第02章蛋白质学习教案

1、会计学1第第02章蛋白质章蛋白质第一页，共72页。第1页/共72页第二页，共72页。第2页/共72页第三页，共72页。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(yndng)与支持作用；6）参与细胞间信息传递。2. 具有(jyu)重要的生物学功能3. 氧化(ynghu)供能第3页/共72页第四页，共72页。第4页/共72页第五页，共72页。第5页/共72页第六页，共72页。 各种( zhn)蛋白质的含氮量很接近，平均为16。 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就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量： 100克样品中

2、蛋白质的含量 ( g% ) = 每克样品含氮克数 6.251001/16%第6页/共72页第七页，共72页。第7页/共72页第八页，共72页。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R第8页/共72页第九页，共72页。 (1) 非极性疏水性氨基酸 (2) 极性中性氨基酸 (3) 酸性氨基酸 (4) 碱性氨基酸* 20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类(fn li)如下:第9页/共72页第十页，共72页。甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸 leucine Leu L 5.98异亮氨酸 isoleuc

3、ine Ile I 6.02苯丙氨酸 phenylalanine Phe P 5.48脯氨酸 proline Pro P 6.301、非极性疏水性氨基酸第10页/共72页第十一页，共72页。色氨酸 tryptophan Try W 5.89丝氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 苏氨酸 threonine Thr T 5.60 2、极性中性氨

4、基酸第11页/共72页第十二页，共72页。天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22赖氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸 arginine Arg R 10.76组氨酸 histidine His H 7.593、酸性氨基酸4、碱性氨基酸第12页/共72页第十三页，共72页。* 几种(j zhn)特殊氨基酸CH2CHCOO-NH2CH2CH2 脯氨酸（亚氨基酸）+第13页/共72页第十四页，共72页。H S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S H+NH3* 半胱氨酸+胱氨酸二硫键-OOC-

5、CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-HH第14页/共72页第十五页，共72页。1. 两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。l等电点（isoelectric point，pI） l 在某一pH的溶液中，氨基酸解离(ji l)成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。第15页/共72页第十六页，共72页。 CHNH2COOHRpH=pI+OH-pHpI+H+ CHNH3+COO-R CHNH2COO-R+OH-+H+pHpICHCOOHRNH3+氨基酸的兼性离子阳离子阴离子第16页/共7

6、2页第十七页，共72页。2. 紫外吸收(xshu) 色氨酸、酪氨酸 的最大吸收(xshu)峰在 280nm附近。 大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以 测 定 蛋 白 质 溶 液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便(jinbin)的方法。第17页/共72页第十八页，共72页。3. 氨基酸呈色反应 氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收(xshu)峰在570nm处。由于此吸收(xshu)峰值与氨基酸的含量存在着正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。第18页/共72页第十九页，共72页。 肽键是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。

7、（一）肽键（peptide bond）第19页/共72页第二十页，共72页。+-HOHNH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-CHOOH甘氨酸 NH-CH-CHOOHH甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键(ti jin)第20页/共72页第二十一页，共72页。 肽是由氨基酸通过肽键(ti jin)缩合而形成的化合物。 两分子氨基酸缩合(suh)形成二肽，三分子氨基酸缩合(suh)则形成三肽 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基（residue）第21页/共72页第二十二页，共72页。多肽链（polypeptide chain） 多肽链是指许多氨基酸之间以肽键连接(li

8、nji)而成的一种结构。N 末端：多肽链中有自由氨基的一端C 末端：多肽链中有自由羧基的一端多肽链有两端：第22页/共72页第二十三页，共72页。N末端C末端牛核糖核酸(h tn h sun)酶第23页/共72页第二十四页，共72页。谷氨酸半胱氨酸 甘氨酸SHCOO-CH2CH2CCNH3HOOHCNHCHCH2CONHCH2O第24页/共72页第二十五页，共72页。GSH过氧化物(u yn hu w)酶H2O22GSH2H2OGSSG GSH还原酶NADPH+H+NADP+第25页/共72页第二十六页，共72页。 体内(t ni)许多激素属寡肽或多肽 神经肽 ( neuropeptide )

9、2. 多肽(du ti)类激素及神经肽第26页/共72页第二十七页，共72页。第27页/共72页第二十八页，共72页。蛋白质的分子结构(fn z ji u)包括： 一级结构 二级结构 三级结构 四级结构高级结构第28页/共72页第二十九页，共72页。定义: 多肽链中氨基酸的排列(pili)顺序。一、蛋白质的一级结构(jigu) （primary structure）主要的化学键： 肽键(ti jin) 有些蛋白质还包括二硫键第29页/共72页第三十页，共72页。 一级结构是蛋白质空间(kngjin)构象和特异生物学功能的基础。第30页/共72页第三十一页，共72页。（一）蛋白质的二级结构(ji

10、gu) (secondary structure) 蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置。定义:主要(zhyo)的化学键： 氢键 一、蛋白质分子(fnz)的空间结构第31页/共72页第三十二页，共72页。 肽单元(dnyun) (peptide unit)第32页/共72页第三十三页，共72页。*蛋白质二级结构(jigu)的主要形式：-螺旋(luxun)-折叠-转角无规则卷曲第33页/共72页第三十四页，共72页。-螺旋(luxun)（-helix） 第34页/共72页第三十五页，共72页。氢键-折叠(zhdi)（-pleated sheet）第35页/共

