2022年醫(yī)學(xué)專題-奧賽輔導(dǎo)-蛋白質(zhì)

生物化學(xué)(shēnɡwùhuàxué)部分知識結(jié)構(gòu)化學(xué)成分：水、無機(jī)鹽、糖類、脂類、蛋白質(zhì)、核酸(hésuān)、酶、維生素和輔酶

細(xì)胞(xìbāo)的代謝異化作用：糖的異化、脂肪的異化、蛋白質(zhì)的異化、核酸的異化同化作用：光合作用、多糖合成、脂類的合成等分子生物學(xué)：復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯、調(diào)控第一頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jiégòu)與功能第一章第二頁，共三十二頁。一、什么(shénme)是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過(tōngguò)肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。組成(zǔchénɡ)蛋白質(zhì)的元素主要有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，個別蛋白質(zhì)還含有碘

。第三頁，共三十二頁。

1、蛋白質(zhì)的元素組成：氮的含量在多種的蛋白質(zhì)比較接近，平均為16%，因此(yīncǐ)用凱氏（kjelahl）法定N，受檢物質(zhì)中含蛋白質(zhì)量為N含量的6.25倍?！锏鞍踪|(zhì)含量(hánliàng)的測定：凱氏定氮法(測定氮的經(jīng)典方法)

優(yōu)點：對原料無選擇性，儀器簡單，方法也簡單；缺點：易將無機(jī)氮,都?xì)w入蛋白質(zhì)中,不精確。樣品含氮量平均在16%，取其倒數(shù)100/16=6.25，即為蛋白質(zhì)換算系數(shù)，其含義是樣品中每存在1g元素氮，就說明含有6.25g蛋白質(zhì)）；故：

※蛋白質(zhì)含量=氮的量×100/16

第四頁，共三十二頁。一、氨基酸

——組成蛋白質(zhì)的基本(jīběn)單位存在(cúnzài)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.必需(bìxū)氨基酸和非必需(bìxū)氨基酸：必需氨基酸包括亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）、色氨酸、賴氨酸、苯丙氨酸等8種。精氨酸和組氨酸為半必需氨基酸。第五頁，共三十二頁。2、蛋白質(zhì)的氨基酸組成(zǔchénɡ)（1）氨基酸的結(jié)構(gòu)(jiégòu)天然蛋白質(zhì)中存在的氨基酸都是L-a-氨基酸

COOH|

NH2—C—H|RL-a-氨基酸

一種為脯氨酸，它也有類似結(jié)構(gòu)(jiégòu)，但側(cè)鏈與氮原子相接形成亞氨基酸。除甘氨酸外，蛋白質(zhì)中的氨基酸都具有不對稱碳原子，都有L—型與D一型之分，為區(qū)別兩種構(gòu)型，通過與甘油醛的構(gòu)型相比較，人為地規(guī)定一種為L型，另種為D一型。當(dāng)書寫時—NH2寫在左邊為L型，－NH2在右為D一型。已知天然蛋白質(zhì)中的氨基酸都屬L型。

第六頁，共三十二頁。非極性疏水性(shuǐxìng)氨基酸（7）甘丙纈亮異苯脯極性中性氨基酸（8）色絲酪半蛋天谷蘇酸性氨基酸（2）天谷堿性氨基酸（3）賴精組（一）氨基酸的分類(fēnlèi)第七頁，共三十二頁。（二）氨基酸的理化(lǐhuà)性質(zhì)1.兩性(liǎngxìng)解離及等電點氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離(jiělí)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。第八頁，共三十二頁。pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子移向陰極(yīnjí)陰離子移向陽極(yángjí)第九頁，共三十二頁。2.紫外吸收(xīshōu)

色氨酸（TrpW）、酪氨酸（TryY

）的最大吸收(xīshōu)峰在280nm

附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測定(cèdìng)蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收第十頁，共三十二頁。3.茚三酮反應(yīng)(fǎnyìng)

氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，其最大吸收(xīshōu)峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。第十一頁，共三十二頁。

氨基酸代謝(dàixiè)庫食物蛋白質(zhì)消化吸收

組織蛋白質(zhì)分解

體內(nèi)合成氨基酸(非必需氨基酸)

