2蛋白質化學PPT學習教案

1、會計學1 2蛋白質化學蛋白質化學 一、蛋白質的分子大小 蛋白質是分子量很大的生物分子，相對分 子質量大于6000，最高可達40000 000（ 煙草花葉病毒）。 第1頁/共31頁 二、蛋白質的兩性離解和電泳現象 蛋白質與氨基酸及多肽一樣，能夠發(fā)生兩性離解，也有等電點。蛋白質所帶的正負電荷恰好相等，在電場中蛋白質分子不移動，溶解度最小，此時的pH為蛋白質的等電點pI 。在等電點時蛋白質的粘度、滲透壓、膨脹性及導電能力均為最小。 在不同的pH環(huán)境下，蛋白質的帶電性質不同。在等電點偏酸性溶液中，蛋白質粒子帶負電荷，在電場中向正極移動；在等電點偏堿性溶液中，蛋白質粒子帶正電荷，在電場中向負極移動，這種

2、大分子化合物在電場中移動的現象稱為電泳(Electrophoresis)。 蛋白質在等電點pH條件下，不發(fā)生電泳現象。此時因沒有相同電荷而相互排斥的影響，所以最不穩(wěn)定，溶解度最小，極易借助引力迅速結合成較大的聚集體，而沉淀析出，可以將蛋白質進行分離、純化。 第2頁/共31頁 三、蛋白質的膠體性質 由于蛋白質的分子量很大，它在水中能夠形成膠體溶液。蛋白質溶液具有膠體溶液的典型性質，如丁達爾現象、布朗運動、不能透過半透膜、電泳現象等。 由于膠體溶液中的蛋白質不能通過半透膜，因此可以應用透析法將非蛋白的小分子雜質除去，達到分離純化蛋白質的作用（透析法）。 蛋白質膠體溶液的穩(wěn)定性與它的分子量大小、所帶

3、的電荷和水化作用有關。(質點大?。?01000；質點帶相同的電荷；質點與溶劑分子相結合，形成溶劑化層) 第3頁/共31頁 （1）水膜（水化層）：蛋白質顆粒較大，在溶液中有較大的表面，其表面分布有很多極性、非極性基團。其中極性基團和水的高度親和性，使其與水相遇時，很容易被蛋白質吸住，在顆粒外面易形成一層水膜，因此，蛋白質在水溶液中比較穩(wěn)定而不易沉淀。 （2）所帶電荷：蛋白質顆粒在非等電狀態(tài)時帶有相同電荷，使蛋白質顆粒間相互排斥，存在一定距離，不易互相凝集而沉淀。 第4頁/共31頁 四、 第5頁/共31頁 1、非變性沉淀 要點： (1)在溫和條件下，通過改變溶液的pH或電荷狀況，使蛋 白質從膠體溶

4、液中沉淀分離，稱其為可逆沉淀 。 (2) 在沉淀過程中，結構和性質都沒有發(fā)生變化，在適當 的條件下，可以重新溶解形成溶液，這種沉淀又稱為 非變性沉淀。 (3)可逆沉淀是分離和純化蛋白質的基本方法，如等電點 沉淀法、鹽析法和有機溶劑沉淀法等。 第6頁/共31頁 鹽析： 加硫酸銨、氯化鈉等中性鹽，可以破壞蛋白質膠體周圍的水膜，同時中和了蛋白質分子的電荷而產生沉淀的現象為鹽析。 此時鹽濃度較高，達到了飽和或半飽和程度。 （1）可用此法分離制備蛋白質，pH=pI時鹽析效果最好。 （2）不同蛋白質的顆粒大小不同，帶電荷不同，親水程度不同，故鹽析時所需的鹽濃度不同，調節(jié)混合蛋白質溶液的鹽濃度，可使各種蛋白

5、質先后分別沉淀，此法稱為分級沉淀或分段鹽析。 血清中：加硫酸銨 50濃度 分離出球蛋白 飽和 分離出清蛋白（白蛋白） 當鹽濃度較低時，蛋白質的溶解度以增加的趨勢為主，稱為鹽溶。 這是因為蛋白質顆粒上吸附無機鹽離子后，使蛋白質顆粒帶同種電 荷而互相排斥，并與水分子作用加強，從而溶解度增加。 第7頁/共31頁 有機溶劑 水和有機溶劑有較強的作用，如乙醇、丙酮等其親水性大 于蛋白質分子，可與大量水分子相締合，使蛋白質顆粒表面 的水分子層逐漸消失，這種物質稱為脫水劑。 蛋白質脫水后，其顆粒表面處于不規(guī)則的擴散過程中，顆粒 之間互相碰撞，積聚形成大顆粒，溶液先發(fā)生混濁，然后出現 絮狀，進而沉淀析出。 7

