食品化学实验指导蛋白质的功能性质

实验四 蛋白质功能性质的测定

一、实验目的：

以蛋清蛋白、卵黄蛋白、大豆分离蛋白和明胶为原料，了解蛋白质的功能性质及其影响因素。

二、实验原理：

蛋白质的功能性质一般是指能使蛋白质成为人们所需要的食品特征而具有的物理化学性质，即食品加工、贮藏、销售过程中发生作用的那些物理化学性质，这些性质对食品的质量及风味起着重要的作用。蛋白质的功能性质与蛋白质在食品体系中的用途有着十分密切的关系，是开发和有效利用蛋白质资源的重要依据。

蛋白质的功能性质可分为水化性质、表面性质、蛋白质-蛋白质相互作用的有关性质三个主要类型。主要包括吸水性、溶解性、保水性、分散性、粘度和粘着性、乳化性、起泡性、凝胶作用等。蛋白质的功能性质及其变化规律非常复杂，受多种因素的相互影响，比如，蛋白质种类、蛋白浓度、温度、溶剂、pH、离子强度等。 三、实验材料和试剂：

蛋清蛋白；

2%蛋清蛋白溶液：取2g蛋清加98g蒸馏水稀释，过滤取清液； 5%蛋清蛋白溶液：取5g蛋清加95g蒸馏水稀释，过滤取清液； 卵黄蛋白：鸡蛋除蛋清后剩下的蛋黄捣碎。 大豆分离蛋白粉；

1M盐酸；1M氢氧化钠；饱和氯化钠溶液；饱和硫酸铵溶液；酒石酸粉末；硫酸铵粉末；氯化钠；氯化钙饱和溶液；水溶性曙红Y；明胶；植

1- 蛋白质化学

名词解释

（一） 两性离子（dipolarion）与两性化合物 （二） 等电点(isoelectric point,pI)与等离子点 （三） 必需氨基酸（essential amino acid） （四） 稀有氨基酸(rare amino acid)

（五） 非蛋白质氨基酸(nonprotein amino acid) （六） 构型(configuration)与构象(conformation) （七） 肽键、肽平面、肽单位、多肽 （八） N末端与C末端

（九） 蛋白质的一级结构(protein primary structure) （十） 蛋白质的二级结构(protein secondary structure) （十一） 蛋白质的α－螺旋结构 （十二） 蛋白质的β－折叠结构 （十三） 结构域(domain)

（十四） 超二级结构(super-secondary structure) （十五） 蛋白质的三级结构(protein tertiary

（1）氨基酸、蛋白质的生理功能

蛋白质是人体必需的主要营养物质。蛋白质的分解产物是氨基酸；氨基酸的重要生理功能之一是作为蛋白质、多肽合成的原料，是蛋白质或多肽的基本组成单位。

蛋白质的生理功能：

①维持组织的生长、更新和修复：膳食中必须提供足够质和量的蛋白质，才能维持组织、细胞的生长、更新和修复。

②参与多种重要的生理功能：如催化功能、调节功能、运输功能、储存功能、保护功能和维持体液胶体渗透压（如清蛋白）等。

③氧化供能：体内蛋白质、多肽分解成氨基酸后，产生（17.19kJ/g）能量，成人每日约有18%的能量来自蛋白质。

④转变为糖类和脂肪。

（2）营养必需氨基酸的概念和种类

体内需要而不能自身合成、或合成量不能满足机体需要，必须由食物供应的氨基酸称为营养必需氨基酸。 营养必需氨基酸包括赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸。

蛋白质的功能和对人体的作用

人体的所有组织器官都会有蛋白质，蛋白质是生命的物质基础。 蛋白质是人体的主要“建筑材料”。婴幼儿靠它形成肌肉、血液、骨骼、神经、毛发等； 成年人需要它更新组织，修补损伤、老化的机 体。没有蛋白质的供给，人就不可能从3～4千 克的新生儿长成50～60千克重的成年人，所以说蛋白质是人体

