生物大分子的组成与结构

生物大分子的组成与结构第1页，课件共79页，创作于2023年2月Protein第一节蛋白质第2页，课件共79页，创作于2023年2月蛋白的化学元素组成与凯氏定氮法主要元素：C、H、O、N，微量P、Cu、Fe、I一般蛋白质含氮量为16%，即1份氮素相当于6.25份蛋白质，此数值（6.25）称为蛋白质系数。凯氏定氮法：通过测出样品中的总含氮量再乘以相应的蛋白质系数而求出蛋白质的含量，测定结果为粗蛋白。此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定第3页，课件共79页，创作于2023年2月1.1蛋白质的构件分子——

氨基酸第4页，课件共79页，创作于2023年2月1.1.1氨基酸的种类与结构氨基酸的结构共性含有氨基的羧酸常见的蛋白氨基酸均为α-氨基酸分子通式：R-CH（NH2）-COOHR代表氨基酸之间相异的部分，叫R基(Rgroup)，又称为侧链

(sidechain)。第5页，课件共79页，创作于2023年2月

酪氨酸α-氨基酸第6页，课件共79页，创作于2023年2月二十种氨基酸的结构第7页，课件共79页，创作于2023年2月1.1.2氨基酸侧链的性质与分类按侧链R性质，常见蛋白质氨基酸可分为三类非极性R基氨基酸无电荷的极性R基氨基酸带电荷的极性R基氨基酸第8页，课件共79页，创作于2023年2月缬氨酸丙氨酸亮氨酸异亮氨酸脯氨酸色氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸甘氨酸第一类非极性R基氨基酸（共9种）第9页，课件共79页，创作于2023年2月第二类无电荷的极性R基氨基酸（共6种）：丝氨酸苏氨酸酪氨酸半胱氨酸天冬酰胺谷氨酰胺第10页，课件共79页，创作于2023年2月第三类带电荷的极性R基氨基酸（共5种）：带正电荷的极性R基氨基酸3种赖氨酸,精氨酸,组氨酸第11页，课件共79页，创作于2023年2月带负电荷的极性R基氨基酸2种天冬氨酸、谷氨酸第12页，课件共79页，创作于2023年2月alanine 丙氨酸 Ala Aarginine 精氨酸 Arg Rasparagine 天冬酰氨 AsnAsx Nasparticacid 天冬氨酸 AspAsx Dcystine 半胱氨酸 Cys Cglutamine 谷氨酰胺 GlnGlx Qglutamicacid 谷氨酸 GluGlx Eglycine 甘氨酸 Gly GHistidine 组氨酸 His Hisoleucine 异亮氨酸 Ile

Ileucine 亮氨酸 Leu Llysine 赖氨酸 Lys Kmethionine 甲硫氨酸 Met Mphenylalanine 苯丙氨酸 Phe Fproline 脯氨酸 Pro Pserine 丝氨酸 Ser Sthreonine 苏氨酸 Thr Ttryptophan 色氨酸 Trp

Wtyrosine 酪氨酸 Tyr Yvaline 缬氨酸 Val V氨基酸的名称与符号必需氨基酸：人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要，必须从食物中摄取的氨基酸。必需氨基酸共有八种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。第13页，课件共79页，创作于2023年2月旋光性：可使偏振光平面发生旋转。一般具有不对称碳原子的都具有旋光性。不对称碳原子：与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的碳原子。1.1.3氨基酸的旋光性与构型不对称碳原子第14页，课件共79页，创作于2023年2月构型：不对称碳原子周围的取代基在空间上的排列方式。存在L-、D-两种构型。构型的改变需要共价键的的破坏与重新形成。氨基酸的L-、D-型都是以甘油醛为标准确定的。第15页，课件共79页，创作于2023年2月甘油醛投影式和透视式D-甘油醛L-甘油醛D-甘油醛L-甘油醛第16页，课件共79页，创作于2023年2月L-氨基酸的结构通式α碳原子,不对称碳原子侧链除甘氨酸外，其他19种氨基酸都是L-构型第17页，课件共79页，创作于2023年2月氨基酸的两性电离性质氨基酸含有酸性的-COOH和碱性的-NH2，是两性离子。1.1.4氨基酸的性质第18页，课件共79页，创作于2023年2月氨基酸的等电点当氨基酸所带正电荷与所带负电荷相等时，溶液的PH值为这一种氨基酸的等电点（pI）在酸性溶液中在晶体状态或水溶液中在碱性溶液中即等电点（pI）“+”“不带电”“—”pI——等电点时的pH第19页，课件共79页，创作于2023年2月H2N纯晶体状态COO-H3N+水溶后等电荷状态总电荷0加酸H总电荷“+”第20页，课件共79页，创作于2023年2月加碱H2NCOO-H3N+OH-H2OH2N--总电荷“-”第21页，课件共79页，创作于2023年2月氨基酸的PK值和等电点第22页，课件共79页，创作于2023年2月1.2肽氨基酸与氨基酸之间通过α-氨基和α-羧基形成酰胺键共价地结合在一起,其产物叫做肽（Peptide）。这种酰胺键称为肽键。氨基酸借肽键形成的线性的链状分子叫做肽链。肽链中的氨基酸不再是完整的，叫氨基酸残基第23页，课件共79页，创作于2023年2月1.3蛋白质由一条或多条多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子。第24页，课件共79页，创作于2023年2月1.3.1蛋白质的一级结构

