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谢达平《食品生物化学》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解

谢达平《食品生物化学》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解试读:

第1章 糖类物质

1.1 复习笔记

一、糖类概述

1定义

糖类又称碳水化合物,是含多羟基的醛类或酮类化合物及其缩聚物和某些衍生物的总称。

2分类表1-1 糖类物质的分类

3糖类化合物的生物学作用(1)提供大量能量;(2)转变为生命所必需的其他物质(如蛋白质、核酸、脂类等);(3)组成生物体的结构物质;(4)糖蛋白、糖脂等具有细胞识别、免疫活性等多种生理活性功能。

二、单糖

1单糖的分子结构(1)单糖的链状结构

单糖链状结构的种类包括D型和L型。(2)单糖的环状结构

单糖的环状结构和链状结构是同分异构体,环状结构包括吡喃环与呋喃环结构、椅式与船式结构(其中椅式为稳定构象)。

2单糖的物理性质和化学性质(1)单糖的物理性质(表1-2)表1-2 单糖的物理性质(2)单糖的化学性质(表1-3)表1-3 单糖的化学性质

3单糖的重要衍生物

单糖的重要衍生物包括糖醇、氨基糖、糖醛酸和糖苷等。

三、寡糖

1双糖(1)种类

①还原性双糖

还原双糖是指糖苷键由一个单糖的半缩醛羟基与另一个单糖的非半缩醛羟基形成的双糖,含有一个游离的半缩醛羟基,具有还原性。

②非还原性双糖

非还原性双糖是指糖苷键由两个半缩醛羟基连接而成的双糖,没有游离的半缩醛基,不具有还原性。(2)常见二糖的性质(表1-4)表1-4 常见二糖的性质

2其他类型的寡糖

除双糖外,自然界重要的寡糖还包括三糖和环糊精。

四、多糖

1均多糖表1-5 均多糖的种类及性质

2杂多糖

杂多糖包括果胶物质、半纤维素、琼脂(琼胶)和糖胺聚糖等。

3糖复合物

糖复合物包括糖蛋白和脂多糖等。

1.2 课后习题详解

1名词解释

旋光性 变旋性 还原糖 糖苷键 配糖体 寡糖 糖蛋白

答:(1)旋光性是指由于单糖含有不对称碳原子,具有能使偏振光的平面向左或向右旋转的特性,即都有旋光的能力。左旋糖能使偏振光平面向左旋转,右旋糖能使偏振光平面向右旋转。(2)变旋性是指一个旋光体溶液放置一段时间后,其比旋光度改变的现象。变旋的原因是糖构型的变化,变旋作用是可逆的。(3)还原糖是指具有还原性的糖。在糖类中,分子中含有游离醛基或羰基的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性,包括葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖等。还原糖与费林试剂反应生成砖红色沉淀。(4)糖苷键是指特定类型的化学键,连接糖苷分子中的非糖部分(即配基)与糖基或糖基与糖基。糖苷键一般可以分为氧苷键、氮苷键和碳苷键。(5)配糖体又称配基,是指糖类组分中的非糖部分。若配糖体是糖分子,则缩合生成聚糖。(6)寡糖又称低聚糖,是指由两个或两个以上(一般指2~10个)单糖以糖苷键相连形成的糖分子。经水解后,每个分子产生为数较少的单糖。寡糖包括蔗糖、麦芽糖、乳糖等二糖,以及三糖和环糊精等。(7)糖蛋白是指是分支的寡糖链与多肽链通过糖肽键共价相连所构成的复合糖,也是结合蛋白的一种。糖蛋白广泛存在于动物、植物及某些微生物中,在生物体内有着广泛和重要的生物功能。

2简述淀粉、几丁质、纤维素和糖原在分子结构和性质上的异同点。

答:(1)淀粉、几丁质、纤维素和糖原在分子结构上的相同点

①均由多个单糖分子脱水缩合而成。

②均为均多糖。(2)淀粉、几丁质、纤维素和糖原在分子结构上的不同点

①基本组成单位不同:组成淀粉和糖原的单糖为α-D-葡萄糖;组成几丁质的寡糖为N-乙酰葡萄糖胺;组成纤维素的单糖为β-D-葡萄糖。

②连接方式不同:淀粉分为直链淀粉和支链淀粉,直链均由α-1,4糖苷键连接,支链由α-1,6糖苷键连接;几丁质为直链多糖,由β-1,4糖苷键连接;纤维素为直链,由β-1,4糖苷键连接;糖原有分支,且较支链淀粉多,α-D-葡萄糖残基通过α-1,4糖苷键连接,分支点由α-1,6糖苷键连接。(3)淀粉、几丁质、纤维素和糖原在性质上的相同点

这四种物质均有旋光性,但无变旋现象。(4)淀粉、几丁质、纤维素和糖原在性质上的不同点

①与碘反应的现象不同:直链淀粉遇碘变蓝,支链淀粉遇碘呈紫色或紫红色;糖原遇碘呈棕红色。

②溶解性不同:直链淀粉溶于热水,支链淀粉不溶于热水;几丁质不溶于水、稀酸、稀碱和一般有机溶剂,可溶于浓无机酸;纤维素不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂;糖原不溶于冷水,能溶于热碱溶液。

3麦芽糖水溶液在20℃时的比旋光度为+138°,在10cm旋光管中观测到旋光度为+23°,求测试样品的麦芽糖浓度。

答:比旋光度的计算公式:t

[α]=α(l×c)λ

138°=23°/(1dm×c)

c=0.1667g/mL

因此,该测试样品的麦芽糖浓度为0.1667g/mL。

4写出下列糖及其衍生物的Haworth结构式:半乳糖、甘露糖、果糖、核糖、6-磷酸葡萄糖、葡萄糖醛酸、1-甲基-D-葡萄糖苷、乳糖。

答:半乳糖、甘露糖、果糖、核糖、6-磷酸葡萄糖、葡萄糖醛酸、1-甲基-D-葡萄糖苷乳糖的Haworth结构式分别如下:

5简述麦芽糖、蔗糖、乳糖的化学组成和结构特点,并说明如何进行定性鉴定。

答:(1)麦芽糖、蔗糖、乳糖的化学组成

①麦芽糖

麦芽糖由2分子葡萄糖组成。

②蔗糖

蔗糖由1分子葡萄糖和1分子果糖组成。

③乳糖

乳糖由1分子葡萄糖和1分子半乳糖组成。(2)麦芽糖、蔗糖、乳糖的结构特点

①麦芽糖

麦芽糖由一个葡萄糖的C和另一个葡萄糖的半缩醛羟基脱水形4成,分子中含有一个游离的半缩醛羟基。

②蔗糖

蔗糖由葡萄糖分子的半缩醛羟基和果糖分子的半缩醛羟基缩合而成,分子中无半缩醛羟基。

③乳糖

乳糖由葡萄糖中的C和半乳糖中的半缩醛羟基缩合而成,分子4中含有半缩醛羟基。(3)麦芽糖、蔗糖、乳糖的定性鉴定方法

①在三种溶液中分别加入斐林试剂,其中无明显现象的溶液为蔗糖,产生砖红色沉淀的溶液为麦芽糖和乳糖。

②在麦芽糖和乳糖溶液中分别加入酵母,能被酵母发酵的为麦芽糖,不能被酵母发酵的为乳糖。

6从动物肝脏提取糖原样品25mg,用2mL 1mol/L的HSO水解,24水解液中和后,再稀释到10mL,最终溶液的葡萄糖含量为2.35mg/mL。问分离出的糖原纯度是多少?

