(完整版)第二章-蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能(中職護理-《生物化學(xué)》)課件

1、第二章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì) 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握蛋白質(zhì)的元素組成及其特點，會計算樣品中蛋白質(zhì)含量熟悉組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸種類和結(jié)構(gòu)特點理解蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)的功能活性關(guān)系掌握蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用食物中的蛋白質(zhì)能否被人體直接吸收呢? 蛋白質(zhì)必需經(jīng)過消化成為各種氨基酸,才能被人體吸收和利用.氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，組成人體的有20種。 什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(amino acids)通過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。 蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細胞內(nèi)最

2、豐富的有機分子，占人體干重的45，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達80。蛋白質(zhì)占干重 人體中（中年人） 人體 45% 水 55% 細菌 50%80% 蛋白質(zhì) 19% 真菌 14%52% 脂肪 19% 酵母菌 14%50% 糖類 1% 白地菌 50% 無機鹽 7% 蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。 蛋白質(zhì)是含量最豐富的生物大分子，具有多種生物學(xué)功能。 蛋白質(zhì)的生理功能參與生物細胞或組織器官的構(gòu)成，起支持或保護作用催化作用：酶調(diào)節(jié)作用： 激素、鈣調(diào)蛋白、生物活性肽收縮作用，具有收縮和運動功能 ：骨骼肌、肌動蛋白載體作用,運輸和儲存功能:血紅蛋白、清蛋白、脂蛋白保護和免疫

3、作用：凝血酶原、免疫球蛋白緩沖作用：血漿蛋白質(zhì)（構(gòu)成緩沖對，緩沖血液Ph值的作用）其他：生長發(fā)育、繁殖、遺傳、學(xué)習(xí)記憶、組織修復(fù)、物質(zhì)代謝第一節(jié) 蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的元素組成及其特點蛋白質(zhì)的基本組成單位氨基酸（一）氨基酸結(jié)構(gòu)（二）氨基酸分類一，蛋白質(zhì)的元素組成及其特點，蛋白質(zhì)的元素組成:碳 5055 氮1517%氫 68 硫04氧2023 磷 01%還有少量的鐵,鋅,錳,鉬,碘,銅等，特點：一切蛋白質(zhì)都含有N,而且各種蛋白質(zhì)的含氮含量相當(dāng)恒定，平均為16%。一，蛋白質(zhì)的元素組成及其特點樣品蛋白質(zhì)含量計算公式：100g樣品中蛋白質(zhì)的含量（%）=每克樣品中的含氮克數(shù)6.25100思考題：已知某

4、品牌奶粉100g，已測出其中含氮克數(shù)為2g，求100g該樣品中蛋白質(zhì)的含量（%）？ 解析： 蛋白質(zhì)的含量(g%)= 21006.25100 = 26.25 = 12.5%安徽阜陽劣質(zhì)奶粉喂養(yǎng)下的大頭嬰兒由于天天吃蛋白質(zhì)含量極低的奶粉導(dǎo)致發(fā)育不良，身體嚴重浮腫，腦袋大大頭嬰兒的頭比較大，面部肌肉松馳，表情比較呆滯，對外界事物的刺激反應(yīng)較低。為什么嬰兒長期吃劣質(zhì)奶粉會出現(xiàn)這種癥狀？ 毒奶粉事件三聚氰胺 由于食品和飼料工業(yè)蛋白質(zhì)含量測試方法的缺陷，三聚氰胺常被不法商人用作食品添加劑，以提升食品檢測中的蛋白質(zhì)含量指標(biāo)，因此三聚氰胺也被人稱為“蛋白精”。三聚氰胺粉末奶粉事件： 各個品牌奶粉中蛋白質(zhì)含量為

5、15-20%，蛋白質(zhì)中含氮量平均為16%。以某合格奶粉蛋白質(zhì)含量為18%計算，含氮量為2.88%。而三聚氰胺含氮量為66.6%，是牛奶的151倍，是奶粉的23倍。每100g牛奶中添加0.1g三聚氰胺，理論上就能提高0.625%蛋白質(zhì)。 三聚氰胺作為一種白色結(jié)晶粉末，沒有什么氣味和味道，所以摻雜后不易被發(fā)現(xiàn)。 毒奶粉的危害1，蛋白質(zhì)攝入不足，導(dǎo)致營養(yǎng)不良虛胖（大頭娃娃）2，長期攝入三聚氰胺會造成生殖、泌尿系統(tǒng)的損害，膀胱、腎部結(jié)石，并可進一步誘發(fā)膀胱癌。二，蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸 酸水解： 蛋白質(zhì) 氨基酸 堿水解： 蛋白質(zhì) 氨基酸 酶水解： 蛋白質(zhì) 氨基酸證明：氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位 組成

