《食品生物化學》PPT課件

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1、第 五 章蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u蛋 白 質(zhì) 最 早 在 1983年 由 伯 齊 利 厄 斯 首 先 提出 英 文 “ Protein” 這 一 術(shù) 語 ， 來 自 希 臘 文， 它 的 意 思 是 “ 最 原 初 的 ” 或 “ 第一 重 要 的 ” ， 中 文 譯 為 “ 蛋 白 質(zhì) ” 形 容 它像 雞 蛋 白 那 樣 的 物 質(zhì) 。u有 些 學 者 曾 根 據(jù) Protein原 義 建 議 設(shè) 新 字“ 朊 ” 表 示 ， 但 因 蛋 白 質(zhì) 一 詞 沿 用 己 久 ，“ 朊 ” 字 一 直 未 被 廣 泛 使 用 。 食 品 生

2、物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學組成部分的不斷自我更新。 恩 格 斯 反 杜 林 論 1878 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 第 一 節(jié) 蛋 白 質(zhì) 的 概 述u一 、 蛋 白 質(zhì) 定 義 及 生 物 學 意 義u 定 義u蛋 白 質(zhì) 是 由 許 多 不 同 的 -氨 基 酸 按 一 定 的 序 列通 過 酰 胺 鍵 鉚 （ 蛋 白 質(zhì) 化 學 中 專 稱 為 肽 鍵 ） 縮合 而 成 的 ， 具 有 較 穩(wěn) 定 的 構(gòu) 象 并 且 具 有 一 定 生物 功 能 的 生 物 大 分 子 。 食

3、 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 蛋 白 質(zhì) 的 生 物 學 功 能 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u二 、 蛋 白 質(zhì) 的 化 學 組 成u蛋 白 質(zhì) 是 生 命 活 動 的 物 質(zhì) 基 礎(chǔ) 。u生 物 體 內(nèi) 的 蛋 白 質(zhì) 是 除 水 以 外 ， 機 體 組 織 中 最多 的 組 分 ， 占 人 體 干 重 的 ， 占 細 胞 干 重 的 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 蛋 白 質(zhì) 的 元 素 組 成 （ 按 干 重 計 算 ）元 素 含 量 （ %） 平 均 （

4、 %）碳 5055 52氫 68 7氧 2023 22氮 1518 16硫 04 2其 它 微 量 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 蛋 白 質(zhì) 的 分 子 組 成u蛋 白 質(zhì) 可 以 被 酸 、 堿 和 酶 催 化 而 完 全 水 解 ，水 解 的 最 終 物 是 氨 基 酸 的 混 合 物 。 而 氨 基酸 是 不 能 再 水 解 的 最 小 單 位 ， 因 此 ， 氨 基酸 是 組 成 蛋 白 質(zhì) 的 基 本 單 位 。u在 自 然 界 ， 氨 基 酸 多 以 結(jié) 合 形 式 存 在 于 蛋白 質(zhì) 中 ，

5、以 自 由 形 式 存 在 者 很 少 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 根 據(jù) 分 子 形 狀 球 狀 蛋 白 質(zhì) （ 分 子 對 稱 性 佳 ， 外 形 接 近 球 狀 或 橢 球 狀 ，溶 解 度 較 好 ， 能 結(jié) 晶 ， 大 多 數(shù) 蛋 白 質(zhì) 屬 于 這 一 類 ）纖 維 狀 蛋 白 質(zhì) （ 對 稱 性 差 ， 分 子 類 似 細 棒 或 纖 維 。 又可 分 成 可 溶 性 纖 維 狀 蛋 白 質(zhì) 和 不 溶 性 纖 維 狀 蛋 白 質(zhì) ）根 據(jù) 組 分 簡 單 蛋 白 質(zhì) ： 完 全 由 -氨 基 酸 組 成結(jié) 合 蛋 白 質(zhì) 除 蛋 白 外 還 有

6、非 蛋 白 成 分 （ 輔 基 ）根 據(jù) 功 能 分 活 性 蛋 白 質(zhì) （ 如 酶 蛋 白 、 轉(zhuǎn) 運 蛋 白 、 運 動 蛋 白 、 保護 和 防 御 蛋 白 和 受 體 蛋 白 ）非 活 性 蛋 白 （ 如 硬 蛋 白 、 角 蛋 白 ）三 、 蛋 白 質(zhì) 的 分 類 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u四 、 蛋 白 質(zhì) 的 大 小 與 相 對 分 子 質(zhì) 量u蛋 白 質(zhì) 是 由 20種 基 本 AA組 成 的 多 聚 物 ， AA數(shù)目 由 幾 個 到 成 百 上 千 個 ， 分 子 量 從 幾 千 到 幾 千萬 。 一 般 情 況 下 ， 少 于 50個 AA的

7、 低 分 子 量 的多 聚 物 稱 為 肽 、 寡 肽 或 生 物 活 性 肽 ， 有 時 也 稱多 肽 。 多 于 50個 AA的 稱 為 蛋 白 質(zhì) 。 但 有 時 也把 含 有 一 條 肽 鏈 的 蛋 白 質(zhì) 不 嚴 謹 地 稱 為 多 肽 。u多 肽 一 詞 著 重 于 結(jié) 構(gòu) 意 義 ， 而 蛋 白 質(zhì) 原 則 強 調(diào)了 其 功 能 意 義 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 第 三 節(jié) 蛋 白 質(zhì) 的 基 本 結(jié) 構(gòu) -氨 基 酸 u蛋 白 質(zhì) 是 一 類 含 氮 的 生 物 大 分 子 ， 相 對 分 子 質(zhì) 量大 ， 結(jié) 構(gòu) 復 雜 ， 但 如 用 酸

