蛋白质的全部理化性质及分类
蛋白质
蛋白质蛋白质是构成人体一切细胞和组织结构的最重要组成成分，是在所有生命现象中起着决定性作用的基本物质。
可以说，没有蛋白质就没有生命。
所以，蛋白质是人体不可或缺的重要营养素。
蛋白质是一类复杂的高分子有机化合物。
主要含有碳、氢、氧、氮，及少量硫、磷、铁、铜、碘、钴元素等。
与其他供能营养素相较，含有氮元素是其最突出的特点，因而蛋白质是人体氮元素的唯一供源。
这也是其他营养素无法替代的。
一般蛋白质中氮的平均含量为16%，以测出的含氮量乘以6.25即可换算成蛋白质量。
一、蛋白质的分类蛋白质的分类方法有多种。
营养学中一般多按化学结构、形状及营养价值等三种方法分类。
1.按化学结构：可将蛋白质分为单纯蛋白质(纯为α-氨基酸所组成)与结合蛋白质(单纯蛋白质与非蛋白质分子结合而成)两大类。
前者如清蛋白、球蛋白、谷蛋白等，水解后的最终产物只是氨基酸;后者如核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等，水解后还有其所含的非蛋白质分子(辅基)。
2.按蛋白质形状：可将蛋白质分为纤维状蛋白质和球状蛋白质。
前者多为结构蛋白，是形成机体组织的物质基础，如胶原蛋白等;后者多用以合成生物活性因子，如酶、激素、免疫因子、补体等。
3.按营养价值：可将蛋白质分为完全蛋白质、半完全蛋白质和不完全蛋白质。
完全蛋白质所含氨基酸种类齐全、数量充足、比例合理，既能维持动物生存，又能促其生长发育，如牛奶、蛋、肝脏、酵母、黄豆及胚芽等食物中所含的蛋白质;否则即为不完全蛋白质，其所含氨基酸种类不全，如动物明胶和玉米胶蛋白等;半完全蛋白质所含氨基酸种类齐全，但有的氨基酸数量不足，虽能维持动物生存，却不能促其生长发育，如麦胶蛋白等。
二、蛋白质的理化性质蛋白质经物理或化学方法处理后，其性质可发生改变。
变性后的蛋白质较易被人体蛋白酶消化。
这就是蛋白质食品在加工后更易被人消化、吸收的原理。
除用酸或碱水解蛋白质外，亦有利用酶水解蛋白质，均可使之分解成氨基酸。
如酱油、酱、酱豆腐、豆腐、奶酪、松花蛋等食品。
蛋白质的理化性质和分类
• • • • •
3、蛋白质沉淀的方法： （1）盐析法 （2）有机溶剂沉淀法 （3）某些酸类沉淀法 （4）重金属盐沉淀法
（1）盐析法
• 定义：向蛋白质溶液中加入一定浓度的中 性盐，可破坏蛋白质表面的水化膜并中和 电荷，从而使蛋白质从溶液中析出的现象 称为盐析 • 一般用盐析法分离出来的蛋白质不变性， 故常用于天然蛋白质的分离 • 盐析时若将该溶液的PH调至该蛋白质的等 电点则效果更佳
二、蛋白质的分类
• (一)根据蛋白质形状 • 1.纤维状蛋白质 • 2.球状蛋白质
• (二)根据蛋白质组成成分 • 1.单纯蛋白质 • 根据来源及理化性质，可分为清蛋白、球 蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、精蛋白、组 蛋白、硬蛋白 • 2.结合蛋白质 = 蛋白质部分 + 非蛋白质部 分（辅基） • 根据辅基不同，结合蛋白可分为核蛋白、 糖蛋白、脂蛋白、色蛋白、磷蛋白、金属 蛋白
蛋白质的胶体性质
• 颗粒大小达1~100nm之间，属胶体。因此溶 于水，成为亲水胶体。 • 稳定亲水胶体的因素： 水化膜 表面电荷
不通透性：半透膜 透析原理：
透析
• 将蛋白质溶液（不纯）放入透析袋中，放 在流水中（纯水），让低分子杂质（如盐 类）透过半透膜扩散入水内，蛋白质则留 在袋中，质负离子结合成不溶 性的蛋白质盐而沉淀 • 此法常引起蛋白质变性 • 临床上可利用这性质抢救重金属盐中毒的 病人，如口服牛奶、蛋清等，然后把生成 的不溶性蛋白质盐排出体外
（三）凝固作用 加热使蛋白质变性并结成凝块，此凝块不在 溶于强酸和强碱中，这种现象称为蛋白质的 凝固作用。凝固其实是蛋白质变性后不可进 一步发展的不可逆的结果。
几种蛋白质的等电点
电泳
定义：溶液中带电粒子在电场中向电性相反 的电极移动的现象。
蛋白质的理化性质(二)
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。
