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第二十四章 氨基酸和蛋白质 1 2 3 4 5 6 7 观察与思考 思考 从结构上看 其共同点是什么 8 多个氨基酸分子可以在分子间脱水 而形成多肽 多肽是螺旋状的长链 再构成蛋白质 观察与思考 氨基酸分子中均含有羧基 COOH 和氨基 NH2 原子团 氨基酸分子中氨基接在离羧基最近的碳原子上 9 羧酸烃基上的氢原子被氨基取代后的产物 氨基 NH3去掉一个H原子剩下的部分表示 NH2 有碱性 结构 含有一个 NH2及 COOH 性质 具有两性 碱性和酸性 氨基酸 10 常见的 氨基酸 氨基乙酸 甘氨酸 氨基丙酸 丙氨酸 CH2 CH COOH NH2 氨基 苯基丙酸 苯丙氨酸 氨基戊二酸 谷氨酸 11 甘氨酸 丙氨酸 谷氨酸 习惯命名法 系统命名法 a 氨基乙酸 a 氨基丙酸 a 氨基戊二酸 简称 a 氨基 苯基丙酸 苯丙氨酸 12 3 物理性质 无色晶体 熔点较高 200 难挥发 难溶于有机溶剂 固态氨基酸 以内盐形式存在 分子内氨基与羧基结合成盐 氨基 NH2 能接受H 显碱性 4 化学性质 1 氨基酸的两性 羧基 COOH 能提供H 显酸性 OH H OH H 酸性存在形式 碱性存在形式 13 氨基酸的化学性质 酸性 CH2 COOH NaOH NH2 碱性 NH2 CH2 COONa H2O NH2 性质1 显酸 碱两性 14 一 蛋白质的两性电离和等电点1 物理性质2 两性解离等电点 isoelectricpointpI 在某一pH环境中氨基酸解离成阳性离子及阴性离子的趋势相等所带净电荷为零在电场中不泳动 此时氨基酸所处环境的pH值称为该种氨基酸的等电点 pI zwitterion 带电状态判定pIpH带正电在电场中向阳极运动pI pH不带电在电场中向阳极运动 多个氨基酸分子消去水分子而形成多肽 多肽是螺旋状的长链 多肽的性质 因肽键的存在 多肽能进行水解 性质2 分子间脱水反应 H2O 18 安徽阜阳劣质奶粉喂养下的大头婴儿 由于天天吃蛋白质含量极低的奶粉导致发育不良 身体严重浮肿 脑袋大 大头婴儿的头比较大 面部肌肉松驰 表情比较呆滞 对外界事物的刺激反应较低 为什么婴儿长期吃劣质奶粉会出现这种症状 蛋白质对小孩子的生长发育重要吗 19 食物中的蛋白质能否被人体直接吸收呢 蛋白质必需经过消化成为各种氨基酸 才能被人体吸收和利用 氨基酸是蛋白质的基本组成单位 种类有20种 20 什么是蛋白质 蛋白质 protein 是由许多氨基酸 aminoacids 通过肽键 peptidebond 相连形成的高分子含氮化合物 21 蛋白质的生物学重要性 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 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 肺及横纹肌等高达80 1 蛋白质是生物体重要组成成分 22 组成蛋白质的元素 主要有C H O N和S 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁 铜 锌 锰 钴 钼 个别蛋白质还含有碘 23 各种蛋白质的含氮量很接近 平均为16 由于体内的含氮物质以蛋白质为主 因此 只要测定生物样品中的含氮量 就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量 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 蛋白质元素组成的特点 24 蛋白质的结构 观察该图 说说从氨基酸到蛋白质大致有哪些结构层次 25 氨基酸 二肽 三肽 多肽 一条多肽链盘曲折叠形成蛋白质 多条多肽链盘曲折叠形成蛋白质 26 二 蛋白质二级结构的主要形式 