食品物料重要成分化學(xué).ppt

1、2 食品物料重要成分化學(xué),2.1 糖類(lèi)化學(xué) 2.2 脂類(lèi)化學(xué) 2.3 蛋白質(zhì)化學(xué) 2.4 核酸化學(xué),2.1 糖類(lèi)化學(xué),學(xué)習(xí)要求： 掌握糖類(lèi)化合物、單糖、寡糖和多糖的概念。 掌握單糖、二糖、多糖的結(jié)構(gòu)。 理解單糖的化學(xué)性質(zhì)。 了解糖類(lèi)在食品生產(chǎn)中發(fā)揮的功能,糖類(lèi)化合物 通式Cn(H2O)m （例外，鼠李糖C6H12O5；脫氧核糖C5H10O4 ） 碳水化合物（有些糖含有氮，硫，磷等），因沿用已久而繼續(xù)使用 準(zhǔn)確的定義是：含多羥基的醛類(lèi)或者酮類(lèi)化合物及其衍生物和縮合物的總稱(chēng)。 生物體維持生命活動(dòng)所需能量的主要來(lái)源，人類(lèi)攝取食物總能量中約80%（6070）由糖類(lèi)提供。隨著生活水平的提高，膳食結(jié)構(gòu)在不

2、斷變化,分布廣泛 在植物的各個(gè)部位，根、莖、葉、果實(shí)、種子大部分含有葡萄糖、淀粉、纖維素等糖類(lèi)。（食物,2.1.1 糖類(lèi)化合物的種類(lèi),不能被水解為更小分子的糖 如：核糖、脫氧核糖、葡萄糖、果糖、半乳糖,由220個(gè)單糖縮合而成 如：麥芽糖、乳糖,水解為多個(gè)單糖 性質(zhì)不同于單糖，寡糖 如：淀粉、纖維素,表2-1 豆類(lèi)中游離糖含量（鮮重計(jì)）/,2.1.2 食品中的糖類(lèi)化合物,作為食品物料的大多數(shù)植物只含有少量蔗糖，大量膳食用蔗糖是從甜菜和甘蔗中分離得到的,表2-2 水果中游離糖含量（鮮重計(jì)）/,表2-3 蔬菜中游離糖含量（鮮重計(jì)）/,表2-4 普通食物中的糖含量,2.1.3 單糖,2.1.3.1 單

3、糖的分類(lèi)和結(jié)構(gòu),根據(jù)C、O雙鍵的位置分為醛糖（碳鏈末端，如:葡萄糖）和酮糖（碳鏈中間，如:果糖,D-果糖,兩種構(gòu)型,鏈狀結(jié)構(gòu),葡萄糖是己糖，C6H12O6，6個(gè)碳原子依次組成開(kāi)鏈狀。天然葡萄糖大部分為D型,環(huán)狀結(jié)構(gòu) 物理及化學(xué)方法證明，結(jié)晶狀態(tài)的單糖是以環(huán)狀結(jié)構(gòu)存在的。 半縮醛羥基和C5上原羥基在同側(cè)為型，反之為型。 溶于水時(shí)，型、型和開(kāi)鏈醛式三種異構(gòu)體達(dá)到互變平衡,哈沃斯式,經(jīng)常把具有六元含氧雜環(huán)的單糖稱(chēng)為吡喃糖，五元含氧雜環(huán)的單糖稱(chēng)為呋喃糖,D-果糖 葡萄糖的同分異構(gòu)體，己酮糖，也能形成半縮酮結(jié)構(gòu)。 天然糖類(lèi)中最甜的糖,2.1.2.2 單糖的化學(xué)性質(zhì),物理性質(zhì)：無(wú)色結(jié)晶，味甜、旋光性、水溶

4、性（多羥基親水） 化學(xué)性質(zhì) （一）差向異構(gòu)化 冷、稀堿溶液中，分子重排,二）氧化反應(yīng),被堿性弱氧化劑（費(fèi)林試劑等）氧化 銀鏡反應(yīng) 費(fèi)林反應(yīng)等 糖尿病檢測(cè)原理（葡萄糖,在相同條件下，下列基團(tuán)被氧化的難易程度是：醛基 酮基 仲醇基 伯醇基 應(yīng)用：鑒別酮糖和醛糖（弱氧化劑溴水褪色,強(qiáng)氧化劑可以形成二酸，如,三）還原反應(yīng),在催化加氫或酶的作用下，都可以使單糖還原為多元醇,四）成苷反應(yīng) 單糖的半縮醛羥基很容易與醇、酚羥基反應(yīng)，失水而形成（環(huán)狀）縮醛結(jié)構(gòu)的化合物，通稱(chēng)：糖苷。 例如：無(wú)水甲醇與D-葡萄糖的反應(yīng)，生成D-甲基吡喃葡萄糖苷的兩種異構(gòu)體,無(wú)水甲醇,糖的部分稱(chēng)為糖苷基。 非糖部分稱(chēng)為糖苷配基。 連

5、接糖苷基與糖苷配基的是糖苷鍵。O-苷、N-苷（如核苷）、S-苷等。 單糖生成糖苷后，分子中沒(méi)有了半縮醛羥基，不能形成開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)，分子穩(wěn)定性增加，這類(lèi)糖苷沒(méi)有了還原性。酸性條件下能水解生成原來(lái)的糖及非糖成分,膳食及食品加工中的糖苷：皂角苷、強(qiáng)心苷 糖苷堿性環(huán)境中穩(wěn)定,水解后能生成氫氰酸的糖苷：生氰糖苷 。 大量食用導(dǎo)致中毒！服用氰化物50100mg致人死亡。 苦杏仁 毒理：氰化物（氫氰酸）抑制人體內(nèi)酶的活性，尤其是細(xì)胞色素氧化酶-呼吸麻痹,水楊苷,葡萄糖,水楊醇,五)成酯反應(yīng),單糖是多元醇，含多個(gè)羥基，與酸作用脫水成酯。 如：磷酸酯是許多物質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物,2.1.3 寡糖（低聚糖,由220個(gè)糖單

6、位以糖苷鍵連接構(gòu)成的糖類(lèi)物質(zhì) 自然界中寡糖一般26個(gè)糖單位 能溶于水 以雙糖存在最為廣泛，代表：蔗糖、乳糖、麥芽糖等,乳糖不耐癥 （P19） 特殊配方嬰兒奶粉,三糖：由三分子單糖以糖苷鍵鏈接二組成的化合物的總稱(chēng)。 自然界中廣泛存在的三糖有：棉籽糖、松三糖等,2.1.4 多糖,2.1.4.1多糖的結(jié)構(gòu) 多糖是天然高分子化合物，由許多單糖分子以苷鍵相連形成的高分子化合物。如：淀粉、纖維素、糖元等。 多糖可被酸完全水解得到單糖。 水解后只生成一種單糖的稱(chēng)：同多糖，水解后多于一種單糖的稱(chēng)為：雜多糖。 膳食中的多糖包括大量的纖維素和半纖維素，這些是不溶于水的，也是不能被人體消化吸收的。 某些多糖以復(fù)合物

7、或者混合物的形式存在,多糖重復(fù)單元和基本結(jié)構(gòu),2.1.4.2多糖的特性,1）溶解性 食品物料中，除纖維素外，大多數(shù)都是水溶的，或者是在水中可分散。多糖能控制或者改變水的流動(dòng)性。 （2）黏度與穩(wěn)定性 增稠，保持半固體食品的形態(tài)，保持乳濁液穩(wěn)定,3）膠凝作用 形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如果凍、肉凍、魚(yú)凍。 （4）水解性 在酸或者酶的催化下，糖苷鍵水解。食品加工中的應(yīng)用，水解過(guò)程伴隨著粘度變化。水解速率隨溫度升高急劇增大,2.1.5 食品中糖類(lèi)的功能,親水功能 糖類(lèi)化合物具有很多親水性羥基，具有結(jié)合水的能力、控制食品中水的活性。 限制從外界吸入水分（糖霜粉）？ 控制食品水分散失（糖果蜜餞）？ 風(fēng)味結(jié)合功

