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模塊二蛋白質(zhì)化學(xué)StructureandFunctionofProtein單元一蛋白質(zhì)的化學(xué)組成一、蛋白質(zhì)的概念及作用二、蛋白質(zhì)的分類三、蛋白質(zhì)的組成教學(xué)提綱一、蛋白質(zhì)的概念及作用蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。

早在1878年,恩格斯就在《反杜林論》中指出:“生命是蛋白體的存在方式,這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷的自我更新?!笨梢钥闯觯谝?,蛋白體是生命的物質(zhì)基礎(chǔ);第二,生命是蛋白體的存在方式;第三,這種存在方式的本質(zhì)就是蛋白體與其外部自然界不斷的新陳代謝?,F(xiàn)代生物化學(xué)的實(shí)踐完全證實(shí)并發(fā)展了恩格斯的論斷1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣,含量高

蛋白質(zhì)占干重人體中(中年人)人體45%水55%

細(xì)菌50%~80%蛋白質(zhì)19%

真菌14%~52%脂肪19%

酵母菌14%~50%糖類<1%

白地菌50%無機(jī)鹽7%1)作為生物催化劑(酶)2)代謝調(diào)節(jié)作用3)免疫保護(hù)作用4)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)5)運(yùn)動(dòng)與支持作用6)參與細(xì)胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能二、蛋白質(zhì)的分類*根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分單純蛋白質(zhì):清蛋白、球蛋白、角蛋白、膠原蛋白結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分:*根據(jù)蛋白質(zhì)形狀纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)的組成

1、元素組成主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少量P或金屬元素Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo,個(gè)別蛋白質(zhì)還含有I

。蛋白質(zhì)的含氮量平均為16%。通過樣品含氮量計(jì)算蛋白質(zhì)含量的公式:蛋白質(zhì)含量(g%)=含氮量(g%)

×6.25蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)知識(shí)拓展---凱氏定氮法

含氮有機(jī)物與濃硫酸共熱,有機(jī)物中所含氮轉(zhuǎn)變成氨,并與硫酸結(jié)合為硫酸氫銨和硫酸銨,用氫氧化鈉堿化后,釋出氨,隨水蒸餾出,用硼酸溶液或定量的酸吸收后,用標(biāo)準(zhǔn)酸液或標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定,用空白試驗(yàn)校正。

優(yōu)點(diǎn):對(duì)原料無選擇性,儀器簡(jiǎn)單,方法也簡(jiǎn)單;缺點(diǎn):易將無機(jī)氮(如核酸中的氮)都?xì)w入蛋白質(zhì)中,不精確。2、蛋白質(zhì)的分子組成——

氨基酸

將蛋白質(zhì)完全水解得到各種氨基酸的混合物,部分水解通常得到多肽片段。最后得到各種氨基酸的混合物。所以,氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。蛋白質(zhì)的水解方法有三種:酸水解、堿水解和酶解。1.酸水解條件:常用6mol/L的鹽酸或4mol/L的硫酸在105-110℃條件下進(jìn)行水解,反應(yīng)時(shí)間約20小時(shí)。優(yōu)點(diǎn):是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化。缺點(diǎn):是色氨酸被沸酸完全破壞;含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解;天門冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基。條件:一般用5mol/L氫氧化鈉煮沸10-20小時(shí)。優(yōu)點(diǎn):是色氨酸在水解中不受破壞。缺點(diǎn):由于水解過程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞,產(chǎn)率不高。部分的水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化。2.堿水解目前用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶(proteolyticenzyme)或稱蛋白酶(proteinase)已有十多種。應(yīng)用酶水解多肽不會(huì)破壞氨基酸,也不會(huì)發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。3.酶水解知識(shí)拓展1、肽類藥的生產(chǎn)2、羽毛粉的生產(chǎn)3、從毛發(fā)中提取胱氨酸4、皮革廠下腳料的利用

1)氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在自然界中的氨基酸有300余種,但組成生物體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種,且均屬L--氨基酸(甘氨酸除外)。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RCHNH2HCOOH甘氨酸CHNH2CHCOOHCH3CH3纈氨酸CHNH2COOHCH3CHNH2CHCOOHCH3CH3CH2亮氨酸丙氨酸氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):1、除脯氨酸外,其余19種氨基酸都是-氨基酸。2、除甘氨酸外,其余19種氨基酸都是L-氨基酸。按酸堿性質(zhì)分類:1、中性氨基酸2、酸性氨基酸3、堿性氨基酸2)氨基酸的分類中性氨基酸2.酸性氨基酸3.堿性氨基酸知識(shí)拓展1、常用氨基酸的酸堿性2、氨基酸結(jié)構(gòu)的相似性

