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1、蛋白质 蛋白质的分类 蛋白质的理化性质 蛋白质的测定 Proteins are long polypeptides Protein sequences can vary among species and still perform the same function Proteins evolve and they evolve by changes in their amino acid sequences Conservative changes e g D for E Nonconservative changes e g D for A The Genetic Code Everyo
2、ne should at least be familiar with how to read the following table and convert a gene sequence to a protein sequence three nucleotides code for one amino acid in a protein 43 64 so there is room for redundancy in the genetic code mRNA codon written 5 to 3 Classification of protein 根据蛋白质分子的形状分类 根据蛋白
3、质分子的组成分类 根据蛋白质分子的功能分类 单纯蛋白质按溶解度分类 结合蛋白质按辅基成分分类 球状蛋白质 globular protein 纤维状蛋白质 fibrous protein 通常长轴与短轴之比小于10者为球状蛋白质 大 于10者为纤维状蛋白质 根据蛋白质分子的形状分类 根据蛋白质分子的组成分类 单纯蛋白质 simple protein 指结 构比较简单 在组成上基本是单纯由 氨基酸构成的那些蛋白质 结合蛋白质 conjugated protein 是指结构比较复杂 由氨基酸和其他 成分组成的那些蛋白质 辅基 我们把结合蛋白质中非蛋白质 部分称为辅基 prosthetic group
4、 分子组成 简单蛋白 按溶解度 结合蛋白 按辅基 清蛋白 球蛋白 谷蛋白 醇溶蛋白 精蛋白 组蛋白 硬蛋白 核蛋白 糖蛋白与蛋白聚糖 脂蛋白 色蛋白 磷蛋白 单纯蛋白质 清蛋白和球蛋白 动物植物 分别溶水 稀 碱 谷蛋白和醇溶谷蛋白 植物 不溶解水 溶 稀酸稀碱 精蛋白和组蛋白 动物 溶水 溶稀酸稀碱 硬蛋白 动物 不溶解水 盐 稀酸稀碱和 有机溶剂 单纯蛋白质按溶解度分类 结合蛋白质 除含有氨基酸外 还含有 糖 脂肪 核酸 磷酸 色素 含金属色素如铁镁 等成分 辅基 对 应分别叫以上名称 糖蛋白 如甘露糖蛋白 半乳糖蛋白 脂蛋白 与脂质代谢 运输有关 核蛋白 遗传变异的物质基础 磷蛋白 酪蛋
5、白 卵黄蛋白 色蛋白 血红蛋白 肌红蛋白 叶绿蛋白 结合蛋白质按辅基成分分类 根据蛋白质分子的功能分类 活性蛋白质 active protein 活性 蛋白质是指生命运动中一切有活性的 蛋白质及他们的前体 见下表 活 性蛋白质占蛋白质的绝大部分 非活性蛋白质 passive protein 非活性蛋白质多担负生物保护及支持 作用 如胶原 角弹性蛋白 角蛋白 丝心蛋白等 活性蛋白质的功能 几类重要的蛋白 球蛋白 globular protein 紧凑的 近似球 形的 含有折叠紧密的多肽链的一类蛋 白质 许多都溶于水 典形的球蛋白含 有能特异的识别其它化合物的凹陷或裂 隙部位 纤维蛋白 fibro
