(完整版)蛋白质的性质和分类
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蛋白质的结构和性质
蛋白质是由氨基酸组成的大分子,它们在生物体中起着重要的作用。
蛋白质的结构可分为四个层次:原子层次、分子层次、次结构层次和结构层次。
原子层次:蛋白质的最小组成单位是氨基酸,氨基酸由一个氨基和一个酸基组成,它们之间通过键结键结在一起,形成一个氨基酸分子。
分子层次:氨基酸分子经过键结键结在一起,形成一个氨基酸链,这就是蛋白质的分子层次。
次结构层次:氨基酸链由于氢键、疏水性作用和螺旋状结构等原因,形成了α螺旋、β折叠、π折叠和γ折叠等次结构。
结构层次:氨基酸链的次结构可以组装成复杂的三维结构,形成蛋白质的结构层次。
蛋白质的性质主要是由它们的结构决定的,蛋白质的性质可以分为物理性质和化学性质。
物理性质主要指蛋白质的热力学性质,如熔点、溶解度和折叠稳定性等;化学性质主要指蛋白质的氧化还原性、缓冲性能和酶作用等。
蛋白质凭借游离的氨基和羧基而具有两性特征,在等电点易生成沉淀。
不同的蛋白质等电点不同,该特性常用作蛋白质的分离提纯。
生成的沉淀按其有机结构和化学性质,通过pH的细微变化可复溶。
蛋白质的两性特征使其成为很好的缓冲剂,并且由于其分子量大和离解度低,在维持蛋白质溶液形成的渗透压中也起着重要作用。
这种缓冲和渗透作用对于维持内环境的稳定和平衡具有非常重要的意义。
在紫外线照射、加热煮沸以及用强酸、强碱、重金属盐或有机溶剂处理蛋白质时,可使其若干理化和生物学性质发生改变,这种现象称为蛋白质的变性。
酶的灭活,食物蛋白经烹调加工有助于消化等,就是利用了这一特性。
(二)蛋白质的分类简单的化学方法难于区分数量庞杂、特性各异的这类大分子化合物。
通常按照其结构、形态和物理特性进行分类。
不同分类间往往也有交错重迭的情况。
一般可分为纤维蛋白、球状蛋白和结合蛋白三大类。
1.纤维蛋白包括胶原蛋白、弹性蛋白和角蛋白。
(1) 胶原蛋白胶原蛋白是软骨和结缔组织的主要蛋白质,一般占哺乳动物体蛋白总量的30%左右。
胶原蛋白不溶于水,对动物消化酶有抗性,但在水或稀酸、稀碱中煮沸,易变成可溶的、易消化的白明胶。
胶原蛋白含有大量的羟脯氨酸和少量羟赖氨酸,缺乏半胱氨酸、胱氨酸和色氨酸。
(2) 弹性蛋白弹性蛋白是弹性组织,如腱和动脉的蛋白质。
弹性蛋白不能转变成白明胶。
(3) 角蛋白角蛋白是羽毛、毛发、爪、喙、蹄、角以及脑灰质、脊髓和视网膜神经的蛋白质。
它们不易溶解和消化,含较多的胱氨酸(14-15%)。
粉碎的羽毛和猪毛,在15-20磅蒸气压力下加热处理一小时,其消化率可提高到70-80%,胱氨酸含量则减少5-6%。
2.球状蛋白(1) 清蛋白主要有卵清蛋白、血清清蛋白、豆清蛋白、乳清蛋白等,溶于水,加热凝固。
(2) 球蛋白球蛋白可用5-10%的NaCl溶液从动、植物组织中提取;其不溶或微溶于水,可溶于中性盐的稀溶液中,加热凝固。
