氨基酸蛋白质和蛋白质纤维课件

中国纺织出版社,中国纺织出版社,中国纺织出版社,中国纺织出版社,中国纺织出版社,中国纺织出版社,中国纺织出版社,第六章 氨基酸、蛋白质和蛋白质纤维,本章知识点,1.掌握氨基酸和蛋白质的化学结构和性质,2.了解蛋白质纤维的形态、结构和性质,3.通过本章的学习,为今后解决科研、工作和,生活中的一些问题打下坚实的根底,第一节 氨基酸,一、氨基酸结构、分类和命名,二、氨基酸的性质,三、氨基酸的制备,第二节 多肽,一、多肽的命名,二、多肽结构的测定,第三节 蛋白质,一、蛋白质的组成和分类,二,.,蛋白质的结构,三、蛋白质的性质,第四节 蛋白质纤维,一、羊毛,二、蚕丝,一、氨基酸结构、分类和命名,分子中含有氨基和羧基的化合物叫氨基酸。,氨基酸可按氨基和羧基的相对位置分为,-,氨基酸,，,-,氨基酸,-,氨基酸,-,氨基酸,等,蛋白质的主要组成元素,：,C,、,H,、,O,、,N,四种。许多蛋白质也有,S,、,P,和痕量元素，如,Cu,、,Mn,、,Zn,等。,第一节 蛋白质的根本单位氨基酸,-,氨基酸通常按其来源或性质所得的俗名来称呼,，,-,2,氨基酸分子中可以有多个氨基或多个羧基。,氨基和羧基数目相等的氨基酸近于中性，叫做,中性,氨,基 酸。如丙氨酸,氨基数目多于羧基的氨基酸呈现碱性，叫做,碱性,氨基,酸。如赖氨酸,羧基数目多于氨基的氨基酸呈现酸性，叫做,酸性,氨基,酸。,如谷氨酸,两性离子式 氨基酸式,内盐,二、氨基酸的性质,一酸碱性两性和等电点,H,3,N,C,H,2,C,O,O,-,+,N,H,2,C,H,2,C,O,O,H,在不同,pH,值的氨基酸溶液中，氨基酸以,正离子,、,偶极离子,和,负离子,三种形式存在，它们之间形成一种动态平衡。,在,强酸性,溶液中，氨基酸以,正离子,形式存在，电解时移向,阴极,。,在,强碱性,溶液中，氨基酸以,负离子,形式存在，电解时移向,阳极,。,R,C,H,N,H,2,C,O,O,-,H,+,O,H,R,C,H,N,H,3,C,O,O,-,+,H,+,O,H,-,R,C,H,N,H,3,C,O,O,H,+,p,H,=,0,-,负离子,正离子,偶极离子,在强碱性溶液中,如pH=14的主要存在形式,在强酸性溶液中,如pH=0的主要存在形式,使氨基酸处于等电状态时溶液的,pH,值，称为该氨基酸的等电点，用,pI,表示。,等电点,不,等于中性点,中性pI值为6.26.8和酸性氨基酸pI值为2.83.2等电点小于7；碱性氨基酸等电点大于7pI值为7.610.8。,注意,pI意义在于：等电点时，氨基酸主要以偶极离子形式存在，溶解度最小；大于或小于等电点的pH值，不能结晶出来。因此，可用调节等电点的方法，从氨基酸混合物中别离出来某些氨基酸。,假设调节电解池的pH值，使氨基酸既不向阴极也不向阳极移动，或者说正负电荷相等，净电荷为0，呈电中性。,蓝紫色,水合茚三酮,二显色反响,O,O,O,H,O,H,+,H,3,N,C,H,C,O,O,+,-,2,O,H,O,H,N,O,O,+,R,C,H,O,+,C,O,2,+,3,H,2,O,R,鉴别具有特殊R基团氨基酸的颜色反响,反应名称,试剂,颜色,鉴别的氨基酸,蛋白黄反应,浓硝酸，再加碱,深黄色或橙红色,苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸,米伦反应（,Millon,反应）,硝酸亚汞、硝酸汞和硝酸混合物,红色,酪氨酸,乙醛酸反应,乙醛酸和浓硫酸,两液层界面处呈紫红色环,色氨酸,亚硝酰铁氰化钠,亚硝酰铁氰化钠溶液,红色,半胱氨酸,-氨基酸受热后，在两分子之间发生脱水反响，生成环状交酰胺。,-,氨基酸受热后，容易脱去一分子氨，生成,，,-,不饱和羧酸。,三受热后的反响,R,C,H,C,H,2,C,O,O,H,N,H,2,R,C,H,=,C,H,C,O,O,H,-,氨基酸或,-,氨基酸受热后，分子内容易脱去一分子水生成环状的内酰胺。