winne-生物化學(xué)-緒論、蛋白質(zhì)課件

生物化學(xué)全國中等衛(wèi)生職業(yè)教育衛(wèi)生部“十一五”規(guī)劃教材什么是生物化學(xué)BiochemistryBiochemistry，生命的化學(xué)生命活動過程中的化學(xué)變化規(guī)律在分子水平上研究生物體的化學(xué)組成探索生命本質(zhì)的科學(xué)第一章緒論生物化學(xué)：是研究生物體的物質(zhì)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及各種化學(xué)變化的科學(xué)，是從分子水平上解釋一切生命現(xiàn)象的科學(xué)。是生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)的重要組成部分。它的研究對象是生物體21世紀的帶頭學(xué)科生命體具有基本構(gòu)建層次原子小分子構(gòu)件生物大分子如蛋白質(zhì)和核酸等細胞器細胞機體雞生蛋or蛋生雞？謝菲爾德大學(xué)科林·弗里曼——“雖然人們一度認為蛋先于雞出現(xiàn)，但是現(xiàn)在的科學(xué)依據(jù)卻給出了相反的答案”研究發(fā)現(xiàn)，雞蛋只有在OC-17的蛋白質(zhì)的催化下才能形成，而這種蛋白只存在于雞的卵巢內(nèi)在OC-17蛋白質(zhì)的作用下，碳酸鈣轉(zhuǎn)化為構(gòu)成蛋殼的方解石。生物化學(xué)的內(nèi)容1、研究生物體的物質(zhì)組成要研究生物體內(nèi)的化學(xué)變化，首先要了解生物體的物質(zhì)組成。這是生物化學(xué)最基本的研究內(nèi)容，是生物化學(xué)的基礎(chǔ)。生物體是由無機物和有機物兩大類物質(zhì)組成的。蛋白質(zhì)和核酸是生物大分子，與生命現(xiàn)象有明確的、直接的關(guān)系，故又稱生物大分子。3、研究生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能通過研究蛋白質(zhì)和核酸的結(jié)構(gòu)來確定其與生物學(xué)功能，是當(dāng)代生物化學(xué)的主要研究內(nèi)容。例如：人類首先認識了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，然后才了解遺傳信息的傳遞過程及其規(guī)律，進一步了解遺傳信息傳遞過程的調(diào)節(jié)和控制首先認識了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，然后才了解其空間結(jié)構(gòu)被破壞可是蛋白質(zhì)失去活性。生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)1、生物化學(xué)與疾病的發(fā)生血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常會發(fā)生鐮刀型血紅細胞貧血；胰島素分泌不足，可發(fā)生糖尿病；食物中缺乏葉酸和維生素B12會發(fā)生巨幼紅細胞貧血2、生物化學(xué)與疾病的診斷臨床上測定血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，可了解肝臟功能是否正常。檢測血清中甲胎蛋白可協(xié)助診斷是否有肝癌的發(fā)生。3、生物化學(xué)與疾病的治療將鏈激酶或尿激酶注入冠狀動脈血栓形成處，可將血栓溶解，血管再通。多曬太陽可促進佝僂病患者維生素d的合成，從而預(yù)防和治療佝僂病和軟骨病?？傊谂R床實踐中，不論是疾病的預(yù)防，還是疾病的診斷和治療，用生物化學(xué)知識和技術(shù)可解決很多問題，這也是我們學(xué)習(xí)生物化學(xué)的目的。司法鑒定-親子鑒定母親孩子父親1父親2發(fā)展史生物化學(xué)是生命科學(xué)中最古老的學(xué)科之一。

一、靜態(tài)生物化學(xué)時期（1920年以前）

以分析生物體內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)組成、性質(zhì)和含量為主。

二、動態(tài)生物化學(xué)時期（1950年以前）

物質(zhì)代謝途徑及動態(tài)平衡、能量轉(zhuǎn)化，光合作用、生物氧化、糖的分解和合成代謝、蛋白質(zhì)合成、核酸的遺傳功能、酶、維生素、激素、抗生素等的代謝

