《生物大分子-蛋白質(zhì)與氨基酸》課件

生物大分子——蛋白質(zhì)與氨基酸蛋白質(zhì)是生命體中最重要的生物大分子之一，在細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能、代謝等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本課程將帶領(lǐng)大家深入探討蛋白質(zhì)和氨基酸的世界，了解它們的基本結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及在生命活動中的重要作用。氨基酸的分類與結(jié)構(gòu)氨基酸分類根據(jù)側(cè)鏈基團(tuán)的性質(zhì)，氨基酸可以分為非極性氨基酸、極性中性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸。氨基酸結(jié)構(gòu)氨基酸的基本結(jié)構(gòu)包含一個氨基(-NH2)和一個羧基(-COOH)，以及一個與氨基和羧基連接的側(cè)鏈基團(tuán)(R)。氨基酸的物理性質(zhì)溶解性多數(shù)氨基酸在水中易溶解，少數(shù)氨基酸在水中溶解度較低。熔點(diǎn)氨基酸的熔點(diǎn)較高，通常在200℃以上。旋光性除甘氨酸外，所有氨基酸都具有旋光性。氨基酸的化學(xué)性質(zhì)酸堿性氨基酸具有兩性，既可以作為酸，也可以作為堿。成鹽反應(yīng)氨基酸可以與酸或堿反應(yīng)生成鹽類。脫水縮合多個氨基酸通過脫水縮合反應(yīng)形成肽鍵。肽鍵的形成脫水反應(yīng)一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基發(fā)生反應(yīng)，脫去一個水分子。肽鍵形成的連接兩個氨基酸的酰胺鍵，稱為肽鍵。肽鏈多個氨基酸通過肽鍵連接形成肽鏈，肽鏈?zhǔn)堑鞍踪|(zhì)的基本組成單元。肽鏈的二級結(jié)構(gòu)1α-螺旋肽鏈主鏈繞一個假想的軸旋轉(zhuǎn)形成螺旋狀結(jié)構(gòu)。2β-折疊肽鏈主鏈以折疊的方式伸展成片狀結(jié)構(gòu)，多個β-折疊片層可以相互平行或反平行排列。3無規(guī)則卷曲肽鏈主鏈不具有規(guī)律的排列方式。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)1二級結(jié)構(gòu)2疏水作用3氫鍵4離子鍵5范德華力蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)多亞基組成多個具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)亞基通過非共價鍵相互作用形成四級結(jié)構(gòu)?？臻g結(jié)構(gòu)亞基之間的排列方式和相互作用決定了蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)的空間結(jié)構(gòu)。生物活性四級結(jié)構(gòu)的形成往往賦予蛋白質(zhì)特定的生物活性。蛋白質(zhì)的變性1結(jié)構(gòu)改變蛋白質(zhì)在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽等條件下，會發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，失去原有的生物活性。2不可逆性蛋白質(zhì)變性通常是不可逆的，即使去除變性因素，蛋白質(zhì)也無法恢復(fù)原有結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的纖維結(jié)構(gòu)膠原蛋白構(gòu)成結(jié)締組織的主要成分，具有強(qiáng)度和韌性。角蛋白構(gòu)成毛發(fā)、指甲、羽毛等組織的主要成分，具有堅韌性。彈性蛋白賦予組織彈性和伸縮性。球狀蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)與功能1蛋白質(zhì)2活性部位酶的活性部位通常位于蛋白質(zhì)的特定區(qū)域，負(fù)責(zé)催化反應(yīng)。3底物結(jié)合酶的活性部位可以特異性地結(jié)合底物，并催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。酶的催化機(jī)理降低活化能酶通過降低反應(yīng)的活化能，加速反應(yīng)速率。特異性結(jié)合酶的活性部位與底物之間具有高度特異性，保證了酶的催化效率和專一性。調(diào)節(jié)酶活性的方式1溫度酶的活性受溫度的影響，溫度過高或過低會導(dǎo)致酶失活。2pH值酶的活性受pH值的影響，每種酶都有最佳pH值，在最佳pH值下酶活性最高。3底物濃度在底物濃度較低時，酶活性隨底物濃度增加而增加；當(dāng)?shù)孜餄舛冗^高時，酶活性會達(dá)到飽和。4抑制劑抑制劑可以與酶結(jié)合，抑制酶的活性?？乖贵w反應(yīng)1抗原能夠刺激機(jī)體產(chǎn)生抗體的物質(zhì)，通常是蛋白質(zhì)或多糖。2抗體由機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的能與抗原特異性結(jié)合的蛋白質(zhì)。3特異性結(jié)合抗體與抗原之間的結(jié)合具有高度特異性，如同鑰匙與鎖一樣。抗原抗體反應(yīng)的應(yīng)用免疫學(xué)診斷利用抗原抗體反應(yīng)檢測疾病或感染。藥物研發(fā)利用抗體作為藥物靶點(diǎn)，開發(fā)治療疾病的藥物。生物技術(shù)利用抗原抗體反應(yīng)進(jìn)行基因工程和細(xì)胞工程的研究。