第二章生命活动的主要承担者蛋白质课件

第一章生命活动的主要承担者-蛋白质

本章主要内容

蛋白质的分子组成蛋白质的化学结构和高级结构蛋白质的功能蛋白质的变性与生物进化

一.蛋白质的分子组成

蛋白质在人体内的分布毛发指甲皮肤肌肉等富含蛋白质的食物A.组成蛋白质的元素主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘

。

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，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数×6.25×1001/16%B.蛋白质元素组成的特点物质名称化学式原子个数相对分子质量水H2O３18硫酸H2SO4７92牛奶乳蛋白C1642H2652O492N420S12522436684人血红蛋白C3032H4816O872N780S8Fe4951264500蛋白质的相对分子质量为什么会这么大呢？蛋白质的相对分子质量很大，是一种高分子化合物。蛋白质的分子量图中各种食物都富含蛋白质，蛋白质必需经过消化成氨基酸才能被人体吸收利用。氨基酸就是组成蛋白质的根本单位。组成蛋白质的氨基酸有约20种.C.氨基酸—组成蛋白质的根本单位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，且均属L-氨基酸〔甘氨酸除外〕。〔a〕、结构CCOOHHRNH2

1.氨基酸的一般性质

〔b〕肽键的结构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。由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽那么称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。2.构成蛋白质的20种氨基酸特点L-型氨基酸具旋光性〔除甘氨酸外〕属α-氨基酸〔脯氨酸为α-亚氨基酸〕属两性电解质非极性疏水性氨基酸极性中性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸3.氨基酸的分类*20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00缬氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

异亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非极性疏水性氨基酸色氨酸

tryptophanTrpW

5.89丝氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTryY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

苏氨酸

threonineThrT5.602.极性中性氨基酸天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22赖氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76组氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.碱性氨基酸20种氨基酸中有8种不能由人体合成，必须从外界摄取，称为必需氨基酸8种必需氨基酸为:甲硫氨酸〔Met〕、色氨酸(Trp)、赖氨酸(Lys)、缬氨酸(Val)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、苏氨酸(Tyr)4.必需氨基酸5.半必需氨基酸在婴幼儿时期，精氨酸和组氨酸在人体合成速度较慢，常常不能满足机体组织构建的需要。蛋白质营养价值的上下，主要决定于所含必需氨基酸的种类、含量及其比例与人体需要的相近程度。6.氨基酸与美食调味鸡精与味精7.氨基酸缺乏病症

各种氨基酸是相互协同作战单吃一两种是不行的•缺乏组氨酸、精氨酸——小孩生长发育受影响。•缺乏组氨酸、苯丙氨酸——会使眼睛充血或得白内障。•缺乏精氨酸——造成不孕，使男人精子失去活力。•缺色氨酸——使丸睾丸萎缩，亦会使女性失去青春。•缺乏蛋氨酸——会堆积脂肪。

•缺乏色氨酸或异亮氨酸——动物或婴儿肝脏不能产生蛋白素和球蛋白，尿亦不能正常形成容易得水肿，易受病菌感染。•缺乏色氨酸或蛋氨酸——会造成脱毛氨基酸与保健概念是指氨基酸通过共价键即肽键连接而成的线性序列。肽键的结构二、蛋白质分子一级结构第一阶段：1959年以前提出蛋白质立体化学原理α-螺旋模型1951年Pauling和Gorey奠定了蛋白质空间结构研究理论根底四、蛋白质分子构象研究进展

第二阶段：1959年以后Kendrew采用X-射线结构分析法揭示了肌红蛋白的二、三级结构分析方法的应用：中子衍射、二维核磁共振法、圆二色法、激光拉曼光谱法等首次证实了α-螺旋在蛋白质中存在蛋白质的分子结构1、氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序2、肽键是蛋白质一级结构的根本结构键RHCCαON一级结构1965年我国科技工作者成功合成了具有生物学活性的—结晶牛胰岛素

