蛋白质化学1.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一章,蛋白质,（,protein,）,化 学,重点讨论氨基酸和蛋白质的结构、性质。了解肽的概念，蛋白质的结构与功能的相互关系，以及氨基酸和蛋白质的分类等,。,本章主要内容,本章内容提要,一 蛋白质概述,二 蛋白质的化学组成,三 蛋白质的基本组成单位氨基酸,四 蛋白质的结构,五,蛋白质的分子结构与功能的关系,六 蛋白质的重要性质,七 蛋白质的分类,蛋白质是由许多不同的,氨基酸,，按照一定的顺序，通过,肽键,连接而成的一条或多条,肽链,构成的,生物大分子,。,(,一,),蛋白质,(Protein),的涵义,一、蛋白质概述,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%,。,(,二,),蛋白质的生物学意义,2,、蛋白质具有重要的生物学功能,(,1),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,。,(2),调节代谢反应,一些激素是蛋白质或肽，如胰岛素、生长素。,(3),运输载体,如红细胞中运输,O,2,和,CO,2,要靠血红蛋白,(,Hb,),、运输脂类物质的是载脂蛋白等。,(4),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。,(,5),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。,(6),接受传递信息,如口腔中的味觉蛋白、视网膜中的视觉蛋白。,(7),调节或控制细胞的生长、分化、遗传信息的表达,如组蛋白、阻遏蛋白。,(8),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,一 蛋白质概述,第一章 蛋白质化学,二 蛋白质的化学组成,三 蛋白质的基本组成单位氨基酸,四 蛋白质的结构,五,蛋白质的分子结构与功能的关系,六 蛋白质的重要性质,七 蛋白质的分类,（一）,蛋白质的元素组成,主要元素：,C H O,N,S,5055%68%2023%,1518%,04%,二 蛋白质的化学组成,微量元素：,P Fe Cu Zn Mo I Se,大多数蛋白质含氮量较恒定，,平均,16%,，即,1g,氮相当于,6.25g,蛋白质。,6.25,称为,蛋白质系数,。,样品中蛋白质含量,=,蛋白质含,氮量,6.25,其中，,6.25,这个系数是来自蛋白质平均含氮量,(16%),，实际上各种蛋白质因氨基酸组成不同，含氮量不完全相同，乳制品为,6.38,，面粉为,5.70,，玉米、高粱为,6.24,，花生为,5.46,，大米为,5.95,，大豆及其制品为,5.71,，肉与肉制品为,6.25,，大麦、小米、燕麦为,5.83,，芝麻、向日葵为,5.30,。,知识链接,食品中蛋白质含量现行的国家标准和国际通行测定方法是经典的,凯氏定氮法,。,凯氏定氮法,是,测定化合物或混合物中,总氮量,的一种方法。即在有催化剂的条件下，用浓硫酸消化样品将有机氮都转变成无机铵盐，然后在碱性条件下将铵盐转化为氨，随水蒸汽馏出并为过量的酸液吸收，再以标准碱滴定，就可计算出样品中的氮量。由于蛋白质含氮量比较恒定，可由其氮量计算蛋白质含量。,三鹿奶粉事件,用凯氏定氮法理论上是可以测出其含有较高蛋白质含量的,三聚氰胺,(C,3,H,6,N,6,),最大特点是含氮量很高,(66%),，溶水后无色无味。,（二）,蛋白质的水解,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，没旋光异构体产生。,缺点,：色氨酸被破坏。,2.,碱水解,条件,：,4mol/L Ba(OH),2,或,6mol/L,NaOH,煮沸,6,小时。,优点,：水解彻底，色氨酸不被破坏。,缺点,：氨基酸发生旋光异构作用，且部分氨基酸,被破坏。,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，不发生旋光异构现象。,缺点,：使用一种酶水解不完全，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。,由于水解方法和条件不同，可得到不同程度的蛋白质降解物,：,一 蛋白质概述,第一章 蛋白质化学,二 蛋白质的化学组成,三 蛋白质的基本组成单位氨基酸,四 蛋白质的结构,五,蛋白质的分子结构与功能的关系,六 蛋白质的重要性质,七 蛋白质的分类,(,一,),氨基酸的结构,(,三,),氨基酸的分类,(,四,),氨基酸的理化性质,(,二,),氨基酸的构型,三 蛋白质的基本组成单位,氨基酸,(,amino acid,，,AA,),20,种,AA,中除脯氨酸外，其余均具有如下结构通式：,(,一,),氨基酸的结构,-,氨基酸的结构通式,可变部分,不变部分,各种氨基酸的区别在于侧链,R,基的不同。除,R,为,H,（,甘氨酸,）外，其余氨基酸均具有旋光性和构型。,(,一,),氨基酸的结构,(,三,),氨基酸的分类,(,四,),氨基酸的理化性质,(,二,),氨基酸的构型,三 蛋白质的基本组成单位,氨基酸,(,amino acid,，,AA,),（二）氨基酸的构型,构型：分子中各原子或基团之间的连接方式称为分子的构型,。,构成蛋白质的氨基酸,除甘氨酸外,，其它氨基酸的,-,碳原子都是不对称碳原子，因此在空间上各原子可以有,两种不同的排布方式,，形成彼此的,镜像关系,，我们把彼此成镜像关系的两种结构分别,称为,L-,构型与,D-,构型,，下图以丙氨酸为例：,特别注意：,从蛋白质水解得到的,-,氨基酸,(,除甘氨酸外,),都是,L-,-,氨基酸,。