蛋白質(zhì)化學(xué)緒論

關(guān)于蛋白質(zhì)化學(xué)緒論第1頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分離純化蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾蛋白質(zhì)組學(xué)

課程主要內(nèi)容第2頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月參考書(shū)目：陶慰孫《蛋白質(zhì)分子基礎(chǔ)》王廷華《蛋白質(zhì)理論與技術(shù)》第3頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第一章緒論第4頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、概述蛋白質(zhì)是生命的基礎(chǔ)，是一切生命現(xiàn)象的體現(xiàn)。

“造物主”最初帶給生命以幾種形式或一種形式，然后進(jìn)化接著開(kāi)始從如此簡(jiǎn)單的形式開(kāi)始，永不停息地產(chǎn)生出業(yè)已存在的最美麗的最有價(jià)值的東西，而且今后仍將進(jìn)化下去。

《物種起源》達(dá)爾文

生命的起源必然是通過(guò)化學(xué)途經(jīng)實(shí)現(xiàn)的，只要把蛋白質(zhì)的化學(xué)成份弄清楚以后，化學(xué)就能著手制造出活的蛋白質(zhì)來(lái)，如果化學(xué)有一天能用人工的方法制造蛋白質(zhì)，那么這樣的蛋白質(zhì)就一定會(huì)顯示出生命現(xiàn)象。

《反杜林論》恩格斯第5頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物學(xué)：生命現(xiàn)象、生命本質(zhì)、生命活動(dòng)及規(guī)律

分子水平細(xì)胞水平整體水平

化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)領(lǐng)域的廣泛滲透

生命活動(dòng)物質(zhì)：基因基因組

蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)組

第6頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如:

人體蛋白質(zhì)含量占人體固體總量的45%;

動(dòng)物體內(nèi)蛋白質(zhì)約占鮮重的20%左右;

細(xì)菌含蛋白質(zhì)約50%～80%;

干酵母含蛋白質(zhì)約46.6%;

病毒中除了一小部分核酸外，其余幾乎都是蛋白質(zhì);

植物細(xì)胞的原生質(zhì)和種子中蛋白質(zhì)含量較高種類(lèi)繁多

生物當(dāng)中最簡(jiǎn)單的生物細(xì)胞大腸桿菌中蛋白質(zhì)的種類(lèi)就有三千種之多，人體的蛋白質(zhì)種類(lèi)約十萬(wàn)種以上，整個(gè)自然界中存在的蛋白質(zhì)可達(dá)1010-1012數(shù)量級(jí)第7頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、研究歷程1、初級(jí)階段MacquerP.J.

法國(guó)化學(xué)家。把加熱后能凝固的物質(zhì)歸為一類(lèi)，稱(chēng)為“蛋白性物質(zhì)”MüllerG.J.荷蘭生理學(xué)家。19世紀(jì)30年代，用當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的元素分析法對(duì)血清、蛋清、蠶絲等進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)這些物質(zhì)組成相近，可用C40H62N10O12表示，認(rèn)為是生物體中最重要的，1838年命名為proteid第8頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Berzelius瑞典化學(xué)家。用另一個(gè)詞protein，原意是“最重要的，第一位的”，源自希臘語(yǔ)，即我們現(xiàn)在常用的。

Fishcer

德國(guó)化學(xué)家，確定了蛋白質(zhì)是氨基酸通過(guò)肽鍵連接起來(lái)的，并成功用化學(xué)方法合成18個(gè)氨基酸的肽。

F.Hoppe-Seyler（1825-1895）

德國(guó)生理學(xué)家，1864年首先結(jié)晶出血紅蛋白。第9頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月酶學(xué)研究18世紀(jì)中后期，法國(guó)科學(xué)家Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是完整酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)晶。1897年德國(guó)科學(xué)家HansBIchner和EsuardBuchner首次用不含細(xì)胞的酵母提取液實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。

