蛋白质的性质5.ppt

,College of Life Science and Technology,XINJIANG University,College of Life Science and Technology,XINJIANG University,生物化学教学课件,蛋白质,第一章,新疆大学生命科学与技术学院,Protien,第一节 蛋白质通论,第二节,氨基酸的分类特点及理化性质,第三节,蛋白质的分类及化学结构,第四节 蛋白质的结构与功能的关系,第五节,蛋白质的重要性质,第六节 蛋白质的分离纯化,第一章 蛋 白 质,第五节蛋白质的重要性质,一、蛋白质的胶体性质,二、两性性质及等电点,三、蛋白的变性与复性,四、蛋白质的沉淀,五、蛋白质的紫外吸收,六、蛋白质的呈色反应,七、最低分子量法测蛋白质分子量,一,.,蛋白质胶体性质,蛋白质分子量很大，在水溶液中形成,1-100nm,的颗粒，具有胶体溶液的特征,。,胶体溶液具有,布朗运动、光散射现象、电泳现象、不能透过半透膜以及具有吸附能力,等特性。,提问：蛋白质胶体溶液的稳定的原因是什么？,第五节蛋白质的重要性质,可溶性蛋白质分子表面分布着大量极性基团，对水有很高的亲和性，通过水合作用在蛋白质颗粒外形成一层,水化层,。蛋白质分子表面的可解离基团，在一定的,pH,条件下，带有相同的净电荷，这些电荷与环境中的反离子形成稳定的,双电层。,答案：,1.,蛋白质带有同种电荷的双电层的相互排斥,2.,水膜,一,.,蛋白质胶体性质,第五节蛋白质的重要性质,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,Pr,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,Pr,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,Pr,相互排斥,透析法,:,在透析袋中加入蛋白质溶液进行透析，蛋白质溶液中的小分子杂质被透析出，大分子蛋白质留在袋中，这种方法称为透析（,dialysis,）。,一,.,蛋白质胶体性质,胶体性质的应用,第五节蛋白质的重要性质,动画,一,.,蛋白质胶体性质,胶体性质的应用,盐溶,蛋白质在等电点时，易聚集沉淀，加入低浓度的盐，使分子分散。,加入高浓度的盐，盐离子夺取蛋白质表面的水分子，破坏了水化膜，并中和了电荷，蛋白质沉淀。,盐析,第五节蛋白质的重要性质,二、蛋白质的两性性质及等电点,蛋白质和氨基酸一样，是两性电解质。在蛋白质分子中，可解离基团除了肽链末端的,-,氨基,和,-,羧基,外，还有肽链上,R,基上的侧链基团，如,NH,2,、,COOH,、,-COOH,、咪唑基、胍基、,OH,等。,蛋白质分子是一个多价离子，所带电荷的性质和数目是由蛋白质中的可解离基的种类和数目以及溶液的,pH,值所决定的。,第五节蛋白质的重要性质,第五节蛋白质的重要性质,二、蛋白质的两性性质及等电点,pH=,pI,净电荷,=0,pH,pI,净电荷为负,Pr,COOH,NH,3,+,+,H,+,+,OH,-,+,H,+,+,OH,-,Pr,COO,-,NH,2,Pr,COO,-,NH,3,+,三,.,蛋白质变性与复性,天然蛋白质受到某些物理因素和化学因素的影响，使其分子内部原有的,高级构象,发生变化时，蛋白质的理化性质和生物学功能都随之改变或丧失，但并未导致其一级结构的变化，这种现象称为,变性作用,（,denaturation,）。,1.,变性,第五节蛋白质的重要性质,天然的,RNA,酶分子,变性的,RNA,酶分子,三,.,蛋白质变性与复性,1.,变性,第五节蛋白质的重要性质,2.,变性因素及作用机制,物理因素：,加热、紫外线、,X-,射线、剧烈搅拌等，这些因素能造成空间结构破坏，使蛋白质变性。,化学因素,:,酸碱变性,加酸加碱可破坏蛋白质的盐键,导致蛋白质变性。