8、能 糖類(lèi)化合物在脫水工藝過(guò)程中，保持食品色澤和揮發(fā)性風(fēng)味。有效的保留揮發(fā)性風(fēng)味成分。 糖-水+風(fēng)味劑 糖-風(fēng)味劑+水,糖類(lèi)化合物褐變和食品風(fēng)味 糖類(lèi)化合物非氧化褐變，產(chǎn)生許多揮發(fā)性物質(zhì) 甜味 蜂蜜、大多數(shù)果實(shí)的甜味主要取決于蔗糖、D-果糖或D-葡萄糖的含量,糖與人類(lèi)生活密切相關(guān)，人類(lèi)三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一 周朝早期，已經(jīng)把淀粉轉(zhuǎn)化為飴，主要成分是麥芽糖 東漢時(shí)期，我國(guó)南方開(kāi)始制造蔗糖紅砂糖 唐代已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)比較純的白砂糖和冰糖 有些糖類(lèi)是天然藥物中的活性成分，如：靈芝多糖具有抗腫瘤活性，黃芪多糖具有增強(qiáng)免疫功能的作用,2.1.6食品中的功能性多糖化合物,有的多糖是構(gòu)成植物基本骨架的物質(zhì) 有些多糖作為

9、代謝儲(chǔ)備物質(zhì)而存在 食品加工中，利用這些化合物作為增稠劑、膠凝劑、結(jié)晶抑制劑等,1）淀粉 廉價(jià)甜味劑果葡糖漿的原料 天然淀粉分為：直鏈淀粉和支鏈淀粉,2）糖原,糖原是脊椎動(dòng)物體內(nèi)糖的儲(chǔ)存分子，在肝臟、肌肉細(xì)胞含量最高,糖原的結(jié)構(gòu)很像支鏈淀粉，只是比支鏈淀粉有更多的分支位點(diǎn)-1，6-苷鍵。與碘也有呈色反應(yīng)：紫紅色或者紫藍(lán)色,3）纖維素,纖維素分子是以D-呋喃葡萄糖為單元物質(zhì)，靠-1，4苷鍵連接起來(lái)的聚合物。大約由12000個(gè)葡萄糖單元組成的纖維素分子，是無(wú)分支的長(zhǎng)鏈,4）半纖維素,細(xì)胞壁中的一種多糖，與纖維素、木質(zhì)素共存。 提高面粉對(duì)水的結(jié)合能力，用于食品烘焙中。 促進(jìn)膽汁酸的消除和降低血清中膽

10、固醇含量，有利于腸道蠕動(dòng)。 （5）其他 果膠（植物細(xì)胞壁胞間層，用于制作果醬、果凍） 角豆膠（用于香腸等的黏結(jié)劑） 黃芪膠（色拉調(diào)味汁和沙司的增稠劑） 海藻膠（瓊脂分離為瓊脂糖和瓊脂膠,2.2 脂類(lèi)化學(xué),學(xué)習(xí)要求： 掌握脂類(lèi)化合物的概念及分類(lèi)。 掌握脂肪酸和脂肪的性質(zhì)。 了解磷脂、膽固醇的性質(zhì)。 理解脂類(lèi)的生理功能,2.2 脂類(lèi)化學(xué),脂類(lèi)（lipid）：亦譯為脂質(zhì)或類(lèi)脂，低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子，絕大多數(shù)脂類(lèi)的化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸和醇所形成的酯類(lèi)及其衍生物。 具有不同的官能團(tuán)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 99%左右的脂肪酸甘油酯（?；视?、甘油三酯）是我們常稱(chēng)的脂肪。 脂肪酸多為4碳以上的長(zhǎng)鏈一元

11、羧酸. 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級(jí)一元醇和固醇。 存在：植物體中主要存在于種子和果仁中，動(dòng)物體中主要存在于皮下組織、腹腔、肝臟、肌肉間的結(jié)締組織,體脂占體重的14%-19%，男性最好不要超過(guò)20%，女性最好不要超過(guò)30%。（過(guò)胖不好，過(guò)瘦行不行？） 脂肪肝是肝臟內(nèi)的脂肪含量超過(guò)肝臟重量（濕重）的5%。近幾年來(lái)，脂肪肝發(fā)病率有不斷上升的趨勢(shì)，已成為一種臨床常見(jiàn)病,脂類(lèi)的生理功能： A 生物膜的骨架成分。 磷脂 B 能量?jī)?chǔ)存形式。 甘油三酯 C 參與信號(hào)識(shí)別、免疫 。 糖脂 D 激素、維生素的前體 。 膽固醇 E 生物體表保溫防護(hù)。 F 脂溶性維生素 A 、 D 、 E 、 K 等的溶劑。 G

12、多數(shù)芳香物質(zhì)都是脂溶性的，脂肪有利于提高食品的香氣和 味道，以增進(jìn)食欲。 H 可延長(zhǎng)食物在消化道內(nèi)停留時(shí)間，利于各種營(yíng)養(yǎng)素的消化吸收。 注：脂肪儲(chǔ)存量大，熱值高：?jiǎn)挝毁|(zhì)量能量最多（37kJ/g) 如70kg人體，脂肪： 200832 kJ 蛋白質(zhì)： 105000 kJ （18kJ/g) 糖原： 2520 kJ （18kJ/g,2.2.1 脂類(lèi)的種類(lèi),簡(jiǎn)單脂類(lèi)：由脂肪酸和醇類(lèi)所組成的酯稱(chēng)為簡(jiǎn)單脂，（也叫油脂）。 復(fù)合脂類(lèi)：由簡(jiǎn)單脂與非脂成分組成的脂類(lèi)化合物。 衍生脂類(lèi)：由簡(jiǎn)單脂或復(fù)合脂類(lèi)衍生而來(lái)或與之關(guān)系密切，也具有脂類(lèi)一般性質(zhì)的物質(zhì)。如固醇、類(lèi)固醇、萜類(lèi)物質(zhì),2.2.1.1 簡(jiǎn)單脂類(lèi),1）甘油

13、三酯 a 結(jié)構(gòu)和種類(lèi): 一分子甘油的3個(gè)羥基和三分子高級(jí)脂肪酸脫水縮合所形成的酯。 三元醇 習(xí)慣上室溫呈固體的稱(chēng)為脂（牛油），液體的稱(chēng)為油（大豆油、菜籽油）。 相同脂肪酸單純甘油酯 不同脂肪酸混合甘油酯,單純甘油酯 混合甘油酯,b 脂肪酸 化學(xué)通式為：R-COOH，R:由碳原子所組成的烷基鏈。 分為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸 從動(dòng)植物、微生物中分離的天然脂肪酸已達(dá)100多種。 不同脂肪酸之間的區(qū)別主要在于碳?xì)滏湹拈L(zhǎng)度、飽和與否以及雙鍵的數(shù)量和位置。 飽和脂肪酸：軟脂酸、硬脂酸，在動(dòng)物脂肪中約占65%70%（特例：魚(yú)油中的多不飽和脂肪酸 omega-3 多不飽和脂肪酸） 不飽和脂肪酸：油酸、亞麻酸

14、，在植物油中高達(dá)75%85,課本P35了解天然脂肪酸,必需脂肪酸(P40)：多數(shù)脂肪酸在人體內(nèi)能夠合成，但是亞油酸、亞麻油酸、花生四烯酸等多雙鍵不飽和脂肪酸在體內(nèi)不能合成，必須由食物提供，稱(chēng)為必需脂肪酸。 健康角度：在膳食中不飽和脂肪代替飽和脂肪非常有益 脂肪酸均衡：膳食脂肪酸中，飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸三者應(yīng)保持合理的比例。動(dòng)物性油脂攝入過(guò)少也是不科學(xué)的。 心腦血管疾病患者可以適當(dāng)提高不飽和脂肪酸的比例。少吃動(dòng)物油，吃植物油，如橄欖油、茶油、玉米油,2）蠟 高級(jí)脂肪酸與高級(jí)飽和一元醇所成的酯，不溶于水、固態(tài)。 一般在生物體表面起保護(hù)作用。如蜂蠟。 區(qū)別于“石蠟,2.2.1.