血清球蛋白、血浆纤维蛋白原、肌浆蛋白、豌豆的豆球蛋白等都属于此类蛋白。
教学目标:了解蛋白质的种类、组成和基本性质教学重点:蛋白质的性质教学安排:O—>O8;30min6,O7蛋白质是一类含氮的生物高分子化合物,广泛存在于生物体内,是构成原质的主要成分,即是组成细胞的基本物质,细胞内除水分外,其余80%的物质是蛋白质,蛋白质是生命的基础。
一、蛋白质的功能输送氧气(色蛋白)调节代谢(激素、酶)防止疾病(抗体)遗传(核蛋白)这些功能与生命现象紧密相连,没有蛋白质就没有生命。
二、蛋白质的分类1.按水解产物分类:1)简单蛋白质:水解后只生成α-氨基酸的蛋白质称为简单蛋白质,如卵清蛋白,乳清蛋白,角蛋白,丝蛋白。
2)结合蛋白质水解产物除α-氨基酸外,还生成非蛋白质的物质,这种蛋白质称为结合蛋白质,它包括多种。
辅基:非蛋白质物质糖蛋白:含糖类化合物的蛋白质脂蛋白:含脂类化合物的蛋白质核蛋白:含核酸化合物的蛋白质色蛋白:含有其它辅基的蛋白质2.按溶解度分类1)纤维状蛋白:不溶于水的蛋白质。
这类蛋白质构成动物的组织如丝、毛发、皮肤、角、爪甲、蹄、羽毛等。
2)球状蛋白:可溶于水或酸、碱、盐的溶液中的蛋白质。
包括各种酶、蛋白激素等。
这类蛋白质在生物体内起着维护、调节生命活动的功能。
三、蛋白质的组成从蛋白质的分类可知,蛋白质的组成复杂,蛋白质的相对分子量很大,通常在1万以上,有的达几万,几十万,个别的甚至上千万。
如烟草斑纹病毒的核蛋白的相对分子质量已超过二千万。
很难弄清其组成。
从元素分析得知,蛋白质主要由C、H、O、N 及少量S 组成,四、蛋白的性质蛋白质分子很大,结构又非常复杂,分子中含有多种官能团,它们互相影响,可有多种特殊性质,这里仅就共性进行简单介绍。
1.两性和等电点两性:蛋白质与氨基酸相似,也是两性物质,可与强酸,强碱作用生成盐。
等电点:在一定的pH 值的溶液中,某一种蛋白质所带的正电荷与负电荷相等,净电荷为零,在电场中不向阳极移动,也不向阴极移动,此溶液的pH 值就是该蛋白质的等电点。
蛋白质凭借游离的氨基和羧基而具有两性特征,在等电点易生成沉淀。
不同的蛋白质等电点不同,该特性常用作蛋白质的分离提纯。
生成的沉淀按其有机结构和化学性质,通过pH的细微变化可复溶。
蛋白质的两性特征使其成为很好的缓冲剂,并且由于其分子量大和离解度低,在维持蛋白质溶液形成的渗透压中也起着重要作用。
这种缓冲和渗透作用对于维持内环境的稳定和平衡具有非常重要的意义。
在紫外线照射、加热煮沸以及用强酸、强碱、重金属盐或有机溶剂处理蛋白质时,可使其若干理化和生物学性质发生改变,这种现象称为蛋白质的变性。
酶的灭活,食物蛋白经烹调加工有助于消化等,就是利用了这一特性。
(二)蛋白质的分类简单的化学方法难于区分数量庞杂、特性各异的这类大分子化合物。
通常按照其结构、形态和物理特性进行分类。