,(,一,),氨基酸的结构,(,三,),氨基酸的分类,(,四,),氨基酸的理化性质,(,二,),氨基酸的构型,三 蛋白质的基本组成单位,氨基酸,(,amino acid,，,AA,),(1),按,R,基的化学结构特点分：,脂肪族氨基酸,芳香族氨基酸,：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸,杂环氨基酸及杂环亚氨基酸,：脯氨酸、组氨酸,（三）氨基酸的分类,1,、常见的蛋白质氨基酸,(,即基本氨基酸,),(2),按,R,基与水的关系,分,(,即,R,基的极性分,),：,非极性氨基酸,(8,种,),：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。,极性不带电氨基酸,(7,种,),：甘氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、丝氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、苏氨酸。,极性带电氨基酸,(5,种,),：,天冬氨酸,(,负,),、谷氨酸,(,负,),、赖氨酸,(,正,),、精氨酸,(,正,),、组氨酸,(,正,),。,(3),按氨基酸的酸碱性质分,：,(,一氨基二羧基氨基酸,),有,2,种：天冬氨酸和谷氨酸,(,二氨基一羧基氨基酸,),有,3,种,：赖氨酸、精氨酸、组氨酸,(,一氨基一羧基氨基酸,),酸性氨基酸,碱性氨基酸,中性氨基酸,(4),按氨基酸是否能在人体内合成分：,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,8,或,10,种：赖氨酸、色氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、组氨酸、精氨酸。,非必需氨基酸,:,指人体内可以合成的氨基酸，有,10,种。,其中，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,如,组氨酸、精氨酸，又称为,半必需氨基,酸。,二十种基本氨基酸的名称和结构如图所示,:,CH,3,丙氨酸,Ala,C,COO,+,NH,3,H,CH,3,CH-,CH,3,缬氨酸,Val,C,COO,+,NH,3,H,CH,2,CH,2,CH,2,脯氨酸,Pro,C,COO,+,NH,2,H,CH,3,S,CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,CH,亮氨酸,Leu,CH,CH,3,CH,3,CH,2,异亮氨酸,Ile,C,COO,+,NH,3,H,C,COO,+,NH,3,H,C,COO,+,NH,3,H,甲硫氨酸,Met,(,蛋氨酸,),CH,3,CH,2,苯丙氨酸,Phe,N,CH,2,色氨酸,Trp,C,COO,+,NH,3,H,C,COO,+,NH,3,H,C,COO,+,NH,3,H,HO,CH,2,酪氨酸,Tyr,HO,CH,2,C,COO,+,NH,3,H,甘氨酸,Gly,C,COO,+,NH,3,H,丝氨酸,Ser,C,COO,+,NH,3,H,CH,3,CH,OH,苏氨酸,Thr,H,C,COO,+,NH,3,H,HS,CH,2,半胱氨酸,Cys,C,COO,+,NH,3,H,O,C,CH,2,H,2,N,天冬酰胺,Asn,C,COO,+,NH,3,H,O,C,CH,2,CH,2,H,2,N,谷氨酰胺,Gln,C,COO,+,NH,3,H,O,C,CH,2,CH,2,O,C,COO,+,NH,3,H,天冬氨酸,Asp,谷氨酸,Glu,C,CH,2,O,O,H,3,+,N,CH,2,CH,2,CH,2,CH,2,赖氨酸,Lys,C,COO,+,NH,3,H,C,COO,+,NH,3,H,H,2,N,C,NHCH,2,CH,2,CH,2,+,NH,2,精氨酸,Arg,C,COO,+,NH,3,H,C,HC,C,CH,NH,HN,+,H,组氨酸,His,含羟基的氨基酸：,含硫的氨基酸：,含苯环的氨基酸：,含胍基的氨基酸：,含咪唑基的氨基酸：,含吲哚基的氨基酸：,亚氨基酸：,碱性氨基酸：,酸性氨基酸：,无旋光性且结构最简单的最小氨基酸：,注：部分基本氨基酸的结构特点,精氨酸,丝氨酸、苏氨酸,半胱氨酸,(,含巯基,),甲硫氨酸,(,含硫甲基,),苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸,组氨酸,色氨酸,赖氨酸、组氨酸、精氨酸、,脯氨酸,天冬氨酸、谷氨酸,甘氨酸,2,、不常见的蛋白质氨基酸,也称,稀有的蛋白质氨基酸,或,修饰氨基酸,，是在蛋白质合成后，由基本氨基酸修饰而来，如,羟,-,脯氨酸、羟,-,赖氨酸、,6-,氮,-,甲基赖氨酸、,3,，,5-,二碘酪氨酸。,3,，,5-,二碘酪氨酸,4-,羟基脯氨酸,5-,羟基赖氨酸,6-N-,甲基赖氨酸,CH,3,NHCH,2,COOH,N,甲基甘氨酸,3,、非蛋白质氨基酸,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,(,一,),氨基酸的结构,(,三,),氨基酸的分类,(,四,),氨基酸的理化性质,(,二,),氨基酸的构型,三 蛋白质的基本组成单位,氨基酸,(,amino acid,AA,),