1、第五章蛋白质化学食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u蛋白质最早在蛋白质最早在1983年由伯齐利厄斯首先提年由伯齐利厄斯首先提出英文出英文“Protein”这一术语，来自希腊文这一术语，来自希腊文，它的意思是，它的意思是“最原初的最原初的”或或“第第一重要的一重要的”，中文译为，中文译为“蛋白质蛋白质”形容它形容它像鸡蛋白那样的物质。像鸡蛋白那样的物质。u有些学者曾根据有些学者曾根据Protein原义建议设新字原义建议设新字“朊朊”表示，但因蛋白质一词沿用己久，表示，但因蛋白质一词沿用己久，“朊朊”字一直未被广泛使用。字一直未被广泛使用。食品生物化学食品生物化学 第五
2、章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 生命是蛋白体的存生命是蛋白体的存在方式，这种存在在方式，这种存在方式本质上就在于方式本质上就在于这些蛋白体的化学这些蛋白体的化学组成部分的不断自组成部分的不断自我更新。我更新。恩格斯恩格斯反杜林论反杜林论18781878食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 第一节 蛋白质的概述u一、蛋白质定义及生物学意义一、蛋白质定义及生物学意义u定义定义u蛋白质是由许多不同的蛋白质是由许多不同的-氨基酸按一定的序列氨基酸按一定的序列通过酰胺键铆（蛋白质化学中专称为肽键）缩通过酰胺键铆（蛋白质化学中专称为肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象并且具有一定生合
3、而成的，具有较稳定的构象并且具有一定生物功能的生物大分子。物功能的生物大分子。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 蛋白质的生物学功能蛋白质的生物学功能食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u二、蛋白质的化学组成二、蛋白质的化学组成u蛋白质是生命活动的物质基础。蛋白质是生命活动的物质基础。u生物体内的蛋白质是除水以外，机体组织中最生物体内的蛋白质是除水以外，机体组织中最多的组分，占人体干重的多的组分，占人体干重的，占细胞干重的，占细胞干重的食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质
4、化学蛋白质化学 蛋白质的元素组成（按干重计算）蛋白质的元素组成（按干重计算）食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成u蛋白质可以被酸、碱和酶蛋白质可以被酸、碱和酶催化催化而而完全完全水解，水解，水解的最终物是氨基酸的混合物。而氨基水解的最终物是氨基酸的混合物。而氨基酸是不能再水解的最小单位，因此，氨基酸是不能再水解的最小单位，因此，氨基酸是组成蛋白质的基本单位。酸是组成蛋白质的基本单位。u在自然界，氨基酸多以结合形式在自然界，氨基酸多以结合形式存在存在于蛋于蛋白质中，以自由形式
5、存在者很白质中，以自由形式存在者很少少。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 根据分子形状根据分子形状球状蛋白质（分子对称性佳，外形接近球状或椭球状，球状蛋白质（分子对称性佳，外形接近球状或椭球状，溶解度较好，能结晶，大多数蛋白质属于这一类溶解度较好，能结晶，大多数蛋白质属于这一类）纤维状蛋白质（对称性差，分子类似细棒或纤维。又纤维状蛋白质（对称性差，分子类似细棒或纤维。又可分成可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质可分成可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质）根据组分根据组分简单蛋白质简单蛋白质：完全由：完全由-氨基酸组成氨基酸组成结合蛋白质结合蛋白质除蛋白外还有非蛋
6、白成分（辅基）除蛋白外还有非蛋白成分（辅基）根据功能分根据功能分活性蛋白质活性蛋白质（如酶蛋白、转运蛋白、运动蛋白、保（如酶蛋白、转运蛋白、运动蛋白、保护和防御蛋白和受体蛋白）护和防御蛋白和受体蛋白）非活性蛋白非活性蛋白（如硬蛋白、角蛋白）（如硬蛋白、角蛋白）三、蛋白质的分类三、蛋白质的分类食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u四、蛋白质的大小与相对分子质量四、蛋白质的大小与相对分子质量u蛋白质是由蛋白质是由20种基本种基本AA组成的多聚物，组成的多聚物，AA数数目由几个到成百上千个，分子量从几千到几千目由几个到成百上千个，分子量从几千到几千万。一般情况下，少于万。一
