生物化学：第1章 蛋白质的结构与功能1.pptx

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,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,#,（,Biochemistry,）,生物化学,蛋白质的概念和生物学重要性,第一节 蛋白质的分子组成,第二节 蛋白质的分子结构,第三节 蛋白质结构与功能的关系,第四节 蛋白质的理化性质,蛋白质的结构与功能,第,1,章,Structure and Function of Protein,蛋白质,存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。,蛋白质,是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。,蛋白质的概念和生物学重要性,分布广：,所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。,含量高：,蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的,45,，某些组织含量更高，如脾、肺及横纹肌等高达,80,。,蛋白质的功能,：,(a),荧光素,酶,(luciferase),催化荧光素蛋白与,ATP,的反应而产生,荧光：,催化作用,(b),红,细胞,含有,大量的氧转运蛋白,血红蛋白,(hemoglobin,),：,运输及储存作用,(c),脊椎动物,产生的角蛋白是毛发、蹄、角、羊毛、指甲、羽毛等组织的主要结构成分：,机械支撑作用,(a),(,b),(,c),(d),肌肉中存在的收缩蛋白：,协调运动的作用,(e),血浆中的免疫球蛋白、补体：,免疫保护作用,(f),血液中的凝血酶原、纤维蛋白原等：,凝血功能,(g),其他作用：,信号转导；细胞生长、分化、基因表达调控等,(H),氧化供能,什么是蛋白质,?,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。,蛋白质研究的历史,1833,年，从麦芽中分离淀粉酶；随后从胃液中分离到类似胃蛋白酶的物质。,1864,年，血红蛋白被分离并结晶。,19,世纪末，证明蛋白质由氨基酸组成，并合成了多种短肽。,20,世纪初，发现蛋白质的二级结构；完成胰岛素一级结构测定。,20,世纪中叶，各种蛋白质分析技术相继建立，促进了蛋白质研究迅速发展；,1962,年，确定了血红蛋白的四级结构。,20,世纪,90,年代，功能基因组与蛋白质组研究地展开。,组成蛋白质的元素,主要有,C,、,H,、,O,、,N,和,S,。,有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘。,这些元素在蛋白质中的组成,百分比,约为：,碳,50,氢,7,氧,23,氮,16,%,硫,04,其他,微,量,第一节,蛋白质的分子组成,The Molecular Component of Protein,蛋白质元素组成的特点,100,克样品,中,蛋白质,的含量,(g,%),=,每克样品含氮克,数,6.25100,1/16%,蛋白质含量的测定,：,凯氏定氮法,(,测定氮的经典方法,),优点：,对原料无选择性，仪器简单，,方法也简单；,缺点：,易将无机氮,(,如核酸中的氮,),都归入蛋白质中,不精确。,除了上法外，,还有紫外比色法、双缩脲法、,Folin,酚,、,考,马斯亮兰,G250,比色法,等,（条件：蛋白质必须是可溶的）,*,Melamine,(,三聚氰胺,),“Poisonous milk powder”case,formula,：,C,3,H,6,N,6,Poisonous milk powder incident,Nitrogen content:,66.7%,动物长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统的损害，膀胱、肾部结石，并可进一步诱发膀胱癌。,三聚,氰胺进入人体后，发生取代反应,(,水解,),，生成三聚氰酸，三聚氰酸和三聚氰胺形成大的网状结构,，进一步形成,结石。,中华人民共和国卫生部 中华人民共和国工业和信息化部中华人民共和国农业部国家工商行政管理总局国家质量监督检验检疫总局,公告,2011,年第,10,号,三聚氰胺作为化工原料，可用于塑料、涂料、粘合剂、食品包装材料的生产。,特制定我国三聚氰胺在食品中的限量值。现公告如下：,婴儿配方食品中三聚氰胺的限量值为,1mg/kg,，其他食品中三聚氰胺的限量值为,2.5mg/kg,，高于上述限量的食品一律不得销售。,上述规定自发布之日起施行。乳与乳制品中三聚氰胺临时管理限量值公告（,2008,年第,25,号公告）同时废止。,二一一年四月六日,氨基酸的一般结构,构成蛋白质的氨基酸有,20,种,均为,-,氨基酸,（脯氨酸例外）,共同结构为在同一碳原子上有羧基、氨基与氢,不同点为侧链,R,不同,赖氨酸,脯氨酸,（亚氨基酸）,-,碳,原子,一、组成人体蛋白质的,20,种氨基酸均属于,L-,-,氨基酸,（甘氨酸除外）,H,甘氨酸,CH,3,丙氨酸,L-,氨基酸的通式,R,C,+,N,H,3,C,O,O,-,H,不对称碳原子,(,甘氨酸,除外,),A.,氨基酸都具有旋光性。,B.,每一种氨基酸都具有,D-,型和,L-,型两种立体异构体。目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为,L-,型。