生命物質(zhì)-蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)（protein）是生活細(xì)胞內(nèi)含量最豐富、功能最復(fù)雜的生物大分子，參與了幾乎所有的生命活動(dòng)和生命過程。

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。2021/10/10星期日1ppt課件凱氏定氮法蛋白質(zhì)主要構(gòu)成元素有：碳(50%～55%)、氫(6%～8%)、氧(19%～24%)、氮(13%～19%)和硫(O%～4%)。有的還含少量的磷、鐵、碘、硒等元素。

不同蛋白質(zhì)的含氮量十分接近，約為16%。因此，可以通過測(cè)其氮含量推算出生物樣品中蛋白質(zhì)的含量。100克樣品中蛋白質(zhì)含量(g%)=每克樣品中含氮量(g)x6.25x1002021/10/10星期日2ppt課件精品資料2021/10/10星期日3你怎么稱呼老師？如果老師最后沒有總結(jié)一節(jié)課的重點(diǎn)的難點(diǎn)，你是否會(huì)認(rèn)為老師的教學(xué)方法需要改進(jìn)？你所經(jīng)歷的課堂，是講座式還是討論式？教師的教鞭“不怕太陽曬，也不怕那風(fēng)雨狂，只怕先生罵我笨，沒有學(xué)問無顏見爹娘……”“太陽當(dāng)空照，花兒對(duì)我笑，小鳥說早早早……”2021/10/10星期日4（1）酶：具有催化作用。（2）調(diào)節(jié)蛋白：調(diào)節(jié)機(jī)體代謝——激素。（3）轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白:如血紅蛋白、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。（4）貯存蛋白：如卵清蛋白、鐵蛋白。（5）防御和進(jìn)攻蛋白：如免疫球蛋白。（6）運(yùn)動(dòng)蛋白：肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白。（7）受體蛋白：接受和傳遞信息，如阻遏蛋白。（8）其他作用：視覺蛋白，味覺蛋白，結(jié)構(gòu)蛋白

。1．蛋白質(zhì)的主要種類和功能2021/10/10星期日5ppt課件2.

蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位──氨基酸

氨基酸（aminoacid,aa或AA）是蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物，是組成蛋白質(zhì)的基本單位（構(gòu)件分子）。從各種生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有180多種，但參與蛋白質(zhì)組成的常見氨基酸只有20種，這20種氨基酸稱為常見氨基酸或基本氨基酸。2021/10/10星期日6ppt課件氨基酸名稱英文縮寫簡(jiǎn)寫氨基酸名稱英文縮寫簡(jiǎn)寫甘氨酸GlyG絲氨酸SerS丙氨酸AlaA蘇氨酸ThrT纈氨酸ValV天冬酰胺AsnN異亮氨酸IleI谷酰胺GlnQ亮氨酸LeuL酪氨酸TyrY苯丙氨酸PheF組氨酸HisH脯氨酸ProP天冬氨酸AspD甲硫氨酸MetM谷氨酸GluE色氨酸TrpW賴氨酸LysK半胱氨酸CysC精氨酸ArgR20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的英文簡(jiǎn)寫2021/10/10星期日7ppt課件（1）氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸是含有氨基的羧酸，不同氨基酸的R基不同，（除脯氨酸、甘氨酸外）都為L-α-氨基酸。各種氨基酸的區(qū)別在側(cè)鏈基團(tuán)—R的不同。2021/10/10星期日8ppt課件L－絲氨酸和D－絲氨酸是一對(duì)對(duì)映體2021/10/10星期日9ppt課件據(jù)R基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類：脂肪族、芳香族和雜環(huán)據(jù)R基團(tuán)極性分類帶正電荷（３種）帶負(fù)電荷（２種）極性R基團(tuán)AA非極性R基團(tuán)AA不帶電荷帶電荷據(jù)酸堿性質(zhì)分類中性ＡＡ（一氨基一羧基）酸性ＡＡ(一氨基二羧基)谷氨酸、天冬氨酸堿性ＡＡ（二氨基一羧基）賴氨酸、組氨酸、精氨酸據(jù)營養(yǎng)學(xué)分類

