13.2蛋白质（课件）-《有机化学》同步教学（北京出版社）

氨基酸和蛋白质 第十三章 1 蛋白质是人体所需的六大营养素之一，它由氨基酸通过肽键组成的多肽链在空间盘绕折叠而成。组成蛋白质的基本单位是α- 氨基酸。我们要了解蛋白质的组成、结构和性质，必须先了解氨基酸。 1. 掌握蛋白质的主要化学性质； 2. 了解蛋白质的组成、结构与分类。 学习目标 第二节　蛋白质 3 蛋白质与生命 蛋白质是生物体的基本组成成分之一。几乎所有的器官组织都含有蛋白质。蛋白质是构成细胞的基本物质，能够维持组织的更新、生长和修复，参与体内多种重要的生理活动。从最简单的病毒、细菌等微生物，一直到高等动物以及人类的生长、发育、繁衍和遗传等，都与蛋白质的功能有关。没有蛋白质就没有生命。 【走进医药】 4 所有蛋白质的组成元素相似， 主要包括碳（50%～55%）、氢（6%～7%）、氧（19%～24%）、氮（13%～19%）和硫（0%～4%）。有些蛋白质还含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼等，个别蛋白质还含有碘。各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。因此通常生物组织每含1g氮相当于100/16g＝6.25g 蛋白质，此商数称为蛋白质系数。化学分析时，只要测出生物样品中的含氮量，就可以推算出样品中蛋白质的大致含量。 一、蛋白质的组成 蛋白质的结构分为基本结构和空间结构。蛋白质的基本结构又称为蛋白质的一级结构或化学结构，也被称为初级结构，是指蛋白质分子中氨基酸的排列顺序和连接方式，如图13-1（a）所示。在一级结构中，氨基酸通过肽键（—CO—NH—）相互连接成多肽链，多肽链是蛋白质分子的基本结构，肽键是主键。蛋白质的一级结构决定了蛋白质的高级结构，并可由一级结构获得有关蛋白质高级结构的信息。 蛋白质的空间结构包括二级结构、三级结构和四级结构。多肽链由于氢键的引力而卷曲盘旋成螺旋状的结构，叫蛋白质的二级结构，如图13-1（b）所示。 二、蛋白质的结构 螺旋状的多肽分子内作用力（如二硫键、酯键、氢键、疏水键等）的作用，使α- 螺旋本身再卷曲折叠而成特殊的层状、球状和纤维状等复杂的立体结构，叫蛋白质的三级结构，如图13-2（a）所示。两条或两条以上具有三级结构的肽链，通过氢键、疏水键、静电引力等缔合而成的特殊结构视为蛋白质的四级结构，如图13-2（b）所示。 蛋白质由两条或两条以上具有三级结构的多肽链通过疏水作用力、盐键等次级键相互缔合而成。每一个具有三级结构的多肽链称为亚基。蛋白质分子中， 亚基的立体排布、亚基间相互作用与接触部位的布局称为四级结构。 二、蛋白质的结构 二、蛋白质的结构 ( 一) 两性电离和等电点 蛋白质分子中存在着自由的氨基与羧基，因此，蛋白质也具有两性电离的性质。蛋白质在水溶液中的存在形式，除由本身的结构所决定外，也与溶液的pH 有关。调节溶液的pH，可使蛋白质分子中羧基的电离程度与氨基的电离程度相等。蛋白质分子呈两性离子状态时溶液的pH，称为该蛋白质的等电点（pI）。 三、蛋白质的性质 如果以 代表蛋白质分子，则它在不同pH 的溶液中的存在形式可表示如下： 三、蛋白质的性质 不同的蛋白质具有不同的等电点。大多数蛋白质的等电点接近5.0。由于人体体液（如血液等）的pH为7.35～7.45，所以体内蛋白质分子大多以阴离子的形式存在，并与体液中的K+、Ca2+、Na+、Mg2+ 等阳离子结合成盐，在体液中起重要的缓冲作用。在等电点时，蛋白质分子呈电中性，其溶解度、黏度、渗透压、膨胀性都最小。临床工作中，利用蛋白质在等电点时的溶解度最小，最容易从溶液中析出的特性，用于分离蛋白质。 三、蛋白质的性质 ( 二) 蛋白质的水解 蛋白质在酸、碱或酶的作用下，水解成相对分子质量较小的肽类化合物，最终逐步得到各种α-氨基酸。蛋白质→蛋白脉（初解蛋白质）→蛋白胨（消化蛋白质）→多肽→肽→ α-氨基酸食物中的蛋白质在体内各种蛋白酶的作用下，水解成各种α-氨基酸，然后被肠壁吸收进入血液，在体内重新合成所需要的蛋白质。 三、蛋白质的性质 （三）蛋白质的胶体性质 蛋白质是高分子化合物，其分子颗粒大小在胶体粒子范围（1～100nm）内，因此蛋白质溶液具有胶体溶液的性质。例如，不能通过半透膜，能在电场中发生电泳等。同时，蛋白质溶液作为一种高分子化合物溶液，还有自己的特性，如稳定性大、扩散慢、黏度大、对溶胶有保护作用等。蛋白质溶液非常稳定，是因为蛋白质分子表面有许多亲水基团，如—COOH、—NH2、—CO—、—OH、=NH等。这些亲水基团强烈地吸引水分子，在蛋白质粒子外面形成一层较厚的水化膜，避免了蛋白质粒子因碰撞而聚集，发生沉淀；另外，蛋白质在pH 为非等电点的溶液中，带有相同的电荷，互相排斥，也可以阻止蛋白质粒子的凝聚。 三、蛋白质的性质 （四） 盐析 在蛋白质溶液中加入一定量的电解质（如硫酸钠、