,三,.,蛋白质变性与复性,第五节蛋白质的重要性质,有机溶剂变性,有机溶剂能降低蛋白质溶液的介电常数，蛋白质内部的疏水,基,团暴露，肽链内静电斥力增加，导致蛋白质变性。,第五节蛋白质的重要性质,生物碱试剂变性,三氯醋酸、磷钨酸、水杨酸等,在,pH,pI,时，蛋白质带正电，与有机酸根离子易结合形成沉淀，导致变性。,2.,变性因素及作用机制,三,.,蛋白质变性与复性,尿素和盐酸胍变性,8M,脲和,5M,盐酸胍使寡聚蛋白质解离成亚单位，以高度伸展的构象存在。它们破坏蛋白质的疏水键，使疏水基团暴露，还能与多肽链上主链竞争氢键，破坏蛋白质的二级结构。,第五节蛋白质的重要性质,2.,变性因素及作用机制,三,.,蛋白质变性与复性,蛋白质,氢键,(NH),脲,(,或胍,),重金属盐变性,在,pH,pI,时，蛋白质带负电，更易与重金属离子（,Hg,2,、,Pb,2+,、,Cu,2+,）结合形成沉淀，导致变性。,应用：变性灭菌、消毒；变性食品；大豆蛋白加热加盐制成豆腐；重金属盐中毒急救可给患者吃大量的乳制品或蛋清；抗衰老,第五节蛋白质的重要性质,2.,变性因素及作用机制,三,.,蛋白质变性与复性,3.,变性蛋白质的特性,生物活性丧失或者降低,，如：,Hb,变性不能输送,O,2,酶变性失去催化作用。,物理性质改变,，如：溶解度降低，粘度升高，失去结晶能力，旋光值改变。,第五节蛋白质的重要性质,三,.,蛋白质变性与复性,生物化学性质改变,：蛋白质变性后，分子结构伸展松散，易为蛋白质水解酶所分解。,化学性质改变,：蛋白质变性时，有些原来埋藏在分子内部不易与化学试剂起反应的侧链活性基团，由于结构的伸展松散而暴露，易与化学试剂反应。（如,-SH,、咪唑基、,-OH,）。,3.,变性蛋白质的特性,第五节蛋白质的重要性质,三,.,蛋白质变性与复性,1931,年，我国生物化学前辈吴宪提出了,“,蛋白质变性后，其肽链由原来紧密有序的构象变成了松散无序的构象,”,。这就是变性作用，并且认为,天然蛋白质的紧密构造及晶体结构是由分子中的次级键互相联系而形成的,，所以容易被物理的和化学因素所破坏，这个观点反映了蛋白质变性本质。,3.,变性蛋白质的特性,变性理论,第五节蛋白质的重要性质,三,.,蛋白质变性与复性,可逆变性,：除去变性因素，蛋白质空间结构可以恢复原状。,不可逆变性,：除去变性因素，蛋白质空间结构不能恢复原状。,3.,变性蛋白质的特性,变性的可逆性,第五节蛋白质的重要性质,三,.,蛋白质变性与复性,蛋白质的变性作用如果不过于剧烈，则是一种可逆过程，变性蛋白质通常在除去变性因素后，可缓慢地重新自发折叠成原来的构象，恢复原有的理化性质和生物活性，这种现象成为,复性,(,renaturation,）。,4.,复性,第五节蛋白质的重要性质,三,.,蛋白质变性与复性,4.,复性,第五节蛋白质的重要性质,三,.,蛋白质变性与复性,8,M urea and,-,mercapotoethanol,Denative,reduced,ribonuclease,Native,ribonuclease,Native,ribonuclease,Dialysis,变性,复性,核糖核酸酶变性与复性作用,在一定的环境条件下，蛋白质的一级结构能够决定二、三、四级结构。变性蛋白质的二、三、四级结构虽然遭到破坏，但是一级结构仍然保持不变，因此除去变性剂后，在适当的环境条件下，蛋白质能卷曲折叠成为,能量最低,的构象，一般天然蛋白质正是具有这种能量最低的构象。,第五节蛋白质的重要性质,三,.,蛋白质变性与复性,4.,复性,变性蛋白质为什么能复性？,四、沉淀作用,加入适当的试剂使蛋白质分子处于等电点状态或失去水化层（消除相同电荷，除去水膜），蛋白质胶体溶液就不再稳定，并产生沉淀。,1.,调,pI,值 加酸加碱，调蛋白质的等电点，使蛋白质分子沉淀，为什么？,第五节蛋白质的重要性质,加入一定量的中性盐（硫酸胺、氯化钠等），使蛋白质发生沉淀作用的现象称为,盐析,，,蛋白质为什么会发生盐析？