必需ＡＡ非必需ＡＡ

人的必需氨基酸MetTrpLysValIleLeuPheThr假設(shè)來借一兩本書

（2）基本氨基酸的分類2021/10/10星期日10ppt課件（3）氨基酸的功能

●作為組建蛋白質(zhì)的元件；●有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代謝調(diào)節(jié)、信號(hào)傳遞等）。2021/10/10星期日11ppt課件氨基酸代謝疾?。?/p>

苯丙酮酸尿癥（phenylketonuria,PKU)常染色體隱形遺傳，肝臟合成的苯丙氨酸羥化酶缺乏。苯丙酮酸的堆積對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒性，導(dǎo)致患兒智力發(fā)育障礙。1950年以來,已成功利用含有各種必需的宏量和微量營養(yǎng)素,但其苯丙氨酸含量較低或無的膳食。2021/10/10星期日12ppt課件苯丙酮酸尿癥（phenylketonuria,PKU)部分苯丙酮酸經(jīng)乳酸脫氫酶作用轉(zhuǎn)化為苯乳酸，部分氧化脫羥變?yōu)楸揭宜帷Ｄ蛞约昂挂号懦龅倪@些代謝物使患兒體表以及尿液呈特殊的“鼠尿味”。血中大量的苯丙氨酸抑制酪氨酸脫羧酶活性，從而減少黑色素的形成，皮膚、毛發(fā)和眼睛顏色變淺。2021/10/10星期日13ppt課件苯丙酮酸尿癥苯丙酮尿癥常染色體隱性2021/10/10星期日14ppt課件苯丙酮尿癥Ⅰ型：智力低下，60%患兒有腦電圖異常。頭發(fā)細(xì)黃，皮膚色淺和虹膜淡黃色，驚厥，尿有“發(fā)霉”臭味或鼠尿味。

2021/10/10星期日15ppt課件早期(出生后7-10天）著手防治，出生后3個(gè)月內(nèi)低苯丙氨酸飲食，如大米、大白菜、菠菜、馬鈴薯、羊肉等，可促使嬰兒正常生長發(fā)育。孩子長大時(shí)再適當(dāng)放寬對(duì)飲食的限制，能成功防止苯丙酮酸尿癥患者智力發(fā)育遲緩的進(jìn)一步發(fā)展。未經(jīng)治療的苯丙酮酸尿癥患者的智商分?jǐn)?shù)在10－30，而經(jīng)過治療的患者智商分?jǐn)?shù)只比其正常的未患病同胞兄妹稍低幾分。2021/10/10星期日16ppt課件白化?。河捎谌狈野彼崦福野彼岵荒苻D(zhuǎn)變?yōu)殡p羥苯丙氨酸，不能形成黑色素?；颊呷砥つw、頭發(fā)、眼缺乏黑色素，皮膚白或粉紅，頭發(fā)呈淡黃色，眼呈淺藍(lán)色，畏光眼球震顫。避免日光照射，防止皮膚癌變。2021/10/10星期日17ppt課件苯丙酮尿癥白化病2021/10/10星期日18ppt課件白化病2021/10/10星期日19ppt課件3.肽鍵、肽和多肽肽是由一個(gè)氨基酸的

-羧基與另一個(gè)氨基酸的

-氨基脫水縮合而形成的無分支線形聚合物。氨基酸間縮水形成的共價(jià)鍵酰胺鍵稱肽鍵（peptidebond）。2021/10/10星期日20ppt課件+-HOH肽鍵NH-CH-CHOHOOH甘氨酸甘氨酰甘氨酸2021/10/10星期日21ppt課件如谷胱甘肽（GSH）兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。2021/10/10星期日22ppt課件

