第三章 第二节蛋白质理化性质

第二节蛋白质的理化性质和生物学特性一、蛋白质的胶体性质蛋白质是高分子化合物，分子量一般在10kD～1000kD。

根据测定所知，如分子量为34.5kD的球状蛋白，其颗粒的直径为4.3nm。

所以，蛋白质分子颗粒的直径一般在1～100nm，在水溶液中呈胶体溶液，具有丁铎尔现象、布朗运动、不能透过半透膜、扩散速度减慢、粘度大等特征。

蛋白质分子表面含有很多亲水基团，如氨基、羧基、羟基、巯基、酰胺基等，能与水分子形成水化层，把蛋白质分子颗粒分隔开来。

此外，蛋白质在一定pH溶液中都带有相同电荷，因而使颗粒相互排斥。

水化层的外围，还可有被带相反电荷的离子所包围形成双电层，这些因素都是防止蛋白质颗粒的互相聚沉，促使蛋白质成为稳定胶体溶液的因素。

蛋白质分子不能透过生物膜的特点，在生物学上有重要意义，它能使各种蛋白质分别存在于细胞内外不同的部位，对维持细胞内外水和电解质分布的平衡、物质代谢的调节都起着非常重要的作用。

另外，利用蛋白质不能透过半透膜的特性，将含有小分子杂质的蛋白质溶液放入半透膜袋内，然后将袋浸于蒸馏水中，小分子物质由袋内移至袋外水中，蛋白质仍留在袋内，这种方法叫做透析。

透析是纯化蛋白质的方法之一。

二、蛋白质的两性性质蛋白质和氨基酸一样，均是两性电解质，在溶液中可呈阳离子、阴离子或兼性离子，这取决于溶液的pH值、蛋白质游离基团的性质与数量。

当蛋白质在某溶液中，带有等量的正电荷和负电荷时，此溶液的pH值即为该蛋白质的等电点(pI)。

当pH偏酸时，蛋白质分子带正电荷。

相反，pH偏碱，蛋白质分子带负电荷（图2-2-1）图2-2-1 蛋白质的两性电离蛋白质溶液的pH值在等电点时，蛋白质的溶解度、黏度、渗透压、膨胀性及导电能力均最小，胶体溶液呈最不稳定状态。

凡碱性氨基酸含量较多的蛋白质，等电点往往偏碱，如组蛋白和精蛋白。

反之，含酸性氨基酸较多的蛋白质如酪蛋白、胃蛋白酶等，其等电点往往偏酸。

人体内血浆蛋白质的等电点大多是pH 5.0左右。

蛋白质的理化性质（二）引言：蛋白质是生物体内最重要的有机物之一，它具有多种复杂的理化性质。

在本文中，我们将详细介绍蛋白质的理化性质，包括其酸碱性、溶解性、热稳定性、氧化还原性和聚合性等方面。

正文：1. 酸碱性：- 蛋白质的酸碱性来源于其氨基酸残基中的氨基和羧酸基，并受到溶液pH的影响。

- 在酸性条件下，蛋白质带正电荷，容易与带负电荷的物质相互作用。

- 在碱性条件下，蛋白质带负电荷，容易与带正电荷的物质相互作用。

2. 溶解性：- 蛋白质的溶解性受到其成分和物理条件的影响，如溶液离子强度、温度和pH等。

- 水是蛋白质最常见的溶剂，但特定条件下，蛋白质也可以溶解于有机溶剂中。

- 蛋白质的溶解性对其功能和应用具有重要意义。

3. 热稳定性：- 蛋白质在高温下容易发生变性，失去原有的结构和功能。

- 高温可以引起蛋白质内部的氢键和疏水作用的破坏。

- 不同蛋白质对温度的敏感性不同，有些蛋白质可以在高温下保持一定的稳定性。

4. 氧化还原性：- 蛋白质中的部分氨基酸残基可以参与氧化还原反应，如半胱氨酸（Cys）和甲硫醇（Met）等。

- 氧化还原反应可以改变蛋白质的构象和功能。

- 氧化还原平衡在细胞代谢和疾病发展中起着重要的调节作用。

5. 聚合性：- 蛋白质具有聚合的能力，可以通过非共价相互作用形成多聚体结构。

- 蛋白质的聚合对于其功能和稳定性至关重要。

- 一些蛋白质可以通过聚合来形成纤维或胶状物质。

总结：蛋白质具有复杂的理化性质，包括酸碱性、溶解性、热稳定性、氧化还原性和聚合性。

深入理解蛋白质的理化性质对于揭示其结构、功能和应用具有重要意义。

此外，这些性质也与蛋白质在细胞内的代谢过程和疾病发展中起着关键的调节作用。

2-3蛋白质的理化性质蛋白质是由氨基酸组成的大分子化合物，其理化性质一部分与氨基酸相似，如两性电离、等电点、呈色反应等，也有一部分又不同于氨基酸，如高分子量、胶体性质、变性等。