答:葡萄糖的质量:2.35mg/mL×10mL=23.5mg。

葡萄糖的物质的量:23.5mg÷180mg/mmol=0.1306mmol。

由于糖原为多糖,每形成1个糖苷键需要脱去1分子水,因此葡萄糖分子结合形成糖原时,脱去的水分子数是葡萄糖分子数减1,近似于与葡萄糖分子数相等。

糖原的质量:0.1306mmol×(180-18)mg/mmol=21.1572mg。

糖原的纯度:21.1572mg÷25mg×100%=84.6%。

因此,分离出的糖原的纯度为84.6%。

7举例说明几种糖胺聚糖的化学组成及生物功能。

答:糖胺聚糖的化学组成及生物功能举例如下:(1)透明质酸

①化学组成

透明质酸由D-葡萄糖醛酸和D-2-N-乙酰葡萄糖胺缩合成双糖单位,再聚合成长链。

②生物功能

透明质酸广泛存在于高等动物的关节液、软骨、结缔组织、皮肤、脐带、眼球玻璃体、鸡冠等组织和某些微生物的细胞壁中。

a.主要起润滑黏合、保护等作用;

b.防止病原微生物侵入组织。(2)硫酸软骨素

①化学组成

硫酸软骨素由D-葡萄糖醛酸和D-2-N-乙酰半乳糖胺缩合成双糖单位,再聚合而成。

②生物功能

a.在临床上能较好地降低高血压患者的血清胆固醇、三酰甘油;

b.减少冠心病患者的发病率和死亡率。(3)肝素

①化学组成

肝素由3分子葡萄糖胺、2分子艾杜糖醛酸、1分子葡萄糖醛酸、1分子N-乙酰葡萄糖胺缩合而成。

②生物功能

a.临床上被广泛应用作为输血时的血液抗凝剂;

b.防止血栓的形成。(4)硫酸角质素

①化学组成

硫酸角质素由D-半乳糖和N-乙酰葡萄糖胺构成二糖重复单位。

②生物功能

硫酸角质素是人体肋骨中主要的黏多糖。

8环糊精的结构有何特点?在生产实际中有哪些应用?

答:(1)环糊精的结构特点

①环糊精由6~12个D-吡喃葡萄糖残基以α-1,4糖苷键连接而成。

②环糊精中无游离的半缩醛羟基。

③环糊精分子具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构,在其空洞结构中,外侧上端(较大开口端)由C和C的仲羟基构成,下端23(较小开口端)由C的伯羟基构成,具有亲水性,而空腔内由于受到6C—H键的屏蔽作用形成了疏水区。因此当多个环状分子彼此叠加成圆筒形多聚体时,筒外壁呈亲水性,筒内壁呈疏水性。(2)环糊精在生产实际中的应用

①环糊精常作为稳定剂、乳化剂、增溶剂、抗氧化剂、抗光解剂等,广泛应用于食品、医药、轻工业、农业、化工等方面。

②在医药工业上,环糊精可作为药物载体,将药物分子包裹于其中,类似微型胶囊,可增加药物的溶解性和稳定性,降低药物的刺激性、副作用,还可掩盖苦味等。

③环保方面,环糊精特有的分子结构可用于生物法处理工业废水。另外,空气清新剂可通过添加环糊精,达到缓慢释放气体分子,延长香味持续时间的作用。

1.3 名校考研真题详解

一、选择题

1葡萄糖与Fehling试剂反应,生成(  )。[甘肃农业大学2015研]

A.葡萄糖醛酸

B.葡萄糖酸

C.葡萄醇

D.1,6-葡萄糖二酸【答案】B【解析】葡萄糖遇弱氧化剂(如多伦试剂、Fehling试剂等)被氧化成葡萄糖酸。

2壳聚(多)糖是由(  )及其乙酰化衍生物通过1→4连接而成的线性聚合物。[中国海洋大学2012研]

A.α-D-氨基葡萄糖

B.β-D-氨基葡萄糖

C.α-D-氨基半乳糖

D.β-D-氨基半乳糖【答案】B【解析】壳聚糖又称几丁质,是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-1,4糖苷键连接而成的不溶的线性高分子聚合物,广泛存在于自然界,特别是海洋中,是仅次于纤维素的第二大可再生资源。

3下列无还原性的糖是(  )。[武汉科技大学2012研]

A.麦芽糖

B.蔗糖

C.阿拉伯糖

D.木糖【答案】B【解析】蔗糖由葡萄糖分子的半缩醛羟基和果糖分子的半缩醛羟基缩合而成,缩合后分子中无半缩醛羟基,因此无还原性。

4鉴别糖的普通方法是(  )。[甘肃农业大学2012研]

A.Molisch试验

B.Seliwanoff试验

C.Tollen试验

D.Maillard试验【答案】A【解析】Molisch试验也称莫利西试验,利用该试验可以鉴定糖的存在。糠醛和5-羟甲基糠醛能与某些酚类物质作用生成有色的缩合物,因此可利用该性质鉴别糖。

5下列是杂多糖的有(  )。[浙江大学2010研]

A.肝糖原

B.透明质酸

C.淀粉

D.纤维素

E.几丁质【答案】B【解析】杂多糖是指由两种或两种以上的糖分子缩合而成的多糖。常见的杂多糖有透明质酸、硫酸软骨素、肝素、γ-球蛋白、血型物质等。

6糖原与碘反应,显什么颜色?(  )[厦门大学2009研]

A.绿色

B.蓝色

C.无色

D.红褐色【答案】D【解析】糖原属于“动物淀粉”,是动物及细菌的能量储存物质,结构与支链淀粉类似,遇碘为红褐色。

7下列物质中哪种不是糖胺聚糖?(  )[厦门大学2009研]

A.果胶

B.肝素

C.透明质酸

D.硫酸软骨素【答案】A【解析】糖胺聚糖是蛋白聚糖大分子中聚糖部分的总称,由糖胺的二糖重复单位组成。可分为硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、透明质酸、肝素和硫酸乙酰肝素等类别。A项,果胶是植物细胞壁的重要组分,是一种线形多糖聚合物,最常见的结构是α-1,4连接的多聚半乳糖醛酸。

8下面是关于乳糖、纤维二糖、蔗糖和麦芽糖的某些叙述,除何者外都是正确的?(  )[上海交通大学2006研]