1、蛋白质的二级结构是指多肽链本身折叠或盘曲所形成的局部空间构象2、维持蛋白质二级结构主要依靠氢键3、主要类型是α一螺旋蛋白质的分子结构二级结构4、

-折叠也是一种重要的二级结构二级结构类型螺旋结构β-折叠股和β-折叠片β-发夹和Ω环回折三股螺旋无规卷曲★螺旋结构和β-折叠〔1〕角蛋白〔keratin〕α-角蛋白〔4条α-螺旋〕原纤维微原纤维〔11条α-螺旋〕巨原纤维纺锤体型皮质细胞角质膜皮质髓质头发头发结构β-折叠〔平行式〕氫健

氫健丝心蛋白与β-折叠

蚕丝的主要成分是丝心蛋白，而丝心蛋白的主要二级结构是反平行排列的

-折叠。丝心蛋白的一级结构含有长的重复序列片段，-Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-。Gly侧链氢位于折叠平面的一侧，而Ala和Ser的甲基侧链和羟甲基侧链位于折叠平面的另一侧，堆积的折叠片靠侧链之间的vanderWaals力结合在一起。1.蛋白质在二级结构形式的根底上进一步盘曲.折叠而形成特定格式的三级结构2.三级结构主要依靠疏水键3.具有三级结构的某些蛋白质多肽链即可表现生物学活性蛋白质的分子结构三级结构肌红蛋白是第一个被确定具有三级结构的蛋白质

鲸鱼肌红蛋白是由153个氨基酸残基组成的，另外含有一个血红素。它的三级结构是由一簇八个

-螺旋组成的，螺旋之间通过一些片段连接。

肌红蛋白辅基－血红素

原卟啉IX与Fe的络合物－铁原卟啉称之为血红素。血红素中心的Fe应当有6个配位健，其中4个是与四个吡咯环上的N形成的，另外两个配位健位于卟啉环平面上下。Fe可以是Fe2＋或Fe3＋，相应的血红素分别称为亚铁血红素和高铁血红素。但只有亚铁血红素才能结合氧。结合氧的部位血红素辅基第5个部位来自蛋白的第93位His血红素中Fe的配位不结合氧时，Fe突出平面结合氧时，Fe被拉回平面带有咪唑基的游离血红素与CO结合肌红蛋白与CO形成的复合物氧合肌红蛋白CO对Fe的亲和力远远高于氧！1.不少蛋白质是由两个以上具有三级结构的多肽链组成的。这些多肽链之间没有共价键连接，而是借次级键缔合在一起。蛋白质的这种结构形式称为蛋白质的四级结构。2.此类蛋白质只有完整四级结构才有生物学活性HbA辅基αβ蛋白质的分子结构四级结构血红蛋白的四级结构

蛋白质的各级结构氨基酸一级结构二级结构三级结构四级结构血红蛋白氨基酸种数不同氨基酸数目不同氨基酸序列不同肽链空间结构不同蛋白质结构极其多样蛋白质种类极其多样蛋白质功能极其多样五、影响蛋白质结构的因素

1、构成细胞和生物体的重要物质

——结构蛋白2、催化作用：如各种酶3、运输作用：血红蛋白4、调节作用：如调节新陈代谢、生长发育的某些激素等

5、免疫作用：如人体内抗体六、蛋白质的功能功能蛋白蛋白质构成细胞和生物体的重要物质头发是由角蛋白组成，蛋白质缺乏会使头发分叉、断裂，肌肤易老化生成皱纹。指甲：蛋白质缺乏时会出现条纹，易断裂。