15、2 復(fù)合脂類(lèi),復(fù)合脂類(lèi)由簡(jiǎn)單脂類(lèi)與非脂性成分組成。重要的復(fù)合脂有磷脂和糖脂,1）磷脂 自然界中分布廣泛：構(gòu)成細(xì)胞的成分，存在于腦、神經(jīng)組織、心、肝、腎等器官，植物種子、胚芽、大豆中。 按照化學(xué)組成分為：甘油磷脂分子中含甘油；鞘磷脂分子中含鞘氨醇。 甘油磷脂按照性質(zhì)不同有可分為中性甘油磷脂和酸性甘油磷脂。 鞘磷脂中的鞘氨醇是一系列碳鏈長(zhǎng)度不同的不飽和氨基醇,2）糖脂 組成生物膜的糖脂分為甘油糖脂和鞘氨醇糖脂。 甘油糖脂是甘油二酯與糖類(lèi)（主要是半乳糖、甘露糖）和脫氧葡萄糖結(jié)合而成的化合物。 鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和糖類(lèi)物質(zhì)結(jié)合而成，分為腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷酯。 植物和細(xì)菌的細(xì)胞膜中的糖脂主要是甘油醇糖

16、脂，動(dòng)物細(xì)胞膜中主要是鞘糖脂,2.2.1.3 衍生脂類(lèi),衍生脂類(lèi)由簡(jiǎn)單脂或復(fù)合脂類(lèi)衍生而來(lái)或與之關(guān)系密切，也具有脂類(lèi)一般性質(zhì)的物質(zhì)。如固醇、類(lèi)固醇、萜類(lèi)物質(zhì)。 固醇和類(lèi)固醇，又叫甾醇，不被皂化、有機(jī)溶劑中容易結(jié)晶出來(lái)。最常見(jiàn)的是膽固醇。 萜類(lèi)物質(zhì)，異戊二烯聚合而成的高度共軛的多烯類(lèi)化合物，如胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素等,2.2.1.4 血漿脂蛋白,脂蛋白，由脂類(lèi)和蛋白質(zhì)結(jié)合而成。脂蛋白屬于綴合蛋白質(zhì)的一種。 血漿脂蛋白按照相對(duì)密度或電泳速度分為：高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白（LDL）、極低密度脂蛋白（VLDL）和乳糜微粒（CM）。 脫輔基蛋白（apo，P37）。 輔基：酶的輔因子或結(jié)合

17、蛋白的非蛋白部分（其中較小的非蛋白質(zhì)部分稱(chēng)輔基），與酶或蛋白質(zhì)結(jié)合的非常緊密，用透析法不能除去，輔基可以是有機(jī)化合物，如糖類(lèi)、脂類(lèi)和核酸，也可以是金屬離子或金屬配位化合物。 脂蛋白顆粒結(jié)構(gòu)常呈球狀，顆粒表面是極性分子，這些分子的親水基團(tuán)在外，疏水基在顆粒內(nèi)部,2.2.2 脂類(lèi)的理化性質(zhì),2.2.2.1 脂肪酸和脂肪的性質(zhì) 溶解性 脂肪酸分子由極性羧基和非極性烴基組成，具有親水性和疏水性?xún)煞N不同性質(zhì)。有的脂肪酸溶于水，有的不能溶于水。碳鏈長(zhǎng)度增加，溶解度減少，有無(wú)不飽和鍵不影響溶解度 脂肪一般不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。經(jīng)膽酸鹽的作用，脂肪可以變成微粒，和水混勻，形成乳狀液。（膽汁的乳化作用,熔點(diǎn)

18、 脂肪酸的熔點(diǎn)分子量越大，熔點(diǎn)越高；雙鍵越多，熔點(diǎn)越低。 純脂肪酸與單一脂肪酸組成甘油酯，凝固點(diǎn)和熔點(diǎn)一致。 混合脂肪酸組成的甘油酯的凝固點(diǎn)和熔點(diǎn)不同。 脂肪的熔點(diǎn)各不相同，熔點(diǎn)取決于脂肪酸鏈的長(zhǎng)短、雙鍵多寡。鏈越長(zhǎng)熔點(diǎn)越高，雙鍵能顯著降低脂肪的熔點(diǎn)。 吸收光譜 脂肪酸在紫外和紅外區(qū)有特有的吸收光譜，可用來(lái)對(duì)脂肪酸進(jìn)行定性、定量或結(jié)構(gòu)研究,皂化作用 脂肪酸和甘油結(jié)合的酯鍵容易被氫氧化鉀水解，生成甘油和水溶性的皂類(lèi)，這種水解作用稱(chēng)為皂化作用。 皂化價(jià)皂化1g脂肪所需的氫氧化鉀的質(zhì)量。可以粗略的反映脂肪的分子量。 加氫作用 不飽和脂肪酸所含的雙鍵可因加氫而變?yōu)轱柡椭舅帷ｋp鍵越多，吸收氫量越多。

19、加碘作用 不飽和的雙鍵可以加碘。 100g脂肪所吸收碘的質(zhì)量（g）稱(chēng)為碘化價(jià)。雙鍵越多，碘價(jià)越高,氧化和酸敗作用 脂肪中的不飽和脂肪酸受空氣中的氧、各種細(xì)菌、霉菌所產(chǎn)生的脂肪酶和過(guò)氧化物酶所氧化，形成過(guò)氧化物，最終生成短鏈酸、醛、酮，這些物質(zhì)具有刺激性臭味，這種現(xiàn)象稱(chēng)為脂肪酸敗作用。 脂類(lèi)酸敗，產(chǎn)生的短鏈脂肪酸才具有讓人不愉悅的氣味（異味）特別是在牛乳和乳制品中常會(huì)遇到這種情況。 酸敗程度以中和1g油脂所需的氫氧化鉀的質(zhì)量（mg）作為酸價(jià)來(lái)衡量。我國(guó)規(guī)定酸價(jià)必須5,長(zhǎng)期食用變質(zhì)的油脂，會(huì)出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。 氧化生成的過(guò)氧化脂質(zhì)會(huì)破壞生物膜功能、導(dǎo)致機(jī)體衰老，伴隨溶血，甚至引起癌變。 某些情況下，有

20、限度的氧化卻是需要的，如典型的干酪或油炸食品香氣 油炸時(shí)，產(chǎn)生揮發(fā)性醛、酮、烴、酸、酯等，同時(shí)形成二聚、多聚甘油酯和大量游離脂肪酸（有水時(shí),乙酰值（判斷油脂的羥基化程度） 1g油脂完全乙酰化后水解，中和所產(chǎn)生的算所需要的氫氧化鉀的質(zhì)量（mg），即乙酰值,2.2.2.2 磷脂的性質(zhì),磷脂含有甘油、磷酸，溶于水；含有脂肪酸，又可溶于脂類(lèi)溶劑。但是不溶于丙酮,卵磷脂有降低表面張力的能力，是一種極有效的脂肪乳化劑。能使不溶于水的脂類(lèi)處于乳化狀態(tài)。 卵磷脂和腦磷脂均可由酶水解。眼鏡蛇、響尾蛇毒液中有卵磷脂酶，能使卵磷脂水解，變成溶血卵磷脂，具有極強(qiáng)的溶血作用。 溶血？凝血？血液凝集反應(yīng),2.2.2.3

21、膽固醇的性質(zhì),膽固醇為白色蠟狀結(jié)晶，不溶于水而溶于脂肪溶劑。 不能被皂化，能與脂肪酸結(jié)合形成膽固醇酯，為血液中運(yùn)輸脂肪酸的一種方式。 膽汁中膽固醇過(guò)多或者膽汁酸鹽過(guò)少，膽固醇即可在膽道內(nèi)沉淀形成膽結(jié)石。少吃動(dòng)物內(nèi)臟、蛋黃。 膽固醇是細(xì)胞膜的組成成分，參與了一些甾類(lèi)激素和膽汁酸的生物合成，對(duì)身體非常重要,2.2.3 油脂分析技術(shù),2.2.3.1 油脂特征值的分析 酸價(jià)、皂化值、碘值、乙酰值等 2.2.3.2 油脂氧化穩(wěn)定性的分析測(cè)定指標(biāo) 過(guò)氧化值 硫代巴比妥酸法,細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),補(bǔ)充,2.3 蛋白質(zhì)化學(xué),學(xué)習(xí)要求： 掌握氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及重要理化性質(zhì)； 掌握肽鍵的結(jié)構(gòu)； 掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次、各層次