A.除乳糖外,他们都是葡糖苷

B.蔗糖和麦芽糖可被酵母发酵,而乳糖和纤维二糖则不能

C.这四种双糖都含葡萄糖

D.这四种双糖都具有还原性【答案】D【解析】蔗糖分子中无半缩醛羟基,它是由葡萄糖分子的半缩醛羟基和果糖分子的半缩醛羟基缩合而成,无还原性。

9(多选)下列关于胞内碳水化合物特征的选项中正确的是(  )。[浙江大学2010研]

A.在动植物体内作为能量存储

B.是植物组织的主要结构组成

C.是蛋白质的结合位点

D.是有机催化剂

E.具有细胞间相互识别的功能【答案】ABCE【解析】碳水化合物的特征及功能包括:①构成机体的重要物质,如纤维素是植物茎秆等支撑组织的结构成分;②储存和提供热能;③维持大脑功能必需的能源;④调节脂肪代谢;⑤提供膳食纤维;⑥可成为蛋白质的结合位点;⑦识别细胞等。

二、填空题

1淀粉的磷酸解通过______酶降解α-1,4糖苷键,通过______酶降解α-1,6糖苷键。[武汉科技大学2014研]【答案】淀粉磷酸化;支链淀粉6-葡聚糖水解

2纤维素是由______组成,它们之间通过______键相连。[武汉科技大学2012研]【答案】D-葡萄糖;β-1,4糖苷

3糖苷是指糖的______基团和醇、酚等化合物形成的缩醛或缩酮化合物。[中国海洋大学2009研]【答案】羟基

4生物体中,寡糖常常与______和______共价结合而发挥其生物学功能。[中科院研究生院2008研]【答案】脂类;蛋白质

5糖类除了作为能源之外,还与生物大分子间的______有关,也是合成______、______和______等的碳骨架的供体。[上海交通大学2006研]【答案】识别;蛋白质;脂类;核酸

6单糖的半缩醛羟基很容易与醇及酚的羟基反应,失水而形成缩醛式衍生物,统称______。这类衍生物中非糖部分叫______。作为一个特例,脱氧核糖与嘌呤或嘧啶碱形成的衍生物又称______。[华南理工大学2006研]【答案】糖苷;配基;脱氧核苷【解析】单糖的半缩醛结构上的羟基可与其他含羟基的化合物(如醇、酚)脱水缩合形成缩醛式衍生物,称为糖苷,含有一个糖基和一个配基。若糖基是葡萄糖则称为葡萄糖苷,是果糖则称为果糖苷。但有一个特例,脱氧核糖与嘌呤或嘧啶碱形成的衍生物又称脱氧核苷。如果配基是另一分子单糖,则生成的糖苷为二糖。

三、判断题

1自然界的葡萄糖主要是D-葡萄糖。(  )[武汉科技大学2012、2014、2015研]【答案】对【解析】糖的船式构象极不稳定,不能存在,只有椅式构象能稳定存在,其中β-D-(+)-葡萄糖的构象最稳定。

2麦芽糖和乳糖都是还原性二糖,糖苷键的类型也相同。(  )[浙江农林大学2011研]【答案】错【解析】还原糖是指具有还原性的糖类。在糖类中,分子中含有游离醛基或酮基的单糖和含有游离醛基的二糖都具有还原性,因此麦芽糖和乳糖都是还原性二糖。但麦芽糖糖苷键为α-1,4糖苷键,乳糖为β-1,4糖苷键。

3糖原、淀粉、纤维素分子都含有一个还原端,所以它们都有还原性。(  )[东北农业大学2011研]【答案】错【解析】糖原、淀粉、纤维素都是大分子,不具还原性。

4糖苷环不能打开成直链结构,而且糖苷无还原性。(  )[中山大学2009研]【答案】错【解析】糖苷无还原性,糖苷环不能自发打开成直链结构,但可以通过水解开环。

5淀粉在细胞内降解的最初产物是葡萄糖。(  )[中科院研究生院2008研]【答案】错【解析】淀粉在细胞内首先被降解为大小不一的中间物,统称为糊精。

6葡萄糖溶液发生变旋现象的本质是葡萄糖分子中既有醛基又有羟基,它们彼此相互作用可以形成半缩醛,使原来羰基的C变成了1不对称碳原子。(  )[华南理工大学2006研]【答案】错【解析】变旋现象是由于分子立体结构发生某种变化而导致的,而分子的不对称性是物质产生旋光性的根本原因。

四、名词解释

1同多糖与杂多糖[甘肃农业大学2015研]

答:(1)同多糖又称均多糖,是指由同一种单糖分子缩合、失水形成的多糖,包括淀粉、糖原、壳多糖和纤维素等。(2)杂多糖是指由多于一种单糖分子缩合、失水形成的多糖,包括果胶、半纤维素、琼脂、糖胺聚糖等。

2糖苷[武汉科技大学2012研]

答:糖苷是指单糖的半缩醛羟基与另一分子的羟基、氨基或巯基反应,失水形成缩醛(或缩酮)式衍生物,包括O型糖苷、N型糖苷、S型糖苷、C型糖苷。其中非糖部分称为配糖体或配基。糖苷广泛分布于植物的根、茎、叶、花和果实中,大多是带色晶体,能溶于水,一般味苦,有些有剧毒,水解时生成糖和其他物质。

3淀粉[浙江大学2009研]

答:淀粉是由葡萄糖单位组成的链状结构,水解到二糖阶段为麦芽糖,完全水解后得到葡萄糖,分为直链淀粉和支链淀粉两类。直链淀粉含几百个葡萄糖单元,支链淀粉含几千个葡萄糖单元。淀粉是植物体中贮存的养分,存在于种子和块茎中,各类植物中的淀粉含量都较高。

4糖的变旋性[四川大学2007研]

答:糖的变旋性是指由开链结构与环状结构在形成平衡体系过程中的比旋光度变化而引起的现象。在溶液中,α-D-葡萄糖先转变为开链式结构,再由开链式结构转变为β-D-葡萄糖;β-D-葡萄糖先转变为开链式结构,再转变为α-D-葡萄糖。经过一段时间后,三种异构体达到平衡,形成一个互变异构平衡体系,其比旋光度不再改变。

五、简答题

简述糖类物质在生物体内的作用。[武汉科技大学2012研]

相关试题:食品中糖类具有哪些功能?[扬州大学2014研]

答:糖类又称碳水化合物,是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。糖类物质在生物体内的作用主要包括:(1)提供能量

糖类是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源,也是能量的储存形式。如在粮食籽粒中糖类作为贮藏养分供胚部发育之用;植物光合作用的产物以淀粉的形式储存能量。(2)构成组织

糖类是构成机体的重要物质,如植物组织的细胞壁中普遍存在纤维素和半纤维素;动物体内存在构成细胞膜的糖蛋白、构成结缔组织的黏蛋白,构成神经组织的糖脂等,在遗传物质中也含有糖类;微生物细胞壁中同样含有糖类。(3)作为其他生物分子的合成前体

