生物化學(xué)課件第二章蛋白質(zhì)的化學(xué)

第二章蛋白質(zhì)的化學(xué)PPT課件蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動(dòng)過(guò)程。第一節(jié)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

1.蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必不可少的重要成分

人體45%

細(xì)菌50%~80%

真菌14%~52%

酵母菌14%~50%

蛋白質(zhì)占干重

2.蛋白質(zhì)是一種生物功能的主要執(zhí)行者

酶的催化作用調(diào)節(jié)作用(多肽類激素)

運(yùn)輸功能運(yùn)動(dòng)功能免疫保護(hù)作用接受、傳遞信息的受體毒蛋白沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命第二節(jié)蛋白質(zhì)的分類一、根據(jù)分子形狀分類球狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)二、根據(jù)組成分類單純蛋白結(jié)合蛋白三、根據(jù)功能分類活性蛋白非活性蛋白一、蛋白質(zhì)的元素組成碳(C)50%氫(H)6%氧(O)19%~24%氮(N)16%硫(S)0%~3%少量的磷(P)，鐵(Fe)，銅(Cu),鋅(Zn)和碘(I)等

第三節(jié)蛋白質(zhì)的化學(xué)組成蛋白質(zhì)含量的測(cè)定:－－－凱氏定氮法(測(cè)定氮的經(jīng)典方法)100克樣品中蛋白質(zhì)含量＝可測(cè)每克樣品中含N量×6.25×100(%)二、組成蛋白質(zhì)的基本單位—氨基酸CαRH3N+HCOO-CαRH2NHCOOH非解離形式兩性離子形式氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：

同一碳原子上連－COOH－NH2共有20種基本氨基酸，各種氨基酸的不同在于R側(cè)鏈各不相同.2、根據(jù)氨基酸側(cè)鏈理化性質(zhì)分為以下四類：（1）非極性疏水性氨基酸：R無(wú)極性（2）極性中性氨基酸：R有極性,不帶電荷（3）酸性氨基酸：R有極性，帶負(fù)電荷

（4）堿性氨基酸：R有極性，帶正電荷

（1）非極性疏水性氨基酸：R無(wú)極性（2）極性：極性中性氨基酸

R-基含有極性基團(tuán)；

生理pH條件下不解離。

（3）極性帶負(fù)電荷

：酸性氨基酸

R-基有COOH(COO-)

帶負(fù)電荷

（4）極性帶正電荷

：堿性氨基酸

R-基有NH2(NH3+)帶正電荷

氨基酸的用途臨床藥物：精氨酸、谷氨酸治療肝昏迷食品：谷氨酸是味精的主要成分氨基酸保健品生物體活性蛋氨酸是S-腺苷蛋氨酸，它是活潑甲基的供應(yīng)者。第四節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

二級(jí)結(jié)構(gòu)

三級(jí)結(jié)構(gòu)

四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)

一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)概念：指不同種類和數(shù)量的氨基酸按照特定的排列順序通過(guò)肽鍵相連形成的多肽鏈。維系鍵：肽鍵（-CO-NH-，主）二硫鍵（次）肽鍵CysMetPhe

Lys

Ser

Thr

Val

NH2

COOH

存在形式：鏈狀

肽鍵：一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。

OH+H2N+HOC

O

CH2

NH2

H

C

丙氨酸

苯丙氨酸肽鍵CH2

NH2

H

C

C

O

HOCH3

H

C

NH

－C

O

二肽丙苯氨丙氨酸C

O

HOCH3

NHH

C

H+H2O多肽鏈的結(jié)構(gòu)式絲氨酸纈氨酸酪氨酸天冬氨酸谷氨酰胺N端C端氨基末端氨基末端

關(guān)于蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)組成蛋白質(zhì)的氨基酸的數(shù)目。多肽鏈的氨基酸種類順序：最重要，是功能的基礎(chǔ)。多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。決定空間結(jié)構(gòu)，是功能的基礎(chǔ)。

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Leu-腦啡肽血紅蛋白珠蛋白亞鐵血紅素鐮刀形紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞與鐮刀形紅細(xì)胞的掃描電鏡圖Hb-（正常人）纈-組-亮-蘇-脯-谷-谷-賴…Hb-S（患者）纈-組-亮-蘇-脯-纈-谷-賴…正常紅細(xì)胞鐮形紅細(xì)胞貧血病人Hb(HbS)β亞基N-val

·

his

·

leu

·

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·

pro·

val

·

glu

·

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·

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C肽鏈CACGTG基因正常成人Hb(HbA)β亞基N-val