第一部份 蛋白质化学

一、选择题（从给出的几个答案中选择一个正确答案）

1、含四个氮原子的氨基酸是

A、赖氨酸 B、精氨酸 C、酪氨酸 D、色氨酸 E、组氨酸 2、为获得不变性的蛋白质，常用的方法有

A、用三氯醋酸沉淀 B、用苦味酸沉淀 C、用重金属盐沉淀 D、低温盐析 E、常温醇沉淀 3、向血清中加入等容积的饱和硫酸铵液，可使

A、白蛋白沉淀 B、白蛋白和球蛋白都沉淀 C、球蛋白原沉淀 D、纤维蛋白原沉淀 E、只有球蛋白沉淀

4、由L-谷氨酸，L-半胱氨酸和甘氨酸构成的三肽可能有几种异构体 A、3 B、6 C、9 D、10 E、12 5、人体非必需氨基酸包括

A、蛋氨酸 B、酪氨酸 C、亮氨酸 D、苯丙氨酸 E、异亮氨酸 6、对于蛋白质的溶解度，下列叙述中哪一条是错误的？ A、可因加入中性盐而增高 B、在等电点时最大

C、可因加入中性盐降低 D、可因向水溶液中加入酒精而降低 E、可因向水溶液中加入丙酮降

第一章蛋白质的结构与功能

[本章要求]

1.了解蛋白质是生命活动的物质基础的含义,掌握蛋白质的重要生理功能。

2.熟记蛋白质元素组成特点,多肽链的基本组成单位-L,α氨基酸,掌握肽键与肽链,

了解医学上重要的多肽。

3.掌握蛋白质的构象。掌握蛋白质的一、二、三、四级结构的概念。

4.结合实例论述蛋白质结构与功能的关系。

5.熟记蛋白质重要的理化性质及有关的基本概念。

6.了解蛋白质的分离、纯化及结构分析。

[内容提要]

蛋白质是细胞组分中含量最丰富、功能最多的高分子物质。酶、抗体、多肽激素、转运蛋白、收缩蛋白以及细胞的骨架结构均为蛋白质。几乎在所有的生物过程中起着关键作用。

蛋白质的基本组成单位是氨基酸。构成天然蛋白质的氨基酸有二十种,分为非极性、疏水性氨基酸；极性、中性氨基酸；酸性氨基酸和碱性氨基酸。氨基酸借助肽键连接成多肽链。多肽链是蛋白质分子的最基本结构形式。多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。蛋白质分子中的多肽链经折叠盘曲而具有一定的构象称为蛋白质的高级结构。又分为二、三、四级结构。二级结构是指局部或某一段肽链的空间结构，也就是肽链某一区段中主链骨架原子的相对空间位置。包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲。三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残

第一章 蛋白质的结构与功能

一、名词解释题

1．peptide unit 8．结构域

2．motif 9．蛋白质等电点 3．protein denature 10．辅基 4．glutathione 11．α—螺旋 5．β—pleated sheet 12．变构效应

6．chaperon 13．蛋白质三级结构 7．protein quaternary structure 14．肽键 二、问答题

1． 为何蛋白质的含氮量能表示蛋白质相对量?实验中又是如何依此原理计算蛋白质含量的? 2．蛋白质的基本组成单位是什么?其结构特征是什么? 3．何为氨基酸的等电点?如何计算精氨酸的等电点?(精氨酸的α—羧基、α—氨基和胍基的pK值分别为2.17

蛋白质结构与功能的关系

蛋白质一级结构又称化学结构（primary structure），是指氨基酸在肽键中的排列顺序和二硫键的位置，肽链中氨基酸间以肽键为连接键。蛋白质的一级结构是最基本的结构，它决定了蛋白质的二级结构和三级结构，其三维结构所需的全部信息都贮存于氨基酸的顺序之中。 二级结构（secondary structure）是指多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之间由于氢键星湖作用而形成的空间结构。

三级结构（tertiary structure）是指多肽链在二级结构的基础上，进一步折叠，盘曲而形成特定的球状分子结构。

四级结构（quaternary structure）是由两条或者两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成的具有特定三维结构的蛋白质构想。

不同的蛋白质，由于结构不同而具有不同的生物学功能。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的性质，功能与结构密切相关。

