第二章蛋白質(zhì)的基礎知識演示文稿

第二章蛋白質(zhì)的基礎知識演示文稿成都中醫(yī)藥大學峨眉學院童娟制1目前一頁\總數(shù)六十九頁\編于八點成都中醫(yī)藥大學峨眉學院童娟制2優(yōu)選第二章蛋白質(zhì)的基礎知識目前二頁\總數(shù)六十九頁\編于八點第一節(jié)蛋白質(zhì)概述第二節(jié)氨基酸第三節(jié)蛋白質(zhì)基本結構第四節(jié)蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)授課時序：第五節(jié)氨基酸代謝第六節(jié)氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)類藥物簡介目前三頁\總數(shù)六十九頁\編于八點第一節(jié)蛋白質(zhì)概述一、蛋白質(zhì)的化學概念二、蛋白質(zhì)的生物學功能三、蛋白質(zhì)的元素組成四、蛋白質(zhì)的分類目前四頁\總數(shù)六十九頁\編于八點“造物主”最初帶給生命以幾種形式或一種形式，然后進化接著開始從如此簡單的形式開始，永不停息地產(chǎn)生出業(yè)已存在的最美麗的最有價值的東西，而且今后仍將進化下去?！段锓N起源》達爾文生命的起源必然是通過化學途經(jīng)實現(xiàn)的，只要把蛋白質(zhì)的化學成份弄清楚以后，化學就能著手制造出活的蛋白質(zhì)來，如果化學有一天能用人工的方法制造蛋白質(zhì)，那么這樣的蛋白質(zhì)就一定會顯示出生命現(xiàn)象?！斗炊帕终摗范鞲袼挂?蛋白質(zhì)的化學概念Protein字源出自希臘文它是“最初的”“第一重要的”意思蛋白質(zhì)是生命存在的主要形式!定義：是由氨基酸組成的，具有復雜結構的大分子物質(zhì)。目前五頁\總數(shù)六十九頁\編于八點二、蛋白質(zhì)的生物學功能生物體的組成成分

酶調(diào)節(jié)功能運輸和儲存運動防御凝血基因的調(diào)控營養(yǎng)構成生物機體的結構蛋白，如肌動蛋白、肌球蛋白具有催化功能的蛋白質(zhì)免疫球蛋白氮平衡必需氨基酸互補作用目前六頁\總數(shù)六十九頁\編于八點三、蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)是一類含氮有機化合物，除含有碳、氫、氧外，還有氮和少量的硫。某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、碘、鋅和銅等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為：

C50~60％

H6~8％

O19~24％

N16%S0—4％其他微量N的含量平均為16%——凱氏（Kjadehl）定氮法的理論基礎。目前七頁\總數(shù)六十九頁\編于八點蛋白質(zhì)含量的測定：

凱氏定氮法(測定氮的經(jīng)典方法)

優(yōu)點：對原料無選擇性，儀器簡單，方法也簡單；

缺點：易將其他氮都歸入蛋白質(zhì)中,不精確。一般，樣品含氮量平均在16%，取其倒數(shù)100/16=6.25，即為蛋白質(zhì)換算系數(shù)，其含義是樣品中每存在1g元素氮，就說明含有6.25g蛋白質(zhì)；故：單位樣品中蛋白質(zhì)的含量=單位樣品中含氮量×6.25

目前八頁\總數(shù)六十九頁\編于八點1、依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類：①球狀蛋白質(zhì)（globularprotein）：外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。②纖維狀蛋白質(zhì)（fibrousprotein）：分子類似纖維或細棒，大多數(shù)不溶于水和稀鹽，堅韌物質(zhì)。2、按照蛋白質(zhì)的化學組成分：①簡單蛋白(simpleprotein)：又稱為單純蛋白質(zhì)；這類蛋白質(zhì)只含氨基酸，不含其它成分。②結合蛋白(conjugatedprotein)：又稱為復合蛋白質(zhì)；由簡單蛋白與其它非蛋白成分結合而成分。四、蛋白質(zhì)的分類目前九頁\總數(shù)六十九頁\編于八點3、按照生物功能分類①活性蛋白質(zhì)：參與代謝反應的蛋白質(zhì)。②非活性蛋白質(zhì)：對生物體起保護和支持作用的蛋白質(zhì)。4、按營養(yǎng)價值分類：①完全蛋白質(zhì)：含有人體所必須的各種氨基酸②不完全蛋白質(zhì)：缺乏人體所必須的某些氨基酸四、蛋白質(zhì)的分類目前十頁\總數(shù)六十九頁\編于八點

