蛋白質(zhì) 護理中專課程《生物化學基礎(chǔ)知識》課件

1、生 物 化 學主講人：莫文年第一章 緒 論生物化學是研究生物體的化學組成、化學變化及其生理工呢能相聯(lián)系的一門學科。生物化學就 是生命的化學一、醫(yī)學生物化學的主要內(nèi)容1、人體的化學組成、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二、生物化學與醫(yī)學 農(nóng) 學 醫(yī) 學 工 程 學 植物生理學 育 種 學 昆 蟲 學 植物病理學 人體及 動物生理學 藥 理 學 病 理 學 生物工程學 生物材料 生物傳感器 生物能源 生物信息學各學科的交叉、滲透是科學發(fā)展的趨勢之一第二章 蛋 白 質(zhì)概念：蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的一類生物 大分子，是生命活動中最重要的物質(zhì)之一。占細胞干重的70%以上。種類多。常

2、量元素在人體中含量較大 微量元素在人體中含量很少微量元素常量元素第二節(jié) 蛋白質(zhì)的基本組成單位蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有二十種它們的共同特點為 氨基酸 R CH COOH NH2組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸均屬于L- 氨基酸氨基酸的性質(zhì)（1）、天然蛋白質(zhì)僅有20種AA、均為- AA（2）、旋光性：、（除甘氨酸沒有旋光性）（3）、構(gòu)型：D、L（除甘氨酸，天然蛋白質(zhì)的AA均為LAA）。（4）、特殊類型-脯氨酸和半胱氨酸第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)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： 一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)、

3、四級結(jié)構(gòu) 一、蛋白質(zhì)分子的基本結(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 一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨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。2、 氨基酸殘基由兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。(二)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(Primary structure)包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目.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。其中最重要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)。胰島素二、蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中院子和基團在三

4、維空間上的排列、分布以及肽鏈的走向。通常有二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)三個層次。（1）、-螺旋（1）螺旋走向，穩(wěn)定以氫鍵連接，氫鍵與軸平行。（2）側(cè)基R伸向螺旋外側(cè)。（3）棒狀結(jié)構(gòu)，高度壓縮，緊密排列。（4）規(guī)律排列（5）由1條充分伸展的肽鏈的肽鍵平面折疊成的右手螺旋。（6）每隔3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈，螺距0.54nm。（2）、-折疊是肽鏈伸展的結(jié)構(gòu)，肽鍵平面之間折疊成鋸齒狀。依靠氫鍵得以穩(wěn)定?？梢云叫谢蛘吣嫘小?cè)基R交錯伸向片層的上下方。（二）、蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(Tertiary Structure)是指在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團相互作用在空間進一

5、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、疏水鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用（三）、蛋白質(zhì)分子的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(Quaternary Structure)是指由多條各自具有一、二、三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系。這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或亞單位Subunit，它一般由一條肽鏈構(gòu)成，無生理活性；維持亞基之間的化學鍵主要是氫鍵和鹽鍵。由多個亞基聚集而成的蛋白質(zhì)常常稱為寡聚蛋白；第三節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一

6、級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：只要一級結(jié)構(gòu)未被破壞，就可能恢復(fù)到原來的三級結(jié)構(gòu)，功能依舊存在。 如核糖核酸酶含124個氨基酸殘基，含4對二硫鍵，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，該有正確一級結(jié)構(gòu)的肽鏈，可自動形成4對二硫鍵，盤曲成天然三級結(jié)構(gòu)構(gòu)象并恢復(fù)生物學功能。 一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 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)缺乏或異常。這些缺損的蛋白質(zhì)可能僅僅有一個氨基酸異常。即所為的分子病。 如：鐮狀紅細胞貧血癥，一級結(jié)構(gòu)中的谷氨酸由纈氨酸代替，導(dǎo)致血紅蛋白成絲狀。 2.這是蛋白質(zhì)特有的性質(zhì)-膠體1、蛋白質(zhì)水溶液能形成親水膠體，

7、維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的因素有兩個： （1）水化膜：蛋白質(zhì)顆粒表面大多為親水基團，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)帶負電荷；pHpI，蛋白質(zhì)帶正電荷。醫(yī)學教|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)，如丁達爾現(xiàn)象、布郎運動等。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質(zhì)除去。半透膜是一種只允許離子和小分子自由通過的膜結(jié)構(gòu)

8、，生物大分子不能自由通過半透膜，其原因是因為半透膜的孔隙的大小比離子和小分子大但比生物大分子如蛋白質(zhì)和淀粉小。 4.蛋白質(zhì)的沉淀作用 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、等電點沉淀、有機溶劑沉淀、生物堿試劑與某些酸（如三氯醋酸）沉淀等。 改變?nèi)芤旱臈l件，將影響蛋白質(zhì)的溶解性質(zhì)在適當?shù)臈l件下，蛋白質(zhì)能夠從溶液中沉淀出來。蛋白質(zhì)的沉淀分為可逆沉淀和不可逆沉淀。蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性與它的分子量大小、所帶的電荷和水化作用有關(guān)。沉淀的幾種方法 鹽析：向蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度中性鹽破壞膠體的穩(wěn)定性，中和

9、蛋白質(zhì)所帶的電荷，又可以破壞水化膜。此法沉淀蛋白質(zhì)一般不變性，可通過透析出去中性鹽，仍保持生物學活性。有機溶劑：利用它們的強親水性破壞水化膜，由于它們不能中和蛋白質(zhì)所帶電荷，需要在pI附近沉淀蛋白質(zhì)。低溫條件下，變性發(fā)生緩慢，可用來制備血漿蛋白質(zhì)。常溫下會變性。重金屬鹽：帶負電荷的蛋白質(zhì)與帶正電荷的重金屬離子結(jié)合形成不溶性鹽而沉淀。用時，需調(diào)節(jié)pH，使其大于pI，一般會發(fā)生變性。生物堿試劑與某些酸類：帶正電荷的蛋白質(zhì)可與生物堿試劑（如苦味酸、鞣酸、鎢酸）或某些酸（如三氯醋酸、硝酸、過氯酸）的酸根隔閡形成鹽而沉淀。一般發(fā)生變性。臨床用于血液化學分析，常用此法除去血液中的蛋白質(zhì)。5.蛋白質(zhì)的其他性質(zhì)1、蛋白質(zhì)的紫外吸收特性 酪氨酸及