蛋白质化学：第四部分
•
方法：① 用SDS和巯基乙醇（打开二硫键）处理,蛋白质变性（肽链伸展） 并与SDS结合，形成SDS-蛋白质复合物，使得不同蛋白质分子
均带负电（SDS带负电），且荷质比相同（蛋白质分子大，结
合SDS多；分子小，结合SDS少）； 不同蛋白质分子具有相似的构象。 ② 用几种标准蛋白质相对分子质量的对数值对它们的迁移率作图 ③ 测出待测样品的迁移率 ④ 从标准曲线上查出样品的相对分子质量
2. 蛋白质的沉淀：
如果加入适当的试剂，使蛋白质分子处于等电点状态或失去
水化层（消除相同电荷，除去水膜），蛋白质胶体溶液就
不再稳定而出现沉淀现象。
导致蛋白质沉淀的常用方法:
① 高浓度中性盐（盐析）
② 等电点沉淀
③ 有机溶剂沉淀
④ 重金属盐类沉淀 ⑤ 生物碱试剂和某些酸类沉淀 ⑥ 加热变性沉淀
水化层
和无机盐等小分子自由通过，此方法只能将蛋白质和小分子 物质分开，不能将不同蛋白质分开。 （2）超过滤：是利用外加压或离心使水和其他分通过半 透膜，蛋白质留在膜上。
透析与超过滤简易装置
2. 密度梯度离心:
a. 蛋白质颗粒沉降不仅决定于它的大小也取决于它的密度。
b. 颗粒沉降到与自身密度相等的介质梯度时，即停止不前。
素作用下，其特定的空间构象被破坏，即有序的空间结构 变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活 性的丧失。
2.变性的本质
—— 破坏蛋白质的空间结构，不改变蛋白质的一级结构。
蛋白质变性后，由于维持溶液稳定的条件仍然存在而并不 析出，例如：在强酸碱中，变性的蛋白质在强酸碱溶液 中仍存在电荷效应，所以不表现为沉淀现象。
蛋 白 质 胶 体 溶 液 沉 淀 作 用 示 意 图
蛋白质的性质分类及研究方法
(术语：推定/推测蛋白质 putative protein)
优点：快速、无需纯化蛋白质、基因易分离测序 缺点：无法确定经后加工的蛋白质的最终序列、
被修饰的氨基酸和二硫键的位置
二、直接测定法（9大步）
（一）测定蛋白质一级结构 (测序) 的策略
（1）测定蛋白质分子中多肽链的数目 （2）拆分蛋白质分子的多肽链 （3）断开多肽链内的二硫键 （4）分析每一多肽链的氨基酸组成 √ （5）鉴定多肽链的N-末端和C-末端残基 √ （6）裂解多肽链成较小的肽段（用2种或几种不
◆蛋白质在等电点时，易沉淀析出；同时，其粘 度、渗透压、膨胀性及导电能力均为最小。
二、蛋白质的胶体性质
◆蛋白质由于分子量很大，在水溶液中形成 1～100nm的颗粒，因而具有胶体溶液的特征；
◆可溶性蛋白质分子表面分布着大量极性氨基 酸残基，对水有很高的亲和性，通过水合作用在 颗粒外面形成一层水化层；
串联质谱技术； • 重建多肽链一级序列的重叠肽拼凑法 • 用于二硫桥定位的对角线电泳等。
第三节、蛋白质的分离、纯化和分析
一、蛋白质纯化的准备工作
准备工作要解决三个问题：
（一）明确纯化蛋白质的目的； （二）建立目标蛋白的测活方法； （三）选择富含目标蛋白的原材料。
二、蛋白质纯化的一般注意事项
1.操作尽可能在低温条件下进行。2.待纯化的材料不要太稀.3. 合适的PH。4.使用蛋白酶抑制剂，防止蛋白酶对目标的降解。 5.避免样品反复冷冻盒剧烈搅动，防止蛋白质变性。6.缓冲溶 液成分尽量模拟细胞内环境。7.加入防止蛋白质氧化及对目标 蛋白破坏的DTT和EDTA。8.使用灭菌溶液防止微生物生长。
（二）沉淀 根据不同蛋白质在特定条件下溶解性不同，而 对他们进行选择性沉降从而达到分离目的一 种粗纯化方法。它通常用于目的蛋白从大体 积的粗抽提物中游离出来。这种方法既能除 去许多杂质，又有浓缩之效。 方法包括：改变PH或改变离子强度（盐析）
生物化学第一章蛋白质化学
组成蛋白质的元素：
主要元素组成： 碳(C) 50% ~ 55% 氧(O) 19% ~ 24% 氢(H) 6% ~ 8% 氮(N) 13% ~ 19% 硫(S) 0% ~ 4%
少量的 磷(P)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)和碘(I)等
蛋白质元素组成特点：
各种蛋白质含氮量很接近，平均为16％