6、人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸均屬于L-氨基酸 存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬 L-氨基酸（甘氨酸除外）。（一）氨基酸的結(jié)構(gòu) 組成蛋白質(zhì)的氨基酸1、結(jié)構(gòu)通式羧基氨基側(cè)鏈基團 每種氨基酸分子中至少都含有一個氨基和一個羧基，并且連接在同一個碳原子上，故稱-氨基酸（脯氨酸除外：亞氨基NH2+）。除甘氨酸的R為H外，其他氨基酸的C是不對稱碳原子，因此具有L型與D型兩種不同的構(gòu)型，組成人體的都是L型。不同氨基酸的R側(cè)鏈各異，它們的分子量、解離程度和化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)也不相同。 2、結(jié)構(gòu)特點： 脯氨酸（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH

7、2+CH2CH2二，氨基酸的分類及其結(jié)構(gòu) 甘氨酸 Glycine 脂肪族氨基酸1、按R基團化學(xué)結(jié)構(gòu)分類氨基酸的結(jié)構(gòu) 脂肪族氨基酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine纈氨酸 Valine 脂肪族氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine纈氨酸 Valine亮氨酸 Leucine 脂肪族氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 甘氨酸 Glycine 丙氨酸 Alanine纈氨酸 Valine亮氨酸 Leucine異亮氨酸 Ileucine 脂肪族氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 絲氨酸 Serine 含羥基氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 絲氨酸 Se

8、rine 蘇氨酸 Threonine 含羥基氨基酸 絲氨酸 Serine 含羥基氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 甲硫氨酸 Methionine 含硫氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸 Cysteine 含硫氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate 酸性氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬酰胺 Asparagine 含酰胺氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺 Glutamine 含酰胺氨基酸氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性氨基酸精氨酸 Arginine氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性氨基酸精氨酸 Arginine

9、賴氨酸 Lysine氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性氨基酸精氨酸 Arginine賴氨酸 Lysine組氨酸 Histidine氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸Tyrosine色氨酸 Trytophan氨基酸的結(jié)構(gòu) 脯氨酸 Proline 亞氨基酸2，根據(jù)R側(cè)鏈的極性分類非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸1，非極性疏水性氨基酸 特點：含有非極性的側(cè)鏈，具有疏水性（在中性水溶液中的溶解度較?。?共7種。甘氨酸 （Gly

10、）丙氨酸 （Ala）纈氨酸 （Val）亮氨酸 （Leu）異亮氨酸 （Ile）苯丙氨酸 （Phe）脯氨酸 （Pro） 2，極性中性氨基酸 特點：含有極性基團，在水中的溶解度較大。色氨酸 （Trp） 絲氨酸 （Ser） 酪氨酸 （Tyr） 半胱氨酸 （Cys） 蛋氨酸 （Met） 天冬酰胺 （Asn） 谷氨酰胺 （Gln） 蘇氨酸 （Thr）共8個3，酸性氨基酸 特點:在生理條件下帶負電荷（酸性羧基）天冬氨酸（Asp）谷氨酸（Glu） 共2種4,堿性氨基酸 特點：在生理條件下帶正電荷（堿性氨基）賴氨酸（Lys）精氨酸（Arg）組氨酸（His） 共3種第二節(jié)蛋白質(zhì)de分子結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括一

11、級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)合方式一，氨基酸在多肽鏈中的連接方式CHCOOHR1CHNH2COOHR2NH2COHNHOH氨基酸的結(jié)合方式CHR1NH2OHCOH2OCHCOOHR2HNH氨基酸的結(jié)合方式:脫水縮合肽鍵CHCOOHR3HNOHHCCHR1NH2COCHR2HNO二肽H2OH2O氨基酸的結(jié)合方式:脫水縮合CCHR1NH2COCHR2HNO肽鍵二肽CHCOOHR3HNH2O肽鍵三肽以此類推，由多個氨基酸分子縮合而成的含有多個肽鍵的化合物，叫多肽（鏈狀）。H2O蛋白質(zhì)中氨基酸的連接 肽鍵 肽鍵 是由一個氨基酸的-羧基（-COOH）與另一個氨基酸的-氨基（-

12、NH2）脫水縮合而形成的酰胺鍵（-CO-NH-）。兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基。由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽。N 末端：多肽鏈中有游離-氨基的一端（左）C 末端：多肽鏈中有游離-羧基的一端（右）多肽鏈有兩端：多肽鏈?zhǔn)侵冈S多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端C末端牛核糖核酸酶二，蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 定義： 氨基酸在蛋白質(zhì)多肽鏈中的排列順序。 作用力： 肽鍵（-CO-NH-） 有些還有二硫鍵（-S-S-） 半胱氨酸 +二硫鍵-HH一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能

