苦味
❖ 平均疏水性＞5.85kJ/mol残基，水解物可能 有苦味
❖ 平均疏水性＜5.43KJ/mol，水解物无苦味
三、蛋白质的呈色反应
构象发生改变 ❖ 导致二硫键断裂 ❖ (7)表面活性剂 ❖ 打断疏水相互作用，导致蛋白质展开 ❖ (8)还原剂 ❖ 使蛋白质的二硫键还原，从而改变蛋白质的原
有构象，造成蛋白质的不可逆变性。
❖ 4、变性对性质的影响
❖ （1）生物活性丧失（酶、激素、毒素、抗 体……）
❖ （2）溶解度降低（疏水基团暴露） ❖ （3）改变水合性质 ❖ （4）易于酶水解 ❖ （5）粘度增大 ❖ （6）不能结晶
3.疏水性
❖
非极性基团所具有的性质
❖
氨基酸侧链的疏水性可用氨基酸从乙醇中
转移到水中的自由能变化表示
4.与亚硝酸反应（樊氏）测定方法P51
氨基酸与亚硝酸作用可生成相应的羟基酸 并释放出N2。
此性质可测定氨基酸的含量。
5、茚三酮反应
氨基酸可与茚三酮缩合产生蓝紫色化合物， 最大吸收峰在570nm。
该反应可作为蛋白质定性、定量分析的基础。
+NH3
-HH
+NH3
-OOC-CH-CH2-S S-CH2-CH-COO-
+NH3
+NH3
二硫键
胱氨酸
❖二、氨基酸的理化性质
❖ １．溶解度
❖ 溶于水，其中天冬氨酸、半胱氨酸、 谷氨酸、酪氨酸溶解度较低
❖ 所有的氨基酸都溶于酸和碱的溶液
❖ ２．熔点
❖ 具有较高的熔点，一般＞200℃；个 别＞300℃
胺 侧链含极性基团
C. 酸性氨基酸 Glu，Asp ——侧链基团在中性溶液中解离后带负电荷。
天冬氨酸 aspartic acid 谷氨酸 glutamic acid
Asp D Glu E
2.97 3.22
D. 碱性氨基酸 His，Arg，Lys ——侧链基团在中性溶液中解离后带正电荷。
赖氨酸 Lys（K）
6. 与金属离子反应 许多重金属离子都能和氨基酸的羧基、氨基、
硫氢基（—SH）反应生成不可解离的螯合物 应用: 临床医学的解救重金属中毒病人，可
用高蛋白食物先灌肠如牛奶，豆浆等，然后再洗 胃。
第二节 蛋白质的分类和结构
一、蛋白质的分类
（一 ） 按组成分 1.简单蛋白质: 水解产物全部为氨基酸 如清蛋白、球蛋白 2.结合蛋白质 : 水解产物中除了氨基酸外，还有 其它非蛋白质的成分 如脂蛋白、糖蛋白、磷蛋白 3、衍生蛋白质：用酶或化学方法处理蛋白质后 得到的相应产物。
第三章 蛋白质
什么是蛋白质?
蛋 白 质 (protein) 是 由 许 多 氨 基 酸 (amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分 子含氮化合物。
蛋白质的生物学重要性
1. 蛋白质是生物 体重要组成成分
分布广：所有器官、组织都含有蛋白质； 细胞的各个部分都含有蛋白质。
力 ❖ 四级结构：氢键、疏水键
第三节 蛋白质的理化性质
❖ 一、两性电离 ❖ 含有大量的酸性和碱性基团 ❖ 对酸和碱都具有强大的缓冲能力
蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外， 氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条 件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。
* 蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成 正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电 荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。 * 处于等电点的蛋白质溶解度最低.
