蛋白质化学2wzc组成和结构.ppt

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1、蛋白质化学选修课蛋白质化学选修课 第二章 蛋白质组成和结构本章主要内容：本章主要内容：蛋白质分类、蛋白质分类、氨基酸、氨基酸、蛋白质的结构、蛋白质的结构、蛋蛋白质结果与功能的关系白质结果与功能的关系1第一节第一节蛋白质的分类蛋白质的分类1.根据蛋白质分子形状根据蛋白质分子形状2.根据分子组成根据分子组成3.根据蛋白质溶解度分根据蛋白质溶解度分21.根据蛋白质分子形状根据蛋白质分子形状可分为可分为 球状蛋白质球状蛋白质 和和 纤维状蛋白质纤维状蛋白质球状蛋白质球状蛋白质分子分子 球状或椭圆状，溶解度较大，球状或椭圆状，溶解度较大，能结晶，在生物体液和细胞中的蛋白质大多能结晶，在生物体液和细胞中的

2、蛋白质大多属于这一类型。属于这一类型。纤维状蛋白质纤维状蛋白质分子分子 类似细棒或纤维，它们又类似细棒或纤维，它们又可分为可溶性纤维蛋白和不溶性纤维蛋白，可分为可溶性纤维蛋白和不溶性纤维蛋白，前者如血纤蛋白、肌肉中的结构蛋白等，后前者如血纤蛋白、肌肉中的结构蛋白等，后者如胶原、弹性蛋白、角蛋白等。者如胶原、弹性蛋白、角蛋白等。3 简单蛋白质简单蛋白质 和和 结合蛋白质结合蛋白质 二大类。二大类。简单蛋白简单蛋白是指其分子中只有氨基酸组成的多肽链。是指其分子中只有氨基酸组成的多肽链。结合蛋白结合蛋白是指具有生物活性的蛋白质分子组成中是指具有生物活性的蛋白质分子组成中除了氨基酸多肽链外，还含非氨基

3、酸成分，生物除了氨基酸多肽链外，还含非氨基酸成分，生物体内大部分蛋白质属于此类，体内大部分蛋白质属于此类，核蛋白核蛋白 由蛋白质和核酸组成，如鱼精蛋白、小由蛋白质和核酸组成，如鱼精蛋白、小麦芽中核精蛋白等；麦芽中核精蛋白等；糖蛋白糖蛋白 是蛋白质与糖的结合物，在生物膜上、是蛋白质与糖的结合物，在生物膜上、某些酶类和动物血浆中大多数蛋白质均是糖蛋白；某些酶类和动物血浆中大多数蛋白质均是糖蛋白；2.2.根据分子组成可分为：根据分子组成可分为：4脂蛋白脂蛋白 由蛋白质和脂类通过非共价键相连而成，由蛋白质和脂类通过非共价键相连而成，广泛存在于生物膜和动物血浆中。广泛存在于生物膜和动物血浆中。色素蛋白色

4、素蛋白 如血红蛋白、叶绿素、细胞色素类等。如血红蛋白、叶绿素、细胞色素类等。磷蛋白磷蛋白 由蛋白质和磷酸组成，磷酸往往与丝氨酸由蛋白质和磷酸组成，磷酸往往与丝氨酸或苏氨酸侧链的羟基结合，如胃蛋白酶、乳中酪蛋或苏氨酸侧链的羟基结合，如胃蛋白酶、乳中酪蛋白。白。黄素蛋白黄素蛋白 则是蛋白质与黄素腺嘌呤二核苷酸，黄则是蛋白质与黄素腺嘌呤二核苷酸，黄素但核苷酸的结合物，如琥珀酸脱氢酶。素但核苷酸的结合物，如琥珀酸脱氢酶。5分类分类辅基辅基举例举例脂蛋白脂蛋白脂类脂类血浆脂蛋白（血浆脂蛋白（VLDLVLDL、LDLLDL、HDLHDL等）等）糖蛋白糖蛋白糖基或糖链糖基或糖链胶原蛋白、纤连蛋白等胶原蛋白、

5、纤连蛋白等核蛋白核蛋白核酸核酸核糖体核糖体磷蛋白磷蛋白磷酸基团磷酸基团酪蛋白（酪蛋白（caseincasein）血红素蛋白血红素蛋白血红素（铁卟啉）血红素（铁卟啉）血红蛋白、细胞色素血红蛋白、细胞色素c c黄素蛋白黄素蛋白黄素核苷酸（黄素核苷酸（FADFAD、FMNFMN）琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶金属蛋白金属蛋白铁铁铁蛋白铁蛋白锌锌乙醇脱氢酶乙醇脱氢酶钙钙钙调蛋白钙调蛋白锰锰丙酮酸羧化酶丙酮酸羧化酶铜铜细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶63.根据蛋白质溶解度分根据蛋白质溶解度分 清蛋白清蛋白 一般指溶于纯水或稀盐溶液中、加热易凝固、不溶于一般指溶于纯水或稀盐溶液中、加热易凝固、不溶于饱和中性盐溶液中

