14 第二章 蛋白质.ppt

第1页：第二章 蛋白质化学

第二章蛋白质化学

第2页：蛋白质的概念

蛋白质蛋白质是生活细胞内含量最丰富、功能最复杂的生物大分子，参与了几乎所有的生命活动和生命过程。蛋白质的英文名称是，源自希腊文，意思是“最原初的”、“最重要的”，因此研究蛋白质的结构与功能始终是生命科学最基本的命题。

第3页：蛋白质的生物功能及化学组成

• 蛋白质的生物功能及化学组成
• 蛋白质的基本组成单位－－氨基酸
• 蛋白质的结构
• 蛋白质结构与功能的关系
• 蛋白质的重要性质
• 蛋白质研究技术

第4页：蛋白质的生物功能及化学组成机体结构

一. 蛋白质的生物功能及化学组成机体结构成分；酶；运输小分子物质和离子；运动；激素；防御功能；贮藏功能；信号受体(A,B)；调节或控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达。1.蛋白质的生物功能

第5页：蛋白质的化学组成

蛋白质的化学组成

第6页：蛋白质的基本组成单位－－氨基酸迄今在

二.蛋白质的基本组成单位－－氨基酸迄今在各种生物体内已发现了180多种氨基酸，其中参与组成蛋白质的20种基本氨基酸称为蛋白质氨基酸，某些蛋白质中的稀有氨基酸组分都是基本氨基酸参入多肽链后经酶促修饰形成的；其余150多种氨基酸不参与蛋白质的组成，称为非蛋白质氨基酸。

第7页：蛋白质的基本组成单位－－氨基酸（

• 二. 蛋白质的基本组成单位－－氨基酸（Amino Acid，AA或aa）
• 1.一般结构特点
• 2.分类
• 3.理化性质

第8页：氨基酸的一般结构特点

1.氨基酸的一般结构特点

20种蛋白质氨基酸中，除脯氨酸是一种α－亚氨基酸外，其余的都是α－氨基酸，即其与羧基相邻的α－碳上有一个氨基；除甘氨酸外，其它蛋白质氨基酸均为L－型氨基酸，其结构通式为：

第9页：氨基酸结构通式

氨基酸结构通式

第10页：氨基酸分类（1）根据R基团的结构和性质

2.氨基酸分类（1）根据R基团的结构和性质分类:结构特点：脂肪族、芳香族、杂环族等氨基酸性质特点：疏水性（非极性）、亲水性（极性）氨基酸，酸性、碱性等氨基酸（2）丛营养学角度分类:必需氨基酸、非必需氨基酸

第11页：请注意

请注意

AA的相同部分是骨架CCOOHNH3+1R性质与蛋白质的构象有关2要求记住AA的缩写符号3注意碱性，酸性和芳香族AA4

第12页：和Asn二者常混在一起用Asx

Asp和Asn二者常混在一起用Asx表示；Glu和Gln二者常混在一起用Glx表示。请注意：

第13页：注意AA各C原子的编号HCOOHNHC

注意AA各C原子的编号HCOOHNHC2CH2CH2CH2CH22H Nεαβγδε氨基

第14页：氨基酸的理化性质（3）重要的化学性质（2

3.氨基酸的理化性质（3）重要的化学性质（2）酸碱性（1）光吸收性

第15页：氨基酸的光吸收性20种蛋白质

（1）氨基酸的光吸收性20种蛋白质氨基酸都不吸收可见光，但三种氨基酸：酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸能显著的吸收紫外光，吸收峰在280nm左右。因此可用紫外分光光度计测定溶液中蛋白质的含量。

第16页：氨基酸的酸碱性氨基酸同时含有

（2）氨基酸的酸碱性氨基酸同时含有碱性的氨基和酸性的羧基，是一种两性电解质，在水溶液或结晶内基本上以兼性离子的形式存在。兼性离子在酸性溶液中可接受质子形成阳离子，在碱性溶液中则释放质子形成阴离子。