糖类是许多重要生物分子如氨基酸、核苷酸、脂类等的合成前体。油籽中的脂肪都是由糖类转变成贮藏养分,人体和家畜也利用多余的糖类产生脂肪。(4)细胞识别

短的寡糖链与蛋白质共价相连构成糖蛋白,糖链是缀合蛋白质的辅基,细胞膜上的糖蛋白具有识别功能。(5)维持细胞渗透压

细胞对糖类有主动运输能力,糖类透过细胞膜和细胞壁进入细胞内,可以改变细胞的渗透压。

第2章 脂类物质

2.1 复习笔记

一、脂类概述

1定义

脂类是脂肪及类脂的总称,是指一组在化学结构、成分上非均一的化合物,它们的共同特征是难溶于水,而易溶于乙醚、氯仿、苯等非极性溶剂的一类化合物。

2脂肪与类脂(1)脂肪

脂肪又称三酰甘油或中性脂,是指三分子脂肪酸与甘油生成的脂。(2)类脂

类脂包括蜡、糖脂、磷脂、硫脂、萜类和甾醇类等。

3分类表2-1 脂类的分类

4生物学功能(1)结构脂质:磷脂、糖脂和胆固醇是构成生物膜的基本成分。(2)供能脂质:是生物体内重要的供能和贮能物质。(3)储存脂质:脂肪对动物具有保护和御寒作用。(4)溶剂脂质:为脂溶性物质提供溶剂,促进人及动物体吸收脂溶性物质。(5)活性脂质:有些脂质具有维生素和激素的功能。(6)信号脂质:脂质作为细胞表面的物质,与细胞识别、免疫等密切相关。(7)提供必需脂肪酸:亚油酸和亚麻酸以及花生四烯酸是人体必需的脂肪酸,但是人体不能合成,只能从外界吸收。(8)酶的激活剂:卵磷脂激活β-羟丁酸脱氢酶。

二、单纯脂

1脂酰甘油酯(1)脂酰甘油

①定义

脂酰甘油是指脂肪酸的羧基与甘油的醇羟基脱水形成的化合物。

②分类

单脂酰甘油(单酰甘油)、二脂酰甘油(二酰甘油)和三脂酰甘油(三酰甘油)。

图2-1 三脂酰甘油的结构通式

图中,R、R、R为各脂肪酸的烃基。如果R、R、R都相同,123123称为简单三脂酰甘油酯;不同则称混合三脂酰甘油酯。(2)脂酰甘油的组成成分

①脂肪酸

a.分类

分为饱和脂肪酸(通式为CHO)和不饱和脂肪酸,区别在于n2n2是否含有碳碳双键。

b.简写法原则

先写出碳原子数目,再写出双键数目,两者之间以冒号隔开,最后用Δ右上标数字表明双键的位置,数字间以逗号隔开。

c.必需脂肪酸

必需脂肪酸是指维持哺乳动物正常生长所必需的而体内又不能正常合成,必需由食物供给的脂肪酸。

②甘油(丙三醇)

甘油的作用如下:

a.是食品加工业中常使用的甜味剂和保湿剂。

b.制成生物精化甘油,具保湿、保润、高活性抗氧化等功效。

c.用于制造硝化甘油、醇酸树脂和环氧树脂,可作烟草添加剂的吸湿剂和溶剂,纺织和印染工业中的润滑剂、吸湿剂、织物防皱缩处理剂及油田的防冻剂等。(3)三脂酰甘油的性质(表2-2)表2-2 三脂酰甘油的性质

2蜡

蜡中的脂肪酸多为含16个或16个以上碳的饱和脂肪酸,天然的蜡中常含有游离脂肪酸和脂肪醇。蜡不能被脂肪酶水解,且不易皂化。

三、复合脂

1磷脂(1)甘油磷脂(磷酸甘油酯)

图2-2 甘油磷脂的结构通式图

其中,R和R表示脂酰基的碳氢基,X表示胆碱或其他基团。12(2)磷脂的分类、组成、理化性质和功能(表2-3)表2-3 磷脂的分类、组成、理化性质和功能

2糖脂(1)定义

糖脂是指糖通过其半缩醛羟基以糖苷键形式与脂类连接的复合脂。糖脂不溶于水而溶于脂溶剂。糖脂是构成细胞膜脂质双层的组分,糖脂中的神经节苷脂具有受体的功能。(2)分类

①鞘糖脂(神经酰胺糖脂)

鞘糖脂是生物膜的结构成分,与血型抗原、受体等性质有关,在细胞识别、黏着、血液凝固和神经冲动的传导中起重要作用。N-酰基鞘氨醇糖脂分为脑苷脂和神经节苷脂。

②甘油糖脂(植物糖脂)

甘油糖脂是由二脂酰甘油与己糖通过糖苷键结合而成的,己糖主要为半乳糖、甘露糖、脱氧葡萄糖,存在于绿色植物中。

3脂蛋白(1)定义

脂蛋白是指由脂类与载脂蛋白质以非共价键形式结合而成的复合物,广泛存在于血浆和细胞膜中。(2)种类

①细胞脂蛋白

细胞脂蛋白是指细胞膜系统中的脂溶性脂蛋白。

②血浆脂蛋白

a.结构

血浆脂蛋白是指由非极性的三脂酰甘油、胆固醇酯等组成疏水核心,外周由亲水性的载脂蛋白、胆固醇和磷脂等极性基团组成亲水性外壳,构成的球形颗粒。

b.分类(表2-4)表2-4 血浆脂蛋白的分类

四、非皂化脂

1萜类

由2个异戊二烯构成的萜称单萜,由3个异戊二烯构成的称倍半萜,由4个异戊二烯构成的称双萜,以此类推。

2类固醇类(甾类)(1)生物学功能

①作为激素,起代谢调节作用;

②作为乳化剂,有助于脂类的消化与吸收;

③抗炎症作用。(2)固醇类(表2-5)表2-5 固醇类物质分类(3)固醇衍生物

固醇衍生物包括胆汁酸、类固醇激素(甾类激素)和植物固醇衍生物。

3前列腺素

前列腺素(PG)是指花生四烯酸以及其他不饱和脂肪酸的衍生物。

2.2 课后习题详解

1何谓脂酰甘油?其有哪些物理化学性质?