α-酮酸

脫氨基作用

酮體氧化供能

糖胺類脫羧基作用氨

尿素代謝轉(zhuǎn)變其它含氮化合物

(嘌呤、嘧啶等)合成

氨基酸代謝(dàixiè)概況第十二頁，共三十二頁。一、氨基(ānjī)酸的脫氨基(ānjī)作用脫氨基(ānjī)方式：?氧化脫氨基?轉(zhuǎn)氨基作用(zuòyòng)?聯(lián)合脫氨基?非氧化脫氨基

轉(zhuǎn)氨基和氧化脫氨基偶聯(lián)轉(zhuǎn)氨基和嘌呤核苷酸循環(huán)偶聯(lián)第十三頁，共三十二頁。（一）、氧化(yǎnghuà)脫氨基作用

L-谷氨酸脫氫酶+H2O+NH3NAD(P)+NAD(P)H+H+COOHCH2CH2C=OCOOHCOOHCH2CH2CHNH2COOH*L-谷氨酸脫氫酶：活性強(qiáng)，分布(fēnbù)于肝、腎及腦組織

輔酶為NAD+或NADP+

專一性強(qiáng)，只作用于谷氨酸第十四頁，共三十二頁。（二）、轉(zhuǎn)氨基(ānjī)作用(transamination)

特點：

*沒有游離的氨產(chǎn)生，但改變了氨基酸代謝庫中各種氨基酸的比例(bǐlì)。

*大多數(shù)氨基酸可參與轉(zhuǎn)氨基作用，但賴氨酸、脯氨酸、羥脯氨酸除外。第十五頁，共三十二頁。谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）谷草(gǔcǎo)轉(zhuǎn)氨酶(GOT)谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）和谷草(gǔcǎo)轉(zhuǎn)氨酶（GOT）第十六頁，共三十二頁。氨基酸

谷氨酸α-酮酸

α-酮戊二酸

H2O+NAD+轉(zhuǎn)氨酶NH3+NADH+H+L-谷氨酸脫氫酶

*此種方式既是氨基酸脫氨基的主要(zhǔyào)方式，也是體內(nèi)合成非必需氨基酸的主要方式。*主要在肝、腎組織進(jìn)行。1、

轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)氧化(yǎnghuà)脫氨基作用第十七頁，共三十二頁。蘋果酸

腺苷酸代琥珀酸次黃嘌呤核苷酸

(IMP)腺苷酸代琥珀酸合成酶α-酮戊二酸氨基酸

谷氨酸α-酮酸轉(zhuǎn)氨酶1草酰乙酸天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

2腺苷酸脫氫酶H2ONH3延胡索酸腺嘌呤核苷酸(AMP)2、轉(zhuǎn)氨基偶聯(lián)嘌呤(piàolìng)核苷酸循環(huán)第十八頁，共三十二頁。（二）、血氨的去路(qùlù)?在肝內(nèi)合成(héchéng)尿素?合成非必需氨基酸及其它含氮化合物?合成谷氨酰胺?腎小管泌氨：分泌的NH3酸性條件下生成NH4+，隨尿排出。

