第1章 蛋白质的结构与功能课件

生物化学1第一章蛋白质的结构与功能2一、什么是蛋白质

蛋白质(protein)是由氨基酸通过肽键缩合而成的一类含氮生物大分子物质，分子量大、结构复杂，是生物体内含量最多的有机成分。3二、蛋白质的生物学性质1.蛋白质是生物体重要组成成分

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，人体中约10万种，占人体干重的45％。4二、蛋白质的生物学性质2.蛋白质具有重要的生物学功能（1）催化功能（酶）（2）调节功能（3）运输功能

（4）收缩功能（5）防御功能（6）生物信息传递功（7）保护和支持功能（8）氧化供能一切生命活动都离不开蛋白质5三、蛋白质的分类1、根据蛋白质的组成成分可将蛋白质分为：

单纯蛋白质和结合蛋白质

2、根据蛋白分子的形状可将蛋白质分为：

球状蛋白质和纤维蛋白质。3、根据蛋白质的生理功能不同分为：

活性蛋白质和非活性蛋白质6第一节蛋白质的分子组成7一、蛋白质的元素组成（一）组成蛋白质的化学元素

主要有C、H、O、N和S有些蛋白质还含有少量磷、铁、锌、铜、钼等,个别蛋白质还含有碘。（二）蛋白质元素组成的特点

各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。

样品中蛋白质的含量（g）=

样品中氮的含量（g）×6.258二、蛋白质的基本单位——氨基酸9蛋白质

氨基酸强酸、强碱、蛋白水解酶R

CCOOH

HNH2结构通式：

除脯氨酸外，余为

-氨基酸

自然界蛋白质的氨基酸主要有20种（一）氨基酸的结构特点CCOOHHNH2CH3丙氨酸甘氨酸RH氨基酸的通式二、蛋白质的基本单位——氨基酸（二）氨基酸的分类（1）非极性侧链氨基酸

溶解度小，含非极性疏水基团（2）极性中性侧链氨基酸

易溶于水，含极性亲水基团（3）酸性氨基酸

水溶液中带负电荷，侧链上有羧基（4）碱性氨基酸

水溶液中带正电荷，侧链上有氨基11（三）氨基酸的连接方式1、肽键（peptidebond）：一个氨基酸分子中的α-羧基和另一个氨基酸分子中的α-氨基脱水缩合形成的化学键。12二、蛋白质的基本单位——氨基酸+R1NH2CHCOOHHNCOOHCHR2H肽键-H2O二肽NH2CHCOR2NCHCOOHR1H2、多肽和蛋白质氨基酸通过肽键连接形成的化合物称为肽。两个氨基酸缩合而成的为二肽，三个氨基酸缩合而成的为三肽，……十个以内氨基酸连接的肽为寡肽，十个以上为多肽。多肽分子形态呈链状，称为多肽链。多肽链中的氨基酸因参与肽键形成结构都不完整，称为氨基酸残基。13二、蛋白质的基本单位——氨基酸多肽链是由多个氨基酸残基通过肽键连接的长链结构。N末端：多肽链中有自由氨基的一端C末端：多肽链中有自由羧基的一端通常将氨基酸残基数量在50个以上的称为蛋白质，50个以内的仍称为多肽。14二、蛋白质的基本单位——氨基酸15+H3NLysGluThrAlaAlaAlaLysPheGluArg110GlnHisMetAspSerSerThrSerAlaAlaSerSerTyrSerAsnCysAsnGlnLeuArgProValLeuValAsnArg30GlnHisMetAspGlnValThrSerAlaAlaSerAsnThrSerAsnCysAsn20MetLysLysLys40ThrValGlu50AspGlnCysCysCysCys60LysAlaCysCysLysAsnGluThrGlnThr70ThrSerTyrSerAspThrIleSerMet80SerArgGlySerGluThr90AsnProLysTyrTyrLysThrAlaThr100LysIleGlnHisAlaAsnAlaIleValAlaAspPheHisValProValTyrProAsnGlyGlu110120ValSerCOO-N末端C末端牛核糖核酸酶1243、体内重要的生物活性肽生物体内存在许多具有生物活性的小分子多肽，称为生物活性肽。谷胱甘肽（GSH）由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸组成。主要功能是保护蛋白质和酶内的巯基（—SH）不被氧化。临床常用它作为解毒、抗辐射和治疗肝病的药物。16二、蛋白质的基本单位——氨基酸第二节蛋白质的分子结构TheMolecularStructureofProtein17蛋白质分子结构包括：一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure)18空间结构一、蛋白质的一级结构1、定义：蛋白质分子中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。2、主要化学键：肽键3、一级结构是蛋白质空间结构的基础1920牛胰岛素的一级结构二、蛋白质空间结构（一）蛋白质的二级结构1、定义：指多肽链中主链原子的局部空间排布。2、主要化学键：氢键3、结构基础：肽单元（肽键平面）2122肽单元4、蛋白质二级结构的类型

