《蛋白質和氨基酸》課件

蛋白質和氨基酸蛋白質和氨基酸是生命的基石。它們在生物體內扮演著至關重要的角色，參與幾乎所有的生命過程。本課程將深入探討這兩種生命物質的結構、功能和相互關系。蛋白質的結構1四級結構2三級結構3二級結構4一級結構蛋白質結構復雜多樣，從簡單的氨基酸序列到復雜的空間構象，層層遞進。每一級結構都對蛋白質的功能至關重要。蛋白質的種類結構蛋白如膠原蛋白，為細胞和組織提供支撐。酶催化生化反應，如消化酶。運輸?shù)鞍兹缪t蛋白，負責運輸氧氣。調節(jié)蛋白如激素，調控生理過程。蛋白質的功能催化作用酶促進生化反應的進行。運輸功能如血紅蛋白運輸氧氣。免疫防御抗體蛋白識別和中和病原體。運動功能肌動蛋白和肌球蛋白參與肌肉收縮。蛋白質的消化與吸收1口腔機械性破碎，唾液淀粉酶開始作用。2胃胃蛋白酶開始分解蛋白質。3小腸胰蛋白酶和肽酶進一步分解為氨基酸。4吸收氨基酸通過小腸上皮細胞吸收入血。氨基酸的定義基本組成單位氨基酸是蛋白質的基本組成單位?；瘜W結構含有氨基(-NH2)和羧基(-COOH)的有機化合物。多樣性自然界中存在20種常見氨基酸。生物學意義參與蛋白質合成和多種生理過程。氨基酸的種類常見氨基酸甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸特殊氨基酸半胱氨酸甲硫氨酸色氨酸酪氨酸組氨酸氨基酸的分類極性氨基酸如絲氨酸、蘇氨酸，親水性強。非極性氨基酸如甘氨酸、丙氨酸，疏水性強。酸性氨基酸如天冬氨酸、谷氨酸，帶負電。堿性氨基酸如賴氨酸、精氨酸，帶正電。必需氨基酸亮氨酸促進蛋白質合成，維持血糖水平。賴氨酸促進鈣吸收，有助于抗體生成。色氨酸合成血清素，調節(jié)睡眠和情緒。蛋氨酸參與脂肪代謝，促進解毒。非必需氨基酸丙氨酸參與糖代謝，是重要的能量來源。天冬氨酸參與尿素循環(huán)，有助于排出代謝廢物。谷氨酸是重要的神經遞質，參與大腦功能。絲氨酸參與脂質生物合成，維持細胞膜完整性。半必需氨基酸特點在某些生理狀態(tài)下成為必需氨基酸。例如，在生長發(fā)育期或應激狀態(tài)下，機體合成不足，需要從食物中攝入。例子精氨酸組氨酸酪氨酸氨基酸的特性1兩性電解質既能放出質子又能接受質子。2光學活性除甘氨酸外，都有手性中心。3水溶性大多數(shù)氨基酸易溶于水。4熔點高由于分子間氫鍵作用。氨基酸的理化性質溶解性大多數(shù)氨基酸易溶于水，難溶于非極性溶劑。熔點一般在200-300℃之間，高于一般有機化合物。旋光性除甘氨酸外，都具有旋光性。兩性既能與酸反應又能與堿反應。氨基酸的結構式丙氨酸最簡單的含有側鏈的α-氨基酸。甘氨酸結構最簡單的氨基酸，沒有手性中心。賴氨酸側鏈含有額外的氨基，是堿性氨基酸。氨基酸的互變異構陽離子形式在酸性條件下，氨基質子化。兩性離子形式在中性pH下，氨基和羧基都電離。陰離子形式在堿性條件下，羧基去質子化。氨基酸的荷電狀態(tài)1低pH氨基酸呈正電荷。2等電點氨基酸呈電中性。3高pH氨基酸呈負電荷。氨基酸的pKa值定義pKa是酸解離常數(shù)的負對數(shù)。α-羧基pKa通常在2-2.4之間。α-氨基pKa通常在9-10之間。側鏈某些氨基酸側鏈也有pKa值。氨基酸的縮寫氨基酸三字符縮寫單字符縮寫甘氨酸GlyG丙氨酸AlaA亮氨酸LeuL賴氨酸LysK氨基酸序列決定蛋白質結構一級結構氨基酸序列。二級結構局部規(guī)則折疊。三級結構整體三維構象。四級結構多個亞基組合。氨基酸的生物合成非必需氨基酸合成從其他氨基酸轉化利用糖代謝中間產物通過轉氨基作用必需氨基酸來源食物攝入微生物合成（反芻動物）某些條件下的有限合成氨基酸的代謝轉氨基作用氨基轉移到α-酮酸上。脫氨基作用去除氨基生成氨。尿素循環(huán)將有毒氨轉化為尿素排出。糖異生氨基酸轉化為葡萄糖。蛋白質合成的過程1轉錄DNA信息轉錄成mRNA。2mRNA加工剪接、加帽、加尾。3翻譯核糖體根據(jù)mRNA合成多肽鏈。4折疊修飾多肽鏈折疊成功能性蛋白質。蛋白質合成需要的物質氨基酸蛋白質的基本組成單位。mRNA攜帶遺傳信息的模板。tRNA將氨基酸帶到核糖體。核糖體蛋白質合成的工廠。蛋白質合成受調控轉錄調控控制mRNA的產生。翻譯調控控制蛋白質的生成速率。翻譯后修飾影響蛋白質的功能和定位。蛋白質降解控制蛋白質的壽命。蛋白質的結構層次1四級結構2三級結構3二級結構4一級結構蛋白質結構從簡單到復雜，層層遞進。每一級結構都對蛋白質的功能至關重要。一級結構定義氨基酸在多肽鏈中的排列順序。肽鍵通過肽鍵連接氨基酸。方向性從N端到C端。重要性決定蛋白質的高級結構和功能。二級結構α-螺旋螺旋狀結構，由氫鍵穩(wěn)定。每3.6個氨基酸形成一圈。β-折疊平行或反平行排列的多肽鏈。通過氫鍵連接。三級結構疏水相互作用非極性側鏈聚集。氫鍵穩(wěn)定蛋白質內部結構。離子鍵帶電基團之間的吸引。二硫鍵半胱氨酸之間的共價鍵。四級結構定義多個蛋白質亞基的組合。亞基關系可以是相同或不同的蛋白質鏈。穩(wěn)定力主要依靠非共價鍵。功能意義常與蛋白質的調節(jié)和功能相關。蛋白質的功能與性質催化功能作為酶催化生化反應。結構支撐如膠原蛋白提供結構支持。信號傳導如激素受體傳遞細胞信號。免疫防御