蛋白質(zhì)護(hù)理中專課程生物化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2

1、蛋白質(zhì)護(hù)理中專課程生物化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)2 1、人體的化學(xué)組成、分子結(jié)構(gòu)及功能 2、物質(zhì)代謝及調(diào)節(jié) 3、基因信息的傳遞與表達(dá) 農(nóng) 學(xué) 醫(yī) 學(xué) 工 程 學(xué) 植物生理學(xué) 育 種 學(xué) 昆 蟲 學(xué) 植物病理學(xué) 人體及 動(dòng)物生理學(xué) 藥 理 學(xué) 病 理 學(xué) 生物工程學(xué) 生物材料 生物傳感器 生物能源 生物信息學(xué) 概念：概念：蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的一類生物 大分子，是生命活動(dòng)中最重要的物質(zhì)之一。 占細(xì)胞干重的70%以上。種類多。 一、蛋白質(zhì)的元素組成 1、主要元素：碳、氫、氧、氮、硫 ； 2、少數(shù)蛋白質(zhì)含：鐵銅等金屬元素；個(gè)別含碘； 3、元素組成：平均含氮量約16%（特征） 4、100g樣品中蛋白質(zhì)的含量（g%）

2、每克樣品中含氮的克數(shù)（g）6.25100微量元素常量元素蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有二十種它們的共同特點(diǎn)為 氨基酸 R CH COOH NH2組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸均屬于組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸均屬于L- 氨基酸（二）氨基酸的分類以側(cè)鏈R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)作為分類基礎(chǔ)人類人類8種必需種必需AA：（人體體內(nèi)不能自身合成，必須從食物中獲得）：（人體體內(nèi)不能自身合成，必須從食物中獲得） 賴、色、甲硫、苯丙、蘇、纈、亮、異亮賴、色、甲硫、苯丙、蘇、纈、亮、異亮 （1）、天然蛋白質(zhì)僅有）、天然蛋白質(zhì)僅有20種種AA、均為、均為 - AA （2）、旋光性：、（

3、除甘氨酸沒有旋）、旋光性：、（除甘氨酸沒有旋光性）光性） （3）、構(gòu)型：）、構(gòu)型：D、L（除甘氨酸，天（除甘氨酸，天然蛋白質(zhì)的然蛋白質(zhì)的AA均為均為LAA）。）。 （4）、）、特殊類型-脯氨酸和半胱氨酸 每一種蛋白質(zhì)都有一定的氨基酸組成和排列順序以及肽鏈特定的三維空間結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)分： 一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu) （一）蛋白質(zhì)分子內(nèi)氨基酸的連接方式1、肽與肽鍵、肽與肽鍵 一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的氨一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的氨基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形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。成的化合物稱為肽。2、 氨基酸殘基氨基酸殘基由兩

4、個(gè)氨基酸組成的肽稱為由兩個(gè)氨基酸組成的肽稱為二肽二肽，由多個(gè)氨，由多個(gè)氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為基酸單元稱為氨基酸殘基氨基酸殘基。 通常在多肽鏈的一端含有一個(gè)游離的通常在多肽鏈的一端含有一個(gè)游離的 -氨氨基，稱為氨基端或基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一端；在另一端含有一個(gè)游離的個(gè)游離的 -羧基，稱為羧基端或羧基，稱為羧基端或C-端。端。 N-端定為肽鏈的端定為肽鏈的“頭頭”， C-端定為肽鏈的端定為肽鏈的“尾尾”。 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(Primary structure)包包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目括組成蛋白質(zhì)的多

5、肽鏈數(shù)目. 多肽鏈的氨基酸數(shù)目、種類和順序。多肽鏈的氨基酸數(shù)目、種類和順序。 以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。 其中其中最重要最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。 胰島素 蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中院子和基團(tuán)在三維空間上的排列、分布以及肽鏈的走向。 通常有二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)三個(gè)層次。 蛋白質(zhì)的二級(jí)蛋白質(zhì)的二級(jí)(Secondary)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈在空間的排列的主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的

6、構(gòu)象及旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。 肽鍵是構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的基本化學(xué)鍵。肽鍵是構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的基本化學(xué)鍵。 主要有主要有 -螺旋、螺旋、 -折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角。 （1）螺旋走向，穩(wěn)定以氫鍵連）螺旋走向，穩(wěn)定以氫鍵連接，氫鍵與軸平行。接，氫鍵與軸平行。 （2）側(cè)基）側(cè)基R伸向螺旋外側(cè)。伸向螺旋外側(cè)。 （3）棒狀結(jié)構(gòu)，高度壓縮，緊）棒狀結(jié)構(gòu)，高度壓縮，緊密排列。密排列。 （4）規(guī)律排列）規(guī)律排列 （5）由）由1條充分伸展的肽鏈的條充分伸展的肽鏈的肽鍵平面折疊成的右手螺旋。肽鍵平面折疊成的右手螺旋。 （6）每隔）每隔3.6個(gè)氨基酸殘基螺個(gè)氨基

7、酸殘基螺旋上升一圈，螺距旋上升一圈，螺距0.54nm。 是肽鏈伸展的結(jié)構(gòu)，肽鍵平面之間折疊成鋸齒狀。 依靠氫鍵得以穩(wěn)定。 可以平行或者逆行。 側(cè)基側(cè)基R交錯(cuò)伸向片層的上下方。交錯(cuò)伸向片層的上下方。 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(Tertiary Structure)是是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用在空間進(jìn)一步盤繞、折側(cè)鏈基團(tuán)相互作用在空間進(jìn)一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。三維結(jié)構(gòu)。 維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水鍵、離子鍵和范德