8、或 蛋 白 酶 處 理 使 其 徹 底水 解 ， 最 后 可 以 得 到 各 種 氨 基 酸 。 實 驗 證 明 氨 基酸 是 蛋 白 質(zhì) 的 基 本 組 成 單 位 。u氨 基 酸 是 指 含 有 氨 基 的 羧 酸 。 自 然 界 發(fā) 現(xiàn) 的 氨 基酸 有 200余 種 ， 但 組 成 蛋 白 質(zhì) 的 氨 基 酸 只 有 20種 ，這 20種 氨 基 酸 也 稱 為 蛋 白 質(zhì) 氨 基 酸 或 稱 基 本 氨 基酸 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 蛋 白 質(zhì) 和 多 肽 的 肽 鍵 可 被 催 化 水 解 酸 /堿 能 將 蛋 白 完 全 水 解 酶 水 解 一

9、 般 是 部 分 水 解 得 到 各 種 AA的 混 合 物得 到 多 肽 片 段 和 AA的 混 合 物氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元 一 、 蛋 白 質(zhì) 的 水 解 蛋 白 質(zhì) 朊 胨 多 肽 二 肽 AA 1*104 5*103 2*103 1000 200-500 100 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 氨 基 酸 的 通 式 H3N C H COO R - + H2N C HCOOH R 不 帶 電 形 式 兩 性 離 子 形 式 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化

10、學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 二 十 種 氨 基 酸 的 名 稱 和 結(jié) 構(gòu) 如 圖 所 示 : 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 吲哚基 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋

11、白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 Ala 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 氨 基 酸 在

12、水 中 的 兩 性 離 子 既 能 像 酸 一 樣 放 出 質(zhì) 子 ，也 能 像 堿 一 樣 接 受 質(zhì) 子 ， 氨 基 酸 具 有 酸 堿 性 質(zhì) ， 是 一 類兩 性 電 解 質(zhì) 。 H2N C HCOO R H3N C HCOO R -+ - + H+ As an acid（ proton donor） ：As a base（ proton acceptor） ： H3N C HCOOH R H3N C HCOO R -+ + H+ + 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 不 同 pH時 氨 基 酸 以 不 同 的 離 子 化 形 式 存 在 ： 氨 基 酸 所 帶

13、靜 電 荷 為 “ 零 ” 時 ， 溶 液 的 pH值 稱為 該 氨 基 酸 的 等 電 點 （ isoelectric point） ， 以pI表 示 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 實 驗 證 明 在 等 電 點 時 ， 氨 基 酸 主 要 以 兩 性 離 子 形 式 存 在 ， 但 也 有 少 量的 而 且 數(shù) 量 相 等 的 正 、 負 離 子 形 式 ， 還 有 極 少 量 的 中 性 分 子 。 當 溶 液 的 pH =pI時 ， 氨 基 酸 主 要 從 兩 性 離 子 形 式 存 在 。 pH pI時 ， 氨 基 酸 主 要 以 負 離 子 形 式 存

14、 在 。 H3N C HCOOHR H3N C HCOOR -+ H2N C HCOOR -H2N C HCOOHR 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 由 于 靜 電 作 用 ， 在 等 電 點 時 ， 氨 基 酸 的 溶 解 度 最 小 ，容 易 沉 淀 。 利 用 這 一 性 質(zhì) 可 以 分 離 制 備 某 些 氨 基 酸 。u 例 ： 谷 氨 酸 的 生 產(chǎn) ， 就 是 將 微 生 物 發(fā) 酵 液 的 pH值 調(diào)節(jié) 到 3.22(谷 氨 酸 的 等 電 點 )而 使 谷 氨 酸 沉 淀 析 出 。u 利 用 各 種 氨 基 酸 的 等 電 點 不 同 ， 可 以

15、 通 過 電 泳 法 、 離子 交 換 法 等 在 實 驗 室 或 工 業(yè) 生 產(chǎn) 上 進 行 混 合 氨 基 酸 的分 離 或 制 備 。u 氨 基 酸 的 等 電 點 可 由 其 分 子 上 解 離 基 團 的 解 離 常 數(shù) 來確 定 。 各 種 氨 基 酸 的 解 離 常 數(shù) pK和 等 電 點 pI的 近 似 值可 參 考 下 頁 圖 表 或 其 它 教 材 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學

16、食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 中 性 氨 基 酸 ： 以 G ly為 例 K 1= Gly H+Gly+K2= Gly- H+Gly pI時 ， Gly+ = Gly- Gly H+K1 = Gly K2H+ H+2=K1K2pH=（ pK1+pK2） /2pI=（ pK1+pK2） /2pI =（ 2.34+9.60） /2=5.97GlyH3N CH2COOH H3N CH2COO-+ H2N CH2COO-Gly+ Gly+- Gly-H+K1 H+K

17、2等 電 點 的 計 算 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 酸 性 氨 基 酸以 Asp為 例 ： 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 以 Lys為 例 ： 堿 性 氨 基 酸 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u通 過 上 述 實 例 可 知 ， 由 于 羧 基 解 離 度 大 于 氨 基的 解 離 度 ， 所 以 含 有 一 個 氨 基 和 一 個 羧 基 的 中性 氨 基 酸 的 等 電 點 都 在 pH 6.0左 右 ， 如 甘 氨 酸為 5.97、 絲 氨 酸 為 5.68、 纈 氨 酸 為 5.96、 異 亮氨 酸 為

18、 6.02。u至 于 堿 性 氨 基 酸 （ 二 氨 基 一 羧 基 ） 的 等 電 點 值就 較 大 ， 而 酸 性 氨 基 酸 (一 氨 基 二 羧 基 )的 等 電點 值 就 較 小 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 氨 基 酸 的 化 學 性 質(zhì)u -氨 基 酸 分 子 中 有 許 多 功 能 基 團 ， -氨 基 ， -酸 基 ， 側(cè)鏈 R基 ， 按 其 化 學 反 應 分 四 個 方 面 ：u -氨 基 參 加 的 反 應 ： 與 甲 醛 反 應 ， 與 HNO2 反 應 - 具 一 級 胱 的 性 質(zhì) ；u -羧 基 參 加 的 反 應 ： 成 鹽

