第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

商洛職業(yè)技術(shù)學(xué)院教案教案首頁課程名稱

生物化學(xué)序次

2 專業(yè)班級

2009級護理授課教師授課題目(章,節(jié))

王文玉

職稱 副教授 類型 理論第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第三節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分類

學(xué)時 2教學(xué)目的與要求

掌握蛋白質(zhì)各級結(jié)構(gòu)及維持各級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力。掌握蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點、蛋白質(zhì)變性。熟悉蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。熟悉蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)、沉淀、紫外吸收和呈色反應(yīng)。了解蛋白質(zhì)的分類。教學(xué)重點 1.蛋白質(zhì)的各級結(jié)構(gòu)及維持各級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵2.蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點、蛋白質(zhì)變性。教學(xué)難點和手段

蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點、蛋白質(zhì)變性。課堂講述和多媒體教學(xué)相結(jié)合蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是什么，其結(jié)構(gòu)特點有哪些？復(fù)習(xí)內(nèi)容 2.蛋白質(zhì)的元素組成特點是什么，如何根據(jù)蛋白質(zhì)的元素組成特計算蛋白質(zhì)含量（5分鐘）？使用教材

全國醫(yī)藥類高職高專“十二五”規(guī)劃教材《生物化學(xué)》邱烈王文玉主編，第四軍醫(yī)大學(xué)衛(wèi)生出版社，20101教 案 續(xù) 頁基本內(nèi)容第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可分為一級、二級、三級和四級。一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的各種生物學(xué)功能和性質(zhì)是由其結(jié)構(gòu)所決定的。一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。這種有些蛋白質(zhì)還含有二硫鍵。胰島素是世界上第一個被確定一級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。它由A、B2130們之間靠兩個二硫鍵連接在一起，A一級結(jié)構(gòu)是決定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的惟一因素。二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)各種蛋白質(zhì)的分子形狀、理化性質(zhì)和生物學(xué)活性主要取決于它特定的空間結(jié)構(gòu)。（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈主鏈原子的局部空間排布，不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。二級結(jié)構(gòu)的基本形式主要有α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲等，維系蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的化學(xué)鍵是氫鍵。α-螺旋：是蛋白質(zhì)分子中最穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu)，其多肽鏈主3.60.54nm

輔助手段和時間分配5分鐘掛圖或幻燈片:胰島素的一級結(jié)構(gòu)。30分鐘掛圖或幻燈意圖以穩(wěn)定α-螺旋。氨基酸的側(cè)鏈R伸向螺旋外側(cè)。 掛圖或幻燈β-折疊 又稱β-片層，其多肽鏈主鏈呈折疊紙狀，是片：β-折疊以α-碳原子為旋轉(zhuǎn)點每個肽平面依次折疊而成氨基酸的側(cè)鏈交意圖替位于折疊紙狀結(jié)構(gòu)的上下方。如果不只一處的肽段形成β那么這些β依靠氫鍵連接，以維持β-折疊的穩(wěn)定。 掛圖或幻燈β-回折時的轉(zhuǎn)角上。片：β-轉(zhuǎn)角、4和第四個無規(guī)卷曲殘基的氨基氫（H）可形成氫鍵，以維持β-轉(zhuǎn)角的穩(wěn)定。外，其余沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈構(gòu)象。（二）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈所有原子的空間排布，它包括主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，由于側(cè)鏈R基團的相互作用，進一步盤曲折疊而形成的。 掛圖或幻分子量大的蛋白質(zhì)在形成三級結(jié)構(gòu)時，多肽鏈上相互鄰近的二片蛋白質(zhì)級結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系形成1個或數(shù)個發(fā)揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域稱之為三級結(jié)構(gòu)“結(jié)構(gòu)域這“結(jié)構(gòu)域可以是酶的活性中心或是受體與配體結(jié)蛋白質(zhì)分合的部位，大多呈裂縫、口袋、洞穴狀等。 中的次級鍵蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定主要靠多肽鏈側(cè)鏈基團間所形成的次級鍵如氫鍵、離子鍵、二硫鍵、疏水鍵、范德華力等。其中以疏水鍵最為重要。由一條多肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，必須具有三級結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)活性。（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)體內(nèi)有許多蛋白質(zhì)分子是由二條或二條以上具有獨立三級結(jié)構(gòu)掛圖或幻燈的多肽鏈通過非共價鍵聚合而成，其中每條具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多片：蛋白質(zhì)的肽鏈稱為亞基。蛋白質(zhì)分子中各亞基之間的空間排布和相互接觸關(guān)四級結(jié)構(gòu)系稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。維持四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的非共價鍵主要為疏水鍵、氫鍵、離子鍵。具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)只有形成完整的四級結(jié)構(gòu)寡聚體時才具有生物活性，亞基單獨存在時一般沒有生物學(xué)活性。亞基可以相同，也可以不同。2α2β亞基構(gòu)成的四聚體。血紅αβCO2組織中難于釋放氧，也就喪失了運輸氧的功能。三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

