护理生物化学蛋白质结构与功能

1、会计学1护理生物化学蛋白质结构与功能护理生物化学蛋白质结构与功能第1页/共56页膜膜蛋蛋白白第2页/共56页膜蛋白起运输作用膜蛋白起运输作用第3页/共56页第4页/共56页抗抗体体第5页/共56页第6页/共56页第7页/共56页第8页/共56页第9页/共56页第10页/共56页( (一）氨基酸的结构特点一）氨基酸的结构特点 除脯氨酸（亚氨基酸）外，其他除脯氨酸（亚氨基酸）外，其他1919种均具有种均具有如下结构通式：如下结构通式：CCOOHHRNH2第11页/共56页第12页/共56页L-丙氨酸丙氨酸D-丙氨酸丙氨酸 蛋白质中发现的氨基酸都是蛋白质中发现的氨基酸都是L-型的。型的。第13页/共

2、56页第14页/共56页苯丙氨酸苯丙氨酸 （Phe,F）酪氨酸酪氨酸 （Tyr,Y）色氨酸色氨酸 （Trp,W）第15页/共56页（三）、氨基酸的重要理化性质（三）、氨基酸的重要理化性质1、物理性质、物理性质2、两性电离性质、两性电离性质pH = pI 净电荷净电荷=0 pH pI净电荷为负净电荷为负CHRCOONH2CHRCOOHNH3+CHRCOONH3+ + H+（酸性）（酸性）+ OH- + H+ OH-（碱性）（碱性） 在一定在一定pH条件下条件下, 氨基酸分子中所带的正电荷数和负电荷数相等氨基酸分子中所带的正电荷数和负电荷数相等, 即即净电荷为零净电荷为零, 在电场中既不向阳极也不

3、向阴极移动在电场中既不向阳极也不向阴极移动, 此时溶液的此时溶液的pH值称为值称为该种氨基酸的等电点该种氨基酸的等电点(isoelectric point，pI )。 氨基酸的等电点是它呈现电中性时所处环境的氨基酸的等电点是它呈现电中性时所处环境的pH值值.第16页/共56页2、紫外吸收特性、紫外吸收特性 A280nm 3、茚三酮反应茚三酮反应：可做氨基酸的定性、定量测定。：可做氨基酸的定性、定量测定。第17页/共56页第18页/共56页一、多肽的结构一、多肽的结构（一）肽键（一）肽键由一个氨基酸的由一个氨基酸的-氨基与另一个氨酸的氨基与另一个氨酸的-羧基脱水缩合生成羧基脱水缩合生成的化学键。

4、的化学键。第19页/共56页第20页/共56页（二）肽（二）肽肽肽 ：氨基酸通过肽键相连接而形成的化合物氨基酸通过肽键相连接而形成的化合物(有二肽有二肽、三肽、寡肽和多肽等、三肽、寡肽和多肽等)。寡肽：寡肽：一般一般10肽以下肽以下多肽：多肽：一般一般10肽以上肽以上多肽链：多肽链：由肽键连接各氨基酸残基形成的长链骨架结构。由肽键连接各氨基酸残基形成的长链骨架结构。氨基酸残基：氨基酸残基：多肽链中的氨基酸，由于参与肽键的形成，已非原来完整多肽链中的氨基酸，由于参与肽键的形成，已非原来完整的分子，称为的分子，称为。 多肽链有两端：多肽链有两端： N末端（氨基末端）、末端（氨基末端）、C末端（羧基

5、末端）末端（羧基末端）第21页/共56页生物活性肽生物活性肽 类别：激素、抗菌素、辅助因子类别：激素、抗菌素、辅助因子 实例：谷胱甘肽实例：谷胱甘肽 催产素催产素降钙素降钙素 脑啡肽脑啡肽第22页/共56页谷胱甘肽谷胱甘肽 谷胱甘肽在体内参与氧化还原过程，作为某些氧化还谷胱甘肽在体内参与氧化还原过程，作为某些氧化还原酶的辅因子，或保护巯基酶，或防止过氧化物积累。原酶的辅因子，或保护巯基酶，或防止过氧化物积累。第23页/共56页蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构 高级结构高级结构 蛋白质的四级结构

6、蛋白质的四级结构 （空间构象）（空间构象） 由一条肽链形成的蛋白质只有一、二、三级结构由一条肽链形成的蛋白质只有一、二、三级结构， 由二条或二条以上多肽链形成的蛋白质才可能有由二条或二条以上多肽链形成的蛋白质才可能有四级结构。四级结构。第24页/共56页二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构1、蛋白质的一级结构：蛋白质的一级结构：蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。2、蛋白质中氨基酸排列顺序由、蛋白质中氨基酸排列顺序由遗传物质遗传物质决定。决定。3、维持蛋白质一级结构的主要化学键是、维持蛋白质一级结构的主要化学键是肽键肽键，有时还含有，有时还含有二硫键。二硫键。第2

