第1章 蛋白质课件.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,*,第,1,章,蛋白质的结构与功能,蛋白质,是所有生命现象的体现者,没有蛋白质就没有生命,蛋白质复杂的分子结构,是蛋白质一切生物学功能的基础,第,1,节 蛋白质的分子组成,一、蛋白质的元素组成,二、蛋白质的构件分子,三、蛋白质分子中氨基酸的,连接方式,学 习 目 标,1,叙述蛋白质的元素组成特点、,基本组成单位及其结构特点,2,比较不同的,pH,环境对氨基酸,解离的影响,3,说出氨基酸的理化性质,4,解释 肽、氨基酸残基、多肽链,一、蛋白质的元素组成,元素组成：,主要有 碳、氢、氧、氮、硫等。有的含有少量,的磷、铁、铜、锌、锰、钴、钼、碘等。,组成特点：,各种蛋白质氮元素的含量平均为,16%,。,临床应用：,测定样品中蛋白质的含量。,计算公式：,蛋白质含量,(g)=,样品中含氮量（,g,）,100/16,=,样品中含氮量（,g,）,6.25,二、蛋白质的构件分子,氨基酸,（一）氨基酸的结构特点,组成蛋白质的氨基酸有,20,种，结构,通式如下：,H,COOH,H,2,N,R,C,氨基酸共同的结构特征：,-,碳原子上都含有氨基（,-NH,2,）,称为,-,氨基酸（脯氨酸除外）。,-,碳原子都是不对称碳原 子。,具有旋光异构现象（甘氨酸除外）,除,脯氨酸,和,甘氨酸,外，,组成人体,蛋白质的氨基酸均属,L-,氨基酸。,1.,非极性 疏水性氨基酸,R,侧链中含有非极性、疏水性基团；,2.,极性 中性氨基酸,R,侧链上含有极性但不电离的基团；,3.,酸性氨基酸,R,侧链中含有羧基；,4.,碱性氨基酸,R,侧链中含有氨基、胍基或咪唑基。,（二）氨基酸的分类,（三）氨基酸的理化性质,1,两性解离与等电点,2,呈色反应,3,紫外吸收性质,1,两性解离与等电点,1,）氨基酸是两性电解质,氨基酸分子中氨基可接受,H,+,带正,电荷，羧基可释放,H,+,带负电荷。,2,）,氨基酸的等电点,在某一,pH,溶液中，氨基酸解离成,正、负离子的趋势相等,成为兼性,离子,净电荷为零,在电场中不移,动,此时溶液的,pH,值称为该氨基,酸的等电点（,pI,）。,氨基酸在不同的,pH,溶液中的解离状态,2.,呈色反应,氨基酸与茚三酮在微酸性溶液中,加热生成蓝紫色化合物，最大吸,收峰为,570nm,波长。,3.,紫外吸收性质,色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸等芳,香族氨基酸在,280nm,波长处有一,特征性吸收峰。,三、蛋白质分子中氨基酸的连接方式,1,肽键,一个氨基酸的,COOH,与另一个氨基酸的,NH,2,脱水缩合所形成的,CO-NH,称为肽键。,H,2,N,-,C,-,C,-,OH,+,H N,-,C,-,COOH,R,1,H,O,H,H,或酶,-,H,2,O,H,2,N,-,C,-,C,-,N,C,-,COOH,R,2,H,R,1,H,O,肽键,H,R,2,肽 键 平 面,概念,:,肽键中,C-N,键长介于单键和双键之间，,具有部分双键性质，不能自由旋转，参与组,成肽键的,6,个原子,(C,1,-CO-NH-C,2,),位于,同一刚性平面，称为肽键平面。,肽键平面示意图,:,2,肽 与 多 肽,肽：,氨基酸通过肽键连接形成的化合物。,二肽,：,两个氨基酸连接形成二肽。,三肽,：,三个氨基酸连接形成三肽。,多肽链：,多个氨基酸连接成的链状化合物。