7、般情况下，少于50个个AA的低分子量的低分子量的的多聚物称为肽多聚物称为肽、寡肽或生物活性肽，有时也称寡肽或生物活性肽，有时也称多肽。多于多肽。多于50个个AA的称为蛋白质。但有时也的称为蛋白质。但有时也把含有一条肽链的蛋白质不严谨地称为多肽。把含有一条肽链的蛋白质不严谨地称为多肽。u多肽一词着重于结构意义，而蛋白质原则强调多肽一词着重于结构意义，而蛋白质原则强调了其功能意义。了其功能意义。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 第三节第三节 蛋白质的基本结构蛋白质的基本结构-氨基酸氨基酸 u蛋白质是一类含氮的生物大分子，相对分子质量蛋白质是一类含氮的生物大分子，相对分子
8、质量大，结构复杂，但如用酸或蛋白酶处理使其彻底大，结构复杂，但如用酸或蛋白酶处理使其彻底水解，最后可以得到各种氨基酸。实验证明氨基水解，最后可以得到各种氨基酸。实验证明氨基酸是蛋白质的基本组成单位。酸是蛋白质的基本组成单位。u氨基酸是指含有氨基的羧酸。自然界发现的氨基氨基酸是指含有氨基的羧酸。自然界发现的氨基酸有酸有200余种，但组成蛋白质的氨基酸只有余种，但组成蛋白质的氨基酸只有20种，种，这这20种氨基酸也称为蛋白质氨基酸或称基本氨基种氨基酸也称为蛋白质氨基酸或称基本氨基酸。酸。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u蛋白质和多肽的肽键可被催化水解蛋白质和多肽的肽键
9、可被催化水解u酸酸/碱能将蛋白碱能将蛋白完全水解完全水解 u酶水解一般是酶水解一般是部分水解部分水解得到各种得到各种AAAA的混合物的混合物得到多肽片段和得到多肽片段和AAAA的混合物的混合物氨基酸是蛋白质的基本结构单元氨基酸是蛋白质的基本结构单元 一、蛋白质的水解一、蛋白质的水解 蛋白质蛋白质朊朊胨胨多肽多肽二肽二肽AAAA 1 1*10104 4 5 5*10103 3 2 2*10103 3 1000 200-500 100 1000 200-500 100 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 氨基酸的通式氨基酸的通式 H3NCHCOOR-+H2NCHCOOHR
10、不带电形式不带电形式两性离子形式两性离子形式食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 二 十 种 氨 基 酸 的 名 称 和 结 构 如 图 所 示二 十 种 氨 基 酸 的 名 称 和 结 构 如 图 所 示:食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化
11、学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 吲吲哚哚基基食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学
12、第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 Ala食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子，氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子，也能像碱一样接受质子，氨基酸具有酸碱性质，是一类也能像碱一样接受质子，氨基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。两性电解质。H2NCHCOORH3NCHCOOR-+
13、-+H+As an acid（proton donor）：）：As a base（proton acceptor）：）：H3NCHCOOHRH3NCHCOOR-+H+食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 不同pH时氨基酸以不同的离子化形式存在：时氨基酸以不同的离子化形式存在：氨基酸所带静电荷为氨基酸所带静电荷为“零零”时，溶液的时，溶液的pHpH值称值称为该氨基酸的等电点（为该氨基酸的等电点（isoelectricisoelectric point point），以），以pIpI表示。表示。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 实验证明在等电点时
