蛋白质的主要结构与功能

1、蛋白质的主要结构与功能(Structure and Function of Protein)一、什么是蛋白质?蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。二、蛋白质的生物学功能(一) 蛋白质在生物体内的分布特征1.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。2.含量高 蛋白质占人体干重的45，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80。3.种类多 人体中蛋白质种类达十万余种，每种蛋白质都有其特定的结构与功能。1.作为生物催化剂（酶）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

2、与支持作用6.参与细胞间信息传递7.氧化供能(二) 蛋白质的生物学功能一、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磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。(一)组成蛋白质的元素第一节 蛋白质的分子组成(The Molecular Component of Protein) 1.特点：各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：(二)蛋白质元素组成的特点2.应用 蛋白质含量分析 100克样品中蛋白质的含量 ( g % )= 每克样品含氮克数 6.25100

3、1/16%二、蛋白质的基本单位氨基酸存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的编码氨基酸仅有20种，且均属 -氨基酸（脯氨酸除外），L-氨基酸（甘氨酸除外）。(一)氨基酸的通式H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R 各种氨基酸的结构区别在于侧链（R基团）的不同，故具有不同的理化性质。C+NH3COO-H非极性侧链氨基酸(8种) 水溶性小。其侧链为非极性疏水基团。 极性中性侧链氨基酸(7种) 易溶于水，但色氨酸微溶于水。其侧链具有亲水性(除外色氨酸) 。酸性氨基酸(2种) 侧链上有羧基，在水溶液中能释放出H+而带负电荷。碱性氨基酸（3种） 侧链上有氨基、胍基、咪唑基等，在水溶液中能接受

4、H+ 而带正电荷。(二)氨基酸的分类20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:缬氨酸 1.非极性侧链氨基酸 (8种)甘氨酸 丙氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 中文名称 英文名称 缩写符号 结构式 等电点 CHCOOHNH2HCH3CH3-CHCH3CH3-CH-CH2CH3CH3-CH2-CHCH3CHCOOHNH2CHCOOHNH2CHCOOHNH2CHCOOHNH2-CH2CHCOOHNH2 CH2CHCOOHNHCH2CH2 蛋氨酸 CH3SCH2CH2CHCOOHNH22.极性中性侧链氨基酸 (7种)色氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 glutamine

5、Gln Q 5.65 苏氨酸 CHCOOHNH2-CH2NHHO-CH2CHCOOHNH2-CH2CHCOOHNH2HO-HS-CH2CHCOOHNH2H2N-C-CH2CHCOOHNH2OCHCOOHNH2H2N-C-CH2-CH2OCHCOOHNH2HO-CHCH3中文名称 英文名称 缩写符号 结构式 等电点 中文名称 英文名称 缩写符号 结构式 等电点 3.酸性氨基酸 (2种)天冬氨酸 精氨酸 组氨酸 HOOC-CH2CHCOOHNH2谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22CHCOOHNH2 HOOC-CH2-CH24.碱性氨基酸 (3种)中文名称 英文名称 缩写符号

6、结构式 等电点 赖氨酸 NH2CH2CH2CH2CH2CHCOOHNH2CHCOOHNH2NH2-CNHCH2CH2CH2NHCHCOOHNH2HCCH2NHCNCH1.含硫氨基酸（半胱氨酸、蛋氨酸）半胱氨酸 +-HH-CH-CH-NHHOOC-CH-CH2-SHNH2HS-COOHCH-CH2NH2半胱氨酸 -CH-CH-NHHOOC-CH-CH2-SNH2S-COOHCH-CH2NH2二硫键胱氨酸(三)几种特殊氨基酸2.芳香族氨基酸（苯丙、酪、色）3.支链氨基酸（缬、亮、异亮）CH3CH2CHCH3CHCOOHNH2亮氨酸CH2CHCOOHNH2苯丙氨酸4.亚氨基酸（脯氨酸）CH2CHCO

7、OHNHCH2CH2脯氨酸(四)氨基酸的理化性质1. 两性解离及等电点氨基酸是两性电解质，其解离方式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。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子 阳离子阴离子NHCOOPrNH3COO-+NHCOOPrNH2COO-NHCOOPrNH3COOH+概念：当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时

8、溶液的pH称为蛋白质的等电点。(二) 蛋白质的等电点*应用（原因：，pI）电泳分离蛋白质血浆蛋白质带负电荷，组成缓冲对，维持酸碱平衡（机理：蛋白质带电荷量不同，移动速度不同而分离二、蛋白质的胶体性质 (二) 蛋白质胶体稳定的因素颗粒表面电荷水化膜(一) 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1100nm，为胶粒范围之内。应用：破坏两个稳定因素沉淀蛋白质+带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜+带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒酸碱酸碱酸碱脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉三、蛋白质的变性、沉淀和凝固 1、概念2. 变性的

9、本质 即破坏非共价键，不改变蛋白质肽链的一级结构。(一) 蛋白质的变性(denaturation)3.导致变性的因素如高温、高压、强酸、强碱、有机溶剂、重金属离子、生物碱试剂及辐射等因素。 4.临床应用 临床上利用加热或某些化学试剂使病原 微生物的蛋白质变性，从而达到消毒的 目的，如酒精、紫外线等消毒等 低温保存蛋白质制剂（如疫苗等）是防止 蛋白质变性。 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5. 复性(renaturation) 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。HSSHSHHSHSSHHSHS2611095847265584026110958472584065(二) 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，但并不一定变性。 蛋白质沉淀的方法：条件：临床应用：分离纯化蛋白质（不变性）1、盐析：pH=pI临床应用：低温分离蛋白质（不变性）（乙醇、乙醚）2、有机溶剂：条件：pH=pI临床应用：制备无蛋白滤液4、生物碱 （钨酸、苦味酸）条件：pHpI(三) 蛋白质的凝固作用蛋白