第一章蛋白质课件

010第一章蛋白质通过以上分析可以得出，高密度聚乙烯（HDPE）管和纤维缠绕玻璃钢夹砂（FRP）管在技术性能上具有较大优势。再将这两种管材进行比较：对于相同管径的单重，FRP管是混凝土管的1/2左右，HDPE管的重量则介于FRP与混凝土管之间；HDPE管略便宜于FRP管。010第一章蛋白质010第一章蛋白质通过以上分析可以得出，高密度聚乙烯（HDPE）管和纤维缠绕玻璃钢夹砂（FRP）管在技术性能上具有较大优势。再将这两种管材进行比较：对于相同管径的单重，FRP管是混凝土管的1/2左右，HDPE管的重量则介于FRP与混凝土管之间；HDPE管略便宜于FRP管。蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。6/15/20212

蛋白质是生物体内必不可少的重要成分人体45%细菌50%-80%真菌14%-52%酵母菌14%-50%

蛋白质占干重7/27/20233

蛋白质是一种生物功能的主要执行者酶的催化作用调节作用(多肽类激素)运输功能运动功能

免疫保护作用接受、传递信息的受体毒蛋白没有蛋白质就没有生命7/27/20234内容蛋白质的化学组成蛋白质的分子结构蛋白质的理化性质蛋白质的营养价值学习目标?7/27/20235第一节

蛋白质的分子组成7/27/20236

一、蛋白质的元素组成碳(C)50%氢(H)6%氧(O)19%－24%氮(N)16%硫(S)0%－3%少量的磷(P)，铁(Fe)，铜(Cu),锌(Zn)和碘(I)等7/27/20237

一、蛋白质的元素组成蛋白质含量的测定－－－凯氏定氮法(测定氮的经典方法)样品中蛋白质含量(g)＝样品中含N量(g)×6.25可测7/27/20238二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸（一）氨基酸的结构特点：1.组成蛋白质的氨基酸都是α－氨基酸氨基酸的结构通式为：CαRH2NHCOOH非解离形式7/27/20239二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸CαRH2NHCOOH非解离形式CαRH3N+HCOO-两性离子形式（一）氨基酸的结构特点：氨基酸的结构通式：同一碳原子上连－COOH－NH27/27/202310二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸CαHH2NHCOOH氨基酸的命名：系统命名：α－氨基乙酸通俗名称：甘氨酸7/27/202311二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸（一）氨基酸的结构特点：2.不同的氨基酸侧链R不同除甘氨酸外其它氨基酸的α－碳都是不对称碳原子，具有旋光异构现象，存在D-型和L-型两种异构体组成天然蛋白质的氨基酸都是L-型的。旋光性：即能使偏振光平面向左或向右旋转。7/27/202312（二）基本氨基酸的分类20种编码氨基酸各种氨基酸的不同在于R侧链各不相同二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸7/27/202313（二）基本氨基酸的分类4类非极性或疏水性氨基酸：R无极性，疏水性极性中性氨基酸：在生理条件下不带电荷的极性氨基酸极性酸性氨基酸：在生理条件下带负电荷的极性氨基酸极性碱性氨基酸：在生理条件下带正电荷的极性氨基酸二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸7/27/202314非极性疏水性氨基酸7

特点：烷基、苯环、杂环丙氨酸（Ala）缬氨酸（Val）亮氨酸（Leu）异亮氨酸（Ile）苯丙氨酸（Phe）脯氨酸（Pro）甘氨酸（Gly）二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸7/27/202315极性中性氨基酸8特点：含硫、羟基、巯基、酰胺丝氨酸苏氨酸半胱氨天冬酰胺谷氨酰胺酪氨酸色氨酸（Trp）蛋氨酸（Met）二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸7/27/202316极性酸性氨基酸2特点：羧基谷氨酸（Glu）天冬氨酸（Asp）二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸R-基有COOH(COO-)带负电荷

7/27/202317极性碱性氨基酸3特点：氨基、胍基、咪唑基赖氨酸（Lys）精氨酸（Arg）组氨酸（His）二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸R-基有NH2(NH3+)

带正电荷

7/27/202318极性碱性氨基酸3二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸精氨酸（Arg）组氨酸（His）咪唑基7/27/202319非极性氨基酸7/27/202320极性氨基酸7/27/202321带电荷的氨基酸7/27/202322（三）氨基酸的理化性质1.物理性质氨基酸为白色晶体，离子晶格，熔点高，200℃以上。水中的溶解度不同。二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸7/27/202323CHH2NHCOOH-NH2＋H2O-NH3＋＋OH－