6、的蛋白质。饱和中性盐溶液中的蛋白质。球蛋白球蛋白 指不易溶于水，可溶于稀盐溶液，不溶于饱和或半饱指不易溶于水，可溶于稀盐溶液，不溶于饱和或半饱和的盐溶液；加热不全部凝固的一类蛋白。和的盐溶液；加热不全部凝固的一类蛋白。醇溶蛋白醇溶蛋白 则不溶于水及盐溶液，但溶于则不溶于水及盐溶液，但溶于70%-80%的乙醇中。的乙醇中。谷蛋白谷蛋白 指不溶于水和中性盐，只溶于稀酸稀碱溶液的一类指不溶于水和中性盐，只溶于稀酸稀碱溶液的一类蛋白。蛋白。硬蛋白硬蛋白 如角蛋白、胶原蛋白，如动物的毛、发、角、爪、如角蛋白、胶原蛋白，如动物的毛、发、角、爪、筋、骨等，它们只能在强酸、强碱溶液溶解。筋、骨等，它们只能在强

7、酸、强碱溶液溶解。7第二节第二节 蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成蛋白质分子中主要的元素组成是：蛋白质分子中主要的元素组成是：C：5055、H：6.07.0O：2023N：1516S：0.32.5其其中中N元元素素的的含含量量相相对对稳稳定定，约约为为16%，故故每每克克氮相当于氮相当于6.25克克蛋白质。蛋白质。8微量凯氏（微量凯氏（Kjeldahl）定氮法）定氮法测定蛋白质含量测定蛋白质含量消化：消化：有机物浓有机物浓H2SO4(NH4)2SO4CO2蒸馏：蒸馏：(NH4)2SO4NaOHNa2SO4NH3H2O吸收：吸收：NH3H3BO4 NH4H2BO4滴定：滴定：H2BO4HClH3

8、BO4 Cl9凯氏定氮法注意事项凯氏定氮法注意事项图：常量凯氏定氮消化及蒸馏装置图：常量凯氏定氮消化及蒸馏装置 a a消化装置消化装置 b b蒸馏吸收装置蒸馏吸收装置1 1、硫酸钾、硫酸钾 及及硫酸硫酸铜的作用铜的作用2 2、火候控制、火候控制3 3、装置的气密性、装置的气密性4 4、何时加碱、何时加碱5 5、难消化的、难消化的 对策对策6 6、停止蒸馏、停止蒸馏10说明及注意事项说明及注意事项所用试剂溶液应用无氨蒸馏水配制。所用试剂溶液应用无氨蒸馏水配制。消化时不要用强火，应保持和缓沸腾消化时不要用强火，应保持和缓沸腾，以免粘附在凯以免粘附在凯氏瓶内壁上的含氮化合物氏瓶内壁上的含氮化合物未消

9、化完全而造成氮损失未消化完全而造成氮损失.消化过程中应注意不时转动凯氏烧瓶，消化过程中应注意不时转动凯氏烧瓶，以便利用冷凝以便利用冷凝酸液将附在瓶壁上的固体残渣洗下并促进其消化完全。酸液将附在瓶壁上的固体残渣洗下并促进其消化完全。样品中若样品中若含脂肪或糖较多时含脂肪或糖较多时，消化过程中易产生大量消化过程中易产生大量泡沫。泡沫。11当样品消化液不易澄清透明时，可将凯氏烧瓶冷当样品消化液不易澄清透明时，可将凯氏烧瓶冷却，加入却，加入30%30%过氧化氢过氧化氢2 23mL3mL后再继续加热消化。后再继续加热消化。若取样量较大，若取样量较大，如干试样超过如干试样超过5g5g，可按每克试样，可按每

