蛋白質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)與功能

1、蛋白質(zhì)的主要結(jié)構(gòu)與功能(Structure and Function of Protein)一、什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(amino acids)肽鍵(peptide bond)相連形成的高分子含氮化合物。二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能(一) 蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)的分布特征1.分布廣 所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。2.含量高 蛋白質(zhì)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(dá)80。3.種類多 人體中蛋白質(zhì)種類達(dá)十萬(wàn)余種，每種蛋白質(zhì)都有其特定的結(jié)構(gòu)與功能。1.作為生物催化劑（酶）2.代謝調(diào)節(jié)作用3.免疫保護(hù)作用4.物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)5.運(yùn)動(dòng)

2、與支持作用6.參與細(xì)胞間信息傳遞7.氧化供能(二) 蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能一、蛋白質(zhì)的元素組成主要有C、H、O、N和S。有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘 。(一)組成蛋白質(zhì)的元素第一節(jié) 蛋白質(zhì)的分子組成(The Molecular Component of Protein) 1.特點(diǎn)：各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16。 由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：(二)蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)2.應(yīng)用 蛋白質(zhì)含量分析 100克樣品中蛋白質(zhì)的含量 ( g % )= 每克樣品含氮克數(shù) 6.25100

3、1/16%二、蛋白質(zhì)的基本單位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)的編碼氨基酸僅有20種，且均屬 -氨基酸（脯氨酸除外），L-氨基酸（甘氨酸除外）。(一)氨基酸的通式H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R 各種氨基酸的結(jié)構(gòu)區(qū)別在于側(cè)鏈（R基團(tuán)）的不同，故具有不同的理化性質(zhì)。C+NH3COO-H非極性側(cè)鏈氨基酸(8種) 水溶性小。其側(cè)鏈為非極性疏水基團(tuán)。 極性中性側(cè)鏈氨基酸(7種) 易溶于水，但色氨酸微溶于水。其側(cè)鏈具有親水性(除外色氨酸) 。酸性氨基酸(2種) 側(cè)鏈上有羧基，在水溶液中能釋放出H+而帶負(fù)電荷。堿性氨基酸（3種） 側(cè)鏈上有氨基、胍基、咪唑基等，在水溶液中能接受

4、H+ 而帶正電荷。(二)氨基酸的分類20種氨基酸的英文名稱、縮寫(xiě)符號(hào)及分類如下:纈氨酸 1.非極性側(cè)鏈氨基酸 (8種)甘氨酸 丙氨酸 亮氨酸 異亮氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 中文名稱 英文名稱 縮寫(xiě)符號(hào) 結(jié)構(gòu)式 等電點(diǎn) CHCOOHNH2HCH3CH3-CHCH3CH3-CH-CH2CH3CH3-CH2-CHCH3CHCOOHNH2CHCOOHNH2CHCOOHNH2CHCOOHNH2-CH2CHCOOHNH2 CH2CHCOOHNHCH2CH2 蛋氨酸 CH3SCH2CH2CHCOOHNH22.極性中性側(cè)鏈氨基酸 (7種)色氨酸 絲氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 glutamine

5、Gln Q 5.65 蘇氨酸 CHCOOHNH2-CH2NHHO-CH2CHCOOHNH2-CH2CHCOOHNH2HO-HS-CH2CHCOOHNH2H2N-C-CH2CHCOOHNH2OCHCOOHNH2H2N-C-CH2-CH2OCHCOOHNH2HO-CHCH3中文名稱 英文名稱 縮寫(xiě)符號(hào) 結(jié)構(gòu)式 等電點(diǎn) 中文名稱 英文名稱 縮寫(xiě)符號(hào) 結(jié)構(gòu)式 等電點(diǎn) 3.酸性氨基酸 (2種)天冬氨酸 精氨酸 組氨酸 HOOC-CH2CHCOOHNH2谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22CHCOOHNH2 HOOC-CH2-CH24.堿性氨基酸 (3種)中文名稱 英文名稱 縮寫(xiě)符號(hào)

6、結(jié)構(gòu)式 等電點(diǎn) 賴氨酸 NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2CHCOOHNH2NH2-CNHCH2CH2CH2NHCHCOOHNH2HCCH2NHCNCH1.含硫氨基酸（半胱氨酸、蛋氨酸）半胱氨酸 +-HH-CH-CH-NHHOOC-CH-CH2-SHNH2HS-COOHCH-CH2NH2半胱氨酸 -CH-CH-NHHOOC-CH-CH2-SNH2S-COOHCH-CH2NH2二硫鍵胱氨酸(三)幾種特殊氨基酸2.芳香族氨基酸（苯丙、酪、色）3.支鏈氨基酸（纈、亮、異亮）CH3CH2CHCH3CHCOOHNH2亮氨酸CH2CHCOOHNH2苯丙氨酸4.亞氨基酸（脯氨酸）CH2CHCO

7、OHNHCH2CH2脯氨酸(四)氨基酸的理化性質(zhì)1. 兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離方式取決于所處溶液的酸堿度。等電點(diǎn)(isoelectric point, pI) 在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)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pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性離子 陽(yáng)離子陰離子NHCOOPrNH3COO-+NHCOOPrNH2COO-NHCOOPrNH3COOH+概念：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)

8、溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。(二) 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)*應(yīng)用（原因：，pI）電泳分離蛋白質(zhì)血漿蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷，組成緩沖對(duì)，維持酸堿平衡（機(jī)理：蛋白質(zhì)帶電荷量不同，移動(dòng)速度不同而分離二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) (二) 蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷水化膜(一) 蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬(wàn)至100萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)1100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。應(yīng)用：破壞兩個(gè)穩(wěn)定因素沉淀蛋白質(zhì)+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固 1、概念2. 變性的

9、本質(zhì) 即破壞非共價(jià)鍵，不改變蛋白質(zhì)肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)。(一) 蛋白質(zhì)的變性(denaturation)3.導(dǎo)致變性的因素如高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、重金屬離子、生物堿試劑及輻射等因素。 4.臨床應(yīng)用 臨床上利用加熱或某些化學(xué)試劑使病原 微生物的蛋白質(zhì)變性，從而達(dá)到消毒的 目的，如酒精、紫外線等消毒等 低溫保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）是防止 蛋白質(zhì)變性。 天然狀態(tài)，有催化活性 尿素、 -巰基乙醇 去除尿素、-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無(wú)活性5. 復(fù)性(renaturation) 若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性。HSSHSHHSHSSHHSHS2611095847265584026110958472584065(二) 蛋白質(zhì)沉淀在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不一定變性。 蛋白質(zhì)沉淀的方法：條件：臨床應(yīng)用：分離純化蛋白質(zhì)（不變性）1、鹽析：pH=pI臨床應(yīng)用：低溫分離蛋白質(zhì)（不變性）（乙醇、乙醚）2、有機(jī)溶劑：條件：pH=pI臨床應(yīng)用：制備無(wú)蛋白濾液4、生物堿 （鎢酸、苦味酸）條件：pHpI(三) 蛋白質(zhì)的凝固作用蛋白