,3.,有机溶剂沉淀蛋白质,向蛋白质溶液中加入有机溶剂（如甲醇、乙醇、丙酮）会使蛋白质沉淀，为什么？,2.,盐析法,四、沉淀作用,第五节蛋白质的重要性质,加入有机溶剂（丙酮、乙醇等），这些溶剂与水的亲和力大，能夺取蛋白质颗粒上的水化膜，同时有机溶剂的介电常数低，分子间引力加大，蛋白质溶解度降低而沉淀。,3.,有机溶剂沉淀蛋白质,四、沉淀作用,第五节蛋白质的重要性质,4.,重金属盐沉淀蛋白质,5.,生物碱试剂沉淀蛋白质,6.,抗体对蛋白质的沉淀：抗原与特异性的抗体蛋白结合发生沉淀。,四、沉淀作用,第五节蛋白质的重要性质,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,Pr,调,pI,Pr,有机溶剂,有机溶剂,酸性溶液,+,+,+,+,+,+,Pr,Pr,Pr,Pr,Pr,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,Pr,Pr,-,-,-,+,+,+,+,+,+,Pr,-,-,-,-,-,-,碱性溶液,有机溶剂,-,-,-,Pr,-,-,-,-,-,-,Pr,Pr,Pr,调,pI,调,pI,聚集,聚集,聚集,Pr,Pr,Pr,沉淀,沉淀,沉淀,蛋白质的沉淀作用,水,溶液,五,.,蛋白质的紫外吸收光谱,蛋白质在远紫外光区（,200-230nm,）有较大的吸收，在,280nm,有一特征吸收峰，可利用这一特性对蛋白质进行定性定量鉴定。,蛋白质质量浓度,/,（,mg/ml,）,=1.55A,1cm,-0.76A,1cm,280,260,测定范围：,0.1,0.5mg/ml,第五节蛋白质的重要性质,200,220,240,260,280,300,波长（,nm),光吸收,稀,较浓,六蛋白质主要呈色反应,双缩脲反应,酚试剂反应,茚三酮反应,蛋白质定量、定性测定常用方法,第五节蛋白质的重要性质,双缩脲反应,蛋白质在碱性溶液中能与硫酸铜发生相同反应，产生红紫色络合物。,红紫色络合物,(,碱性溶液,),Cu,2+,加热,+,+,六蛋白质主要呈色反应,第五节蛋白质的重要性质,七,.,最低分子量法测蛋白质分子量,根据化学组成测分子量,用化学分析方法测出蛋白质中某一,微量元素,的含量。并假设蛋白质分子中,含有一个被测元素的原子,，则可由此计算出蛋白质的最低分子量。,第五节蛋白质的重要性质,例,1,：猪心细胞色素,C,含铁量,0.43,，求其最低分子量。,其它方法测,CytcMw,也是,13000,，说明,Cytc,只含一个,Fe,。,55.85,Cytc,Mw=,=13000,0.43%,解：,Mw=,元素的原子量,元素在蛋白质中的百分含量,七,.,最低分子量法测蛋白质分子量,第五节蛋白质的重要性质,例,2,：,Hb,含铁量,0.34,，求其最低分子量。,其它方法测得,Mw,是,68000,，说明,Hb,中含,4,个,Fe.,如果蛋白质中存在含量特少的氨基酸，也可以用同样的原理计算蛋白质的最低分子量。,55.85,解：,Hb,Mw=,=16700,0.34%,七,.,最低分子量法测蛋白质分子量,第五节蛋白质的重要性质,第五节蛋白质的重要性质,一、蛋白质的胶体性质,二、两性性质及等电点,三、蛋白的变性与复性,四、蛋白质的沉淀,五、蛋白质的紫外吸收,六、蛋白质的呈色反应,七、最低分子量法测蛋白质分子量,习 题,1,、为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体？,2,、什么是蛋白质的变性？变性的机制是什么？举例说明蛋白质变性在实践中的应用。,3,某纯酶含有,1.65%,亮氨酸和,2.48%,异亮氨酸（重量百分比），计算它的最低分子量是多少？,4,有,A,、,B,、,C,三种蛋白质，在,pH7,进行电泳，结果如下图。若在,pH7,用中性盐沉淀这三种蛋白质，哪种首先沉淀，其次是哪一种，最后是哪一种？,习 题,