22、的定義及生物學(xué)功能，維持各層次結(jié)構(gòu)的作用力；深刻理解蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)； 掌握蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)及其應(yīng)用；掌握幾種重要的蛋白質(zhì)分離純化方法的原理（透析、凝膠過(guò)濾、SDS-PAGE,蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，各種生命現(xiàn)象是通過(guò)蛋白質(zhì)體現(xiàn)的。 蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能 結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)（組蛋白、膠原蛋白） 作為生物催化劑（酶） 代謝調(diào)節(jié)作用（胰島素、生長(zhǎng)激素） 免疫保護(hù)作用（毒素-毒蛋白、抗體） 物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和運(yùn)輸（鐵離子的運(yùn)輸與儲(chǔ)存） 參與細(xì)胞間信息傳遞 氧化供能,鐮刀型紅細(xì)胞貧血,正常紅細(xì)胞,血紅蛋白序列異常、結(jié)構(gòu)異常,2.3.1 蛋白質(zhì)的元素組成,碳 50-55% 氫 6.5-7.3 氧 1

23、9-24 氮 16% 硫 0.232.4 其他 微 量,蛋白質(zhì)的含量測(cè)定,凱氏定氮法：根據(jù)生物樣品中的含氮量來(lái)計(jì)算蛋白質(zhì)的大概含量： 蛋白質(zhì)含量=蛋白氮 6.25 6.25為蛋白質(zhì)系數(shù)，即1克氮所代表的蛋白質(zhì)量（克數(shù)）(1/16%) 注：要排除“非蛋白質(zhì)的氮”對(duì)蛋白質(zhì)測(cè)定的影響。（三聚氰胺,蛋白質(zhì)的分類(lèi),一）依據(jù)蛋白質(zhì)的外形來(lái)分： 球狀蛋白質(zhì)：外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類(lèi)。(球狀的機(jī)動(dòng)蛋白絲聚集成肌動(dòng)蛋白絲) 纖維狀蛋白質(zhì)：分子類(lèi)似纖維或細(xì)棒。分子軸比(長(zhǎng)軸短軸)大于10（肌球蛋白絲） （二）依據(jù)蛋白質(zhì)的組成來(lái)分：簡(jiǎn)單蛋白(simple protein)

24、和結(jié)合/綴合蛋白(conjugated protein,2.3.2 氨基酸,生物體內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的氨基酸（amino acid）有180多種。 組成蛋白質(zhì)的只有20種，由相應(yīng)的遺傳密碼編碼，這些氨基酸稱(chēng)為基本氨基酸。 天然氨基酸大多不參與蛋白質(zhì)的組成，稱(chēng)為非蛋白質(zhì)氨基酸、稀有氨基酸,氨基酸的分類(lèi),一）根據(jù)來(lái)源分：內(nèi)源氨基酸和外源氨基酸。 （二）從營(yíng)養(yǎng)學(xué)角度分：必需氨基酸和非必需氨基酸。 （三）根據(jù)是否組成蛋白質(zhì)來(lái)分：蛋白質(zhì)中常見(jiàn)氨基酸、蛋白質(zhì)中稀有氨基酸和非蛋白氨基酸,2.3.2.1 蛋白質(zhì)氨基酸,組成蛋白質(zhì)的氨基酸在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上既有共性也有差異。 （1）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及表示方法 除脯氨酸外，1

25、9種天然氨基酸的共同點(diǎn)是：與羧基相鄰的-碳原子上都有一個(gè)氨基，因而稱(chēng)為-氨基酸。 氨基酸的名稱(chēng)一般用三個(gè)字母的簡(jiǎn)寫(xiě)表示，也可用單字母簡(jiǎn)寫(xiě)表示,氨基酸本質(zhì)上是氨基連在-碳原子上的羧酸,甘氨酸 Glycine(G,中性氨基酸,氨基乙酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),氨基酸的結(jié)構(gòu),中性氨基酸,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine (A,氨基丙酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine (V,中性氨基酸,氨基-甲基丁酸,氨基酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine (L,中性氨基酸,氨基-甲基戊酸,氨基

26、酸的結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 異亮氨酸 Ileucine (I,中性氨基酸,氨基-甲基戊酸,按R基極性分類(lèi)20種常見(jiàn)氨基酸,1)非極性R基氨基酸：8種Ala Val Leu Ile Phe Trp Pro Met (2)不帶電荷的極性R基氨基酸：7種Ser Thr Tyr Asn Gln Cys Gly (3)帶負(fù)電荷R基氨基酸：2種Asp Glu (4)帶正電荷R基氨基酸：3種Lys Arg His,非極性氨基酸一般位于蛋白質(zhì)的疏水核心，帶電荷的氨基酸和極性氨基酸位于蛋白質(zhì)表面。 酶的活性中心：His、Ser(絲,非蛋

27、白氨基酸存在的意義,1.作為一些重要代謝物的前體或中間體:-丙氨酸（VB3）、鳥(niǎo)氨酸（Orn）和胍氨酸（Cit）(尿素) 2.有些氨基酸只作為一種N素的轉(zhuǎn)運(yùn)和貯藏載體 （刀豆氨酸） 3.調(diào)節(jié)生長(zhǎng)作用。 4.是神經(jīng)傳導(dǎo)的化學(xué)介質(zhì)：-氨基丁酸 5.防御作用：D-環(huán)Ser(抗生素，鏈霉菌屬細(xì)菌產(chǎn)生），抑制細(xì)菌細(xì)胞壁形成，抗結(jié)核菌藥物，抑制花粉萌發(fā) 絕大部分非蛋白氨基酸的功能尚不清楚。作為細(xì)菌細(xì)胞壁中肽聚糖的組分：D-Glu（谷） D-Ala（丙,2.3.2.3 氨基酸的兩性性質(zhì)和等電點(diǎn),1.氨基酸的兩性解離性質(zhì) 晶體溶點(diǎn)高，離子晶格，不是分子晶格。 甘氨酸熔點(diǎn)233度(靜電吸引)，二苯胺熔點(diǎn)53度(

28、范德華力)。 水溶液中氨基酸是以兼性離子的形式存在,氨基酸的等電點(diǎn)（isoeletric point,氨基酸的等電點(diǎn)：當(dāng)外液pH為某一pH值時(shí)，氨基酸分子中所含正電荷數(shù)和負(fù)電荷數(shù)正好相等即凈電荷為0，那么這一pH值即為氨基酸的等電點(diǎn)，簡(jiǎn)稱(chēng)pI。在等電點(diǎn)時(shí)，氨基酸既不向正極也不向負(fù)極移動(dòng)，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài),氨基酸的解離,氨基酸在等電點(diǎn)狀態(tài)下，溶解度最小。 pH pI時(shí)，氨基酸帶負(fù)電荷，向正極移動(dòng)。 pH = pI時(shí)，氨基酸凈電荷為零。 pH pI時(shí)，氨基酸帶正電荷，向負(fù)極移動(dòng),肽和肽鍵 一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基脫水縮合而成的化合物，其中的氨基酸單位稱(chēng) 氨基酸殘基。 肽鍵氨基酸

29、間脫水后形成的酰氨鍵 兩個(gè)氨基酸組成的肽二肽 少于10個(gè)氨基酸的肽寡肽 多于10個(gè)氨基酸的肽多肽,補(bǔ)充：肽 peptide,一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基縮合,五肽結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)是氨基酸以肽鍵的方式連接成的多肽鏈。 每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)，這種空間結(jié)構(gòu)稱(chēng)為蛋白質(zhì)的（天然）構(gòu)象（conformation,2.3.3 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),Conectin 肌連蛋白,Protein的結(jié)構(gòu)層次 一級(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸順序）Primary 二級(jí)結(jié)構(gòu)Secondary 超二級(jí)結(jié)構(gòu) Super secondary 結(jié)構(gòu)域 Domain 高級(jí)結(jié)構(gòu) 三級(jí)結(jié)構(gòu)（球狀結(jié)構(gòu)） Tertiary 四級(jí)結(jié)構(gòu)（多亞

30、基聚集） Quaternary,蛋白質(zhì)一、二、三和四級(jí)結(jié)構(gòu),一級(jí)結(jié)構(gòu)：protein分子中氨基酸殘基的排列順序 二級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈借助氫鍵排列成特有的-螺旋 折疊、 轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu) 超二級(jí)結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)以上二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集形成規(guī)則 的二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合體，如 和,2.3.3.1 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)和功能 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)舉例 Insulin（胰島素） RNase (ribonuclease)（核糖核酸酶） Hemoglobin（血紅蛋白,名稱(chēng)：絲氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸 寫(xiě)法：Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu或 如果倒過(guò)來(lái)寫(xiě)，則表示不同的肽 例如 Leu-Ala-Tyr-Gly-S