第二節(jié)氨基酸一、氨基酸的概念二、氨基酸的結構特點三、氨基酸的分類四、氨基酸的理化性質(zhì)五、氨基酸的連接方式六、生物活性肽目前十一頁\總數(shù)六十九頁\編于八點

氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結構單位。氨基酸是具有氨基（-NH2）或亞氨基（-NH-）和羧基（-COOH）的有機分子。一、氨基酸的概念（AminoAcid）目前十二頁\總數(shù)六十九頁\編于八點不帶電形式

H2N—Cα—HCOOHR組成蛋白質(zhì)的天然氨基酸主要有20種，除脯氨酸外，其他19種都具有α-型氨基酸的通式二、氨基酸的結構特點目前十三頁\總數(shù)六十九頁\編于八點2、兩性電解質(zhì)不帶電形式

H2N—C—HCOOHR

+H3N—C—HCOO-R兩性離子形式

二、氨基酸的結構特點目前十四頁\總數(shù)六十九頁\編于八點3、手性分子：旋光性

除甘氨酸外，目前已知的天然蛋白質(zhì)中的氨基酸均為的L-氨基酸二、氨基酸的結構特點目前十五頁\總數(shù)六十九頁\編于八點三、氨基酸的分類根據(jù)氨基酸分子中所含氨基和羧基數(shù)目的中性氨基酸：分子中含一個氨基，一個羧基酸性氨基酸：分子中含一個氨基，兩個羧基堿性氨基酸：分子中含兩個氨基，一個羧基根據(jù)R基的物理性質(zhì)分親水氨基酸：極性疏水氨基酸：非極性8種人體必須氨基酸：

MetTrpLysValIleLeuPheThr

假設來寫一兩本書

+H3N—C—HCOO-R兩性離子形式目前十六頁\總數(shù)六十九頁\編于八點外觀形狀：無色晶體或粉末狀熔點高：200～300℃溶解性：水中溶解度差別較大，不溶于有機溶劑。光學性質(zhì)：紫外吸收性（酪、色、苯丙）、旋光性（L-型）1、一般物理性質(zhì)四、氨基酸的理化性質(zhì)目前十七頁\總數(shù)六十九頁\編于八點2、一般化學性質(zhì)四、氨基酸的理化性質(zhì)氨基酸的等電點（PI）

PI：在某一條件下，氨基酸所帶凈電荷為零，此時環(huán)境的PH值目前十八頁\總數(shù)六十九頁\編于八點1、肽鍵：氨基酸之間脫水后形成的共價鍵稱肽鍵，又稱酰胺鍵。五、氨基酸的連接方式目前十九頁\總數(shù)六十九頁\編于八點2、肽平面：肽鏈中從一個Cα到另一個Cα之間的結構五、氨基酸的連接方式目前二十頁\總數(shù)六十九頁\編于八點2、特征肽單位是一個剛性平面結構肽鍵上的原子呈反式構型（pro除外）相鄰肽平面構成二面角（二）肽平面五、氨基酸的連接方式目前二十一頁\總數(shù)六十九頁\編于八點完全伸展的多肽主鏈構象α-碳原子酰胺平面Φ=1800，ψ=1800Φ=00，ψ=00的多肽主鏈構象酰胺平面Φ=00，ψ=00側(cè)鏈非鍵合原子接觸半徑目前二十二頁\總數(shù)六十九頁\編于八點3、肽：氨基酸通過肽鍵連接起來形成的化合物。.五、氨基酸的連接方式構成肽鏈的氨基酸已殘缺不全，稱為氨基酸殘基