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)。COOHN末端：多肽鏈中有自由氨基的一端；C末端：多肽鏈中有自由羧基的一端。多肽鏈有兩端2021/10/10星期日23ppt課件N末端C末端牛核糖核酸酶2021/10/10星期日24ppt課件4.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要層次一級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)primarystructuresecondarystructureTertiarystructurequariernarystructure超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域

supersecondarystructureStructuredoman2021/10/10星期日25ppt課件（1）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。這是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，決定蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)和生物功能的信息。牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)2021/10/10星期日26ppt課件（2）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)①α－螺旋（α－h(huán)elix）②β－折疊（β-pleatedsheet）③β－轉(zhuǎn)角（β-turn）④無規(guī)則卷曲（nonregularcoil）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondarystructure）指多肽鏈主鏈中主鏈原子在各局部空間進(jìn)行盤曲、折疊形成的空間結(jié)構(gòu)，但不包括各R側(cè)鏈的空間位置，維系的化學(xué)鍵是氫鍵。主要有以下類型：2021/10/10星期日27ppt課件①

α－螺旋（α－h(huán)elix）2021/10/10星期日28ppt課件②

β－折疊（β-pleatedsheet）特征：兩條或多條伸展的多肽鏈（或一條多肽鏈的若干肽段）側(cè)向集聚，通過相鄰肽鏈主鏈上的N-H與C=O之間有規(guī)則的氫鍵，形成鋸齒狀片層結(jié)構(gòu)，即β－折疊片。2021/10/10星期日29ppt課件

-折疊有兩種類型：●平行式：所有肽鏈的N-端都在同一側(cè)；●反平行式：相鄰兩條肽鏈的方向相反。平行式

-折疊反平行式

-折疊2021/10/10星期日30ppt課件③β－轉(zhuǎn)角（β-turn）特征：多肽鏈中氨基酸殘基n的羰基上的氧與殘基（n+3）的氮原上的氫之間形成氫鍵，肽鏈回折180°

。2021/10/10星期日31ppt課件無規(guī)則卷曲示意圖無規(guī)則卷曲細(xì)胞色素C的三級(jí)結(jié)構(gòu)④無規(guī)則卷曲2021/10/10星期日32ppt課件（3）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

多肽鍵在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過側(cè)鏈基團(tuán)的相互作用進(jìn)一步卷曲折疊，借助次級(jí)鍵維系使α－螺旋、β－折疊片、β－轉(zhuǎn)角等二級(jí)結(jié)構(gòu)相互配置而形成特定的構(gòu)象。三級(jí)結(jié)構(gòu)的整條肽鏈中所有原子在三維空間的相對(duì)位置。維持的化學(xué)鍵是疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等次級(jí)鍵。以疏水鍵為主。

2021/10/10星期日33ppt課件2021/10/10星期日34ppt課件肌紅蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)2021/10/10星期日35ppt課件核糖核酸酶三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖

N

His12CHis119Lys412021/10/10星期日36ppt課件結(jié)構(gòu)域（structuredomain）在分子量較大的蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)中常可形成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊密且穩(wěn)定的區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域。是發(fā)揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域。

2021/10/10星期日37ppt課件卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域-螺旋-轉(zhuǎn)角-折疊二硫鍵結(jié)構(gòu)域1結(jié)構(gòu)域22021/10/10星期日38ppt課件（5）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)是指由相同或不同的稱作亞基（subunit）的亞單位按照一定排布方式聚合而成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。亞基本身都具有球狀三級(jí)結(jié)構(gòu)，一般只包含一條多肽鏈，也有的由二條或二條以上由二硫鍵連接的肽鏈組成。維持四級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力是疏水鍵、離子鍵、氫鍵等非共價(jià)鍵。2021/10/10星期日39ppt課件蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有多個(gè)亞基；穩(wěn)定性主要靠亞基間的疏水作用維持；亞基單獨(dú)存在時(shí)無生物活性或活性很小，只有通過亞基相互聚合成四級(jí)結(jié)構(gòu)后，蛋白質(zhì)才具有完整的生物活性；

亞基間具有協(xié)同性和別構(gòu)效應(yīng)。

2021/10/10星期日40ppt課件血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)2021/10/10星期日41ppt課件蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)2021/10/10星期日42ppt課件蛋白質(zhì)的各級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸一級(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)血紅蛋白2021/10/10星期日43ppt課件鹽鍵(離子鍵）氫鍵二硫鍵疏水鍵氫鍵氫鍵疏水鍵蛋白質(zhì)的空間作用力2021/10/10星期日44ppt課件5.