,氨基酸残基：,多肽链中的氨基酸在形成肽键时,由于脱水变得稍有残缺，被称为 氨基酸残基。,N-,端和,C-,端：,含自由,-,氨基的一端，称氨基末端或,N-,端，,含自由,-,羧基的一端，称羧基末端或,C-,端。,第,2,节 蛋白质的结构与功能,一、蛋白质的基本结构,（蛋白质的一级结构）,二、蛋白质的空间结构,（一）蛋白质的二级结构,（二）蛋白质的三级结构,（三）蛋白质的四级结构,三、蛋白质的结构与功能的关系,学 习 目 标,1,解释,a-,螺旋结构、,-,折叠结构、,蛋白质一级结构、空间结构,2,比较蛋白质分子各级结构的主要化,学键,说出蛋白质二级结构的主要,形式,3,说出蛋白质各级结构的主要特征,4,简述蛋白质的结构与功能的关系,即,:,蛋白质的一级结构,概念：,氨基酸在,蛋白质分子,多肽链中的排列,顺序 称为蛋白质的一级结构。,一级结构是蛋白质的基本结构，肽键,是一级结构的主要结构键（主键）。,胰岛素的一级结构：由两条多肽链构,成，通过,2,个链间二硫键连接。,一、蛋白质的基本结构,二、蛋白质的空间结构,（一）蛋白质的二级结构,（二）蛋白质的三级结构,（三）蛋白质的四级结构,（一）蛋白质的二级结构,二级结构概念：,多肽链中的,主链,（由肽键平面构成）进行盘曲、折,叠形成的有规律的、重复出现的,空间结构，,但不涉及各,R,侧链的,空间位置。,二级结构的主要形式：,-,螺旋、,-,折叠、,-,转角、无规卷曲。,概念,:,-,螺旋是指多肽链的主链沿其长轴方向,绕同一中心轴盘绕形成的螺旋状结构。,-,螺旋结构的特征：,以肽键平面为单位，以,-,碳原子为旋转，顺,时针走向，盘曲成右手螺旋；,每,3.6,个氨基酸残基上升一圈,螺距为,0.54nm;,主链原子构成螺旋的主体，外观似弹簧样棒状,结构，,R,基团均伸向螺旋外侧；,螺旋圈之间，通过肽键中的,C=0,与,-NH-,形成,氢键以稳固构象。,氢键方向与螺旋长轴平行。,1,-,螺旋,-,螺旋结构示意图,概念,:,-,折叠是指由多肽链主 链形成的相对,伸展的锯齿状结构。由于常为两条或两,条以上肽链侧向聚集在一起形似扇面状，,故又称为,-,片层。,-,折叠结构的特征：,多肽链几乎完全呈伸展状态，相邻的肽键,平面彼此折叠成锯齿状（,110,0,夹角）；,氨基酸,R,侧链交错位于锯齿状结构上下方；,两个以上肽段的,-,折叠平行排列；,两条链的,N-,端在同一侧的称为顺向平行,N-,端与,C-,端在同一侧的称为逆向平行,相邻肽段之间的肽键形成氢键维系稳定，,氢键的方向与长轴垂直。,2,-,折叠,N-,末端,N-,末端,C-,末端,N-,末端,-,折叠结构示意图,3,-,转角,-,转角是指,多肽链主,链经,180,回折形成的,U,形转折结构。,通常由,4,个连续的氨基酸残基,构成，第一个残基 的,C=0,与第四个残基的,-NH-,形成氢键，以维,系构象的稳定。,-,转角结构示意图,4,无 规 卷 曲,无规卷曲是指多肽链中除以上几,种比较规则的构象外，其余,那些,不规则排列、没有规律的那部分,肽链构象，又称自由折叠。,但在特定的蛋白质分子，这种构,象形式则是固定的。,（二）蛋白质的三级结构,概念,：,多肽链在二级结构的基础上，由,于,R,基团的相互作用，进一步盘曲、折叠,而形成的空间结构，,包括主、侧链中所,有原子和基团在三维空间的 整体排布。,结构域,：,在三级结构的形成过程中，肽,链中邻近的二级结构可折叠成一个或 数,个较为紧密、相对独立、具特定构象、,承担不同功能的区域，称为结构域。