目前二十三頁\總數(shù)六十九頁\編于八點4、多肽鏈五、氨基酸的連接方式多肽鏈可以看成由Cα串聯(lián)起來的無數(shù)個酰胺平面組成目前二十四頁\總數(shù)六十九頁\編于八點1、谷胱甘肽（GSH）在保持某些要求巰基的酶活性中起重要作用！六、生物活性肽目前二十五頁\總數(shù)六十九頁\編于八點短桿菌肽S由短桿菌產(chǎn)生的10肽環(huán)。2、

抗生素類多肽青霉素含D-Cys和D-Val的二肽衍生物作用于革蘭氏陽性細菌細胞壁肽聚糖的合成六、生物活性肽目前二十六頁\總數(shù)六十九頁\編于八點3、腦啡肽腦啡肽具有強烈的鎮(zhèn)痛作用，不上癮。Met-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu4、胰高血糖素

由胰島α-細胞分泌的29肽。促進糖分解代謝的激素，同時促進胰島素的分泌。六、生物活性肽目前二十七頁\總數(shù)六十九頁\編于八點第三節(jié)蛋白質(zhì)基本結構一、蛋白質(zhì)的一級結構二、蛋白質(zhì)的空間結構三、蛋白質(zhì)一級結構與功能的關系四、蛋白質(zhì)空間結構與功能的關系目前二十八頁\總數(shù)六十九頁\編于八點1952年丹麥人Linderstrom-Lang最早提出蛋白質(zhì)的結構可以分成四個層次: 一級結構：氨基酸序列 二級結構：多肽主鏈結構 三級結構：所有原子的空間位置四級結構：多聚體目前二十九頁\總數(shù)六十九頁\編于八點共價鍵次級鍵化學鍵

肽鍵一級結構氫鍵二硫鍵二、三、四級結構疏水鍵鹽鍵范德華力三、四級結構蛋白質(zhì)分子中的共價鍵與次級鍵配位鍵目前三十頁\總數(shù)六十九頁\編于八點一、蛋白質(zhì)的一級結構一級結構又叫初級結構、基本化學結構或共價結構。1969年國際純粹與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)定義為：一級結構即肽鏈中的氨基酸順序。目前三十一頁\總數(shù)六十九頁\編于八點研究一級結構需要闡明的內(nèi)容包括：（1）多肽鏈數(shù)目。（2）每條肽鏈的末端殘基種類。（3）每條肽鏈的氨基酸順序。（4）鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的配置等。一、蛋白質(zhì)的一級結構目前三十二頁\總數(shù)六十九頁\編于八點

胰島素的一級結構一、蛋白質(zhì)的一級結構目前三十三頁\總數(shù)六十九頁\編于八點——指蛋白質(zhì)多肽鏈中主鏈原子的空間排布1、α-螺旋主要特征：多肽主鏈按右手或左手方向盤繞，一般形成右手螺旋。每圈螺旋：3.6個氨基酸殘基；螺距：0.54nm。結構穩(wěn)定的主要化學鍵：氫鍵。構成螺旋的每個Cα都取相同的二面角。影響形成和穩(wěn)定的因素：氨基酸組成和排列順序（一）蛋白質(zhì)的二級結構二、蛋白質(zhì)的空間結構目前三十四頁\總數(shù)六十九頁\編于八點α-螺旋二、蛋白質(zhì)的空間結構目前三十五頁\總數(shù)六十九頁\編于八點2、β-折疊結構主要特征：多肽主鏈呈鋸齒狀折疊構象。側(cè)鏈R基交替地分布在片層平面的上下。結構穩(wěn)定的主要化學鍵：氫鍵（一）蛋白質(zhì)的二級結構二、蛋白質(zhì)的空間結構目前三十六頁\總數(shù)六十九頁\編于八點主要特征：由多肽鏈上4個連續(xù)的氨基酸殘基組成。主鏈骨架以180°返回折疊。結構穩(wěn)定的主要化學鍵：氫鍵。脯氨酸容易出現(xiàn)在這種結構中。3、-轉(zhuǎn)角（一）蛋白質(zhì)的二級結構二、蛋白質(zhì)的空間結構目前三十七頁\總數(shù)六十九頁\編于八點主要特征：肽段有更大的任意性。穩(wěn)定、非重復性結構。受R基團的影響較大，經(jīng)常是構成蛋白質(zhì)的功能部位。4、無規(guī)則卷曲