答:(1)脂酰甘油的定义

脂酰甘油是指脂肪酸的羧基与甘油的醇羟基脱水形成的化合物。根据脂肪酸分子数目不同,可分为单脂酰甘油、二脂酰甘油和三脂酰甘油。(2)脂酰甘油的物理化学性质

①物理性质

a.天然三脂酰甘油为无色、无臭、无味,呈中性,相对密度皆33小于1g/cm(固体脂质的相对密度约为0.8g/cm,液体脂质的相对密3度为0.915~0.94g/cm)。

b.脂肪难溶于水,易溶于乙醚、石油醚、苯、氯仿和热乙醇等有机溶剂。

c.脂肪能溶解脂溶性维生素(维生素A、D、E、K)和某些有机物质(如香精)。

d.动物体内三脂酰甘油中的饱和脂肪酸若含量高,熔点便高;植物体内三脂酰甘油中的不饱和脂肪酸若含量高,熔点便低。

e.天然的脂肪(特别是植物油)因溶有维生素和色素而有颜色和气味。

②化学性质

a.水解和皂化

油脂在酸、碱、脂酶或加热的条件下会发生水解,生成甘油、游离脂肪酸或脂肪酸盐。该反应在酸水解条件下可逆,已经水解的甘油与游离脂肪酸可再次结合生成单脂酰甘油、二脂酰甘油;在碱性条件下,水解反应不可逆,水解出的游离脂肪酸与碱结合生成脂肪酸盐,即肥皂。

b.氢化和卤化

脂酰甘油的不饱和双键可与H和卤素等起加成反应。2

c.氧化

不饱和脂肪酸与分子氧作用后,可产生脂肪酸过氧化物,脂肪酸过氧化物在空气中可形成胶状复杂化合物。

d.酸败

油脂在储存过程中,暴露在空气中经相当时间后会败坏而产生臭味,表现为油脂颜色加深、味变苦涩并产生特殊的气味。

e.乙酰化

脂类含羟基可产生乙酰化反应,如羟基化甘油酯和醋酸酐作用生成乙酰化酯。

2脂类的生物学功能有哪些?

答:脂类的生物学功能包括:(1)脂类可以提供能量

脂类在氧化时释放大量的能量,脂肪是良好的储能物质。在生物体中一般的能量物质氧化次序为糖类、脂类和蛋白质,所以人和动物可以直接利用糖类,剩余的糖类会以糖原和脂肪的形式储存起来。(2)脂类具有保护和御寒作用

脂类是良好的电、热绝缘体,因此脂类可以用来保温。(3)脂类可以作为溶剂

脂类为脂溶性物质提供溶剂,促进人及动物体吸收脂溶性物质。(4)脂类可以提供必需脂肪酸

亚油酸和亚麻酸以及花生四烯酸是人体必需的脂肪酸,但是人体不能合成,只能从外界吸收。(5)脂类是构成生物膜的基本成分

脂类作为生物膜磷脂双分子层的重要组成物质构成了生物膜的骨架。(6)脂类参与细胞识别和免疫功能

糖脂作为细胞表面信号传递、识别的物质需要脂类的参与。(7)脂类具有维生素和激素的功能

某些脂质类激素具有性激素和维生素D的功能。(8)脂类可以作为酶的激活剂

卵磷脂激活β-羟丁酸脱氢酶。

3ω-3脂肪酸和ω-6脂肪酸各是什么?ω-3脂肪酸对人体健康有什么作用?

答:(1)ω-3脂肪酸

ω-3脂肪酸是指脂肪酸中第一个不饱和双键处于碳链中第3位(从甲基端开始)和第4位碳原子之间的脂肪酸。(2)ω-6脂肪酸

ω-6脂肪酸是指脂肪酸中第一个不饱和双键处于碳链中第6位(从甲基端开始)和第7位碳原子之间的脂肪酸。(3)ω-3脂肪酸对人体健康的作用

①ω-3脂肪酸对人体有保健作用。

②ω-3脂肪酸具有降低血压、降低心血管疾病风险和促进抗炎药物作用的疗效。

③ω-3脂肪酸对于疼痛、糖尿病、肾脏损伤、肥胖、皮肤病、肿瘤及红斑狼疮的治疗也可起一定作用。

4磷脂的结构有何特点?

答:磷脂是指含磷酸的复合脂,是构成生物膜的的主要成分。根据分子中所含醇的不同,分为甘油磷脂和鞘氨醇磷脂两类。磷脂的结构特点如下:(1)甘油磷脂

甘油磷脂分子中甘油的两个醇羟基与脂肪酸形成酯,第三个醇羟基与磷酸成酯为磷脂酸。磷脂酸的磷酸再与其他含羟基的物质(如胆碱、乙醇胺、丝氨酸等醇类衍生物)结合成其他磷脂。(2)鞘氨醇磷脂

鞘氨醇磷脂以鞘氨醇代替甘油,靠近氨基的醇羟基与磷酸成酯为磷脂酸,磷脂酸的磷酸再与其他含羟基的物质结合成其他磷脂。而鞘氨醇的氨基以酰胺键与长链(含18~20个碳)脂肪酸的羧基相连形成神经酰胺,构成鞘氨醇磷脂的母体。

5250mg纯橄榄油样品,完全皂化需47.5mg KOH。计算橄榄油中三脂酰甘油的平均分子质量。

答:该橄榄油的皂化值:47.5÷0.25=190mg/g。

橄榄油中三脂酰甘油的平均分子质量:(3×56×1000)÷190=884.21。

因此,该橄榄油中三脂酰甘油的平均分子质量为884.21。

6检验油脂的质量通常要测它的碘价、皂化值和酸价,为什么?这3种油脂常数的大小各说明什么问题?

答:(1)检验油脂的质量通常要测其碘价、皂化价和酸价的原因

①碘价

碘价是指100g油脂吸收碘的量(g)。当油脂中存在不饱和双键时,其中的不饱和双键可以与卤素,包括碘发生加成反应,因此可以用碘价来测定油脂的不饱和程度。

②皂化值

皂化值是指皂化1g脂肪所需的氢氧化钾的量(mg)。脂肪在碱性条件下会发生不可逆的水解,水解出的游离脂肪酸与碱结合生成脂肪酸盐,即肥皂。通过皂化值可以计算出脂肪的平均相对分子质量。

③酸价

酸价是指中和1g脂类的游离脂肪酸所需要的KOH的量(mg),用以表示酸败程度。油脂在储存过程中,暴露在空气中经相当长时间后会败坏。(2)碘价、皂化值和酸价大小说明的问题

①碘价

碘价越高,说明脂类的不饱和程度越高。

②皂化值

皂化值高说明含低分子质量的脂肪酸较多,皂化值低说明含高分子质量的脂肪酸较多。

③酸价

酸价越高,说明油脂中游离脂肪酸含量越高,酸败越严重。

7血浆脂蛋白有哪几种?各有何功能?

答:血浆脂蛋白包括乳糜微粒、极低密度脂蛋白、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白和极高密度脂蛋白五种,各自的功能如下:(1)乳糜微粒

乳糜微粒功能为转运外源性脂肪。(2)极低密度脂蛋白

极低密度脂蛋白功能为转运内源性脂肪。(3)低密度脂蛋白

低密度脂蛋白功能为转运胆固醇和磷脂。(4)高密度脂蛋白

高密度脂蛋白功能为转运胆固醇和磷脂。(5)极高密度脂蛋白

极高密度脂蛋白功能为转运游离脂肪酸。

8甘油磷脂和鞘氨醇磷脂各有哪些重要代表?它们在结构上各有何特点?

