第01章 蛋白质.ppt

一 蛋白质 Protein 的生物学意义 1 蛋白质是生命活动的物质基础 生物体内的蛋白质是除水以外 机体组织中最多的组分 占人体干重的45 占细菌干重的50 70 第一节蛋白质通论 2 蛋白质的生物学功能 作为生物催化剂 在体内催化各种物质代谢反应的酶几乎都是蛋白质 调节代谢反应 一些激素是蛋白质或肽 如胰岛素 生长素 运输载体 如红细胞中运输O2 CO2要靠Hb Hemoglobin血红蛋白 运输脂类物质的是载脂蛋白 运铁蛋白等转运蛋白或叫载体蛋白 参与机体的运动 如心跳 胃肠蠕动等 依靠与肌肉收缩有关的蛋白质来实现 如肌球蛋白 肌动蛋白 参与机体的防御 机体抵抗外来侵害的防御机能 靠抗体 抗体也称免疫球蛋白 是蛋白质 接受传递信息 如口腔中的味觉蛋白 视网膜中的视觉蛋白 调节或控制细胞的生长 分化 遗传信息的表达 其它 如鸡蛋清蛋白 牛奶中的酪蛋白是营养和储存蛋白 胶原蛋白 纤维蛋白等属于结构蛋白 还有甜味蛋白 毒素蛋白等都具有特异的生物学功能 所以 我们不难理解 为什么说没有蛋白质就没有生命 二 蛋白质的分类 1 根据分子形状分 球状蛋白质 纤维状蛋白质 2 根据功能分 活性蛋白质 结构蛋白质 3 根据组成分 简单蛋白质 清蛋白 球蛋白 谷蛋白 醇溶谷蛋白 组蛋白 精蛋白 硬蛋白 结合蛋白质 色素蛋白 金属蛋白 磷蛋白 核蛋白 脂蛋白 糖蛋白 4 根据营养价值分 完全蛋白质 不完全蛋白质 三 蛋白质的水解作用 1 酸水解 条件 5 10倍的20 的盐酸煮沸回流16 24小时 或加压于120 水解2小时 优点 水解彻底 终产物为L 氨基酸 产物单一 无消旋现象 缺点 色氨酸破坏 并产生一种黑色的物质 腐黑质 水解液呈黑色 2 碱水解 条件 4mol LBa OH 2或6mol LNaOH煮沸6小时 优点 水解彻底 色氨酸不被破坏 水解液清亮 缺点 产生消旋产物 破坏的氨基酸多 一般很少使用 3 蛋白酶水解 条件 蛋白酶如胰蛋白酶 糜蛋白酶 常温37 40 pH值5 8 优点 氨基酸不被破坏 不发生消旋现象 缺点 水解不完全 中间产物多 蛋白质酸碱水解常用于蛋白质的组成分析 而酶水解用于制备蛋白质水解产物 一 蛋白质的元素组成 蛋白质是有机化合物 主要由C N H O四种元素 还含有P S 金属元素等 第二节蛋白质的分子组成 氨基酸 蛋白质中N是特征元素 且含量为16 左右 即16克氮 100克蛋白质 故可以用定氮法测量蛋白质含量 凯氏定氮法 即 每100克蛋白质含氮16克 也即6 25克蛋白质含氮1克 所以 每克样品含氮量 6 25 100就相当于100克样品蛋白质含量 有些蛋白质含有其他微量元素 P Fe Cu Mn Zn Co Mo I等 二 蛋白质的基本组成单位 氨基酸 1 氨基酸 aminoacid aa 的结构通式 构成蛋白质的氨基酸均为L 氨基酸 除甘氨酸 R基为H 外 其余氨基酸均具有旋光性 各种氨基酸区别在于侧链R基上 2 氨基酸的构型 构成蛋白质的氨基酸除甘氨酸外 碳原子均为手性分子 在空间各原子有两种排列方式 L 构型与D 构型 它们的关系就像左右手的关系 互为镜像关系 3 氨基酸的结构 组成蛋白质的氨基酸共有22种 包括新近发现的硒代半胱氨酸和吡咯赖氨酸 二十种氨基酸的结构特点 支链氨基酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 含羟基的氨基酸 丝氨酸 苏氨酸 酪氨酸 含苯环的氨基酸 苯丙氨酸 色氨酸 酪氨酸 含硫的氨基酸 半胱氨酸 含巯基 甲硫氨酸 含硫甲基 含咪唑基的氨基酸 组氨酸 含吲哚基的氨基酸 色氨酸 含酰胺的氨基酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 含羧基的氨基酸 天冬氨酸 谷氨酸 含胍基的氨基酸 精氨酸 含 氨基的氨基酸 赖氨酸 不含侧链的氨基酸 甘氨酸 侧链为简单的氨基酸 丙氨酸 含亚氨基的氨基酸 脯氨酸 按酸碱性 酸性氨基酸 一氨基二羧基氨基酸 有 天冬氨酸 谷氨酸 碱性氨基酸 二氨基一羧基氨基酸 有 赖氨酸 精氨酸 组氨酸 中性氨基酸 一氨基一羧基氨基酸 有 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 半胱氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 酪氨酸 脯氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 丝氨酸 苏氨酸 4 氨基酸的分类 按侧基R基的结构特点 脂肪族氨基酸 甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 丝氨酸 苏氨酸 半胱氨酸 甲硫氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 天冬氨酸 赖氨酸 精氨酸 芳香族氨基酸 苯丙氨酸 色氨酸 酪氨酸 杂环氨基酸 脯氨酸 组氨酸 按侧基R基与水的关系 重点掌握 非极性氨基酸 有丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 甲硫氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 脯氨酸 8种 极性不带电氨基酸 甘氨酸 丝氨酸 苏氨酸 酪氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 半胱氨酸 7种 极性带电氨基酸 天冬氨酸 谷氨酸 赖氨酸 精氨酸 组氨酸 5种 按氨基酸是否能在人体内合成分 重点掌握 必需氨基酸 指人体内不能合成的氨基酸 必须从食物中摄取 有八种 赖氨酸 色氨酸 甲硫 蛋 氨酸 苯丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苏氨酸 苏缬亮异亮 苯丙色赖蛋 非必需氨基酸 指人体内可以合成的氨基酸 有十余种 半必需氨基酸 指人体内可以合成但合成量不能满足人体需要 特别是婴幼儿时期 的氨基酸 有两种 组氨酸 精氨酸 5 蛋白质中不常见的氨基酸 羟 脯氨酸 4 HyP 羟 赖氨酸 5 HyL r 羧基谷氨酸 6 氮 甲基赖氨酸 6 非蛋白氨基酸 鸟氨酸 瓜氨酸 高半胱氨酸 高丝氨酸 丙氨酸 氨基丁酸等 鸟氨酸 瓜氨酸 三 氨基酸的理化性质 1 物理性质 形态 均为白色结晶或粉末 不同氨基酸的晶型结构不同 溶解性 一般都溶于水 不溶或微溶于醇 不溶于丙酮 在稀酸和稀碱中溶解性好 熔点 氨基酸的熔点一般都比较高 一般都大于200 超过熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳 旋光性 除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性 重点掌握 光吸收 氨基酸在可见光范围内无光吸收 只有Trp Tyr Phe含有功轭双键 所以能够吸收紫外光 它们的吸收峰分别在280 275 257 nm 因为蛋白质一般含有Trp Tyr Phe 其紫外吸收峰大多数在280nm左右 重点掌握 2 化学性质 氨基酸的两性解离及等电点 氨基酸既含有氨基 可接受H 又含有羧基 可电离出H 所以氨基酸具有酸碱两性性质 通常情况下 氨基酸以两性离子的形式存在 氨基酸在酸性环境中 主要以阳离子的形式存在 在碱性环境中 主要以阴离子的形式存在 这种可以在不同的pH环境下发生不同的电离方式 形成带相反电性的离子 称为两性解离 这种离子称为两性 兼性 偶极 离子 氨基酸的等电点 氨基酸分子的净电荷为零 所带正负电荷相等 时的溶液pH 以pI表示 重点掌握 氨基酸具有两性电离的性质 因而其水溶液既可被酸滴定 又可被碱滴定 现以甘氨酸为例来说明氨基酸两性电离的特点 甘氨酸的电离酸碱滴定曲线 从左向右是用NaOH滴定的曲线 溶液的pH由小到大逐渐升高 从右向左是用盐酸滴定的曲线 溶液的pH由大到小逐渐降低 曲线中从左向右第一个拐点是氨基酸羧基解离50 的状态 第二个拐点是氨基酸的等电点 第三个拐点是氨基酸氨基解离50 的状态 茚三酮的反应 除脯氨酸与羟脯氨酸外 可与其它氨基酸生成蓝紫色化合物 脯氨酸与羟脯氨酸为黄色化合物 氨基与 羧基共同参加的反应 氨基参加的反应 2 4 二硝基氟苯 2 4 DNFB 的反应 Sanger反应 生成黄色的二硝基苯 氨基酸衍生物 苯异硫氰酸酯 PITC 反应 Edman反应 生成苯乙内酰硫脲 氨基酸 蛋白质自动测序仪即基于此原理 丹磺酰氯 DNS Cl 反应 生成荧光物质DNS 氨基酸 反应用于蛋白质的N 末端的测定 与甲醛的反应 用过量的中性甲醛与氨基酸反应 可游离出氢离子 然后用NaOH滴定 从消耗的碱量可以计算出氨基酸的含量 此法称为间接滴定法 用途 用来直接测定氨基酸的浓度 羧基参加的反应 与碱反应成盐 与醇反应成酯 与酰化试剂反应成酰氯 活化氨基酸羧基 侧链反应 颜色反应 Millon反应 检测Tyr或含Tyr的蛋白质的反应 Millon试剂 汞的硝酸盐与亚硝酸盐溶液 产物 红色的化合物 Folin反应 检测Tyr或含Tyr的蛋白质的反应 Folin试剂 磷钼酸 磷钨酸混合溶液 产物 蓝色的钼蓝 钨蓝 Pauly反应 检测His Tyr及含His Tyr蛋白质 试剂 对氨基苯磺酸盐