蛋白质的结构与功能1药学.ppt

Welcome!,莆田学院生化教研室,第一章 绪 论,发 展 简 史,研 究 对象和内 容,生物化学与医学课程,古代：公元前21世纪前 近代：盛行欧洲 1903 年引用“生物化学”,生物化学与药学的关系,18世纪下半叶：舍勒（德） 从动植物提取（乳、柠檬、酒石、苹果、 尿）酸、甘油 拉瓦锡（法）C、H CO2 H2O 20世纪初：费歇（德） 缬、脯、羟脯： 18氨基酸的多肽链 20世纪50年代：1953沃森、克里克 DNA双螺旋结构 20世纪70年代：因基工程、PCR技术 20世纪90年代：因基组计划,公元前21世纪前：酒曲（酶）制酒 公元前12世纪前：酿酒、制醋 汉代 ：刘安制豆腐 公元7世纪：孙思邈用猪肝治夜盲症 北宋沈括记载：用皂汁沉淀法从尿中提取性激素 制剂 明末宋应星记载：用石灰沉清法制糖 吴宪：制血滤液、血糖测定、蛋白质变性 1965年结晶牛胰岛素 1981年酵母丙氨酸tRNA,生物化学：,指运用物理、化学的理论和方法，从分 子水平上来研究生命现象的一门科学,（一）、对象：生物,（二）、内容,1、叙述生化（物质组成和结构） 2、动态生化（物质代谢与调节） 3、机能代谢（物质的生理功能） 4、基因信息的传递以及调控机制,物质代谢 能量代谢,合成 分解,第二章 蛋白质的化学,氨基酸,蛋白质,沙土砌成砖,砖块垒成墙,元素,墙组成建筑物,生命,第一节 蛋白质的分子组成,只有20种哟！,自然界有大约300多种氨基酸、百亿种蛋白质，但是，组成人体蛋白的氨基酸。,-CH3, -SH -COOH, -CH2OH -NH2, -CONH2,氨基酸结构通式,氨基酸的结构特点,1、除脯氨酸外都为 - 氨基酸,2、除甘氨酸外都为L - - 氨基酸,NH2,H,L - - 氨基酸,氨基酸的分类,极性侧链氨基酸,非极性侧链氨基酸,电离的极性侧链氨基酸,非电离的极性侧链氨基酸,指中性溶液中不电离,包括2个酸性氨基酸和3个碱性氨基酸,根据侧链的结构和理化性质,谷氨酸、天冬氨酸,赖氨酸精氨酸组氨酸,肽，肽键,N-端,C-端,氨基酸残基,肽键,蛋白质的分类,蛋白质的形状,蛋白质组成成分,结合蛋白质,单纯蛋白质,球状蛋白质,纤维状蛋白质,第二节 蛋白质的分子结构,一级结构,高级结构,蛋白质一级结构,蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。,蛋白质的空间结构,蛋白质的空间结构：指蛋白质分子内各原子围绕某些共价键的旋转而形成的各种空间排布及相互关系。 肽键平面：肽键中的四个原子与相邻的两个碳原子处在同一平面称为。,蛋白质二级结构,多肽链中主链骨架原子在局部空间的排列分布状况，并不涉及各R侧链的空间排布。,肽单元/肽键平面,肽链的主链原子中CC和CN之间的单键可以旋转，此单键的旋转决定两个肽键平面的相对关系。肽键平面的相对旋转，使主链可以多种构象出现。,围绕肽键C原子和N原子的三个键角之和均为360。， 说明肽键及其相连的四个原子共处一个平面,肽键的C-N键长，比单键短，比双键长， 具有部分双键的性质，不能自由旋转。,-螺旋,-折叠,-转角,无规卷曲,二级结构的形式,特点： 右手螺旋。 氨基酸侧链伸向螺旋外侧。 每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54nm。 主链中每个肽键的亚氨基与后面第四个肽键平面的羰基氧构成氢键。