6、us protein 一类主要的 不溶于水的蛋白质 通常都含有呈现相 同二级结构的多肽链许多纤维蛋白结合 紧密 并为 单个细胞或整个生物体提供 机械强度 起着保护或结构上的作用 角蛋白 keratin 由处于 螺旋或 折叠 构象的平行的多肽链组成不溶于水的起 着保护或结构作用蛋白质 胶原 蛋白 collagen 是动物结缔组 织最丰富的一种蛋白质 它是由原胶原 蛋白分子组成 原胶原蛋白是一种具有 右手超螺旋结构的蛋白 每个原胶原分 子都是由3条特殊的左手螺旋 螺距 0 95nm 每一圈含有3 3个残基 的多肽链 右手旋转形成的 血红蛋白 hemoglobin 是由含有血红 素辅基的4个亚基组成
7、的结合蛋白 血红 蛋白负责将氧由肺运输到外周组织 它 的氧饱和曲线为S型 肌红蛋白 myoglobin 是由一条肽链和 一个血红素辅基组成的结合蛋白 是肌 肉内储存氧的蛋白质 它的氧饱和曲线 为双曲线型 伴娘蛋白 chaperone 与一种新合成的 多肽链形成复合物并协助它正确折叠成 具有生物功能构向的蛋白质 伴娘蛋白 可以防止不正确折叠中间体的形成和没 有组装的蛋白亚基的不正确聚集 协助 多肽链跨膜转运以及大的多亚基蛋白质 的组装和解体 蛋白质的理化性质 一 蛋白质的相对分子量 蛋白质是生命大分子物质 其分子量很大 从一 万到几百万或更大 利用测小分子法不可能 一 由化学组成测定最低分子量
8、如血红蛋白 55 84 Fe 100 0 34 含量 4 个数 67000 蛋白质相对分子量在10 000 1 000 000之间 测定分子量的 主要方法有渗透压法 超离心法 凝胶过滤法 聚丙烯酰 胺凝胶电泳等 二 物化法测定蛋白质分子量 测扩散系数 渗透 压 光散射 沉降超离心 凝胶过滤 电泳等 原理 颗粒 沉降 扩散 大颗粒沉降快 小颗 粒 慢 分离 检测 最准确可靠的方法是超离心法 Svedberg于1940年设计 蛋白质颗粒在25 50 104 g离心力作用下从溶液中沉降下 来 沉降系数 s 单位 cm 离心场里的沉降速度 s v 2x v 沉降速度 dx dt 离心机转子角速度 弧度
9、 s x 蛋白质界面中点与转子中心的距离 cm 沉降系数的单位常用S 1S 1 10 13 s 蛋白质分子量 M 与沉降系数 s 的关系 M RTs D 1 V R 气体常数 8 314 107ergs mol 1 度 1 T 绝对温度 D 扩散常数 蛋白质分子量很大 离心机转速很 快 则忽略不计 V 蛋白质的微分比容 m3 g 1 溶剂密度 20 g ml 1 s 沉降系数 由于蛋白质质分子中氨基酸残基的侧链侧链 上存在游 离的氨基和游离的羧羧基 因此蛋白质质与氨基酸 一样样具有两性解离的性质质 因而也具有特定的 等电电点 两性解离比氨基酸复杂 可解离的侧链R基 对结合蛋白质 辅基部分含可解
10、离基团 二 蛋白质的两性电离及等电点 蛋白质在其等电点偏酸溶液中带正电荷 在偏碱溶液中带 负电荷 在等电点pH时为两性离子 电泳 带电颗粒在电场中移动的现象 分子大小不同的蛋白 质所带净电荷密度不同 迁移率即异 在电泳时可以分开 1 自由界面电泳 蛋白质溶于缓冲液中进行电泳 2 区带电泳 将蛋白质溶液点在浸了缓冲液的支持物上 进行电泳 不同组分形成带状区域 1 纸上电泳 用滤纸作支持物 2 凝胶电泳 用凝胶 淀粉 琼脂糖 聚丙烯酰胺 作支持物 1 圆盘电泳 玻璃管中进行的凝胶电泳 2 平板电泳 铺有凝胶的玻板上进行的电泳 等电聚焦电泳 当蛋白质在其等电点时 净电荷为零 在电场中不再移动 5 0
11、 6 0 7 0 稳定pH梯度 5 0 6 0 7 0 稳定pH梯度 通电 l胶体定义 质点分散系统 l蛋白质分子的颗粒直径已达1 100nm 处于胶体颗 粒的范围 因此 蛋白质具有亲水溶胶的性质 l稳稳定蛋白质亲质亲 水溶胶的两个重要因素 蛋白质质分子表面的水化膜 分子表面极性R基而 结合的一层水分子 表面电电荷 同样pH下 电荷相排斥 蛋白质不会聚集沉淀 三 蛋白质的胶体性质 布郎运动 丁道尔现象 电泳现象 不能透过半透膜 具 有吸附能力 蛋白质溶液稳定的原因 1 表面形成水膜 水化层 2 带相同电荷 四 蛋白质的沉淀反应 1 加高浓度盐类 盐析 加盐使蛋白质沉淀析出 分段盐析 调节盐浓度