13、的基礎(chǔ)。二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)三，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 肽鍵平面 形成肽鍵的C-N鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能旋轉(zhuǎn)，使得形成的酰胺鍵的四個原子及相鄰的C處于同一平面上叫肽鍵平面。它是蛋白質(zhì)構(gòu)象的基本結(jié)構(gòu)單位。CCHR1NH2COCHR2HNOCOOH（一） 二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)： 指多肽鏈本身沿長軸方向折疊或盤曲所形成的有規(guī)律的、重復(fù)出現(xiàn)的空間結(jié)構(gòu)。主要作用力： 氫鍵 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式：-螺旋 -折疊 -轉(zhuǎn)角 無規(guī)卷曲 1，-螺旋 定義： 多肽鏈的主鏈圍繞中心軸作有規(guī)律的螺旋式上升的結(jié)構(gòu)，螺旋走向為順時針方向，稱右手螺旋。 作用力：氫鍵 結(jié)構(gòu)要點： 多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成右手螺旋，側(cè)

14、鏈伸向螺旋外側(cè)。 每圈螺旋含3.6個氨基酸，螺距為0.54nm，即0.15nm/氨基酸殘基。 每個肽鍵的亞氨氫（H)和第四個肽鍵的羰基氧(CO)形成的氫鍵保持螺旋穩(wěn)定。氫鍵與螺旋長軸基本平行。2， b-折疊定義： 多肽鏈主鏈以碳原子為旋轉(zhuǎn)點，相鄰的肽鍵平面依次折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)。作用力：氫鍵3， -轉(zhuǎn)角定義： 在肽鏈進行180回折時的轉(zhuǎn)角上，通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成，其中第二個殘基常為脯氨酸。作用力：氫鍵4，無規(guī)卷曲 定義： 是指多肽鏈中沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈構(gòu)像。（二）三級結(jié)構(gòu)定義： 蛋白質(zhì)的多肽鏈在各種二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再進一步盤曲或折疊形成具有一定規(guī)律的三維空間結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)

15、。作用力： 次級鍵（副鍵），包括氫鍵、離子鍵、疏水鍵、鹽鍵以及范德華力等。肌紅蛋白N 端 C端 三級結(jié)構(gòu)對于蛋白質(zhì)的分子形狀及其功能活性部位的形成起重要作用。（三）四級結(jié)構(gòu)亞基： 每條具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈，稱為亞基。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)： 是指各亞基之間的空間排布及亞基間的連接和相互作用所形成的更高級的空間結(jié)構(gòu)。作用力： 非共價鍵，如氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華引力等。血紅蛋白（Hb） 只有完整的四級結(jié)構(gòu)才具有生物活性。第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系密切，結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，功能是結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)。一，蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象與功能的基礎(chǔ) 相似結(jié)構(gòu)表現(xiàn)相似

16、的功能 不同結(jié)構(gòu)具有不同的功能例：鐮刀形紅細胞貧血N-val his leu thr pro glu glu C(146) HbS 肽鏈HbA 肽 鏈N-val his leu thr pro val glu C(146) （谷氨酸）（纈氨酸） 這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。 突變導(dǎo)致本是可溶性的血紅蛋白聚集成絲，相互粘著，導(dǎo)致紅細胞變形而成鐮刀狀，極易破碎導(dǎo)致貧血。 蛋白質(zhì)多種多樣的功能與各種蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象密切相關(guān)，蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象是其功能活性的基礎(chǔ)，構(gòu)象發(fā)生變化，其功能活性也隨之改變。蛋白質(zhì)的構(gòu)象： 蛋白質(zhì)的空間三維結(jié)構(gòu)，特定的構(gòu)象是蛋白質(zhì)發(fā)揮其功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

17、。構(gòu)象?。?因蛋白質(zhì)折疊錯誤或折疊不能導(dǎo)致構(gòu)象異常變化引起的疾病。二，蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系血紅蛋白結(jié)構(gòu)與功能 4個亞基組成，兩兩相同，每個亞基都有一個血紅素基和一個氧結(jié)合部位。 Hb分子近似球形，4個亞基占據(jù)相當(dāng)于四面體的四個頂角。第四節(jié) 蛋白質(zhì)重要的理化性質(zhì)一，兩性解離及等電點 蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。 蛋白質(zhì)的等電點(pI) 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH值時，蛋白質(zhì)解離成正、負離子的趨勢相同，即成為兼性離子或兩性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH值成為該蛋白質(zhì)的等電點（pI） 。PrCOOHNH3+PrCOO-NH3+PrCOO-NH2OH-H+OH-H+pH=pIpHpIpHpI 蛋白質(zhì)顆粒帶正電荷（陽離子）（H+）pHpI 蛋白質(zhì)顆粒帶負電荷（陰離子）（OH） 人體體液： pH 7.4 蛋白質(zhì)： pI 5.0 人體大多數(shù)蛋白質(zhì)解離成陰離子二，膠體性質(zhì) 1，蛋白質(zhì)是相對分子質(zhì)量較高的有機化合物，分子顆粒在1100nm范圍之內(nèi)，屬于膠體顆粒，因溶于水，稱親水膠體。蛋白質(zhì)在水溶液中穩(wěn)定的兩大因素： 水化膜 防止蛋白質(zhì)從溶液中析出 電荷 2，蛋白質(zhì)顆粒大，具有不通透性半透膜+帶