19、、 成 酯 、 成 酰 胺 、 胱 酸 、 酰氯 化 等 -具 羧 酸 的 性 質(zhì) ；u -氨 基 ， -羧 基 共 同 參 加 的 反 應 ： 成 肽 、 茚 三 酮 反 應 ； u 側(cè) 鏈 R參 加 的 反 應 ： 米 倫 反 應 、 黃 色 反 應 、 分 試 劑 反應 、 硫 酸 鉛 反 應 、 坂 口 反 應 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化

20、 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u四 、 氨 基 酸 的 分 離 與 分 析u為 了 測 定 蛋 白 質(zhì) 中 氨 基 酸 的 含 量 、 組 成 或 從 蛋白 質(zhì) 水 解 液 中 制 取 氨 基 酸 ， 都 需 要 對 氨 基 酸 混合 物 進 行 分 析 和 分 離 工 作 。 其 方

21、法 較 多 ， 而 目前 使 用 較 多 的 是 層 析 法 。u 分 配 層 析 的 一 般 原 理u所 有 的 層 析 系 統(tǒng) 都 有 兩 個 相 組 成 ， 一 個 為 固 定相 或 靜 相 （ stationary phase） ， 一 個 為 流 動相 或 動 相 （ mobile phase） 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u混 合 物 在 兩 相 中 的 分 離 決 定 于 混 合 物 的 組 分 在 這 兩相 中 的 分 配 情 況 ， 一 般 用 分 配 系 數(shù) （ partition or distribution coefficient） 來

22、 描 述 ：u當 一 種 溶 質(zhì) 在 兩 種 互 不 相 溶 的 溶 劑 中 進 行 分 配 時 ，在 一 定 溫 度 下 達 到 平 衡 后 ， 溶 質(zhì) 在 兩 相 中 的 濃 度 比 值為 一 常 數(shù) ， 即 分 配 系 數(shù) （ Kd） 。 用 下 式 表 示 ： CA 表 示 某 一 物 質(zhì) 在 動 相 中 的 濃 度 Kd= CB 表 示 某 一 物 質(zhì) 在 靜 相 中 的 濃 度 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u物 質(zhì) 分 配 不 僅 可 以 在 互 不 相 溶 的 兩 種 溶 劑 即 液 相 -液 相 系 統(tǒng) 中 進 行 ， 也 可 以 在 固 相 -液

23、相 或 氣 相 -液相 間 發(fā) 生 。 其 系 統(tǒng) 中 的 靜 相 可 以 是 固 相 、 液 相 或固 -液 混 合 相 （ 半 液 體 相 ） ； 動 相 可 以 是 液 相 或 氣相 ， 它 充 滿 于 靜 相 的 空 隙 中 ， 并 能 流 過 靜 相 。u在 實 際 層 析 時 ， 層 析 行 為 一 般 并 不 直 接 決 定 于 它的 分 配 系 數(shù) ， 而 是 取 決 于 有 效 分 配 系 數(shù) Keffo：u 某 一 物 質(zhì) 在 A相 中 的 總 量u K effo= u 某 一 物 質(zhì) 在 B相 中 的 總 量 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 (2)

24、分 配 柱 層 析層 析 柱 中 的 填 充 劑 或 支 持 劑 都 是 一 些 具 有 親 水 性 的 不 溶 物 質(zhì) ， 如 纖 維 素 、 淀 粉 、 硅 膠 等 。 支持 劑 表 面 附 著 一 層 不 會 流 動 的 結(jié) 合 水 作 為 固 定 相 ， 沿 固 定 相 流 過 的 與 它 互 不 相 溶 的 溶 劑 （ 如苯 酚 、 正 丁 醇 等 ） 是 流 動 相 。 由 填 充 劑 構(gòu) 成 的 柱 床 可 以 設(shè) 想 為 由 無 數(shù) 的 連 續(xù) 的 板 層 組 成 ， 每一 板 層 起 著 微 觀 的 “ 分 溶 管 ” 作 用 。 當 用 洗 脫 劑 洗 脫 時 ， 在 柱

25、上 端 的 氨 基 酸 混 合 物 在 兩 相 之間 按 不 同 的 分 配 系 數(shù) 進 行 連 續(xù) 不 斷 的 進 行 分 配 移 動 。 分 部 收 集 層 析 柱 下 端 的 洗 脫 液 ， 然 后 分別 用 茚 三 酮 顯 色 定 量 ， 以 氨 基 酸 量 對 洗 脫 液 體 積 作 圖 得 洗 脫 曲 線 ， 曲 線 中 的 每 個 峰 相 當 于 某一 種 氨 基 酸 。 加 洗 脫 劑氨 基 酸 樣 品 支 持 劑層 析 柱分 部 收 集 1.00.50.1光吸收值 20 40 60 80 100 120 流 出 液 （ 毫 升 ） 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白

26、質(zhì) 化 學 （ 3） 濾 紙 層 析濾 紙 層 析 也 是 分 配 層 析 的 一 種 。 這 里 的 濾 紙 纖 維 素 吸 附 水 作 為 固 定 相 ， 展 層 用 的 溶 劑 是 流 動相 。 層 析 時 ， 混 合 氨 基 酸 在 這 兩 相 中 不 斷 分 配 ， 使 它 們 分 布 在 濾 紙 的 不 同 位 置 上 。層 析 時 ， 將 樣 品 點 在 濾 紙 的 一 個 角 上 ， 稱 為 原 點 。 然 后 將 其 放 入 一 個 密 閉 的 容 器 中 ， 用 一 種溶 劑 系 統(tǒng) 進 行 展 層 ， 層 析 后 烘 干 濾 紙 ， 再 將 其 旋 轉(zhuǎn) 90度 采 用 第

27、 二 種 溶 劑 系 統(tǒng) 進 行 第 二 相 展 層 。由 于 各 種 氨 基 酸 在 兩 個 不 同 的 溶 劑 系 統(tǒng) 中 具 有 不 同 的 遷 移 率 （ Rf ） ， 因 此 它 們 就 會 彼 此 分開 ， 當 用 茚 三 酮 顯 色 時 ， 就 會 在 濾 紙 上 面 出 現(xiàn) 各 種 氨 基 酸 的 斑 點 。 當 然 ， 若 氨 基 酸 種 類 較 少或 一 相 就 能 分 開 ， 進 行 一 相 層 析 即 可 。 溶 劑前 沿 氨 基 酸顯 色 點濾紙原 點 X Y濾 紙 層 析 中 的 Rf值 ， Rf =X/Y 丁 醇 -醋酸酚 -甲 酚 -水 氨 基 酸 的 雙 向

