生物化学第二章 蛋白质的组成与结构课件

第一章蛋白质的结构与功能如果把DNA比作我们生命的总导演的话，那么蛋白质就是我们生命舞台上的演员！本章提纲：蛋白质的概念和生理功能蛋白质的分子组成蛋白质的结构蛋白质的功能蛋白质的性质蛋白质的分类6机体的结构蛋白：毛发、皮肤、肌肉、骨骼、内脏、大脑、血液、神经、内分泌蛋白质在生命中的重要性

“生命是蛋白质的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白质的化学组成部分的不断的自我更新。”

可以看出，第一，蛋白质是生命的物质基础；第二，生命是物质运动的特殊形式，是蛋白质的存在方式；第三，这种存在方式的本质就是蛋白质与其外部自然界不断的新陈代谢。生老病死，万物轮回(蛋白质层次)生（诞生、生长）：在蛋白质（酶）控制（催化）下的老细胞计划性凋亡和新细胞的再生（细胞新陈代谢）、活细胞物质的代谢。老？

蛋白质功能的普遍衰退。病？

个别蛋白质的功能障碍死？

蛋白质功能的全部停止,分解。身体的生长发育、衰老组织的更新、损伤组织的修复，都需要用蛋白质作为机体最重要的“建筑材料”年轻人的表皮28天更新一次；胃黏膜两三天就要全部更新。载体蛋白——在体内运载各种物质维持体液的酸碱平衡强酸性:蛋黄、乳酪、白糖、西点、柿子、乌鱼子、柴鱼等中酸性:火腿、鸡肉、鲔鱼、猪肉、鳗鱼、牛肉、面包、小麦、奶油、马肉等。弱酸性:白米、花生、啤酒、油炸豆腐、海苔、文蛤、章鱼、泥鳅等。弱碱性:红豆、萝卜、苹果、甘蓝菜、豆腐等。中碱性:萝卜干、大豆、胡萝卜、番茄、香蕉、橘子、番瓜、草莓、梅干、柠檬、菠菜等。强碱性:葡萄、茶叶、海带、天然绿藻类。免疫蛋白——白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体、补体、干扰素等酶——催化和调节功能激素——调节体内各器官的生理活性蛋白质的生理功能供给能量蛋白质胃蛋白酶多肽胰酶肠激酶(+)寡肽(氨基酸)氨基酸氨基肽酶二肽酶蛋白质的消化一、蛋白质的元素组成

蛋白质的组成元素必含C、H、O、N，有些含有S，还有些蛋白质含有金属离子Fe、Zn、Ca等，个别含P、I。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：碳50-55％氢6-7％氧19-24％

氮13-19%

硫0-4％其他微量

各种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，就可以推算出蛋白质的大致含量。蛋白质元素组成的特点知识点1 无论蛋白质来源如何，其含氮量都约为16%，取其倒数6.25，称为蛋白质换算系数。 它是通过氮元素含量分析测定蛋白质大致含量的依据。粗蛋白质(g）=氮元素含量（g）ⅹ6.25

凯氏定氮法（Kjeldahl）

测定化合物或混合物中总氮量的一种方法。即在有催化剂的条件下，用浓硫酸消化样品将有机氮都转变成无机铵盐，然后在碱性条件下将铵盐转化为氨，随水蒸气蒸馏出来并为过量的硼酸液吸收，再以标准盐酸滴定，就可计算出样品中的氮量。由于蛋白质含氮量比较恒定，可由其氮量计算蛋白质含量，故此法是经典的蛋白质定量方法。凯氏定氮法

二、蛋白质的基本组成单位

——

氨基酸

蛋白质

氨基酸强酸、强碱、蛋白水解酶知识点

氨基酸（aminoacid）：含有氨基和羧基的一类有机化合物的通称。存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种。1.氨基酸的结构特点结构通式：

与羧基相邻的α-碳原子上都有一个氨基，因而称为α-氨基酸。α氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是解离成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以解离状态(-COO-)存在。-氨基酸的通式