31、er,51個(gè)氨基酸殘基，A鏈21個(gè)殘基，B鏈30個(gè)殘基 A鏈內(nèi)有1個(gè)2硫鍵 Cys（半胱氨酸）6 Cys11 A.B鏈間有2個(gè)2硫鍵 A. Cys7 B.Cys7 A.Cys20 B.Cys19 分子量：5700 dalton,RNase,同源蛋白質(zhì)種屬差異與生物進(jìn)化（一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異） 不同生物體內(nèi)具有相同功能的蛋白質(zhì)，由同一祖先進(jìn)化而來(lái) 例如：hemoglobin輸送氧氣 cytochrome組成電子傳遞鏈,同源蛋白質(zhì)特點(diǎn)： 肽鏈長(zhǎng)度相同或相近 氨基酸順序中有許多位置的氨基酸對(duì)所有種屬來(lái)說(shuō)都是相同的，稱(chēng)不變殘基（invariant residue）， 不變殘基高度保守，是必需殘基。 除不

32、變殘基以外，其它位置的氨基酸對(duì)不同的 種屬有很大變化，稱(chēng)可變殘基（variable residue），可變殘基中，個(gè)別氨基酸的變化不影響蛋白質(zhì)的功能,通過(guò)比較同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列（amino acid sequence）的差異，可以研究不同物種間的親源關(guān)系和進(jìn)化關(guān)系。 親源關(guān)系越遠(yuǎn)，同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列差異就越大,細(xì)胞色素C（cytochrome c） 分子量：12500左右 氨基酸：100左右，單鏈 親源關(guān)系越近的，其細(xì)胞色素C的差異越小 親源關(guān)系越遠(yuǎn)的，其細(xì)胞色素C的差異越大 人與黑猩猩 0 人與猴 1 人與狗 10 人與酵母 44,蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的個(gè)體差異分子病 分子?。夯蛲蛔児δ?/p>

33、蛋白氨基酸殘基遺傳性替代整個(gè)分子的三維結(jié)構(gòu)改變功能部分或全部喪失 鐮刀型紅細(xì)胞貧血（sickle-cell anemia）現(xiàn)是由于hemoglobin發(fā)生了遺傳突變引起的 鏈第6位的氨基酸殘基由正常的Glu變成了疏水的Val 正常人血紅蛋白： .N.Glu 6 鐮刀型貧血： .N.Val 6 生理?xiàng)l件下電荷：Glu-（谷氨酸）親水，Va10(纈氨酸) 疏水,鐮刀型紅細(xì)胞貧血,正常紅細(xì)胞,一級(jí)結(jié)構(gòu)部分切除與蛋白質(zhì)的激活 血液凝固的機(jī)理 凝血因子（凝血酶原致活因子，外傷組織釋放、損傷造成的異物表面） 凝血酶原 凝血酶 纖維蛋白原 纖維蛋白 凝膠,凝血酶原（thrombinogen）的激活,在凝血酶

34、原致活因子催化下，凝血酶原分子中 的Arg274Thr275、Arg323Ile324斷裂，釋放 出49個(gè)氨基酸（A鏈），產(chǎn)生活性凝血酶（thrombin）。 A鏈49氨基酸殘基 B鏈259氨基酸殘基,2.3.3.2 蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu) 驅(qū)使蛋白質(zhì)折疊的主要?jiǎng)恿匦?yīng) A. 暴露在溶劑中的疏水基團(tuán)降低至最少程度 B. 要保持處于伸展?fàn)顟B(tài)的多肽鏈和周?chē)肿?間形成的氫鍵相互作用的有利能量狀態(tài),1.螺旋（ -helix） 蛋白質(zhì)中最常見(jiàn)、最典型、含量最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件。 （1）特征 多肽主鏈按右手或左手方向盤(pán)繞，形成右手或左手螺旋，相鄰的螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鍵 右手螺旋更穩(wěn)定，蛋白質(zhì)中的螺旋幾

35、乎都是右手螺旋。 一種重復(fù)性結(jié)構(gòu),螺旋,典型螺旋（3.613）的特征： A. 每圈3.6個(gè)氨基酸殘基， 高度0.54nm B. 每個(gè)殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100，沿軸上升0.15nm C. 氨基酸殘基側(cè)鏈向外 D. 相鄰螺圈之間形成鏈內(nèi)氫鏈，氫鍵的取向幾乎 與中心軸平行 E. 肽鍵上的C=O與它后面第四個(gè)殘基上的N-H 氫間形成氫鍵,螺旋截面,2）R側(cè)鏈對(duì)-螺旋穩(wěn)定性的影響 R側(cè)鏈的大小和電荷決定了-螺旋的穩(wěn)定性 A.多肽鏈上連續(xù)出現(xiàn)帶同種電荷的氨基酸殘基，不能形成穩(wěn)定的-螺旋，如多聚Lys、多聚Glu B. R基大的氨基酸不易形成-螺旋，例如Ile(異亮氨酸,C. R基較小，且不帶電荷的氨基酸利于-螺

36、旋的 形成，如多聚Phe（苯丙氨酸），在pH7的水溶 液中自發(fā)卷曲成-螺旋。 D. Pro（脯氨酸）中止-螺旋（脯氨酸是亞氨酸,2.sheet,反平行,平行,也是一種重復(fù)性結(jié)構(gòu)。 兩條或多條伸展的多肽鏈側(cè)向聚集，相鄰肽鏈主鏈上的NH和C=O之間形成氫鏈。 -折疊中所有的肽鏈都形成鏈間氫鍵，側(cè)鏈R基交替地分布在片層平面的兩側(cè),纖維狀蛋白質(zhì)中，-折疊主要是反平行式，球狀蛋白質(zhì)中兩種方式都存在。 在纖維狀蛋白質(zhì)的-折疊中，氫鍵主要是在肽鏈之間形成；而在球狀蛋白質(zhì)中，-折疊既可在不同肽鏈間形成，也可在同一肽鏈的不同部分之間形成,3.-turn,回折（reverse turn）、-彎曲（-bend） 肽

37、鏈出現(xiàn)的180回折，由第一個(gè)氨基酸殘基的C=O與第四個(gè)氨基酸殘基的N-H間形成氫鍵。 轉(zhuǎn)角的特征： A. 4個(gè)連續(xù)的氨基酸殘基組成 B. 主鏈骨架180折疊 C. 第一個(gè)氨基酸殘基的C=O與第四個(gè)氨基酸殘基 的N-H形成氫鍵 D. C1與C4之間距離小于0.7nm E. 多數(shù)由親水氨基酸殘基組成,蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)元件還有：凸起、無(wú)規(guī)卷曲等,RNase的某些二級(jí)結(jié)構(gòu)(圖2-16,超二級(jí)結(jié)構(gòu)（super-secondary structure） 若干個(gè)相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元（-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角及無(wú)規(guī)卷曲）組合在一起，形成規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體,超二級(jí)結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)域：多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形

38、成三級(jí)結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的球狀結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)域是多肽鏈的獨(dú)立折疊單位，一般由50-300個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。 一個(gè)蛋白質(zhì)可以由單結(jié)構(gòu)域或多結(jié)構(gòu)域構(gòu)成,2.3.3.3 三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiary structure）多肽鏈通過(guò)盤(pán)旋、折疊，形成緊密的借各種次級(jí)鍵維持的球狀構(gòu)象（三維構(gòu)象）。螺旋、折疊、轉(zhuǎn)角、松散肽段的組合,2.3.3.4 蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)與功能 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 多個(gè)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的亞基，通過(guò)非共價(jià)鍵聚集形成的特定構(gòu)象。 維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力有：氫鍵、疏水作用、靜電作用，亞基間的二硫鍵,多個(gè)亞基聚集成四級(jí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)： A. 比表面積減小，穩(wěn)定性增強(qiáng) B. 提高遺傳經(jīng)濟(jì)性（多個(gè)

