第一章 蛋白质的结构与功能-统编(4节)

生物化学

Biochemistry

第一章绪论生物化学：是研究生物体的化学分子与化学反应的基础生命科学，是从分子水平探讨生命的本质。主要研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调控以及遗传信息的传递的分子基础与调控规律。

第一节生物化学的发展简史静态的描述性阶段：18世纪中叶～19世纪末叶,生物体化学组成;动态生化阶段：

20世纪上叶,主要研究生物体内物质的变化;分子生物学阶段：20世纪下叶,主要研究分子生物的结构与功能1、物质代谢（新陈代谢）

是生命活动最基本的特征，是生长、发育、遗传、繁殖及所有生理过程的基础2、分子生物学：研究生物大

分子（蛋白质、核酸）结构、功能及其代谢、调控的学科。

第二节当代生物化学研究的主要内容1生物分子的结构与功能2物质代谢的调节3基因信息传递及其调控第一篇生物大分子的结构与功能

第二篇物质代谢及其调节

第三篇基因信息的传递

第四篇专题篇第三节生物化学与医学医学生物化学的研究对象——人体生物化学渗透到基础医学的各个领域生物化学为临床医学认识疾病的本质，以及诊断、防治疾病提供理论基础和技术第一章蛋白质的结构与功能一、蛋白质(protein)的概念：

由氨基酸为基本单位组成的大分子化合物，是生命活动的物质基础。概述二、蛋白质的重要性

蛋白质是细胞结构的主体

•占人体固体成分45%，细胞干重70%•绝大多数生命活动由蛋白质执行，没有蛋白质就没有生命。

蛋白质的功能：

•

催化功能：酶

•

调节功能：激素与受体、基因调控

•

保护功能：抗体、凝血因子

•

运输和转运：载脂蛋白

•

运动：肌凝蛋白、肌动蛋白第一节蛋白质的分子组成蛋白质的元素组成：蛋白质均含有

C、H、O、N

四种元素，部分蛋白质含

S等元素。蛋白质平均含氮量为16%样品蛋白质含量(g%)=每克样品含氮克数

6.25100一、氨基酸（aminoacid）组成蛋白质的基本单位——氨基酸组成人体蛋白质的氨基酸有20种，均属L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。甘氨酸侧链为H，没有L-和D-型之分，故只是a-氨基酸CHO|HO-C-H|CH2OHL–甘油醛

COOH|H2N-C

-H|

R（侧链基团）

L-

-氨基酸

-碳原子(C

)为不对称碳原子，有两种构型：L-型和D-型。二、氨基酸的分类按侧链的结构和理化性质分为5类：1.非极性脂肪族氨基酸（含烷烃基）2.极性中性氨基酸3.芳香族氨基酸（含环烃基）疏水性侧链弱亲水性侧链PH中性环境中不电离4.酸性氨基酸（带负电荷亲水性侧链）5.碱性氨基酸（带正电荷亲水性侧链）甘氨酸glycine甘,Gly

1.非极性脂肪族氨基酸丙氨酸Alanine丙,Ala非极性侧链氨基酸缬氨酸Valine缬,Val亮氨酸Leucine亮,Leu异亮氨酸Isoleucine异亮,Ile非极性脂肪族氨基酸亚氨基酸脯氨酸Proline脯,Pro2.极性中性氨基酸丝氨酸Serine丝,Ser苏氨酸Threonine苏,Thr极性中性氨基酸半胱氨酸Cysteine半胱,Cys蛋氨酸（甲硫）Methionine蛋,Met极性中性氨基酸天冬酰胺Asparagine天胺,Asn谷氨酰胺Glutanine谷胺,Gln3.芳香族氨基酸酪氨酸Tyrosine酪,Tyr色氨酸Tryptophan色,Trp苯丙氨酸Phenylalanine苯丙,Phe