包括：组成蛋白质的多肽链数目、多肽链的氨基酸顺序以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。氨基酸顺序：最重要，是蛋白质生物功能的基础。第25页，课件共79页，创作于2023年2月1.3.2蛋白质空间结构定义：蛋白质多肽链主链在空间上的走向及所有原子和基团在空间中的排列与分布。包括二级结构、三级结构和四级结构。第26页，课件共79页，创作于2023年2月肽平面：主链肽键C-N具有双键性质而不能自由旋转，肽键的4个原子和与之相连的两个α-碳原子(Cα)都处于同一个平面内，此刚性结构的平面称肽平面或酰胺平面。第27页，课件共79页，创作于2023年2月二级结构蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕的方式。第28页，课件共79页，创作于2023年2月各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为0.15nm;肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的-NH基形成氢键。蛋白质分子为右手-螺旋。-螺旋第29页，课件共79页，创作于2023年2月-折叠-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象在-折叠中，-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm第30页，课件共79页，创作于2023年2月反平行-折叠第31页，课件共79页，创作于2023年2月平行-折叠第32页，课件共79页，创作于2023年2月-转角在-转角部分，一般由四个氨基酸残基组成;弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O和第四个残基的–N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。第33页，课件共79页，创作于2023年2月当蛋白质处于某种状态时（缺乏特定分子）下是无序的，而在另一种状态时（结合特定分子）是有序的。无规则序列第34页，课件共79页，创作于2023年2月蛋白质的三级结构蛋白质分子中的所有原子的三维空间排列，包括它的二级结构要素和它的侧链在空间结构上的关系。维持稳定的因素：次级键第35页，课件共79页，创作于2023年2月蛋白质的四级结构许多蛋白质分子是由两个或两个以上具有三级结构的多肽链组成的。这些多肽链借次级键缔合在一起，蛋白质分子的这种结构形式称为蛋白质分子的四级结构。第36页，课件共79页，创作于2023年2月蛋白质的变性蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被改变，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失，这种现象称为蛋白质变性。蛋白质的复性：如果变性条件剧烈持久，蛋白质的变性是不可逆的，如果除去变性因素，在适当条件下变性蛋白质可恢复其天然构象和生物活性，这种现象称为蛋白质的复性

第37页，课件共79页，创作于2023年2月蛋白质变性后，分子结构松散，不能形成结晶，易被蛋白酶水解。天然蛋白质的空间结构是通过氢键等次级键维持的，而变性后次级键被破坏，蛋白质分子就从原来有序的卷曲的紧密结构变为无序的松散的伸展状结构（但一级结构并未改变）。处于分子内部的疏水基团大量暴露在分子表面，而亲水基团在表面的分布则相对减少，至使蛋白质颗粒不能与水相溶而失去水膜，很容易引起分子间相互碰撞而聚集沉淀。第38页，课件共79页，创作于2023年2月第二节糖第39页，课件共79页，创作于2023年2月2.1糖的概念又称碳水化合物（carbohydrates，元素组成符合Cn(H2O)n的一类化合物）例外：乙酸（CH3COOH）、甲醛（CH2O）、乳酸C3H6O3）、脱氧核糖（C5H10O4）、鼠李糖C6H12O5）等糖:是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和衍生物的总称。第40页，课件共79页，创作于2023年2月第41页，课件共79页，创作于2023年2月2.2糖的分类单糖寡糖多糖多糖复合物糖的衍生物第42页，课件共79页，创作于2023年2月根据分子中所含基团分为醛糖和酮糖根据所含碳原子数分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖2.2.1单糖第43页，课件共79页，创作于2023年2月单糖的链状结构最简单的醛糖是甘油醛，酮糖是二羟基丙酮甘油醛二羟基丙酮第44页，课件共79页，创作于2023年2月单糖的构型三碳以上的醛糖和四碳以上的酮糖分子中含有不对称碳原子，是不对称分子。单糖的构型有L构型和D构型两种，规定由编号最大的不对称碳原子的构型决定自然界中的糖绝大多数为D型。第45页，课件共79页，创作于2023年2月第46页，课件共79页，创作于2023年2月单糖的环状结构单糖分子中既含有羰基又含有羟基，可形成半缩醛或半缩酮。成环后羰基碳原子变成不对称碳原子，构型分别用α-和ß-表示如果氧环上的碳原子按顺时针方向排列时，羟甲基在平面之上为D-型，在平面之下为L-型。在D-型中，半缩醛羟基在平面之下为α-型，在平面之上为ß-型。逆时针时相反。第47页，课件共79页，创作于2023年2月葡萄糖的环状结构第48页，课件共79页，创作于2023年2月重要的醛糖D赤藓糖D苏阿糖D甘油醛D核糖D阿拉伯糖D木糖D来苏糖D阿洛糖D阿卓糖D葡萄糖D甘露糖D古洛糖D艾杜糖D塔罗糖D半乳糖第49页，课件共79页，创作于2023年2月（酮糖）D赤藓酮糖D核酮糖D木酮糖二羟丙酮D阿洛酮糖D果糖D山梨糖D塔格糖重要的