第17页：等电点

等电点

溶液中氨基酸的静电荷为零时溶液的PH值。以符号PI表示。

第18页：尽管AA具有图示

第19页：尽管AA具有示意图

第20页：尽管AA具有结构图

第21页：尽管AA具有酸碱性但却不能用正常的酸

尽管AA具有酸碱性但却不能用正常的酸碱滴定进行测定(因为酸和碱基团的相互干扰, 使等当点的pH过高或过低,没有适当的指示剂可以选用。AA不能用通常酸碱滴定测定？

第22页：甲醛则可以掩盖氨基

AA+甲醛则可以掩盖氨基，使AA成为普通的酸CCOOHRHNH2+2HCHOCCOOHRHN(C H-OH)22可进行正常的酸碱滴定

第23页：氨基酸重要的化学性质茚

（3）氨基酸重要的化学性质茚三酮反应；桑格反应（Sanger）艾德曼反应(Edman)

第24页：蛋白质的结构1.肽键及肽2.构型与构象

三.蛋白质的结构1.肽键及肽2.构型与构象3.酰胺平面4.蛋白质结构层次一级结构；二级结构；结构域；超二级结构；三级结构；四级结构

第25页：一级结构

一级结构

定义：一级结构是指组成蛋白质肽链中的氨基酸排列顺序。蛋白质一级结构举例：胰岛素：51个氨基酸组成，分子量5734，A(21)、B（30）两条链通过两个二硫键相连，A链有一个二硫键链内环。蛋白质一级结构测定

第26页：二级结构

二级结构

（4）无规则卷曲－－所谓无规则，是因为还没有发现它的规则。对于某一蛋白质来说，它是有规则的。（3）β－转角－－大多依靠第一与第四个氨基酸形成的氢键来维持。（2）β－折叠（1）α－螺旋

第27页：超二级结构

超二级结构

在二级结构的基础上，多肽链进一步盘旋折叠形成三级结构，比较邻近的肽段有时相互作用形成二级结构的聚合体，这些聚合体可以作为组成三级结构的“建筑块”，称为超二级结构或折叠单位。

第28页：目前发现的三种基本

目前发现的三种基本形式为

（α α ）、（β α β）、（βββ）。

第29页：超二级结构

超二级结构

第30页：结构域

结构域

多肽链在超二级结构基础上组装而成的、相对独立的、在空间上能辨认的三维实体，充当三级结构的构件，其间由单肽链连接。

第31页：免疫球蛋白结构域

免疫球蛋白结构域

第32页：三级结构流程图

第33页：三级结构

三级结构

（1）定义：在二级结构、超二级结构乃至结构域的基础上，多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构。

第34页：注意－－a.三级结构的形成使肽链中所有的

注意－－a.三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布。b.疏水性氨基酸残基分布于分子内部，亲水基团则分布于分子表面。c.分子表面有凹陷或裂隙，与生理活性有关。d.对于小分子量蛋白，结构域就是它的三级结构；但大分子量蛋白则有两个以上结构域締和而成。（2）维持蛋白质三级结构的作用力。（3）三级结构举例

第35页：四级结构

四级结构

定义：具有三级结构的球状蛋白通过非共价键彼此締和在一起形成的聚集体称为蛋白质的四级结构。

第36页：亚基

亚基

具有四级结构的蛋白质中的每个球状蛋白称为亚基或亚单位。亚基可以相同也可以不相同；亚基一般只有一条多肽链。寡聚蛋白：具有四级结构的蛋白质。单体蛋白：无四级结构的蛋白质。四级结构举例

第37页：蛋白质结构与功能模式图

第38页：蛋白质结构与功能的关系

• 四.蛋白质结构与功能的关系
• 1.一级结构与功能的关系
• 2.空间结构与功能的关系

第39页：一级结构与功能的关系蛋白质的氨基酸顺

一级结构与功能的关系蛋白质的氨基酸顺序与生物功能密切相关。一级结构空间结构功能直接决定一致性间接

第40页：一级结构的变异与分子

（1）一级结构的变异与分子病注

血红蛋白有4条链、574个AA，其中两条ß-链的第6位Glu被Val取代镰刀状细胞贫血病：(血红蛋白ß-链)N端AA顺序1 2 3 4 5 6 7 8Hb-A(正常) Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys Hb-S (患者) Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys 分子病：由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异，使蛋白质的生物学功能减退或丧失，甚至造成生理功能的变化而引起的疾病。

第41页：一级结构与生物进化对比不同

（2）一级结构与生物进化对比不同机体的同种功能蛋白质，其一级结构具有相似性，有不变残基和可变残基。

第42页：这些具有同功能的蛋白质在结构上的相

这些具有同功能的蛋白质在结构上的相似性（不变残基），反应了结构决定了功能，说明了蛋白质的结构和功能是高度统一的；可变残基与生物进化有关，亲缘关系越近，可变残基越相似，说明蛋白质的进化反应了生物进化。

