食品物料重要成分化學.ppt

1、2 食品物料重要成分化學,2.1 糖類化學 2.2 脂類化學 2.3 蛋白質(zhì)化學 2.4 核酸化學,2.1 糖類化學,學習要求： 掌握糖類化合物、單糖、寡糖和多糖的概念。 掌握單糖、二糖、多糖的結構。 理解單糖的化學性質(zhì)。 了解糖類在食品生產(chǎn)中發(fā)揮的功能,糖類化合物 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 準確的定義是：含多羥基的醛類或者酮類化合物及其衍生物和縮合物的總稱。 生物體維持生命活動所需能量的主要來源，人類攝取食物總能量中約80%（6070）由糖類提供。隨著生活水平的提高，膳食結構在不

2、斷變化,分布廣泛 在植物的各個部位，根、莖、葉、果實、種子大部分含有葡萄糖、淀粉、纖維素等糖類。（食物,2.1.1 糖類化合物的種類,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個單糖縮合而成 如：麥芽糖、乳糖,水解為多個單糖 性質(zhì)不同于單糖，寡糖 如：淀粉、纖維素,表2-1 豆類中游離糖含量（鮮重計）/,2.1.2 食品中的糖類化合物,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）/,表2-3 蔬菜中游離糖含量（鮮重計）/,表2-4 普通食物中的糖含量,2.1.3 單糖,2.1.3.1 單

3、糖的分類和結構,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,兩種構型,鏈狀結構,葡萄糖是己糖，C6H12O6，6個碳原子依次組成開鏈狀。天然葡萄糖大部分為D型,環(huán)狀結構 物理及化學方法證明，結晶狀態(tài)的單糖是以環(huán)狀結構存在的。 半縮醛羥基和C5上原羥基在同側為型，反之為型。 溶于水時，型、型和開鏈醛式三種異構體達到互變平衡,哈沃斯式,經(jīng)常把具有六元含氧雜環(huán)的單糖稱為吡喃糖，五元含氧雜環(huán)的單糖稱為呋喃糖,D-果糖 葡萄糖的同分異構體，己酮糖，也能形成半縮酮結構。 天然糖類中最甜的糖,2.1.2.2 單糖的化學性質(zhì),物理性質(zhì)：無色結晶，味甜、旋光性、水溶

4、性（多羥基親水） 化學性質(zhì) （一）差向異構化 冷、稀堿溶液中，分子重排,二）氧化反應,被堿性弱氧化劑（費林試劑等）氧化 銀鏡反應 費林反應等 糖尿病檢測原理（葡萄糖,在相同條件下，下列基團被氧化的難易程度是：醛基 酮基 仲醇基 伯醇基 應用：鑒別酮糖和醛糖（弱氧化劑溴水褪色,強氧化劑可以形成二酸，如,三）還原反應,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 單糖的半縮醛羥基很容易與醇、酚羥基反應，失水而形成（環(huán)狀）縮醛結構的化合物，通稱：糖苷。 例如：無水甲醇與D-葡萄糖的反應，生成D-甲基吡喃葡萄糖苷的兩種異構體,無水甲醇,糖的部分稱為糖苷基。 非糖部分稱為糖苷配基。 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，分子中沒有了半縮醛羥基，不能形成開鏈結構，分子穩(wěn)定性增加，這類糖苷沒有了還原性。酸性條件下能水解生成原來的糖及非糖成分,膳食及食品加工中的糖苷：皂角苷、強心苷 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，尤其是細胞色素氧化酶-呼吸麻痹,水楊苷,葡萄糖,水楊醇,五)成酯反應,單糖是多元醇，含多個羥基，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個糖單

6、位以糖苷鍵連接構成的糖類物質(zhì) 自然界中寡糖一般26個糖單位 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。 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多糖的結構 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：同多糖，水解后多于一種單糖的稱為：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。 某些多糖以復合物

7、或者混合物的形式存在,多糖重復單元和基本結構,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)絡結構，如果凍、肉凍、魚凍。 （4）水解性 在酸或者酶的催化下，糖苷鍵水解。食品加工中的應用，水解過程伴隨著粘度變化。水解速率隨溫度升高急劇增大,2.1.5 食品中糖類的功能,親水功能 糖類化合物具有很多親水性羥基，具有結合水的能力、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）？ 風味結合功