答:(1)甘油磷脂的重要代表及其在结构上的特点如下:

①磷脂酰胆碱

a.磷脂酰胆碱又称卵磷脂,由甘油、脂肪酸、磷酸和胆碱等组成。

b.一个脂酰基被磷酸胆碱基所取代,而磷酸胆碱基所连接的碳位置不同又产生α、β两种异构体,其磷酸胆碱基连接在甘油基的第3碳位上称α型,连接在第2碳位上则为β型。

c.自然界存在的卵磷脂为L-α-卵磷脂,即R—CO基处在甘油碳2链左边的为L-型,易解离成两性离子形式。

d.卵磷脂分子中不同碳位上所连的脂肪酸也不同,α碳位上连接的几乎是饱和脂肪酸,而β碳位上连接的通常是亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等不饱和脂肪酸。

②磷脂酰乙醇胺

a.磷脂酰乙醇胺又称脑磷脂,由甘油、脂肪酸、磷酸和乙醇胺等组成。

b.磷脂酰乙醇胺分子中的脂肪酸常有软脂酸、硬脂酸、油酸及少量花生四烯酸。

③磷脂酰丝氨酸

a.磷脂酰丝氨酸由三部分组成:亲水性的甘油骨架为头部,两个较长烃链的亲油基团为尾部。头部由三个基团组成:丝氨酸残基与磷酸残基结合后与C位甘油的羟基连接;甘油的另外两个羟基分别3与脂肪酸成酯后组成尾部。

b.甘油C位的脂肪酸与C位的脂肪酸相比,碳链更长,不饱和21键更多。

④磷脂酰肌醇

磷脂酰肌醇由磷脂酸与肌醇结合而成,结构上与磷脂酰胆碱相似,但由肌醇代替胆碱。

⑤缩醛磷脂

缩醛磷脂经酸处理后产生1个长链脂性醛基。这个链代替了典型的磷脂结构式中的1个脂酰基。

⑥心磷脂

心磷脂是由2分子磷脂酸与1分子甘油共价结合而成的。(2)鞘氨醇磷脂的重要代表及其在结构上的特点

①鞘氨醇磷脂是由鞘氨醇、脂肪酸、磷脂酰胆碱组成的。

②鞘氨醇磷脂与甘油磷脂的差异主要是醇,以鞘氨醇代替甘油,鞘氨醇的氨基以酰胺键与长链(含18~20个碳)脂肪酸的羧基相连形成神经酰胺,构成鞘氨醇磷脂的母体。末端烃基取代基团为磷酸胆碱酰乙醇胺。

9什么是固醇?它的结构有何特点?

答:(1)固醇的定义

固醇是类固醇中的一类,是指由3个己烷环及一个环戊烷稠合而成的环戊烷多氢菲衍生物。固醇在生物体内以游离状态或以与脂肪酸结合成酯的形式存在,包括动物固醇、植物固醇和酵母固醇。(2)固醇的结构特点

①固醇含有4个环和3个侧链,各种固醇类物质的母核相同。

②在C和C上各有一甲基,C上有一个侧链或含氧基团。131017

③固醇分子的4个环处于同一均等平面,固醇环系可以是完全饱和的,或在不同位置含有不同数目的双键。

④某些固醇的A环和B环含有一个、两个或三个双键(芳环)。

2.3 名校考研真题详解

一、选择题

1在动、植物体内,最为普遍的不饱和脂肪酸是(  )。[甘肃农业大学2015研]

A.油酸

B.棕榈油酸

C.亚油酸

D.亚麻酸【答案】A【解析】高等动物和植物中饱和脂肪酸最常见的是软脂酸和硬脂酸,不饱和脂肪酸最常见的是油酸。

2碳原子数相同的脂肪酸,不饱和的与饱和的相比,其熔点(  )。[武汉科技大学2014研]

A.较低

B.较高

C.相同

D.变化不定【答案】A【解析】碳原子数相同的脂肪酸,不饱和的具有双键,破坏了碳链的锯齿形构象,分子与分子之间堆积不够紧密,熔点低于饱和脂肪酸。

3关于油脂的化学性质叙述正确的为(  )。[中国海洋大学2008、2012研]

A.油脂的皂化值大时说明所含脂肪酸分子大

B.酸值低的油脂其质量也差

C.油脂的乙酰化值大时,其分子中所含的羟基也少

D.氢化作用可防止油脂的酸败【答案】D【解析】A项,皂化值为皂化1g脂肪所需的氢氧化钾的量(mg),皂化值=VN×56/m,平均相对分子质量=3×56×1000/皂化值,因此皂化值越大分子越小;B项,酸值是用来表示酸败程度的指标,是指中和1g脂类的游离脂肪酸所需的KOH的量(mg),因此酸值越低,油脂质量越好;C项,乙酰化值是指中和1g乙酰脂经皂化释放出的乙酸所需要的KOH的量(mg);D项,氢化作用由Ni催化,有防治酸败的作用。

4神经节苷脂属于(  )。[中国海洋大学2012研]

A.甘油糖脂

B.鞘磷脂

C.鞘糖脂

D.甘油磷脂【答案】C【解析】鞘糖脂是以神经酰胺为母体构成的,主要包括脑苷脂和神经节苷脂。

5下列哪种物质为必需脂肪酸?(  )[东北农业大学2012研]

A.软脂酸

B.硬脂酸

C.油酸

D.亚油酸【答案】D【解析】必需脂肪酸是指人体不能自行合成,必需由食物供给的脂肪酸,包括亚油酸、亚麻酸等。

6下列哪一种不是膜脂?(  )[浙江大学2009、2010研]

A.胆固醇

B.三酰基甘油(甘油三酯)

C.磷脂酰甘油

D.脑苷脂

E.鞘磷脂【答案】B【解析】膜脂包括:①磷脂:甘油磷脂、鞘磷脂;②糖脂:脑苷脂等;③胆固醇;④脂质体。

7下列脂类化合物中哪个含有胆碱基?(  )[厦门大学2009研]

A.磷脂酸

B.神经鞘磷脂

C.神经节苷脂

D.葡萄糖脑苷脂【答案】B【解析】胆碱基是机体可变甲基的一个来源,也是乙酰胆碱的前体。神经鞘磷脂由鞘氨醇、脂酸和磷酸胆碱构成,是构成生物膜的重要组分,与卵磷脂并存于细胞膜外侧。

8胆固醇含量最高的脂蛋白是(  )。[华东理工大学2007研]

A.乳糜微粒

B.极低密度脂蛋白

C.中间密度脂蛋白

D.低密度脂蛋白

E.高密度脂蛋白【答案】D【解析】低密度脂蛋白来自肝脏,富含胆固醇,其功能是转运胆固醇和磷脂。

9(不定项)下列各脂类中极性的是(  ),非极性的是(  )。[浙江大学2010研]