,-,丁内酰胺,-,丁内酰胺，经开环聚合可制得聚酰胺,-4,聚酰胺,-4,纺制成的纤维，具有良好的吸湿性、耐磨性和染色性，是一种服用性能较好的纤维。,H,2,C,H,2,C,C,H,2,N,H,C,O,碱,N,H,C,H,2,C,H,2,C,H,2,C,O,n,n,H,2,C,H,2,C,C,H,2,N,H,2,C,O,O,H,H,2,C,H,2,C,C,H,2,C,O,N,H,+,H,2,O,加热时，两分子,-,氨基酸可以脱掉一分子水生成二肽。,-卤代酸与氨反响可得到-氨基酸。,一-卤代酸氨解,三、氨基酸的制备,二由醛或酮制备,R,H,C,N,H,2,C,O,O,H,+,H,N,H,C,R,C,H,O,O,H,-,H,2,O,R,H,C,N,H,2,C,O,N,H,H,C,R,C,O,O,H,肽,键,R,H,C,X,C,O,O,H,+,2,N,H,3,H,2,O,R,H,C,N,H,2,C,O,O,H,+,N,H,4,X,C,H,3,C,H,O,+,H,C,N,O,H,-,C,H,3,C,H,C,N,O,H,N,H,3,C,H,3,C,H,C,N,N,H,2,H,2,O,C,H,3,C,H,C,O,O,H,N,H,2,三由丙二酸酯合成重要方法,C,H,2,(,C,O,O,C,2,H,5,),2,B,r,2,C,C,l,4,C,H,B,r,(,C,O,O,C,2,H,5,),2,N,O,O,N,K,O,O,-,+,C,H,(,C,O,O,C,2,H,5,),2,C,2,H,5,O,N,a,R,X,N,O,O,C,H,(,C,O,O,C,2,H,5,),2,R,(,1,),H,3,O,+,(,2,),-,C,O,2,R,H,C,N,H,3,C,O,O,+,-,一、多肽的分类和命名,一个氨基酸分子的,-,氨基,和另一个氨基酸的,羧基,脱水缩合而成的化合物称为,肽,。由两个氨基酸脱水生成的化合物叫二肽，由三个或多个氨基酸脱水生成的,化合物,分别称为三肽或多肽。,第二节 多肽,R,H,C,N,H,2,C,O,O,H,+,H,N,H,C,R,C,H,O,O,H,-,H,2,O,R,H,C,N,H,2,C,O,N,H,H,C,R,C,O,O,H,肽,键,二、多肽结构的测定,一 肽的水解,二氨基酸顺序测定,DNP N,F,O,2,N,N,O,2,+,H,2,N,C,H,C,O,N,H,C,H,C,O,R,R,N,H,C,H,C,O,N,H,C,H,C,O,N,O,2,O,2,N,R,R,肽,的,D,N,P,衍,生,物,H,C,l,H,2,O,N,H,C,H,C,O,O,H,N,O,2,O,2,N,R,+,H,3,N,C,H,C,O,O,H,R,+,+,端,氨,基,酸,黄,色,D,N,P,蛋白质含有,C,、,H,、,O,、,N,、少量的,S,，有些还含有微量的,P,、,Fe,、,Zn,等元素，大多数蛋白质的含氮量为,15%,17%,。,分类,化学组成,形状,功能,单纯蛋白质由各种-氨基酸组成的蛋白质，如 白蛋白，球蛋白，丝蛋白，谷蛋白。,结合蛋白质由单纯蛋白质和非蛋白质局部结合而成，如核蛋白、血红蛋白。,纤维状蛋白质：,纤维状蛋白质不溶于水。如角蛋白、丝蛋白等。,球状蛋白质：,球状蛋白质可溶于水或酸、碱、盐水溶液。,如胰岛素、血红蛋白等。,活性蛋白,：,按生理作用不同可分为酶、激素、抗体等。,非活性蛋白：,担任生物的保护或支持作用的蛋白，但本身不具有生物活性的物质。例如：清蛋白、角蛋白等,一、蛋白质的组成和分类,第三节 蛋白质,二、蛋白质的结构,指蛋白质多肽链中,氨基酸的种类、数目和排列顺序,蛋白质的一级结构是最根本的、最稳定的结构，它包含着决定蛋白质高级结构的因素。,-,螺旋结构示意图,反平行的,-,折叠结构,由肽链之间的氢键形成,由肽链之间的氢键形成,一 蛋白质的一级结构,二 蛋白质的二级结构,a盐键 (b)氢键 (c)疏水键 (d)范德华力 (e)二硫键,三 蛋白质的三级结构,氨基酸中含有的羟基、巯基、烃基、游离氨基与羧基等，可以借助静电引力、氢键、二硫键SS及范德华作用力等将肽链连在一起，形成蛋白质的三级结构。