（一）蛋白質(zhì)的二級結構二、蛋白質(zhì)的空間結構無規(guī)則卷曲細胞色素C的三級結構目前三十八頁\總數(shù)六十九頁\編于八點1、定義：蛋白質(zhì)分子中所有原子的空間排布。（二）蛋白質(zhì)的三級結構二、蛋白質(zhì)的空間結構2、構象特點結構為球形或近似球形。含多種二級結構單元。結構穩(wěn)定的主要化學鍵：二硫鍵、次級鍵（氫鍵、范德華力、疏水鍵、離子鍵）三級結構與生物活性密切相關。血紅蛋白目前三十九頁\總數(shù)六十九頁\編于八點1、定義：由多條具有三級結構的多肽鏈彼此通過非共價鍵相互連接而成的聚合體結構2、亞基：四級結構中，每一個具有獨立的三級結構的多肽鏈。（三）蛋白質(zhì)的四級結構二、蛋白質(zhì)的空間結構3、維持亞基之間的化學鍵：氫鍵、離子鍵4、單獨的亞基一般沒有生物學功能，只有完整的四級結構才有生物學功能。目前四十頁\總數(shù)六十九頁\編于八點蛋白質(zhì)的一、二、三、四級結構目前四十一頁\總數(shù)六十九頁\編于八點三、蛋白質(zhì)一級結構與功能的關系蛋白質(zhì)一級結構決定其高級結構蛋白質(zhì)一級結構與分子病代表病例：鐮刀型貧血癥-鏈N端氨基酸排列順序12345678

Hb-A（正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…Hb-S（患者）Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…正常紅細胞與鐮刀形紅細胞的掃描電鏡圖鐮刀形紅細胞正常紅細胞Val目前四十二頁\總數(shù)六十九頁\編于八點四、蛋白質(zhì)的空間結構與功能的關系蛋白質(zhì)的三維結構決定其生物學功能

Val取代Glu含氧-HbAO2O2粘性疏水斑點含氧HbS脫氧HbS疏水位點血紅蛋白分子凝集目前四十三頁\總數(shù)六十九頁\編于八點蛋白質(zhì)的一級結構決定它的空間結構特定的空間結構是蛋白質(zhì)具有生物活性的保證目前四十四頁\總數(shù)六十九頁\編于八點第四節(jié)蛋白質(zhì)的基本性質(zhì)目前四十五頁\總數(shù)六十九頁\編于八點一、蛋白質(zhì)的兩性解離及等電點pH=pI

凈電荷=0pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負PrCOOHNH3++H++OH-+H++OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+

對某一蛋白質(zhì)而言，在某一PH下，當它所帶正負電荷相等的時候，該溶液的pH值即為該蛋白質(zhì)的等電點（pI）應用：電泳分離蛋白質(zhì)技術、等電點沉淀技術目前四十六頁\總數(shù)六十九頁\編于八點二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)高分子化合物粘度大、擴散慢易沉降不能透過半透膜親水性：水化層、雙電層

目前四十七頁\總數(shù)六十九頁\編于八點三、蛋白質(zhì)的變性與復性1、蛋白質(zhì)的變性作用：蛋白質(zhì)因受某些理化因素的影響，分子的空間構象被破壞，從而導致其理化性質(zhì)及生物學活性改變的現(xiàn)象2、變性因素：物理：高溫、高壓、射線等化學：強酸、強堿、重金屬鹽等。3、變性的本質(zhì)：空間結構破壞，一級結構和分子量不變4、蛋白質(zhì)變性后的表現(xiàn)：生物學活性喪失、理化性質(zhì)改變5、蛋白質(zhì)變性作用的應用意義消毒滅菌去除雜蛋白、純化藥物保存蛋白質(zhì)生物制劑目前四十八頁\總數(shù)六十九頁\編于八點