12、 可使混合蛋白质溶液中的 几种蛋白质分段析出 血清球蛋白 50 NH4 2SO4 饱和度 清蛋白 饱和 NH4 2SO4 2 加有机溶剂 3 加重金属盐 4 加生物碱试剂 单宁酸 苦味酸 钼酸 钨酸 三氯乙酸能沉淀生物碱 称 生物碱试剂 l稳定是暂时有条件的 l在某些物理或化学因素的作用下 蛋白质严格的 空间结构被破坏 不包括肽键的断裂 从而引 起蛋白质若干理化性质和生物学性质的改变 称 为蛋白质的变性 五 蛋白质的变性和凝固和凝固 天然蛋白质受物理或化学因素的影响 其共价 键不变 但分子内部原有的高度规律性的空间排 列发生变化 致使其原有性质发生部分或全部丧 失 称为蛋白质的变性 变性蛋白质
13、主要标志是生物学功能的丧失 溶 解度降低 易形成沉淀析出 结晶能力丧失 分子形状改变 肽链松散 反应基团增加 易 被酶消化 l 蛋白质质分子相互聚集而从溶液中析出的现现象称 为为沉淀 l 变变性后的蛋白质质由于疏水基团团的暴露而易于 沉淀 但沉淀的蛋白质质不一定都是变变性后的蛋 白质质 l 加热热使蛋白质变质变 性并凝聚成块块状称为为凝固 变性蛋白质分子互相凝集为固体的现象称凝固 l因此 凡凝固的蛋白质质一定发发生变变性 沉淀和凝固 l引起蛋白质变性的因素有 物理因素 高温 高压压 紫外线线 电电离 辐辐射 超声波等 化学因素 强酸 强碱 有机溶剂剂 重 金属盐盐等 物理性质质 溶解度下降 沉
14、降率升高 粘度升高 光吸收度增加等 化学性质质 官能团团反应应性增加 易被蛋 白酶水解 生物学性质质 原有生物学活性丧丧失 抗 原性改变变 l 蛋白质变质变 性的可逆性 蛋白质质在体外变变性后 绝绝大多数情况下是 不能复性的 如变变性程度浅 蛋白质质分子的构象未被严严 重破坏 或者蛋白质质具有特殊的分子结结构 并 经经特殊处处理则则可以复性 核糖核酸酶的变性与复性 六 紫外吸收性质 l组组成天然蛋白质质分子的20种氨基酸 色氨 酸 酪氨酸和苯丙氨酸对对紫外光有光吸收 其吸收峰在280nm左右 l各种蛋白质中这几种氨基酸含量差别小 l可利用此性质质采用紫外分分光度法测测定 蛋白质质的含量 含量特
15、别 核酸干扰 280 260nm吸收差法 反应名称试 剂颜色反应有关基团有此反应的 蛋白质或氨 基酸 双缩脲反应NaOH CuSO2紫色或粉 红色 二个以上肽键所有蛋白质 米伦反应HgNO3 Hg NO3 2及 HNO3混合物 红色 Tyr 黄色反应浓HNO3及NH3黄色 橘 色 Tyr Phe 乙醛酸反应 Hopking Cole反 应 乙醛酸试剂及浓 H2SO4 紫色 Trp 坂口反应 Sakaguchi反应 萘酚 NaClO红色胍基Arg 酚试剂反应 Folin Cioculteu 反应 碱性CuSO4及磷 钨酸 钼酸 蓝色酚基 吲哚基Tyr 茚三酮反应茚三酮蓝色自由氨基及羧基 氨基酸
16、七 蛋白质的颜色反应 OH N 八 成盐反应 R CH COOH HCl NH2 R CH COOH NH2 HCl 九 酰基化和烃基化反应 R CH COOH R X NH2 R 酰基或烃基 R CH COOH HX NHR X 卤素 Cl F 十 成酯反应 R CH COOH C2H5OH NH2 R CH COOC2H5 NH2 HCl气 当羧基变成乙酯后 羧基的化学性质就被掩蔽了 而 氨基的化学性质就突出地显示出来 十一 酰氯化反应 Y NH CRH COOH PCl5 酰化氨基酸 Y NH CRH COCl 酰化氨基酰氯 使氨基酸的羧基活化 易于另一氨基酸的氨基结合 在合成肽的工作上常用 十二 成酰胺反应 H2N CHR COOC2H5 HNH2 体外 无水 H2N CHR CONH2 C2H5OH 氨基酸酰胺 有机体内 Asp Glu NH4 Asn Gln Asn Gln 合成酶 ATP 十三 脱羧反应 H2N CHR COOH 脱羧酶 CO2 RCH2NH2 胺 十四 迭氮反应 H2N CHR COOHYHN CHR COOH 酰化氨基酸 YHN CHR COOCH3