故可根据以下公式推算出蛋白质的大致含量： 样品中蛋白质的含量〔g〕
脱水作用
脱水作用
－－
碱
酸－
－
－
－－ －
不稳定的蛋白质颗粒
带负电荷的蛋白质
溶液中蛋白质的聚沉
〔三〕蛋白质的变性、沉淀与凝固
1. 蛋白质的变性〔denaturation〕 在某些理化因素作用下，蛋白质的构
象被破坏，失去其原有的性质和生物活性， 称为蛋白质的变性作用。
变性后的蛋白称为变性蛋白质。
常见的变性因素：
2. 极性中性氨基酸
R-基含有极性基团； 生理pH条件下不解离。 包括7个：
甘氨酸(Trp)、 丝氨酸(Ser)、
半胱氨酸(Cys)、 谷氨酰胺(Gln)、 天冬酰胺(Asn)、 酪氨酸(Tyr) 苏氨酸(Thr)
3. 酸性氨基酸
R-基有COOH(COO-)
带负电荷
4. 碱性氨基酸
R-基有NH2(NH3+)
牛胰核糖核酸酶的变性与复性
尿素或盐酸胍 β-巯基乙醇
透析
有活性
无活性
〔二〕一级构造与功能的关系 1.一级构造相似的蛋白质功能相似 一级构造不同的蛋白质功能不同
胰岛素的一级构造及种属差异
一级构造不同的蛋白质功能不同
ACTH 促肾上腺素皮质激素
MSH 促黑激素
蛋白质的理化性质及分离分析
食品加工，消毒灭菌等； 非蛋白生物物质提取纯化，终止酶促反应；
生产生活中不利的一面：
活性蛋白制品（酶、抗体）的分离提取和保存；
四、蛋白质的沉淀作用
1. What’s precipitation of protein?
外加一些因素去除蛋白质胶体的稳定因素后，使蛋 白质分子相互聚集而从溶液中析出的现象称为沉淀 （precipitation）。 变性后的蛋白质由于疏水 基团的暴露而易于沉淀， 但沉淀的蛋白质不一定都 是变性后的蛋白质。
蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法
（1）盐析—中性盐沉淀
What’s salt precipitation of protein?
盐溶作用 盐析作用
蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法
（1）盐析—中性盐沉淀
What’s salt precipitation of protein? 定义：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以 破坏蛋白质的胶体性质，使蛋白质从溶液中 沉淀析出，称为盐析（salt precipitation）。 作用机制: 中和电荷的同时破坏水化膜;
蛋白质的理化性质 及分离分析
蛋白质的理化性质
一、两性性质及等电点 二、胶体性质 三、变性与复性作用 四、蛋白质的沉淀作用 五、沉降作用 六、蛋白质的颜色反应 七、蛋白质的紫外吸收性质
一、蛋白质的两性解离与等电点
蛋白质分子中氨基酸残基的侧链上存在游离的 氨基和羧基，因此蛋白质与氨基酸一样具有两 性解离性质，具有特定的等电点（pI）。
沉降速度法测定分子量的原理； 梯度离心分离蛋白质（氯化铯）；
六、蛋白质的颜色反应
1. 双缩脲反应 2. 茚三酮反应 3. 考马斯亮蓝G250 4. 福林酚试剂反应 5. 黄色反应--芳香族氨基酸的特有反应 6. 米伦氏反应—酪氨酸的特有反应 7. 乙醛酸反应—色氨酸的特有反应 8. 坂口反应—精氨酸特有的反应
蛋白质的理化性质
蛋白质的理化性质蛋白质是一类高分子生物大分子化合物，由氨基酸分子结合而成。
下面将从化学、物理、生化等方面来介绍蛋白质的理化性质。
1. 氨基酸的性质氨基酸是蛋白质的基本组成单位，其分子结构具有酸性和碱性两部分，分别是羧基和氨基。
氨基酸的酸性和碱性反应性决定蛋白质的异性和电性。
氨基酸的酸性基团和碱性基团在不同的环境下会存在不同的离子形式，从而影响蛋白质的电性质。
2. 构象的性质蛋白质的构象是指氨基酸之间的立体构型，决定了蛋白质的特殊结构和功能。
蛋白质的构象主要由五种不同层次的结构组成，包括原生构象、二级构象、三级构象、四级构象和超级结构。
每一层次的构象都有一定的稳定性和特殊结构，是蛋白质功能和特性的决定因素。