11、72页第三十六页，共72页。-转角(zhunjio) (-turn)第36页/共72页第三十七页，共72页。 模体（motif） 几个具有二级结构的肽段在空间上互相接近(jijn)，形成的一个具有特殊功能的空间构象。钙结合蛋白中结合钙离子的模序锌指结构第37页/共72页第三十八页，共72页。 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置定义疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等主要的化学键： 第38页/共72页第三十九页，共72页。第39页/共72页第四十页，共72页。 肌红蛋白 (Mb)N 端 C端第40页/共72页第四十一页，共72页。纤连蛋

12、白分子的结构域 结构域（domain） 大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域。第41页/共72页第四十二页，共72页。* 亚基之间的结合力主要是疏水作用(zuyng)，其次是氢键和离子键。（三）蛋白质的四级结构(jigu) (quaternary structure) 蛋白质分子中各亚基的空间排布(pi b)及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构 有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基 (subunit） 。第42页/共72页第四十三页，共72页。血红蛋白(xuhng

13、dnbi)的四级结构 第43页/共72页第四十四页，共72页。协助蛋白质正确折叠，形成(xngchng)正确的空间构象与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导 其正确折叠参与二硫键的正确形成(xngchng)第44页/共72页第四十五页，共72页。* 根据(gnj)蛋白质组成成分：单纯蛋白质结合蛋白质 = 蛋白质部分 + 非蛋白质部分* 根据(gnj)蛋白质形状：纤维状蛋白质球状蛋白质根据蛋白质功能：催化、收缩、基因调控、激素 保护、调节、结构、运输第45页/共72页第四十六页，共72页。第46页/共72页第四十七页，共72页。一、蛋白质一级结构(jigu)与功能的关系 一级结构相似的多肽或蛋

14、白质，其功能也相似； 不同哺乳类动物(dngw)，相同蛋白质的结构有相似之处，执行的生物学功能相同。第47页/共72页第四十八页，共72页。一级结构(jigu)是空间构象的基础 而蛋白质构象是其生物活性的基础二、蛋白质空间结构与功能(gngnng)的关系牛核糖核酸酶的一级结构二硫键第48页/共72页第四十九页，共72页。 天然(tinrn)状态，有催化活性 尿素(nio s)、 -巯基乙醇 去除(q ch)尿素、-巯基乙醇非折叠状态，无活性第49页/共72页第五十页，共72页。第50页/共72页第五十一页，共72页。第51页/共72页第五十二页，共72页。第52页/共72页第五十三页，共72页

15、。O2 血红素与氧结合后，铁原子变小(bin xio)，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。第53页/共72页第五十四页，共72页。第54页/共72页第五十五页，共72页。三、蛋白质结构(jigu)改变与疾病例：镰刀形红细胞贫血(pnxu)N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽链HbA 肽 链N-val his leu thr pro val glu C(146) 这种由蛋白质分子发生变异(biny)所导致的疾病，称为“分子病”。第55页/共72页第五十六页，共72页。蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠(zhdi)发生错误，尽管其一级结构不变

16、，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。第56页/共72页第五十七页，共72页。蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生(chnshng)毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。这类疾病包括：人纹状体脊髓(j su)变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。第57页/共72页第五十八页，共72页。疯牛病中的蛋白质构象(u xin)改变疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的PrP富含-螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转

17、变成全为-折叠的PrPsc，从而致病。PrPc-螺旋PrPsc-折叠正常疯牛病第58页/共72页第五十九页，共72页。第五节蛋白质的理化(lhu)性质第59页/共72页第六十页，共72页。1、蛋白质的两性(lingxng)电离2、蛋白质的胶体(jio t)性质3、蛋白质的变性(binxng)与复性4、蛋白质的紫外吸收5、蛋白质的呈色反应第60页/共72页第六十一页，共72页。一、蛋白质的两性(lingxng)电离 蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团(j tun)，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团(j tun)。 * 蛋白质的等电点( isoel

18、ectric point, pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷(dinh)为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。第61页/共72页第六十二页，共72页。二、蛋白质的胶体(jio t)性质 蛋白质属于(shy)生物大分子之一，分子量可自1万至100万之巨，其分子的直径可达1100nm，为胶粒范围之内。 * 蛋白质胶体(jio t)稳定的因素颗粒表面电荷水化膜第62页/共72页第六十三页，共72页。+带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜+带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒酸碱酸碱酸碱脱水作用脱水作用脱水作

19、用溶液(rngy)中蛋白质的聚沉第63页/共72页第六十四页，共72页。 在某些理化学因素作用下，蛋白质特定的空间构象被破坏，导致其理化性质改变和生物学活性的丧失(sngsh)，称为蛋白质的变性。三、蛋白质的变性(binxng)（denaturation) 定义(dngy)第64页/共72页第六十五页，共72页。 造成变性的因素如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱(qin jin)、重金属离子及生物碱试剂等 。 变性的本质 破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。第65页/共72页第六十六页，共72页。 若蛋白质变性程度较轻，去除(q ch)变性因素后，有些蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，