阳离子,碱性-COOH

COO－

＋H＋阴离子,酸性两性电离CHH3N+HCOO-二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸（三）氨基酸的理化性质2.两性解离与等电点主要以兼性离子形式存在7/27/202324等电点：在一定的pH值溶液中，氨基酸解离的程度和趋势相等，净电荷为零，在电场中既不向阴极移动也不向阳极移动，此时溶液的pH值叫该氨基酸的等电点，常用pI表示。P10CHH3N+HCOO-7/27/202325pH<pI净电荷为正pH>pI净电荷为负CHRCOOHNH3++H++OH-+H++OH-CHRCOO-NH2电泳：移向阴极

pH=pI

净电荷=0CHRCOO-NH3+CHRH2NCOOH电泳：移向阳极电泳：不移动，此时溶解度最小7/27/202326（三）氨基酸的理化性质3.紫外吸收性质280nm4.茚三酮反应Α-氨基酸与茚三酮的丙酮溶液在pH5-7的溶液一起加热可呈现蓝紫色反应。二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸7/27/202327（四）氨基酸的用途临床药物：精氨酸、谷氨酸治疗肝昏迷食品：谷氨酸钠是味精的主要成分氨基酸保健品二、蛋白质的基本组成单位－氨基酸7/27/202328第二节

蛋白质的结构与功能7/27/202329第二节蛋白质的分子结构二级结构三级结构四级结构蛋白质的分子结构一级结构空间结构7/27/2023301.肽键和肽链p11

一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。

一、肽键和肽键平面OH+H2N7/27/202331肽键肽键键长为0.132nm;

单键键长为0.147nm双键键长为0.123nm特点：不能自由旋转一、肽键和肽键平面7/27/202332+HOC

O

CH2

NH2

H

C

丙氨酸

苯丙氨酸肽键CH2

NH2

H

C

C

O

HOCH3

H

C

NH

－C

O

丙苯氨丙氨酸（二肽）C

O

HOCH3

NHH

C

H+H2O7/27/202333肽键中的Ｃ＝Ｏ和Ｃ－Ｎ均不能自由旋转肽键(-CO-NH-)中的４个原子和２个α碳原子(Cα)被约束在一个刚性平面(即肽键平面)7/27/202334多肽链可以看成由无数个酰胺平面被Cα串联起来组成的；7/27/202335（一）肽与多肽

肽：氨基酸通过肽键链接起来形成的化合物p11。例如：七肽多肽：十肽以上CysMetPhe

Lys

Ser

Thr

Val

NH2

COOH

蛋白质和肽没有明确的界限，比如：促肾上腺皮质激素39个氨基酸残基组成，为多肽胰岛素51个氨基酸残基组成，为蛋白质二、肽、多肽、活性肽7/27/202336多肽链的结构式:

氨基酸残基N端氨基末端C端羧基末端两端:N端→C端丝氨酰缬氨酰酪氨酰天冬氨酰谷氨酰胺7/27/202337名称：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸(5肽，4个肽键)写法：ＮSer-Gly-Try-Ala-Leu或ＳＧＹＡＬ，（*反过来写是另外的肽）7/27/202338（二）生物活性肽：具有生物活性的低分子量的肽。1、谷胱甘肽Glu—Cys—Gly（GSH）红细胞中的巯基缓冲剂，维持血红蛋白和红细胞中其它蛋白质或酶的半胱氨酸残基（巯基）处于还原状态；2GSHGS—SG（氧化型谷胱甘肽）二、肽、多肽、活性肽GSHPXH2O2+2GSH2H2O+GS—SG体内重要的还原剂，清除内源性过氧化物和自由基。7/27/2023392、肽类激素（牛催产素、牛加压素、舒缓激肽）3、短杆菌肽S（抗生素）7/27/2023401.一级结构的概念指不同种类和数量的氨基酸按照特定的排列顺序通过肽键相连形成的多肽链。存在形式：链状维系键：肽键（-CO-NH-，主）二硫键（-S-S-，次）