三、機能生物化學(xué)時期（1950年以后）生命的本質(zhì)和奧秘：運動、神經(jīng)、內(nèi)分泌、生長、發(fā)育、繁殖等的分子機理主要代表人物——拉瓦錫2馬拉寫出了《火焰論》一書，企圖做為一種燃燒學(xué)說而提交到了科學(xué)院。佛克羅伊其人他們可以一眨眼就把他的頭砍下來，但他那樣的頭腦一百年也再長不出一個來了?！窭嗜丈凶詈蟮难芯?！主要代表人物——巴斯德“進入科學(xué)王國的最完美無缺的人”1843年發(fā)表的兩篇論文——“雙晶現(xiàn)象研究”和“結(jié)晶形態(tài)”，開創(chuàng)了對物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的研究。1856年——1860年，他提出了以微生物代謝活動為基礎(chǔ)的發(fā)酵本質(zhì)新理論1857年發(fā)表的“關(guān)于乳酸發(fā)酵的記錄”是生物學(xué)界公認的經(jīng)典論文。1880年后又成功地研制出雞霍亂疫苗、狂犬病疫苗等多種疫苗動態(tài)生物化學(xué)過程——酶學(xué)斯帕蘭扎尼（意大利）：將肉塊放入小巧的金屬籠中，然后讓鷹吞下去。過一段時間他將小籠取出，發(fā)現(xiàn)肉塊消失。1926年，美國科學(xué)家薩姆鈉從刀豆種子中提取出脲酶的結(jié)晶，并通過化學(xué)實驗證實脲酶是一種蛋白質(zhì)。20世紀80年代，美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用，稱核酶。近代生物化學(xué)發(fā)展史上的重大事件1903年，Neuberg首先使用“生物化學(xué)”一詞1937年，英國生物化學(xué)家克雷布斯（Krebs）發(fā)現(xiàn)三羧酸循環(huán)獲1953年諾貝爾生理學(xué)獎。1944年，麥克勞德(Macleod)和麥卡蒂(McCarty)(美)證明DNA是遺傳物質(zhì)1953年，沃森—克里克（Watson—Crick）確定DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，獲1962年諾貝爾生理、醫(yī)學(xué)獎。1955年，英國生物化學(xué)家桑格爾（Sanger）確定牛胰島素結(jié)構(gòu)，獲1958年諾貝爾化學(xué)獎。1965年，首次人工合成結(jié)晶牛胰島素——中國1973年，基因重組技術(shù)建立.(美)1980年，桑格爾和吉爾伯特（Gilbet）設(shè)計出測定DNA序列得方法，獲1980年諾貝爾化學(xué)獎。1984年，BruceMerrifield（美國），建立和發(fā)展蛋白質(zhì)化學(xué)合成方法，諾貝爾化學(xué)獎。1993年

①RechardJ.Roberts(美)等，發(fā)現(xiàn)斷裂基因化學(xué)獎

②KargB.Mallis(美)發(fā)明PCR方法。

③MichaetSmith(加拿大)建立DNA合成用與定點誘變研究1996年P(guān)etrc.Doherty（美）等，發(fā)現(xiàn)T細胞對病毒感染細胞的識別和MHC(主要組織相容性復(fù)合體)限制。諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎1997年

①stanleyB.prusiner(美)發(fā)現(xiàn)一中新型的致病因子——感染性蛋白顆?！皃rion”（瘋牛?。┲Z貝爾生理醫(yī)學(xué)獎

②paulD.Boyer（美）等，說明ATP酶促成機制諾貝爾化學(xué)獎1998年，ROLertF.furchgott（美國）等，發(fā)現(xiàn)NO是心血管系統(tǒng)的信號分子諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎2000年，人類基因組計劃完成作業(yè)什么是生物化學(xué)？生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系？如何學(xué)好生物化學(xué)？第二章蛋白質(zhì)與核酸化學(xué)蛋白質(zhì)和核酸是生物體內(nèi)兩種重要的物質(zhì)是構(gòu)成生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)具有十分重要的生理功能，例如構(gòu)成組織細胞維持組織的更新生長和修復(fù)以及作為生物活性物質(zhì)參與肌肉收縮調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝等等。核酸是遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ),分為脫氧核糖核酸和核糖核酸兩類。DNA是遺傳信息的攜帶者，他決定細胞和個體的基因型。RNA又分為mRNA、tRNA、rRNA三種。問題探討1．你能夠說出多少種富含蛋白質(zhì)的食品？（3）肉蛋類食品：（1）大豆制品：豆腐、豆?jié){、腐竹等；（2）奶類制品：奶粉、酸奶、牛奶等；牛肉、羊肉、雞蛋等。2004年劣質(zhì)奶粉充斥阜陽上百嬰兒受害近半死亡。

２００８年圖片新聞

該奶粉中蛋白質(zhì)含量極低，不能滿足嬰兒的生長需要，導(dǎo)致嬰兒死亡的事件。蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性1.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％。2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能結(jié)構(gòu)蛋白催化作用運輸作用調(diào)節(jié)生命活動免疫作用提供能量1、結(jié)構(gòu)蛋白：許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)。如羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲等的成分主要是蛋白質(zhì)。2、催化作用：細胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化。絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。（右圖所示為胃蛋白質(zhì)酶結(jié)晶）3、運輸作用：有些蛋白質(zhì)具有運輸載體的功能。如血紅蛋白、載體蛋白。血紅蛋白4、調(diào)節(jié)生命活動：有些蛋白質(zhì)起信息傳遞的作用，能夠調(diào)節(jié)機體的生命活動，如胰島素、生長激素。圖中央淺色區(qū)域的部分細胞分泌胰島素5、免疫作用：