原子都为不对称碳原子,
❖
A. 氨基酸都具有旋光性；
❖
B. 每一种氨基酸都具有右旋(D)-型和左旋（L）
-型两种立体异构体。
❖ 目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为L-型。
α－氨基酸的通式
COO-
CHRH3
C +NH3
H
甘丙氨氨酸酸 L-氨基酸的通式
特殊的氨基酸
• 脯氨酸
（唯一的亚氨基酸）
CH2 CH2
⒈茚三酮反应(ninhydrin reaction)
蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚 三酮反应。
⒉双缩脲反应(biuret reaction)
蛋白质和多肽分子中肽键中的氮原子孤对 电子在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或 红色，此反应称为双缩脲反应。
❖ **四、蛋白质的变性作用
❖ 1、定义 ❖ 因环境因素的影响，蛋白质分子的天然构象
具有周期性结构的构象。 ❖ 主链上原子的空间排列——二级结构
❖ 其排列方式有： ❖ α—螺旋三维结构(A、 B、 Z型) ：链内形成
氢键的结果 ❖ β—折叠结构 ：链间形成氢键的结果，必须
是两条链或以上的 ❖ β—弯曲（转角）结构 ❖ 无规卷曲
❖ 3、三级结构
❖ 多肽链借助各种作用力，进一步折叠卷曲形
❖
蛋白质
Td
❖
羧肽酶
63
❖
肌红蛋白
79
❖ 胰蛋白酶抑制剂
77
❖
α-乳清蛋白
83
❖
大豆球蛋白
92
❖
燕麦球蛋白
108
（2）机械处理 振动、揉捏、打擦产生机械剪切力，破坏
α—螺旋，导致蛋白质的网络结构改变。
应用： 面团的揉捏 肉燕、灌肠、鱼丸等的制作时的机械擂溃。
（3） PH pH=4～10稳定 极端pH改变盐键，使基团离子化，造成肽
1、水合性质
（1）水合
❖
通过蛋白质分子表面上的各种极性基团与水
Hale Waihona Puke Baidu
分子的相互作用而产生的—— （P-H2O）
❖
由于氨基酸组成不同，不同蛋白质的水结合
能力也不同。极性氨基酸（偶极－偶极）、离子
化的氨基酸（离子－偶极）、蛋白质的盐（离子
－偶极）等由于极性基团对水有更强的结合能力。
水化影响因素
①浓度C
水的总吸收量随C ↑ 而 ↑
神经细胞连接处的特异受体蛋白在接受神经 递质的作用后，可引起神经冲动的传递， )
3 氧化供能作用
第一节 氨基酸（Amino acids）
❖ 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成 人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸 （甘氨酸除外）。
一、氨基酸的结构与分类
（一）氨基酸的结构 氨基酸是蛋白质水解的最终产物，是组成蛋
❖ ⑵溶解度与溶胶
❖ 是蛋白质固有性质之一；定义P67 ❖ 应用：
A、可确定天然资源中蛋白质分离，提纯的最 适条件
B、可评价蛋白质的变性程度 C、评价蛋白质在饮料中的应用
①溶解度的影响因素 溶解度与pH、离子强度、T、溶剂种类有关P67
－68
❖ ②溶胶 ❖ 蛋白质溶液是一种胶体溶液 ❖ P 表面有各种亲水基，将H2O分子吸附表面而
CH2
CHCOONH2+
（二）氨基酸的分类
（1）按R基团的酸碱性分
中性AA 酸性AA 碱性AA
（2）按R基团的疏水性和亲水性分 疏水性R基团AA 亲水性R基团AA
（3）按R基团的化学结构分 脂肪族AA 芳香族AA 杂环族AA
❖ 按氨基酸的Ｒ基团的极性可分四类:
❖ A．非极性中性（8种） ❖ 丙 、苯丙 、缬、亮、异亮、蛋、脯、色 ❖ 有一个非极性的侧链 ❖ B．极性不带电（7种） ❖ 丝 、甘、苏 、酪 、半胱、谷氨酰胺、天冬酰
如激素或生长因子等
3）运动与支持
机体的结构蛋白：头发、骨骼、牙齿、肌肉等
4）参与运输贮存的作用
血红蛋白 ——运输氧 铜蓝蛋白 ——运输铜 铁蛋白 ——贮存铁
5）免疫保护作用
抗原抗体反应
6）参与细胞间信息传递
信号传导中的受体、信息分子等(如视网膜细 胞中存在的受体蛋白质，在感光和视觉传导中起 媒介作用；
成紧密的复杂球形分子的结构。
❖ 由二级结构形成一定构象——三级结构
❖
“螺旋之螺旋”，“折叠再折叠”
❖ 4、四级结构
❖
两条或多条肽链之间以特殊方式结合、形成有
生物活性的蛋白质。
❖ n 条多肽链在三级结构的基础缔合聚集，构成
四级结构
❖ 三、作用力和键
❖ 形成二、三、四级结构的作用力： ❖ 一 级结构：共价键 ❖ 二级结构：氢键 ❖ 三级结构：氢键、离子键、二硫键、范德华
②pH
❖
PI时，P—P作用最强 ，水合作用最小，溶
❖ 胀最小