A.三酰甘油

B.甘油磷脂

C.鞘磷脂

D.神经节苷脂

E.胆固醇【答案】BCDE;A【解析】极性脂是指含有极性基团的脂类,其主体是脂溶性的,极性部分是水溶性的,如磷脂、鞘脂、神经节苷脂、胆固醇等。A项,甘油三脂是单纯脂,是脂肪酸与醇结合成的脂,没有极性基团,属于非极性脂。

二、填空题

1胆固醇可使膜脂的相变温度范围______,对膜脂的______性具有一定的调节功能。[武汉科技大学2015研]【答案】变宽;流动

2卵磷脂和脑磷脂分子中所含氮碱成分分别是______和______。[武汉科技大学2014研]【答案】胆碱;乙醇胺

3在血浆中,脂类是以______形式进行运输。[中山大学2009研]【答案】脂蛋白【解析】血液中脂类通过脂蛋白运输:①CM转运外源性甘油三酯和胆固醇,即人体从食物中摄取的脂质;②VLDL转运内源性甘油三酯和胆固醇;③LDL转运内源性胆固醇,将肝内的脂质转移至肝外;④HDL逆向转运胆固醇,将肝外脂质转移至肝内。

4脂肪是由______和______缩合而成的。[中科院研究生院2008研]【答案】甘油(丙三醇);脂肪酸

5______对维持细胞膜在较广温度范围内的良好流动性有重要作用。[中科院研究生院2008研]【答案】胆固醇

6哺乳动物自身不能合成______酸和______酸,因此这两种脂肪酸被称为必需脂肪酸。[上海交通大学2006研]【答案】亚油;亚麻

三、判断题

1三萜含有3个异戊二烯单元。(  )[武汉科技大学2015研]【答案】错【解析】三萜由30个碳原子构成基本碳架,由6个异戊二烯单体联结而成。

2油脂的碘价高,表明油脂的不饱和程度高。(  )[甘肃农业大学2015研]【答案】对【解析】碘价是指100g油脂吸收碘的量(g)。当油脂中存在不饱和双键时,其中的不饱和双键可以与卤素,包括碘发生加成反应,因此可以用碘价来测定油脂的不饱和程度。碘价越高,说明所吸收的碘的量越高,不饱和双键含量越多,脂类的不饱和程度越高。

3双萜含有2个异戊二烯单元。(  )[武汉科技大学2014研]【答案】错【解析】双萜由4个异戊二烯单元构成。

4自然界中常见的不饱和脂肪酸多具有反式结构。(  )[东北农业大学2011研]【答案】错【解析】自然界中常见的不饱和脂肪酸多具有顺式结构。

5正常血浆脂蛋白按密度低→高顺序的排列为VLDL→CM→LDL→HDL。(  )[厦门大学2009研]【答案】错【解析】正常血浆脂蛋白按密度低→高顺序的排列为:CM(乳糜微粒)→VLDL(极低密度脂蛋白)→LDL(低密度脂蛋白)→HDL(高密度脂蛋白)。

6磷脂酰胆碱可构成甘油磷脂和鞘氨醇磷脂的极性头部。(  )[中科院研究生院2008研]【答案】对【解析】磷脂分为甘油磷脂与鞘氨醇磷脂两大类,为两性分子,一端为亲水的含氮或磷的头,另一端为疏水(亲油)的长烃基链,其中极性头部包括磷脂酰胆碱。

7胆固醇主要存在于动、植物油脂中。(  )[华南理工大学2006研]【答案】错【解析】胆固醇在脑、肝、肾和蛋黄中含量很高,是最常见的一种动物固醇,主要存在于动物细胞中,参与膜的组成。

四、名词解释

1磷脂[武汉大学2015研]

答:磷脂又称磷脂类、磷脂质,是指含有磷酸的复合脂。磷脂是生物膜的主要成分,分为甘油磷脂与鞘氨醇磷脂两大类,分别由甘油和鞘氨醇构成。磷脂为两性分子,一端为亲水的含氮或磷的头,另一端为疏水(亲油)的长烃基链。

2甘油三酯[武汉科技大学2014研]

答:甘油三酯是指由3分子长链脂肪酸和甘油形成的脂肪分子,是人体内含量最多的脂类。大部分组织均可以利用甘油三酯分解产物供给能量,同时肝脏、脂肪等组织还可以进行甘油三酯的合成,在脂肪组织中贮存。

3载脂蛋白[浙江大学2009研]

答:载脂蛋白是指血浆脂蛋白中的蛋白质部分,主要分为A、B、C、D、E五类。基本功能是运载脂类物质和稳定脂蛋白的结构,某些载脂蛋白还有激活脂蛋白代谢酶、识别受体等功能。

五、简答题

1什么是血浆脂蛋白?简述各种脂蛋白的主要作用。[武汉大学2014研]

相关试题:简述血浆脂蛋白的分类和生理功能。[武汉科技大学2013研]

答:(1)血浆脂蛋白的定义

血浆脂蛋白是指由三脂酰甘油、胆固醇酯组成的疏水核心以及由磷脂、胆固醇和载脂蛋白组成的极性外壳所构成的球形颗粒,是哺乳动物(尤其是人)血浆中的脂-蛋白质复合物。血浆脂蛋白可以把脂类(三酰甘油、磷脂、胆固醇)从一个器官运输到另一个器官。用密度梯度超离心方法可将血浆脂蛋白分为:乳糜微粒(CM)、极低密度脂蛋白(VLDL)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)和极高密度脂蛋白(VHDL)。(2)各种血浆脂蛋白的主要作用

①乳糜微粒(CM)

人血浆中最大的脂蛋白颗粒,密度非常低。功能是转运外源性甘油三酯和胆固醇。

②极低密度脂蛋白(VLDL)

在肝脏中生成,颗粒相对较大,不易透过血管内膜。功能是为体内传送脂质,传送内源性三酸甘油脂、胆固醇、磷脂和胆固醇脂。

③低密度脂蛋白(LDL)

低密度脂蛋白是一种运载胆固醇进入外周组织细胞的脂蛋白颗粒,可被氧化成氧化低密度脂蛋白。当低密度脂蛋白,尤其是氧化修饰的低密度脂蛋白(OX-LDL)过量时,它携带的胆固醇便积存在动脉壁上,时间久易引起动脉硬化。

④高密度脂蛋白(HDL)

高密度脂蛋白在肝脏中生成,负责清除细胞膜上过量的胆固醇。当血浆中的胆固醇酰基转移酶将卵磷脂上的脂肪酸残基转移到胆固醇上生成胆固醇脂时,HDL将这些胆固醇酯运输到肝脏。肝脏将过量的胆固醇转化为胆汁酸。

⑤极高密度脂蛋白(VHDL)

极高密度脂蛋白属清蛋白-游离脂肪酸性质。其功能为转运游离脂肪酸。

2简述生物膜的组成及其主要作用?[华南理工大学2018研]