螺旋 helix 折叠 pleatedsheet 转角 turn 无规卷曲 randomcoil 27 二 蛋白质的性质 一 两性性质及等电点二 胶体性质三 变性与复性作用四 蛋白质的沉淀作用五 沉降作用六 蛋白质的颜色反应七 蛋白质的紫外吸收性质 28 一 蛋白质的两性解离与等电点 蛋白质分子中氨基酸残基的侧链上存在游离的氨基和羧基 因此蛋白质与氨基酸一样具有两性解离性质 具有特定的等电点 pI 溶液pH pI时 蛋白质所带正负电荷相等 pH pI时 蛋白质带净负电荷 pH pI时 蛋白质带净正电荷 29 二 蛋白质的变性 复性与凝固作用 在某些物理或化学因素的作用下 蛋白质严格的空间结构被破坏 肽键不断裂 一级结构不变 从而引起蛋白质若干理化性质和生物学性质的改变 称为蛋白质的变性 denaturation What sdenaturationofprotein 30 1 变性理论蛋白质的变性就是天然蛋白质分子中肽链的高度规则的紧密排列方式因氢键及其他次级键的破坏而变成不规则的松散排列方式 2 引起蛋白质变性的因素 物理因素 高温 高压 紫外线 电离辐射 超声波 机械搅拌 化学因素 强酸 强碱 有机溶剂 尿素 胍 重金属盐等 变性的因素及作用机制 31 物理性质 旋光性改变 溶解度下降 结晶能力下降 沉降率升高 粘度升高 光吸收度增加等 化学性质 官能团反应性增加 呈色反应增强 易被蛋白酶水解 生物学性质 原有生物学活性丧失 抗原性改变 变性蛋白质的性质改变 32 蛋白质的热变性与凝固作用 2 蛋白质的凝固作用天然蛋白质变性后 变性蛋白质分子互相凝集或相互穿插缠绕在一起的现象成为蛋白质的凝固 coagulation 凝固作用分两个阶段 首先是变性 其次失去规律性的肽链聚集缠绕在一起而凝固或结絮 33 蛋白质变性的应用 理论上 研究蛋白质分子结构与功能 分子量测定 亚单位拆分 生产生活中有利的一面 食品加工 消毒灭菌等 非蛋白生物物质提取纯化 终止酶促反应 生产生活中不利的一面 活性蛋白制品 酶 抗体 的分离提取和保存 34 1 盐析 中性盐沉淀 盐溶作用盐析作用 蛋白质的盐析 35 1 盐析 定义 在蛋白质溶液中加入大量中性盐 以破坏蛋白质的胶体性质 使蛋白质从溶液中沉淀析出 称为盐析 saltprecipitation 作用机制 中和电荷的同时破坏水化膜 蛋白质的盐析 36 常用的中性盐 硫酸铵 氯化钠 硫酸钠等 盐析时 pH在蛋白质的等电点处效果最好 盐析沉淀蛋白质通常不会引起蛋白质的变性 优点盐析应用举例 盐析 37 四 蛋白质的颜色反应 1 双缩脲反应2 茚三酮反应3 黄色反应 芳香族氨基酸的特有反应4 米伦氏反应 酪氨酸的特有反应 38 四 蛋白质的呈色反应 一 茚三酮反应 NinhydrinReaction 氨基酸与水化茚三酮 苯丙环三酮戊烃 作用时 产生蓝色反应 蛋白质是由许多 氨基酸组成的 故也呈此颜色反应 二 双缩脲反应 BiuretReaction 蛋白质在碱性溶液中与硫酸铜作用呈现紫红色 称为双缩脲反应 凡分子中含有两个以上 CO NH 键的化合物 都呈此反应 三 米伦反应 MillonReaction 蛋白质溶液中加入米伦试剂 亚硝酸汞 硝酸汞及硝酸的混合液 蛋白质首先沉淀 加热则变为红色沉淀 此外 蛋白质溶液还可与酚试剂 乙醛酸试剂 浓硝酸等发生颜色反应 39 四 蛋白质的颜色反应 4 黄色反应 芳香族氨基酸的特有反应浓硝酸与酪氨酸 色氨酸的反应生成黄色化合物指甲 皮肤 毛发 40 课堂巩固练习题 1 为了鉴别某白色纺织物成分是蚕丝还是人造丝 最可行的方法是 A 滴加浓硝酸 B 滴加浓硫酸 C 滴加酒精 D 灼烧 D 41 2 欲将蛋白质从水中析出而又不改变它的性质应加入 A 甲醛溶液 B CuSO4溶液 C 饱和Na2SO4溶液 D 浓硫酸 C 42 3 下图表示蛋白质分子结构的一部分 图中A B C D标出了分子中