生物化学第一章节蛋白质幻灯片

1、第一章,蛋白质化学,第一节 概述,一、蛋白质的概念 （一）蛋白质的概念 英文名称protein，字源出 ； 蛋白质的定义-由20种左右L型-氨基酸通过肽键构成并具有稳定的构象和生物学功能的一类复杂高分子含氮化合物。 特点：*构造复杂 *功能多样 *分子量大 *平均含氮量为16% *具有胶体性质和两性性质,（二）蛋白质在自然界的分布及重要性 1.蛋白质是一切生物体的重要组成成分 从高等动植物到低等微生物 从最复杂的人类到最简单的病毒 例：蛋白质在生物体中占干重为 人体：45% 横纹肌：80% 心脏：60% 细菌：5080% 酵母：46.6% 病毒： 60% 小麦：约9% 大豆：约36% 花生：26%,（二）蛋白质在自然界的分布及重要性 2. 凡是有生命的地方，基本上都有蛋白质在起作用。 蛋白质和核酸是生命的主要物质基础。 蛋白质是生物表现千差万别的功能的基本物质。 3蛋白质在食品加工中的重要性； 蛋白质的加工特性影响食品的营养及感官品质; 某些食品的制造利用蛋白质的特性;,二、蛋白质的分类 按分子形状分两类： 球状蛋白和纤维状蛋白 按蛋白质的溶解度分七种： 清蛋白、鱼精蛋白、组蛋白、球蛋

2、白、谷蛋白、醇溶蛋白和硬蛋白 按组成分成三类： 简单蛋白质、结合蛋白质和衍生蛋白质 结合蛋白质=简单蛋白质+辅基 按蛋白质的功能分两类： 活性蛋白质和非活性蛋白质,三、蛋白质的生物学功能 由20种AA组成的20肽，其顺序异构体有 20！=21018种 催化功能-酶或辅酶如淀粉酶、蛋白酶 调节功能-激素蛋白调节体内新陈代谢如胰岛素 结构成分或支持功能-结构蛋白如胶原蛋白、 -角蛋白、丝纤蛋白等 运输功能-运输小分子和离子如血红蛋白、色素蛋白、血清蛋白 免疫防御功能-保护自身生命活动如免疫球蛋白、血纤维蛋白原及干扰素,收缩或运动功能-鞭毛运动和肌肉收缩如肌动蛋白和肌 球蛋白 营养和贮存功能-为机体提供养料如醇溶蛋白、卵清蛋 白、酪蛋白 生物膜受体功能-接受和传递调节信息如激素受体蛋白 和感觉蛋白（味觉蛋白） 毒素蛋白-如细菌毒素、蛇毒等 控制生长、分化和遗传功能-如组蛋白、阻遏蛋白、表 皮生长因子、DNA蛋白等 蛋白质是生命现象的体现者,四、蛋白质的化学组成,（一）蛋白质的元素组成 C：5055% O：2023% H：68% S：04% N：1518% 含氮量平均16%是蛋白质重要特征,利

3、用蛋白质含氮量16%特征可以进行蛋白质含量测定-1克氮相当于含6.25克蛋白质 样品中蛋白质含量(克%)= 含氮(克)/每克样 6.25 100 不同来源蛋白质系数不同: 一般动物: 6.25 牛奶: 6.38 植物: 5.7 大米: 5.95,（二） 蛋白质的分子组成,1.蛋白质的水解产物 蛋白质的水解过程为: 蛋白质 月示 胨 多肽 二肽 -氨基酸 分子量：104 5103 2103 500-103 200 100 -氨基酸(amino acid)是蛋白质的基本组成单位,（二） 蛋白质的分子组成,2.蛋白质水解作用分类 (1)完全水解(强酸强碱高温作用,迅速彻底,产物氨基酸） 酸法水解法，碱水解法； (2)不完全水解(稀酸稀碱酶催化,条件温和，产物除氨基酸外,还有肽和多肽） 酶水解法；,第二节 氨基酸的结构分类及性质,一. 氨基酸的结构特点,1.结构特征-氨基酸是含有NH2的有机酸 NH2 NH3+ R C COOH R C COO- H H 特点：（1）都是-氨基酸； （2）具有酸性的-COOH基及碱性的-NH2基，为两性电解质； （3）除甘氨酸（R基是H原子）外，都是L-型氨基

4、酸，具有旋光性；,氨基酸的构型与旋光性,COOH H C NH2 R D-型氨基酸 氨基酸的构型和旋光性是两个不同的概念。,COOH N H2 C H R L-型氨基酸 构型：D-型，L-型 旋光性：左旋（-） 右旋（+）,2.氨基酸的种类及其结构,（1）常见氨基酸 甘氨酸Gly(G) 丙氨酸Ala(A) 缬氨酸Val(V) 亮氨酸Leu(L) 异亮氨酸Ile(I) 苯丙氨酸Phe(F) 酪氨酸Tyr(Y) 色氨酸Try,Trp(W) 丝氨酸Ser(S) 苏氨酸Thy(T) 半胱氨酸Cys(C) 甲硫氨酸Met(M) 天门冬氨酸Asp(D) 谷氨酸Glu(E) 天门冬酰胺Asn(N) 谷氨酰胺Gln(Q) 精氨酸Arg(R) 赖氨酸Lys(K)组氨酸His(H) 脯氨Pro(P) （2）稀有氨基酸 羟脯氨酸(Hyp) 羟赖氨酸(Hyly) 胱氨酸(Cys),根据R基团的结构或性质特点，巧记20种氨基酸的口诀： 甘、丙、缬、亮、异、脂链，（脂肪链R基团的5种） 丝、苏、半、蛋、羟硫添。（含-OH，-S者共4种） 天、谷、精、赖、组、酸碱；（酸性碱性者5种） 脯、酪、苯、色、杂芳环（芳香环