28、濾 紙 層 析 圖 譜 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 （ 4） 薄 層 層 析 （ thin-layer chromatography)： 該 層 析 分 辨 率 高 ， 需量 極 少 ， 層 析 速 度 快 ， 可 使 用 的 支 持 劑 種 類 多 ， 如 纖 維 素 粉 、 硅 膠 、 氧化 鋁 等 。 其 步 驟 大 體 如 下 ： 把 支 持 物 涂 布 在 玻 璃 板 上 使 其 成 為 一 個 均 勻的 薄 層 ， 把 要 分 析 的 樣 品 滴 加 在 薄 層 的 一 端 ， 然 后 用 合 適 的 溶 劑 在 密 閉的 容 器 中 進 行 展 層 ，

29、 使 樣 品 中 各 個 成 分 分 開 ， 最 后 進 行 鑒 定 和 定 量 分 析 。蓋 子層 析 缸 溶 劑薄 層 板 （ 側(cè) 面 ） 薄 層 層 析 裝 置 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 （ 5） 離 子 交 換 層 析 （ ion-exchange column chromatography) 這 是 一 種 用 離 子 交 換 樹 脂 作 支 持 劑 的 層 析 法 。 離 子 交 換 樹 脂 是 具 有 酸 性 或 堿 性基 團 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 -

30、苯二 乙 烯 是 由 苯 乙 烯 （ 單 體 ） 和 苯 二 乙 烯 （ 交 聯(lián) 劑 ） 進 行 聚 合 和 交 聯(lián) 反 應 生 成 的 具有 網(wǎng) 狀 結(jié) 構(gòu) 的 高 聚 物 。 它 是 離 子 交 換 樹 脂 的 基 質(zhì) ， 帶 電 基 團 是 通 過 后 來 的 反 應 引入 基 質(zhì) 的 ， 樹 脂 一 般 都 制 成 球 形 顆 粒 。 CH 2CH2CHCH2CH2CH SO3 CH CH2CH2CH苯 環(huán) SO3 有 氫 型 和 鈉 型H+或 Na+H+或 Na+ 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u樹 脂 分 陽 離 子 交 換 樹 脂 和 陰 離 子 交 換

31、 樹 脂 。 陽 離 子 交 換 樹 脂 含 有 的 酸性 基 團 如 SO3H（ 強 酸 型 ） 或 COOH（ 弱 酸 型 ） 可 解 離 出 H+離 子 ，當 溶 液 中 含 有 其 它 陽 離 子 時 ， 例 如 酸 性 環(huán) 境 中 的 氨 基 酸 陽 離 子 ， 它 們 可以 和 H+發(fā) 生 交 換 而 結(jié) 合 在 樹 脂 上 。 同 樣 地 陰 離 子 交 換 樹 脂 含 有 的 堿 性 基團 如 N（ CH3） 3OH（ 強 堿 型 ） 或 NH3OH（ 弱 堿 型 ） 可 解 離 出 OH-，它 能 和 溶 液 中 的 陰 離 子 如 堿 型 環(huán) 境 中 的 氨 基 酸 陰 離

32、 子 發(fā) 生 交 換 而 結(jié) 合 在樹 脂 上 。u氨 基 酸 在 樹 脂 上 結(jié) 合 的 牢 固 程 度 即 氨 基 酸 與 樹 脂 的 親 和 力 ， 主 要 決 定于 ： 它 們 之 間 的 靜 電 引 力 ； 氨 基 酸 側(cè) 鏈 與 樹 脂 基 質(zhì) 聚 苯 乙 烯 之 間 的 疏 水相 互 作 用 。 在 PH為 3左 右 的 氨 基 酸 與 陽 離 子 交 換 樹 脂 之 間 的 靜 電 引 力 的大 小 次 序 是 堿 性 氨 基 酸 （ R 2+） 大 于 中 性 氨 基 酸 （ R+） ， 后 者 又 大 于 酸 型氨 基 酸 （ R0） 。 因 此 ， 氨 基 酸 的 洗 脫

33、 順 序 大 體 上 是 酸 性 氨 基 酸 、 中 性 氨基 酸 和 堿 性 氨 基 酸 。 但 有 時 并 不 是 這 樣 ， 這 是 因 為 某 些 氨 基 酸 和 樹 脂 之間 還 存 在 著 疏 水 作 用 。u為 了 使 氨 基 酸 從 樹 脂 上 洗 脫 下 來 ， 需 要 降 低 它 們 之 間 的 親 和 力 ， 有 效的 方 法 是 逐 步 提 高 洗 脫 劑 的 PH和 鹽 濃 度 （ 離 子 強 度 ） ， 這 樣 各 種 氨 基 酸將 以 不 同 的 速 度 被 洗 脫 下 來 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 （ 6） 氣 相 色 譜 當

34、層 析 系 統(tǒng) 的 流 動 相 為 氣 體 ， 固 定 相 為 涂 漬 在 固 體 顆 粒 表 面 的 液 體時 ， 此 層 析 技 術(shù) 稱 為 氣 -液 色 譜 （ gas-liquid chromatography） 或 簡稱 為 氣 相 色 譜 。 它 是 利 用 樣 品 組 分 在 流 動 的 氣 相 和 固 定 在 顆 粒 表 面 的 液相 中 的 分 配 系 數(shù) 不 同 而 達 到 分 離 組 分 的 目 的 。 氣 相 色 譜 需 要 氣 相 色 譜 儀 進 行 。 氣 相 色 譜 具 有 微 量 快 速 的 優(yōu) 點 。（ 7） 高 效 液 相 色 譜 （ high perfor