,影响-螺旋形成的因素：,2、侧链的大小,1、酸性氨基酸、碱性氨基酸,3、脯氨酸,-折叠结构,特点: 相邻两肽键平面间折叠成锯齿状。 氨基酸残基侧链位于锯齿状结构的上下 方。 两条以上肽链或一条肽链的若干肽段的锯 齿状结构可平行排列，两条肽链走向可 相同（顺向平行），也可相反（反向平 行）。 稳定因素是链间肽键的羰基与亚氨基形成 的氢键.,影响因素：侧链大小,蛋白质三级结构,一条多肽链中所有原子在空间的整体排布。,结构域： 蛋白质分子中具有相对独立结构和功能的区域。,蛋白质四级结构,亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，但不包括亚基内部的空间结构。,具有独立三级 结构的多肽链。,总结表,讨论,1、对于所有蛋白质是否都要具有四级结构才能体现生物学活性？ 2、具有两条或两条以上多肽链的蛋白质是否都有四级结构？请举例说明。,第三节 蛋白质结构与功能的关系,一级结构决定高级结构！,高级结构决定蛋白质的活性！,蛋白质一级结构与功能的关系,一级结构与功能的关系,一级结构是空间构象的基础,一级结构相似的多肽或蛋白质， 其空间构象及功能也相似。,起关键作用的氨基酸残基缺失或被替代， 会严重影响空间构象及生理功能。,如：胰岛素 细胞色素,分子病,DNA,由于遗传基因的改变，引起基因密码的变化，导致所编码的蛋白质的一级结构异常，最终产生蛋白质功能异常引起的疾病。,分子病的典型例子镰刀形红细胞贫血,亲水的谷氨酸,疏水的缬氨酸,正常Hb(水溶性),异常Hb(聚集成丝),正常人,镰刀形红细胞贫血,红细胞形状改变，相互粘结，脆性增加。,氧结合能力大大降低,溶血性贫血,蛋白质空间结构与功能的关系,肌红蛋白和血红蛋白结构,R型（疏松型）肺,T型（紧密型）组织,O2,CO2,第四节 蛋白质的理化性质及其分离纯化,蛋白质的理化性质,蛋白质的两性解离,电泳：带电粒子在电场作用下向电极相反的电极移动的现象,负极,不移动,正极,颗粒所带电荷的性质决定泳动方向， 决定泳动速度的因素：电荷数目、颗粒大小和形状,等电点（PI）：在某一PH溶液中，某物质所带正、负电荷相等，即净电荷为零，此时溶液的PH值称为。,胶体性质（直径1 100nm）,稳定因素：水化膜、电荷,亲水胶体,亲水胶体,亲水胶体,脱水,脱水,脱水,不沉淀,不沉淀,沉淀,蛋白质的变性,作用机制：二硫键、非共价键破坏 结构基础：蛋白质构象的破坏 主要表现：生物活性的丧失,在某些理化因素作用下，蛋白质的空间构象被破坏， 导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，称为蛋 白质的变性。,变性的意义,蛋白质沉淀,蛋白质的复性,色氨酸、酪氨酸,280nm,紫外吸收性质,呈色反应,茚三酮反应,双缩脲反应,酚试剂反应,-氨基,肽键,酪,蛋白质的免疫学特性,1、盐析：破坏水化膜并抑制电离 作用：分离纯化蛋白质 特点：不发生变性,2、有机溶剂：夺取水化膜 特点：低温下不变性,沉淀蛋白质的方法：,3、重金属盐( PH PI ) 特点：变性 4、生物碱试剂（ PH PI）,COO,Pr,NH2,Pr,COOAg,NH2,Ag+,COOH,CCl3COO,Pr,Pr,NH3+,NH3+ooCCl3C,COOH,特点：变性,讨论,沉淀的蛋白质一定发生变性，变性的蛋白质一定会沉淀，对吗？,蛋白质的分离纯化及鉴定,一、蛋白质的提取：利用超声波、电动搅拌器、匀浆器等