14、，氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量实验证明在等电点时，氨基酸主要以两性离子形式存在，但也有少量的而且数量相等的正、负离子形式，还有极少量的中性分子。的而且数量相等的正、负离子形式，还有极少量的中性分子。当溶液的当溶液的pH=pI时，氨基酸主要从两性离子形式存在。时，氨基酸主要从两性离子形式存在。pHpI时，氨基酸主要以负离子形式存在。时，氨基酸主要以负离子形式存在。H3NCHCOOHRH3NCHCOOR-+H2NCHCOOR-H2NCHCOOHR食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u由于静电作用，在等电点时，氨基酸的溶解度最小，由于静电作用，在等电点时，氨基酸
15、的溶解度最小，容易沉淀。利用这一性质可以分离制备某些氨基酸。容易沉淀。利用这一性质可以分离制备某些氨基酸。u例：谷氨酸的生产，就是将微生物发酵液的例：谷氨酸的生产，就是将微生物发酵液的pH值调值调节到节到3.22(谷氨酸的等电点谷氨酸的等电点)而使谷氨酸沉淀析出。而使谷氨酸沉淀析出。u利用各种氨基酸的等电点不同，可以通过电泳法、离利用各种氨基酸的等电点不同，可以通过电泳法、离子交换法等在实验室或工业生产上进行混合氨基酸的子交换法等在实验室或工业生产上进行混合氨基酸的分离或制备。分离或制备。u氨基酸的等电点可由其分子上解离基团的解离常数来氨基酸的等电点可由其分子上解离基团的解离常数来确定。各种氨
16、基酸的解离常数确定。各种氨基酸的解离常数pK和等电点和等电点pI的近似值的近似值可参考下页图表或其它教材。可参考下页图表或其它教材。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 中性氨基酸：以中性氨基酸：以Gly
17、为例为例 K1=Gly H+Gly+K2=Gly-H+GlypIpI时，时，Gly+=Gly-Gly H+K1=Gly K2H+H+2=K1K2pH=（pK1+pK2）/2pI=（pK1+pK2）/2pI =（2.34+9.60）/2=5.97GlyH3NCH2COOHH3NCH2COO-+H2NCH2COO-Gly+Gly+-Gly-H+K1H+K2等电点的计算等电点的计算食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 酸性氨基酸酸性氨基酸以以AspAsp为为例：例：食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 以以LysLys为例：为例：碱性氨基酸碱性氨基酸食
18、品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u通过上述实例可知，由于羧基解离度大于氨基通过上述实例可知，由于羧基解离度大于氨基的解离度，所以含有一个氨基和一个羧基的中的解离度，所以含有一个氨基和一个羧基的中性氨基酸的等电点都在性氨基酸的等电点都在pH 6.0左右，如甘氨酸左右，如甘氨酸为为5.97、丝氨酸为、丝氨酸为5.68、缬氨酸为、缬氨酸为5.96、异亮、异亮氨酸为氨酸为6.02。u至于碱性氨基酸（二氨基一羧基）的等电点值至于碱性氨基酸（二氨基一羧基）的等电点值就较大，而酸性氨基酸就较大，而酸性氨基酸(一氨基二羧基一氨基二羧基)的等电的等电点值就较小。点值就较小。食品生物化
19、学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质u-氨基酸分子中有许多功能基团，氨基酸分子中有许多功能基团，-氨基，氨基，-酸基，侧酸基，侧链链R基，按其化学反应分四个方面：基，按其化学反应分四个方面：u-氨基参加的反应：与甲醛反应，与氨基参加的反应：与甲醛反应，与HNO2 反应反应-具一级胱的性质；具一级胱的性质；u-羧基参加的反应：成盐、成酯、成酰胺、胱酸、酰羧基参加的反应：成盐、成酯、成酰胺、胱酸、酰氯化等氯化等-具羧酸的性质；具羧酸的性质；u-氨基，氨基，-羧基共同参加的反应：成肽、茚三酮反应；羧基共同参加的反应：成肽、茚三酮反应；u侧链侧链R参加
20、的反应：米伦反应、黄色反应、分试剂反参加的反应：米伦反应、黄色反应、分试剂反应、硫酸铅反应、坂口反应。应、硫酸铅反应、坂口反应。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章