三、氨基酸的分类按极性分类：非极性疏水性氨基酸(非极性R基氨基酸)极性中性氨基酸(不带电荷的极性R基氨基酸)酸性氨基酸（含有两个羧基）碱性氨基酸（含有两个以上氨基）甘氨酸

glycineGlyG5.97丙氨酸

alanineAlaA6.00缬氨酸

valineValV5.96亮氨酸

leucineLeuL5.98异亮氨酸

isoleucineIleI6.02苯丙氨酸

phenylalaninePheF5.48脯氨酸

prolineProP6.30非极性疏水性氨基酸天冬氨酸

asparticacidAspD2.97谷氨酸

glutamicacidGluE3.22赖氨酸

lysineLysK9.74精氨酸

arginineArgR10.76组氨酸

histidineHisH7.593.酸性氨基酸（带负电荷）4.碱性氨基酸（带正电荷）按R侧链的结构分类：脂肪族氨基酸芳香族氨基酸杂环族氨基酸芳香族氨基酸

苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trg,W）杂环氨基酸

组氨酸（His,H）脯氨酸（Pro,P）CompanyLogo按营养学角度分类：必需氨基酸：机体不能合成、必需从食物中摄取：苯丙、蛋、赖、苏、色、亮、异亮、缬氨酸（蛋白质的营养价值，取决于其含必需氨基酸种类及含量的多少）半必需氨基酸：机体虽能合成，但不能满足正常的需要。需要量随年龄增加而下降。（精、组氨酸，幼儿为必须）非必需氨基酸：体内可合成，不需从食物中获得氨基酸（酪、丙、半、丝、甘、天、谷氨（酰胺）、脯）CompanyLogo人体中必需的八种氨基酸记忆口诀苯丙氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸笨蛋来宿舍晾一晾鞋CompanyLogoCompanyLogo

氨基酸模式(aminoacidpattern)：是蛋白质中各种必需氨基酸的构成比例。计算方法是将该种蛋白质中的色氨酸含量定为l，分别计算出其它必需氨基酸的相应比值，这一系列的比值就是该种蛋白质氨基酸模式。食物蛋白质氨基酸模式与人体蛋白质越接近时，必需氨基酸利用程度越高，食物蛋白质营养价值也相对越高。CompanyLogo完全蛋白质：含必需氨基酸的种类齐全，数量充足，比例合适。在膳食中用这类蛋白质作为唯一的蛋白质来源时，可以维持成年人健康，并可促进儿童的正常生长发育，完全蛋白质是一种高质量的蛋白质，如乳类、蛋类以及瘦肉和大豆中的蛋白质均属于这种完全蛋白质。CompanyLogo半完全蛋白质：所含的必需氨基酸种类不够齐全，数量多少不均，比例不太合适。食之虽然健康有益，但不够理想。如果将半完全蛋白质在膳食中作为唯一的蛋白质来源时，可以维持生命，但不能促进生长发育。属于半完全蛋白质的食物如米、面粉、土豆、干果中的蛋白质等。CompanyLogo不完全蛋白质：这类蛋白质中缺少若干种必需氨基酸，更谈不上合适的比例。如果膳食中用这类蛋白质作为唯一的蛋白质来源时，既不能维持生命，更不能促进生长发育。如玉米、豌豆、肉皮、蹄筋中的蛋白质均属于不完全蛋白质。CompanyLogo蛋白质的互补作用

医药工业

氨基酸输液必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸半必需氨基酸：精氨酸、组氨酸是幼儿所必需的。

氨基酸的用途

治疗药剂

精氨酸：对治疗高氨血症、肝机能障碍等疾病颇有效果；天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗低钾症心脏病、肝病、糖尿病等。半胱氨酸：能促进毛发的生长，可用于治疗秃发症；甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎等；组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于心绞痛，心功能不全等疾病的治疗

食品工业营养强化剂；谷氨酸钠－味精；天冬氨酸钠：可用于清凉饮料，能增加清凉感并使香味浓厚爽口；天冬氨酰苯丙氨酸甲酯--甜味素（阿斯巴甜）味精的是非？？？“中国餐馆症候群”———从头到上肢有麻木感和全身倦怠的特定症状等。

WHO用双盲法进行了严密的检查。其结果是，摄取了3～4.4克味精的人群未发现任何症状。一般每人每日摄入量以不超过6克为宜，过多可使血液中谷氨酸钠含量增高，引起短时的头痛、心跳加快、恶心、口干等症状。由于味精在155℃时可生成焦谷氨酸钠而失去鲜味，并产生毒性。