10、克试样5mL5mL的比例增加硫酸用量的比例增加硫酸用量（何时会必要？）。（何时会必要？）。一般消化至呈透明后，继续消化一般消化至呈透明后，继续消化30min30min即可，但对即可，但对于含有特别难以氨化的氮化合物的样品，于含有特别难以氨化的氮化合物的样品，如含赖如含赖氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸或脯氨酸等时氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸或脯氨酸等时，需适当延长消化时间。有机物如分解完全，消化需适当延长消化时间。有机物如分解完全，消化液呈蓝色或浅绿色，液呈蓝色或浅绿色，但含铁量多时，呈较深绿色但含铁量多时，呈较深绿色。蒸馏装置不能漏气。蒸馏装置不能漏气。12蒸馏前若加碱量不足，消化液呈蓝色不生成

11、氢氧化蒸馏前若加碱量不足，消化液呈蓝色不生成氢氧化铜沉淀铜沉淀，此时需再增加氢氧化钠用量。，此时需再增加氢氧化钠用量。硼酸吸收液的温度不应超过硼酸吸收液的温度不应超过4040，否则对氨的吸收，否则对氨的吸收作用减弱而造成损失，此时可置于作用减弱而造成损失，此时可置于冷水浴中使冷水浴中使用。用。蒸馏完毕后，应先将冷凝管下端提离液面清洗管口，蒸馏完毕后，应先将冷凝管下端提离液面清洗管口，再蒸再蒸1min1min后关掉热源，否则可能后关掉热源，否则可能造成吸收液倒吸造成吸收液倒吸。混合指示剂混合指示剂在碱性溶液中呈绿色，在中性溶液中呈在碱性溶液中呈绿色，在中性溶液中呈灰色，在酸性溶液中呈红色。灰色，

12、在酸性溶液中呈红色。13蛋白种类蛋白种类含氮含氮蛋白种类蛋白种类含氮含氮小麦蛋白小麦蛋白大麦蛋白大麦蛋白大米蛋白大米蛋白玉米蛋白玉米蛋白花生蛋白花生蛋白大豆蛋白大豆蛋白18.5818.5817.1517.1516.8116.8116.0016.0018.3218.3217.5117.51乳全蛋白乳全蛋白乳球蛋白乳球蛋白卵蛋白卵蛋白血清白蛋白血清白蛋白组蛋白组蛋白明胶明胶15.8715.8716.0016.0015.7615.7615.8015.8017.9017.9018.1418.14凯氏定氮法是我国国标中规定的测定蛋白质含量的凯氏定氮法是我国国标中规定的测定蛋白质含量的方法。方法。若被测样

13、品中的氮全是蛋白氮，则计算所得为真蛋若被测样品中的氮全是蛋白氮，则计算所得为真蛋白的含量，否则计算值为粗蛋白含量。白的含量，否则计算值为粗蛋白含量。不同蛋白质蛋白系数）略有差异。不同蛋白质蛋白系数）略有差异。思考题：思考题：假奶粉的特点及其辨别假奶粉的特点及其辨别14第三节第三节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成-氨基酸氨基酸组组成成蛋蛋白白质质的的基基本本单单位位是是氨氨基基酸酸（amino acid）。如如将将天天然然的的蛋蛋白白质质完完全全水水解解，最最后后都都可可得得到到约约20种种不不同同的的氨氨基酸。基酸。这这些些氨氨基基酸酸中中，大大部部分分属属于于L-氨氨基基酸酸。其其中中，脯

14、脯氨氨酸酸属于属于L-亚氨基酸，而亚氨基酸，而甘氨酸甘氨酸则属于则属于-氨基酸。氨基酸。15 名名 称称 三字符三字符 单字符单字符 名名 称称 三字符三字符单字符单字符 丙氨酸丙氨酸（alaninealanine）Ala Ala A 亮氨酸（亮氨酸（leucineleucine）Leu Leu L 精氨酸精氨酸（argininearginine）Arg Arg R 赖氨酸赖氨酸(lysine)(lysine)Lys Lys K 天冬酰胺天冬酰胺（asparagineasparagine）AsAsn n N 甲硫氨酸甲硫氨酸（methioninemethionine）Met Met M 天冬氨

15、酸天冬氨酸（aspartic acidaspartic acid）AsAsp p D 苯丙氨酸苯丙氨酸（phenylalaninephenylalanine）Phe Phe F 半胱氨酸半胱氨酸（cysteinecysteine）Cys Cys C 脯氨酸（脯氨酸（prolineproline）Pro Pro P 谷氨酰胺谷氨酰胺（glutanineglutanine）GlGln n Q 丝氨酸（丝氨酸（serineserine）Ser Ser S 谷氨酸谷氨酸（glutamic acidglutamic acid）GlGlu u E 苏氨酸（苏氨酸（threoninethreonine）Th