39、相同亞基一個(gè)基因編碼） C. 各種酶分子聚體在一起，提高催化效率 D. 具有別構(gòu)效應(yīng)。 注：別夠效應(yīng)多亞基蛋白質(zhì)一般具有多個(gè)結(jié)合部位，結(jié)合在蛋白質(zhì)分子的特定部位上的配體對(duì)該分子的其他部位所產(chǎn)生的影響，如改變親和力或催化能力,四級(jí)結(jié)構(gòu)：寡聚蛋白中亞基種類(lèi)、數(shù)目、空間 排布及亞基間相互作用力 單體protein只有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)，無(wú)四級(jí)結(jié)構(gòu),四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure）多個(gè)亞基聚集,補(bǔ)充：纖維狀蛋白質(zhì) 含大量的-螺旋或-折疊，占脊椎動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的50%以上，起支架和保護(hù)作用。 1.角蛋白 源于外胚層細(xì)胞，包括皮膚及皮膚的衍生物， 可分成角蛋白和角蛋白,1）角蛋白（毛

40、發(fā)） 主要由-螺旋組成，三股右手-螺旋向左纏 繞形成原纖維，原纖維排列成“9+2”的電纜式結(jié) 構(gòu)稱(chēng)微纖維，成百根微纖維結(jié)合成大纖微。 Cys含量較高，二硫鍵保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 -角蛋白在濕熱條件下可伸展轉(zhuǎn)變成-構(gòu)象(伸展為2倍，這時(shí)螺旋被撐開(kāi)，各圈間的氫鍵被破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)?構(gòu)象,角蛋白,燙發(fā)的化學(xué)機(jī)理,2）-角蛋白（絲心蛋白） 以-折疊結(jié)構(gòu)為主 反平行式-折疊片的堆積，鏈間主要以氫 鍵結(jié)合，層間主要靠范德華力維系。 富含Gly（甘）、Ala（丙）、Ser（絲,絲心蛋白（蠶絲、蛛絲）抗張強(qiáng)度高，質(zhì)地柔軟，但是不能拉伸,折疊,2.3.3.5 穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力,主要是一些弱相互作用，或稱(chēng)非共價(jià)

41、鍵或次級(jí)鍵，包括氫鍵、范德華力、疏水作用和離子鍵。 二硫鍵在穩(wěn)定某些蛋白質(zhì)構(gòu)象上起著重要作用,化學(xué)鍵（chemical bond）是指分子內(nèi)或晶體內(nèi)相鄰兩個(gè)或多個(gè)原子（或離子）間強(qiáng)烈的相互作用力的統(tǒng)稱(chēng)。包括金屬鍵、共價(jià)鍵、離子鍵。 金屬鍵：化學(xué)鍵的一種，主要在金屬中存在。由自由電子及排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電吸引力組合而成。 共價(jià)鍵：原子間通過(guò)共享電子所形成的化學(xué)鍵。 鍵能：150945 kJ/mol。 離子鍵：同一分子的不同部位或不同分子上的正負(fù)電荷基團(tuán)之間所形成的化學(xué)鍵。離子鍵由電荷轉(zhuǎn)移形成。 鍵能：6003700 kJ/mol,疏水作用：在水中，蛋白質(zhì)的折疊總是傾向于把疏水殘基埋藏

42、在分子的內(nèi)部，這些疏水基團(tuán)出于避開(kāi)水的需要而被迫接近，這一現(xiàn)象被稱(chēng)為疏水作用。 疏水基團(tuán)其與水分子相互作用的傾向，小于水分子之間相互作用的傾向。 分子間作用力：分子間作用力又被稱(chēng)為范德華力，按其實(shí)質(zhì)來(lái)說(shuō)是一種電性的吸引力。 氫鍵：和負(fù)電性原子或原子團(tuán)共價(jià)結(jié)合的氫原子與鄰近的負(fù)電性原子（往往為氧或氮原子）之間形成的一種非共價(jià)鍵。氫鍵是一種靜電吸引作用。在保持DNA、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)和磷脂雙層的穩(wěn)定性方面起重要作用。 鍵能：42 kJ/mol以下，比共價(jià)鍵的鍵能小得多，而與分子間力更為接近些，一般把氫鍵當(dāng)成特殊的分子間作用力，所不同的是氫鍵具有飽和性及方向性,二硫鍵：多在轉(zhuǎn)角附近形成，不規(guī)定多肽鏈的

43、折疊，但可穩(wěn)定蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。 二硫鍵對(duì)于蛋白質(zhì)的正確折疊并不是必要的，但是它對(duì)穩(wěn)定折疊結(jié)構(gòu)做出了貢獻(xiàn)。 大多數(shù)蛋白質(zhì)不含二硫鍵，二硫鍵主要存在于分泌到細(xì)胞外的蛋白質(zhì)（胰島素，核糖核酸酶等），這可能與大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境是相當(dāng)還原的，它傾向于使巰基處于還原態(tài),蛋白質(zhì)中存在的幾種鍵的鍵能,Protein的結(jié)構(gòu)層次 一級(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸順序）（肽鍵） 二級(jí)結(jié)構(gòu) Secondary（氫鍵） 超二級(jí)結(jié)構(gòu) Super secondary 結(jié)構(gòu)域 Domain 三級(jí)結(jié)構(gòu)（球狀結(jié)構(gòu)） （氫鍵、范德華力、疏水作用、離子 鍵、二硫鍵） 四級(jí)結(jié)構(gòu)（多亞基）（氫鍵、范德華力、疏水作用、離子鍵、二硫鍵,2.3.4 蛋白質(zhì)的

44、理化性質(zhì),蛋白質(zhì)由氨基酸組成。 與氨基酸相似，如兩性電離、等電點(diǎn)、呈色反應(yīng)（氨基與羧基共同參加反應(yīng)，與茚三酮反應(yīng)生成紫色的還原茚三酮）、成鹽反應(yīng)（側(cè)鏈R基團(tuán)參加的反應(yīng)）等。 與氨基酸不同，如高分子量、膠體性、變性等,2.3.4.1 蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì),分子量較大，介于1萬(wàn)100萬(wàn)之間，分子大小達(dá)到膠體1100 nm范圍之內(nèi)。 擴(kuò)散速度慢，不易透過(guò)半透膜，黏度大。 注：分離提純中使用的透析法,一定溶劑中，超速離心時(shí)，蛋白質(zhì)可以發(fā)生沉降。 沉降速度與向心加速度之比值即為蛋白質(zhì)的沉降系數(shù)S。 沉降系數(shù)：每單位離心力場(chǎng)的沉降速度。V/a=t，量綱是秒，沉降單位S=10-13 s。 蛋白質(zhì)、核酸、核糖體和

45、病毒等的沉降系數(shù)介于 110-13 s 20010-13 s之間,2.3.4.2 蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點(diǎn),蛋白質(zhì)由氨基酸構(gòu)成，兩端有游離氨基和羧基，側(cè)鏈中也有一些可解離基團(tuán)，這些基團(tuán)的解離使得蛋白質(zhì)帶上電荷。 蛋白質(zhì)顆粒在溶液中所帶的電荷，受氨基酸組成（堿性、酸性氨基酸含量）、溶液pH的影響。 當(dāng)溶液為某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，成為兼性離子，蛋白質(zhì)凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH成為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（iso-electric point,簡(jiǎn)稱(chēng)pI)。 pH大于等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷，反之，帶正電荷,2.3.4.3 蛋白質(zhì)的變性,蛋白質(zhì)的嚴(yán)密結(jié)構(gòu)在物理或化學(xué)因素作用下，其特定的空間

46、結(jié)構(gòu)被破壞，從而導(dǎo)致物理化學(xué)性質(zhì)的改變和生物活性的喪失，稱(chēng)之為蛋白質(zhì)的變性,變性蛋白質(zhì)和正常蛋白質(zhì)的最明顯區(qū)別是溶解度下降，黏度增加，結(jié)晶性被破壞，生物活性喪失，易被蛋白酶分解,蛋白質(zhì)變性的因素分為物理和化學(xué)兩類(lèi)。 物理因素：加熱、攪拌、紫外線、超聲波等。 化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬、十二烷基磺酸鈉（SDS） 變性因素可以用來(lái)消毒和滅菌，同時(shí)也可以消除這些因素影響來(lái)有效保存蛋白質(zhì)制劑。 75%乙醇，紫外線，高溫,變性蛋白質(zhì)可能在去除變性因素后，可能恢復(fù)或部分恢復(fù)其原來(lái)的構(gòu)象及功能，變性的可逆變化稱(chēng)為復(fù)性。（名詞解釋?zhuān)旱鞍踪|(zhì)復(fù)性） 變性分為可逆變性和不可逆變性,可逆變性與不可逆變性 二級(jí)、三級(jí)