,1,疏水基团多积聚在分子内部，亲水基团,则多分布在分子表面；,2,在分子表面或局部，可形成具有特定构,象（多呈“,口袋,”、“,洞穴,”、或“,裂缝,”状）,能发挥生物学功能的特殊区域；,3,依靠,R,基团之间形成的,次级键亦称副键,维,系稳定，,主要包括疏水键、离子键、氢键、,范德华引力等，以疏水键最为重要；,4,由一条多肽链构成的蛋白质，三级结构为,最高结构,形成三级结构才表现生物活性。,三级结构的特点如下：,维系蛋白质三级结构的化学键,离子键,氢键,疏水键,范德华引力,二硫键,蛋白质的三级结构示意图,四级结构概念,:,在蛋白质分子中,两,个或两个以上亚基通过非共价键的相,互作用，聚合成更为复杂的空间结构。,亚基,：,由两条或两条以上多肽链组成,的蛋白质，其中每一条具有独立三级,结构的多肽链称为一个亚基。,（三）蛋白质的四级结构,1,亚基单独存在时，一般不具有,生物学功能；,2,在同一蛋白质分子中所含的亚,基，可相同也可不相同；,3,各亚基 之间 形成的,非共价 键,（包括氢键、盐键、疏水键和范,德华引力等）维系 四级结构的,稳定性。,四级结构的特点如下：,蛋白质的四级结构示意图,Hb,是由两个,-,亚基和两个,-,亚基构成的,2,2,四聚体,第三节 蛋白质的理化性质,一、蛋白质的两性解离,二、蛋白质的胶体性质,三、蛋白质的沉淀与变性,四、蛋白质的紫外吸收性质,五、蛋白质的呈色反应,学 习 目 标,1,解释 蛋白质等电点、电泳、蛋白质沉淀、,蛋白质变性,2,分析不同的,pH,环境对蛋白质两性解离的,影响,3,说出蛋白质胶体溶液的两个稳定因素,4,简述引起蛋白质变性的理化因素，描述,变性蛋白质的本质及特点,5,简述蛋白质沉淀与变性作用在临床上的,应用,一、蛋白质的两性解离,1,、蛋白质为两性电解质,肽链的,N-,端和,C-,端分别有游离的氨基和羧基,某些氨基酸,R,侧链中含有可解离的基团,如,羧基、氨基、胍基、咪唑基等。,酸性基团可释出,H,成阴离子，碱性基团可,接受,H,成阳离子，故蛋白质为两性电解质。,2,、,蛋白质的等电点（,pI,）,在某一,pH,溶液中，蛋白质解离成阴离子和阳,离子的趋势相等成为兼性离子，即 净电荷为,零，此时溶液的,pH,值称为该蛋白质的等电点。,蛋白质在不同,pH,溶液中的解离状态,：,P,COOH,NH,3,+,OH,P,COO,-,NH,3,+,OH,H,+,P,COO,NH,2,阳离子,pH,pI,两性离子,pH=,pI,阴离子,pH,pI,P,COOH,NH,2,H,+,P,COOH,NH,3,+,OH,P,COO,-,NH,3,+,OH,H,+,P,COO,NH,2,阳离子,pH,pI,两性离子,pH=,pI,阴离子,pH,pI,P,COOH,NH,2,H,+,3,、电泳,概念：,电泳是指带电颗粒在电场中向相反,电极移动的现象。,临床应用：,通过电泳技术，可将混合蛋白,质进行分离。,醋酸纤维薄膜电泳 可将血清蛋白质分成,Alb,、,1,-,、,2,-,、,-,、,-,球蛋白 五条区带。,血清蛋白电泳图谱：,正常值及临床意义：,清蛋白（,AIb,）,65.77.6%,明显降低见于严重肝炎、肝 硬化、,肾炎、肾病综合症。,1,-,球蛋白,2.31.7%,2,-,球蛋白,5.72.1%,-,球蛋白,8.83.1%,-,球蛋白,17.54.2%,升高程度与肝炎严重程度成正比，,慢性肝炎、肝硬化升高明显。