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

蛋白質(zhì)復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)是其多種多樣生物學(xué)功能的基礎(chǔ)；而蛋白質(zhì)獨(dú)特的性質(zhì)和功能則是其結(jié)構(gòu)的反映。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)包含了其分子的所有信息，并決定其高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)和其功能密切相關(guān)。2021/10/10星期日45ppt課件一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)，也決定蛋白質(zhì)的功能。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分子病

由于蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病叫分子病。

血紅蛋白質(zhì)異常病變

鐮刀型貧血病2021/10/10星期日46ppt課件

-鏈N端氨基酸排列順序12345678

Hb-A（正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…

Hb-S（患者）Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…正常紅細(xì)胞鐮刀形紅細(xì)胞分子病——鐮刀型貧血病分子?。河捎谶z傳基因的突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的改變或某種蛋白質(zhì)缺乏引起的疾病。2021/10/10星期日47ppt課件

高級(jí)構(gòu)象決定蛋白質(zhì)的功能

蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象破壞，功能喪失

實(shí)例：核糖核酸酶的變性與復(fù)性2021/10/10星期日48ppt課件核糖核酸酶變性與復(fù)性作用變性復(fù)性去除尿素、β-巰基乙醇尿素、β-巰基乙醇

天然狀態(tài)，有催化活性非折疊狀態(tài)，無活性

天然狀態(tài)，有催化活性2021/10/10星期日49ppt課件

高級(jí)構(gòu)象決定蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)在表現(xiàn)生物功能時(shí)，構(gòu)象發(fā)生一定變化（變構(gòu)效應(yīng)）

由蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致的疾病稱為構(gòu)象病。

實(shí)例：血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能2021/10/10星期日50ppt課件2021/10/10星期日51ppt課件瘋牛病2021/10/10星期日52ppt課件蛋白質(zhì)的分類

完全蛋白質(zhì)

不完全蛋白質(zhì)

半完全蛋白質(zhì)

2021/10/10星期日53ppt課件完全蛋白質(zhì)是指含有人體生長所必需的各種氨基酸，且氨基酸比例接近人體需要，當(dāng)這類蛋白質(zhì)為唯一蛋白質(zhì)來源時(shí)，能促進(jìn)機(jī)體健康生長。動(dòng)物來源的蛋白質(zhì)大多為完全蛋白質(zhì)。如酪蛋白、乳白蛋白、卵白蛋白、卵黃蛋白、肉中的白蛋白、肌蛋白和大豆蛋白。2021/10/10星期日54ppt課件不完全蛋白質(zhì)

是指缺少一種或幾種人體必需的氨基酸，當(dāng)僅用這種蛋白質(zhì)為唯一蛋白質(zhì)來源時(shí)，它不能促進(jìn)機(jī)體生長，甚至不能維持生命的一類蛋白質(zhì)。如玉米膠蛋白、動(dòng)物結(jié)締組織、蹄筋膠質(zhì)及由動(dòng)物皮等制得的白明膠。2021/10/10星期日55ppt課件半完全蛋白質(zhì)

介于上述兩種蛋白質(zhì)之間，含有人體所必需的各種氨基酸，但氨基酸組成比例不平衡，依其作為唯一蛋白質(zhì)來源時(shí)，能維持機(jī)體生命，但不能促進(jìn)機(jī)體生長發(fā)育的一類蛋白質(zhì)如小麥、大麥中的麥膠蛋白2021/10/10星期日56ppt課件1.蛋白質(zhì)具有兩性電離的性質(zhì)蛋白質(zhì)分子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)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)六、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)人體大部分蛋白的等電點(diǎn)在pH5.0左右，故在生理?xiàng)l件下（pH7.35~7.45）下，蛋白質(zhì)以負(fù)離子形式存在。2021/10/10星期日57ppt課件pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子2021/10/10星期日58ppt課件2.蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達(dá)1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。顆粒表面電荷水化膜蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素:2021/10/10星期日59ppt課件+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉2021/10/10星期日60ppt課件利用半透膜可將混雜于蛋白質(zhì)溶液中的小分子化合物去除，這種方法稱為透析。2021/10/10星期日61ppt課件3.蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞（即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無序的空間結(jié)構(gòu)），從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。蛋白質(zhì)的變性(dena