·

his

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leu

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thr

·

pro·

glu

·

glu

·

·

·

·

·

·

C肽鏈CTCGAG基因HbA和HbSβ亞基肽鏈比較Theelongatedcellstendtoblockcapillaries,causinginflammationandconsiderablepain二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)。（一）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

1、概念：在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過(guò)

氫鍵的作用，多肽鏈主鏈骨架由于折疊、盤(pán)曲而形成的空間結(jié)構(gòu)。維系鍵：氫鍵2、主要形式：①α－螺旋：由肽鍵平面盤(pán)旋形成的螺旋狀構(gòu)象。②β－折疊：肽鍵平面呈伸展的鋸齒狀排列形成的結(jié)構(gòu)。

③β－折角：

肽鏈出現(xiàn)180°回折的轉(zhuǎn)角處結(jié)構(gòu)。④無(wú)規(guī)則線團(tuán)：肽平面不規(guī)則排列(二)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤(pán)繞折疊形成更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)維系鍵：氫鍵、疏水鍵、離子鍵。(三)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)或兩個(gè)以上具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽借次級(jí)鍵締合而成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。每一個(gè)三級(jí)結(jié)構(gòu)也稱為一個(gè)亞基或亞單位。維系鍵：范德華力、離子鍵、氫鍵

四級(jí)結(jié)構(gòu)的單個(gè)亞基無(wú)生物活性。血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)

由4個(gè)亞基組成一級(jí)結(jié)構(gòu)→二級(jí)結(jié)構(gòu)→三級(jí)結(jié)構(gòu)→四級(jí)結(jié)構(gòu)亞基

蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)基本單位－氨基酸一級(jí)結(jié)構(gòu)：二級(jí)結(jié)構(gòu)：三級(jí)結(jié)構(gòu)：四級(jí)結(jié)構(gòu)：維系蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的鍵肽鍵（主）、二硫鍵氫鍵疏水鍵、氫鍵、離子鍵范德華力、氫鍵、鹽鍵、二硫鍵第五節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能一級(jí)結(jié)構(gòu)是形成空間結(jié)構(gòu)的物質(zhì)基礎(chǔ)；空間結(jié)構(gòu)是生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。一、蛋白質(zhì)的變性1、概念：天然蛋白質(zhì)受到物理、化學(xué)因素的影響，導(dǎo)致其空間結(jié)構(gòu)的破壞，從而使蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)發(fā)生改變和生物功能的喪失稱為蛋白質(zhì)的變性作用。第六節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)2、引起蛋白質(zhì)變性的因素：物理因素：加熱，紫外線，超聲波，劇烈震蕩,X-射線等?；瘜W(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子、尿素、丙酮、乙醇等。變性本質(zhì)：空間結(jié)構(gòu)破壞，一級(jí)結(jié)構(gòu)不變（肽鍵完整）。3、變性作用的特征（1）生物活性喪失（2）某些理化性質(zhì)改變

變性蛋白的溶解度減小。二、蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點(diǎn)PrRH2NHCOOH-NH2＋H2O-NH3＋＋OH－

陽(yáng)離子,堿性-COOHCOO－

＋H＋陰離子,酸性兩性電離PrRH3N+HCOO-等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)中所帶的正電荷與負(fù)電荷相等而呈電中性（此時(shí)為兩性離），此時(shí)溶液的pH

