蛋白質(zhì) 護(hù)理中專課程生物化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

蛋白質(zhì)護(hù)理中專課程生物化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第一章緒論生物化學(xué)是研究生物體的化學(xué)組成、化學(xué)變化及其生理工呢能相聯(lián)系的一門學(xué)科。生物化學(xué)就是生命的化學(xué)一、醫(yī)學(xué)生物化學(xué)的主要內(nèi)容

1、人體的化學(xué)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(dá)二、生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)

農(nóng)學(xué)醫(yī)學(xué)工程學(xué)植物生理學(xué)育種學(xué)昆蟲學(xué)植物病理學(xué)人體及動(dòng)物生理學(xué)藥理學(xué)病理學(xué)生物工程學(xué)生物材料生物傳感器生物能源生物信息學(xué)各學(xué)科的交叉、滲透是科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)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(dòng)中最重要的物質(zhì)之一。占細(xì)胞干重的70%以上。種類多。第一節(jié)蛋白質(zhì)的化學(xué)組成一、蛋白質(zhì)的元素組成1、主要元素：碳、氫、氧、氮、硫；2、少數(shù)蛋白質(zhì)含：鐵銅等金屬元素；個(gè)別含碘；3、元素組成：平均含氮量約16%（特征）4、100g樣品中蛋白質(zhì)的含量（g%）每克樣品中含氮的克數(shù)（g）×6.25×100常量元素————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(diǎn)組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有二十種它們的共同特點(diǎn)為α–氨基酸R–CH–COOH∣NH2組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸均屬于L-α–氨基酸（二）氨基酸的分類以側(cè)鏈R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)作為分類基礎(chǔ)人類8種必需AA：（人體體內(nèi)不能自身合成，必須從食物中獲得）賴、色、甲硫、苯丙、蘇、纈、亮、異亮氨基酸的性質(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L(zhǎng)－AA）。（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(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)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(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)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(gè)氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個(gè)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。多肽鏈具有方向性通常在多肽鏈的一端含有一個(gè)游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個(gè)游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。N-端定為肽鏈的“頭”，C-端定為肽鏈的“尾”。(二)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(Primarystructure)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(tuán)在三維空間上的排列、分布以及肽鏈的走向。通常有二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)、四級(jí)結(jié)構(gòu)三個(gè)層次。（一）、蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)(Secondary)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。肽鍵是構(gòu)成蛋白質(zhì)分子的基本化學(xué)鍵。主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角。（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(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈，螺距0.54nm。（2）、β-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(cuò)伸向片層的上下方。（二）、蛋白質(zhì)分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(TertiaryStructure)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用在空間進(jìn)一步盤繞、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(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用（三）、蛋白質(zhì)分子的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)(QuaternaryStructure)是指由多條各自具有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價(jià)鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個(gè)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(xué)鍵主要是氫鍵和鹽鍵。由多個(gè)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)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：只要一級(jí)結(jié)構(gòu)未被破壞，就可能恢復(fù)到原來的三級(jí)結(jié)構(gòu)，功能依舊存在。如核糖核酸酶含124個(gè)氨基酸殘基，含4對(duì)二硫鍵，在尿素和還原劑β-巰基乙醇存在下松解為非折疊狀態(tài)。但去除尿素和β—巰基乙醇后，該有正確一級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈，可自動(dòng)形成4對(duì)二硫鍵，盤曲成天然三級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)象并恢復(fù)生物學(xué)功能。一級(jí)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(gè)氨基酸異常。即所為的分子病。如：鐮狀紅細(xì)胞貧血癥，一級(jí)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。第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)在某一ＰＨ的溶液中，氨基酸解離成陽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稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。電泳是指：帶電粒子在電場(chǎng)中發(fā)生定向移動(dòng)的現(xiàn)象。蛋白質(zhì)與多肽一樣，能夠發(fā)生兩性離解，也有等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電場(chǎng)中不移動(dòng)。在電場(chǎng)中，如果蛋白質(zhì)分子所帶正電荷多于負(fù)電荷，凈電荷為正，則向負(fù)電極移動(dòng)，反之，凈電荷為負(fù)，向正極移動(dòng)，這種泳動(dòng)現(xiàn)象稱電泳。蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)PH條件下，不發(fā)生電泳現(xiàn)象，利用蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)象，可以將混合蛋白質(zhì)溶液中將各個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行分離純化。1、蛋白質(zhì)水溶液能形成親水膠體，維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的因素有兩個(gè)：（1）水化膜：蛋白質(zhì)顆粒表面大多為親水基團(tuán)，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pH≠pI的溶液中，蛋白質(zhì)帶有同種電荷。pH＞pI，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷；pH＜pI，蛋白質(zhì)帶正電荷。醫(yī)學(xué)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(dá)爾現(xiàn)象、布郎運(yùn)動(dòng)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)，生物大分子不能自由通過半透膜，其原因是因?yàn)榘胪改さ目紫兜拇笮”入x子和小分子大但比生物大分子如蛋白質(zhì)和淀粉小。天然蛋白質(zhì)因受物理或化學(xué)因素的影響，分子構(gòu)象發(fā)生變化，致使蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和生物學(xué)功能隨之發(fā)生變化，但一級(jí)結(jié)構(gòu)未遭破壞，這種現(xiàn)象稱為變性作用。變性后的蛋白質(zhì)稱為變性蛋白。導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性的因素：熱、紫外光、激烈的攪拌以及強(qiáng)酸和強(qiáng)堿等。類型：不可逆變性、可逆變性（可復(fù)性）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(diǎn)沉淀、有機(jī)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(dāng)?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(xué)活性。

有機(jī)溶劑：利用它們的強(qiáng)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(huì)變性。

重金屬鹽：帶負(fù)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(shí)，需調(diào)節(jié)pH，使其大于pI，一般會(huì)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(xué)分析，常用此法除去血