21、 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u四、氨基酸的分离与分析四、氨基酸的分离与分析u为了测定蛋白质中氨基酸的含量、组成或从蛋为了测定蛋白质中氨基酸的含量、组成或从蛋白质水解液中制取氨基酸，都需要对氨基酸混白质水解液中制取氨基酸，都需要对氨基酸混合物进行分析和分离工作。其方法较多，而目合物进行分析和分离工作。其方法较多，而目前使用较多的是层析法。前使用较多的是层析法。u分配层析的一般原理分配层析的一般原理u所有的层析系统都有
22、两个相组成，一个为固定所有的层析系统都有两个相组成，一个为固定相或静相（相或静相（stationary phase），一个为流动），一个为流动相或动相（相或动相（mobile phase）。）。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u混合物在两相中的分离决定于混合物的组分在这两混合物在两相中的分离决定于混合物的组分在这两相中的分配情况，一般用相中的分配情况，一般用分配系数分配系数（partition or distribution coefficient）来描述：）来描述：u当一种溶质在两种互不相溶的溶剂中进行分配时，当一种溶质在两种互不相溶的溶剂中进行分配时，在一定温
23、度下达到平衡后，溶质在两相中的浓度比值在一定温度下达到平衡后，溶质在两相中的浓度比值为一常数，即分配系数为一常数，即分配系数（Kd）。用下式表示：）。用下式表示：CA 表示某一物质在动相中的浓度表示某一物质在动相中的浓度 Kd=CB 表示某一物质在静相中的浓度表示某一物质在静相中的浓度 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u物质分配不仅可以在互不相溶的两种溶剂即液相物质分配不仅可以在互不相溶的两种溶剂即液相-液相系统中进行，也可以在固相液相系统中进行，也可以在固相-液相或气相液相或气相-液液相间发生。其系统中的静相可以是固相、液相或相间发生。其系统中的静相可以是固相、
24、液相或固固-液混合相（半液体相）；动相可以是液相或气液混合相（半液体相）；动相可以是液相或气相，它充满于静相的空隙中，并能流过静相。相，它充满于静相的空隙中，并能流过静相。u在实际层析时，层析行为一般并不直接决定于它在实际层析时，层析行为一般并不直接决定于它的分配系数，而是取决于有效分配系数的分配系数，而是取决于有效分配系数Keffo：u 某一物质在某一物质在A相中的总量相中的总量u Keffo=u 某一物质在某一物质在B相中的总量相中的总量食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学(2)分配柱层析分配柱层析层析柱中的填充剂或支持剂都是一些具有亲水性的不溶物质，如纤维素、淀粉
25、、硅胶等。支层析柱中的填充剂或支持剂都是一些具有亲水性的不溶物质，如纤维素、淀粉、硅胶等。支持剂表面附着一层不会流动的结合水作为固定相，沿固定相流过的与它互不相溶的溶剂（如持剂表面附着一层不会流动的结合水作为固定相，沿固定相流过的与它互不相溶的溶剂（如苯酚、正丁醇等）是流动相。由填充剂构成的柱床可以设想为由无数的连续的板层组成，每苯酚、正丁醇等）是流动相。由填充剂构成的柱床可以设想为由无数的连续的板层组成，每一板层起着微观的一板层起着微观的“分溶管分溶管”作用。当用洗脱剂洗脱时，在柱上端的氨基酸混合物在两相之作用。当用洗脱剂洗脱时，在柱上端的氨基酸混合物在两相之间按不同的分配系数进行连续不断的
26、进行分配移动。分部收集层析柱下端的洗脱液，然后分间按不同的分配系数进行连续不断的进行分配移动。分部收集层析柱下端的洗脱液，然后分别用茚三酮显色定量，以氨基酸量对洗脱液体积作图得洗脱曲线，曲线中的每个峰相当于某别用茚三酮显色定量，以氨基酸量对洗脱液体积作图得洗脱曲线，曲线中的每个峰相当于某一种氨基酸。一种氨基酸。加洗脱剂加洗脱剂氨基酸样品氨基酸样品支持剂支持剂层析柱层析柱分部收集分部收集1.00.50.1光光吸吸收收值值 20 40 60 80 100 120 流出液（毫升）流出液（毫升）食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学（3）滤纸层析）滤纸层析滤纸层析也是分配层析的一