16、r Thr T 甘氨酸（甘氨酸（GlicineGlicine）Gly Gly G 色氨酸（色氨酸（tryptophantryptophan）Trp Trp W 组氨酸组氨酸（histidinehistidine）His His H 酪氨酸（酪氨酸（tyrosinetyrosine）Tyr Tyr Y 异亮氨酸异亮氨酸（isoleucineisoleucine）Ile Ile I 缬氨酸（缬氨酸（valinevaline）Val Val V 16一、氨基酸的结构和分类：一、氨基酸的结构和分类：一、氨基酸的结构和分类：一、氨基酸的结构和分类：蛋白质水解后得到的氨基酸都是蛋白质水解后得到的氨基酸都是

17、蛋白质水解后得到的氨基酸都是蛋白质水解后得到的氨基酸都是 氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸天然产氨基酸（除甘氨酸）都有旋光性，绝大多数为天然产氨基酸（除甘氨酸）都有旋光性，绝大多数为天然产氨基酸（除甘氨酸）都有旋光性，绝大多数为天然产氨基酸（除甘氨酸）都有旋光性，绝大多数为L L L L构型，构型，构型，构型，（少数微生物代谢产物是（少数微生物代谢产物是（少数微生物代谢产物是（少数微生物代谢产物是D D D D构型）构型）构型）构型）用用用用 R R、S S 命名的则命名的则命名的则命名的则 L L 构型构型构型构型的氨基酸多为的氨基酸多为的氨基酸多为的氨基酸多为 S S 型，只有型，只有型，只有型，

18、只有L L半胱氨酸为半胱氨酸为半胱氨酸为半胱氨酸为 R R 型。型。型。型。17氨基酸的分类氨基酸的分类 1.1.根据根据根据根据R R侧链基团解离性质的不同，可将氨侧链基团解离性质的不同，可将氨侧链基团解离性质的不同，可将氨侧链基团解离性质的不同，可将氨基酸分为三大类：基酸分为三大类：基酸分为三大类：基酸分为三大类：中中中中性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸 侧侧侧侧链链链链基基基基团团团团在在在在中中中中性性性性溶溶溶溶液液液液中中中中不不不不发发发发生生生生解离，因而不带电荷。解离，因而不带电荷。解离，因而不带电荷。解离，因而不带电荷。酸性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸碱性

19、氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸181.1.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸2.2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸3.3.酸性氨基酸酸性氨基酸4.4.碱性氨基酸碱性氨基酸（二）氨基酸的分类（二）氨基酸的分类分类依据分类依据 ：R R侧链基团的结构及理侧链基团的结构及理 化性质的不同化性质的不同19甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸缬氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine

20、 Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.301.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸20色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89丝氨酸丝氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 5.602.极性中性氨基酸极性中性氨基酸21

21、侧链基团在中性溶液中解离后带负电荷。侧链基团在中性溶液中解离后带负电荷。3.酸性氨基酸酸性氨基酸 Glu，Asp天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22224.碱性氨基酸碱性氨基酸 His，Arg，Lys侧链基团在中性溶液中解离后带正电荷。侧链基团在中性溶液中解离后带正电荷。组氨酸组氨酸 His（H）7.59赖氨酸赖氨酸Lys（K）9.74精氨酸精氨酸 Arg（R）10.7623另外：1 1、蛋白质中的很多氨基酸是经过加工修、蛋白质中的很多氨基酸是经过加工修 饰的饰的修饰氨基酸修饰氨基酸 如：如：脯氨酸脯氨

22、酸 羟基化羟基化 成成 羟脯氨酸羟脯氨酸 赖氨酸赖氨酸 羟基化羟基化 成成 羟赖氨酸羟赖氨酸2 2、半胱氨酸半胱氨酸CysCys常以常以胱氨酸胱氨酸的形式存在的形式存在24 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH25 结构结构结构结构 名称名称名称名称 缩写缩写缩写缩写 等电点等电点等电点等电点I I I I、中性、中性、中性、中性 (*(*(*(*为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到为必要氨基酸，人体内不能合成，只能从食物中得到）NH2CH2COOH丙氨酸丙氨酸丙氨酸丙氨酸 Al

23、a 6.00 Ala 6.00*缬氨酸缬氨酸缬氨酸缬氨酸 Val 5.96 Val 5.96*异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸 Ile 5.98 Ile 5.98甘氨酸甘氨酸 Gly 5.9726 结构结构结构结构 名称名称名称名称 缩写缩写缩写缩写 等电点等电点等电点等电点*亮亮亮亮氨酸氨酸氨酸氨酸 Leu 6.02 Leu 6.02*苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸 Phe 5.48 Phe 5.48半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸 Cys 5.07 Cys 5.07*苏氨酸苏氨酸苏氨酸苏氨酸 Thr 5.6 Thr 5.6谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺 Gln 5.56 Gln 5.5