8、能 糖類化合物在脫水工藝過程中，保持食品色澤和揮發(fā)性風味。有效的保留揮發(fā)性風味成分。 糖-水+風味劑 糖-風味劑+水,糖類化合物褐變和食品風味 糖類化合物非氧化褐變，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,糖與人類生活密切相關，人類三大營養(yǎng)物質(zhì)之一 周朝早期，已經(jīng)把淀粉轉化為飴，主要成分是麥芽糖 東漢時期，我國南方開始制造蔗糖紅砂糖 唐代已經(jīng)開始生產(chǎn)比較純的白砂糖和冰糖 有些糖類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,有的多糖是構成植物基本骨架的物質(zhì) 有些多糖作為

9、代謝儲備物質(zhì)而存在 食品加工中，利用這些化合物作為增稠劑、膠凝劑、結晶抑制劑等,1）淀粉 廉價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,糖原是脊椎動物體內(nèi)糖的儲存分子，在肝臟、肌肉細胞含量最高,糖原的結構很像支鏈淀粉，只是比支鏈淀粉有更多的分支位點-1，6-苷鍵。與碘也有呈色反應：紫紅色或者紫藍色,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苷鍵連接起來的聚合物。大約由12000個葡萄糖單元組成的纖維素分子，是無分支的長鏈,4）半纖維素,細胞壁中的一種多糖，與纖維素、木質(zhì)素共存。 提高面粉對水的結合能力，用于食品烘焙中。 促進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。 （5）其他 果膠（植物細胞壁胞間層，用于制作果醬、果凍） 角豆膠（用于香腸等的黏結劑） 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 脂類化學,學習要求： 掌握脂類化合物的概念及分類。 掌握脂肪酸和脂肪的性質(zhì)。 了解磷脂、膽固醇的性質(zhì)。 理解脂類的生理功能,2.2 脂類化學,脂類（lipid）：亦譯為脂質(zhì)或類脂，低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機分子，絕大多數(shù)脂類的化學本質(zhì)是脂肪酸和醇所形成的酯類及其衍生物。 具有不同的官能團，結構復雜。 99%左右的脂肪酸甘油酯（?；视?、甘油三酯）是我們常稱的脂肪。 脂肪酸多為4碳以上的長鏈一元

11、羧酸. 醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和固醇。 存在：植物體中主要存在于種子和果仁中，動物體中主要存在于皮下組織、腹腔、肝臟、肌肉間的結締組織,體脂占體重的14%-19%，男性最好不要超過20%，女性最好不要超過30%。（過胖不好，過瘦行不行？） 脂肪肝是肝臟內(nèi)的脂肪含量超過肝臟重量（濕重）的5%。近幾年來，脂肪肝發(fā)病率有不斷上升的趨勢，已成為一種臨床常見病,脂類的生理功能： A 生物膜的骨架成分。 磷脂 B 能量儲存形式。 甘油三酯 C 參與信號識別、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。 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，以增進食欲。 H 可延長食物在消化道內(nèi)停留時間，利于各種營養(yǎng)素的消化吸收。 注：脂肪儲存量大，熱值高：單位質(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 脂類的種類,簡單脂類：由脂肪酸和醇類所組成的酯稱為簡單脂，（也叫油脂）。 復合脂類：由簡單脂與非脂成分組成的脂類化合物。 衍生脂類：由簡單脂或復合脂類衍生而來或與之關系密切，也具有脂類一般性質(zhì)的物質(zhì)。如固醇、類固醇、萜類物質(zhì),2.2.1.1 簡單脂類,1）甘油

13、三酯 a 結構和種類: 一分子甘油的3個羥基和三分子高級脂肪酸脫水縮合所形成的酯。 三元醇 習慣上室溫呈固體的稱為脂（牛油），液體的稱為油（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 從動植物、微生物中分離的天然脂肪酸已達100多種。 不同脂肪酸之間的區(qū)別主要在于碳氫鏈的長度、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，在動物脂肪中約占65%70%（特例：魚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保持合理的比例。動物性油脂攝入過少也是不科學的。 心腦血管疾病患者可以適當提高不飽和脂肪酸的比例。少吃動物油，吃植物油，如橄欖油、茶油、玉米油,2）蠟 高級脂肪酸與高級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作用。如蜂蠟。 區(qū)別于“石蠟,2.2.1.