3. 溶解和凝固的性质蛋白质在水中具有一定的溶解性，但可能会因为温度、pH值、离子强度等因素的改变而发生凝固。
这种溶解或凝固的性质取决于蛋白质的特殊结构以及其所处环境。
当蛋白质分子与水分子之间的相互作用受到破坏或受到特定溶剂或离子的作用时，蛋白质分子会转化为凝胶态或沉淀态。
4. 热力学性质蛋白质分子的热力学性质涉及其结构及其所处溶液环境的物理化学性质，可用于研究蛋白质折叠和复性过程。
蛋白质的热力学性质包括热容量、热稳定性、相转化、热解离等。
这些性质的变化与蛋白质结构的稳定性和功能密切相关。
蛋白质的光学性质主要表现为它们具有的吸收、发射光线的光学行为。
蛋白质的吸收和发射光束涉及其分子内的色团，这些分子内的色团主要由氨基酸的芳香族侧链所构成。
蛋白质的光学性质可以利用光谱分析来研究蛋白质的结构和功能。
综上所述，蛋白质的理化性质是多方面的，包括氨基酸的性质、构象的性质、溶解和凝固的性质、热力学性质以及光学性质等，这些性质的变化都会导致蛋白质的性质和功能的变化。
因此，对蛋白质的理化性质进行研究对于理解蛋白质的结构、功能与机制具有重要意义。
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蛋白质的全部理化性质及分类
(一)简单蛋白质
只含有氨基酸,没有其它成分. 1,清蛋白 血液中的血清清蛋白、鸡蛋中的卵清蛋白等。 2, 球蛋白 肌肉中的肌球蛋白以及免疫球蛋白. 3,组蛋白 染色体的结构蛋白, 碱性蛋白质。 4,硬蛋白 皮肤,毛发,指甲,起支持和保护作用, 如角蛋白,胶原蛋白等。
蛋白质的全部理化性质及分类
(一）、维持蛋白质胶体溶液稳定的因素
1.颗粒表面电荷：带有相同电荷，相 互排斥，不易聚集。
2.水化膜： -SH 巯基 、-CONH2 甲酰胺基等亲水性基
团，吸附水分子，在蛋白质分子表面形成 水化膜，分隔蛋白质颗粒，阻止其聚集而沉淀。
蛋白质的全部理化性质及分类
意义： ① 胶体系统有利于生命活动代谢反应
因此，蛋白质也是两性电解质。
蛋白质的全部理化性质及分类
蛋白质解离成阳离子
兼性离子
蛋白质解离成阴离子
蛋白质在不同PH下的解离
蛋白质的全部理化性质及分类
蛋白质的等电点( isoelectric point, pΙ)
当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解 离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离 子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质 的等电点。
临床最常用
蛋白质的全部理化性质及分类
应用：
1、临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。 2、此外, 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制 剂（如疫苗等）的必要条件。
蛋白质的全部理化性质及分类
第四节
蛋白质的分类
The classification of protein
蛋白质的全部理化性质及分类
一、根据化学组成分类
第三节
蛋白质的理化性质
The Physical and Chemical Characters of Protein
蛋白质的全部理化性质及分类
一、蛋白质的两性解离
氨基酸：两性电解质
蛋白质的全部理化性质及分类
蛋白质由氨基酸组成。蛋白质分子除两端游离的氨 基和羧基可解离外，其侧链上的某些酸性基团或碱性基 团，在一定的溶液pH条件下，都可解离成带负电荷或带 正电荷的基团。
蛋白质的全部理化性质及分类
沉淀：有时变性，有时不变性。 凝固：变性后的蛋白质分子互相凝集或缠绕在一起
蛋白质的全部理化性质及分类
四、蛋白质的紫外吸收
由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨 酸，因此在280nm波长处有特征性吸收峰。蛋白质的 在280nm波长的吸光度与其浓度呈正比关系，因此可 作蛋白质定量测定。
3、透析