抗體蛋白質(zhì)的研究歷史1833年，從麥芽中分離淀粉酶；隨后從胃液中分離到類似胃蛋白酶的物質(zhì)。1864年，血紅蛋白被分離并結(jié)晶。19世紀末，證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成了多種短肽。20世紀初，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)；完成胰島素一級結(jié)構(gòu)測定。20世紀中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術(shù)相繼建立，促進了蛋白質(zhì)研究迅速發(fā)展；1962年，確定了血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)。20世紀90年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究地展開。摘要:

“國際人類蛋白質(zhì)組計劃”啟動：“蛋白質(zhì)組”proteome一詞源于“protein”與“genome”的雜合，1994年，澳大利亞的科學(xué)家Marcwilkins提出蛋白質(zhì)組概念。1995年，蛋白質(zhì)組一詞首次見諸報端?！皃roteome”蛋白質(zhì)組一詞第一次出現(xiàn)在“Electrophoresis”雜志上，明確定義：蛋白質(zhì)組是由一個基因組，或一個細胞、組織表達的所有蛋白質(zhì)。參與蛋白質(zhì)研究的國家從1995年的澳大利亞一國。發(fā)展到美國、丹麥、瑞士、英國、法國、日本、瑞啦、意大利、德國等10國。課外閱讀：科學(xué)前沿

國際人類蛋白質(zhì)組計劃/view/364375.htm

蛋白質(zhì)的元素組成元素分析結(jié)果顯示，組成蛋白質(zhì)分子的元素，主要有碳，氫，氧，氮；大部分還含有硫，有的還含有少量的磷或鐵、錳、鋅等蛋白質(zhì)元素組成的一個重要特點是一切蛋白質(zhì)都含有氮，而且各種蛋白質(zhì)的含氮量相當(dāng)恒定，平均為16%，即每克氮相當(dāng)于6.25克蛋白質(zhì)。經(jīng)測定某一樣品的含氮量為0.4克，請問樣品中蛋白質(zhì)含量是多少?100g樣品中的蛋白質(zhì)含量（%）=每克樣品中的含氮克數(shù)×6.25×100某樣品經(jīng)測定，每克樣品中含氮元素0.1g，則此樣品的蛋白質(zhì)含量是多少？

蛋白質(zhì)可以被人體直接吸收利用嗎？？

蛋白質(zhì)必需經(jīng)過消化成氨基酸才能被人體吸收和利用。

氨基酸是組成蛋白質(zhì)的基本單位。探討2:蛋白質(zhì)的基本組成單位——氨基酸各種蛋白質(zhì)，經(jīng)酸堿和蛋白水解酶作用后最終的水解產(chǎn)物都是氨基酸，因此，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸只有20種。所有氨基酸必須從體外攝入嗎？組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種;有8種氨基酸是人體細胞不能合成的（嬰兒有9種），必須從外界環(huán)境中直接獲取，這些氨基酸叫做必需氨基酸?！布琢虬彼帷⒗i氨酸、賴氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸，嬰兒（加組氨酸）。我們應(yīng)該注意及時補充必需氨基酸！