15、2 復合脂類,復合脂類由簡單脂類與非脂性成分組成。重要的復合脂有磷脂和糖脂,1）磷脂 自然界中分布廣泛：構成細胞的成分，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（主要是半乳糖、甘露糖）和脫氧葡萄糖結合而成的化合物。 鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和糖類物質(zhì)結合而成，分為腦苷脂和神經(jīng)節(jié)苷酯。 植物和細菌的細胞膜中的糖脂主要是甘油醇糖

16、脂，動物細胞膜中主要是鞘糖脂,2.2.1.3 衍生脂類,衍生脂類由簡單脂或復合脂類衍生而來或與之關系密切，也具有脂類一般性質(zhì)的物質(zhì)。如固醇、類固醇、萜類物質(zhì)。 固醇和類固醇，又叫甾醇，不被皂化、有機溶劑中容易結晶出來。最常見的是膽固醇。 萜類物質(zhì)，異戊二烯聚合而成的高度共軛的多烯類化合物，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，由脂類和蛋白質(zhì)結合而成。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：酶的輔因子或結合

17、蛋白的非蛋白部分（其中較小的非蛋白質(zhì)部分稱輔基），與酶或蛋白質(zhì)結合的非常緊密，用透析法不能除去，輔基可以是有機化合物，如糖類、脂類和核酸，也可以是金屬離子或金屬配位化合物。 脂蛋白顆粒結構常呈球狀，顆粒表面是極性分子，這些分子的親水基團在外，疏水基在顆粒內(nèi)部,2.2.2 脂類的理化性質(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兩種不同性質(zhì)。有的脂肪酸溶于水，有的不能溶于水。碳鏈長度增加，溶解度減少，有無不飽和鍵不影響溶解度 脂肪一般不溶于水，易溶于有機溶劑。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

18、 脂肪酸的熔點分子量越大，熔點越高；雙鍵越多，熔點越低。 純脂肪酸與單一脂肪酸組成甘油酯，凝固點和熔點一致。 混合脂肪酸組成的甘油酯的凝固點和熔點不同。 脂肪的熔點各不相同，熔點取決于脂肪酸鏈的長短、雙鍵多寡。鏈越長熔點越高，雙鍵能顯著降低脂肪的熔點。 吸收光譜 脂肪酸在紫外和紅外區(qū)有特有的吸收光譜，可用來對脂肪酸進行定性、定量或結構研究,皂化作用 脂肪酸和甘油結合的酯鍵容易被氫氧化鉀水解，生成甘油和水溶性的皂類，這種水解作用稱為皂化作用。 皂化價皂化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）稱為碘化價。雙鍵越多，碘價越高,氧化和酸敗作用 脂肪中的不飽和脂肪酸受空氣中的氧、各種細菌、霉菌所產(chǎn)生的脂肪酶和過氧化物酶所氧化，形成過氧化物，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)象稱為脂肪酸敗作用。 脂類酸敗，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）作為酸價來衡量。我國規(guī)定酸價必須5,長期食用變質(zhì)的油脂，會出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。 氧化生成的過氧化脂質(zhì)會破壞生物膜功能、導致機體衰老，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，產(chǎn)生揮發(fā)性醛、酮、烴、酸、酯等，同時形成二聚、多聚甘油酯和大量游離脂肪酸（有水時,乙酰值（判斷油脂的羥基化程度） 1g油脂完全乙?；笏?，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，具有極強的溶血作用。 溶血？凝血？血液凝集反應,2.2.2.3

21、膽固醇的性質(zhì),膽固醇為白色蠟狀結晶，不溶于水而溶于脂肪溶劑。 不能被皂化，能與脂肪酸結合形成膽固醇酯，為血液中運輸脂肪酸的一種方式。 膽汁中膽固醇過多或者膽汁酸鹽過少，膽固醇即可在膽道內(nèi)沉淀形成膽結石。少吃動物內(nèi)臟、蛋黃。 膽固醇是細胞膜的組成成分，參與了一些甾類激素和膽汁酸的生物合成，對身體非常重要,2.2.3 油脂分析技術,2.2.3.1 油脂特征值的分析 酸價、皂化值、碘值、乙酰值等 2.2.3.2 油脂氧化穩(wěn)定性的分析測定指標 過氧化值 硫代巴比妥酸法,細胞膜結構,補充,2.3 蛋白質(zhì)化學,學習要求： 掌握氨基酸的結構特點及重要理化性質(zhì)； 掌握肽鍵的結構； 掌握蛋白質(zhì)的結構層次、各層次

