第1章蛋白质化学

第 1章 蛋白质化学导言蛋白质普遍存在于自然界各种生物体内，是一切生命活动的主要物质基础。人体内的蛋白质不仅含量丰富（约占人体干重的 45%），而且种类繁多，功能各异。这些蛋白质除承担重要的结构功能外，还参与催化反应、免疫反应、血液凝固、代谢调节、遗传物质传递与调控以及肌肉收缩等活动。本章主要介绍蛋白质的组成与结构知识。蛋白质分布特征 ：分布广、含量高 、种类多 蛋白质的生物学功能：1.作为生物催化剂（酶） 2.代谢调节作用3.免疫保护作用 4.物质的转运和存储5.运动与支持作用 6.参与细胞间信息传递7.氧化供能第 1节 蛋白质的分子组成主要元素：主要元素： C、 H、 O、 N其他元素：硫、少数含磷、铁、其他元素：硫、少数含磷、铁、铜、锌、锰、钴、钼、碘铜、锌、锰、钴、钼、碘 一、蛋白质的元素组成各种蛋白质含氮量很相近，平均约为 16 由于体内的含氮物质以蛋白质为主由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以推算出蛋白质的大致含量：，就可以推算出蛋白质的大致含量：100 g样品中蛋白质含量 ( g % ) = 1 g样品含氮量 6.25 100蛋白质元素组成的特点奶制品中氮的含量测定计算奶制品中蛋白质的含量添加三聚氰胺提高氮含量蛋白质含量“被提高 ”奶制品受污染案例 1-1自然界中的氨基自然界中的氨基酸有酸有 300余种，但组成余种，但组成人体蛋白质的编码氨人体蛋白质的编码氨基酸仅有基酸仅有 20种，除甘种，除甘氨酸外均属氨酸外均属 L-氨基酸氨基酸L-氨基酸二、蛋白质的基本组成单位 氨基酸1.非极性侧链氨基酸 (6种 ) 极性中性侧链氨基酸 (6种 ) 芳香族氨基酸（ 3种） 酸性氨基酸 (2种 ) 碱性氨基酸（ 3种）氨基酸的分类 (表 1-1）第 2节 蛋白质的结构与功能一、蛋白质的基本结构一、蛋白质的基本结构（一）（一） 肽键肽键 : 一个氨基酸的一个氨基酸的 -羧基与羧基与另一个另一个 氨基酸的氨基酸的 -氨基之间脱水缩合氨基之间脱水缩合而成的化学键。而成的化学键。肽 ：氨基酸通过肽键连接而成的化合物有：二肽、三肽、 多肽（链）多肽链的基本构成：多肽链的基本构成：H-甘 1-色 2-苏 3-丙 4-亮 5 赖 16-蛋 17-酪 18- OH 生物活性肽 ：人体内某些具有重要生理功能的小分子肽。如：谷胱甘肽（三肽）缩宫素（九肽）脑啡肽（五肽）蛋白质分子中 氨基酸的排列顺序（二）蛋白质的一级结构（基本结构）一级结构主要化学键是 肽键蛋白质一级结构与生理功能密切相关镰刀形红细胞贫血发病机制N-val his leu thr pro glu glu C(146) 异常血红蛋白 肽链正常血红蛋白 肽 链N-val his leu thr pro val glu C(146) 谷氨酸缬氨酸二、蛋白质的空间结构多肽链主链骨架上的各原子的空间构象 （多肽链主链上某一肽段的空间结构）主要的稳定键： 氢键 (一 )蛋白质分子的二级结构主要构象：-螺旋 、 -折叠 、 -转角 、 无规卷曲 蛋白质的二级结构： -螺旋结构示意图蛋白质的二级结构： -折叠结构示意图 蛋白质的二级结构： -转角结构示意图肽链出现 180 回折的部分形成 -转角 （二）蛋白质分子的三级结构疏水键 、离子键、氢键和 范德华力等 主要的稳定键：整条多肽链上所有原子的空间排列位置主要构象：球形、椭圆形等 蛋白质分子三级结构的维持键（图 1-5）肌红蛋白三级结构示意图N 端C端仅由一条多肽链构成的蛋白质需具有 三级结构才具有生物学 活性主要稳定键 ： 离子键 、 疏水键、氢键、（三）蛋白质分子的四级结构由两条或两条以上具有 三级结构 的多肽链通过非共价键结合而成的复杂空间结构。亚基： 在蛋白质分子四级结构中每条具有完整三级结构的多肽链（可以相同也可以不同）主要构象 ：复杂血红蛋白是由含有血红素的 2个亚基和 2个 亚基组成的四聚体。血红蛋白的四级结构示意图朊病毒蛋白二级结构多为 - 螺旋结构无致病性朊病毒蛋白二级结构变为 - 折叠结构有致病性疯牛病蛋白质空间结构与生理功能密切相关 第 3节 蛋白质的理化性质与分类一、蛋白质的理化性质一、蛋白质的理化性质（一）蛋白质的两性电离性质与等电点（一）蛋白质的两性电离性质与等电点蛋白质的两性电离 : 蛋白质分子上同时有酸碱性基团，可进行酸式电离（释放 H+，带负电），也可进行碱式电离（结合 H+ ，带正电）。兼性离子 ： 蛋白质在某溶液中解离成正、负离子的趋势相等，蛋白质呈现电中性。等电点 ( pI )：能使某种蛋白质称为兼性离子的溶液的 pH值称为该蛋白质的等电点。不同的蛋白质各有不同的等电点不同溶液中蛋白质电离结果不同：pH = pI 时，蛋白质为兼性离子pH pI 时，蛋白质为正离子pH pI 时，蛋白质为负离子正常人血液 pH=7.35 7.45血液中各种蛋白质的 pI 基本小于 7.0pH pI所以：血液中的蛋白质带负电荷思考：为什么人体血液中的蛋白质带负电荷？n 电泳：带电粒子在电场中向电性相反方向电泳：带电粒子在电场中向电性相反方向定向移动的现象。定向移动的现象。n 电泳法可将血浆中的蛋白质分为电泳法可将血浆中的蛋白质分为 5种成分种成分 +蛋白质分子直径蛋白质分子直径 1 100nm,属于胶体颗粒。属于胶体颗粒。蛋白质胶体溶液性质：蛋白质胶体溶液性质：n 亲水亲水n 稳定稳定n 不能透过半透膜不能透过半透膜蛋白质亲水稳定原因蛋白质亲水稳定原因 :n 水化膜、表面电荷水化膜、表面电荷（二）蛋白质的亲水胶体性质蛋白质沉淀 ： 去除蛋白质表面电荷和水化去除蛋白