27、种。这里的滤纸纤维素吸附水作为固定相，展层用的溶剂是流动滤纸层析也是分配层析的一种。这里的滤纸纤维素吸附水作为固定相，展层用的溶剂是流动相。层析时，混合氨基酸在这两相中不断分配，使它们分布在滤纸的不同位置上。相。层析时，混合氨基酸在这两相中不断分配，使它们分布在滤纸的不同位置上。层析时，将样品点在滤纸的一个角上，称为原点。然后将其放入一个密闭的容器中，用一种层析时，将样品点在滤纸的一个角上，称为原点。然后将其放入一个密闭的容器中，用一种溶剂系统进行展层，层析后烘干滤纸，再将其旋转溶剂系统进行展层，层析后烘干滤纸，再将其旋转90度采用第二种溶剂系统进行第二相展层。度采用第二种溶剂系统进行第二相展
28、层。由于各种氨基酸在两个不同的溶剂系统中具有不同的迁移率（由于各种氨基酸在两个不同的溶剂系统中具有不同的迁移率（Rf），因此它们就会彼此分），因此它们就会彼此分开，当用茚三酮显色时，就会在滤纸上面出现各种氨基酸的斑点。当然，若氨基酸种类较少开，当用茚三酮显色时，就会在滤纸上面出现各种氨基酸的斑点。当然，若氨基酸种类较少或一相就能分开，进行一相层析即可。或一相就能分开，进行一相层析即可。溶剂溶剂前沿前沿氨基酸氨基酸显色点显色点滤滤纸纸原点原点XY滤纸层析中的滤纸层析中的Rf值，值，Rf=X/Y丁醇丁醇-醋醋酸酸酚酚-甲酚甲酚-水水氨基酸的双向滤纸层析图谱氨基酸的双向滤纸层析图谱食品生物化学食品生
29、物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学（4）薄层层析（）薄层层析（thin-layer chromatography)：该层析分辨率高，需：该层析分辨率高，需量极少，层析速度快，可使用的支持剂种类多，如纤维素粉、硅胶、氧量极少，层析速度快，可使用的支持剂种类多，如纤维素粉、硅胶、氧化铝等。其步骤大体如下：把支持物涂布在玻璃板上使其成为一个均匀化铝等。其步骤大体如下：把支持物涂布在玻璃板上使其成为一个均匀的薄层，把要分析的样品滴加在薄层的一端，然后用合适的溶剂在密闭的薄层，把要分析的样品滴加在薄层的一端，然后用合适的溶剂在密闭的容器中进行展层，使样品中各个成分分开，最后进行鉴定和定量分析。的
30、容器中进行展层，使样品中各个成分分开，最后进行鉴定和定量分析。盖子盖子层析缸层析缸溶剂溶剂薄层板（侧面）薄层板（侧面）薄层层析装置薄层层析装置食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学（5）离子交换层析（）离子交换层析（ion-exchange column chromatography)这是一种用离子交换树脂作支持剂的层析法。离子交换树脂是具有酸性或碱性这是一种用离子交换树脂作支持剂的层析法。离子交换树脂是具有酸性或碱性基团的人工合成的聚苯乙烯基团的人工合成的聚苯乙烯-苯二乙烯等不溶性的高分子化合物。聚苯乙烯苯二乙烯等不溶性的高分子化合物。聚苯乙烯-苯苯二乙烯是由苯乙烯（单
31、体）和苯二乙烯（交联剂）进行聚合和交联反应生成的具二乙烯是由苯乙烯（单体）和苯二乙烯（交联剂）进行聚合和交联反应生成的具有网状结构的高聚物。它是离子交换树脂的基质，带电基团是通过后来的反应引有网状结构的高聚物。它是离子交换树脂的基质，带电基团是通过后来的反应引入基质的，树脂一般都制成球形颗粒。入基质的，树脂一般都制成球形颗粒。CH2CH2CHCH2CH2CHSO3 CH CH2CH2CH苯环苯环SO3有氢型和钠型有氢型和钠型H+或或Na+H+或或Na+食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u树脂分阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂含有的酸树脂分阳离子交换树脂
32、和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂含有的酸性基团如性基团如SO3H（强酸型）或（强酸型）或COOH（弱酸型）可解离出（弱酸型）可解离出H+离子，离子，当溶液中含有其它阳离子时，例如酸性环境中的氨基酸阳离子，它们可当溶液中含有其它阳离子时，例如酸性环境中的氨基酸阳离子，它们可以和以和H+发生交换而结合在树脂上。同样地阴离子交换树脂含有的碱性基发生交换而结合在树脂上。同样地阴离子交换树脂含有的碱性基团如团如N（CH3）3OH（强碱型）或（强碱型）或NH3OH（弱碱型）可解离出（弱碱型）可解离出OH-，它能和溶液中的阴离子如碱型环境中的氨基酸阴离子发生交换而结合在它能和溶液中的阴离子如碱型环境中的氨基