22、的定義及生物學功能，維持各層次結構的作用力；深刻理解蛋白質(zhì)的一級結構決定高級結構； 掌握蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)及其應用；掌握幾種重要的蛋白質(zhì)分離純化方法的原理（透析、凝膠過濾、SDS-PAGE,蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎，各種生命現(xiàn)象是通過蛋白質(zhì)體現(xiàn)的。 蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能 結構蛋白質(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、生長激素） 免疫保護作用（毒素-毒蛋白、抗體） 物質(zhì)的轉運和運輸（鐵離子的運輸與儲存） 參與細胞間信息傳遞 氧化供能,鐮刀型紅細胞貧血,正常紅細胞,血紅蛋白序列異常、結構異常,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)的含量測定,凱氏定氮法：根據(jù)生物樣品中的含氮量來計算蛋白質(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”對蛋白質(zhì)測定的影響。（三聚氰胺,蛋白質(zhì)的分類,一）依據(jù)蛋白質(zhì)的外形來分： 球狀蛋白質(zhì)：外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。(球狀的機動蛋白絲聚集成肌動蛋白絲) 纖維狀蛋白質(zhì)：分子類似纖維或細棒。分子軸比(長軸短軸)大于10（肌球蛋白絲） （二）依據(jù)蛋白質(zhì)的組成來分：簡單蛋白(simple protein)

24、和結合/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，由相應的遺傳密碼編碼，這些氨基酸稱為基本氨基酸。 天然氨基酸大多不參與蛋白質(zhì)的組成，稱為非蛋白質(zhì)氨基酸、稀有氨基酸,氨基酸的分類,一）根據(jù)來源分：內(nèi)源氨基酸和外源氨基酸。 （二）從營養(yǎng)學角度分：必需氨基酸和非必需氨基酸。 （三）根據(jù)是否組成蛋白質(zhì)來分：蛋白質(zhì)中常見氨基酸、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)的氨基酸在結構和性質(zhì)上既有共性也有差異。 （1）蛋白質(zhì)的結構特點及表示方法 除脯氨酸外，1

25、9種天然氨基酸的共同點是：與羧基相鄰的-碳原子上都有一個氨基，因而稱為-氨基酸。 氨基酸的名稱一般用三個字母的簡寫表示，也可用單字母簡寫表示,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,氨基酸的結構,氨基酸的結構,中性氨基酸,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine (A,氨基丙酸,氨基酸的結構,甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine 纈氨酸 Valine (V,中性氨基酸,氨基-甲基丁酸,氨基酸的結構,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、酸的結構,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20種常見氨基酸,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素的轉運和貯藏載體 （刀豆氨酸） 3.調(diào)節(jié)生長作用。 4.是神經(jīng)傳導的化學介質(zhì)：-氨基丁酸 5.防御作用：D-環(huán)Ser(抗生素，鏈霉菌屬細菌產(chǎn)生），抑制細菌細胞壁形成，抗結核菌藥物，抑制花粉萌發(fā) 絕大部分非蛋白氨基酸的功能尚不清楚。作為細菌細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,1.氨基酸的兩性解離性質(zhì) 晶體溶點高，離子晶格，不是分子晶格。 甘氨酸熔點233度(靜電吸引)，二苯胺熔點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（isoeletric point,氨基酸的等電點：當外液pH為某一pH值時，氨基酸分子中所含正電荷數(shù)和負電荷數(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，簡稱pI。在等電點時，氨基酸既不向正極也不向負極移動，即氨基酸處于兩性離子狀態(tài),氨基酸的解離,氨基酸在等電點狀態(tài)下，溶解度最小。 pH pI時，氨基酸帶負電荷，向正極移動。 pH = pI時，氨基酸凈電荷為零。 pH pI時，氨基酸帶正電荷，向負極移動,肽和肽鍵 一個氨基酸的羧基和另一個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 氨基酸殘基。 肽鍵氨基酸

29、間脫水后形成的酰氨鍵 兩個氨基酸組成的肽二肽 少于10個氨基酸的肽寡肽 多于10個氨基酸的肽多肽,補充：肽 peptide,一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的氨基縮合,五肽結構,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構，這種空間結構稱為蛋白質(zhì)的（天然）構象（conformation,2.3.3 蛋白質(zhì)的結構,Conectin 肌連蛋白,Protein的結構層次 一級結構（氨基酸順序）Primary 二級結構Secondary 超二級結構 Super secondary 結構域 Domain 高級結構 三級結構（球狀結構） Tertiary 四級結構（多亞

30、基聚集） Quaternary,蛋白質(zhì)一、二、三和四級結構,一級結構：protein分子中氨基酸殘基的排列順序 二級結構：多肽鏈借助氫鍵排列成特有的-螺旋 折疊、 轉角和無規(guī)則卷曲結構 超二級結構：由兩個以上二級結構聚集形成規(guī)則 的二級結構的組合體，如 和,2.3.3.1 蛋白質(zhì)的一級結構決定高級結構和功能 蛋白質(zhì)一級結構舉例 Insulin（胰島素） RNase (ribonuclease)（核糖核酸酶） Hemoglobin（血紅蛋白,名稱：絲氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸 寫法：Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu或 如果倒過來寫，則表示不同的肽 例如 Leu-Ala-Tyr-Gly-S