8、華力等。尤其是鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水鍵疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用在蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)(Quaternary Structure)是指是指由多條各自具有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非由多條各自具有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價(jià)鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個(gè)亞基在這些蛋共價(jià)鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個(gè)亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系。系。 這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或亞單位亞單位Subunit，它一般由一條肽鏈構(gòu)成，

9、無生，它一般由一條肽鏈構(gòu)成，無生理活性；理活性； 維持亞基之間的化學(xué)鍵主要是氫鍵和鹽鍵。維持亞基之間的化學(xué)鍵主要是氫鍵和鹽鍵。 由多個(gè)亞基聚集而成的蛋白質(zhì)常常稱為寡聚蛋白；由多個(gè)亞基聚集而成的蛋白質(zhì)常常稱為寡聚蛋白； 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：只要一級(jí)結(jié)構(gòu)未被破壞，就可能恢復(fù)到原來的三級(jí)結(jié)構(gòu)，功能依舊存在。 如核糖核酸酶含124個(gè)氨基酸殘基，含4對(duì)二硫鍵，在尿素和還原劑-巰基乙醇存在下松解為非折疊狀態(tài)。但去除尿素和巰基乙醇后，該有正確一級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈，可自動(dòng)形成4對(duì)二硫鍵，盤曲成天然三級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)象并恢復(fù)生物學(xué)功能。 蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可以引起疾病，人類有很多種分子病已被查明是某種蛋白質(zhì)缺乏或

10、異常。這些缺損的蛋白質(zhì)可能僅僅有一個(gè)氨基酸異常。即所為的分子病。 如：鐮狀紅細(xì)胞貧血癥，一級(jí)結(jié)構(gòu)中的谷氨酸由纈氨酸代替，導(dǎo)致血紅蛋白成絲狀。 在某一的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性，此時(shí)溶液的稱為該氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)。 電泳電泳是指：帶電粒子在電場(chǎng)中發(fā)生定向移動(dòng)的現(xiàn)象。 蛋白質(zhì)與多肽一樣，能夠發(fā)生兩性離解，也有等電點(diǎn)。在蛋白質(zhì)與多肽一樣，能夠發(fā)生兩性離解，也有等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電場(chǎng)中不移動(dòng)。等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電場(chǎng)中不移動(dòng)。 在電場(chǎng)中，如果蛋白質(zhì)分子所帶正電荷多于負(fù)電荷，凈電在電場(chǎng)中，如果蛋白質(zhì)分子所帶正電荷多于

11、負(fù)電荷，凈電荷為正，則向負(fù)電極移動(dòng)，反之，凈電荷為負(fù)，向正極移荷為正，則向負(fù)電極移動(dòng)，反之，凈電荷為負(fù)，向正極移動(dòng)，這種泳動(dòng)現(xiàn)象稱電泳。動(dòng)，這種泳動(dòng)現(xiàn)象稱電泳。 蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)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，可以將混合蛋白質(zhì)溶液中將各個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)質(zhì)的電泳現(xiàn)象，可以將混合蛋白質(zhì)溶液中將各個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行分離純化行分離純化。1、蛋白質(zhì)水溶液能形成親水膠體，維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的因素有兩個(gè)： （1）水化膜：蛋白質(zhì)顆粒表面大多為親水基團(tuán)，可吸引水分子，使顆粒表面形成一層水化膜，從而阻斷蛋白質(zhì)顆粒的相互聚集，防止溶液中蛋白質(zhì)的沉淀析出。 （2）同種

12、電荷：在pHpI的溶液中，蛋白質(zhì)帶有同種電荷。pHpI，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷；pHpI，蛋白質(zhì)帶正電荷。醫(yī)學(xué)教|育網(wǎng)|收集整理同種電荷相互排斥，阻止蛋白質(zhì)顆粒相互聚集，發(fā)生沉淀。 由于蛋白質(zhì)的分子量很大，它在水中能夠由于蛋白質(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。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，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因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小分子雜質(zhì)除去。質(zhì)除去。半透膜是一種只允許離子和小分子自由通過的

13、膜結(jié)構(gòu)，生物大分子不能自由通過半透膜，其原因是因?yàn)榘胪改さ目紫兜拇笮”入x子和小分子大但比生物大分子如蛋白質(zhì)和淀粉小。 天然蛋白質(zhì)因受物理或化學(xué)因素的影響，天然蛋白質(zhì)因受物理或化學(xué)因素的影響，分子構(gòu)象發(fā)生變化，致使蛋白質(zhì)的理化性分子構(gòu)象發(fā)生變化，致使蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生物學(xué)功能隨之發(fā)生變化，但一級(jí)結(jié)質(zhì)和生物學(xué)功能隨之發(fā)生變化，但一級(jí)結(jié)構(gòu)未遭破壞，這種現(xiàn)象稱為構(gòu)未遭破壞，這種現(xiàn)象稱為變性作用變性作用。 變性后的蛋白質(zhì)稱為變性蛋白。變性后的蛋白質(zhì)稱為變性蛋白。 導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性的因素：熱、紫外光、激導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性的因素：熱、紫外光、激烈的攪拌以及強(qiáng)酸和強(qiáng)堿等。烈的攪拌以及強(qiáng)酸和強(qiáng)堿等。 類型：不可逆變性、可逆變性（可復(fù)性）類型：不可逆變性、可逆變性（可復(fù)性） 什么是蛋白質(zhì)的沉淀 沉淀是溶液中的溶質(zhì)由液相變成固相析出的過程。 蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象，稱為蛋白質(zhì)的沉淀。蛋白質(zhì)沉淀常用的方法有鹽析、等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑沉淀、生物堿試劑與某些酸（如三氯醋酸）