侧链含羧基，易释放H＋而带负电荷--4.酸性氨基酸

天冬氨酸

Asparticacid

天,Asp

谷氨酸

Glutamicacid

谷,

Glu5.碱性氨基酸ε-氨基胍基咪唑基+++22

易接受H＋而带正电荷

赖氨酸

Lysine

赖,Lys

精氨酸

Arginine

精,Arg

组氨酸

Histidine

组,His

半胱氨酸：

半胱氨酸

二硫键

半胱氨酸

HOOC-CH-CH2--S—S--CH2-CH-COOH

NH2NH2

胱氨酸丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸：

侧链含羟基（-OH），与磷酸化/脱磷酸有关四、多肽链肽(peptide)：氨基酸通过肽键连接形成的化合物肽键(peptidebond，酰胺键)：

一个氨基酸的

-羧基与另一个氨基酸的

-氨基脱水缩合而成的共价键。

R1

OR2H2N-CH-C-OH+H-N-CH-COOHH

R1

O

R2H2N-CH-C—N-CH-COOHH

肽键-H2O……N端C端多肽链：多个氨基酸通过肽键连接形成的链状结构。

多肽链的游离氨基末端称为N端多肽链的游离羧基末端称为C端

多肽链的方向：

N端→C端

氨基酸残基：肽链中氨基酸因脱水形成肽键而基团不全，称之。寡肽：10个以内的氨基酸连接成的肽多肽：10个以上的氨基酸连接成的肽（为多肽链）蛋白质：50个以上的氨基酸组成的肽（为多肽链）肽的分类

生物活性肽概念：指具有特定生物学活性的低分子量的肽（寡肽和多肽）。

多肽激素与神经肽（自学）谷胱甘肽（glutathione，GSH）Glu-Cys-Gly（还原型），

GSH能保护蛋白质的巯基免遭氧化。第二节蛋白质的分子结构分为：一级结构二级结构三级结构空间结构（构象）四级结构(conformation)一、蛋白质的一级结构

(primarystructure)概念：指多肽链中从N端到C端的氨基酸排列顺序。

维持一级结构的化学键是肽键。二、蛋白质的二级结构

(secondarystructure)概念：指多肽链上某段主链骨架原子的空间位置，不涉及侧链构象。由主链氢键维系其构象。基本形式：1）

-螺旋（常见）

2）

-折叠（常见）

3）

-转角

4）不规则卷曲主链骨架原子：N、C

、CoCαCαC0N肽键的特性肽键长

0.132nmC-N单键

0.149nmC=N双键

0.127nm肽键具有部分双键性质(不能自由旋转)

肽单元(肽平面)：指参与肽键形成的6个原子（C

1、C、O、N、H、C

2）处于同一个平面上。CαCαC肽单元平面的旋转：两个相邻的肽平面围绕C

的单键(C

-N与C

-C键)旋转，形成各种形式的主链构象。Cα1）

-螺旋的特点

(-helix)主链围绕中心轴呈右手螺旋上升，上升一圈含3.6个氨基酸残基；主链氢键（每个肽键的N-H

与第四个肽键的C=O形成的氢键）维持螺旋稳定;侧链位于外侧。2）

-折叠的特点

（

-pleatedsheet）两条以上多肽链或一条多肽链的若干肽段互相靠拢，平行排列，折叠成锯齿状的片层结构；多肽链充分伸展；通过主链间氢键并联成片；侧链交替伸向片层的上方和下方（侧链较小）

蚕丝蛋白三、蛋白质的三级结构

（tertiarystructure）概念：指整条多肽链中所有原子的空间位置。(包括主链构象和侧链构象)主要由次级键维系其构象。多肽链在二级结构基础上进一步盘曲，疏水侧链常位于分子内部，亲水侧链常位于分子表面。有生物学功能的蛋白质(特别是球状蛋白)一般至少应具备三级结构。肌红蛋白的三级结构维持三级结构稳定的键1.

次级键（起主要作用）——非共价键

1）疏水键（疏水作用）

2）盐键（离子键）

3）氢键（主链氢键和侧链氢键）

4）范德瓦氏力（VanderWaals——分子引力）2.二硫键

——共价键四、蛋白质的四级结构

（quaternarystructure）概念：由两条或两条以上多肽链各自形成具有三级结构的亚基，并通过次级键相互连接的空间排布。亚基(subunit)：在四级结构的蛋白质中，每一条具有完整三级结构的多肽链，称之。亚基间主要靠