,a),(b),(c),(d),(e),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。蛋白质的四级结构是指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，但不包括亚基内部的空间结构。,四 蛋白质的四级结构,三、蛋白质的性质,一蛋白质的两性离解和等电点,几种蛋白质的等电点,蛋白质名称,pI,蛋白质名称,pI,血清白蛋白,4.8,明胶,4.8,卵白蛋白,4.7,溶菌酶,11.0,酪蛋白,3.7,桑蚕丝素蛋白,23,胃蛋白酶,1.1,桑蚕丝胶蛋白,3.84.5,胰岛素,5.3,柞蚕丝胶蛋白,4.2,血红蛋白,6.8,羊毛的角蛋白,3.23.6,1,100nm,的单分子颗粒,属于胶体颗粒尺寸范围,胶体性质：如丁达尔效应、布朗运动、吸附、不能透过半透膜等。,二蛋白质的胶体性质,蛋白质的外表有很多亲水基团如COOH、NH2、OH、SH、CONH等，所以蛋白质与水相遇时，易被水吸收，蛋白质外表有一层水膜，水膜能使蛋白质颗粒间不易碰撞而结合，因此，蛋白质在水中的稳定因素是水膜和电荷。,使蛋白质沉淀的主要因素。,1.中性盐NH4)2SO4、MgSO4、NaCl,盐析蛋白质溶液参加高浓度的中性盐溶液时，可使蛋白质从溶液中析出。,盐析的原因是中性盐破坏了蛋白质分子外表的水化层，中和了电荷，即破坏了蛋白质的稳定因素。,可逆过程,利用不同蛋白质盐析出来时，所需盐的最低浓度不同的性质，可以别离和提纯不同的蛋白质。,三蛋白质的沉淀,2.,有机溶剂,乙醇、丙酮和甲醇等极性较大的有机溶剂,有机溶剂与水的亲和力较大，能破坏蛋白质颗粒的水化膜而使蛋白质沉淀。,3.,重金属盐类,因蛋白质在碱性条件下带负电荷，易与重金属结合而沉淀，如,Ag,+,、,Pb,2+,、,Cu,2+,、,Hg,2+,等。,4.生物碱试剂或酸类,蛋白质在pH值低于等电点的溶液中以正离子的形式存在，当参加某些生物碱试剂如单宁或某些酸类如三氯乙酸等时，复杂的酸根离子能与带正电荷的蛋白质氨基结合，生成沉淀析出。,沉淀产生原因,蛋白质的变性蛋白质受物理因素如热、高压、紫外线照射或化学因素如有机溶剂，尿素、酸、碱等的影响时，分子构象发生变化，溶解度降低，生物活性丧失。,一级结构未变，只是二级结构和三级结构改变或遭到破坏。,蛋白质的复性引起变性的因素比较温和，蛋白质构象仅仅是有些松散时，当除去变性因素后，蛋白质可缓慢地重新自发折叠恢复为原来的构象叫复性。,(,四,),蛋白质的变性和复性,特点,蛋白质的变性具有重要意义：,1.常用高温、紫外线和酒精等进行消毒；,2.临床上急救重金属盐中毒病人；,3.在制备或保存酶、疫苗、激素和抗血清等蛋白质制剂时，必须考虑选择适宜的条件，防止其生物活性的降低或丧失；,4.印染厂在用淀粉酶使其织物上所含的淀粉浆退浆时，一般控制温度在40左右，pH值在67之间，防止使用某些会产生重金属离子的金属器械。,1.茚三酮反响,蛋白质与茚三酮反响生成蓝紫色化合物。,2.缩二脲反响,蛋白质与缩二脲H2NCONHCONH2一样，在氢氧化钠溶液中参加硫酸铜溶液时，溶液变为紫色或粉红色，称为缩二脲反响。,3.黄蛋白反响,某些蛋白质遇浓硝,酸后会变成黄色，再加,氨处理又变为橙色。,五显色反响鉴别蛋白质,O,H,C,H,2,C,H,C,O,H,N,浓,H,N,O,3,O,H,N,O,2,C,H,2,C,H,C,O,H,N,细羊毛结构,细,截面结构：羊毛纤维截面由外向内分为三层。,表皮层：又称鳞片层，由片状角细胞构成。决定纤维,的外表光泽和外表性质，对纤维起保护作用。,鳞片排列形式有环状、瓦状、龟裂状。,皮质层：由稍扁的角元细胞构成。已决定纤维的物理,化学性质。皮质细胞有两种：正皮质细胞、偏皮 质细胞。正、偏皮质细胞在纤维中放分布形式 有：“双侧结构和“皮芯结构。,髓质层：由结构松散和充满空气的胞壁细胞组成。它,的存在影响纤维强力、弹