敘述性生物化學(xué)階段

第10頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1859年，Darwin《OntheoriginofSpecies》自然選擇學(xué)說(shuō)生物性狀的可遺傳性，選擇壓力下的可變性、不同物種間的相關(guān)性1865年，Mendel在分析豌豆性狀的雜交試驗(yàn)結(jié)果時(shí)認(rèn)為，生物體內(nèi)有遺傳單位，可控制特定生物性裝，并能從親代傳到子代。1879年WalterFlemming在研究細(xì)胞分裂時(shí)發(fā)現(xiàn)了染色體。1900年，基因（gene）第11頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月公元前23世紀(jì)，儀狄以曲為酶使五谷為酒。公元前12世紀(jì)，運(yùn)用發(fā)酵原理制造醬、醋等食品。公元前漢淮南王劉安制作豆腐。公元4世紀(jì)晉代，用海藻酒作為醫(yī)治地方性甲狀腺腫的特效藥。公元7世紀(jì)，孫思邈用豬肝治雀目，用車(chē)前子等治腳氣病。公元10世紀(jì)，我國(guó)開(kāi)始用動(dòng)物臟器治療疾病。第12頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、發(fā)展階段動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段1926年，Sumner從刀豆提純了脲酶，制成了結(jié)晶純品，證明了酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。1932年，英國(guó)Krebs等提出合成尿素的鳥(niǎo)氨酸循環(huán)的多酶反應(yīng)途徑。1940年，德國(guó)Embclen和Megerbof公布了糖酵解途徑。我國(guó)生物化學(xué)家吳憲提出蛋白質(zhì)變性學(xué)說(shuō)，創(chuàng)立無(wú)蛋白血濾液制備及血糖測(cè)定方法。第13頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1902年，Sutton提出染色體遺傳學(xué)說(shuō)：二倍體，基因是染色體一部分。1910年，Morgan證實(shí)了基因確的存在于染色體上。1944年，Avery等證實(shí)DNA是攜帶遺傳信息、構(gòu)成染色體的生物大分子。第14頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、分子生物學(xué)階段1956年，Kornberg于大腸桿菌的無(wú)細(xì)胞提取液中實(shí)現(xiàn)了DNA合成。1958年，Meselsonhe和Stahl證實(shí)DNA復(fù)制是一種半保留復(fù)制。1961年Crick等確認(rèn)遺傳信息是以非重疊的堿基三聯(lián)體線(xiàn)性順序的形式存在。1961年Jacob和Monod提出大腸桿菌乳糖操縱子學(xué)說(shuō)第15頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1949年Sanger及同事發(fā)展了二硝基苯法（DNP法，dinitrophenylmethod）。接著發(fā)展了N-末端鑒定的異硫氰酸苯酯。1953年完成了胰島素A、B鏈的序列測(cè)定。1955年又報(bào)道了胰島素分子的二硫鍵位置，由于對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究有卓越貢獻(xiàn)，兩次獲若貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

第16頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1950年，Pauling和Corey提出了蛋白質(zhì)的α螺旋學(xué)說(shuō)。1953年，Watson和Crick根據(jù)DNA的X射線(xiàn)衍射圖譜，建立了DNA雙螺旋模型1960年，Kendrew報(bào)道了抹香鯨血紅蛋白的高分辨率X－射線(xiàn)結(jié)構(gòu)。1965年，我國(guó)王應(yīng)瞇完成了人工胰島素的合成。第17頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1970年，Khorana首次在試管中合成了基因。1972年，Berg首次將不同DNA片段連接，并將重組DNA分子插入到細(xì)菌DNA中。1977年，Shine克隆了人類(lèi)的一個(gè)基因。1978年，Wong用DNA技術(shù)對(duì)胎兒羊水細(xì)胞做檢測(cè)，得出了α-地中海貧血出生前診斷。1979年Kan用羊水細(xì)胞得出了鐮狀細(xì)胞貧血出生前診斷。1986年，Mullis等建立PCR技術(shù)。第18頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1983年，王德寶等合成了有生物學(xué)功能的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)核糖核酸。1986年，Cech發(fā)現(xiàn)了核酶（ribozyme）。1990年，人類(lèi)基因組計(jì)劃?；蚪M學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)第19頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、蛋白質(zhì)的重要功能1、生物體的組成成分

蛋白質(zhì)是生物體的主要結(jié)構(gòu)成分。細(xì)胞里的片層結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞膜、線(xiàn)粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等都是由不溶性蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成的。高等動(dòng)物的膠原纖維是主要的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)蛋白，參與結(jié)締組織和骨骼作為身體的支架。