6、蛋白質(zhì)的復性影響蛋白質(zhì)變性的理化因素消除后，某些變性蛋白質(zhì)又恢復原來的空間構象，生物學活性也隨之恢復。變性復性注意：并不是所有變性蛋白都可以復性的！三、蛋白質(zhì)的變性與復性注意：蛋白質(zhì)變性后一級結構沒有發(fā)生變化。只是空間構象發(fā)生變化。目前四十九頁\總數(shù)六十九頁\編于八點（一）可逆的沉淀作用四、蛋白質(zhì)的沉淀作用1、鹽溶與鹽析：在蛋白質(zhì)溶液中加入中性鹽時，可產(chǎn)生以下兩種現(xiàn)象：在鹽濃度很稀的范圍內(nèi)，隨著鹽濃度增加，蛋白質(zhì)的溶解度亦隨之增加，這種現(xiàn)象稱鹽溶。與鹽溶作用相反，當溶液中鹽濃度提高到一定的飽和度時，蛋白質(zhì)溶解度逐漸降低，蛋白質(zhì)分子發(fā)生絮結，成沉淀析出，這種現(xiàn)象稱為鹽析。利用鹽析的原理，加中性鹽使蛋白質(zhì)沉淀的方法叫做鹽析沉淀法。目前五十頁\總數(shù)六十九頁\編于八點2、有機溶劑沉淀

——在蛋白質(zhì)溶液中，加入能與水互溶的有機溶劑使蛋白質(zhì)產(chǎn)生沉淀的方法。機理：破壞蛋白質(zhì)的水化膜注意：（1）低溫操作。（2）在沉淀完全的前提下，時間越短越好。應用：等電點有機溶劑沉淀法、消毒滅菌、分離制備有活性的蛋白質(zhì)（一）可逆的沉淀作用四、蛋白質(zhì)的沉淀作用目前五十一頁\總數(shù)六十九頁\編于八點1、重金屬鹽沉淀：條件：溶液pH大于等電點機理：堿性條件下，蛋白質(zhì)帶負電，可與帶正電的重金屬離子結合應用：解毒2、熱凝固沉淀：條件：蛋白質(zhì)受熱變性后，溶液pH等于等電點機理：水化膜、電荷層破壞應用：豆腐工藝3、生物堿試劑沉淀：條件：溶液的pH低于等電點機理：酸性條件下，蛋白質(zhì)帶正電，可與帶負電的生物堿試劑結合應用：啤酒澄清、尿蛋白檢驗劑、“柿石癥”的原理（二）不可逆的沉淀作用四、蛋白質(zhì)的沉淀作用目前五十二頁\總數(shù)六十九頁\編于八點五、蛋白質(zhì)的紫外吸收特征蛋白質(zhì)溶液能吸收一定波長的紫外線，主要是由帶芳香環(huán)的氨基酸決定的最大吸收峰：280nm吸收能力：色>酪>苯丙測定濃度：0.1一0.5mg／ml目前五十三頁\總數(shù)六十九頁\編于八點第五節(jié)氨基酸代謝

目前五十四頁\總數(shù)六十九頁\編于八點一、氨基酸代謝庫食物蛋白經(jīng)消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）與體內(nèi)組織蛋白降解產(chǎn)生的氨基酸（內(nèi)源性氨基酸）混在一起，分布于體內(nèi)各處，參與代謝，稱為氨基酸代謝庫。氨基酸代謝庫

α-酮酸脫氨基作用酮

體氧化供能糖胺類脫羧基作用氨尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成食物蛋白消化吸收組織蛋白質(zhì)分解體內(nèi)合成氨基酸(非必需氨基酸)目前五十五頁\總數(shù)六十九頁\編于八點定義：

指氨基酸脫去氨基生成相應α-酮酸和氨的過程。方式：二、氨基酸的脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用氧化脫氨基作用聯(lián)合脫氨基作用轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)嘌呤核苷酸循環(huán)目前五十六頁\總數(shù)六十九頁\編于八點目前五十七頁\總數(shù)六十九頁\編于八點目前五十八頁\總數(shù)六十九頁\編于八點目前五十九頁\總數(shù)六十九頁\編于八點目前六十頁\總數(shù)六十九頁\編于八點血氨①氨基酸脫氨基作用②腎臟生成谷氨酰胺分解③腸道吸收①肝臟合成②合成谷氨酰胺④作為氮源尿素③中和原尿中的酸以銨鹽形式尿排