③离子强度
❖ A、0.1～1M中性盐 ， 产生“盐溶效应”
❖ B、当C>1M时， “盐析效应”
❖
P—P > P—H2O P沉淀
❖ ④温度T
❖ 一般蛋白质变性温度为50～70℃ ，T↑，氢键
↓ ，P—H2O作用↓，即T↑，P沉淀
❖
水结合能力公式P66
遭到破坏，而使其理化性质发生改变，乃至生物 功能丧失的过程 ❖ 变性只涉及二、三、四级结构的变化 ❖ 2.变性的实质 ❖ 天然蛋白质分子从有序而紧密的结构变为松 散而无序的结构
3 导致蛋白质变性的主要因素
（1）热处理 T↑，氢键、静电力、范德华力 ↓，疏水
键↑ 变性机理：因为肽键因热处理产生剧烈的
9.74
精氨酸
组氨酸
Arg （R） His （H）
10.76
7.59
另外：
1、蛋白质中的很多氨基酸是经过加工修 饰的——修饰氨基酸 如：脯氨酸 羟基化 成 羟脯氨酸 赖氨酸 羟基化 成 羟赖氨酸
2、半胱氨酸Cys常以胱氨酸的形式存在
半胱氨酸
-OOC-CH-CH2-SH + HS-CH2-CH-COO-
热震荡而导致次级键的破坏的结果 影响因素：蛋白质的性质、浓度、水活性、
PH、离子种类、离子强度
❖ 疏水性氨基酸残基比例高的蛋白质热稳定性大
❖ 如大豆蛋白、乳酪蛋白
❖ 水能促进蛋白质的热变化(干的稳定)
❖ 大豆粉 10%H2O Td（变性温度）=115℃
❖
40%H2O Td=97℃
❖ 蛋白质热变性温度（Td）：
链展开, 一般可逆 变性机理：
由于蛋白质分子上的可解离基团发生不同 程度的解离，使蛋白质高级结构中的盐键被破 坏。
(4) 有机试剂 大多数可使蛋白质产生变性
变性机理： ①降低了溶液的介电常数，使蛋白质分子
内基团间的静电力增加； ②破坏、增加了蛋白质分子的氢键，改变
以稳定蛋白质的构象原有的作用力情况； ③进入蛋白质的疏水区域，破坏了蛋白质
白质的基本单位。从蛋白质水解物中分离出来的 氨基酸有二十种，除脯氨酸和羟脯氨酸外，这些 天然氨基酸在结构上的共同特点为：
COOH
H2N CH R
α-碳原子基团 R基团
(1)分子中同时含有羧基和氨基，且与羧基相邻 的α-碳原子上都有一个氨基，因而称为α-氨基酸。
❖ （2）除甘氨酸外,其它所有氨基酸分子中的α-碳
分子的疏水相互作用。
(5) 金属离子
❖
过渡金属离子如汞、铜、铁可使蛋白质发
生变性，这种作用在高于蛋白质等电点时更为
显著
❖ 变性机理:
❖
如Cu2+、Fe2+、Hg2+、Pb2+、 Ag3+等，易与
蛋白质分子中的－SH形成稳定的化合物，或者
是将二硫键转化为－SH基，改变以稳定蛋白质
分子结构的作用力。
❖ (6)辐照 ❖ 导致芳香族氨基酸（色、酪、苯丙）吸收，使
形成一层水膜
2、结构性质
⑴胶凝作用
❖ ①定义 ❖ 胶凝是变性蛋白质发生的有序聚集反应 ❖ P胶体体系失去流动性，成为“软胶”状态的
过程 ❖ 形成P-P > P-H2O 有序网络凝结 ❖ 水分分散在蛋白质颗粒之中形成的胶体体系 ❖ 凝胶有一定形状、弹性，半固体性质
#第四节 蛋白质的功能性质
❖一、定义 P63 ❖ 二、种类
❖ 水合性质：蛋白质与水的相互作用 (水 吸收和保持、湿润性、溶胀性、粘附性、 分散性、溶解度和粘度等)
❖ 结构性质： 蛋白质与蛋白质的相互作 用 (沉淀、胶凝和形成其它各种结构时性质)
❖ 表面性质：蛋白质的表面张力、乳化 作用、发泡性质等
酶、免疫蛋白质、受体蛋白、贮运蛋白等。 2.非活性蛋白质: 支撑或保护作用的蛋白质
胶原蛋白质、网状蛋白质、弹性蛋白质、角 蛋白质和丝心蛋白质。
二、蛋白质的结构
从 一 级 结 构 到 四 级 结 构
血红蛋白
❖ 1. 一级结构 ❖ 指由共价键结合在一起的氨基酸残基的排列
顺序。 ❖ 氨基酸排列顺序— 一级结构 ❖ 2. 二级结构 ❖ 指多肽链错助氢键作用排列成为沿一个方向、
（二 ） 按形状分 1. 球形蛋白质：粘度小，溶解性好，结构复杂
自然界绝大多数的蛋白质属于球状蛋白 血红、肌红、球、清蛋白及酶类等 2. 纤维状蛋白质：粘度大，溶解性差 肌纤维、胶原、网状、角蛋白(存在于脊椎动物 皮肤、毛发和指甲等部位)等
（三 ） 按生物功能分 1.活性蛋白质: 具有生物活性的蛋白质
含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机 分子，占人体干重的45％，某些组织含量更 高，例如脾、肺等高达80％。
2、 蛋白质具有重要的生物学功能
1）酶的生物催化作用
2）调控作用
参与基因调控： 组蛋白(真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白
质) 、非组蛋白(一组极不均一的在细胞内与DNA结 合的组织特异蛋白质 )等 参与代谢调控：