稱為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)，常用pI表示。PrRH3N+HCOO-

pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負(fù)PrCOOHNH3++H++

OH-+H++

OH-PrCOO-NH2電泳：移向陰極pH=pI

凈電荷=0PrCOO-NH3+PrH2NCOOH電泳：移向陽(yáng)極電泳：不移動(dòng)，此時(shí)溶解度最小等電點(diǎn)分別是pI=9.54、pI=4.0、pI=7.0的三種氨基酸,在pH=7.0的溶液中，分別帶___電、_____電和_____；電泳時(shí)分別移向_____、______和______極。1、具有膠體溶液特征：Pr在水溶液中形成1-100nm的顆粒。2、蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定性的因素：布朗運(yùn)動(dòng)帶同種電荷，互相排斥；表面極性基團(tuán)與水形成“水化膜”。三、膠體性質(zhì)3、生理作用：與血漿膠體滲透壓的形成、血液與組織之間的物質(zhì)交換等有關(guān)。透析工作圖半透膜原理四、蛋白質(zhì)的沉淀蛋白質(zhì)分子聚集而從溶液中析出的現(xiàn)象稱為沉淀。中性鹽沉淀反應(yīng)有機(jī)溶劑沉淀加熱沉淀反應(yīng)重金屬鹽沉淀反應(yīng)生物堿試劑沉淀反應(yīng)常用的沉淀方法：(一)中性鹽沉淀反應(yīng)常用的中性鹽：硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉性質(zhì)：鹽溶：加少量中性鹽，蛋白質(zhì)溶解度增加；鹽析：加高濃度中性鹽，蛋白質(zhì)溶解度減小特點(diǎn)：蛋白質(zhì)不變性。(二)有機(jī)溶劑沉淀試劑：乙醇、甲醇、丙酮等是脫水劑。特點(diǎn)：蛋白質(zhì)沉淀且變性。（三）加熱沉淀反應(yīng)特點(diǎn)：等電點(diǎn)時(shí)易變性沉淀；其余條件雖變性但不易沉淀（四）重金屬鹽沉淀反應(yīng)（五）生物堿試劑沉淀反應(yīng)蛋白質(zhì)沉淀與變性的關(guān)系：沉淀與變性是兩個(gè)不同的概念，兩者有聯(lián)系但又不完全一致。（1）蛋白質(zhì)變性可表現(xiàn)為沉淀，亦可表現(xiàn)為溶解狀態(tài)。例如在等電點(diǎn)時(shí)加熱，蛋白質(zhì)易變性沉淀；但在等電點(diǎn)偏酸性溶液中加熱，蛋白質(zhì)變性也不易沉淀。（2）蛋白質(zhì)沉淀有時(shí)可以是變性，亦可以不變性，取決于沉淀方法與條件及蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)是否破壞。例如蛋白質(zhì)溶液中加入有機(jī)溶劑，蛋白質(zhì)變性并沉淀；而高濃度中性鹽可使蛋白質(zhì)沉淀，但蛋白質(zhì)不變性。1、茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)與茚三酮的丙酮溶液在pH5－7的溶液一起加熱可呈現(xiàn)藍(lán)紫色反應(yīng)。五、蛋白質(zhì)的顯色反應(yīng)2.雙縮脲反應(yīng)

在強(qiáng)堿性溶液中，蛋白質(zhì)與CuSO4反應(yīng)，生成紫紅色化合物，這個(gè)反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)。

蛋白質(zhì)分子中肽鍵反應(yīng)，肽鍵要完整。生成的顏色深淺與肽鍵數(shù)量成正比。用于蛋白質(zhì)的定性定量檢查。

酚試劑（磷鎢酸－磷鉬酸化合物）

蛋白質(zhì)分子中酪氨酸、色氨酸3、酚試劑反應(yīng)（福林反應(yīng)）＋

藍(lán)色化合物

用于蛋白質(zhì)的含量測(cè)定（藍(lán)色越深，含量越高）第七節(jié)蛋白質(zhì)的分離與純化

的基本原理蛋白質(zhì)的含量測(cè)定方法1、凱氏定氮法：測(cè)氮量2、福林－酚試劑法3.雙縮脲反應(yīng)肽鍵結(jié)構(gòu)要完整。生成的紫紅色深淺與肽鍵數(shù)量成正比。4.紫外分光光度法針對(duì)含苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸等芳香族氨基酸的蛋白質(zhì)，在波長(zhǎng)280nm處有特征性的最大吸收峰。5、BCA比色法6、Bradford蛋白分析法

下課了！

復(fù)習(xí)與鞏固1、蛋白質(zhì)中氮的含量是（）。2、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位是（）。3、氨基酸在體內(nèi)的代謝表現(xiàn)為（）和（）兩個(gè)方面。4、蛋白質(zhì)多肽鏈中的肽鍵是通過(guò)一個(gè)氨基酸的_____基和另一氨基酸的_____基連接而形成的。

5、必需氨基酸是指合成人體蛋白需要的氨基酸；非必需氨基酸是指合成人體蛋白不需要的氨基酸。（）.6、構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸都是必需氨基酸。7、蛋白質(zhì)的變性是蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)的破壞，因此涉及肽鍵的斷裂。8、具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，它的每個(gè)亞基單獨(dú)存在時(shí)仍能保存蛋白質(zhì)原有的生物活性。

氨基酸的通式是（）ABCαRH2NHCOOHHCCαRH2NCOOHNH2CαRH2NCOOHCOOHCαRH2NCOOHHD蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是指（）。A、一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)B、一、二、四級(jí)結(jié)構(gòu)C、一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)D、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)功能的基礎(chǔ)是（）。A、一級(jí)結(jié)構(gòu)B、二級(jí)結(jié)構(gòu)C、三級(jí)結(jié)構(gòu)D、四級(jí)結(jié)構(gòu)維系一級(jí)結(jié)構(gòu)的鍵是();維系二級(jí)結(jié)構(gòu)的鍵是（）。A、氫鍵B、肽鍵和氫鍵C、肽鍵和二硫鍵D、肽鍵和離子鍵蛋白質(zhì)