31、er,51個氨基酸殘基，A鏈21個殘基，B鏈30個殘基 A鏈內(nèi)有1個2硫鍵 Cys（半胱氨酸）6 Cys11 A.B鏈間有2個2硫鍵 A. Cys7 B.Cys7 A.Cys20 B.Cys19 分子量：5700 dalton,RNase,同源蛋白質(zhì)種屬差異與生物進化（一級結構的種屬差異） 不同生物體內(nèi)具有相同功能的蛋白質(zhì)，由同一祖先進化而來 例如：hemoglobin輸送氧氣 cytochrome組成電子傳遞鏈,同源蛋白質(zhì)特點： 肽鏈長度相同或相近 氨基酸順序中有許多位置的氨基酸對所有種屬來說都是相同的，稱不變殘基（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不同的 種屬有很大變化，稱可變殘基（variable residue），可變殘基中，個別氨基酸的變化不影響蛋白質(zhì)的功能,通過比較同源蛋白質(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系和進化關系。 親源關系越遠，同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列差異就越大,細胞色素C（cytochrome c） 分子量：12500左右 氨基酸：100左右，單鏈 親源關系越近的，其細胞色素C的差異越小 親源關系越遠的，其細胞色素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)一級結構的個體差異分子病 分子?。夯蛲蛔児δ?/p>

33、蛋白氨基酸殘基遺傳性替代整個分子的三維結構改變功能部分或全部喪失 鐮刀型紅細胞貧血（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 生理條件下電荷：Glu-（谷氨酸）親水，Va10(纈氨酸) 疏水,鐮刀型紅細胞貧血,正常紅細胞,一級結構部分切除與蛋白質(zhì)的激活 血液凝固的機理 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)分子的二級結構 驅使蛋白質(zhì)折疊的主要動力熵效應 A. 暴露在溶劑中的疏水基團降低至最少程度 B. 要保持處于伸展狀態(tài)的多肽鏈和周圍水分子 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、最典型、含量最豐富的二級結構元件。 （1）特征 多肽主鏈按右手或左手方向盤繞，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。 一種重復性結構,螺旋,典型螺旋（3.613）的特征： A. 每圈3.6個氨基酸殘基， 高度0.54nm B. 每個殘基繞軸旋轉100，沿軸上升0.15nm C. 氨基酸殘基側鏈向外 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與它后面第四個殘基上的N-H 氫間形成氫鍵,螺旋截面,2）R側鏈對-螺旋穩(wěn)定性的影響 R側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,也是一種重復性結構。 兩條或多條伸展的多肽鏈側向聚集，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，側鏈R基交替地分布在片層平面的兩側,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，由第一個氨基酸殘基的C=O與第四個氨基酸殘基的N-H間形成氫鍵。 轉角的特征： A. 4個連續(xù)的氨基酸殘基組成 B. 主鏈骨架180折疊 C. 第一個氨基酸殘基的C=O與第四個氨基酸殘基 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)二級結構元件還有：凸起、無規(guī)卷曲等,RNase的某些二級結構(圖2-16,超二級結構（super-secondary structure） 若干個相鄰的二級結構單元（-螺旋、-折疊、-轉角及無規(guī)卷曲）組合在一起，形成規(guī)則的二級結構組合體,超二級結構,結構域：多肽鏈在二級結構或超二級結構的基礎上形

38、成三級結構的局部折疊區(qū)，是一個相對獨立的球狀結構。 結構域是多肽鏈的獨立折疊單位，一般由50-300個氨基酸殘基構成。 一個蛋白質(zhì)可以由單結構域或多結構域構成,2.3.3.3 三級結構（tertiary structure）多肽鏈通過盤旋、折疊，形成緊密的借各種次級鍵維持的球狀構象（三維構象）。螺旋、折疊、轉角、松散肽段的組合,2.3.3.4 蛋白質(zhì)四級結構與功能 蛋白質(zhì)的四級結構 多個具有三級結構的亞基，通過非共價鍵聚集形成的特定構象。 維持四級結構的作用力有：氫鍵、疏水作用、靜電作用，亞基間的二硫鍵,多個亞基聚集成四級結構的優(yōu)勢： A. 比表面積減小，穩(wěn)定性增強 B. 提高遺傳經(jīng)濟性（多個