24、6 天冬酰胺天冬酰胺 Asn 5.0727 结构结构结构结构 名称名称名称名称 缩写缩写缩写缩写 等电点等电点等电点等电点*蛋氨酸蛋氨酸蛋氨酸蛋氨酸 Met 5.47 Met 5.47丝氨酸丝氨酸丝氨酸丝氨酸 Ser 5.68 Ser 5.68脯氨酸脯氨酸脯氨酸脯氨酸 pro 6.30 pro 6.30酪氨酸酪氨酸酪氨酸酪氨酸 Tyr 5.66 Tyr 5.66 *色氨酸色氨酸色氨酸色氨酸 Trp 5.89 Trp 5.8928 结构结构结构结构 名称名称名称名称 缩写缩写缩写缩写 等电点等电点等电点等电点II II II II 酸性酸性酸性酸性天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸天冬氨酸 Asp 2.7

25、7 Asp 2.77谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 Glu 3.22 Glu 3.22III III III III 碱性碱性碱性碱性*赖氨酸赖氨酸赖氨酸赖氨酸 Lys 9.74 Lys 9.74精氨酸精氨酸精氨酸精氨酸 Arg 10.76 Arg 10.76组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸 His 7.59 His 7.5929 2.若根据若根据 R 的化学结构不同的化学结构不同 可分为：可分为：（1）脂肪族氨基酸：）脂肪族氨基酸：疏水性：疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys；极性：极性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr（2）芳香族氨基酸：）芳香族氨

26、基酸：Phe、Tyr（3）杂环氨基酸：）杂环氨基酸：Trp、His（4）杂环亚氨基酸：）杂环亚氨基酸：Pro303.若根据氨基酸的营养特性若根据氨基酸的营养特性必需氨基酸：必需氨基酸：赖、蛋、赖、蛋、亮、异亮、苯丙、亮、异亮、苯丙、色、缬、丝氨色、缬、丝氨酸（酸（8种）；精、组氨酸。种）；精、组氨酸。非必需氨基酸非必需氨基酸限制性氨基酸限制性氨基酸非限制性氨基酸非限制性氨基酸31二、氨基酸的理化性质：二、氨基酸的理化性质：1.一般物理性质一般物理性质（1 1）熔点很高）熔点很高 -氨基酸为无色晶体，氨基酸为无色晶体，熔点熔点超过超过200200，个别超过个别超过300300。许。许多氨基酸在达

27、到熔点或接近熔点多氨基酸在达到熔点或接近熔点时，或多或少地发生分解，因此时，或多或少地发生分解，因此熔点不明显。氨基酸的熔点比一熔点不明显。氨基酸的熔点比一般有机化合物高的多，主要原因般有机化合物高的多，主要原因是氨基酸是氨基酸在晶体时也以两性离子在晶体时也以两性离子的形式存在，类似于无机盐化合的形式存在，类似于无机盐化合物。物。(2)水中溶解度差别较大（极性和非水中溶解度差别较大（极性和非 极性），不溶于有机溶剂。极性），不溶于有机溶剂。(3)有不同味道；有不同味道；322两性解离及等电点：两性解离及等电点：氨基酸分子是一种两性电解质。氨基酸分子是一种两性电解质。通过改变溶液的通过改变溶液的

28、pH可使氨基酸分子的解离状可使氨基酸分子的解离状态发生改变。态发生改变。氨基酸分子带有相等正、负电荷时，溶液的氨基酸分子带有相等正、负电荷时，溶液的pH值称为该氨基酸的等电点值称为该氨基酸的等电点（Isoelectric Isoelectric point,pIpoint,pI）。）。33溶液溶液pH值与氨基酸等电点的关系值与氨基酸等电点的关系+H+OH-pH=pI兼性离子兼性离子 +OH-pHpI阴离子阴离子+H+pHpI阳离子阳离子34氨基酸等电点的确定：氨基酸等电点的确定：1）酸碱滴定（）酸碱滴定（滴定曲线滴定曲线）2）根据）根据pK值（该基团在此值（该基团在此pH一半解离）计算：一半解