5、和杂环R集团者4种） 门冬酰胺、谷酰胺，（两种酰胺） 都有密码属“常见”。（常见氨基酸都有特异的遗传密码）,二 .氨基酸的分类,（一）分类-氨基酸的四种分类方法 1.根据氨基酸的酸碱性质分类; 2.根据R基团的化学结构分类; 3.根据R基团的极性分类; 4.根据营养功能分类; （二）非蛋白质氨基酸,1.根据氨基酸的酸碱性质分类,（1）中性氨基酸：15种，最简单为Gly； （2）酸性氨基酸：Asp，Glu； （3）碱性氨基酸：Lys、Arg、His； 2.根据R基团的化学结构分类 （1）脂肪族氨基酸：Gly,Ala,Val,Leu,IleSer,Thr，Cys,Met,Asn,Gln,Asp,Glu,Lys,Arg； （2）芳香族氨基酸：Phe,Tyr,Try； （3）杂环氨基酸：His； （4）杂环亚氨基酸：Pro；,3.根据R基团的极性分类,（1）非极性氨基酸 脂肪烃侧链Ala,Val,Leu,Ile；芳香环Phe,Try； 含硫氨基酸：Met；亚氨基酸：Pro （2）极性氨基酸 极性不带电氨基酸7种：Gly, Ser，Thr，Tyr；Asn，Gln；Cys； 极性带正电荷的氨基酸3

6、种：Lys，Arg，His； 极性带负电荷的氨基酸2种：Asp、Glu；,4.根据营养功能分类,（1）必需氨基酸 人体和动物生长发育所必需的，但自身不能合成，必需由食物中供给的氨基酸； 赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、缬氨酸 （2）非必需氨基酸 （3）半必需氨基酸 组氨酸，精氨酸和酪氨酸（儿童必需的氨基酸）,（二）非蛋白质氨基酸,重要的非蛋白质氨基酸有： -丙氨酸：泛酸及辅酶A的组成成分； 鸟氨酸、瓜氨酸：尿素循环的中间体； D-谷氨酸、D-丙氨酸：参与细菌细胞壁组成的肽聚糖； D-苯丙氨酸：组成抗生素短杆菌肽；,三 .氨基酸的性质,（一）氨基酸的物理性质 1.氨基酸均为无色结晶体或粉末，可用于鉴定； 2.氨基酸的熔点较高，一般都大于200； 3.光吸收性质芳香族氨基酸具有特征紫外吸收，280nm吸光值测定蛋白质含量； 4.溶解性质溶于水，在稀酸、稀碱中溶解度好，不溶于有机溶剂； 5.旋光性质-比旋光值Dt，旋光性物质的特征常数；,（二）氨基酸的化学性质,1.两性解离和等电点 NH2 NH3+ R C COOH R C COO- H H 兼性离子 两性离子是

7、指在同一氨基酸分子上带有能放出质子的-NH3+正离子和能接受质子的COO-负离子,NH3+ NH3+ NH2 OH- OH- R CH COOH R CH COO- R CH COO H + H + 在酸性溶液中 晶体或水溶液中 在碱性溶液中 正离子pHpI 等电点：当调节氨基酸溶液pH值，是氨基酸分子上的-NH3+基和COO-基的解离度完全相等时，即氨基酸所带净电荷为零，在电场中既不向阴极移动也不向阳极移动，此时氨基酸所处溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，用pI表示。 特点：溶解度最小。 应用：谷氨酸的生产； 电泳法、离子交换法分离氨基酸；,氨基酸等电点的计算,NH3+ NH3+ NH2 K 1 K2 R CH COOH R CH COO- R CH COO H+ H+ A+ A A- K1= A H+/ A+， A+= A H+/ K1 K2= A- H+/ A， A-= A K2/ H+ 当到达等电点时， A H+/ K1= A K2/ H+，即：K1 K2= H+2 方程两边取对数，lg H+=-lg K1 lg K2，即：2pH=pK1+pK2 令pI为等电点是的pH，则pI=（pK1+pK2）/2,天冬氨酸解离方程式如下：,NH3+ NH3+ NH3+ NH2 K 1 K2 CH COOH CH COO- CH COO CH COO CH2COOH H+ CH2COOH H+ CH2COO H+ CH2COO Asp+ Asp Asp- Asp2- 对于中性和酸性氨基酸：pI=（pK1+pK2）/2； 对于碱性氨基酸：pI=（pK2+pK3）/2； pHpI 氨基酸带净负电荷； pHpI 氨基酸带净正电荷； pH=pI 氨基酸所带净电荷为零；,氨基酸等电点的计算,NH3+ NH3+ NH2 K 1 K2 R CH COOH R CH COO- R CH COO H+ H+ A+ A A- 氨基酸的滴定曲线 在第一个pH转折点上A+= A； 在第二个pH转折中点， A= A-； K1= A H+/ A+， pH=pK1+lg A/

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