幾種特殊氨基酸Gly:無手性碳原子。Pro:為環(huán)狀亞氨基酸。Cys:可形成二硫鍵。修飾氨基酸:

蛋白質(zhì)合成后通過修飾加工生成的氨基酸。沒有相應(yīng)的編碼。如:胱氨酸、羥脯氨酸(Hyp)、羥賴氨酸(Hyl)。非生蛋白氨基酸:

蛋白質(zhì)中不存在的氨基酸。如:瓜氨酸、鳥氨酸、同型半胱氨酸,是代謝途徑中產(chǎn)生的。

3)氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離及等電點(diǎn)2.紫外吸收

3.茚三酮反應(yīng)

氨基酸的性質(zhì)

1、理化性質(zhì):溶解性:在水中的溶解度差別很大,并能溶解于稀酸或稀堿中,但不能溶解于有機(jī)溶劑。熔點(diǎn):氨基酸的熔點(diǎn)極高,一般在200℃以上。(3)味感:有的無味,甘、丙、絲甜味;纈、亮、異亮味苦,谷氨酸的單鈉鹽有鮮味,是味精的主要成分。(4)旋光性:除甘氨酸外,氨基酸都具有旋光性,能使偏振光平面向左或向右旋轉(zhuǎn),左旋者通常用(-)表示,右旋者用(+)表示。(5)光吸收:構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收,但在遠(yuǎn)紫外區(qū)(<220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力知識(shí)拓展1、氨基酸鑒別2、氨基酸的沉淀方法3、氨基酸的紫外吸收性的應(yīng)用+H3N—Cα—HCOO-R兩性離子形式

氨基酸分子中既含有-NH2,有含有-COOH,所以氨基酸與強(qiáng)酸強(qiáng)堿都能成鹽,實(shí)際上氨基酸本身就能形成內(nèi)鹽。

2、氨基酸兩性性質(zhì)3、等電點(diǎn)(PI)

:當(dāng)氨基酸在其某一PH值時(shí),氨基酸所帶正電荷和負(fù)電荷相等,即凈電荷為零,此時(shí)的溶液PH值稱為氨基酸的等電點(diǎn),用PI表示。氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)主要以偶極離子形式存在。(判斷一定PH溶液中各種氨基酸的帶電性)氨基酸等電點(diǎn)的特點(diǎn):

1.凈電荷數(shù)等于零,在電場(chǎng)中不移動(dòng);

2.此時(shí)氨基酸的溶解度最小。(PH值控制法分離氨基酸和電泳的原理?)知識(shí)拓展----等電點(diǎn)的應(yīng)用1、電泳技術(shù)2、PH只控制法分離氨基酸3、谷氨酸、胱氨酸的分離

1.與亞硝酸反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)條件下,測(cè)定生成氮的體積即可計(jì)算氨基酸的量,這便是范斯萊克定氮法的基礎(chǔ)。生產(chǎn)上常用此法來測(cè)定蛋白質(zhì)的水解程度。4)氨基酸重要的化學(xué)反應(yīng)2.與茚三酮的反應(yīng)

生成藍(lán)紫色物質(zhì),最大吸收值在570nm。兩個(gè)亞氨基酸,脯氨酸和羥脯氨酸,生成亮黃色化合物,最大吸收在440nm。

應(yīng)用1、顯色2、檢測(cè)蛋白質(zhì)的水解程度3、成肽反應(yīng)*肽鍵(peptidebond):是由一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。(1)肽(peptide)+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵2、多肽鏈多肽鏈(polypeptidechain)二肽,三肽……寡肽(oligopeptide),多肽(polypeptide)氨基酸殘基(residue)氨基末端(aminoterminal)和羧基末端(carboxylterminal)主鏈和側(cè)鏈

多肽鏈*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分子氨基酸縮合形成二肽,三分子氨基酸縮合則形成三肽……*由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide),由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。多肽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)N末端:多肽鏈中有自由氨基的一端C末端:多肽鏈中有自由羧基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。*

肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全,被稱為氨基酸殘基(residue)。(2)幾種生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)結(jié)構(gòu)

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