不同分类间往往也有交错重迭的情况。
一般可分为纤维蛋白、球状蛋白和结合蛋白三大类。
1.纤维蛋白包括胶原蛋白、弹性蛋白和角蛋白。
(1) 胶原蛋白胶原蛋白是软骨和结缔组织的主要蛋白质,一般占哺乳动物体蛋白总量的30%左右。
胶原蛋白不溶于水,对动物消化酶有抗性,但在水或稀酸、稀碱中煮沸,易变成可溶的、易消化的白明胶。
胶原蛋白含有大量的羟脯氨酸和少量羟赖氨酸,缺乏半胱氨酸、胱氨酸和色氨酸。
(2) 弹性蛋白弹性蛋白是弹性组织,如腱和动脉的蛋白质。
弹性蛋白不能转变成白明胶。
(3) 角蛋白角蛋白是羽毛、毛发、爪、喙、蹄、角以及脑灰质、脊髓和视网膜神经的蛋白质。
它们不易溶解和消化,含较多的胱氨酸(14-15%)。
粉碎的羽毛和猪毛,在15-20磅蒸气压力下加热处理一小时,其消化率可提高到70-80%,胱氨酸含量则减少5-6%。
2.球状蛋白(1) 清蛋白主要有卵清蛋白、血清清蛋白、豆清蛋白、乳清蛋白等,溶于水,加热凝固。
(2) 球蛋白球蛋白可用5-10%的NaCl溶液从动、植物组织中提取;其不溶或微溶于水,可溶于中性盐的稀溶液中,加热凝固。
血清球蛋白、血浆纤维蛋白原、肌浆蛋白、豌豆的豆球蛋白等都属于此类蛋白。
(3) 谷蛋白麦谷蛋白、玉米谷蛋白、大米的米精蛋白属此类蛋白。
不溶于水或中性溶液,而溶于稀酸或稀碱。
(4) 醇溶蛋白玉米醇溶蛋白、小麦和黑麦的麦醇溶蛋白、大麦的大麦醇溶蛋白属此类蛋白。
不溶于水、无水乙醇或中性溶液,而溶于70-80%的乙醇。
(5) 组蛋白属碱性蛋白,溶于水。
组蛋白含碱性氨基酸特别多。
大多数组蛋白在活细胞中与核酸结合,如血红蛋白的珠蛋白和鲭鱼精子中的鲭组蛋白。
(6) 鱼精蛋白鱼精蛋白是低分子蛋白,含碱性氨基酸多,溶于水。
例如鲑鱼精子中的鲑精蛋白、鲟鱼的鲟精蛋白、鲱鱼的鲱精蛋白等。
鱼精蛋白在鱼的精子细胞中与核酸结合。
球蛋白比纤维蛋白易于消化,从营养学的角度看,氨基酸含量和比例也较纤维蛋白更理想。
3. 结合蛋白结合蛋白是蛋白部分再结合一个非氨基酸的基团(辅基)。
如核蛋白(脱氧核糖核蛋白、核糖体),磷蛋白(酪蛋白、胃蛋白酶),金属蛋白(细胞色素氧化酶、铜蓝蛋白、黄嘌呤氧化酶),脂蛋白(卵黄球蛋白、血中β1-脂蛋白),色蛋白(血红蛋白、细胞色素C、黄素蛋白、视网膜中与视紫质结合的水溶性蛋白)及糖蛋白(γ球蛋白、半乳糖蛋白、甘露糖蛋白、氨基糖蛋白)。
蛋白质凭借游离的氨基和羧基而具有两性特征,在等电点易生成沉淀。
不同的蛋白质等电点不同,该特性常用作蛋白质的分离提纯。
生成的沉淀按其有机结构和化学性质,通过pH的细微变化可复溶。
蛋白质的两性特征使其成为很好的缓冲剂,并且由于其分子量大和离解度低,在维持蛋白质溶液形成的渗透压中也起着重要作用。
这种缓冲和渗透作用对于维持内环境的稳定和平衡具有非常重要的意义。
在紫外线照射、加热煮沸以及用强酸、强碱、重金属盐或有机溶剂处理蛋白质时,可使其若干理化和生物学性质发生改变,这种现象称为蛋白质的变性。