35、mance liquid chromatography， 簡稱 HPLC） ： 這 是 近 十 幾 年 來 發(fā) 展 起 來 的 一 種 快 速 、 靈 敏 、 高 效 的 分 離技 術(shù) 。 HPLC的 特 點 是 ： 使 用 的 固 定 相 支 持 劑 顆 粒 很 細 ， 因 而 表 面 積 很 大 ； 溶 劑 系 統(tǒng) 采 用 高 壓 ， 因 此 洗 脫 速 度 增 大 。 因 此 多 種 類 型 的 柱 層 析 都可 用 HPLC來 代 替 ， 例 如 分 配 層 析 、 離 子 交 換 層 析 、 吸 附 層 析 以 及 凝 膠過 濾 等 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì)

36、 化 學 第 三 節(jié) 肽 （ Peptide）u 由 兩 個 或 兩 個 以 上 的 氨基 酸 ， 由 一 個 氨 基 酸 的氨 基 與 另 一 個 氨 基 酸 的羧 基 脫 水 縮 合 形 成 新 鍵 -C-N-即 酰 胺 鍵 也 叫 肽 鍵 ，所 形 成 的 這 個 化 合 物 叫肽 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u一 、 肽 和 肽 鍵u由 兩 個 AA組 成 的 肽 稱 為 二 肽 。u由 多 個 AA組 成 的 肽 則 稱 為 多 肽 。u組 成 多 肽 的 AA單 元 稱 為 氨 基 酸 殘 基 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化

37、學 u 多 肽 鏈 中 AA殘 基 按 一 定 順 序 排 列 ： 氨 基 酸 順 序 u 含 游 離 -氨 基 的 一 端 ： 氨 基 端 或 N-端u 含 游 離 -羧 基 的 一 端 ： 羧 基 端 或 C-端u AA順 序 是 從 N-端 開 始 以 C-端 氨 基 酸 殘 基 為 終 點 如 上 述 五 肽 ： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u二 、 肽 的 理 化 性 質(zhì)u1、 兩 性 解 離 與 等 電 點u肽 與 氨 基 酸 一 樣 具 有 酸 、 堿 性 質(zhì) ， 它 的 解 離 主 要取 決 于 肽 鏈 的 末

38、 端 氨 基 、 末 端 羧 基 和 側(cè) 鏈 R基 。u由 于 肽 中 N端 自 由 氨 基 和 C端 自 由 羧 基 之 間 的 距 離比 氨 基 酸 中 的 大 ， 因 此 它 們 之 間 的 靜 電 引 力 較 弱 。肽 中 C端 -COOH的 pK略 大 于 氨 基 酸 中 的 pK值 ，pK1。 N端 -NH 3+的 pK略 小 于 氨 基 酸 中 的 pK值 ，pK2。 R基 的 pK變 化 不 大 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 肽 的 等 電 點 ： 肽 所 帶 凈 電 荷 為 “ 零 ” 時 ， 溶 液 的 pH值 。 例 ： 已 知 末 端 -C

39、OOH， pK3.6， 末 端 -NH3+pK8.0 -NH+3pK10.6。 計 算 Ala-Ala-Lys-Ala的 等 電 點 。 pK 10.6 P COONH2 NH2() - P- pI=(8.0 10.6) /2 =9.3P COOHNH3NH3() pK 3.6 P COONH3NH3()+ + pK 8.0 P COONH2NH3()+- -P+ P+- P+- 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 2、 肽 的 化 學 性 質(zhì) 雙 縮 脲 反 應 肽 鍵 的 紫 外 吸 收 210 230nm C ONH2NH2C ONH2NH2 加 熱 C ONH2NH

40、C ONH2 + NH3雙 縮 脲 堿 性 CuSO4溶 液 紫 色 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 三 、 天 然 存 在 的 某 些 活 性 肽 肌 肽 和 鵝 肌 肽 肌 肽 （ carnosine） : -Ala-His 鵝 肌 肽 （ anserine） ： -Ala-1-Me-His 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 2、 谷 胱 甘 肽 (glutathione,GSH) 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 3、 多 肽 抗 菌 素 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 4、 多 肽 激 素 食

41、品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 5、 神 經(jīng) 肽甲 硫 氨 酸 腦 啡 肽 TyrGlyGlyphe- Met 亮 氨 酸 腦 啡 肽 Tyr-Gly-Gly-phe-Leu 功 能 ： 鎮(zhèn) 痛 如 腦 啡 肽 (enkephalin) 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 第 四 節(jié) 蛋 白 質(zhì) 的 分 子 結(jié) 構(gòu) u實 驗 已 經(jīng) 證 明 蛋 白 質(zhì) 是 由 各 種 氨 基 酸 通 過 肽 鍵 連接 而 成 的 多 肽 鏈 ， 再 內(nèi) 一 條 或 一 條 以 上 的 多 肽 鏈按 各 自 特 殊 方 式 組 合 成 具 有 完 整 生 物 活 性 的

42、分 子 。隨 著 肽 鏈 數(shù) 目 、 氨 基 釀 酸 組 成 及 其 排 列 順 序 的 不同 ， 就 有 不 同 的 三 度 空 間 結(jié) 構(gòu) 也 就 形 成 了 不 同 的蛋 白 質(zhì) 。 u目 前 已 經(jīng) 知 道 的 蛋 白 質(zhì) 種 類 有 100億 之 多 ， 是 因為 蛋 白 質(zhì) 的 氨 基 酸 組 成 和 排 列 順 序 不 同 而 引 起 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u蛋 白 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 很 復 雜 ， 人 們 為 了 研 究 方 便 起 見 ，把 蛋 白 質(zhì) 的 空 間 結(jié) 構(gòu) 分 為 以 下 幾 個 層 次 ：一 級 結(jié) 構(gòu) ： 初 級 結(jié) 構(gòu) 或