29、离）计算：等电点等于两性离子两侧等电点等于两性离子两侧pK值的算术平均数。值的算术平均数。pI=pK1+pK22Or （pI=）pK2+pK32说明：说明：(1)等电点为电中性而不是中性（即等电点为电中性而不是中性（即pH=7），在溶液），在溶液中加入电极时其电荷迁移为零。中加入电极时其电荷迁移为零。(2)等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。晶析出。35由此可知由此可知:等电点相当于该等电点相当于该aa两性离子状态两侧两性离子状态两侧 基团基团pK值之和的一半。值之和的一半。A、对侧链、对侧链R基不解离的中性氨基酸：基不解离的中性氨基酸：

30、pI=1/2（pK1+pK2）即：等电点即：等电点pH值与离子浓度无关，只取决值与离子浓度无关，只取决于兼性离子两侧基团的于兼性离子两侧基团的pK值。值。36B、对有三个可解离基团的氨基酸：、对有三个可解离基团的氨基酸：如：酸性氨基酸、碱性氨基酸的如：酸性氨基酸、碱性氨基酸的pI计算：计算：a、先写出其解离公式；、先写出其解离公式；原则：所有羧基先于氨基解离；原则：所有羧基先于氨基解离；羧基优先；羧基优先；氨基先于其它氨基解离。氨基先于其它氨基解离。b、后取兼性离子两侧基团的、后取兼性离子两侧基团的pK值的平值的平 均值。均值。37如：天冬氨酸如：天冬氨酸38如赖氨酸：如赖氨酸：393 3紫外

31、吸收性质：紫外吸收性质：天天然然蛋蛋白白质质分分子子的的2020种种氨氨基基酸酸，在可见光区没有光吸收，在可见光区没有光吸收，在在远远紫紫外外光光区区（220nm220nm均均有有吸收；吸收；在在近近紫紫外外外外光光区区，只只有有苯苯丙丙氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸和和色色氨氨酸酸均均有有吸吸收收光光的的能能力力，其其吸吸收收峰峰在在280nm280nm左左右右，以以色色氨氨酸酸吸吸收收最最强强。因因为为它它们们的的R R基基含含有有苯苯环环双双键键共共軛系统。軛系统。以以色色氨氨酸酸和和酪酪氨氨酸酸对对紫紫外外光光有有较强的光吸收。较强的光吸收。40光吸收性光吸收性三种氨基酸最大吸收波长和摩尔消光

32、系数分别为：三种氨基酸最大吸收波长和摩尔消光系数分别为：酪氨酸酪氨酸 max max275nm,275275nm,2751.41031.4103；苯丙氨酸苯丙氨酸 max max257nm,257257nm,2572.01022.0102；色氨酸色氨酸 max max280nm,280280nm,2805.61035.6103；蛋白质因含有这些蛋白质因含有这些AaAa，所以也有紫外吸收能力，不同蛋白质中，所以也有紫外吸收能力，不同蛋白质中这些这些AaAa的含量不同，消光系数不完全相同。可利用此性质采的含量不同，消光系数不完全相同。可利用此性质采用紫外分光光度法测定蛋白质的含量。用紫外分光光度法

33、测定蛋白质的含量。414。氨基酸的化学性质。氨基酸的化学性质（1）茚三酮反应：茚三酮反应：氨基酸可与茚三酮氨基酸可与茚三酮在微酸性溶液中共热在微酸性溶液中共热缩合缩合产生产生蓝紫色蓝紫色化合物，其最大吸收峰在化合物，其最大吸收峰在570nm。脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质。质。可用于氨基酸的含量测定。可用于氨基酸的含量测定。可利用此性质测可利用此性质测定氨基酸的含量。定氨基酸的含量。几个微克就能显色。几个微克就能显色。4243（2）与甲醛的反应：）与甲醛的反应：氨基酸的甲醛滴定法氨基酸的甲醛滴定法RCHCOO-NH3+OH-中和滴定RCHCOO-

34、NH2+H+HCHORCHCOO-NHCH2OHHCHORCHCOO-N(CH2OH)2酱油和啤酒中酱油和啤酒中游离氨基的含游离氨基的含量测定就是用量测定就是用此法。国标此法。国标44（3）与）与2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB)的反应的反应DNP-氨基酸，黄色氨基酸，黄色RNO2FO2N+HNCHCOOHNO2O2NHNCHCOOHR+HF弱碱性Sanger反应。反应。可用于蛋白质可用于蛋白质测序测序45H2NCHCOOH+RNCH3CH3O=S=OCl5-二甲氨基萘磺酰氯二甲氨基萘磺酰氯（DNS-Cl）pH9.7 40NCH3CH3O=S=OHNCHCOOH RDNS-氨基酸氨基酸用