39、相同亞基一個基因編碼） C. 各種酶分子聚體在一起，提高催化效率 D. 具有別構效應。 注：別夠效應多亞基蛋白質(zhì)一般具有多個結合部位，結合在蛋白質(zhì)分子的特定部位上的配體對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,四級結構：寡聚蛋白中亞基種類、數(shù)目、空間 排布及亞基間相互作用力 單體protein只有一、二、三級結構，無四級結構,四級結構（quaternary structure）多個亞基聚集,補充：纖維狀蛋白質(zhì) 含大量的-螺旋或-折疊，占脊椎動物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的50%以上，起支架和保護作用。 1.角蛋白 源于外胚層細胞，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 構稱微纖維，成百根微纖維結合成大纖微。 Cys含量較高，二硫鍵保證結構穩(wěn)定性。 -角蛋白在濕熱條件下可伸展轉變成-構象(伸展為2倍，這時螺旋被撐開，各圈間的氫鍵被破壞，轉變?yōu)?構象,角蛋白,燙發(fā)的化學機理,2）-角蛋白（絲心蛋白） 以-折疊結構為主 反平行式-折疊片的堆積，鏈間主要以氫 鍵結合，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)三維結構的作用力,主要是一些弱相互作用，或稱非共價

41、鍵或次級鍵，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)構象上起著重要作用,化學鍵（chemical bond）是指分子內(nèi)或晶體內(nèi)相鄰兩個或多個原子（或離子）間強烈的相互作用力的統(tǒng)稱。包括金屬鍵、共價鍵、離子鍵。 金屬鍵：化學鍵的一種，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。 共價鍵：原子間通過共享電子所形成的化學鍵。 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電荷基團之間所形成的化學鍵。離子鍵由電荷轉移形成。 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，這些疏水基團出于避開水的需要而被迫接近，這一現(xiàn)象被稱為疏水作用。 疏水基團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為范德華力，按其實質(zhì)來說是一種電性的吸引力。 氫鍵：和負電性原子或原子團共價結合的氫原子與鄰近的負電性原子（往往為氧或氮原子）之間形成的一種非共價鍵。氫鍵是一種靜電吸引作用。在保持DNA、蛋白質(zhì)分子結構和磷脂雙層的穩(wěn)定性方面起重要作用。 鍵能：42 kJ/mol以下，比共價鍵的鍵能小得多，而與分子間力更為接近些，一般把氫鍵當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)的三維結構。 二硫鍵對于蛋白質(zhì)的正確折疊并不是必要的，但是它對穩(wěn)定折疊結構做出了貢獻。 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)細胞內(nèi)環(huán)境是相當還原的，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的結構層次 一級結構（氨基酸順序）（肽鍵） 二級結構 Secondary（氫鍵） 超二級結構 Super secondary 結構域 Domain 三級結構（球狀結構） （氫鍵、范德華力、疏水作用、離子 鍵、二硫鍵） 四級結構（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、呈色反應（氨基與羧基共同參加反應，與茚三酮反應生成紫色的還原茚三酮）、成鹽反應（側鏈R基團參加的反應）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1萬100萬之間，分子大小達到膠體1100 nm范圍之內(nèi)。 擴散速度慢，不易透過半透膜，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，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,蛋白質(zhì)由氨基酸構成，兩端有游離氨基和羧基，側鏈中也有一些可解離基團，這些基團的解離使得蛋白質(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。 當溶液為某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負離子的趨勢相等，成為兼性離子，蛋白質(zhì)凈電荷為零，此時溶液的pH成為蛋白質(zhì)的等電點（iso-electric point,簡稱pI)。 pH大于等電點，蛋白質(zhì)帶負電荷，反之，帶正電荷,2.3.4.3 蛋白質(zhì)的變性,蛋白質(zhì)的嚴密結構在物理或化學因素作用下，其特定的空間

46、結構被破壞，從而導致物理化學性質(zhì)的改變和生物活性的喪失，稱之為蛋白質(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兩類。 物理因素：加熱、攪拌、紫外線、超聲波等。 化學因素：強酸、強堿、重金屬、十二烷基磺酸鈉（SDS） 變性因素可以用來消毒和滅菌，同時也可以消除這些因素影響來有效保存蛋白質(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，可能恢復或部分恢復其原來的構象及功能，變性的可逆變化稱為復性。（名詞解釋：蛋白質(zhì)復性） 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、三級