血红蛋白

特性：

红细胞内的一种红色含铁的蛋白质运输氧气和二氧化碳在氧浓度高的地方容易与氧结合，在氧浓度低的地方又容易与氧别离。作用：蛋白质与物质运输红细胞与氧气运输镰刀状红细胞贫血病蛋白质一级结构的变化导致蛋白质功能改变1910年，赫里克医生的诊所来了一位黑人病人，病人脸色苍白，四肢无力，是严重的贫血病患者。医生使用所有能治疗贫血病的药物，但对这个病人无效。对病人做血液检查时发现，红细胞在显微镜不是正常的圆饼形，而是又长又弯的镰刀形，称镰刀状细胞贫血症。问题：为什么会出现这样的性状

1949年，美国鲍林博士首先意识到，红细胞中血红蛋白分子的异常引起红细胞变形。

血红蛋白究竟出了什么问题？

为什么谷氨酸会被缬氨酸取代呢？

1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一处的谷氨酸被缬氨酸取代。正常异常…－脯氨酸－谷氨酸－谷氨酸—…

…－脯氨酸－缬氨酸－谷氨酸—…两面凹的圆饼状性状……缬氨酸谷氨酸……CTTGAA…………DNAGAA……mRNA正常蛋白质蛋白质CATGTA…………GUA……异常蛋白质镰刀型细胞病因分析蛋白质参与调节新陈代谢

胰岛素

胰高血糖素

甲状腺激素

生长激素

促激素释放激素

促激素蛋白质形成多种参与细胞新陈代谢的激素来调节生命活动胰岛素与糖尿病糖尿病，顾名恩义是一种尿中出现糖分的疾病。生长激素〔蛋白质〕调节机体生长发育蛋白质构成人体必需的催化和调节功能的各种酶科学家们相继提取出许多种酶的蛋白质结晶从刀豆的种子中提取出脲酶的结晶通过化学试验证实

脲酶是一种蛋白质“绿色健康，“酶〞力无限医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食品〔包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂〕、饲料、皮革、造纸和化工等工业领域整联蛋白介导的细胞外表信号传递蛋白质与疾病诊断

“蛋白质指纹〞人体每一个器官不断地向血液里释放数百种不同的蛋白质，而其中大约50种蛋白质是各种器官独有的，这些被科学家称为各种器官的“蛋白质指纹〞。当疾病侵袭大脑、肝脏、肾脏或其他器官时，便改变了这些器官的蛋白质指纹。这种改变最终可以在血液中被检测出来。早期诊断重大疾病常见蛋白质的分类：完全蛋白质：所含的必需氨基酸种类齐全、数量充足、比例恰当的蛋白质，也称优质蛋白质。肉类，家禽，奶类，蛋类等动物性蛋白，能提供大部份的必需氨基酸需要，但完全蛋白往往会有较高的胆固醇及脂肪有碍身体健康。半完全蛋白质：所含的必需氨基酸种类齐全，但其中一种或几种数量缺乏，比例不适，如蔬菜，谷物，碗豆，扁豆等植物蛋白。不完全蛋白质：所含的必需氨基酸种类不全，不能够保证机体需要，如肉皮、鱼翅等，只含部份必需氨基酸。蛋白质的消化吸收和排泄消化：大分子量的蛋白质不能被吸收，需分解成：氨基酸、二肽、三肽外源性蛋白质：食物内源性蛋白质：肠道脱落细胞、消化酶吸收：被吸收的氨基酸称为氨基酸池。利用：1、合成组织蛋白2、供给能量〔变成糖和脂类〕3、变成新的含氮物质：嘌呤、尿酸、肌酐、肌酸------合成核酸及非必需氨基酸功能食品蛋白质类型溶解性饮料乳清蛋白粘度汤、调味汁明胶持水性香肠、蛋糕、肌肉蛋白，鸡蛋蛋白胶凝作用肉和奶酪肌肉蛋白和乳蛋白粘结-粘合肉、香肠、面条肌肉蛋白，鸡蛋蛋白弹性肉和面包肌肉蛋白，谷物蛋白乳化香肠、蛋糕肌肉蛋白，鸡蛋蛋白泡沫冰淇淋、蛋糕鸡蛋蛋白，乳清蛋白脂肪和风味的结合油炸面圈