酮糖第50页，课件共79页，创作于2023年2月由少数单糖通过糖苷键连接在一起而形成，可水解成少数个单糖。（糖苷键:一个环状单糖半缩醛（或半缩酮）羟基与另一个分子（例如醇、糖、嘌呤或嘧啶）的羟基、胺基或巯基之间缩合形成的缩醛键或缩酮键）常见的是二糖和三糖2.2.2寡糖第51页，课件共79页，创作于2023年2月,(1→2)糖苷键蔗糖日常食用的糖主要是蔗糖-D-葡萄糖-（1→2）-D-果糖（无还原性）第52页，课件共79页，创作于2023年2月麦芽糖：大量存在于发芽麦芽中。

(1→4)糖苷键-D-葡萄糖-（1→4）-D-葡萄糖（有还原性）第53页，课件共79页，创作于2023年2月异麦芽糖异麦芽糖由两分子葡萄糖通过α(1→6)糖苷键连接而成第54页，课件共79页，创作于2023年2月纤维二糖第55页，课件共79页，创作于2023年2月2.2.3多糖由多个单糖分子缩合而成。第56页，课件共79页，创作于2023年2月淀粉广泛分布于植物体中，特别是种子、根茎及果实含量最高第57页，课件共79页，创作于2023年2月直链淀粉α(1→4)葡萄糖苷键第58页，课件共79页，创作于2023年2月支链淀粉α(1→6)葡萄糖苷键支链淀粉结构α(1→4)葡萄糖苷键第59页，课件共79页，创作于2023年2月糖原脊椎动物体中的储存性多糖。结构与支链淀粉相似。1-4葡萄糖苷键-1-6葡萄糖苷键第60页，课件共79页，创作于2023年2月纤维素植物体中最重要的结构性多糖。植物细胞壁的骨架(1→4)葡萄糖苷键第61页，课件共79页，创作于2023年2月几丁质昆虫和甲壳纲的外骨骼中构件分子为2—N—乙酰—D—氨基葡萄糖，β（1→4）糖苷。几丁质的结构第62页，课件共79页，创作于2023年2月一、糖胺聚糖(glycosaminoglycan)，又称为糖胺多糖、粘多糖，含氨基己糖的杂多糖总称。二、半纤维素：存在于细胞壁中所有杂多糖的总称。三、药物多糖：中草药治病的主要成分就是此类多糖及其衍生物。2.2.4不均一多糖（杂多糖）（由不同的几种单糖聚合而成）第63页，课件共79页，创作于2023年2月蛋白聚糖：是结构物质（细菌细胞壁）糖蛋白：分布于细胞膜表面，与生物识别与关糖脂：分布于细胞膜表面与细胞识别有关脂多糖：是细菌的结构物质2.2.5多糖复合物第64页，课件共79页，创作于2023年2月第三节脂质第65页，课件共79页，创作于2023年2月3.1概述

脂（双称为脂质或脂类）：一类低溶于水而高溶于非极性有机溶剂的生物有机分子。

脂类包括的范围很广

第66页，课件共79页，创作于2023年2月3.2脂类的分类可按不同组成分类分为三类：单纯脂：是脂肪酸和醇类所形成的脂。

油脂（脂肪酸与甘油所形成的酯）

蜡（脂肪酸与高级一元醇所形成的酯）复合脂：除醇类、脂肪酸外，还含有其他物质。如：磷脂（分子中含有磷酸：甘油磷脂类，鞘磷脂）第67页，课件共79页，创作于2023年2月衍生脂：由上述脂类物质衍生而来并具有脂质一般性质的物质。

如：甘油、脂肪酸、其氧化产物如乙酰COA等、萜类和类固醇及其衍生物、糖脂、脂蛋白。

第68页，课件共79页，创作于2023年2月3.3三脂酰甘油脂酰甘油：脂肪酸和甘油所形成的酯。脂酰甘油:单脂酰、二脂酰和三脂酰甘油三脂酰甘油：是甘油的三个羟基和三个脂肪酸分子缩合失水后形成的酯(也统称为油脂或中性脂)一般在室温下为液态的称为油在室温下为固态的称为脂肪第69页，课件共79页，创作于2023年2月单酯酰