43、 化 學 結(jié) 構(gòu)二 級 結(jié) 構(gòu)三 級 結(jié) 構(gòu)四 級 結(jié) 構(gòu) 超 二 級 結(jié) 構(gòu)結(jié) 構(gòu)域蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 空 間 結(jié) 構(gòu) 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u一 、 蛋 白 質(zhì) 的 一 級 結(jié) 構(gòu) （ primary structure） u國 際 化 學 會 規(guī) 定u1、 概 念u指 蛋 白 質(zhì) 分 子 中 多 肽 鏈 上 氨 基 酸 殘 基 的 排 列 順 序（ 序 列 ） 就 是 蛋 白 質(zhì) 的 一 級 結(jié) 構(gòu) 。u一 級 結(jié) 構(gòu) 是 空 間 結(jié) 構(gòu) 的 基 礎(chǔ) 。u連 接 方 式 ： 主 要 是 肽 鍵 ， 還 有

44、 二 硫 鍵 。 u排 列 順 序 ： 指 從 N-末 端 開 始 ， 到 C-末 端 結(jié) 束 ， 各氨 基 酸 的 排 列 次 序 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 二 硫 鍵 ：u 肽 鏈 有 的 成 環(huán) 狀 ， 有 的 是 由 一 條 以 上 肽 鏈 組 成 。 肽 鏈 中 除肽 鍵 外 還 有 二 硫 鍵 ， 它 是 由 肽 鏈 中 相

45、 應 部 位 上 兩 個 半 胱 氨酸 殘 基 脫 氫 連 接 而 成 的 ， 是 連 接 肽 鏈 內(nèi) 或 肽 鏈 間 的 主 要 橋鍵 。u 二 硫 鍵 在 蛋 白 質(zhì) 分 子 中 起 著 穩(wěn) 定 肽 鏈 空 間 結(jié) 構(gòu) 的 作 用 ， 往往 與 生 物 活 力 有 關(guān) 。 當 二 硫 鍵 破 壞 后 ， 蛋 白 質(zhì) 或 多 肽 的 生物 活 力 就 消 失 ， 例 如 胰 島 素 分 子 中 的 二 硫 鍵 受 到 破 壞 ， 活力 就 喪 失 ， 說 明 它 們 的 生 物 活 力 與 二 硫 鍵 有 關(guān) 。 u 一 般 二 硫 鍵 數(shù) 目 愈 多 ， 蛋 白 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 的 穩(wěn) 定 性

46、 就 愈 強 。 生 物體 內(nèi) 起 保 護 作 用 的 皮 、 角 、 毛 、 發(fā) 的 蛋 白 質(zhì) 中 二 硫 鍵 最 多 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 3、 蛋 白 質(zhì) 一 級 結(jié) 構(gòu) 確 定u 蛋 白 質(zhì) 的 一 級 結(jié) 構(gòu) 是 最 基 本 的 ， 它 包 含 著 決 定 蛋 白 質(zhì) 高 級結(jié) 構(gòu) 的 因 素 。u 確 定 的 要 點u 測 定 蛋 白 質(zhì) 中 氨 基 酸 組 成 ；u 蛋 白 質(zhì) 的 N端 和 C端 的 測 定 ；u 應 用 兩 種 或 兩 種 以 上 不 同 的 水 解 方 法 將 所 要 測 定 的 蛋 白質(zhì) 肽 鏈 斷 裂 ， 各

47、自 得 到 一 系 列 大 小 不 同 的 肽 段 ； u 分 離 提 純 所 產(chǎn) 生 的 肽 ， 并 測 定 出 它 們 的 序 列 ；u 從 有 重 疊 結(jié) 構(gòu) 的 各 個 肽 的 序 列 中 推 斷 出 蛋 白 質(zhì) 中 全 部 氨基 酸 排 列 順 序 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 確 定 的 原 則 （u蛋 白 質(zhì) 一 級 結(jié) 構(gòu) 測 定 的 原 則 是 將 大 化 小 ， 逐 段分 析 、 先 后 果 用 不 同 方 法 制 成 兩 套 肽 片 段 。 并對 照 兩 套 肽 段 ， 找 出 重 疊 片 段 ， 排 出 肽 的 前 后位 置 ， 最 后

48、 確 定 蛋 白 質(zhì) 的 完 整 序 列 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 G ly Tyr Ser Met Thr Lys Ala G ly 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 二 、 蛋 白 質(zhì) 的 空 間 結(jié) 構(gòu) （ Space Structure）u 蛋 白 質(zhì) 的 多 肽 鏈 在 一 級 結(jié) 構(gòu) 的 基 礎(chǔ) 上 ， 按 照 一 定 的 方式 有 規(guī) 律 的 旋 轉(zhuǎn) 或 折 疊 形 成 的 空 間 構(gòu) 象 （ 又 稱 高 級 結(jié)構(gòu) ） 。u 其 實 質(zhì) 是 多 肽 鏈 在 空 間 的 排 列 方 式 的 肽 鏈 的 走 向 。u 蛋 白

49、 質(zhì) 的 二 級 結(jié) 構(gòu)u Linus Pauling 和 Robert Corey 于 20 世 紀 40 年 代末 至 50 年 代 初 ， 根 據(jù) X-射 線 衍 射 法 技 術(shù) 對 -角 蛋 白等 研 究 結(jié) 果 ， 提 出 了 蛋 白 質(zhì) 分 子 構(gòu) 象 的 立 體 化 學 原 則 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 蛋 白 質(zhì) 分 子 構(gòu) 象 的 立 體 化 學 原 則 的 要 點 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生

50、 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化

51、 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 幾 乎 所 有 的 -結(jié) 構(gòu) 都傾 向 于 右 旋 ， 因 為 單 鏈 總是 趨 向 于 向 右 扭 轉(zhuǎn) ， 與 之對 應 的 是 鏈 內(nèi) 氫 鍵 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 甘 氨 酸 和 脯 氨 酸最 易 引 起180 轉(zhuǎn)

