护理生物化学蛋白质的结构和功能专家讲座

第二章

蛋白质结构与功效护理生物化学蛋白质的结构和功能第1页蛋白质是一切生物体主要组成成份从高等动植物到低等微生物从最复杂人类到最简单病毒例：蛋白质在生物体中占干重为

人体：45%横纹肌：80%心脏：60%

细菌：50~80%酵母：46.6%病毒：

小麦：约9%大豆：约36%花生：26%护理生物化学蛋白质的结构和功能第2页1.催化作用几乎全部酶都是蛋白质蛋白质功效多样性护理生物化学蛋白质的结构和功能第3页膜蛋白2.生物体结组成份护理生物化学蛋白质的结构和功能第4页3.运输和储存血红蛋白在血中输送氧肌红蛋白在肌肉中输送氧膜蛋白起运输作用护理生物化学蛋白质的结构和功能第5页4.运动作用：

动物肌肉收缩、细菌鞭毛运动护理生物化学蛋白质的结构和功能第6页5.免疫保护作用抗体护理生物化学蛋白质的结构和功能第7页第一节蛋白质分子组成一、蛋白质元素组成：C.H、O、N及少许S

特点：N在各种蛋白质中平均含量为16%，即1克氮相当于含6.25克蛋白质

用定氮法可测定蛋白质含量：

蛋白质含量(g)=蛋白质含氮量（g）×6.25护理生物化学蛋白质的结构和功能第8页例题：测得某一蛋白质样品氮含量为0．40g，此样品约含蛋白质多少?答：0.4×6.25=2.5(g)护理生物化学蛋白质的结构和功能第9页护理生物化学蛋白质的结构和功能第10页护理生物化学蛋白质的结构和功能第11页护理生物化学蛋白质的结构和功能第12页二、氨基酸(aminoacid)结构通式(一)氨基酸结构特点

除脯氨酸（亚氨基酸)外，其它19种均含有以下结构通式：－－蛋白质是由20种基本氨基酸组成CCOOHHRNH2护理生物化学蛋白质的结构和功能第13页有机物中和官能团直接相连碳原子叫做α-碳原子。比如，丁酸（CH3-CH2-CH2-COOH)中，第三个碳原子和羧基直接相连，称为α碳原子，第二个碳原子是β碳原子，以这类推护理生物化学蛋白质的结构和功能第14页L-丙氨酸D-丙氨酸

蛋白质中发觉氨基酸都是L-型。护理生物化学蛋白质的结构和功能第15页（二).氨基酸分类依据氨基酸侧链(-R)结构和理化性质分类1.非极性脂肪族氨基酸;2.极性中性氨基酸;3.芳香族氨基酸;4.酸性氨基酸;5.碱性侧链氨基酸护理生物化学蛋白质的结构和功能第16页例:芳香族氨基酸苯丙氨酸

（Phe,F)酪氨酸

（Tyr,Y)色氨酸

（Trp,W)护理生物化学蛋白质的结构和功能第17页（三）、氨基酸主要理化性质1、物理性质2.两性电离性质pH=pI

净电荷=0pH<pI净电荷为正pH>pI净电荷为负CHRCOONH2CHRCOOHNH3+CHRCOONH3++H+（酸性）+OH-+H++OH-（碱性)

在一定pH条件下,氨基酸分子中所带正电荷数和负电荷数相等,即净电荷为零,在电场中既不向阳极也不向阴极移动,此时溶液pH值称为该种氨基酸等电点(isoelectricpoint,pI)。

－－氨基酸等电点是它展现电中性时所处环境pH值.护理生物化学蛋白质的结构和功能第18页2、紫外吸收特征A280nm3.茚三酮反应：可做氨基酸定性、定量测定。护理生物化学蛋白质的结构和功能第19页第二节蛋白质分子结构护理生物化学蛋白质的结构和功能第20页一、多肽结构（一)肽键由一个氨基酸α-氨基与另一个氨酸α-羧基脱水缩合生成化学键。护理生物化学蛋白质的结构和功能第21页护理生物化学蛋白质的结构和功能第22页（二)肽肽