,二、蛋白质的胶体性质,蛋白质溶液具有胶体溶液的性质：,溶液扩散速度慢、粘度大，尤其,重要的是不能透过半透膜。,蛋白质胶体溶液的两个稳定因素：,水化膜,同性电荷,蛋白质胶体颗粒的沉淀,三、蛋白质的沉淀与变性,（一）蛋白质的沉淀,1.,概念：,蛋白质分子从溶液中析出的,现象称为蛋白质的沉淀。,常用的沉淀方法有：,1,）盐析（一般不引起蛋白质变性）,2,）有机溶剂沉淀,3,）重金属盐沉淀,4,）某些酸沉淀盐,1.,蛋白质变性的概念：,在,某些理化因素,作用下,蛋白质分子特定的,空间构象破坏，,从而引起其,理化性质改变,及,生物学活性丧失,这种现象称为蛋白质的变性。,蛋白质变性的本质：,主要是次级键的破坏和,二硫键的断裂，不涉及一级结构的改。,2.,变性蛋白质的特点：,生物学活性丧失，,溶解度降低，粘度增加，,易被蛋白酶水解。,（二）蛋白质的变性,（三）蛋白质变性在医学上的应用,1,）消毒灭菌,如用酒精、紫外线,照射、高温高压、蒸气等理化,方法达到消毒灭菌目的。,2,）制备无蛋白血滤液,3,）,防止蛋白质变性，,有效保存生,物制品,（例如酶、蛋白质制剂、,疫苗、菌种、抗毒素等）。,四、蛋白质的紫外吸收性质,蛋白质分子中的酪氨酸和色氨酸,残基含有共轭双键，具有紫外吸,收性质，,吸收峰波长为,280nm,。,蛋白质在,280nm,处的吸光度与蛋,白质浓度呈正比。,五、蛋白质的呈色反应,（一）双缩脲反应,（二）酚试剂反应,（三）染料结合反应,（一）双缩脲反应,蛋白质及多肽分子中的,肽键在碱,性条件下与铜离子作用生成紫红,色化合物，,在,540nm,波长处吸光,度与蛋白质的含量成正比。,肽键越多反应颜色越深。,（二）酚试剂反应,蛋白质分子中的,酪氨酸和色氨酸,残基，在碱性条件下与酚试剂反,应生成蓝色化合物，,反应的灵敏,度比双缩脲反应高,100,倍。,（三）染料结合反应,某些蛋白质,在,pH,pI,的环境中，,能与阴离子染料结合产生颜色,反应，,其色泽深浅与蛋白质含,量成正比。,常用染料有：,溴甲酚绿（,BCG,）、,溴甲酚紫（,BCP,）、甲基橙等。,临床上常用,BCG,结合法测定血,清清蛋白。,第四节 蛋白质的分类,一、按蛋白质形状分类,二、按蛋白质组成分类,三、按蛋白质功能分类,学 习 目 标,1.,简述蛋白质的分类概况,2.,说出单纯蛋白质与结合,蛋白质的化学组成特点,3.,说出与物质代谢相关的,活性蛋白质及其作用,一、按蛋白质形状分类,（一）纤维状蛋白质,分子形状的,长轴 与短轴之比,10,，分子构象,呈纤 维状。,例如 毛发和指甲中的角蛋白、皮肤和结缔组,织中的胶原蛋白、腱和韧带中的 弹性蛋白质。,（二）球状蛋白质,分子形状的,长轴 与短轴之比,10,，整个分子,呈球形或椭圆形。,例如 各种酶、免疫球蛋白、血红蛋白、肌红,蛋白等。生物界 多数蛋白质 属球状蛋白质。,二、按蛋白质组成分类,（一）单纯蛋白质,水解产物仅为氨基酸,的一类蛋白质,如清蛋白、球蛋白、组蛋白、酪蛋白。,（二）结合蛋白质,由,单纯蛋白质,与,非蛋白质,两部分组成，,非蛋白质部分称为结合蛋白质的辅基,在结合蛋白质中，单纯蛋白质与辅基,结合在一起才具有生物活性。,结合蛋白质及其辅基,三、按蛋白质功能分类,（一）非活性蛋白质,只参与生物细胞或组织器官的构成、起,支持与保护作用的蛋白质，如胶原、角,蛋白、弹性蛋白等。,（二）活性蛋白质,具有识别功能，能选择性地结合并作用,于其它分子的一类蛋白质，包括生命活,动过程中一切有活性的蛋白质。在生命,活动过程中发挥调节和控制作用。,蛋白质的功能分类,