7、5页/共56页三、蛋白质的空间结构三、蛋白质的空间结构（一）蛋白质的二级结构（一）蛋白质的二级结构1、 概念：概念：蛋白质分子中各段多肽链主链原子的空间分布状蛋白质分子中各段多肽链主链原子的空间分布状态，亦即主链的空间构象，不涉及氨基酸残基的侧链构象。态，亦即主链的空间构象，不涉及氨基酸残基的侧链构象。主链与侧链主链与侧链 由肽键和由肽键和-碳原子构成的多肽链骨架称为主链，伸展在碳原子构成的多肽链骨架称为主链，伸展在外的外的R R基团称为侧链。基团称为侧链。2、 主要形式：主要形式： -螺旋螺旋,-折叠，折叠，-转角，无规则卷曲。转角，无规则卷曲。3、 主要维系键：主要维系键：氢键氢键第26页

8、/共56页-螺旋螺旋结构特点：结构特点：右手螺旋：右手螺旋：3.6 个氨基酸个氨基酸/圈，螺距圈，螺距0.54nm 。氢键维持稳定。氢键维持稳定。侧链伸向螺旋外侧。侧链伸向螺旋外侧。侧链基团影响螺旋的形成和稳定。侧链基团影响螺旋的形成和稳定。 (带同种电荷，侧链大的带同种电荷，侧链大的R基或基或Pro存在均妨碍存在均妨碍-螺旋形成螺旋形成)第27页/共56页-折叠折叠第28页/共56页-折叠片中，相邻多肽链平行或反平行（较稳定）。NNCNNCCC平行平行反平行反平行第29页/共56页第30页/共56页核糖核酸酶分子中的二级结构核糖核酸酶分子中的二级结构-螺旋螺旋-折叠折叠-转角转角无规卷曲无规

9、卷曲第31页/共56页（二）蛋白质的三级结构（二）蛋白质的三级结构(tertiary structure)1. 概念概念:每一条多肽链上的所有原子的空间排布，是在二级结构每一条多肽链上的所有原子的空间排布，是在二级结构基础上，由侧链基团相互作用，进一步折叠盘绕而成的。基础上，由侧链基团相互作用，进一步折叠盘绕而成的。2. 维系键维系键:疏水键疏水键、离子键、氢键、离子键、氢键、Vander Waals力等次级键。力等次级键。第32页/共56页第33页/共56页 (三）蛋白质的四级结构三）蛋白质的四级结构1. 概念概念:蛋白质分子中各个亚基的空间排布。蛋白质分子中各个亚基的空间排布。蛋白质分子中

10、每条具独立三级结构的多肽链称为蛋白质分子中每条具独立三级结构的多肽链称为亚基。亚基。2. 维系键维系键:疏水键、氢键、离子键等。疏水键、氢键、离子键等。第34页/共56页第35页/共56页（一）、蛋白质的一级结构与功能的关系（一）、蛋白质的一级结构与功能的关系 一级结构一级结构 空间构象空间构象 功能功能1.一级结构中一级结构中“关键关键”部分相同部分相同,其蛋白质功能相同。其蛋白质功能相同。 如：不同动物来源的胰岛素如：不同动物来源的胰岛素 一级结构中一级结构中“关键关键”部分变化部分变化,其蛋白质功能也改变其蛋白质功能也改变。 如：镰刀状红细胞性贫血如：镰刀状红细胞性贫血另：非另：非“关键

11、关键”部位改变，不会影响蛋白质功能。部位改变，不会影响蛋白质功能。四、蛋白质分子结构与功能的关系四、蛋白质分子结构与功能的关系第36页/共56页蛋白质一级结构变化与疾病的产生蛋白质一级结构变化与疾病的产生-分子病分子病镰刀状红细胞性贫血镰刀状红细胞性贫血 血红蛋白：血红蛋白： 第六位的谷氨酸被缬氨酸取代第六位的谷氨酸被缬氨酸取代第37页/共56页（二）蛋白质空间结构与功能的关系（二）蛋白质空间结构与功能的关系若蛋白质一级结构不变，仅特定的构象发生改变若蛋白质一级结构不变，仅特定的构象发生改变,其生物学活其生物学活性也随之改变。性也随之改变。如：核糖核酸酶如：核糖核酸酶第38页/共56页（一）按

12、分子组成分类：（一）按分子组成分类： 单纯蛋白质：完全由氨基酸构成单纯蛋白质：完全由氨基酸构成 结合蛋白质：单纯蛋白质结合蛋白质：单纯蛋白质+非蛋白质部分（辅基）非蛋白质部分（辅基）（二）按分子形状分类：（二）按分子形状分类： 球状蛋白质：长短轴之比球状蛋白质：长短轴之比10（三）按功能分类（三）按功能分类 活性蛋白质：在生命活动中起重要作用活性蛋白质：在生命活动中起重要作用 非活性蛋白质：起支持和保护作用非活性蛋白质：起支持和保护作用五、蛋白质的分类五、蛋白质的分类第39页/共56页第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质第40页/共56页第41页/共56页& 等电点时特点等电点时特点