47、或四級結構遭受被破壞即為變性。 三級（或四級）結構被破壞時，往往引起可逆變性。 二級及三級（或四級）結構一并破壞時，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。消除這兩個條件，蛋白質(zhì)便容易凝集析出,在溫和條件下，通過改變?nèi)芤旱膒H或電荷狀況，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀分離, 沉淀過程中，蛋白質(zhì)結構和性質(zhì)都沒有發(fā)生變化，在適當?shù)臈l件下，可以重新溶解形成溶液，故這種沉淀又稱為非變性沉淀或可逆沉淀。 可逆沉淀的方法:等電點沉淀法、鹽析法和有機溶劑沉淀法等,可逆沉淀,由于沉淀過程發(fā)生了蛋白質(zhì)的

48、結構和性質(zhì)的變化，所以又稱為變性沉淀或不可逆沉淀。 如加熱沉淀、強酸堿沉淀、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,在等電點時，中性鹽（K2SO4）對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）結合成鹽沉淀。沉淀條件以pH稍大于等電點為宜。（為什么？金屬離子帶正電，蛋白質(zhì)帶負電易沉淀） 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結合成不溶性的鹽沉淀。 有機溶劑沉淀蛋白質(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，加熱時蛋白質(zhì)變性，有規(guī)則的結構被打開形成不規(guī)則的結構，分子的不對稱性增加，疏水基團暴露，進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，那么蛋黃也凝固了，為什么,補充： 蛋清 化學成分: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%，因為其中約含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%，卵類粘蛋白15%，卵粘蛋白7%，伴白蛋白3%。 雞子白的蛋白質(zhì)，在營養(yǎng)上是優(yōu)良的，因它含所有的必需氨基酸,補充： 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)集中在蛋白當中，實際上，蛋清的蛋白質(zhì)含量僅有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中的主要成分油酸，對預防心臟病有益。 維生素也大都集中在蛋黃當中。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，就是因為它含有核黃素，而核黃素就是維生素B2，它可以預防爛嘴角、舌炎、嘴唇裂口等,2.3.4.5 蛋白質(zhì)的呈色反應,茚三酮反應：-氨基酸與水合茚三酮作用，成藍色。 雙縮脲反應：與硫酸銅堿性溶液反應呈現(xiàn)紫紅

52、色，具有兩個以上肽鍵的化合物具有的反應，蛋白質(zhì)都有此反應。 米倫反應：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，含酪氨酸的蛋白質(zhì)都具有此反應。 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,2.3.5 蛋白質(zhì)的分離純化,每一個生物體、每一個細胞都有成千上萬種的蛋白質(zhì)，要對任何一種蛋白質(zhì)進行研究，首先必須進行分離純化。 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)的分離純化十分復雜而艱巨。 盡管如此，幾百種蛋白質(zhì)得到結晶，上千種蛋白質(zhì)獲得高純度制劑。 蛋白質(zhì)純化的總目標是增加制

53、品純度。 蛋白質(zhì)種類繁多，結構各異，分離純化的方法不盡相同，但基本原則都是通用的,補充：化學試劑純度分級 化學純（CP，藍標簽）： 主成分含量高、純度一般，存在干擾雜質(zhì)，適用于化學實驗和合成制備。 分析純（AR，紅標簽）： 主成分含量很高、純度較高，干擾雜質(zhì)很低，適用于工業(yè)分析及化學實驗。 優(yōu)級純（GR，綠標簽）： 主成分含量很高、純度很高，適用于精確分析和研究工作，有的可作為基準物質(zhì)。 色譜純（GC）：氣相色譜分析專用。 質(zhì)量指標注重干擾氣相色譜峰的雜質(zhì)。主成分含量高。 色譜純（LC）：液相色譜分析標準物質(zhì)。質(zhì)量指標注重干擾液相色譜峰的雜質(zhì)。主成分含量高 農(nóng)殘級：指在分析過程中該試劑不會引入

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、細分級和結晶四大步驟。 前處理適當?shù)募毎扑榉ê瓦m宜的提取介質(zhì)，將蛋白質(zhì)從細胞中以溶解狀態(tài)釋放出來，保持天然狀態(tài)，過濾除渣后得到蛋白質(zhì)提取液。 粗分級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。 細分級進一步將目的蛋白與少量結構類似的雜蛋白分開，最終使純度達到預定要求。 結晶既是進一步提純的過程，也是蛋白質(zhì)純度和是否處于天然狀態(tài)的可靠指標,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，主要是根據(jù)蛋白質(zhì)之間某些理化性