第43页：一级结构的局部断裂与蛋白质

（3）一级结构的局部断裂与蛋白质激活：胰岛素原一级结构与激活过程

第44页：空间结构与功能的关系（1）核糖核酸酶S

空间结构与功能的关系（1）核糖核酸酶S一级结构

第45页：三级结构

三级结构

第46页：变性－－复性实验注意

变性－－复性实验注意

该实验证明了蛋白质的功能取决于特定的天然构象，而规定其构象所需要的信息包含在它的氨基酸序列中。

第47页：血红蛋白与肌红蛋白血红蛋白

（2）血红蛋白与肌红蛋白血红蛋白的à、ß链与肌红蛋白相比，三级结构几乎完全相同，而且都有一个血红素分子，可以结合一分子氧。肌红蛋白血红蛋白

第48页：血红蛋白亚基之间相互作用形成稳定的

血红蛋白亚基之间相互作用形成稳定的四级结构，使血红素与氧的亲和力变得相当弱，另外血红蛋白亚基之间存在变构效应，这样使得两种蛋白与氧结合的功能又表现出不同的特点。血红蛋白的氧合曲线呈s型，而肌红蛋白呈双曲线，当氧分压从肺泡降到毛细血管中时，血红蛋白、肌红蛋白的氧饱和度分别下降0.72、0.1，因此，血红蛋白更能有效地将氧运输到组织中。

第49页：蛋白质的重要性质

• 五.蛋白质的重要性质
• 4.蛋白质的呈色反应
• 3.蛋白质的变性
• 2.蛋白质的胶体性质
• 1.蛋白质的酸碱性与等电点

第50页：蛋白质的酸碱性与等电点

1.蛋白质的酸碱性与等电点酸碱性

α－氨基与α－羧基；侧链基团如ε－氨基、β－或γ－羧基、咪唑基、胍基、巯基等。可用电泳技术研究。等电点：PI时蛋白质溶解度最小。

第51页：蛋白质的胶体性质（1）胶体溶液

2.蛋白质的胶体性质（1）胶体溶液性质：布朗运动、电泳现象、不能透过半透膜、具有吸附能力等。（2）蛋白质胶体溶液的稳定性及意义：水化膜与带有相同电荷；生物体中的水环境。（3）透析法：分离的分子量杂质与蛋白质。（4）沉淀反应

第52页：沉淀反应

（4）沉淀反应

a.中性盐沉淀反应:盐浓度不同可产生不同的反应－－盐溶与盐析现象；分级沉淀；盐析法得到的蛋白质不变性。b.有机溶剂沉淀反应：与水互溶的有机溶剂如甲醇、乙醇、丙酮等。注意容易引起蛋白质变性。c.重金属盐沉淀反应：蛋白质带负电时，可与重金属离子（Cu、Hg、Pb、Ag）结合成不溶性的蛋白盐而沉淀。d.生物碱试剂的沉淀反应：生物碱试剂如单宁酸、苦味酸等。

第53页：蛋白质的变性（1）定义

3.蛋白质的变性（1）定义

当蛋白质受到物理、化学因素影响后，分子的三维结构发生改变，而一级结构并没有破坏，此时蛋白质失去了原有的生物活性，并伴随着物理、化学性质的改变。分为可逆与不可逆变性。（2）变性蛋白性质的改变：生物活性丧失一些侧链基团暴露某些理化性质改变生物化学性质改变（3）变性的应用（4）变性与沉淀（5）复性

第54页：蛋白质呈色反应

4.蛋白质呈色反应

第55页：蛋白质研究技术1.蛋白质分离纯化

六.蛋白质研究技术1.蛋白质分离纯化技术：（1）一般程序（2）分离纯化方法：离心、层析、电泳2.蛋白质结构研究方法－－x-ray3.蛋白质分子量测定方法4.蛋白质定量方法

第56页：蛋白质的生物功能及化学组成

• 蛋白质的生物功能及化学组成
• 蛋白质的基本组成单位－－氨基酸
• 蛋白质的结构
• 蛋白质结构与功能的关系
• 蛋白质的重要性质
• 蛋白质研究技术本章主要内容