一、蛋白质的两性电离蛋白质是由氨基酸组成的，其分子中除两端的游离氨基和羧基外，侧链中尚有一些解离基，如谷氨酸、天门冬氨酸残基中的γ和β-羧基，赖氨酸残基中的ε-氨基，精氨酸残基的胍基和组氨酸的咪唑基。

作为带电颗粒它可以在电场中移动，移动方向取决于蛋白质分子所带的电荷。

蛋白质颗粒在溶液中所带的电荷，既取决于其分子组成中碱性和酸性氨基酸的含量，又受所处溶液的pH影响。

当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质游离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子(净电荷为O)，此时溶液的pH值称为蛋白质的等电点(简写pI,)。

处于等电点的蛋白质颗粒，在电场中并不移动。

蛋白质溶液的pH大于等电点，该蛋白质颗粒带负电荷，反之则带正电荷。

各种蛋白质分子由于所含的碱性氨基酸和酸性氨基酸的数目不同，因而有各自的等电点。

凡碱性氨基酸含量较多的蛋白质，等电点就偏碱性，如组蛋白、精蛋白等。

反之，凡酸性氨基酸含量较多的蛋白质，等电点就偏酸性，人体体液中许多蛋白质的等电点在pH5.0左右，所以在体液中以负离子形式存在。

二、蛋白质的胶体性质蛋白质分子量颇大，介于一万到百万之间，故其分子的大小已达到胶粒1～100nm范围之内。

球状蛋白质的表面多亲水基团，具有强烈地吸引水分子作用，使蛋白质分子表面常为多层水分子所包围，称水化膜，从而阻止蛋白质颗粒的相互聚集。

与低分子物质比较，蛋白质分子扩散速度慢，不易透过半透膜，粘度大，在分离提纯蛋白质过程中，我们可利用蛋白质的这一性质，将混有小分子杂质的蛋白质溶液放于半透膜制成的囊内，置于流动水或适宜的缓冲液中，小分子杂质皆易从囊中透出，保留了比较纯化的囊内蛋白质，这种方法称为透析。

三、蛋白质的沉淀蛋白质凝聚从溶液中析出的现象称为蛋白质沉淀，变性蛋白质一般易于沉淀，但也可不变性而使蛋白质沉淀，在一定条件下，变性的蛋白质也可不发生沉淀。

蛋白质的理化性质 The document was finally revised on 2021六、蛋白质的理化性质1、两性解离溶液的pH大于某一蛋白质的等电点时，该蛋白质颗粒带负电荷，反之带正电。

R-CH-COOH→等电点（PI）→R-CH-COO—▕净电荷为0 ▕NH3+ NH22、胶体性质（1）颗粒表面电荷（2）水化膜胶体性质由这两个因素而来，去除这两个因素则蛋白质便容易析出。

3、蛋白质变性：在某些物理和化学因素下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构。

（破坏了共价键，二硫键）蛋白质水解才是破坏了肽键。

·复性：蛋白质在去除变性因素后恢复至原构象的现象。

（变形的蛋白质易于沉淀，但也不一定沉淀;有时蛋白质虽沉淀，但并未变性;蛋白质在变性因素去除后，也可能不复性）·凝固：加热使蛋白质变性后进一步发展的不可逆结果，使之变成坚固的凝块。

4、☆特征吸收峰：280nm波长处5、变色反应（1）茚三酮（2）双缩脲七、蛋白质实验方法1透析、超滤2盐析→变性3电泳：十二烷基磺酸钠（SDS）→（加入至）蛋白质样与聚丙烯酰胺凝胶系统→蛋白质颗粒表面覆盖SDS→分子间电荷差异消失→使蛋白质在电场中泳动速率仅与蛋白质颗粒大小有关4层析5超速离心6分析序列（1）分析已纯化蛋白残基组成(2)测定多肽链N端、C端均为何种残基。

（3）把肽链水解为段，进行分析（4）测定各肽段氨基序列，一般用Edman降解法（5）一般用数种水解法，分析出各肽段中氨基酸顺序。

7结构测定圆二色光谱→二级结构X射线衍射↘核磁共振技术→三维空间结构。

蛋白质的理化性质（一）蛋白质的两性解离及等电点1.蛋白质的等电点（pI）：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质上可解离基团解离成正、负离子的趋势相等，净电荷为零时溶液的pH。