13、：（1）净电荷为零）净电荷为零（2）多数蛋白质在水中等电点偏酸）多数蛋白质在水中等电点偏酸 体内大多数蛋白质的PI接近于5（4）导电性、溶解度、黏度及渗透压都最小。）导电性、溶解度、黏度及渗透压都最小。电泳：电泳：带电粒子在电场中向电性相反的方向移动带电粒子在电场中向电性相反的方向移动 带电粒子的移动速度与净电荷量、分子大小、分子形状等有关第42页/共56页二、蛋白质胶体性质二、蛋白质胶体性质1、蛋白质溶液中形成的颗粒直径在、蛋白质溶液中形成的颗粒直径在1-100nm，属于胶体范围。，属于胶体范围。2、蛋白质胶体稳定的因素、蛋白质胶体稳定的因素:蛋白质颗粒表的蛋白质颗粒表的水化膜水化膜 蛋白质

14、颗粒表面带蛋白质颗粒表面带同种电荷同种电荷去除这两个稳定因素去除这两个稳定因素,蛋白质极易沉淀。如：盐析蛋白质极易沉淀。如：盐析3、蛋白质不能透过半透膜，可用透析法纯化蛋白。、蛋白质不能透过半透膜，可用透析法纯化蛋白。盐析：将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使盐析：将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。淀。透析：利用半透膜把大分子蛋白质与小分子化合物分开的透析：利用半透膜把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。方法。第43页/共56页三、蛋白质的变性、沉淀和凝固三、蛋白质的变性

15、、沉淀和凝固（一）蛋白质的变性（一）蛋白质的变性1、概念：在某些理化因素的作用下，蛋白质空间结构被破、概念：在某些理化因素的作用下，蛋白质空间结构被破坏，从而导致其理化性质改变和坏，从而导致其理化性质改变和生物学功能丧失生物学功能丧失。2、引起变性的因素：、引起变性的因素： 物理因素：加热、高压、紫外线、超声波、剧烈震荡等物理因素：加热、高压、紫外线、超声波、剧烈震荡等 化学因素：强酸、强碱、重金属离子、尿素、乙醇、丙酮等化学因素：强酸、强碱、重金属离子、尿素、乙醇、丙酮等3、变性的本质：蛋白质分子空间构象的改变或破坏（二硫、变性的本质：蛋白质分子空间构象的改变或破坏（二硫键和非共价键破坏），

16、不涉及一级结构改变或肽键的断裂。键和非共价键破坏），不涉及一级结构改变或肽键的断裂。第44页/共56页4.变性后的蛋白质：溶解度降低，粘度增加，结晶能力消失变性后的蛋白质：溶解度降低，粘度增加，结晶能力消失，易被蛋白酶水解。，易被蛋白酶水解。5.变性作用的应用举例：变性作用的应用举例：变性因素应用于消毒及灭菌变性因素应用于消毒及灭菌制备、保存蛋白质制剂需防止变性。制备、保存蛋白质制剂需防止变性。6.复性：去除变性因素后，有些变性程度较轻的蛋白质仍可复性：去除变性因素后，有些变性程度较轻的蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能。恢复或部分恢复其原有的构象和功能。许多蛋白质的变性为不可逆变性。

17、许多蛋白质的变性为不可逆变性。变性的蛋白质易于沉淀，而沉淀的蛋白质不一定发生变性。变性的蛋白质易于沉淀，而沉淀的蛋白质不一定发生变性。第45页/共56页三级结构（有活性）三级结构（有活性）一级结构（变性失活）一级结构（变性失活）三级结构（有活性）三级结构（有活性）变性变性复性复性第46页/共56页（二）蛋白质的沉淀与凝固作用（二）蛋白质的沉淀与凝固作用1 1、蛋白质分子相互聚集从溶液中析出的现象称、蛋白质分子相互聚集从溶液中析出的现象称为蛋白质沉淀为蛋白质沉淀2、常用的沉淀方法、常用的沉淀方法（1）盐析法）盐析法（2）有机溶剂沉淀：乙醇）有机溶剂沉淀：乙醇、甲醇、丙酮等甲醇、丙酮等（3）重金属

18、盐沉淀：）重金属盐沉淀：Hg2+， Ag+， Cu2+（4）生物碱试剂沉淀）生物碱试剂沉淀第47页/共56页3、蛋白质的凝固作用、蛋白质的凝固作用 天然蛋白质变性后，变性蛋天然蛋白质变性后，变性蛋白质分子互相凝集或相互穿插白质分子互相凝集或相互穿插缠绕在一起的现象成为蛋白质缠绕在一起的现象成为蛋白质的凝固。的凝固。凝固作用分两个阶段：凝固作用分两个阶段：F 首先是变性；首先是变性；F 其次失去规律性的肽链聚集缠绕在一起而凝固或结絮其次失去规律性的肽链聚集缠绕在一起而凝固或结絮;第48页/共56页四、四、 蛋白质的紫外线吸收性质蛋白质的紫外线吸收性质 A280nm五、蛋白质颜色反应（可做定性或定量测定）五、蛋白质颜色反应（可做定性或定量测定）（一）双缩脲反应（一）双缩脲反应 氨基酸无此反应氨基酸无此反应（二）茚三酮反应（二）茚三酮反应