47、或四級(jí)結(jié)構(gòu)遭受被破壞即為變性。 三級(jí)（或四級(jí)）結(jié)構(gòu)被破壞時(shí)，往往引起可逆變性。 二級(jí)及三級(jí)（或四級(jí)）結(jié)構(gòu)一并破壞時(shí)，往往引起不可逆變性,2.3.4.4 蛋白質(zhì)的沉淀,蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)分子凝集從溶液中析出的現(xiàn)象。 蛋白質(zhì)形成親水膠體顆粒具有兩種穩(wěn)定因素，顆粒表面的水化層和電荷。消除這兩個(gè)條件，蛋白質(zhì)便容易凝集析出,在溫和條件下，通過(guò)改變?nèi)芤旱膒H或電荷狀況，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀分離, 沉淀過(guò)程中，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都沒(méi)有發(fā)生變化，在適當(dāng)?shù)臈l件下，可以重新溶解形成溶液，故這種沉淀又稱(chēng)為非變性沉淀或可逆沉淀。 可逆沉淀的方法:等電點(diǎn)沉淀法、鹽析法和有機(jī)溶劑沉淀法等,可逆沉淀,由于沉淀過(guò)程發(fā)生了蛋白質(zhì)的

48、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化，所以又稱(chēng)為變性沉淀或不可逆沉淀。 如加熱沉淀、強(qiáng)酸堿沉淀、重金屬鹽沉淀（Hg2+、 Pb2+ 、Cu2+、 Ag2+）和生物堿試劑或某些酸類(lèi)沉淀等都屬于不可逆沉淀,不可逆沉淀,引起蛋白質(zhì)沉淀的主要方法： 鹽析在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體穩(wěn)定性而使其析出。 常用的中性鹽有硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等,在等電點(diǎn)時(shí)，中性鹽（K2SO4）對(duì)血紅蛋白溶解度的影響,鹽溶？鹽析,重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)與重金屬離子（汞、鉛、銅、銀等）結(jié)合成鹽沉淀。沉淀?xiàng)l件以pH稍大于等電點(diǎn)為宜。（為什么？金屬離子帶正電，蛋白質(zhì)帶負(fù)電易沉淀） 重金屬沉淀的蛋白質(zhì)一般是變性的，但是在低溫條件下

49、，控制重金屬離子濃度，也可以分離制備不變性的蛋白質(zhì)。 “誤服重金屬后解救” 生物堿試劑及某些酸類(lèi)結(jié)合成不溶性的鹽沉淀。 有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì) 常引起蛋白質(zhì)變性（酒精消毒滅菌）。在低溫下，變性緩慢，可用于分離各種血漿蛋白質(zhì),加熱凝固將接近于等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)溶液加熱，可使蛋白質(zhì)發(fā)生凝固而沉淀。 首先，加熱時(shí)蛋白質(zhì)變性，有規(guī)則的結(jié)構(gòu)被打開(kāi)形成不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，分子的不對(duì)稱(chēng)性增加，疏水基團(tuán)暴露，進(jìn)而凝集成凝膠狀的蛋白塊。 雞蛋煮熟了，蛋清凝固是和蛋白質(zhì)凝固有關(guān)，那么蛋黃也凝固了，為什么,補(bǔ)充： 蛋清 化學(xué)成分:雞子白至少有3層，外層及內(nèi)層都比較稀薄，中層約占全雞子白的65%，因?yàn)槠渲屑s含0.3%的纖維狀粘蛋白

50、，故較粘稠，而內(nèi)外2層則含此種粘蛋白極少。 每100克含蛋白質(zhì)10克，脂肪0.1克，碳水化物1克，灰分0.6克；鈣19毫克，磷16毫克，鐵0.3毫克，核黃素0.26毫克，尼克酸0.1毫克；維生素A及C缺少；硫胺素0.216微克克，泛酸1微克克，對(duì)氨基苯甲酸0.055(干卵白)微克克。 按水分和固形物所占比重，則含水分87%，固形物13%；固形物中大約90%是蛋白質(zhì)，其中：卵白蛋白75%，卵類(lèi)粘蛋白15%，卵粘蛋白7%，伴白蛋白3%。 雞子白的蛋白質(zhì)，在營(yíng)養(yǎng)上是優(yōu)良的，因它含所有的必需氨基酸,補(bǔ)充： 蛋黃 蛋黃的主要成分是17.5的蛋白質(zhì)，32.5的脂肪，還有大約48的水和2的礦物質(zhì)，以及多種維

51、生素等。 人們多以為雞蛋的蛋白質(zhì)集中在蛋白當(dāng)中，實(shí)際上，蛋清的蛋白質(zhì)含量?jī)H有11左右。而脂肪，也絕大多數(shù)集中在蛋黃部分。蛋黃中的脂肪以單不飽和脂肪酸為主，其中一半以上正是橄欖油當(dāng)中的主要成分油酸，對(duì)預(yù)防心臟病有益。 維生素也大都集中在蛋黃當(dāng)中。蛋黃中有寶貴的維生素A和維生素D，還有維生素E和維生素K，這些都是“脂溶性維生素”。水溶性的維生素B族，也絕大多數(shù)存在于蛋黃之中。而蛋黃之所以呈淺黃色，就是因?yàn)樗泻它S素，而核黃素就是維生素B2，它可以預(yù)防爛嘴角、舌炎、嘴唇裂口等,2.3.4.5 蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng),茚三酮反應(yīng)：-氨基酸與水合茚三酮作用，成藍(lán)色。 雙縮脲反應(yīng)：與硫酸銅堿性溶液反應(yīng)呈現(xiàn)紫紅

52、色，具有兩個(gè)以上肽鍵的化合物具有的反應(yīng)，蛋白質(zhì)都有此反應(yīng)。 米倫反應(yīng)：蛋白質(zhì)溶液中加入米倫試劑（亞硝酸汞、硝酸汞及硝酸的混合液），蛋白質(zhì)首先沉淀，加熱則變?yōu)榧t色沉淀，酪氨酸的酚核所具有的反應(yīng)，含酪氨酸的蛋白質(zhì)都具有此反應(yīng)。 此外，蛋白質(zhì)溶液還可與酚試劑、乙醛酸試劑、濃硝酸等發(fā)生反應(yīng),2.3.5 蛋白質(zhì)的分離純化,每一個(gè)生物體、每一個(gè)細(xì)胞都有成千上萬(wàn)種的蛋白質(zhì)，要對(duì)任何一種蛋白質(zhì)進(jìn)行研究，首先必須進(jìn)行分離純化。 目的蛋白質(zhì)和許多其他蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)共存，加上蛋白質(zhì)易變性，使得蛋白質(zhì)的分離純化十分復(fù)雜而艱巨。 盡管如此，幾百種蛋白質(zhì)得到結(jié)晶，上千種蛋白質(zhì)獲得高純度制劑。 蛋白質(zhì)純化的總目標(biāo)是增加制

53、品純度。 蛋白質(zhì)種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)各異，分離純化的方法不盡相同，但基本原則都是通用的,補(bǔ)充：化學(xué)試劑純度分級(jí) 化學(xué)純（CP，藍(lán)標(biāo)簽）： 主成分含量高、純度一般，存在干擾雜質(zhì)，適用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)和合成制備。 分析純（AR，紅標(biāo)簽）： 主成分含量很高、純度較高，干擾雜質(zhì)很低，適用于工業(yè)分析及化學(xué)實(shí)驗(yàn)。 優(yōu)級(jí)純（GR，綠標(biāo)簽）： 主成分含量很高、純度很高，適用于精確分析和研究工作，有的可作為基準(zhǔn)物質(zhì)。 色譜純（GC）：氣相色譜分析專(zhuān)用。 質(zhì)量指標(biāo)注重干擾氣相色譜峰的雜質(zhì)。主成分含量高。 色譜純（LC）：液相色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。質(zhì)量指標(biāo)注重干擾液相色譜峰的雜質(zhì)。主成分含量高 農(nóng)殘級(jí)：指在分析過(guò)程中該試劑不會(huì)引入