：氨基酸经过肽键相连接而形成化合物(有二肽、三肽、寡肽和多肽等)。寡肽：普通10肽以下多肽：普通10肽以上多肽链：由肽键连接各氨基酸残基形成长链骨架结构。氨基酸残基：多肽链中氨基酸，因为参加肽键形成，已非原来完整分子，称为——。

多肽链有两端：N末端（氨基末端)、C末端（羧基末端)护理生物化学蛋白质的结构和功能第23页生物活性肽

类别:激素、抗菌素、辅助因子

实例:谷胱甘肽

催产素降钙素

脑啡肽护理生物化学蛋白质的结构和功能第24页谷胱甘肽

谷胱甘肽在体内参加氧化还原过程,作为一些氧化还原酶辅因子,或保护巯基酶,或预防过氧化物积累。护理生物化学蛋白质的结构和功能第25页蛋白质分子结构

蛋白质一级结构

蛋白质二级结构

蛋白质三级结构高级结构

蛋白质四级结构（空间构象)

由一条肽链形成蛋白质只有一、二、三级结构,

由二条或二条以上多肽链形成蛋白质才可能有四级结构。护理生物化学蛋白质的结构和功能第26页二、蛋白质一级结构1、蛋白质一级结构：蛋白质多肽链中氨基酸排列次序。2、蛋白质中氨基酸排列次序由遗传物质决定。3.维持蛋白质一级结构主要化学键是肽键，有时还含有二硫键。护理生物化学蛋白质的结构和功能第27页三、蛋白质空间结构（一）蛋白质二级结构1、概念：蛋白质分子中各段多肽链主链原子空间分布状态，亦即主链空间构象，不包括氨基酸残基侧链构象。主链与侧链

由肽键和α-碳原子组成多肽链骨架称为主链，伸展在外R基团称为侧链。2、主要形式：α-螺旋,β-折叠，β-转角，无规则卷曲。3.主要维系键：氢键护理生物化学蛋白质的结构和功能第28页α-螺旋结构特点:①右手螺旋:3.6个氨基酸/圈，螺距0.54nm。②氢键维持稳定。③侧链伸向螺旋外侧。④侧链基团影响螺旋形成和稳定。(带同种电荷，侧链大R基或Pro存在均妨碍α-螺旋形成)护理生物化学蛋白质的结构和功能第29页β-折叠护理生物化学蛋白质的结构和功能第30页β-折叠片中，相邻多肽链平行或反平行（较稳定)。NNCNNCCC平行反平行护理生物化学蛋白质的结构和功能第31页

-转角护理生物化学蛋白质的结构和功能第32页核糖核酸酶分子中二级结构α-螺旋β-折叠β-转角无规卷曲护理生物化学蛋白质的结构和功能第33页（二)蛋白质三级结构(tertiarystructure)1.概念:每一条多肽链上全部原子空间排布，是在二级结构基础上，由侧链基团相互作用，深入折叠盘绕而成。2.维系键:疏水键、离子键、氢键、VanderWaals力等次级键。护理生物化学蛋白质的结构和功能第34页疏水键:非极性物质在含水极性环境中存在时，会产生一个相互聚集力，这种力称为疏水键或疏水作用力。护理生物化学蛋白质的结构和功能第35页(三)蛋白质四级结构1.概念:蛋白质分子中各个亚基空间排布。蛋白质分子中每条具独立三级结构多肽链称为亚基。2.维系键:疏水键、氢键、离子键等。护理生物化学蛋白质的结构和功能第36页护理生物化学蛋白质的结构和功能第37页（一)、蛋白质一级结构与功效关系

一级结构→空间构象→功效1.一级结构中“关键”部分相同,其蛋白质功效相同。

如：不一样动物起源胰岛素

一级结构中“关键”部分改变,其蛋白质功效也改变。

如：镰刀状红细胞性贫血另：非“关键”部位改变，不会影响蛋白质功效。四、蛋白质分子结构与功效关系护理生物化学蛋白质的结构和功能第38页蛋白质一级结构改变与疾病产生-------分子病镰刀状红细胞性贫血