血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)血紅蛋白由四條多肽鏈組成，每條多肽鏈都與一個血紅素分子結(jié)合。血紅素血紅素是血紅蛋白的核心結(jié)構(gòu)，含有一個鐵離子，可以與氧氣結(jié)合。氧氣運(yùn)輸血紅蛋白的主要功能是運(yùn)輸氧氣，將氧氣從肺部運(yùn)輸?shù)饺砀鹘M織細(xì)胞。血紅蛋白的運(yùn)輸過程肺部在肺部，氧氣濃度高，血紅蛋白與氧氣結(jié)合，形成氧合血紅蛋白。組織在組織中，氧氣濃度低，氧合血紅蛋白釋放氧氣，形成脫氧血紅蛋白。循環(huán)血紅蛋白通過血液循環(huán)，不斷地將氧氣從肺部運(yùn)輸?shù)浇M織細(xì)胞，再將二氧化碳從組織細(xì)胞運(yùn)輸?shù)椒尾?。肌動蛋白與肌球蛋白1肌動蛋白是一種纖維狀蛋白質(zhì)，是肌肉收縮的主要成分之一。2肌球蛋白是一種球狀蛋白質(zhì)，可以與肌動蛋白結(jié)合，并通過ATP水解產(chǎn)生能量，推動肌肉收縮。肌動蛋白與肌球蛋白的作用1肌肉收縮肌球蛋白通過與肌動蛋白結(jié)合，并利用ATP水解產(chǎn)生的能量，推動肌動蛋白絲相互滑動，從而實現(xiàn)肌肉收縮。2細(xì)胞運(yùn)動肌動蛋白和肌球蛋白也參與細(xì)胞運(yùn)動，如細(xì)胞遷移和細(xì)胞分裂。3物質(zhì)運(yùn)輸肌動蛋白和肌球蛋白在細(xì)胞內(nèi)部參與物質(zhì)運(yùn)輸，如細(xì)胞器移動和囊泡運(yùn)輸。細(xì)胞骨架的組成微管由α-微管蛋白和β-微管蛋白聚合而成，構(gòu)成細(xì)胞骨架的重要組成部分，參與細(xì)胞形態(tài)維持、物質(zhì)運(yùn)輸和細(xì)胞分裂等過程。微絲由肌動蛋白聚合而成，也稱為肌動蛋白絲，參與細(xì)胞形態(tài)維持、細(xì)胞運(yùn)動和細(xì)胞分裂等過程。中間絲由多種中間絲蛋白聚合而成，主要提供細(xì)胞的機(jī)械強(qiáng)度，并參與細(xì)胞連接和信號傳導(dǎo)等過程。細(xì)胞骨架的功能細(xì)胞形態(tài)維持細(xì)胞的形狀和結(jié)構(gòu)。細(xì)胞運(yùn)動參與細(xì)胞的運(yùn)動，如細(xì)胞遷移和細(xì)胞分裂。物質(zhì)運(yùn)輸參與細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸，如細(xì)胞器移動和囊泡運(yùn)輸。信號傳導(dǎo)參與細(xì)胞的信號傳導(dǎo)，將細(xì)胞外信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)1跨膜蛋白2外周蛋白3脂錨定蛋白細(xì)胞膜蛋白的功能物質(zhì)運(yùn)輸跨膜蛋白可以介導(dǎo)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，如葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和離子通道蛋白。信號傳導(dǎo)細(xì)胞膜上的受體蛋白可以識別細(xì)胞外信號，并將信號傳遞到細(xì)胞內(nèi)部。細(xì)胞識別細(xì)胞膜上的識別蛋白可以幫助細(xì)胞識別其他細(xì)胞或物質(zhì)。細(xì)胞連接細(xì)胞膜上的連接蛋白可以幫助細(xì)胞之間相互連接，形成組織和器官。核酸的結(jié)構(gòu)與功能1核苷酸2脫氧核糖核酸（DNA）儲存遺傳信息，指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。3核糖核酸（RNA）參與蛋白質(zhì)合成，傳遞遺傳信息。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)堿基對DNA由兩條反向平行的脫氧核苷酸鏈組成，兩條鏈通過堿基對連接在一起。螺旋結(jié)構(gòu)兩條鏈圍繞一個共同的軸螺旋盤旋，形成雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA復(fù)制的過程1解旋DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在解旋酶的作用下解開。2引物合成引物酶在解開的DNA單鏈上合成引物。3延伸DNA聚合酶沿著模板鏈延伸，合成新的DNA鏈。4連接DNA連接酶連接新合成的片段，形成完整的DNA雙鏈。RNA的結(jié)構(gòu)與功能核糖核酸RNA由一條核苷酸鏈組成，鏈中的堿基包含腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）和尿嘧啶（U）。信使RNA(mRNA)攜帶遺傳信息，將DNA上的遺傳信息傳遞給蛋白質(zhì)合成場所。核糖體RNA(rRNA)是構(gòu)成核糖體的組分之一，參與蛋白質(zhì)的合成。轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)識別并轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸，參與蛋白質(zhì)的合成。RNA的轉(zhuǎn)錄過程1解旋DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)在RNA聚合酶的作用下解開。2啟動RNA聚合酶與DNA模板鏈上的啟動子序列結(jié)合，開始轉(zhuǎn)錄。3延伸RNA聚合酶沿著模板鏈移動，并以模板鏈為基礎(chǔ)合成RNA鏈。4終止RNA聚合酶遇到終止信號，停止轉(zhuǎn)錄，并釋放新合成的RNA鏈?；虮磉_(dá)的調(diào)控轉(zhuǎn)錄調(diào)控通過控制RNA聚合酶的活性，調(diào)節(jié)基因的