酶的灭活,食物蛋白经烹调加工有助于消化等,就是利用了这一特性。
(二)蛋白质的分类简单的化学方法难于区分数量庞杂、特性各异的这类大分子化合物。
通常按照其结构、形态和物理特性进行分类。
不同分类间往往也有交错重迭的情况。
一般可分为纤维蛋白、球状蛋白和结合蛋白三大类。
1.纤维蛋白包括胶原蛋白、弹性蛋白和角蛋白。
(1) 胶原蛋白胶原蛋白是软骨和结缔组织的主要蛋白质,一般占哺乳动物体蛋白总量的30%左右。
胶原蛋白不溶于水,对动物消化酶有抗性,但在水或稀酸、稀碱中煮沸,易变成可溶的、易消化的白明胶。
胶原蛋白含有大量的羟脯氨酸和少量羟赖氨酸,缺乏半胱氨酸、胱氨酸和色氨酸。
(2) 弹性蛋白弹性蛋白是弹性组织,如腱和动脉的蛋白质。
弹性蛋白不能转变成白明胶。
(3) 角蛋白角蛋白是羽毛、毛发、爪、喙、蹄、角以及脑灰质、脊髓和视网膜神经的蛋白质。
它们不易溶解和消化,含较多的胱氨酸(14-15%)。
粉碎的羽毛和猪毛,在15-20磅蒸气压力下加热处理一小时,其消化率可提高到70-80%,胱氨酸含量则减少5-6%。
2.球状蛋白(1) 清蛋白主要有卵清蛋白、血清清蛋白、豆清蛋白、乳清蛋白等,溶于水,加热凝固。
(2) 球蛋白球蛋白可用5-10%的NaCl溶液从动、植物组织中提取;其不溶或微溶于水,可溶于中性盐的稀溶液中,加热凝固。
血清球蛋白、血浆纤维蛋白原、肌浆蛋白、豌豆的豆球蛋白等都属于此类蛋白。
(3) 谷蛋白麦谷蛋白、玉米谷蛋白、大米的米精蛋白属此类蛋白。
不溶于水或中性溶液,而溶于稀酸或稀碱。
(4) 醇溶蛋白玉米醇溶蛋白、小麦和黑麦的麦醇溶蛋白、大麦的大麦醇溶蛋白属此类蛋白。
不溶于水、无水乙醇或中性溶液,而溶于70-80%的乙醇。
(5) 组蛋白属碱性蛋白,溶于水。
组蛋白含碱性氨基酸特别多。
大多数组蛋白在活细胞中与核酸结合,如血红蛋白的珠蛋白和鲭鱼精子中的鲭组蛋白。
(6) 鱼精蛋白鱼精蛋白是低分子蛋白,含碱性氨基酸多,溶于水。
例如鲑鱼精子中的鲑精蛋白、鲟鱼的鲟精蛋白、鲱鱼的鲱精蛋白等。
鱼精蛋白在鱼的精子细胞中与核酸结合。
球蛋白比纤维蛋白易于消化,从营养学的角度看,氨基酸含量和比例也较纤维蛋白更理想。
3. 结合蛋白结合蛋白是蛋白部分再结合一个非氨基酸的基团(辅基)。
如核蛋白(脱氧核糖核蛋白、核糖体),磷蛋白(酪蛋白、胃蛋白酶),金属蛋白(细胞色素氧化酶、铜蓝蛋白、黄嘌呤氧化酶),脂蛋白(卵黄球蛋白、血中β1-脂蛋白),色蛋白(血红蛋白、细胞色素C、黄素蛋白、视网膜中与视紫质结合的水溶性蛋白)及糖蛋白(γ球蛋白、半乳糖蛋白、甘露糖蛋白、氨基糖蛋白)。
蛋白质凭借游离的氨基和羧基而具有两性特征,在等电点易生成沉淀。
不同的蛋白质等电点不同,该特性常用作蛋白质的分离提纯。
生成的沉淀按其有机结构和化学性质,通过pH的细微变化可复溶。