血红蛋白:第六位谷氨酸被缬氨酸取代护理生物化学蛋白质的结构和功能第39页（二)蛋白质空间结构与功效关系若蛋白质一级结构不变，仅特定构象发生改变,其生物学活性也随之改变。如：核糖核酸酶

护理生物化学蛋白质的结构和功能第40页（一)按分子组成份类：

单纯蛋白质：完全由氨基酸组成

结合蛋白质：单纯蛋白质+非蛋白质部分（辅基)（二)按分子形状分类：

球状蛋白质：长短轴之比<10

纤维状蛋白质：长短轴之比>10（三)按功效分类

活性蛋白质：在生命活动中起主要作用

非活性蛋白质：起支持和保护作用五、蛋白质分类护理生物化学蛋白质的结构和功能第41页第三节蛋白质理化性质护理生物化学蛋白质的结构和功能第42页一、蛋白质两性解离与等电点蛋白质分子中氨基酸残基侧链上存在游离氨基和羧基，所以蛋白质与氨基酸一样含有两性解离性质，含有特定等电点（pI)。溶液pH＝pI时，蛋白质所带正负电荷相等；pH＞pI时，蛋白质带净负电荷；pH＜pI时，蛋白质带净正电荷。护理生物化学蛋白质的结构和功能第43页

等电点时特点：（1)净电荷为零（2)多数蛋白质在水中等电点偏酸

体内大多数蛋白质PI靠近于5（4)导电性、溶解度、黏度及渗透压都最小。电泳：带电粒子在电场中向电性相反方向移动带电粒子移动速度与净电荷量、分子大小、分子形状等相关护理生物化学蛋白质的结构和功能第44页二、蛋白质胶体性质1、蛋白质溶液中形成颗粒直径在1-100nm，属于胶体范围。2、蛋白质胶体稳定原因:蛋白质颗粒表水化膜

蛋白质颗粒表面带同种电荷去除这两个稳定原因,蛋白质极易沉淀。如：盐析3.蛋白质不能透过半透膜，可用透析法纯化蛋白。盐析:将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，造成蛋白质沉淀。透析:利用半透膜把大分子蛋白质与小分子化合物分开方法。护理生物化学蛋白质的结构和功能第45页三、蛋白质变性、沉淀和凝固（一）蛋白质变性1、概念：在一些理化原因作用下，蛋白质空间结构被破坏，从而造成其理化性质改变和生物学功效丧失。2、引发变性原因：

物理原因：加热、高压、紫外线、超声波、猛烈震荡等

化学原因：强酸、强碱、重金属离子、尿素、乙醇、丙酮等3.变性本质：蛋白质分子空间构象改变或破坏（二硫键和非共价键破坏），不包括一级结构改变或肽键断裂。护理生物化学蛋白质的结构和功能第46页4.变性后蛋白质:溶解度降低，粘度增加，结晶能力消失，易被蛋白酶水解。5.变性作用应用举例:变性原因应用于消毒及灭菌制备、保留蛋白质制剂需预防变性。6.复性:去除变性原因后，有些变性程度较轻蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有构象和功效。许多蛋白质变性为不可逆变性。变性蛋白质易于沉淀，而沉淀蛋白质不一定发生变性。护理生物化学蛋白质的结构和功能第47页核糖核酸酶变性与复性作用三级结构（有活性）一级结构（变性失活）三级结构（有活性）变性复性护理生物化学蛋白质的结构和功能第48页（二)蛋白质沉淀与凝固作用1、蛋白质分子相互聚集从溶液中析出现象称为蛋白质沉淀2.惯用沉淀方法（1）盐析法（2）有机溶剂沉淀：乙醇、甲醇、丙酮等（3）重金属盐沉淀：Hg2+，Ag+，Cu2+（4）生物碱试剂沉淀护理生物化学蛋