35、萘磺酰氯用萘磺酰氯取代取代DNFBDNFB测定蛋白质测定蛋白质N N端氨基酸，灵敏度高端氨基酸，灵敏度高46（4）与异硫氰酸苯酯（）与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应）的反应N=C=S +NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-氨基酸氨基酸NCHRSNCCOPTH-氨基酸氨基酸pH8.3无水HF重复测定多肽重复测定多肽链链N端氨基酸排端氨基酸排列顺序，设计列顺序，设计出出“多肽顺序多肽顺序自动分析仪自动分析仪”Edman反应反应47(5)与邻苯二甲醛反应（与邻苯二甲醛反应（OPA）在在-巯基乙醇巯基乙醇(MCE)存在下，邻苯二甲醛存在下，邻苯二甲醛(OPA,o-Phthal

36、dialdehyde)与游离氨基酸迅速反应生成与游离氨基酸迅速反应生成1-硫硫代代-2-烷基异吲哚，此加成物具有荧光，从而利用荧光光度烷基异吲哚，此加成物具有荧光，从而利用荧光光度法测定游离氨基酸总量。法测定游离氨基酸总量。激发波长激发波长EX为为330nm、发射波长、发射波长EM为为470nm OPA最早是被作为柱后衍生试剂而引进的最早是被作为柱后衍生试剂而引进的,后来也逐渐应用后来也逐渐应用于柱前反应中于柱前反应中 48三、氨基酸的分离分析和鉴定三、氨基酸的分离分析和鉴定1。纸层析。纸层析纸层析是分离鉴定氨基酸混合物的常用技术，被测纸层析是分离鉴定氨基酸混合物的常用技术，被测样品点在滤纸的

37、下端，滤纸垂直于底部盛有少量可样品点在滤纸的下端，滤纸垂直于底部盛有少量可溶解被测物的混合展开溶剂的层析皿中，展开溶剂溶解被测物的混合展开溶剂的层析皿中，展开溶剂便沿着滤纸向上展开。便沿着滤纸向上展开。滤纸纤维素吸附的水是固定相，展层剂是流动相滤纸纤维素吸附的水是固定相，展层剂是流动相。49502。薄层层析。薄层层析 该方法是把吸附剂或支持剂该方法是把吸附剂或支持剂(如硅胶、氧化铝、硅如硅胶、氧化铝、硅藻土等无机物藻土等无机物)涂布在玻璃板上成为一薄层。涂布在玻璃板上成为一薄层。其优点是灵敏度高其优点是灵敏度高(比纸层折高比纸层折高10100倍倍)、分离、分离快快(一般为几到几十分钟一般为几到

38、几十分钟)、显色方便、显色方便(可用腐蚀性显可用腐蚀性显色剂色剂)、操作方便、设备简单。、操作方便、设备简单。513。离子交换树脂法。离子交换树脂法广泛用于氨基酸分离分析的柱层析法。广泛用于氨基酸分离分析的柱层析法。离子交换树脂是水不溶性高分子化合物，一般制成离子交换树脂是水不溶性高分子化合物，一般制成球形颗粒。它由具网状结构的高聚物作基质，再通球形颗粒。它由具网状结构的高聚物作基质，再通过化学反应引入酸性或碱性基团。过化学反应引入酸性或碱性基团。被引入的酸性基团如一被引入的酸性基团如一SO3H(强酸型强酸型)或一或一COOH(弱弱酸型酸型)可解离出可解离出H离子，与溶液中其它的阳离子交离子，

39、与溶液中其它的阳离子交换，因而该树脂被称为换，因而该树脂被称为阳离子酸性树脂阳离子酸性树脂。若树脂含有碱性基团如一若树脂含有碱性基团如一N(CH3)OH(强碱型强碱型)或或NH3OH(弱碱型弱碱型)时，可解离出时，可解离出OH，能和溶液里的，能和溶液里的阴离子交换，该树脂叫阴离子交换，该树脂叫阴离子碱性树脂阴离子碱性树脂。5253 氨基酸分析仪工作流程图氨基酸分析仪工作流程图 54蛋白质的氨基酸组成分析蛋白质的氨基酸组成分析55561.高效液相色谱法适于分析沸点高、分子量大、热稳定性差的高效液相色谱法适于分析沸点高、分子量大、热稳定性差的物质和生物活性物质。物质和生物活性物质。2.由于大多数氨