另外12種氨基酸是人體細胞能夠合成的，叫做非必需氨基酸。？探討３:CHNH2HCOOH甘氨酸CHNH2CHCOOHCH3CH3纈氨酸CHNH2COOHCH3CHNH2CHCOOHCH3CH3CH2亮氨酸丙氨酸試一試,能不能推導(dǎo)出氨基酸的結(jié)構(gòu)通式？RCHNH2COOHCH3每種氨基酸至少有一個氨基(-NH2)和一個羧基(-COOH)，并且氨基和羧基連在同一個碳原子上。氨基酸之間的區(qū)別在于R基不同。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H練一練：以下哪些是組成蛋白質(zhì)的氨基酸?CHNH2COOHCH2SHCHNH2COOHCH2SHCHNH2COOHCH2OHCHNH2HCH2COOH√√××根據(jù)氨基酸側(cè)鏈的酸堿性不同，可將構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸分成三類。酸性氨基酸，其特征是其側(cè)鏈含有羧基（-COOH），易解離出H+而具有酸性。酸性氨基酸有：天冬氨酸和谷氨酸。堿性氨基酸，其特征是其側(cè)鏈含有易接受H+的基團，而具有堿性。堿性氨基酸有：賴氨酸、精氨酸、組氨酸。中性氨基酸除了上述兩種酸性氨基酸和三種堿性氨基酸外，其余為中性氨基酸，其特征是側(cè)鏈顯中性。第二節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能上述20種氨基酸按不同種類、不同數(shù)量和不同順序，通過肽鍵連接可形成復(fù)雜多樣的蛋白質(zhì)分子，并具有一定的三維空間結(jié)構(gòu)，由此而發(fā)揮，其特有的生物學(xué)功能。根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同層次，可將蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)分為一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。其中一級結(jié)構(gòu)為蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，二級、三級、四級結(jié)構(gòu)，為其空間結(jié)構(gòu)。一、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)也稱，蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，是指蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序。氨基酸的結(jié)合方式：CHCOOHR1CHNH2COOHR2NH2COHNHOH氨基酸的結(jié)合方式CHR1NH2OHCOH2OCHCOOHR2HNH氨基酸的結(jié)合方式:CHR1NH2COCHCOOHR2HNH2O二肽肽鍵脫水縮合肽鍵：是有一個氨基酸的a-羧基（-COOH）與另一個氨基酸的a-氨基（-NH2）脫去一分子水縮合所形成的酰胺鍵（-CO-NH-）。脫水縮合：一個氨基酸分子的羧基（–COOH）和另一個氨基酸分子的氨基（–NH2）相連接，同時脫去一分子水（H2O）的結(jié)合方式。肽鍵為共價鍵，是蛋白質(zhì)分子中的主鍵，參與組成肽鍵的六個原子，基本上處于同一平面，故這一平面稱為肽鍵平面。氨基酸的結(jié)合方式:脫水縮合肽鍵CHCOOHR2HNOHHCCHR1NH2COCHR2HNO二肽H2OH2O三肽若干個氨基酸之間通過肽鍵連接而形成的化合物稱為肽。由兩個氨基酸形成的肽稱二肽由三個氨基酸形成的肽稱三肽，以此類推，由多個氨基酸構(gòu)成的肽稱多肽，又稱多肽鏈。N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端多肽鏈有兩端：多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。多肽鏈中的氨基酸已不是完整的氨基酸分子，所以稱為氨基酸殘基。N末端C末端牛核糖核酸酶蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指氨基酸在蛋白質(zhì)多肽鏈中的排列順序。不同蛋白質(zhì)，一級結(jié)構(gòu)不同同種蛋白質(zhì)，不同種屬間也有差別一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。牛胰島素由51個氨基酸殘基構(gòu)成，A、B兩條鏈通過兩個鏈間二硫鍵連接，A鏈形成一個鏈內(nèi)二硫鍵。維持蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的作用力是肽鍵，有的包含二硫鍵。二、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈原子延長軸方向折疊和盤曲，所形成的有規(guī)律地、重復(fù)出現(xiàn)的局部空間結(jié)構(gòu)。α-螺旋、β-折疊是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中最常見的構(gòu)像形式。此外還包括β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲。維持蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要是氫鍵。氫原子與電負性大、半徑小的原子X(氟、氧、氮等)以共價鍵結(jié)合，若與電負性大的原子Y(與X相同的也可以)接近，在X與Y之間以氫為媒介，生成X-H…Y形式的一種特殊的分子間或分子內(nèi)相互作用，稱為氫鍵。三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所有原子的空間排列，既包括主鏈原子，也包括側(cè)鏈原子的三維空間排布。維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的作用力主要是多肽鏈側(cè)鏈基團間所形成的次級鍵，如氫鍵、離子鍵等。四、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)是指兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈借非共價鍵連接所形成的空間構(gòu)象。在四級結(jié)構(gòu)中，每條具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為亞基，亞基單獨存在沒有活性。維持四級結(jié)構(gòu)的作用力主要是各亞基之間所形成的次級鍵。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的功能取決于一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)不同，生物學(xué)功能不同。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分相同，功能可能相似。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分發(fā)生改變，則功能改變。蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，功能會隨之變化。蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)兩性解離及等電點氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。

等電點(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子電泳法分離混合蛋白質(zhì)不同蛋白質(zhì)的等電點不同，人體內(nèi)大多數(shù)蛋白質(zhì)等電點接近于5.0，所以在生理條件下它們以離子形式存在，帶電離子在電場中向電極相反的一極移動的現(xiàn)象稱為電泳。由于不同蛋白質(zhì)的等電點不同，在同一個pH條件下它們所帶電荷的質(zhì)量和數(shù)量就會不同，在同一電場中移動的方向和速度就會不同，這就是電泳法分離混合蛋白質(zhì)的基本原理。蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)是生物大分子，在溶液中，其顆粒大小已達到膠體顆粒的范圍，1到100nm，所以蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的性質(zhì)，溶液擴散慢，粘度大，丁達爾效應(yīng)等。當(dāng)一束光線透過膠體，從入射光的垂直方向可以觀察到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的"通路"，這種現(xiàn)象叫丁達爾現(xiàn)象蛋白質(zhì)溶液是穩(wěn)定的，