《生物化學(xué)》第1章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件

第3章蛋白質(zhì)化學(xué)《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)（protein）是由氨基酸構(gòu)成的具有特定空間結(jié)構(gòu)的高分子有機(jī)化合物，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)?！渡锘瘜W(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第１節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成一、蛋白質(zhì)的元素組成主要成分：C、H、O、N

。此外還有S、P等及一些微量元素。每克樣品蛋白質(zhì)含量=每克樣品含氮量×

6.25蛋白質(zhì)含氮量較恒定，平均為16%，即1g蛋白氮相當(dāng)于6.25g蛋白質(zhì)。故分析生物樣品時(shí)：《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能二、蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸

組成蛋白質(zhì)分子的基本單位是氨基酸（aminoacid）

。蛋白質(zhì)里的氨基酸有20種，除脯氨酸之外，其余均為α—氨基酸?！渡锘瘜W(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.相同點(diǎn)：均為α-aa2.不同點(diǎn)：側(cè)鏈R不同

3.特殊點(diǎn)：（1）除甘氨酸外，其余均為L-α-氨基酸（2）脯氨酸是α-亞氨基酸

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能α-氨基酸的結(jié)構(gòu)通式《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能根據(jù)氨基酸R基團(tuán)性質(zhì)分類（1）非極性疏水性側(cè)鏈氨基酸（2）極性中性側(cè)鏈氨基酸（3）酸性側(cè)鏈氨基酸（4）堿性側(cè)鏈氨基酸（二）氨基酸的分類《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第２節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

通常將其分為一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)及四級(jí)結(jié)構(gòu)。

一級(jí)結(jié)構(gòu)是基本結(jié)構(gòu)，二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)及四級(jí)結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱空間結(jié)構(gòu)。

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)分子中氨基酸的連接方式和排列順序稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（primarystructure）。《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能氨基酸的連接方式

一個(gè)蛋白質(zhì)分子所含氨基酸的數(shù)目各有不同，少的幾十個(gè)，多的可達(dá)幾萬個(gè)乃至幾十萬個(gè)。氨基酸是

如何連接？《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能肽鍵與肽

二肽再與第三個(gè)氨基酸分子縮合就形成三肽。以此類推，可以形成四肽、五肽以至多肽。多肽分子形態(tài)為鏈狀，故稱多肽鏈。《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能肽鍵（peptidebond）

一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)氨基酸的羧基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽?！渡锘瘜W(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序。通常在多肽鏈的一端含有一個(gè)游離的

-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個(gè)游離的

-羧基，稱為羧基端或C-端。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為終點(diǎn)的排列順序。如上述五肽可表示為：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能天然存在的重要多肽在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。但是，也有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為活性肽。如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能醫(yī)學(xué)上重要的多肽谷胱甘肽（GSH）功能基團(tuán)：—SH《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能多肽鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)分子的骨架，即主鏈。從主鏈上伸出的一些基團(tuán)，稱側(cè)鏈。一個(gè)蛋白質(zhì)分子可以由一條多肽鏈組成，也可以是由兩條或兩條以上的多肽鏈組成。

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能維持蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是肽鍵，有的蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

空間結(jié)構(gòu)又稱構(gòu)象（conformation），是指蛋白質(zhì)中所有原子在三維空間的排布。

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

（一）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈主鏈骨架原子在多個(gè)局部折疊、盤曲而形成的空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondarystructure）。形成蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是肽鍵平面（肽單元）。

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的形式

α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)則卷曲維持二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的化學(xué)鍵是氫鍵

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能1．α-螺旋：肽鏈的某段局部盤曲成螺旋結(jié)構(gòu)。

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能2．β-折疊：為一種比較伸展、呈鋸齒狀的肽鏈結(jié)構(gòu)?！渡锘瘜W(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能3．β-轉(zhuǎn)角：指多肽鏈中出現(xiàn)的一種180度的轉(zhuǎn)折?！渡锘瘜W(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能4．無規(guī)則卷曲：是指沒有一定規(guī)律的松散

肽鏈結(jié)構(gòu)。《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能（二）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiarystructure）是指整條多肽鏈所有原子的排布方式，包括多肽鏈的主鏈及側(cè)鏈的構(gòu)象。穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵包括：氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和二硫鍵?！渡锘瘜W(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能三級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)于蛋白質(zhì)的分子形狀及其功能活性部位的形成起重要作用。具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才有生物學(xué)活性，如肌紅蛋白就是由一條多肽鏈構(gòu)成的具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子?！渡锘瘜W(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能（三）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)兩個(gè)或兩個(gè)以上具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈，通過非共價(jià)鍵結(jié)合而形成的空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（quarternarystructure）。維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵有氫鍵、疏水鍵和鹽鍵。