40、基酸无紫外吸收及荧光发射特性，而紫外吸收由于大多数氨基酸无紫外吸收及荧光发射特性，而紫外吸收检测器和荧光检测器是检测器和荧光检测器是HPLC仪的最常的检测器。故人们需仪的最常的检测器。故人们需将将氨基酸进行衍生化氨基酸进行衍生化，使其可以利用紫外吸收或荧光检测器，使其可以利用紫外吸收或荧光检测器进行测定。进行测定。3.氨基酸的衍生可分为氨基酸的衍生可分为柱前衍生和柱后衍生。柱前衍生和柱后衍生。柱后衍生需额外柱后衍生需额外的反应器和泵，常用于的反应器和泵，常用于氨基酸自动分析仪氨基酸自动分析仪，如前文所提的茚，如前文所提的茚三酮反应。三酮反应。4.在氨基酸的在氨基酸的HPLC测定中，更多的还是采

41、用柱前衍生法，这测定中，更多的还是采用柱前衍生法，这是因为比起柱后衍生法它的优点有：（是因为比起柱后衍生法它的优点有：（1）固定相采用）固定相采用C18(反相色谱反相色谱)，可分辨分子结构细小的差异；（，可分辨分子结构细小的差异；（2）流动相为）流动相为极性溶剂，如甲醇、乙二腈等，避免对荧光检测的干扰，可极性溶剂，如甲醇、乙二腈等，避免对荧光检测的干扰，可提高灵敏度及速度；（提高灵敏度及速度；（3）一机多用。）一机多用。AAs assay by HPLC57四、氨基酸的制备（有三种方法）四、氨基酸的制备（有三种方法）1蛋白质水解法蛋白质水解法 蛋白质经过酸、碱或多种酶水解可得到各种氨基酸，蛋白

42、质经过酸、碱或多种酶水解可得到各种氨基酸，再用适当的方法分离、提纯即可得到所需要的氨基酸。再用适当的方法分离、提纯即可得到所需要的氨基酸。（1）酸水解）酸水解将蛋白质与约将蛋白质与约10倍体积倍体积25硫酸或硫酸或30盐酸在盐酸在100左右温度下加热左右温度下加热1240小时，即可将蛋白质完全水解小时，即可将蛋白质完全水解为为-氨基酸，若加压水解所需时间更短。氨基酸，若加压水解所需时间更短。此水解法色氨酸被破坏，谷氨酰胺和天门冬酰胺分别此水解法色氨酸被破坏，谷氨酰胺和天门冬酰胺分别水解为谷氨酸和天门冬氨酸并释放出水解为谷氨酸和天门冬氨酸并释放出NH4+。工业上用毛发生产胱氨酸、面筋蛋白生产味精

43、及化学工业上用毛发生产胱氨酸、面筋蛋白生产味精及化学酱油等均是依据这一原理。酱油等均是依据这一原理。58（2）碱水解法）碱水解法一般用一般用NaOH或或Ba(OH)水解水解10小时以上。小时以上。此法水解使所有的氨基酸发生外消旋作用，且半胱氨此法水解使所有的氨基酸发生外消旋作用，且半胱氨酸、丝、苏、精氨酸等受到破坏。酸、丝、苏、精氨酸等受到破坏。（3）酶水法）酶水法条件温和。条件温和。因酶的水解专一性，无法将蛋白质完全水因酶的水解专一性，无法将蛋白质完全水解成氨基酸。多种酶的联合催化可以完全水解蛋白质，解成氨基酸。多种酶的联合催化可以完全水解蛋白质，但经济上不合算。但经济上不合算。2化学合成法

44、化学合成法 用有机合成法得到的氨基酸均是外消旋产物，且用有机合成法得到的氨基酸均是外消旋产物，且D型和型和L型氨基酸的分离在技术上难度很大。型氨基酸的分离在技术上难度很大。3微生物发酵法微生物发酵法 发酵法生产氨基酸具有多快好省的优点。发酵法生产氨基酸具有多快好省的优点。目前产量最大的是谷氨酸、赖氨酸，和蛋氨酸的生目前产量最大的是谷氨酸、赖氨酸，和蛋氨酸的生产。产。59思考题1.根据奶粉掺假特点，从生化技术角度谈谈根据奶粉掺假特点，从生化技术角度谈谈 如何设定奶粉质量指标，如何设定奶粉质量指标，并采取何种分析方并采取何种分析方法法 以有效避免假奶粉的出现？以有效避免假奶粉的出现？2.测定溶液中氨态氮的方法有哪些？各依据测定溶液中氨态氮的方法有哪些？各依据什么原理什么原理？3.蛋白质酸水解产物可用于酱油生产。请了蛋白质酸水解产物可用于酱油生产。请了解国家的有关规定。解国家的有关规定。60