55、質(zhì)上的差異進行的。分子大小、溶解度、電離性、吸附性以及生物學專一性,按照蛋白質(zhì)分子大小不同進行分離 透析和超濾蛋白質(zhì)分子顆粒大，不能通過半透膜。（超濾，要增加壓力或離心力） 離心沉降法超速離心場中的沉降趨勢受蛋白質(zhì)顆粒大小及其密度有關。大小近似、密度差異大，沉降平衡離心法進行分離；密度近似，大小差異大，沉降速率離心法進行分離。 凝膠過濾也叫凝膠色譜。原理：凝膠是具網(wǎng)孔結構的顆粒，當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，比網(wǎng)孔小的蛋白質(zhì)進入網(wǎng)孔內(nèi)，比網(wǎng)孔大的蛋白質(zhì)分子則被排阻在外。當用溶劑洗脫時，大分子先被洗脫下來，小分子后被洗脫下來,半透膜阻留pr分子，而讓小的溶質(zhì)分子和水通過，

56、以達到除去蛋白質(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)溶解度的差異進行分離 等電點沉淀蛋白質(zhì)在等電點時溶解度最低，調(diào)節(jié)溶液PH值，達到蛋白質(zhì)的等電點，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、價廉。） 有機溶劑分級分離有機溶劑能降低溶液的介電常數(shù)。使蛋白質(zhì)正負電荷之間吸引力增強，同時有機溶劑脫去水化膜，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)不同進行分離 電泳當前應用廣泛的分離和純化蛋白質(zhì)的一種基本手段。 帶電顆粒在電場中的泳動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，對于某一蛋白質(zhì)而言，其遷移率應該為定值。 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)兩性解離的特點進行分離。 陰離子交換基質(zhì)結合帶負電荷的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)被留在柱子上，然后通過提高洗脫液的鹽濃度等措施，將吸附的蛋白質(zhì)洗脫下來。反之，陽離子交換基質(zhì),親和色譜 生物分子中有些分子的特定結構部位能夠同其他分子相互識別并結合，如酶與底物、受體與配體、抗原與抗體。 這種結合是特異的，又是可逆的，改變條件可以使這種結合解除。 親和色譜原理：將具有特殊結構的親和分子制成固相吸附劑（配體）放置在色譜柱中，當待分離的蛋白混合液通過時，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。選用適當?shù)南疵撘?，改變結合條件，可將目的蛋白質(zhì)洗脫出來,2.3.6 蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的測定,化學測定法測定特征性化學成分，計算最低分子量。 假設蛋白質(zhì)分子中該元素只有一個原子（一分子中某種氨基酸），據(jù)其百分含量計算最低分子量。 如果蛋白質(zhì)分子中所含有的已知成分不是一個單位，則真實分子量等于最低相對分子質(zhì)量的倍數(shù)。如：血紅蛋白分子中含鐵0.335%，計算結果為1.67萬，相當于其他方法測得的1/4。可見，血紅蛋白中實際含有4個鐵原子，真實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，蛋白質(zhì)向底部移動，離心池（管）上面成為清液，清液與下面的溶液間出現(xiàn)一個界面。用光學方法測定界面移動的速度，計算其沉降系數(shù)S。然后再計算蛋白質(zhì)的相對分子量（P57,凝膠過濾法大分子不能進入凝膠內(nèi)部洗脫時先流下來，洗脫液體積小；小分子在顆粒網(wǎng)狀結構中穿行，歷程長，遲后洗脫下來，洗脫液體積大。 根據(jù)已知相對分子質(zhì)量的標準蛋白質(zhì)準確測得各自的洗脫體積，得到標準曲線。然后用同樣的條件測定未知樣品洗脫體積，從曲線上差得樣品蛋白質(zhì)的相對分子量。 測定蛋白質(zhì)分子量范圍1萬80萬，誤差5%。 設備簡單，操作容易，結果準確，一般實驗室都可進行,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。則蛋白質(zhì)變性，伸展成線狀并與SDS結合而帶上大量的負電荷，這樣一來，蛋白質(zhì)分子本身的電荷被中和。蛋白質(zhì)分子大，結合SDS多；分子小，結合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對長短不同的線性分子產(chǎn)生的阻力。 遷移率與相對分子質(zhì)量的對數(shù)成一定比例關系。所以測定已知的幾種蛋白質(zhì)的遷移率作圖，制得標準曲線，即可用于測定未知蛋白質(zhì)的遷移率。 優(yōu)點：快速、用樣品量少，一次實驗可同時測幾個樣品。 缺點：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)中的含量相對穩(wěn)定，為16%，