54、農(nóng)殘方面的污染,2.3.5.1 蛋白質(zhì)分離純化的一般原則,首先要選擇一種含目的蛋白較豐富的材料。 分離純化目的蛋白質(zhì)的一般程序可分為前處理、粗分級(jí)、細(xì)分級(jí)和結(jié)晶四大步驟。 前處理適當(dāng)?shù)募?xì)胞破碎法和適宜的提取介質(zhì)，將蛋白質(zhì)從細(xì)胞中以溶解狀態(tài)釋放出來(lái)，保持天然狀態(tài)，過(guò)濾除渣后得到蛋白質(zhì)提取液。 粗分級(jí)建立一系列分離純化的方法，使目的蛋白與其他較大量的雜蛋白分開(kāi)。 細(xì)分級(jí)進(jìn)一步將目的蛋白與少量結(jié)構(gòu)類(lèi)似的雜蛋白分開(kāi)，最終使純度達(dá)到預(yù)定要求。 結(jié)晶既是進(jìn)一步提純的過(guò)程，也是蛋白質(zhì)純度和是否處于天然狀態(tài)的可靠指標(biāo),2.3.5.2 分離純化蛋白質(zhì)的基本原理,蛋白質(zhì)分離純化技術(shù)，主要是根據(jù)蛋白質(zhì)之間某些理化性

55、質(zhì)上的差異進(jìn)行的。分子大小、溶解度、電離性、吸附性以及生物學(xué)專(zhuān)一性,按照蛋白質(zhì)分子大小不同進(jìn)行分離 透析和超濾蛋白質(zhì)分子顆粒大，不能通過(guò)半透膜。（超濾，要增加壓力或離心力） 離心沉降法超速離心場(chǎng)中的沉降趨勢(shì)受蛋白質(zhì)顆粒大小及其密度有關(guān)。大小近似、密度差異大，沉降平衡離心法進(jìn)行分離；密度近似，大小差異大，沉降速率離心法進(jìn)行分離。 凝膠過(guò)濾也叫凝膠色譜。原理：凝膠是具網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)的顆粒，當(dāng)分子大小不同的蛋白質(zhì)混合液體流經(jīng)凝膠裝成的色譜柱時(shí)，比網(wǎng)孔小的蛋白質(zhì)進(jìn)入網(wǎng)孔內(nèi)，比網(wǎng)孔大的蛋白質(zhì)分子則被排阻在外。當(dāng)用溶劑洗脫時(shí)，大分子先被洗脫下來(lái)，小分子后被洗脫下來(lái),半透膜阻留pr分子，而讓小的溶質(zhì)分子和水通過(guò)，

56、以達(dá)到除去蛋白質(zhì)溶液中小分子（鹽、低分子酸等,透析法,離心沉降法,按照蛋白質(zhì)溶解度的差異進(jìn)行分離 等電點(diǎn)沉淀蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最低，調(diào)節(jié)溶液PH值，達(dá)到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，使其沉淀，其他蛋白質(zhì)仍在溶液中。 鹽析向溶液中加入大量中性鹽，使蛋白質(zhì)沉淀析出。（最常用的是硫酸銨，溶解度大，高濃度也不易引起蛋白質(zhì)變性，而且使用方便、價(jià)廉。） 有機(jī)溶劑分級(jí)分離有機(jī)溶劑能降低溶液的介電常數(shù)。使蛋白質(zhì)正負(fù)電荷之間吸引力增強(qiáng)，同時(shí)有機(jī)溶劑脫去水化膜，從而使得蛋白質(zhì)易于凝聚而沉淀,按照蛋白質(zhì)的電離性質(zhì)不同進(jìn)行分離 電泳當(dāng)前應(yīng)用廣泛的分離和純化蛋白質(zhì)的一種基本手段。 帶電顆粒在電場(chǎng)中的泳動(dòng)速度主要決定于其靜電荷量、

57、顆粒大小和形狀。 在一定介質(zhì)中，對(duì)于某一蛋白質(zhì)而言，其遷移率應(yīng)該為定值。 電泳不僅用于蛋白質(zhì)，也用于氨基酸、核酸等生物分子。 離子交換色譜利用蛋白質(zhì)兩性解離的特點(diǎn)進(jìn)行分離。 陰離子交換基質(zhì)結(jié)合帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)被留在柱子上，然后通過(guò)提高洗脫液的鹽濃度等措施，將吸附的蛋白質(zhì)洗脫下來(lái)。反之，陽(yáng)離子交換基質(zhì),親和色譜 生物分子中有些分子的特定結(jié)構(gòu)部位能夠同其他分子相互識(shí)別并結(jié)合，如酶與底物、受體與配體、抗原與抗體。 這種結(jié)合是特異的，又是可逆的，改變條件可以使這種結(jié)合解除。 親和色譜原理：將具有特殊結(jié)構(gòu)的親和分子制成固相吸附劑（配體）放置在色譜柱中，當(dāng)待分離的蛋白混合液通過(guò)時(shí)，與吸附劑具有親和

58、力的蛋白質(zhì)被吸附而滯留在色譜柱中。沒(méi)有親和力的蛋白質(zhì)不被吸附直接流出，從而與目的蛋白質(zhì)分開(kāi)。選用適當(dāng)?shù)南疵撘海淖兘Y(jié)合條件，可將目的蛋白質(zhì)洗脫出來(lái),2.3.6 蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的測(cè)定,化學(xué)測(cè)定法測(cè)定特征性化學(xué)成分，計(jì)算最低分子量。 假設(shè)蛋白質(zhì)分子中該元素只有一個(gè)原子（一分子中某種氨基酸），據(jù)其百分含量計(jì)算最低分子量。 如果蛋白質(zhì)分子中所含有的已知成分不是一個(gè)單位，則真實(shí)分子量等于最低相對(duì)分子質(zhì)量的倍數(shù)。如：血紅蛋白分子中含鐵0.335%，計(jì)算結(jié)果為1.67萬(wàn)，相當(dāng)于其他方法測(cè)得的1/4?？梢?jiàn)，血紅蛋白中實(shí)際含有4個(gè)鐵原子，真實(shí)分子量為最小分子質(zhì)量的4倍,超離心沉降速度法 高速離心（50000

59、60000 r/min）時(shí)，蛋白質(zhì)向底部移動(dòng)，離心池（管）上面成為清液，清液與下面的溶液間出現(xiàn)一個(gè)界面。用光學(xué)方法測(cè)定界面移動(dòng)的速度，計(jì)算其沉降系數(shù)S。然后再計(jì)算蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量（P57,凝膠過(guò)濾法大分子不能進(jìn)入凝膠內(nèi)部洗脫時(shí)先流下來(lái)，洗脫液體積?。恍》肿釉陬w粒網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中穿行，歷程長(zhǎng)，遲后洗脫下來(lái)，洗脫液體積大。 根據(jù)已知相對(duì)分子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)準(zhǔn)確測(cè)得各自的洗脫體積，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。然后用同樣的條件測(cè)定未知樣品洗脫體積，從曲線上差得樣品蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量。 測(cè)定蛋白質(zhì)分子量范圍1萬(wàn)80萬(wàn)，誤差5%。 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，結(jié)果準(zhǔn)確，一般實(shí)驗(yàn)室都可進(jìn)行,SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法 將蛋白質(zhì)在十二烷基硫酸鈉（SDS）溶液中100熱處理，并加巰基化合物將二硫鍵打開(kāi)。則蛋白質(zhì)變性，伸展成線狀并與SDS結(jié)合而帶上大量的負(fù)電荷，這樣一來(lái)，蛋白質(zhì)分子本身的電荷被中和。蛋白質(zhì)分子大，結(jié)合SDS多；分子小，結(jié)合SDS少。因此，不管分子大小，荷質(zhì)比是相同的。 影響遷移率的主要因素是凝膠的分子篩效應(yīng)對(duì)長(zhǎng)短不同的線性分子產(chǎn)生的阻力。 遷移率與相對(duì)分子質(zhì)量的對(duì)數(shù)成一定比例關(guān)系。所以測(cè)定已知的幾種蛋白質(zhì)的遷移率作圖，制得標(biāo)準(zhǔn)曲線，即可用于測(cè)定未知蛋白質(zhì)的遷移率。 優(yōu)點(diǎn)：快速、用樣品量少，一次實(shí)驗(yàn)可同時(shí)測(cè)幾個(gè)樣品。 缺點(diǎn)：誤差較大，約10,蛋白質(zhì)的元素組成C、H、O、N，N在蛋白質(zhì)中的含量相對(duì)穩(wěn)定，為16%，