52、 角 氨 基 酸 2和 3之 肽 鍵 可 自 由 的 與 水 形 成 氫 鍵 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 自 由 回 轉(zhuǎn) (又 稱 無 規(guī) 卷 曲 、 自 由 繞 曲 )u 是 指 沒 有 一 定 規(guī) 律 的 松 散 肽 鏈 結(jié) 構(gòu) 。 酶 的 功 能 部 位 常常 處 于 這 種 構(gòu) 象 區(qū) 域 里 ， 所 以 受 到 人 們 的 重 視 。u 小 結(jié) ：u 不 同 蛋 白 質(zhì) 的 二 級 結(jié) 構(gòu) 不 同 ， 有 的 相 差 很 大 ， 例 如 肌紅 蛋 白 分 子 中 肽 鏈 中 約 有 75 是 -螺 旋 結(jié) 構(gòu) 。 -角 蛋白 幾 乎 全 是 -螺 旋

53、結(jié) 構(gòu) ， 而 蠶 絲 絲 心 蛋 白 卻 又 幾 乎 全是 -折 疊 結(jié) 構(gòu) 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u ： 由 兩 股 或 三 般 右 手 -螺 旋 彼 此 纏 繞 而 成 左 手 超 螺 旋 的構(gòu) 象 。u ： 由 二 段 平 行 的 -折 疊 和 一 段 連 接 鏈 組 合 在 一 起 的 超 二級 結(jié) 構(gòu) 。u 兩 段 -折 疊 之 間 通 過 一 段 -螺 旋 片 段 連 接 組 合 在 一起 形 成 。u -轉(zhuǎn) 角 ： 若 一 條 多

54、 肽 鏈 上 連 續(xù) 而 又 相 鄰 的 3條 反 平 行 -折疊 鏈 由 緊 湊 的 -轉(zhuǎn) 角 連 接 在 一 起 可 形 成 -轉(zhuǎn) 角 。 u 希 臘 式 鑰 匙 構(gòu) 象 ： 在 反 平 行 -折 疊 片 中 還 可 出 現(xiàn) 希 臘 式 鑰匙 花 紋 相 似 的 回 形 拓 撲 結(jié) 構(gòu) 。u 超 二 級 結(jié) 構(gòu) 在 結(jié) 構(gòu) 層 次 上 高 于 二 級 結(jié) 構(gòu) ， 但 沒 有 聚 集 成 具合 功 能 的 結(jié) 構(gòu) 域 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u一 條 長 的 多 肽 鏈 首 先 折 疊 成 幾 個 相

55、 對 獨 立 的 結(jié)構(gòu) 域 再 締 合 成 三 級 結(jié) 構(gòu) 。u很 多 多 結(jié) 構(gòu) 域 的 酶 分 子 ， 活 性 部 位 往 往 分 布 在結(jié) 構(gòu) 域 之 間 的 一 段 連 接 肽 鏈 上 （ 該 連 接 鏈 通 常稱 為 “ 鉸 鏈 區(qū) ” )， 有 利 于 結(jié) 構(gòu) 域 發(fā) 生 相 對 運動 ， 使 活 性 部 體 利 于 結(jié) 合 底 物 和 給 予 底 物 施 加壓 力 ， 也 有 利 于 別 構(gòu) 酶 充 分 發(fā) 揮 別 構(gòu) 調(diào) 節(jié) 效 應 。u結(jié) 構(gòu) 域 的 結(jié) 構(gòu) 層 次 介 于 超 二 級 結(jié) 構(gòu) 和 三 級 結(jié) 構(gòu)之 間 。 如 圖 所 示 ： 食 品 生 物 化 學 第 五

56、章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 遠 端 His64（ E7）近 端 His93（ F8） 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 含 2、 2四 個 亞 基 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋

57、 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 寡 聚 蛋 白 質(zhì) 與 多 聚 蛋 白 質(zhì) 的 對 稱 性 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 多 聚 蛋 白 ： 病 毒 外 殼 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u三 、 蛋 白 質(zhì) 分 子 中 的 共 價 鍵 與 次 級 鍵立 體 構(gòu) 象 的 維 持主 要 依 靠 次 級 鍵 食 品 生 物 化 學 第 五

58、章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 第 五 節(jié) 蛋 白 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 u 蛋 白 質(zhì) 分 子 具 有 多 種 多 樣 的 生 物 功 能 是 以 其 化 學 組 成和 極 其 復 雜 的 結(jié) 構(gòu) 為 基 礎(chǔ) 的 。 這 不 僅 需 要 一 定 的 化 學結(jié) 構(gòu) ， 而 且 還 需 要 一 定 的 空 間 構(gòu) 象 。u 研 究 蛋 白 質(zhì) 的 空 間 構(gòu) 象 與 生 物 功 能 的 關(guān) 系 ， 已 成 為 當前 分 子 生 物 學 的 一 個 重 要 方 面 。 但 是 蛋 白 質(zhì) 的 空 間 構(gòu)象 歸 根 到 底 還 是 決 定 于

59、 其 一 級 結(jié) 構(gòu) 和 周 圍 環(huán) 境 的 影 響 ，因 此 研 究 一 級 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 的 關(guān) 系 是 十 分 重 要 的 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u一 、 一 級 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 的 關(guān) 系u蛋 白 質(zhì) 一 級 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 之 間 有 密 切 關(guān) 系 。u 1、 種 屬 差 異u目 前 對 不 同 機 體 中 表 現(xiàn) 同 一 功 能 的 蛋 白 質(zhì) 的 氨 基 酸 排列 順 序 進 行 較 詳 細 的 比 較 研 究 ， 發(fā) 現(xiàn) 種 屬 差 異 是 十 分明 顯 的 。u例 如 ： 分 析 、 比 較 各 種 哺 乳 動 物 、 烏

60、 類 和 魚 類 等 胰 島素 的 一 級 結(jié) 構(gòu) ， 發(fā) 現(xiàn) 絕 大 多 數(shù) 是 由 51個 氨 基 酸 組 成 的 ，其 排 列 順 序 大 體 相 同 ， 僅 有 細 微 差 異 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 但 是 氨 基 酸 殘 基 的 細 微 改 變 并 不 影 響 胰 島 素 的 生 物 活 性 ，或 者 說 這 些 變 化 的 氨 基 酸 殘 基 對 胰 島 素 的 生 物 活 性 并 不起 決 定 的 作 用 。u 據(jù) 研 究 ， 起 決 定 作 用 的 是 其 一 級 結(jié) 構(gòu) 中 的 相 同 部 分 ， 特別 是 二 硫 鍵 對 維 持 高