化妆品工业

氨基酸能调节皮肤pH的变动，对细菌的防护作用，也可作为皮肤、毛发的营养成分，增加皮肤、毛发的光泽。防止皮肤干燥的自然保湿因子的主要成分是甘氨酸、羟基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸等游离氨基酸。在化妆品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些维生素，可防止皮肤老化。

第二节蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构包括

一级结构基本结构二级结构三级结构四级结构空间结构（高级结构）

一、蛋白质的一级结构：1、肽键：2、肽

3、一级结构一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合所形成的化学键。知识点

1、肽键+-H2O肽键2、肽（肽链）是氨基酸通过肽键连接而

成的化合物两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽……由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。

通常在肽链的一端含有一个游离的氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离的羧基，称为羧基端或C-端。肽链简式：

N–末端，写在左侧C–末端，写在右侧肽链中顺序编号从N—端开始Tyr--Gly--Gly--Phe--Leu

谷胱甘肽(glutathione,GSH)

重要的多肽

体内许多激素属寡肽或多肽多肽类激素及神经肽

脑啡肽：为五肽，具有镇痛作用，它们在中枢神经系统中形成，是体内自己产生的一类鸦片剂。Tyr--Gly--Gly--Phe--Leu催产素与加压素：

均为九肽，分子中含有一对二硫键，两者结构类似。前者第八位为Leu，后者为Arg。前者可刺激子宫的收缩，促进分娩。后者可促进小动脉收缩，使血压升高，也有抗利尿作用，参与水、盐代谢的调节。蛋白质与多肽的区别：氨基酸数目？

稳定的空间结构？＞100——蛋白质＜100——多肽不稳定的空间结构——多肽稳定的空间结构——蛋白质

3、一级结构(稳定) 1969年国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的定义为：

一级结构：蛋白质肽链中氨基酸的排列顺序。

例:牛胰岛素的一级结构

半胱氨酸+胱氨酸二硫键-HH弗雷德里克·桑格（FrederickSanger是一位英国生物化学家，曾经在1958年及1980年两度获得诺贝尔化学奖，更关键的是，两次获奖理由都可归结为：测序。1958：Sanger发明酶法测定人胰岛素序列，从而确定胰岛素的分子结构，开创了蛋白质测序的领域。1980：Sanger荣获诺贝尔化学奖。Sanger法后来成为主流，并用于人类基因组计划（HGP）的测序。作用：是蛋白质空间结构和生物学功能（生理功能）的基础。定义：蛋白质中氨基酸的排列顺序。包含了氨基酸的数目、种类以及氨基酸的顺序。主要的化学键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键。

一级结构要点知识点

二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构定义：多肽主链的局部折叠片段，即蛋白质分子中某一肽链的局部空间结构。主要的化学键：

氢键

-螺旋(最常见)

-折叠-转角无规卷曲蛋白质二级结构的形式肽平面

参与肽键的6个原子共处于同一平面,称为肽平面。（一）-螺旋——蛋白质肽链骨架围绕一个轴形成的构象。α-螺旋结构要点:主链骨架：主链围绕中心轴呈顺时针螺旋上升，形成右手螺旋。侧链：侧链伸向螺旋外侧。每圈螺旋含3.6个氨基酸，螺距为0.54nm。氢键：肽键中的羰基O和氨基H之间形成氢键，氢键与螺旋长轴基本平行。（二）-折叠β-折叠结构要点:主链骨架：主链比较伸展，折叠成锯齿状。侧链：侧链基团伸展在β-折叠的上方或下方。折叠组成：1个β-折叠可以由两条以上的β-链组成，两条β链走向可以相同也可以相反。氢键：在两个肽链之间通过氢键形成。（三）-转角-转角①肽链内形成180º回折。②含4个氨基酸残基，第一个氨基酸残基与第四个形成氢键。（四）无规卷曲无规卷曲：没有确定规律性的那

部分肽链结构α-螺旋

β-折叠

β-转角

无规卷曲

蚕丝蛋白胶原蛋白主要的化学键：肽键间的氢键二级结构要点知识点主要形式：-螺旋、-折叠、-转角、无规卷曲。三、 三级结构（TertiaryStructure） 是指蛋白质分子在一、二级结构基础上，进一步盘曲折叠，形成特定的近似球状的结构。88蚓激酶蛋白质三维结构肌红蛋白三级结构醇脱氢酶三级结构四、 四级结构（QuaternaryStructure） 有些蛋白质分子是由两个或两以上的有三级结构的多肽链（亚基）组成的。蛋白质四级结构是指蛋白质分子中亚基与亚基间的立体排布。血红蛋白有四级结构肌红蛋白无四级结构蛋白质的四级结构