答:(1)生物膜的组成

生物膜的主要化学成分是脂类和蛋白质,糖类次之,另外还有微量的核酸、金属离子和水。膜脂和膜蛋白以及糖类所占的比例因膜的种类而异。(2)生物膜的主要作用

①物质运输

生物膜因其半通透性而成为具有高度选择性的通透屏障。细胞生长所需要的水、氧及其他营养物质被运进细胞,细胞内产生的激素、毒素和某些酶被运出细胞,细胞内代谢产生的CO、NH等废物被运23出细胞,这些过程都与生物膜的物质运输机制有关。

②信息识别与传递

在生物体的生命活动过程中,细胞内的各部位之间、细胞之间,以及细胞与外界环境之间时刻都有物质、能量和信息的交流,使生命过程得以协调有序地进行,而这是由生物膜实现的。其中,信息交流是最重要的。

③能量转换

生物膜在生物体内光能和代谢能的转化过程中发挥了重要作用。

④作为屏障

为细胞的生命活动创造了稳定的内环境,介导了细胞与细胞、细胞与基质之间的连接。

第3章 蛋白质

3.1 复习笔记

一、蛋白质的化学组成与分类

1蛋白质的化学组成

蛋白质是一类含氮有机化合物,除含有C、H、O外,还有N和少量的S。某些蛋白质还含有其他一些元素,主要是少量磷、铁、锌、铜、碘、钼等。

2蛋白质含量分析

凯氏定氮法:蛋白质含量(克%)=每克样品中含N的克数×6.25×100%

二、氨基酸

1蛋白质氨基酸的分类表3-1 氨基酸的分类

2氨基酸的理化性质(1)氨基酸的物理性质(表3-2)表3-2 氨基酸的物理性质(2)氨基酸的化学性质(表3-3)表3-3 氨基酸的化学性质(3)氨基酸的两性解离和等电点

①两性解离

氨基酸在中性水溶液中羧基(—COOH)会放出质子,氨基(—NH)接受质子,这样就使一个中性形式的氨基酸分子变成了带正2-+(—NH)、负电荷(—COO)相等的两性离子。3

②等电点(pI)(表3-4)表3-4 氨基酸等电点的定义、特点及计算

三、肽

1肽的结构与命名(1)肽键

肽键是一种酰胺键,是由一个氨基酸的α氨基和另一个氨基酸的α羧基脱去一分子水缩合形成的—CO—NH—的结构单元。(2)肽

氨基酸之间通过肽键连接而成的链称肽链,简称肽。(3)命名

①由两个氨基酸分子组成的肽称为二肽,三个氨基酸缩合成的肽称为三肽。

②含有少于10个氨基酸的肽称为寡肽,超过10个氨基酸缩合而成的肽则称为多肽。(4)结构

①肽链两端各有一个游离的α氨基和一个游离的α羧基,分别称为肽链的N末端和C末端。

②肽链中氨基酸编号从N端开始往C末端依次序编号。

③重复的肽键单位组成的长链称为主链,氨基酸残基的R基团称为侧链。

2重要的肽

谷胱甘肽、脑啡肽、乳酸链球菌肽和降血压肽是较常见的肽。

四、蛋白质的分子结构

1蛋白质的结构分类表3-5 蛋白质的分子结构及维持的作用力

2蛋白质的空间结构(1)蛋白质空间结构的维系力

①蛋白质的构象

蛋白质的构象是指蛋白质分子中各原子和基团在三维空间所处的相对位置构成的特定空间结构。

②构象与构型的区别

构象的改变由分子中单键旋转所致,可引起其活性改变或丧失;构型改变需要有共价键的断裂与重建。(2)蛋白质的二级结构

①蛋白质的四种二级结构(表3-6)表3-6 蛋白质的四种二级结构

②α螺旋结构与β折叠结构的对比(表3-7)表3-7 α螺旋结构与β折叠结构的对比(3)蛋白质的超二级结构和结构域

①超二级结构

蛋白质超二级结构是介于二级结构与三级结构之间的蛋白质结构层次,是指二级结构的基本结构单位相互聚集,形成有规律的二级结构的聚集体,如αα,βαβ,ββ等。

②结构域

结构域是指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上组成三级结构的局部折叠区,形成两个或多个空间上可以明显区别的相对独立的紧密球状实体。(4)蛋白质的三级结构

①定义

蛋白质的三级结构是指多肽链在二级结构基础上借助侧链基团的相互作用,进一步折叠卷曲所形成的特定空间结构。

②蛋白质三维结构的特点

a.整个分子紧密结实,内部只有容纳几个水分子的小空腔甚至没有。

b.几乎所有的亲水基团(极性基团)都转向分子表面。

c.疏水基团(非极性基团)转向分子内部。(5)蛋白质的四级结构

蛋白质的四级结构是指由两条或多条具有三级结构的多肽链按一定的空间排列方式聚合,通过非共价键缔合在一起形成的蛋白质大分子结构。

3蛋白质结构与功能的关系(1)一级结构与功能的关系

①一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能。

②一级结构是空间构象和蛋白质生物学功能的基础。

③氨基酸序列提供重要的生物进化信息。

④重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病,如血红蛋白质异常病变导致镰刀型贫血病。(2)空间结构与功能的关系

①蛋白质的变性

蛋白质的变性是指由于一些物理或化学因素破坏蛋白质分子内部的高度规则性空间结构,致使其原有性质和功能发生部分或全部丧失,同时引起某些物理性质和化学性质变化的过程。

②蛋白质的复性

蛋白质的复性是指变性的蛋白质在引起变性的因素被解除后,蛋白质恢复到原状的过程。

③蛋白质的变构效应

蛋白质的变构效应是指含亚基的蛋白质(四级结构)中由于一个亚基构象的改变而引起其余亚基和整个分子空间结构的改变,从而使蛋白质功能和性质发生一定改变的现象。

五、蛋白质的理化性质

1蛋白质的电泳

电泳是指蛋白质在溶液中解离成带电颗粒,在电场中可以向与电荷相反的电极移动的现象。

2蛋白质的胶体性质

维持蛋白质胶体溶液稳定的原因是胶体颗粒表面所带的电荷使颗粒间相互排斥,不致凝集而沉淀以及蛋白质表面具有如氨基、羧基、羟基、酰胺基等亲水基团,能够形成水化膜。

3蛋白质的沉淀作用(1)定义

蛋白质的沉淀作用是指采用外加条件使蛋白质胶体溶液失去维持其稳定的水化层和相同电荷间的排斥力而使蛋白质从溶液中析出的现象。(2)蛋白质的沉淀方法(表3-8)表3-8 蛋白质的沉淀方法

4蛋白质的透析

透析是一种基于蛋白质不能透过半透膜的性质,利用透析袋将其与其他小分子化合物(无机盐、氨基酸、单糖、短肽、表面活性剂等)分离的方法。

5蛋白质的颜色反应表3-9 蛋白质重要的颜色反应

六、蛋白质的分离纯化

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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