,20,种标准氨基酸的中英文名称、三字母缩写及单字母表示方式,（甘氨酸）,（丙氨酸）,（脯氨酸）,（缬氨酸）,（亮氨酸）,（异亮氨酸）,（甲硫氨酸）,（苯丙氨酸）,（酪氨酸）,（色氨酸）,（丝氨酸）,（苏氨酸）,（半胱氨酸）,（天冬酰胺）,（谷氨酰胺）,（赖氨酸）,（组氨酸）,（精氨酸）,（天冬氨酸）,（谷氨酸）,中性,AA,、按,R,基团的酸碱性分 酸性,AA,碱性,AA,、按,R,基团的 疏水性,R,基团,AA,电性质分 不带电荷极性,R,基团的,AA,带电荷,R,基团的,AA(,正、负,),、按,R,基团的 脂肪族A,化学结构分 芳香族,AA,杂环族,AA,氨基酸,可根据侧链结构和理化性质进行分类,附：,Lambert-Beer,法测定蛋白质含量,大多数蛋白质都含有芳香族氨基酸，测定溶液,280nm,吸收，可根据,Lambert-Beer,公式计算蛋白质含量：,I,0,I,A,lg,lgT,c l,某些蛋白质水解时，可分离到胱氨酸，它是由两个半胱氨酸通过一个二硫键连接而成。,二硫键，或称二硫桥，在稳定某些蛋白质的三维结构中起着重要作用。,半胱氨酸,半胱氨酸,胱氨酸,氧化,Gly,：无手性碳原子,脯氨酸,(Pro),：为环状亚氨基酸,非,蛋白质氨基酸：,（二）,氨基酸的,理化性质,两性解离及等电点,氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。,等电点,(isoelectric point,pI),在某一,pH,的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的,pH,值,称为该氨基酸的,等电点,。,1.,氨基酸具有两性解离的性质,pH=,pI,+OH,-,pH,pI,+H,+,+OH,-,+H,+,pH,pI,氨基酸的兼性离子,阳离子,阴离子,2.,含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质,色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在,280 nm,附近。,大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液,280nm,的光吸收值是,分析溶液中蛋白质含量,的快速简便的方法。,芳香族氨基酸的紫外吸收,pH 6.0,3.,氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物,氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成,蓝紫色,化合物，其最大吸收峰在,570nm,处。,由于,此吸收峰值,与,氨基酸的含量,存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。,氨基酸氧化脱氨，生成,NH,3,、醛，放出,CO,2,。,水合茚三酮变为还原型茚三酮。,NH,3,、水合茚三酮与还原型茚三酮缩合成,蓝紫色化合物,。,+,-,H,OH,甘氨酰甘氨酸,肽键,二、氨基酸与多肽,1.,氨基酸通过肽键连接而形成肽,(peptide),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。,肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。,两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽,肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为,氨基酸残基,(residue),。,由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽,(oligopeptide),，由更多的氨基酸相连形成的肽称,多肽,(polypeptide),。,N,末端：多肽链中有,游离,-,氨基,的一端,C,末端：多肽链中有,游离,-,羧基,的一端,多肽链有两端：,多肽链,(polypeptide chain),是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。,N,末端,C,末端,牛核糖核酸酶,体内存在多种重要的生物活性肽,1.,谷胱甘肽,(glutathione,GSH),GSH,过氧化物酶,H,2,O,2,2GSH,2H,2,O,GSSG,GSH,还原酶,NADPH,+,H,+,NADP,+,GSH,与,GSSG,间的转换,体内许多激素属寡肽或多肽,2.,多肽类激素,脑啡肽 （,5,肽）,酪甘甘苯丙蛋,Tyr,Gly,Gly,Phe,Met,Y,G,G,F,M,3.,神经肽,(neuropeptide,),：,参与中枢神经系统的痛觉抑制,三、蛋白质的分类,组成特点,单纯蛋白质,结合蛋白质：核蛋白、糖蛋白、脂蛋白等,分子形状,球状蛋白质：酶、转运蛋白、蛋白类激素等,纤维状蛋白质：多数为结构蛋白，难溶于水,功能蛋白质：酶、蛋白类激素、受体蛋白质等,结构蛋白质：角蛋白、胶原蛋白等,主要功能,小 结,蛋白质的功能,分子组成,元素组成,C,、,H,、,O,、,N,、,S,；含氮量平均为,16%,基本单位,氨基酸：,20,种,L-,-,氨基酸（除,Gly,外）,分类：非极性脂肪族、极性中性、芳香族,、,酸性,、碱性,特例：,Pro,、胱氨酸,理化性质,两性解离及,pI,、紫外吸收（,280nm,）、呈色反应,肽,定义、氨基酸残基、,N,端、,C,端,生物活性,肽：,GSH,、多肽类激素、神经肽,蛋白质的分类,