定义：四级结构是指由两个或两个以上具有三级结构的多肽链按一定方式聚合而成的特定结构。(各个亚基间的空间排布和相互作用）其中每条多肽链称为亚基。知识点亚基(subunit)：就是指参与构成蛋白质四级结构的、每条具有三级结构的多肽链，单独存在时一般无生物学活性。亚基可以相同或不同.血红蛋白的空间结构第三节蛋白质结构与功能的关系蛋白质一级结构是空间结构的基础蛋白质的空间结构决定其生理功能一级结构相似的蛋白质具有相似的空间结构与生理功能

分子病—指蛋白质分子一级结构（AA排列顺序）与正常蛋白质不同而发生的一种遗传病(基因突变造成的)。例：镰刀形细胞性贫血病病因：血红蛋白AA顺序的改变

蛋白质一级结构改变导致分子病

蛋白质空间结构改变导致构象病蛋白质构象疾病：蛋白质的折叠错误蛋白质的空间结构发生改变（尽管其一级结构不变）影响其功能导致疾病发生。阿尔茨海默病

1.蛋白质的两性解离

2.蛋白质的胶体性质

3.蛋白质的变性

4.

蛋白质的沉淀第四节蛋白质的理化性质1、蛋白质的两性电离

蛋白质分子两端的氨基和羧基可解离，在一定的溶液pH条件下可解离成带负电荷或正电荷的基团。氨基电离得到阳离子（正电）羧基电离得到阴离子（负电）氨基与羧基同时电离得到两性离子（中性）在同一环境下，只能选择一种电离方式（1）蛋白质的等电点(pI)

在某一pH条件下，蛋白质解离成正、负离子的数量相等，静电荷为零，此时的pH称为蛋白质的等电点。蛋白质在等电点的溶液中溶解度最小PH﹥PI负PH﹤PIPH=PI两性正某一蛋白质在水中发现带负电，请问下列那个可能是该蛋白质的等电点A：7B：7.6C：10D：3.5（2）电泳:带电颗粒在电场的作用下，向着与其电性相反的电极移动，称为电泳。正极负极带负电粒子带正电粒子3.有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的pI为4.6、5.0、5.3、6.7、7.3，电泳时欲使其中四种泳向正极，缓冲液的pH应该是多少?

A.4.0B.5.0C.6.0D.7.0E.8.0

蛋白质属于生物大分子,分子量介于一万到百万之间，体积较大，已达到胶粒范围（1-100nm）。

2.蛋白质的胶体性质特点：不能透过半透膜透析：利用蛋白质不能透过半透膜，而小分子杂质可以透过半透膜的性质，来去除蛋白质中小分子杂质的方法3、蛋白质的

变性?

3、蛋白质的变性(denaturation)定义：在某些物理和化学因素作用下，蛋白质分子空间结构被破坏，生物活性丧失，理化性质改变的现象。知识点次级键断裂空间结构被破坏理化性质改变生物学活性丧失溶解度下降易被酶水解粘度增加如：酶失去催化活性激素失去调节功能引起变性原因变性本质变性结果蛋白变性理化因素

临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。（细菌病毒的蛋白质变性失去活性）。此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗、血清、抗原、酶等）的必要条件。

蛋白质变性的应用

豆腐是大豆蛋白质的浓溶液加热加盐而成的变性蛋白凝固体。急救重金属盐中毒时，可给患者吃大量乳品或蛋清，其目的是：使乳品或蛋清中的蛋白质在消化道中与重金属离子结合成不溶解的变性蛋白质，从而阻止重金属离子被吸入体内，最后设法将沉淀物从肠胃中洗出。蛋白质的沉淀(precipitation)

蛋白质所形成的亲水胶体颗粒具有两种稳定因素，即颗粒表面的水化层和电荷。然而除掉这两个稳定因素(如调节溶液pH至等电点和加入脱水剂)蛋白质便容易凝集析出。

变性的蛋白质容易沉淀，但沉淀的蛋白质不一定变性（如盐析）。

蛋白质沉淀1、盐析法4、有机溶剂沉淀3、生物碱试剂沉淀2、重金属盐沉淀5、加热变性不变性+++++++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