三、蛋白质的一级结构CysMetPhe

Lys

Ser

Thr

Val

NH2

COOH

肽键7/27/202341多肽链的结构式:N端氨基末端C端羧基末端两端:N端→C端丝氨酸缬氨酸酪氨酸天冬氨酸谷氨酰胺7/27/202342N末端C末端牛核糖核酸酶7/27/2023437/27/2023442.一级结构的特点组成蛋白质的氨基酸的数目多肽链的氨基酸种类顺序多肽链内或链间二硫键的数目和位置决定空间结构，是功能的基础三、蛋白质的一级结构7/27/202345四、蛋白质的空间结构

是指蛋白质内各原子围绕某些共价键的旋转而形成的各种空间排步及相互关系。7/27/2023461.二级结构的概念在一级结构的基础上通过氢键的作用，多肽链主链骨架由于折叠、盘曲而形成的空间结构。主要有α-螺旋、β折叠、β-转角、无规卷曲。维系键：氢键四、蛋白质的空间结构－二级结构7/27/2023472.二级结构的主要形式－α螺旋α－螺旋：由肽键平面盘旋形成的螺旋状构象。p14二、蛋白质的空间结构－二级结构7/27/202348α－螺旋特点p141）肽键平面为单位，右手螺旋(稳定)7/27/202349α－螺旋特点p142）每圈螺旋约3.6个a.a残基；螺距：0.54nm；7/27/2023503）肽键的酰基氧与亚氨基氢间形成若干氢键，氢键的取向几乎与中心轴平行,是α－螺旋稳定的主要次级键1234α－螺旋特点7/27/2023514）氨基酸残基侧链向外；α－螺旋特点7/27/2023527/27/2023532.二级结构的主要形式－β片层β－折叠：两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或同一肽链的不同肽段）侧向聚集在一起，相邻肽链主链上的N－H和C=O之间形成氢链，这样的多肽构象就是β-折叠片。二、蛋白质的空间结构－二级结构7/27/202354

（二）.β-折叠

特点：（1）多肽主链呈锯齿状折叠构象；侧链R基交替分布在片层平面的两侧。7/27/202355

（二）.β-折叠

特点：（2）相邻肽链主链上的N－H和C=O之间形成氢链,氢键与肽链的长轴接近垂直；氢键稳定因素7/27/202356

（二）.β-折叠

特点：（3）从能量上看，逆向平行比顺向平行更稳定，前者的氢键NH---O几乎在一条直线上，此时氢键最强。7/27/202357-折叠387/27/2023582.二级结构的主要形式－U型转折/β转角肽链主链出现180°回折的转角处结构。（见图P10）二、蛋白质的空间结构－二级结构7/27/2023597/27/2023602.二级结构的主要形式－无规则卷曲用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。

H2N

COOH

7/27/202361超二级结构p16:由若干个相邻的二级结构单元（主要是α-螺旋和β-折叠）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能够辨认的二级结构组合体或二级结构串。3种基本组合形式：αα、βαβ和ββ。二、蛋白质的空间结构－二级结构7/27/202362超二级结构αα

βαβ单元

βαβαβ7/27/202363(二)蛋白质的三级结构p16

在二级结构的基础上，因R侧链基团的相互作用，肽链进一步盘曲折叠形成空间排布维系键：氢键、盐键、

疏水键、二硫键、范德华力N端C端7/27/202364b.盐键a.氢键c.疏水键d.二硫键7/27/202365b氢键c疏水相互作用力e二硫键d范德华力a盐键（离子键）f肽键7/27/202366结构域：在二级结构或超二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲折叠，组装成几个相对独立的、紧密球状实体的三级结构的局部折叠区。通常是功能活性部位7/27/202367(三)蛋白质的四级结构

由两个或两个以上具有独立三级结构的多肽借次级键缔合而成的复杂空间结构。

每一个三级结构也称为一个亚基或亚单位。维系键：疏水键、范德华力、二硫键、盐键、氢键、

四级结构的单个亚基无生物活性。7/27/202368血红蛋白四级结构由4个亚基组成

常见的四级结构7/27/202369蛋白质的分子结构－小结一级结构→二级结构→三级结构→四级结构基本单位－氨基酸7/27/202370一级结构：二级结构：三级结构：四级结构：维系蛋白质分子结构的键肽键（主）、二硫键氢键疏水键、氢键、盐键、范德华力、二硫键疏水键、范德华力、氢键、盐键、二硫键蛋白质的分子结构－小结7/27/202371