6、5%酒精消毒效果好于95%的酒精。 低溫時用丙酮脫水沉淀蛋白質，可保持其原有生物活性，因而 可用于進行酶等生物活性蛋白質的提取。 第8頁/共31頁 變性沉淀 要點： (1)在強烈沉淀條件下，不僅破壞了蛋白質膠體溶液的 穩(wěn)定性，而且也破壞了蛋白質的結構和性質，產生 的蛋白質沉淀不可能再重新溶解于水，稱其為不 可逆沉淀 。 (2)由于沉淀過程發(fā)生了蛋白質的結構和性質的變化， 所以又稱為變性沉淀。 (3)如加熱沉淀、強酸堿沉淀、重金屬鹽沉淀和生物堿 沉淀等都屬于不可逆沉淀。 第9頁/共31頁 加熱沉淀 加熱使蛋白質天然結構解體，疏水基外 露，因而破壞了水化層，少量鹽類促進蛋 白質加熱凝固，當蛋白質處

7、于等電點時， 加熱凝固最完全和最迅速。 將大豆蛋白質溶液加熱并點入少量鹽 鹵（MgCl2）制豆腐使大豆蛋白變性沉淀。 第10頁/共31頁 加酸 加苦味酸、丹寧酸、三氯乙酸等能和蛋白質化 合成不溶解的蛋白質鹽而沉淀。 一般蛋白質的等電點偏酸性，加酸使蛋白 質達等電點，蛋白質溶解度降低而沉淀。往 往加濃酸時蛋白質變性而沉淀，加酸同時加 熱，則更容易沉淀。 第11頁/共31頁 加重金屬鹽 重金屬鹽如鉛鹽、汞鹽、銀鹽等，蛋白質在堿性 溶液中帶負離子，pH大于pI，蛋白質容易與 重金屬離子結成不溶物而沉淀。 重金屬鹽類作消毒劑就是利用其噬菌體蛋白 沉淀變性的原理。搶救重金屬鹽中毒的病人也 應用此原理。

8、第12頁/共31頁 蛋白質的性質與它們的結構密切相關。某些 物理或化學因素，能夠破壞蛋白質的結構狀態(tài)， 一些氫鍵等次級鍵變化引起蛋白質理化性質改變 并導致其生理活性喪失，這種現象稱為蛋白質的 變性。變性后的蛋白質稱為變性蛋白質。 要點： （1）生理活性的減弱或喪失是變性作用的最主要的特征。（2）其次溶解度降低，一些側鏈基團暴露，不對稱性增加。（3）一些物理化學常數及生物化學性質發(fā)生改變。 第13頁/共31頁 如酶變性后，失去催化活性，活性中心 解體；血紅蛋白失去載氧能力；抗體蛋 白失去免疫能力；胰島素失去調節(jié)血糖 的生理功能等等。 第14頁/共31頁 變性蛋白質通常都是固體狀態(tài)物質，不溶于水和

9、其它溶劑，也不可能恢復原有蛋白質所具有的性質。所以，蛋白質的變性通常都伴隨著不可逆沉淀。引起變性的主要因素是熱、紫外光、激烈的攪拌以及強酸和強堿等。 第15頁/共31頁 大部分蛋白質均含有帶芳香環(huán)的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。 這三種氨基酸的在280nm 附近有最大吸收。因此，大多數蛋白質在280nm 附近顯示強的吸收。 利用這個性質，可以對蛋白質進行定性鑒定。 第16頁/共31頁 七、蛋白質的顏色反應 1、雙縮脲反應： 兩分子雙縮脲與堿性硫酸銅作用，生成紫紅色的絡合物（雙縮尿銅鉀氫氧化物）。 含有兩個或兩個以上肽鍵的化合物，能發(fā)生同樣的反應。 肽鍵的反應，肽鍵越多顏色越深。 第17頁/共31頁