第20頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、酶的催化作用

生物體內(nèi)的有些化學(xué)反應(yīng)非常簡(jiǎn)單，而有些反應(yīng)則非常復(fù)雜，如染色體的復(fù)制和蛋白質(zhì)的合成等等，這些反應(yīng)都需要許多種酶的催化，否則反應(yīng)就不能進(jìn)行。到目前為止，已鑒定出的酶幾乎都是蛋白質(zhì)。所以蛋白質(zhì)起到了確定化學(xué)轉(zhuǎn)化作用類(lèi)型的獨(dú)特作用。第21頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、運(yùn)輸功能生物體中許多小分子和離子要靠特殊的蛋白質(zhì)運(yùn)輸，如血紅蛋白在紅血球中運(yùn)輸氧，血液中的脂蛋白負(fù)責(zé)運(yùn)輸脂類(lèi)，鐵傳遞蛋白負(fù)責(zé)運(yùn)輸鐵，生物氧化過(guò)程中細(xì)胞色素C等電子傳遞體負(fù)責(zé)電子的傳遞。第22頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、儲(chǔ)藏作用有些蛋白質(zhì)可作為生物體生長(zhǎng)發(fā)育的養(yǎng)料儲(chǔ)存起來(lái)，如植物種子中的醇溶蛋白和谷蛋白都是儲(chǔ)藏蛋白，這些蛋白質(zhì)有儲(chǔ)藏氨基酸的功能，可供種子萌發(fā)時(shí)利用。動(dòng)物的卵清蛋白和酪蛋白也是儲(chǔ)藏蛋白。第23頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、收縮運(yùn)動(dòng)

生物的運(yùn)動(dòng)也離不開(kāi)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是肌肉的主要成分，肌肉收縮實(shí)際上是肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白絲狀體的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而運(yùn)動(dòng)是通過(guò)肌肉收縮完成的。細(xì)菌的鞭毛及纖毛是由許多微管蛋白組裝起來(lái)的，也能產(chǎn)生類(lèi)似的活動(dòng)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，在非肌肉的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中普遍存在著運(yùn)動(dòng)蛋白。第24頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、免疫保護(hù)功能疾病的發(fā)生與防御也與蛋白質(zhì)有關(guān)，如免疫系統(tǒng)中的抗原和抗體都是蛋白質(zhì)。抗體能夠識(shí)別特異的抗原（如病毒、細(xì)菌和其它生物體的細(xì)胞）并與之結(jié)合以清除抗原的作用，因此它具有防御疾病和抵抗外界病原侵襲的免疫能力。第25頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7、激素功能有些蛋白質(zhì)具有激素功能，對(duì)生物體的新陳代謝起調(diào)節(jié)作用，如胰島素能參與血糖的代謝調(diào)節(jié)，降低血液中的葡萄糖含量。第26頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8、接受和傳遞信息

生物體內(nèi)起接受和傳遞信息作用的信號(hào)受體也是蛋白質(zhì)，例如接受各種激素的受體蛋白和接受外界刺激的感覺(jué)蛋白（如視網(wǎng)膜上的視色素、味蕾上的味覺(jué)蛋白等）都屬于這一類(lèi)。第27頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9、控制生長(zhǎng)和分化(遺傳)

遺傳信息的表達(dá)不是隨意的，無(wú)控制的，在某一個(gè)時(shí)期只有小部分細(xì)胞的基因被表達(dá)。這種有控制的表達(dá)對(duì)于細(xì)胞的正常生長(zhǎng)和分化是必須的。而控制基因表達(dá)的“開(kāi)”和“關(guān)”也是由蛋白質(zhì)來(lái)完成的，如組蛋白和阻抑蛋白等都參與細(xì)胞生長(zhǎng)和分化的調(diào)節(jié)控制。第28頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、蛋白質(zhì)的分類(lèi)1、按分子形狀分

球狀蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)分子長(zhǎng)短軸之比小于10）;結(jié)構(gòu)復(fù)雜。氨基酸緊密折疊成球狀，直徑5-10nm。

纖維狀蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)分子長(zhǎng)短軸之比大于10）；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，呈拉長(zhǎng)狀態(tài)，起結(jié)構(gòu)/保護(hù)作用。2、按三級(jí)結(jié)構(gòu)分

反平行α域，平行α/β域，反平行β域，富含二硫鍵或金屬離子的小蛋白。優(yōu)點(diǎn)：同源性

缺點(diǎn)：已知三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白少第29頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、蛋白質(zhì)功能活性蛋白質(zhì)（酶、激素、免疫球蛋白、收縮蛋白、載體蛋白等）；非活性蛋白質(zhì)（主要對(duì)生物體起支撐和保護(hù)作用。如：角蛋白、膠原蛋白、絲心蛋白）4、蛋白質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)性完全蛋白質(zhì)（含有人體所必須的各種氨基酸）不完全蛋白質(zhì)（缺乏人體所必須的某些氨基酸）人體必須的8種氨基酸：賴(lài)氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、異亮氨酸及纈氨酸第30頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.按蛋白質(zhì)的分子組成簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)（單純蛋白質(zhì)）組分中只含有α-氨基酸