➢等电点时溶解度最小可使蛋白质沉淀。

➢蛋白质pI要用等电聚焦等方法测定。

（二）蛋白质的胶体性质1.胶体溶液的三个条件：①大小在1-100nm范围内：蛋白质分子量很大，属胶体颗粒范围。

②同种电荷互相排斥：相同蛋白质颗粒带有同性电荷，与周围的反离子构成稳定的双电层。

③质点外围有水化层：多肽链上的极性基团极易吸附水分子，使蛋白质颗粒外围形成一层水化膜。

蛋白质可以形成稳定的胶体溶液。

2.利用胶体溶液性质，可用透析法将蛋白质中小分子杂质除去。

（三）蛋白质的沉淀1.定义：蛋白质在溶液中的稳定性是有条件的、相对的。

如果加入适当的试剂使蛋白质分子处于等电点状态或破坏其水化层和双电层，蛋白质胶体溶液因不再稳定而产生沉淀。

此现象即为蛋白质的沉淀作用。

2.类型：分可逆沉淀与不可逆沉淀。

➢可逆沉淀▁非变性沉淀定义：在温和条件下，改变溶液的pH或电荷状况，蛋白质结构和功能没有发生变化。

如等电点沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等。

是分离和纯化的基本方法。

a.等电点沉淀法：用弱酸或弱碱调节蛋白质溶液的pH等于pI，破坏蛋白质表面净电荷使蛋白质沉淀。

b.盐析沉淀法：1.盐析：通过加入大量高浓度中性盐如硫酸铵、氯化钠等，破坏蛋白质分子表面的水化层，中和它们的电荷，而使蛋白质沉淀析出的现象。

2.各种蛋白质亲水性及荷电均有差别，因此通过调节中性盐浓度，可使混合蛋白质溶液中的不同蛋白分别沉淀析出，这种方法称为分段盐析。

3.盐溶：加入低浓度盐导致蛋白质溶解度增加的现象。

c.有机溶剂沉淀法定义：加入能与水互溶的有机溶剂如乙醇、丙酮等，破坏蛋白质的水化膜使蛋白质产生沉淀。

注意：通常在低温条件下进行，否则有机溶剂与水互溶产生的溶解热会使蛋白质发生变性。

➢不可逆沉淀▁变性沉淀定义：沉淀条件剧烈，破坏了蛋白质胶体溶液稳定性，同时也破坏了蛋白质结构和功能。

【生物知识点】简述蛋白质的理化性质1、具有两性；2、可发生水解反应；3、溶水具有胶体的性质；4、加入电解质可产生盐析作用；5、蛋白质的变性；6、颜色反应，蛋白质可以跟许多试剂发生颜色反应；7、气味反应。

两性蛋白质是由α-氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，在蛋白质分子中存在着氨基和羧基，因此跟氨基酸相似，蛋白质也是两性物质。

水解反应蛋白质在酸、碱或酶的作用下发生水解反应，经过多肽，最后得到多种α-氨基酸。

蛋白质水解时，应找准结构中键的“断裂点”，水解时肽键部分或全部断裂。

胶体性质有些蛋白质能够溶解在水里（例如鸡蛋白能溶解在水里）形成溶液。

蛋白质的分子直径达到了胶体微粒的大小（10－9～10－7m）时，所以蛋白质具有胶体的性质。

沉淀原因：加入高浓度的中性盐、加入有机溶剂、加入重金属、加入生物碱或酸类、热变性少量的盐（如硫酸铵、硫酸钠等）能促进蛋白质的溶解。

如果向蛋白质水溶液中加入浓的无机盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低，而从溶液中析出，这种作用叫做盐析。

这样盐析出的蛋白质仍旧可以溶解在水中，而不影响原来蛋白质的性质，因此盐析是个可逆过程。

利用这个性质，采用分段盐析方法可以分离提纯蛋白质。

变性在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来。

这种凝结是不可逆的，不能再使它们恢复成原来的蛋白质。

蛋白质的这种变化叫做变性，蛋白质变性之后，紫外吸收，化学活性以及粘度都会上升，变得容易水解，但溶解度会下降。

蛋白质变性后，就失去了原有的可溶性，也就失去了它们生理上的作用。

因此蛋白质的变性凝固是个不可逆过程。

造成蛋白质变性的原因物理因素包括：加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、X射线、超声波等。

化学因素包括：强酸、强碱、重金属盐、三氯乙酸、乙醇、丙酮等。

颜色反应例如在鸡蛋白溶液中滴入浓硝酸，则鸡蛋白溶液呈黄色。

这是由于蛋白质（含苯环结构）与浓硝酸发生了颜色反应的缘故。

还可以用双缩脲试剂对其进行检验，该试剂遇蛋白质生成紫色络合物。