10、 2、米倫氏（Millon）反應 酪氨酸及含有酪氨酸的蛋白質有此顯色反應（酚羥基反應）。 米倫試劑為硝酸、亞硝酸、硝酸汞、亞硝酸汞的混合物。 蛋白溶液中，加入米倫氏試劑，產生白色沉淀，加熱后沉淀變成紅色。 第18頁/共31頁 3、乙醛酸反應 在蛋白質溶液中加入乙醛酸（HCOCOOH），將濃硫酸沿管壁緩慢加入，不使相混，在液面交界處（兩液層之間），即有紫色環(huán)形成。 色氨酸及含有色氨酸的蛋白質有此顯色反應（含有吲哚基的化合物） 鑒定蛋白質中是否含有色氨酸。 第19頁/共31頁 4、坂口反應 精氨酸及含有精氨酸的蛋白質有此反應（胍基的反應） 精氨酸與-萘酚在堿性次氯酸鈉（或次溴酸鈉）溶液中發(fā)生反應，

11、產生紅色產物。 鑒定蛋白質中是否含有精氨酸。 定量測定精氨酸含量。 第20頁/共31頁 1、按照蛋白質的組成 可以分為簡單蛋白和結合蛋白。 （1）簡單蛋白(simple protein) ：又稱為單純蛋白質。 這類蛋白質只含由-氨基酸組成的肽鏈，不含其它成分。 A、清蛋白和球蛋白： 廣泛存在于動物組織中。清蛋白易溶水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。 B、谷蛋白和醇溶谷蛋白： 植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀堿中，后者可溶于7080乙醇中。 C、精蛋白和組蛋白：堿性蛋白質，存在與細胞核中。 D、硬蛋白： 存在于軟骨、腱、毛、發(fā)、絲等組織中，分為角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。 第八節(jié) 蛋白

12、質的分類 第21頁/共31頁 （2）結合蛋白(conjugated protein) 由簡單蛋白與其它非蛋白成分結合而成。 A、色蛋白：由簡單蛋白與色素物質結合而成。 如血紅蛋白、葉綠蛋白和細胞色素等。 B、糖蛋白：由簡單蛋白與糖類物質組成。如細胞膜中的糖蛋白等。 C、脂蛋白：由簡單蛋白與脂類結合而成。 如血清-，-脂蛋白等。 D、核蛋白：由簡單蛋白與核酸結合而成。如細胞核中的核糖核蛋白等。 E、磷蛋白：由簡單蛋白質和磷酸組成。如胃蛋白酶、酪蛋白、角蛋白等。 第22頁/共31頁 2、按照蛋白質的外形(從蛋白質的特定構象出發(fā)) 可分為纖維狀蛋白質和球狀蛋白質 （1）纖維狀蛋白質(fibrous

13、protein) 分子類似纖維或細棒狀，結構比較有規(guī)律，它的溶解性 能差，在生物體內具有保護、支持、結締的功能，如膠原 蛋白、毛發(fā)中角蛋白、肌纖維蛋白等。 （2）球狀蛋白質（globular protein） 大多數蛋白質屬于這一類，外形接近球形或橢圓形，其 空間結構遠比纖維蛋白復雜，溶解性較好。如血紅蛋白、 肌紅蛋白、球蛋白、激素蛋白等。 第23頁/共31頁 3、按所含氨基酸種類 在營養(yǎng)學上，常常根據蛋白質所含的氨基酸種類是否齊全及比例是否合理， 將蛋白質分為三大類： 完全蛋白質 半完全蛋白質 不完全蛋白質 第24頁/共31頁 4、按蛋白質的功能 可以分為活性蛋白質和非活性蛋白質。 （1）活性蛋白：存在于膜上的具有各種生理 活性的蛋白質，如酶蛋白，就有運輸和儲藏 蛋白質的作用。 （2）非活性蛋白：是具有保護和支持作用的 蛋白質，如膠原蛋白、角蛋白、彈性蛋白等。 第25頁/共31頁 第26頁/共31頁 首先看蛋白質的數量，如食物中的蛋白質量好 ,但所含的數量特別少，對人體的意義不大，如馬 鈴薯中的蛋白。其次，蛋白質的消化率也影響其 營養(yǎng)價值。生大豆和豆腐所含蛋白質是一樣的， 但生大豆消化率僅為60，加工成豆腐后為90 ，營養(yǎng)價值大