三、蛋白质结构与功能关系一级结构是空间结构的物质基础，是功能最根本的基础。一级结构改变，功能改变或丧失。空间结构决定生物学功能。结构改变，则功能改变甚至丧失7/27/2023727/27/202373血红蛋白（亚铁离子）（亚铁血红素）珠蛋白7/27/202374与有缺陷的血红蛋白有关的疾病血红蛋白病，如镰刀状细胞贫血病地中海贫血7/27/202375正常红细胞镰刀型红细胞这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫血，严重时会导致死亡。携带氧能力降低。致死性疾病。镰刀形红细胞贫血是典型的氨基酸序列决定二、三、四级结构及生物学功能的例子。7/27/202376Hb-（正常人）缬-组-亮-苏-脯-谷-谷-赖…Hb-S（患者）缬-组-亮-苏-脯-缬-谷-赖…基因:CAC基因:CTC

7/27/202377讨论课：围绕蛋白质结构和功能的关系来分析：“镰刀形红细胞贫血是典型的氨基酸序列决定二、三、四级结构及生物学功能”。7/27/202378地中海贫血是一种遗传性疾病,最早是在地中海沿岸的意大利、希腊等地区发现的,所以称为“地中海贫血”。地中海贫血是一种遗传性疾病，在我国多见于南方沿海地区——两广、湖南、湖北、四川、浙江、福建和台湾地区，地中海贫血基因携带者高达20％。这种疾病是由于红细胞内的血红蛋白数量和质量的异常造成红细胞寿命缩短的一种先天性贫血。此病目前尚无特殊根治方法。只有间断输血或输浓缩的红细胞以补充红细胞的不足。地中海贫血的患者由于长期贫血，导致机体缺氧和其他营养成分缺乏，机体免疫力低下，容易发生各种感染性疾病。7/27/2023797/27/2023807/27/202381

天然状态，有催化活性

尿素、β-巯基乙醇

去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性核糖核酸酶7/27/202382疯牛病中的蛋白质构象改变由朊病毒蛋白(PrP)引起的人和动物神经退行性病变的一种疾病。正常的PrP富含α-螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc，从而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折叠正常疯牛病7/27/202383PrPcPrPSc

7/27/202384复习1．在具有四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链是一个亚基。（）3．一个蛋白质分子中有两个半胱氨酸存在时，它们之间可以形成两个二硫键。（）4．具有四级结构的蛋白质，它的每个亚基单独存在时仍能保存蛋白质原有的生物活性。（）5．蛋白质二级结构的稳定性是靠链内氢键维持的，肽链上每个肽键都参与氢键的形成。（）6.所有蛋白质都有一、二、三、四级结构。（）7.蛋白质是生物大分子，但并不都具有四级结构(

)。√××××√7/27/202385第三节蛋白质的理化性质二、蛋白质的变性一、蛋白质的两性电离和等电点三、高分子性质四、蛋白质的沉淀五、蛋白质的呈色反应六、紫外吸收特征7/27/202386一、蛋白质的两性电离和等电点PrHH2NHCOOH-NH2＋H2O-NH3＋＋OH－

阳离子,碱性-COOH

COO－

＋H＋阴离子,酸性两性电离PrHH3N+HCOO-7/27/202387等电点：蛋白质解离成的正、负离子的趋势相等，净电荷为零（呈电中性，为两性离子）时溶液的pH称为该蛋白质的等电点，常用pI表示。PrHH3N+HCOO-7/27/202388pH<pI净电荷为正pH>pI净电荷为负PrCOOHNH3++H++OH-+H++OH-PrCOO-NH2电泳：移向阴极

pH=pI

净电荷=0PrCOO-NH3+PrH2NCOOH电泳：移向阳极电泳：不移动，此时溶解度最小7/27/202389等电点分别是pI=9.54、pI=4.0、pI=7.0的三种蛋白质,在pH=7.0的溶液中，分别带___电、_____电和_____；电泳时分别移向_____、______和______极。7/27/202390醋酸纤维薄膜电泳装置示意图滤纸桥2.电泳槽3.醋酸纤维素薄膜4.电泳槽膜支架5.电极室中央隔板7/27/202391凝胶电泳槽7/27/20239222KD14.4KD116KD18.4KD25KD45KD7/27/202393二、蛋白质的变性p211、概念：蛋白质受到物化学因素的影响，导致空间结构破坏，从而使蛋白质的理化性质发生改变和生物功能丧失称为蛋白质的变性作用。7/27/202394蛋白质的变性7/27/202395变性本质：空间结构破坏（次级键破坏），一级结构不变（肽键完整）。7/27/2023962、引起蛋白质变性的因素：物理因素：加热，紫外线，超声波，剧烈震荡,X-射线等。化学因素：强酸、强碱、重金属离子、尿素、丙酮、乙醇等。7/27/2023973、变性作用的特征（1）生物活性丧失（2）某些理化性质改变

