2.3蛋白质的理化性质（课件）《生物化学》（航空工业出版社）

生物化学 第二章 蛋白质 第三节 蛋白质的理化性质 一、蛋白质的两性解离性质 想一想： 蛋白质的基本组成单位是氨基酸，蛋白质的理化性质与氨基酸有着相同或相关的一面，并且蛋白质分子是高分子化合物，其颗粒直径达到了胶体颗粒范围（1～100 nm），因此蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质 思考： 蛋白质有哪些理化性质？这些性质在临床上有 哪些应用？ 2 第三节 蛋白质的理化性质 一、蛋白质的两性解离性质 蛋白质分子中除两端的氨基和羧基可解离外，侧链R基团中还含有一些可解离成带负电荷或正电荷的基团，如谷氨酸和天冬氨酸侧链R基团上的羧基、赖氨酸侧链R基团上的氨基、精氨酸侧链R基团上的胍基、组氨酸侧链R基团上的咪唑基等 由于蛋白质分子中既含有能解离出H+的酸性基团，又含有能结合H+的碱性基团，因此蛋白质分子为两性电解质 电解质：指在水溶液中或在熔融状态下能够导电（自身电离成阳离子与阴离子）的化合物。根据电离程度的不同，电解质可分为强电解质和弱电解质。其中，强电解质是在水溶液中或熔融状态下几乎完全发生电离的电解质，弱电解质是在水溶液中或熔融状态下不完全发生电离的电解质。 两性电解质：指既可以与酸反应生成水和盐，又可以与碱反应生成水和盐的电解质 提示 3 第三节 蛋白质的理化性质 一、蛋白质的两性解离性质 蛋白质在溶液中的解离状态受溶液pH的影响 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相同，所带净电荷为零，呈电中性，此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点（pI） 当蛋白质溶液的pH<pI时，蛋白质解离成阳离子；当蛋白质溶液的pH>pI时，蛋白质解离成阴离子，如图2-11所示 生物体内蛋白质的等电点不同，但大多数在5.0左右。因此，在人体体液pH为7.35～7.45的环境中，大多数蛋白质解离成阴离子 在等电点时，蛋白质的溶解度最小，最容易沉淀析出。因此，可以用此种方法沉淀蛋白质，达到混合蛋白质溶液分离与提纯的目的，并且，该状态下蛋白质的导电性、黏度、渗透压及膨胀性均为最小 4 第三节 蛋白质的理化性质 二、蛋白质的高分子性 蛋白质是高分子化合物，颗粒直径达到了胶体颗粒范围（1～100 nm），因此蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布朗运动等 蛋白质颗粒表面有大量的亲水基团，如—NH2、—COOH、—OH等。这些亲水基团与周围的水分子产生水合作用，使蛋白质分子表面被多层水分子包围，从而形成比较稳定的水化膜 水化膜的存在可将蛋白质颗粒相互隔开。同时，蛋白质分子在一定pH溶液中往往带有同种电荷而相互排斥，阻止了蛋白质颗粒聚集沉淀 因此，蛋白质表面的水化膜和表面电荷是维持蛋白质溶液稳定性的两个很重要的因素 5 第三节 蛋白质的理化性质 二、蛋白质的高分子性 若破坏蛋白质分子的水化膜或中和部分表面的电荷，蛋白质颗粒极易从溶液中析出而形成沉淀，如图2-12所示 向蛋白质溶液中加入高浓度的中性盐（如硫酸钠、硫酸铵、氯化钠等），可破坏蛋白质分子表面的水化膜和中和部分表面的电荷，使蛋白质颗粒从溶液中析出，这种方法称为盐析法 由于盐析法不引起蛋白质变性，因此实验室常用此方法对蛋白质进行初步分离 此外，有机溶剂、重金属和生物碱试剂等也可使蛋白质沉淀，但沉淀出的蛋白质会发生变性 6 第三节 蛋白质的理化性质 二、蛋白质的高分子性 胶体溶液中的蛋白质分子颗粒大，不能透过半透膜。当蛋白质溶液中混杂小分子杂质时，可将此溶液倒入半透膜制成的透析袋中，再将透析袋置于蒸馏水或适宜的缓冲液中，透析过程中小分子杂质不断从透析袋中渗出，大分子蛋白质则留在袋内，经过一定时间后，便可达到分离纯化蛋白质的目的 这种利用半透膜将大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法称为透析，它是实验室和工业生产上提纯蛋白质时广泛应用的一种方法 半透膜：一种只让某种分子或离子扩散进出的薄膜。一般来说，半透膜只允许离子和小分子物质通过，而不能让生物大分子物质通过 透析袋：指由半透膜制成的袋状容器。在生物大分子的制备过程中，除去盐、少量有机溶剂、生物小分子杂质和浓缩样品时会用到透析袋 提示 7 第三节 蛋白质的理化性质 三、蛋白质的变性、复性与凝固 在某些物理或化学因素的作用下，蛋白质的空间结构被破坏，从而导致其理化性质改变和生理活性丧失的现象，称为蛋白质变性（protein denaturation） 蛋白质变性主要是二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构中氨基酸序列的改变 蛋白质变性后，其溶解度降低，黏度增加，结晶能力消失，生物活性丧失，易被蛋白酶水解 造成蛋白质变性的因素有很多，常见的物理因素有高温、高压、紫外线、超声波、X射线等，常见的化学因素有强酸、强碱