33、酸阴离子发生交换而结合在树脂上。树脂上。u氨基酸在树脂上结合的牢固程度即氨基酸与树脂的亲和力，主要决定氨基酸在树脂上结合的牢固程度即氨基酸与树脂的亲和力，主要决定于：它们之间的静电引力；氨基酸侧链与树脂基质聚苯乙烯之间的疏水于：它们之间的静电引力；氨基酸侧链与树脂基质聚苯乙烯之间的疏水相互作用。在相互作用。在PH为为3左右的氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电引力的左右的氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电引力的大小次序是碱性氨基酸（大小次序是碱性氨基酸（R2+）大于中性氨基酸（）大于中性氨基酸（R+），后者又大于酸型），后者又大于酸型氨基酸（氨基酸（R0）。因此，氨基酸的洗脱顺序大体上是酸性氨基酸、
34、中性氨）。因此，氨基酸的洗脱顺序大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸和碱性氨基酸。但有时并不是这样，这是因为某些氨基酸和树脂之基酸和碱性氨基酸。但有时并不是这样，这是因为某些氨基酸和树脂之间还存在着疏水作用。间还存在着疏水作用。u为了使氨基酸从树脂上洗脱下来，需要降低它们之间的亲和力，有效为了使氨基酸从树脂上洗脱下来，需要降低它们之间的亲和力，有效的方法是逐步提高洗脱剂的的方法是逐步提高洗脱剂的PH和盐浓度（离子强度），这样各种氨基酸和盐浓度（离子强度），这样各种氨基酸将以不同的速度被洗脱下来。将以不同的速度被洗脱下来。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学（6）气相色谱）气相
35、色谱 当层析系统的流动相为气体，固定相为涂渍在固体颗粒表面的液体当层析系统的流动相为气体，固定相为涂渍在固体颗粒表面的液体时，此层析技术称为气时，此层析技术称为气-液色谱（液色谱（gas-liquid chromatography）或简）或简称为气相色谱。它是利用样品组分在流动的气相和固定在颗粒表面的液称为气相色谱。它是利用样品组分在流动的气相和固定在颗粒表面的液相中的分配系数不同而达到分离组分的目的。相中的分配系数不同而达到分离组分的目的。气相色谱需要气相色谱仪进行。气相色谱需要气相色谱仪进行。气相色谱具有微量快速的优点。气相色谱具有微量快速的优点。（7）高效液相色谱（）高效液相色谱（hig
36、h performance liquid chromatography，简，简称称HPLC）：这是近十几年来发展起来的一种快速、灵敏、高效的分离）：这是近十几年来发展起来的一种快速、灵敏、高效的分离技术。技术。HPLC的特点是：使用的固定相支持剂颗粒很细，因而表面积很的特点是：使用的固定相支持剂颗粒很细，因而表面积很大；溶剂系统采用高压，因此洗脱速度增大。因此多种类型的柱层析都大；溶剂系统采用高压，因此洗脱速度增大。因此多种类型的柱层析都可用可用HPLC来代替，例如分配层析、离子交换层析、吸附层析以及凝胶来代替，例如分配层析、离子交换层析、吸附层析以及凝胶过滤等。过滤等。食品生物化学食品生物化
37、学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 第三节第三节 肽（肽（Peptide）u由两个或两个以上的氨由两个或两个以上的氨基酸，由一个氨基酸的基酸，由一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成新键羧基脱水缩合形成新键-C-N-即酰胺键也叫肽键，即酰胺键也叫肽键，所形成的这个化合物叫所形成的这个化合物叫肽。肽。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u一、肽和肽键一、肽和肽键u由两个由两个AA组成的肽称为二肽。组成的肽称为二肽。u由多个由多个AA组成的肽则称为多肽。组成的肽则称为多肽。u组成多肽的组成多肽的AA单元称为氨基酸残基。单元称为氨基酸残基。
38、食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u多肽链中多肽链中AAAA残基按一定顺序排列：氨基酸顺序残基按一定顺序排列：氨基酸顺序u含游离含游离-氨基的一端：氨基端或氨基的一端：氨基端或N-N-端端u含游离含游离-羧基的一端：羧基端或羧基的一端：羧基端或C-C-端端uAAAA顺序是从顺序是从N-N-端开始以端开始以C-C-端氨基酸残基为终点端氨基酸残基为终点 如上述五肽：如上述五肽：Ser-Val-Tyr-Asp-Ser-Val-Tyr-Asp-GlnGln食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u二、肽的理化性质二、肽的理化性质u1、两性解离与等电点、