谷氨酸+NH3谷氨酰胺

谷氨酰胺合成酶ATPADP+Pi第十九頁，共三十二頁。尿素(niàosù)的生成1、生成(shēnɡchénɡ)部位：主要在肝細(xì)胞的線粒體及胞液中。2、生成(shēnɡchénɡ)過程尿素的生成過程由HansKrebs和KurtHenseleit提出，稱為鳥氨酸循環(huán)(orinithinecycle)，又稱尿素循環(huán)(ureacycle)或Krebs-Henseleit循環(huán)。第二十頁，共三十二頁。鳥氨酸循環(huán)(xúnhuán)2ADP+PiCO2+NH3+H2O氨基甲酰磷酸2ATPN-乙酰谷氨酸Pi鳥氨酸瓜氨酸精氨酸延胡索酸氨基酸草酰乙酸蘋果酸α-酮戊二酸谷氨酸α-酮酸精氨酸代琥珀酸瓜氨酸天冬氨酸ATPAMP+PPi鳥氨酸尿素線粒體胞液*原料：2分子氨，一個來自(láizì)于游離氨，另一個來自(láizì)Asp（天冬氨酸）；*過程：先在線粒體中進(jìn)行，再在胞液中進(jìn)行；*耗能：3個ATP，4個高能磷酸鍵。第二十一頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jiégòu)一級結(jié)構(gòu)(1)組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目.(2)多肽鏈的氨基酸順序，(3)多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置(wèizhi)。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)。第二十二頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jiégòu)二級結(jié)構(gòu)α-螺旋：多肽鏈中氨基酸殘基以1000的角度圍繞螺旋軸心盤旋上升，每3.6個殘基就旋轉(zhuǎn)一圈，螺距為0.54nm；右手旋轉(zhuǎn)；多肽鏈內(nèi)的氫鍵由肽鏈中一個肽鍵的-CO的氧原子與第四個肽鍵的-NH的氫原子組成，每個氫鍵所形成的環(huán)內(nèi)共有13個原子，這種螺旋稱為(chēnɡwéi)3.613β-折疊：平行式、反平行式。鄰近兩鏈以相反或相同方向平行排列成片層狀。兩個氨基酸殘基之間的軸心距離為0.35nm，β-折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵是由兩條肽鏈中的一條的-CO基與另一條-NH基之間所形成。二級結(jié)構(gòu)還有-轉(zhuǎn)角、自由回轉(zhuǎn)（無規(guī)卷曲）第二十三頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jiégòu)三級結(jié)構(gòu)：是指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步盤繞、折疊形成(xíngchéng)的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。四級結(jié)構(gòu)：是指由兩個或兩個以上具有三級結(jié)構(gòu)的亞基按一定方式聚合而成的特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子。通常亞基只有一條多肽鏈，但有的亞基由兩條或多條多肽鏈組成，這些多肽鏈間多以二硫鍵相連。亞基單獨存在時無生物學(xué)活性。

維系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)(jiégòu)的作用力：肽鍵、二硫鍵維系蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的作用力：氫鍵維系蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的作用力：范德華力、鹽鍵、氫鍵、疏水相互作用維系蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的作用力：范德華力、鹽鍵、氫鍵、疏水鍵。其中疏水鍵是最主要的作用力。第二十四頁，共三十二頁。（一）蛋白質(zhì)的兩性(liǎngxìng)電離一、理化(lǐhuà)性質(zhì)蛋白質(zhì)分子(fēnzǐ)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(tuán)，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。*蛋白質(zhì)的等電點(isoelectricpoint,pI)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點。第二十五頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的鹽溶、鹽析(yánxī)、變性和復(fù)性鹽溶是指蛋白質(zhì)溶液中由于加入低濃度的中性鹽后，使蛋白質(zhì)溶解度增加的現(xiàn)象稱為鹽溶。鹽析是指高濃度中性鹽可使蛋白質(zhì)分子脫去水化層并中和其電荷而使蛋白質(zhì)從溶液中凝集出來的現(xiàn)象叫做鹽析。蛋白質(zhì)的變性作用是指天然(tiānrán)蛋白質(zhì)分子由于受到物理或化學(xué)因素的影響使次級鍵破壞，引起天然(tiānrán)構(gòu)象的改變，導(dǎo)致生物活性的喪失及一些理化性質(zhì)的改變，但未引起肽鍵的斷裂，這種現(xiàn)象叫做蛋白質(zhì)的變性作用。蛋白質(zhì)的復(fù)性是指當(dāng)變性因素除去后，變性蛋白又可重新回復(fù)到天然構(gòu)象，這一現(xiàn)象叫蛋白質(zhì)的復(fù)性。第二十六頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的紫外吸收(xīshōu)由于蛋白質(zhì)分子中含有(hányǒu)共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測定。第二十七頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)⒈茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)

蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生(chǎnshēng)的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。⒉雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解(shuǐjiě)程度。第二十八頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的分離(fēnlí)提純技術(shù)

一、根據(jù)分子大小不同(bùtónɡ)進(jìn)行分離純化1、透析和超過濾

透析和超過濾都是利用蛋白質(zhì)分子不能通過半透膜的性質(zhì)，使蛋白質(zhì)和其它小分子物質(zhì)分開。

超過濾是利用壓力或離心力，強(qiáng)使水和其它小分子溶液透過半透膜，而蛋白質(zhì)留在膜上。第二十九頁，共三十二頁。蛋白質(zhì)的分離提純(tíchún)技術(shù)

二、根據(jù)溶解度差別的分離方法1.等電點沉淀和PH值控制(kòngzhì)利用各種蛋白質(zhì)在等電點時，溶解度最小這一性質(zhì)，可以通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)溶液的PH