5分鐘掛圖或幻燈124個氨基4對二硫鍵及非共價鍵維持其空酶變性和復(fù)間結(jié)構(gòu)。當(dāng)有尿素和β-巰基乙醇存在時，二硫鍵和非共價鍵斷裂，β-巰基乙醇細(xì)胞貧血示后，由于一級結(jié)構(gòu)并未破壞，多肽鏈可自動形成4對二硫鍵，核糖意圖核酸酶折疊成其天然三級結(jié)構(gòu)，并恢復(fù)原有的生物學(xué)功能。一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)其空間結(jié)構(gòu)和功能也相似。如來源于人、豬、牛和羊等不同哺乳類動物的胰島說明一級結(jié)素，其分子均由AB構(gòu)與功能的因此它們都有相同的功能。當(dāng)一級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時就會影響蛋白質(zhì)關(guān)系性貧血，稱為鐮刀型紅細(xì)胞貧血。（二）空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的各種功能與其空間結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)空以血紅蛋白間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變時其生物學(xué)功能也隨之發(fā)生變化。正常成人紅細(xì)胞變構(gòu)效應(yīng)說αβ鏈組成。血紅蛋白有兩種構(gòu)象，明空間結(jié)構(gòu)即緊張態(tài)和松弛態(tài)。在血紅蛋白未與氧結(jié)合時，其亞基間結(jié)合緊密與功能的關(guān)為緊張態(tài)TT系。態(tài)，使血紅蛋白釋放出氧供組織利用。在肺血紅蛋白各亞基間呈相對松弛狀態(tài)即松弛態(tài)(R氧結(jié)合后，就會促使第二、第三個亞基與氧結(jié)合，而前三個亞基與氧的結(jié)合，又大大促進了第四個亞基與氧結(jié)合，這樣有利于血紅蛋白在氧分壓高的肺中迅速充分地與氧結(jié)合。這種小分子物質(zhì)與大分子蛋白質(zhì)結(jié)合，引起蛋白質(zhì)分子構(gòu)象及生物學(xué)功能變化的過程稱為變構(gòu)效應(yīng)。引起變構(gòu)效應(yīng)的小分子物質(zhì)稱為變構(gòu)效應(yīng)劑。血紅蛋白通過變構(gòu)效應(yīng)改變其分子構(gòu)象，從而完成其運輸O2

和CO2

的功能。第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的兩性解離和等電點 10分鐘蛋白質(zhì)和氨基酸一樣具有兩性解離性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子除兩端游掛圖或幻燈pH條件下，都可解離成帶負(fù)電荷或正兩性解離。電荷的基團。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成陽離子和陰離子的趨勢相等，既凈電荷為零，成為兼性離子，此時溶液的pH（pI。Pr3COOH

O-

Pr3

O-

NH2PrCO-Opp） pp）

pp）蛋白質(zhì)解離成陽離子蛋白質(zhì)成兼性離子蛋白質(zhì)解離成陰離子不同的蛋白質(zhì)其等電點不同，通常含堿性氨基酸較多的蛋白質(zhì)其等電點偏堿。含酸性氨基酸較多的蛋白質(zhì)其等電點偏酸。當(dāng)?shù)鞍譸H小于其等電點時，蛋白質(zhì)顆粒帶正電荷，反之則帶負(fù)pH5.0過電泳將不同的蛋白質(zhì)從混合物中分離出來。電泳是指帶電粒子在電場中向電性相反的電極泳動的現(xiàn)象。不同的蛋白質(zhì)所帶電荷的性質(zhì)、數(shù)量和分子的大小、形狀不同，在電場中泳動的速度和方向則不一樣。帶電荷多，分子小的泳動較快；帶電荷少，分子大的泳動

血清蛋白醋酸纖維素薄膜電泳。較慢，從而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)1100顆粒（1～100nm）范圍之內(nèi)。蛋白質(zhì)顆粒表面大多為親水基團，可吸引水分子，使顆粒表面形成一層水化膜；此外蛋白質(zhì)在等電點以10分鐘外的pH環(huán)境中顆粒表面帶有同種電荷。水化膜和表面電荷可阻斷蛋掛圖或幻燈白質(zhì)顆粒相互聚集，避免蛋白質(zhì)從溶液中析出，起到使膠粒穩(wěn)定的片：蛋白質(zhì)膠作用。如去除蛋白質(zhì)膠粒表面電荷和水化膜兩個穩(wěn)定因素，蛋白質(zhì)體顆粒的沉極易從溶液中析出而產(chǎn)生沉淀。液平衡中起著重要的作用。蛋白質(zhì)溶液中的膠粒，在一定的超速離心力作用下，可以發(fā)生沉降。單位力場中蛋白質(zhì)顆粒的沉降速度即為沉降系數(shù)（S質(zhì)的分子量越大、顆粒密度越大其沉降系數(shù)也越大。故超速離心法可用于蛋白質(zhì)的分離純化和分子量的測定。生物化學(xué)中對超大分子的組裝體常以沉降系數(shù)命名，如原核生物核蛋白體的大亞基和小亞50S30S三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固