61、 級 結(jié) 構(gòu) 起 著 重 要 的 作 用 ， 非 極 性 氨基 酸 對 維 持 蛋 白 質(zhì) 分 子 的 高 級 結(jié) 構(gòu) 也 起 著 穩(wěn) 定 的 作 用 。 u 同 源 蛋 白 質(zhì) ： 不 同 生 物 體 中 執(zhí) 行 同 一 功 能 的 蛋 白 質(zhì) 。u 順 序 同 源 現(xiàn) 象 ： 同 源 蛋 白 質(zhì) 的 氨 基 酸 順 序 的 相 似 性 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 一 些 生 物 與 人 的 細 胞 色 素 C相 差 的 氨 基 酸 殘 基 數(shù) 目 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u2、 分 子 病u現(xiàn) 在 知 道 ， 幾 乎 所 有

62、遺 傳 病 都 與 蛋 白 質(zhì) 分子 結(jié) 構(gòu) 改 變 有 關(guān) ， 統(tǒng) 稱 之 為 分 子 病 。u例 如 鐮 刀 型 貧 血 癥 ， 它 是 由 于 血 紅 蛋 白 的-亞 基 上 的 第 六 位 氨 基 酸 由 谷 氨 酸 變 成 了纈 氨 酸 ， 導 致 血 紅 蛋 白 的 結(jié) 構(gòu) 和 功 能 的 改變 ， 其 運 輸 氧 氣 的 能 力 大 大 地 降 低 ， 并 且紅 細 胞 呈 鐮 刀 狀 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 正 常 血 紅 細 胞 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學

63、鐮刀狀紅細胞貧血 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u僅 僅 由 于 這 一 點 微 細 的 差 別 ， 就 使 患 者 的 紅 細胞 在 氧 氣 缺 乏 時 呈 鐮 刀 狀 ， 易 脹 破 發(fā) 生 溶 血 ，運 氧 機 能 降 低 ， 引 起 頭 昏 、 胸 悶 等 貧 血 癥 狀 。u上 述 這 些 實 例 都 說 明 ， 每 種 蛋 白 質(zhì) 分 子 都 具 有其 特 定 的 結(jié) 構(gòu) 來 完 成 它 特 定 的 功 能 。 甚 至 只 有個 別 氨 基 酸 的 變 化 就 能 引 起 功 能 的 改 變 或 喪

64、失 ，證 實 了 蛋 自 質(zhì) 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 的 相 適 應 性 ， 二 者 之間 有 高 度 統(tǒng) 一 性 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u 小 結(jié) ：u 蛋 白 質(zhì) 一 級 結(jié) 構(gòu) 決 定 高 級 結(jié) 構(gòu) ， 而 特 定 的 高 級 結(jié) 構(gòu) 又與 蛋 白 質(zhì) 的 功 能 相 適 應 ， 當 一 級 結(jié) 構(gòu) 改 變 有 時 會 影 響其 功 能 ；u 同 源 蛋 白 質(zhì) 的 種 屬 差 異 另 一 方 面 又 說 明 有 時 一 級 結(jié) 構(gòu)相 差 很 大 的 蛋 白 質(zhì) 又 可 能 有 相 似 的 空 間 結(jié) 構(gòu) ， 執(zhí) 行 相同 的 功 能 ； u 而 與

65、功 能 相 關(guān) 的 有 關(guān) 序 列 是 高 度 保 守 的 ， 當 它 們 改 變時 蛋 白 質(zhì) 的 結(jié) 構(gòu) 改 變 ， 功 能 也 隨 之 喪 失 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u二 、 蛋 白 質(zhì) 的 空 間 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 的 關(guān) 系u蛋 白 質(zhì) 的 構(gòu) 象 并 不 是 固 定 不 變 的 。u別 構(gòu) 現(xiàn) 象 ： 當 有 些 蛋 白 質(zhì) 表 現(xiàn) 其 生 物 功 能 時 ，其 構(gòu) 象 發(fā) 生 改 變 ， 從 而 改 變 了 整 個 分 子 的 性 質(zhì) ，這 種 現(xiàn) 象 就 稱 別 構(gòu) 現(xiàn) 象 。u別 構(gòu) 現(xiàn) 象 是 蛋 白 質(zhì) 表 現(xiàn) 其 生 物 功 能

66、中 的 一 種 相當 普 遍 而 又 十 分 重 要 的 現(xiàn) 象 。 如 血 紅 蛋 白 在 表現(xiàn) 其 輸 氧 功 能 時 的 別 構(gòu) 現(xiàn) 象 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u總 之 ， 各 種 蛋 白 質(zhì) 都 有 特 定 的 空 間 構(gòu) 象 ， 而 特定 的 空 間 構(gòu) 象 又 與 它 們 特 定 的 生 物 學 功 能 相 適應 ， 蛋 白 質(zhì) 的 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 是 高 度 統(tǒng) 一 的 。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 第 六 節(jié) 蛋 白 質(zhì) 的 性 質(zhì)u蛋 白 質(zhì) 由 氨 基 酸 組 成 ， 因 此 蛋 白 質(zhì) 的 性 質(zhì) 有 些與 氨 基 酸 相 似 ， 但 也 有 其 特 殊 的 性 質(zhì) 。u一 、 蛋 白 質(zhì) 的 相 對 分 子 質(zhì) 量u蛋 白 質(zhì) 是 相 對 分 子 質(zhì) 量 很 大 的 生 物 大 分 子 ， 相對 分 子 質(zhì) 量 一 般 在 100001000000之 間 或 更大 一 些 (表 3 7)。 食 品 生 物 化 學 第 五 章 蛋 白 質(zhì) 化 學 u測 定 蛋 白 質(zhì) 相 對 分 子 質(zhì) 量