1．一级结构与功能的关系

蛋白质的一级结构与蛋白质功能有相适应性和统一性，可从以下几个方面说明：

（1）一级结构的变异与分子病

蛋白质中的氨基酸序列与生物功能密切相关，一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化。如镰刀型细胞贫血症，其病因是血红蛋白基因中的一个核苷酸的突变导致该蛋白分子

蛋白质结构与功能的关系

蛋白质一级结构又称化学结构（primary structure），是指氨基酸在肽键中的排列顺序和二硫键的位置，肽链中氨基酸间以肽键为连接键。蛋白质的一级结构是最基本的结构，它决定了蛋白质的二级结构和三级结构，其三维结构所需的全部信息都贮存于氨基酸的顺序之中。 二级结构（secondary structure）是指多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之间由于氢键星湖作用而形成的空间结构。

三级结构（tertiary structure）是指多肽链在二级结构的基础上，进一步折叠，盘曲而形成特定的球状分子结构。

四级结构（quaternary structure）是由两条或者两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成的具有特定三维结构的蛋白质构想。

不同的蛋白质，由于结构不同而具有不同的生物学功能。蛋白质的生物学功能是蛋白质分子的天然构象所具有的性质，功能与结构密切相关。

1．一级结构与功能的关系

蛋白质的一级结构与蛋白质功能有相适应性和统一性，可从以下几个方面说明：

（1）一级结构的变异与分子病

蛋白质中的氨基酸序列与生物功能密切相关，一级结构的变化往往导致蛋白质生物功能的变化。如镰刀型细胞贫血症，其病因是血红蛋白基因中的一个核苷酸的突变导致该蛋白分子

检测蛋白质与蛋白质之间相互作用的实验技术

一、检测蛋白质与蛋白质相互作用

① FRET技术（in vivo）

FRET，Fluorescence resonance energy transfer，即荧光共振能量转移技术。该技术的原理是用一种波长的光激发某种荧光蛋白后，它释放的荧光刚好又能激发另一种荧光蛋白，使其释放另一波长的荧光，如下图所示：

以下图为例，若要利用FRET检测两种蛋白是否有相互作用，需将两种蛋白的基因分别与这两种荧光蛋白的基因融合，并在细胞内表达出两种融合蛋白。然后只需用紫外光对CFP进行激发，并检测GFP是否放出绿色荧光。如果能检测到绿色荧光，那么可以说明这两种蛋白可能有相互作用；反之，则是这两种蛋白没有相互作用。

②酵母双、三杂交技术（in vivo）

酵母双杂交系统主要用于考察两种蛋白是否有相互作用，其原理是典型的真核生长转录因子，如GAL4、GCN4等都含有二个不同的结构域，即AD和BD。这些转录因子只有同时具有这两个结构域时才能起始转录。由此，设计不同的两个载体，一个含有AD基因（假设为A载体），另一个含有BD基因（假设为B载体）。

一般将一个已知蛋白的基因连在B载体上，作为诱饵(Bait)，将未知蛋白的基因连在A载体上，将这两

氨基酸和蛋白质化学

一、填空题

1．构成蛋白质的氨基酸有种，一般可根据氨基酸侧链（R）的大小分为侧链氨基酸和侧链氨基酸两大类。其中前一类氨基酸侧链基团的共同特怔是具有性；而后一类氨基酸侧链（或基团）共有的特征是具有性。碱性氨基酸（pH6～7时荷正电）有两种，它们分别是氨基酸和氨基酸；酸性氨基酸也有两种，分别是氨基酸和氨基酸。

2．紫外吸收法（280nm）定量测定蛋白质时其主要依据是因为大多数可溶性蛋白质分子中含有氨基酸、氨基酸或氨基酸。

3．丝氨酸侧链特征基团是 ；半胱氨酸的侧链基团是 ；组氨酸的侧链基团是

。这三种氨基酸三字母代表符号分别是

4．氨基酸与水合印三酮反应的基团是，除脯氨酸以外反应产物的颜色是；因为脯氨酸是?—亚氨基酸，它与水合印三酮的反应则显示色。

5．蛋白质结构中主键称为 键，次级键有 、 、

、 、 ；次级键中属于共价键的是 键。 6．镰刀状贫血症是最早认识的一种分子病，患者的血红蛋白分子?亚基的第六位

氨酸被氨酸所替代，前一种氨