变性蛋白的溶解度减小、粘度增加（3）变性蛋白质容易消化7/27/202398天然状态，有催化活性尿素、β-巯基乙醇去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性核糖核酸酶7/27/202399

4、应用举例临床：消毒、灭菌(酒精、高温高压、紫外线消毒等)防止蛋白质变性是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。

7/27/20231001、具有胶体溶液特征：Pr在水溶液中形成1-100nm的颗粒。2、蛋白质胶体稳定性的因素：带同种电荷，互相排斥；表面极性基团与水形成“水化膜”。三、高分子性质7/27/20231013、生理作用：利于血浆胶体渗透压的形成、血液与组织之间的物质交换。7/27/2023102透析工作图半透膜原理7/27/2023103血液透析7/27/2023104四、蛋白质的沉淀蛋白质分子聚集而从溶液中析出的现象.方法：中性盐沉淀反应有机溶剂沉淀加热沉淀反应重金属盐沉淀反应生物碱试剂沉淀反应7/27/2023105

(一)中性盐沉淀反应常用的中性盐：硫酸铵、硫酸钠、氯化钠性质：盐析:加高浓度中性盐，蛋白质溶解度减小盐溶:加少量中性盐，蛋白质溶解度增加

特点：蛋白质沉淀但不变性。

7/27/2023106(二)有机溶剂沉淀试剂：乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂对水的亲和力大，破坏蛋白质的水化膜。特点：蛋白质沉淀且变性（故低温下快速进行）。7/27/2023107Pr＋重金属离子Pr-重金属离子↓原理:加重金属离子:Cu2+,Hg2+,Ag+,Pb2

等。用途：解除重金属中毒（三）重金属盐沉淀反应特点：常使蛋白质变性失活。7/27/2023108Pr＋＋苦味酸－

Pr-苦味酸↓原理:加生物碱试剂：钨酸、苦味酸等。用途：除去或检查血液、中药注射液中的杂蛋白（四）生物碱试剂沉淀反应特点：常使蛋白质变性失活。7/27/2023109（五）加热沉淀反应几乎所有的蛋白质都可因加热变性而凝固，少量盐可促进蛋白质加热凝固。如煮鸡蛋、点卤豆腐等特点：当蛋白质处于等电点时，加热凝固最完全迅速。7/27/20231101.双缩脲反应（蛋白质和肽）肽键＋硫酸铜△稀碱溶液紫色或红色化合物生成的颜色深浅与肽键数量成正比。双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。五、蛋白质的显色反应7/27/20231112、茚三酮反应蛋白质与茚三酮的丙酮溶液在pH5－7的溶液一起加热可呈现蓝紫色反应。五、蛋白质的显色反应7/27/2023112

酚试剂

（磷钨酸－磷钼酸化合物）蛋白质分子中的

酪氨酸、色氨酸残基3、酚试剂反应（福林反应）＋蓝色化合物用于蛋白质的含量测定（蓝色越深，含量越高）7/27/2023113六.紫外吸收特征

含苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸等氨基酸的蛋白质，在波长280nm处有特征性的最大吸收峰。可用于蛋白质的定量测定。7/27/2023114蛋白质的含量测定方法1、凯氏定氮法：测氮量2、福林－酚试剂法7/27/2023115第五节蛋白质的分离纯化（略）(一)盐析和有机溶剂沉淀(二)电泳(三)透析和超滤(四)层析(五)超速离心7/27/2023116

电泳

前处理粗分离细分离生物组织

无细胞提取液破碎、溶解、差速离心选择性沉淀法亲和层析离子交换层析精制后的蛋白质凝胶过滤疏水层析吸附层析一、蛋白质的提取7/27/20231171、前处理：①将组织和细胞破碎动物组织和细胞：电动捣碎机、匀浆器、超声波处理；植物组织和细胞：石英砂+提取液研磨或用纤维素酶处理；