如：清蛋白類(lèi)，球蛋白類(lèi)，組蛋白類(lèi)，精蛋白類(lèi)，谷蛋白類(lèi)，醇溶蛋白，硬蛋白類(lèi)。結(jié)合蛋白質(zhì)（復(fù)合蛋白質(zhì)）此類(lèi)蛋白由單純蛋白質(zhì)與稱(chēng)做輔基的非蛋白物質(zhì)結(jié)合而成

如：糖蛋白類(lèi)，核蛋白類(lèi)，脂蛋白類(lèi)，磷蛋白類(lèi)，金屬蛋白類(lèi)，血紅素蛋白類(lèi)，黃素蛋白類(lèi)。

常見(jiàn)的輔基如下表：第31頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)名稱(chēng)

輔基舉例核蛋白核酸染色體蛋白、病毒核蛋白色蛋白

色素血紅蛋白、黃素蛋白糖蛋白糖類(lèi)免疫球蛋白、粘蛋白脂蛋白脂類(lèi)脂蛋白磷蛋白磷酸酪蛋白、胃蛋白酶金屬蛋白金屬離子鐵蛋白、胰島素第32頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、蛋白質(zhì)的溶解性可溶性蛋白質(zhì)可溶性蛋白質(zhì)是指可溶于水、稀中性鹽和稀酸溶液；醇溶性蛋白質(zhì)一類(lèi)不溶于水而溶于70％～80%乙醇的蛋白質(zhì)；不溶性蛋白質(zhì)此類(lèi)蛋白質(zhì)既不溶于水、稀鹽溶液，也不溶于一般有機(jī)溶劑第33頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)研究中獲得若貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家

在蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域目前已經(jīng)有30多位研究者獲得若貝爾獎(jiǎng)年代獎(jiǎng)別獲獎(jiǎng)?wù)邍?guó)別卓越貢獻(xiàn)1907化學(xué)EduardBuchner

德國(guó)聽(tīng)從身為醫(yī)生、免疫學(xué)家的哥哥的建議，研究發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)非細(xì)胞酒精發(fā)酵。1926化學(xué)TheSvedberg

瑞典成功定出血藍(lán)蛋白(hemocyanin)等蛋白質(zhì)的分子量。單位S就是以其姓命名。1929化學(xué)ArthurHarden

英國(guó)倫敦大學(xué)李斯特(Lister)預(yù)防醫(yī)學(xué)研究所，與揚(yáng)格共同闡明酒精發(fā)酵所需輔酶、磷酸。1929化學(xué)HansKarlAugustSimonvonEuler-Chelpin瑞典闡明煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamideadeninedinucleotide)是輔酶(coenzyme)。1946化學(xué)JamesBatchellerSumner美國(guó)成功自刀豆結(jié)晶出尿素酶(urease)，證明酶的的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。1946化學(xué)JohnHowardNorthrop

美國(guó)純化酶和病毒蛋白質(zhì)。發(fā)明丙酮(acetone)的發(fā)酵方法；結(jié)晶胰蛋白酶、胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶原化，闡明蛋白質(zhì)性質(zhì)1946化學(xué)WendellMeredithStanley美國(guó)利用鹽析方法，成功地將煙草花葉病毒(TMV)蛋白以核蛋白的形式結(jié)晶出來(lái)。1948化學(xué)ArneWilhelmKaurinTiselius瑞典將血清蛋白分成白蛋白及α、β、γ球蛋白4種；發(fā)明紙電泳方法。1952化學(xué)ArcherJohnPorterMartin英國(guó)發(fā)明分配層析技術(shù)(partitionchromatography)，紙層析技術(shù)(paperchromatography)。1952化學(xué)RichardLaurenceMillingtonSynge英國(guó)與Martin共同發(fā)明分配層析、紙層析，利用紙闡明短桿菌素(gramicidin)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，對(duì)Sanger的蛋白研究也做出貢獻(xiàn)。第34頁(yè)，課件共36頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1952物理FelixBloch美國(guó)利用核磁共振法測(cè)定原子核的磁矩。利用迴旋加速器成功地測(cè)定中子的磁矩，並以量子論了解了金屬的導(dǎo)電機(jī)制。1952物理EdwardMillsPurcell

美國(guó)利用核磁共振法測(cè)定原子核的磁矩。和Torrey和Pound共同發(fā)明了利用核磁共振測(cè)定液體和固體中原子核磁矩的方法；發(fā)現(xiàn)宇宙中氫原子放射微波。1954化學(xué)Linu