生物化学-蛋白质的结构与功能-PPT参考课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,蛋白质的结构与功能,Structure and Function of Protein,1,蛋白质,(protein),是由许多氨基酸,(amino acids),通过肽键,(peptide bond),相连形成的高分子含氮化合物。,2,蛋白质的功能,1.,蛋白质是生物体的重要组成成分,2.,蛋白质具有重要的生物学功能,1,）作为生物催化剂,2,）代谢调节作用,3,）免疫保护作用,4,）物质的转运和存储,5,）运动与支持作用,6,）参与细胞间信息传递,3.,氧化供能,3,蛋白质的分子组成,The Molecular Component of Protein,4,蛋白质的元素组成,主要有,C,、,H,、,O,、,N,和,S,。,有些蛋白质含有少量,P,或金属元素,Fe,、,Cu,、,Zn,、,Mn,、,Co,、,Mo,等,5,蛋白质的含氮量平均为,16,。,通过样品含氮量计算蛋白质含量的公式：,蛋白质含量,(g,%,)=,含氮量,(g%),6.25,蛋白质元素组成的特点,1/16%,6,氨基酸,蛋白质的基本组成单位,存在自然界中的氨基酸有,300,余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有,20,种，且均属,L-,-,氨基酸,（甘氨酸除外）。,7,H,甘氨酸,CH,3,丙氨酸,L-,氨基酸的通式,R,8,非极性疏水性氨基酸,极性,中,性氨基酸,酸性氨基酸,碱性氨基酸,（一）氨基酸的分类,9,非极性疏水性氨基酸,10,2.,极性中性氨基酸,11,3.,酸性氨基酸,4.,碱性氨基酸,12,几种特殊氨基酸,甘氨酸,Gly,：无手性碳原子。,半胱氨酸,Cys,：可形成二硫键。,13,*,肽键,(peptide bond),：,是由一个氨基酸的,-,羧基与另一个氨基酸的,-,氨基脱水缩合而形成的化学键。,肽,(peptide),14,多肽链,15,多肽链,(polypeptide chain),二肽，三肽,寡肽,(oligopeptide),，多肽,(polypeptide),氨基酸残基,(residue),氨基末端（,amino terminal,）和羧基末端,（,carboxyl terminal,）,主链和侧链,16,多肽链,17,几种生物活性肽,1.,谷胱甘肽,(glutathione,GSH),结构,:,SH,为活性基团,为,酸性肽,是体内重要的,还原剂,18,GSH,过氧化物酶,H,2,O,2,2GSH,2H,2,O,GSSG,GSH,还原酶,NADPH,+,H,+,NADP,+,主要功能,:,19,蛋 白 质 的 分 子 结 构,The Molecular Structure of Protein,20,蛋白质的分子结构包括：,一级结构,(primary structure),二级结构,(secondary structure),三级结构,(tertiary structure),四级结构,(quaternary structure),高级结构,21,定义：,蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。,一、蛋白质的一级结构,主要化学键：,肽键,二硫键,的位置属于一级结构研究范畴。,22,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。,胰岛素的一级结构,30,21,23,二、蛋白质的二级结构,蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象,。,定义：,稳定因素,：,氢键,24,（一）肽键平面,形成肽键的,C-N,键具有部分双键的性质，使得形成的酰胺键的四个原子及相邻的,C,处于同一平面上,叫酰胺平面或肽键平面。它是蛋白质构象的基本结构单位。,25,肽键平面,H,H,H,H,26,27,蛋白质二级结构的主要形式,-,螺旋,(,-helix),-,折叠,(,-pleated sheet),-,转角,(,-turn),无规卷曲,(random coil),28,（二）,-,螺旋,结构要点,:,多肽链主链围绕中心轴形成,右手螺旋,，,侧链,伸向螺旋外侧。,每圈螺旋含,3.6,个氨基酸,，螺距为,0.54nm,，即,0.15nm/,氨基酸残基,。,每个肽键的亚氨氢和第四个肽键的羰基氧形成的氢键保持螺旋稳定。,氢键,与螺旋长轴基本平行。,29,30,（三）,-,折叠,多肽链充分伸展，相邻酰胺平面之间折叠成锯齿状结构，侧链位于锯齿结构的上下方。,两段以上的,-,折叠结构平行排列，两链间可顺向平行，也可反向平行。,两链间的肽键之间形成,氢键,，以稳固,-,折叠结构。氢键与螺旋长轴垂直。,31,32,33,（四）,-,转角和无规卷曲,-,转角：,无规卷曲：没有确定规律性的肽链结构。,肽链内形成,180,回折。,含,4,个氨基酸残基，第一个氨基酸残基与第四个形成氢键。,第二个氨基酸残基常为,脯氨酸（,Pro,）。,34,-,转角：,35,三、蛋白质的三级结构,疏水键,、离子键、氢键和 范德华力等。,稳定因素：,整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。,定义,36,37,肌红蛋白,(Mb),N,端,C,端,38,亚基之间的结合力主要是,氢键和离子键。,四、蛋白质的四级结构,蛋白质分子中,两条或两条,亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为,蛋白质的四级结构。,每条具有完整三级结构的多肽链，称为,亚基,(subunit),。,39,血红蛋白（,Hb,）的四级结构,40,41,蛋白质的理化性质与分离纯化,42,（一）蛋白质的胶体性质,蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自,1,万至,100,万之巨，其分子的直径可达,1,100nm,，为胶粒范围之内。,*,蛋白质胶体稳定的因素,颗粒表面电荷,水化膜,43,（二）蛋白质的变性、沉淀和凝固,*,蛋白质的变性,(denaturation),在某些物理和化学因素作用下，蛋白质分子的特定空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。,44,造成变性的因素：,如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等,。,变性的本质：,破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。,45,应用举例,临床医学上，变性因素常被应用来,消毒,及灭菌。,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。,蛋白质变性后的性质改变：,溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性丧失及易受蛋白酶水解。,46,若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为,复性,。,复性,(renaturation),47,天然状态，有催化活性,尿素、,-,巯基乙醇,去除尿素、,-,巯基乙醇,非折叠状态，无活性,48,*,蛋白质沉淀,在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。,变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。,*,蛋白质的凝固作用,(protein coagulation),蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。,49,蛋白质的沉淀,-,盐析,*,盐析,(salt precipitation),是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。,50,蛋白质的沉淀,-,有机溶剂沉淀,*,使用,丙酮,沉淀时，必须在,0,4,低温下进行，丙酮用量一般,10,倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用,乙醇,沉淀。,51,蛋白质的沉淀,-,重金属盐类沉淀,Cu2+,、,Hg2+,、,Ag 2+,苦味酸，鞣酸。,蛋白质的沉淀,-,生物碱试剂沉淀,52,（三）蛋白质的呈色反应,茚三酮反应,(ninhydrin reaction),蛋白质经水解后产生的,氨基酸,也可发生茚三酮反应。,53,双缩脲反应,(biuret reaction),蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现,紫色,，此反应称为双缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。,（五）蛋白质的呈色反应,54,蛋白质的分类,按照分子的形状,球状蛋白质、纤维状蛋白质,按照组成成分,单纯蛋白质、结合蛋白质,按照溶解度,可溶性、醇溶性、不溶性,55,