血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)決定其功能。如：不同哺乳類動(dòng)物胰島素的比較鐮狀細(xì)胞貧血

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能（二）蛋白質(zhì)空間構(gòu)象與功能的關(guān)系

變構(gòu)效應(yīng)在體內(nèi)普遍存在，對(duì)物質(zhì)代謝調(diào)節(jié)和生理功能的變化是十分重要的。如Hb在體內(nèi)運(yùn)輸氧的功能就是通過其分子構(gòu)象的微妙變化而實(shí)現(xiàn)的。

《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第３節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能一、蛋白質(zhì)的兩性解離蛋白質(zhì)和氨基酸一樣,均為兩性電解質(zhì)（ampholytes）

蛋白質(zhì)處于某一pH值時(shí)，分子上正、負(fù)電荷相等，凈電荷為零，蛋白質(zhì)為兼性離子。此時(shí)溶液的pH值稱為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（isoelectrcpoint,pI）

。PrNH3+COO-PrPrCOOHNH2NH3+COO-OH-H+OH-H+《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能電泳

蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)pH條件下，不發(fā)生電泳現(xiàn)象。利用蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)象，可以將蛋白質(zhì)進(jìn)行分離純化。指帶電粒子在電場中向電性相反的電極移動(dòng)的現(xiàn)象《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)是膠體物質(zhì)，溶液是親水膠體（hydrophiliccolloid）溶液。穩(wěn)定因素水化膜同種電荷《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能由于蛋白質(zhì)的分子量很大，它在水中能夠形成膠體溶液。蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典型性質(zhì)，如丁達(dá)爾現(xiàn)象、布郎運(yùn)動(dòng)等。由于膠體溶液中的蛋白質(zhì)不能通過半透膜，因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小分子雜質(zhì)除去。蛋白質(zhì)溶液在高速離心時(shí)，由于離心力的作用，蛋白質(zhì)會(huì)下沉，稱蛋白質(zhì)的沉降現(xiàn)象。《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能三、蛋白質(zhì)的沉淀（precipitation）

１、鹽析法:破壞水化層和電荷層不變性２、有機(jī)溶劑沉淀法:破壞水化層低溫變性慢３、重金屬鹽沉淀法:形成蛋白質(zhì)鹽變性４、有機(jī)酸試劑沉淀法:形成不溶性鹽變性蛋白質(zhì)分子聚集從溶液中析出的現(xiàn)象《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能四、蛋白質(zhì)的變性與凝固蛋白質(zhì)在某些理化因素影響下，其特定空間結(jié)構(gòu)破壞而導(dǎo)致理化性質(zhì)改變和生物活性喪失，這種現(xiàn)象稱蛋白質(zhì)變性（denaturation）

。實(shí)質(zhì)：維系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵破壞《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

變性蛋白質(zhì)的特點(diǎn)：

A、生物學(xué)活性喪失

B、溶解度降低，粘度增加

C、易被蛋白酶水解《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)變性后，如設(shè)法將變性劑除去，該變性蛋白質(zhì)恢復(fù)其活性，這稱為蛋白質(zhì)復(fù)性。變性蛋白是否可復(fù)性，主要取決于變性程度，凝固蛋白是不可逆的。蛋白質(zhì)經(jīng)加熱煮沸，多肽鏈相互纏繞，即可變?yōu)檩^堅(jiān)固的凝塊，這種現(xiàn)象稱蛋白質(zhì)凝固作用?！渡锘瘜W(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能大部分蛋白質(zhì)均含有帶芳香環(huán)的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。這三種氨基酸在280nm紫外光譜附近有最大吸收峰值。因此，大多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm紫外光譜附近顯示強(qiáng)的吸收。利用這個(gè)性質(zhì)，可以對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性鑒定。五、蛋白質(zhì)的紫外吸收性質(zhì)《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能六、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)：肽鍵與堿性銅試劑生成紫紅色化合物茚三酮反應(yīng)：游離氨基與茚三酮生成藍(lán)紫色化合物酚試劑反應(yīng)：酪氨酸的酚基與酚試劑生成藍(lán)色化合物蛋白質(zhì)分子中的肽鍵及某些氨基酸殘基的化學(xué)基團(tuán)可與某些化學(xué)試劑反應(yīng)顯色《生物化學(xué)》第1章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第４節(jié)蛋白質(zhì)的分類《生物化學(xué)》第1章