淀10分鐘在某些物理或化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象被破壞，掛圖或幻燈從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性喪失，稱為蛋白質(zhì)的變性。引起變性的化學(xué)因素有強酸、強堿、有機溶劑、尿素、去污劑、重金屬離子等；物理因素有高熱、高壓、超聲波、紫外線、X射線等。蛋白質(zhì)變性的實質(zhì)是次級鍵斷裂，空間結(jié)構(gòu)被破壞，但不涉及氨基酸序列的改變，一級結(jié)構(gòu)仍然存在。蛋白質(zhì)變性后的特點：溶解度降低，易于沉淀，結(jié)晶能力消失黏度增加，生物活性喪失，易被蛋白酶水解等。

素蛋白質(zhì)變性在醫(yī)學(xué)上具有重要的實際應(yīng)用價值。例如消毒滅菌和保存生物制品等。大多數(shù)蛋白質(zhì)變性后，空間構(gòu)象嚴(yán)重破壞，不能恢復(fù)其天然狀態(tài)，稱為不可逆性變性；若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除掛圖或幻燈變性因素，有些可恢復(fù)其天然構(gòu)象和生物活性,稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性。片核糖核例如：核糖核酸酶的變性與復(fù)性。 酶變性與蛋白質(zhì)自溶液中析出的現(xiàn)象稱為沉淀。蛋白質(zhì)膠粒失去兩個穩(wěn)定因素就會發(fā)生沉淀。使蛋白質(zhì)沉淀的方法有鹽析法、有機溶劑、重金屬鹽及生物堿試劑的沉淀等。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，但不一pH集而沉淀。而溶液的pH值遠(yuǎn)離其等電點時，蛋白質(zhì)可不產(chǎn)生沉淀。闡明變性、沉沉淀的蛋白質(zhì)易發(fā)生變性，但并不都變性，如鹽析。 淀與凝固加熱使蛋白質(zhì)變性并結(jié)成凝塊此凝塊不再溶于強酸或強堿中，關(guān)系。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的凝固作用。凝固實際上是蛋白質(zhì)變性后進一步發(fā)展的不可逆的結(jié)果。四、蛋白質(zhì)的紫外吸收蛋白質(zhì)分子中含有具有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸殘基，在280nm量分折。五、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)蛋白質(zhì)分子中的肽鍵以及氨基酸殘基的某些化學(xué)基團，可與有關(guān)的試劑呈現(xiàn)顏色反應(yīng)稱為蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)，這些反應(yīng)可用于蛋白質(zhì)的定性、定量分析。雙縮脲反應(yīng)分子中含有兩個或兩個以上氨基甲酰基（-CONH）的化合物能與堿性銅溶液作用，形成紫紅色的絡(luò)合物，稱為雙2縮脲反應(yīng)。蛋白質(zhì)和多肽分子中的肽鍵能發(fā)生此呈色反應(yīng)，其顏色的深淺與蛋白質(zhì)含量成正比。臨床檢驗中常用雙縮脲法測定血清總蛋白、血漿纖維蛋白原的含量。pH5～7

10分鐘液中可與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物。Folin-酚試劑反應(yīng)蛋白質(zhì)分子中的酪氨酸殘基在堿性條件下，與酚試劑（磷鎢酸和磷鉬酸）反應(yīng)生成藍(lán)色化合物。此反應(yīng)的10010～20第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分類一、按組成分類 5分鐘可將蛋白質(zhì)分為單純蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)2大類。單純蛋白質(zhì)表2-2蛋白僅由氨基酸組成。結(jié)合蛋白質(zhì)除蛋白質(zhì)部分外，還含有非蛋白部分質(zhì)按化學(xué)組被稱為輔基。

二、按分子形狀分類

成分類。根據(jù)分子形狀的不同，可將蛋白質(zhì)分為球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)2大類。三、按功能分類根椐蛋白質(zhì)的功能不同，將蛋白質(zhì)分為活性蛋白質(zhì)和非活性蛋教 案 末 頁5分鐘蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)分為一級、二級、三級和四級。一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，二級、三級、四級結(jié)構(gòu)稱為空間結(jié)構(gòu)或構(gòu)象。一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序。一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，空間結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的各種功能也有著密切的關(guān)系。小結(jié) 蛋白質(zhì)具有氨基酸的一些重要理化性質(zhì)，如兩性電離和等電點、紫外吸收性質(zhì)及呈色反應(yīng)等但蛋白質(zhì)又表現(xiàn)出高分子化合物的性質(zhì)天然蛋白質(zhì)常以穩(wěn)定的親水膠體溶液存在，這主要是由于蛋白質(zhì)顆粒表面形成了水化膜和相同電荷所致。蛋白質(zhì)變性主要是空間結(jié)構(gòu)受到破壞，不涉及蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的改變和肽鍵的斷裂。蛋白質(zhì)變性