蛋白质的两性特征使其成为很好的缓冲剂,并且由于其分子量大和离解度低,在维持蛋白质溶液形成的渗透压中也起着重要作用。
这种缓冲和渗透作用对于维持内环境的稳定和平衡具有非常重要的意义。
在紫外线照射、加热煮沸以及用强酸、强碱、重金属盐或有机溶剂处理蛋白质时,可使其若干理化和生物学性质发生改变,这种现象称为蛋白质的变性。
酶的灭活,食物蛋白经烹调加工有助于消化等,就是利用了这一特性。
(二)蛋白质的分类简单的化学方法难于区分数量庞杂、特性各异的这类大分子化合物。
通常按照其结构、形态和物理特性进行分类。
不同分类间往往也有交错重迭的情况。
一般可分为纤维蛋白、球状蛋白和结合蛋白三大类。
1.纤维蛋白包括胶原蛋白、弹性蛋白和角蛋白。
(1) 胶原蛋白胶原蛋白是软骨和结缔组织的主要蛋白质,一般占哺乳动物体蛋白总量的30%左右。
胶原蛋白不溶于水,对动物消化酶有抗性,但在水或稀酸、稀碱中煮沸,易变成可溶的、易消化的白明胶。
胶原蛋白含有大量的羟脯氨酸和少量羟赖氨酸,缺乏半胱氨酸、胱氨酸和色氨酸。
(2) 弹性蛋白弹性蛋白是弹性组织,如腱和动脉的蛋白质。
弹性蛋白不能转变成白明胶。
(3) 角蛋白角蛋白是羽毛、毛发、爪、喙、蹄、角以及脑灰质、脊髓和视网膜神经的蛋白质。
它们不易溶解和消化,含较多的胱氨酸(14-15%)。
粉碎的羽毛和猪毛,在15-20磅蒸气压力下加热处理一小时,其消化率可提高到70-80%,胱氨酸含量则减少5-6%。
2.球状蛋白(1) 清蛋白主要有卵清蛋白、血清清蛋白、豆清蛋白、乳清蛋白等,溶于水,加热凝固。
(2) 球蛋白球蛋白可用5-10%的NaCl溶液从动、植物组织中提取;其不溶或微溶于水,可溶于中性盐的稀溶液中,加热凝固。
血清球蛋白、血浆纤维蛋白原、肌浆蛋白、豌豆的豆球蛋白等都属于此类蛋白。
(3) 谷蛋白麦谷蛋白、玉米谷蛋白、大米的米精蛋白属此类蛋白。
不溶于水或中性溶液,而溶于稀酸或稀碱。
(4) 醇溶蛋白玉米醇溶蛋白、小麦和黑麦的麦醇溶蛋白、大麦的大麦醇溶蛋白属此类蛋白。
不溶于水、无水乙醇或中性溶液,而溶于70-80%的乙醇。
(5) 组蛋白属碱性蛋白,溶于水。
组蛋白含碱性氨基酸特别多。
大多数组蛋白在活细胞中与核酸结合,如血红蛋白的珠蛋白和鲭鱼精子中的鲭组蛋白。
(6) 鱼精蛋白鱼精蛋白是低分子蛋白,含碱性氨基酸多,溶于水。
例如鲑鱼精子中的鲑精蛋白、鲟鱼的鲟精蛋白、鲱鱼的鲱精蛋白等。
鱼精蛋白在鱼的精子细胞中与核酸结合。
球蛋白比纤维蛋白易于消化,从营养学的角度看,氨基酸含量和比例也较纤维蛋白更理想。
3. 结合蛋白结合蛋白是蛋白部分再结合一个非氨基酸的基团(辅基)。
如核蛋白(脱氧核糖核蛋白、核糖体),磷蛋白(酪蛋白、胃蛋白酶),金属蛋白(细胞色素氧化酶、铜蓝蛋白、黄嘌呤氧化酶),脂蛋白(卵黄球蛋白、血中β1-脂蛋白),色蛋白(血红蛋白、细胞色素C、黄素蛋白、视网膜中与视紫质结合的水溶性蛋白)及糖蛋白(γ球蛋白、半乳糖蛋白、甘露糖蛋白、氨基糖蛋白)。