将蛋白质溶液放在半透膜的袋内，置于流动的适 当的缓冲液（如纯水）中，小分子杂质（如硫酸铵、 氧化钠等）从袋中透出，而蛋白质保留于袋中从而将
蛋白质纯化，这种方法称为透析。
利用压力或离心力强行使水和小分子杂质 通过超滤膜(一种半透膜)除去，而蛋白质 留在膜上，称为超过滤(超滤)。
蛋白质的全部理化性质及分类
透析工作图
半透膜原理
蛋白质的全部理化性质及分类
4、 超速离心
蛋白质的全部理化性质及分类
三、蛋白质的变性
概念：
在某些物理和化学因素作用下，蛋白质特定的空 间构象被破坏，导致其理化性质改变和生物活性的丧 失。
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物理因素：
高温、高压、超声波、剧烈振荡、搅拌、 X射线、紫外线；
蛋白质的全部理化性质及分类
不同蛋白质因其所含Aa 的不同而具有各自的pΙ
蛋白质分子的 大小形状各不相同
不同蛋白质在同一pH溶液中 电荷性质和数量不同
电泳分离蛋白质
蛋白质的全部理化性质及分类
蛋白质的全部理化性质及分类
二、蛋白质的胶体性质
蛋白质属于生物大分子，分子量可自 1万至100万之巨，其分子的直径可达1～ 100nm，属于胶体物质。 其水溶液是一种 比较稳定的亲水胶体溶液。
蛋白质的全部理化性质及分类
五、蛋白质的呈色反应
⒈茚三酮反应(ninhydrin reaction) 蛋白质经水解后产生的氨基酸可与茚三酮
反应生成紫色（与脯氨酸或羟脯氨酸反应生成 (亮）黄色）化合物的反应。
蛋白质的全部理化性质及分类
⒉双缩脲反应(biuret reaction)
蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与 硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双 缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解 程度和对蛋白质进行定量分析。
蛋白质的全部理化性质及分类
2、沉淀反应
水化膜 +++
+
+
++
带正电荷的蛋白质
酸 碱
在等电点的蛋白质
碱
－－
－
－
酸
－ －－
－
带负电荷的蛋白质
脱水作用
++ +
+
+
+ ++
带正电荷的蛋白质 （疏水胶体）
脱水作用 碱
脱水作用
－ －
酸
－
－
－
－ －－
不稳定的蛋白质颗粒 蛋白质的全部（理沉化淀性质）及分类
带负电荷的蛋白质 （疏水胶体）
蛋白质的全部理化性质及分类
(二)结合蛋白质
由蛋白质部分和非蛋白质部分结合而成.
蛋白质部分 非蛋白质部分
1,核蛋白
核酸
的基团暴露出来，如—SH、—S—S—等。 （5）变性蛋白质容易被酶消化。
蛋白质的全部理化性质及分类
蛋白质的复性：
若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素 后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构 象和功能，称为复性(renaturation) 。
蛋白质的全部理化性质及分类
蛋白质的全部理化性质及分类
所有蛋白质变性后都能复性。
化学因素：
强酸、强碱、尿素、胍、去污剂、重金 属盐、三氯乙酸、浓乙醇。
蛋白质的全部理化性质及分类
变性的本质：
破坏非共价键和二硫键，不破坏主 键，故蛋白质分子一级结构无变化。
蛋白质的全部理化性质及分类
变性蛋白质的特征：
（1）溶解度显著减小，不溶于水。 （2）生物活性（免疫性、酶活性等）消失。 （3）粘度及分子不对称性增加，等电点有所提高。 （4）反应基团增加。由于构象改变使本来被遮蔽
的进行； ② 是蛋白质分离纯化的基础。
蛋白质的全部理化性质及分类
（二）分离纯化蛋白质的常用方法
用物理或化学的方法破坏蛋白质分子表面的水化膜/或 中和其表面电荷就可使胶体中蛋白质发生沉淀、析出这
是分离纯化蛋白质的第一步。
常用方法：盐析、有机溶剂沉淀反应等
蛋白质的全部理化性质及分类
1、盐析
• 在蛋白质溶液中加入大量的硫酸钠、硫酸 铵、或氯化钠等，可使蛋白质表面的水化 膜破坏、部分电荷被中和，蛋白质从溶液 中析出，这称为盐析。