39、两性解离与等电点u肽与氨基酸一样具有酸、碱性质，它的解离主要肽与氨基酸一样具有酸、碱性质，它的解离主要取决于肽链的末端氨基、末端羧基和侧链取决于肽链的末端氨基、末端羧基和侧链R基。基。u由于肽中由于肽中N端自由氨基和端自由氨基和C端自由羧基之间的距离端自由羧基之间的距离比氨基酸中的大，因此它们之间的静电引力较弱。比氨基酸中的大，因此它们之间的静电引力较弱。肽中肽中C端端-COOH的的pK略大于氨基酸中的略大于氨基酸中的pK值，值，pK1。N端端-NH3+的的pK略小于氨基酸中的略小于氨基酸中的pK值，值，pK2。R基的基的pK变化不大。变化不大。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化
40、学蛋白质化学 肽的等电点：肽所带净电荷为肽的等电点：肽所带净电荷为“零零”时，溶液的时，溶液的pHpH值。值。例：已知末端例：已知末端-COOH-COOH，pK3.6pK3.6，末端，末端-NH-NH3 3+pK8.0 -pK8.0 -NHNH+3 3pK10.6pK10.6。计算计算Ala-Ala-Lys-AlaAla-Ala-Lys-Ala的等电点。的等电点。pK 10.6PCOONH2NH2()-P-pI=(8.010.6)/2 =9.3PCOOHNH3NH3()pK 3.6PCOONH3NH3()+pK 8.0PCOONH2NH3()+-P+P+-P+-食品生物化学食品生物化学 第五章
41、第五章 蛋白质化学蛋白质化学 2 2、肽的化学性质、肽的化学性质 双缩脲反应双缩脲反应 肽键的紫外吸收肽键的紫外吸收210230nm CONH2NH2CONH2NH2加热CONH2NHCONH2+NH3双缩脲双缩脲 碱性碱性CuSO4溶液溶液 紫色紫色食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 三、天然存在的某些活性肽三、天然存在的某些活性肽 肌肽和鹅肌肽肌肽和鹅肌肽 肌肽（肌肽（carnosinecarnosine）:-Ala-His:-Ala-His 鹅肌肽（鹅肌肽（anserineanserine）：）：-Ala-1-Me-His-Ala-1-Me-His 食品生物化学
42、食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 2、谷胱甘肽、谷胱甘肽(glutathione,GSH)食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 3 3、多肽抗菌素、多肽抗菌素 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 4 4、多肽激素、多肽激素 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 5 5、神经肽、神经肽甲硫氨酸脑啡肽甲硫氨酸脑啡肽TyrGlyGlyphe-Met 亮氨酸脑啡肽亮氨酸脑啡肽Tyr-Gly-Gly-phe-Leu 功能：镇痛功能：镇痛 如脑啡肽如脑啡肽 (enkephalinenkephalin)食品生物化学食品
43、生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 u实验已经证明蛋白质是由各种氨基酸通过肽键连实验已经证明蛋白质是由各种氨基酸通过肽键连接而成的多肽链，再内一条或一条以上的多肽链接而成的多肽链，再内一条或一条以上的多肽链按各自特殊方式组合成具有完整生物活性的分子。按各自特殊方式组合成具有完整生物活性的分子。随着肽链数目、氨基酿酸组成及其排列顺序的不随着肽链数目、氨基酿酸组成及其排列顺序的不同，就有不同的三度空间结构也就形成了不同的同，就有不同的三度空间结构也就形成了不同的蛋白质。蛋白质。u目前已经知道的蛋白质种类有目前已经知道的蛋白质种类有100亿之
44、多，是因亿之多，是因为蛋白质的氨基酸组成和排列顺序不同而引起。为蛋白质的氨基酸组成和排列顺序不同而引起。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u蛋白质结构很复杂，人们为了研究方便起见，蛋白质结构很复杂，人们为了研究方便起见，把蛋白质的空间结构分为以下几个层次：把蛋白质的空间结构分为以下几个层次：一级结构：初级结构或化学结构一级结构：初级结构或化学结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构超二级结构超二级结构结构结构域域蛋白质的结构蛋白质的结构空间结构空间结构食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋
45、白质化学蛋白质化学 u一、蛋白质的一级结构（一、蛋白质的一级结构（primary structure）u国际化学会规定国际化学会规定u1、概念、概念u指蛋白质分子中多肽链上氨基酸残基的排列顺序指蛋白质分子中多肽链上氨基酸残基的排列顺序（序列）就是蛋白质的一级结构。（序列）就是蛋白质的一级结构。u一级结构是空间结构的基础。一级结构是空间结构的基础。u连接方式：主要是肽键，还有二硫键。连接方式：主要是肽键，还有二硫键。u排列顺序：指从排列顺序：指从N-末端开始，到末端开始，到C-末端结束，各末端结束，各氨基酸的排列次序。氨基酸的排列次序。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学
46、 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u二硫键：二硫键：u肽链有的成环状，有的是由一条以上肽链组成。肽链中除肽链有的成环状，有的是由一条以上肽链组成。肽链中除肽键外还有二硫键，它是由肽链中相应部位上两个半胱氨肽键外还有二硫键，它是由肽链中相应部位上两个半胱氨酸残基脱氢连接而成的，是连接肽链内或肽链间的主要桥酸残基脱氢连接而成的，是连接肽链内或肽链间的主要桥键。键。u二硫键在蛋白质分子中
47、起着稳定肽链空间结构的作用，往二硫键在蛋白质分子中起着稳定肽链空间结构的作用，往往与生物活力有关。当二硫键破坏后，蛋白质或多肽的生往与生物活力有关。当二硫键破坏后，蛋白质或多肽的生物活力就消失，例如胰岛素分子中的二硫键受到破坏，活物活力就消失，例如胰岛素分子中的二硫键受到破坏，活力就丧失，说明它们的生物活力与二硫键有关。力就丧失，说明它们的生物活力与二硫键有关。u一般二硫键数目愈多，蛋白质结构的稳定性就愈强。生物一般二硫键数目愈多，蛋白质结构的稳定性就愈强。生物体内起保护作用的皮、角、毛、发的蛋白质中二硫键最多。体内起保护作用的皮、角、毛、发的蛋白质中二硫键最多。食品生物化学食品生物化学 第五
48、章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u3、蛋白质一级结构确定、蛋白质一级结构确定u蛋白质的一级结构是最基本的，它包含着决定蛋白质高级蛋白质的一级结构是最基本的，它包含着决定蛋白质高级结构的因素。结构的因素。u确定的要点确定的要点u测定蛋白质中氨基酸组成；测定蛋白质中氨基酸组成；u蛋白质的蛋白质的N端和端和C端的测定；端的测定；u应用两种或两种以上不同的水解方法将所要测定的蛋白应用两种或两种以上不同的水解方法将所要测定的蛋白质肽链断裂，各自得到一系列大小不同的肽段；质肽链断裂，各自得到一系列大小不同的肽段；u分离提纯所产生的肽，并测定出它们的序列；分离提纯所产生的肽，并测定出它们的序列；u从有重叠结
49、构的各个肽的序列中推断出蛋白质中全部氨从有重叠结构的各个肽的序列中推断出蛋白质中全部氨基酸排列顺序。基酸排列顺序。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u确定的原则确定的原则（u蛋白质一级结构测定的原则是将大化小，逐段蛋白质一级结构测定的原则是将大化小，逐段分析、先后果用不同方法制成两套肽片段。并分析、先后果用不同方法制成两套肽片段。并对照两套肽段，找出重叠片段，排出肽的前后对照两套肽段，找出重叠片段，排出肽的前后位置，最后确定蛋白质的完整序列。位置，最后确定蛋白质的完整序列。食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 GlyTyrSerMetThrL
50、ysAlaGly食品生物化学食品生物化学 第五章第五章 蛋白质化学蛋白质化学 u二、蛋白质的空间结构（二、蛋白质的空间结构（Space Structure）u蛋白质的多肽链在一级结构的基础上，按照一定的方蛋白质的多肽链在一级结构的基础上，按照一定的方式有规律的旋转或折叠形成的空间构象（又称高级结式有规律的旋转或折叠形成的空间构象（又称高级结构）。构）。u其实质是多肽链在空间的排列方式的肽链的走向。其实质是多肽链在空间的排列方式的肽链的走向。u蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构uLinus Pauling 和和 Robert Corey 于于 20 世纪世纪 40 年代年代末至末至50 年代初，根