α-螺旋

β-折叠

β-转角

无规则卷曲23二、蛋白质空间结构（1）α-螺旋：以肽单元为单位，围绕中心轴按顺时针方向螺旋旋转形成右手螺旋结构。①螺旋上升一圈包括3.6个氨基酸残；②R基团均伸向螺旋外侧；③螺旋以链内氢键保持稳定24二、蛋白质空间结构二、蛋白质空间结构（2）β-折叠：是一种较为伸展的二级结构，肽单元之间折叠成锯齿状；以链间氢键维系结构稳定。25二、蛋白质空间结构（3）β-转角：多肽链进行180°回折，多位于转角上。

（4）无规则卷曲：没有确定规律性的松散肽链结构。26二、蛋白质空间结构（二）蛋白质的三级结构1、定义：指整条多肽链全部氨基酸残基的相对空间位置，即多肽链所有原子（包括主链原子和侧链原子）的三维空间排布。2、主要化学键：氢键、离子键（盐键）、疏水键、范德华力和二硫键等3、单条多肽链最高只能形成三级结构。4、分子量较大的蛋白质可折叠成多个结构较为紧密、稳定且具有特定生物学功能的区域，称为结构域（domain）。2728N端C端肌红蛋白(Mb)二、蛋白质空间结构（三）蛋白质的四级结构1、定义：两条或两条以上具有独立三级结构的多肽链，通过非共价键连接而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构。2、亚基：四级结构中每一条有独立三级结构的多肽链称为亚基。亚基单独存在时一般没有生物学活性。3、主要化学键：疏水作用力，其次是氢键和离子键。293031三、蛋白质结构与功能的关系（一）蛋白质一级结构和功能的关系1、蛋白质一级结构是空间结构的基础。32牛核糖核酸酶A一级结构与空间结构的关系三、蛋白质结构与功能的关系2、一级结构相似的多肽或蛋白质，其空间结构和功能也相似。33例：镰刀形红细胞贫血N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbAβ肽链N-val·his·leu·thr·pro·

val

·glu·····C(146)HbSβ肽链三、蛋白质结构与功能的关系（二）蛋白质空间结构与功能的关系1、蛋白质的空间结构决定蛋白质的功能，当空间结构发生改变时其生物学功能也随之改变。

部位Hb与氧的亲和力

组织T态小，与氧分离肺R态大，与氧结合2、生物体内若蛋白质发生了错误盘曲折叠导致其空间构象改变，尽管其一级结构不变，但仍可影响其功能，严重时可导致病症发生，称为蛋白质构象疾病。34第三节蛋白质的理化性质35一、蛋白质的两性解离（一）两性解离

蛋白质分子中既含有能解离出H+的酸性基团，又含有能结合H+的碱性基团，因此蛋白质分子是两性电解质。36一、蛋白质的两性解离（二）等电点（pI）

当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质分子解离成阳离子和阴离子的趋势相等，即净电荷为零，呈兼性离子状态，此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点。37二、蛋白质的胶体性质1、蛋白质是高分子化合物，其颗粒直径为1～100nm，属于胶体颗粒的范围，因此蛋白质具有胶体的性质，其水溶液为胶体溶液。2、维持蛋白质胶体溶液稳定的因素

水化膜

蛋白质颗粒表面相同电荷

3839+++++++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H+OH-脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉H+OH-OH-H+三、蛋白质的沉淀1、定义

蛋白质分子相互聚集从溶液中析出的现象称为蛋白质的沉淀。2、沉淀蛋白质的方法

盐析、有机溶剂沉淀、重金属盐沉淀、生物碱试剂沉淀40四、蛋白质的变性、复性和凝固（一）蛋白质的变性

蛋白质在某些理化因素作用下，其空间结构被破坏，导致理化性质改变和生物学活性丧失。1、引起蛋白质变性的因素物理因素：高温、高压、剧烈振荡或搅拌、紫外线及X射线照射、超声波等化学因素：强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂等41四、蛋白质的变性、复性和凝固2、蛋白质变性的实质

二硫键和次级键断裂，空间结构破坏。其一级结构不变，肽键无断裂。3、应用（1）高温、高压、紫外线和乙醇等措施来消毒和灭菌。（2）低温保存血清、疫苗、抗体等生物制品。42四、蛋白质的变性、复性和凝固（二）蛋白质复性

变性蛋白质在去掉变性因素后恢复原有空间结构和生物学活性，称为蛋白质复性。

变性的蛋白质是否能复性,主要取决于其变性程度。（三）蛋白质凝固蛋白质变性后再加热则絮状物可变为可变为较坚固的凝块且不再溶解在强酸或强碱中，称为蛋白质的凝固作用。五、蛋白质的紫外吸收性质

蛋白质分子中含有共轭双键，对紫外线有吸收能力，在280nm波长处有特征性的最大吸收峰。此性质常用于蛋白质的定量测定。44六、蛋白质的呈色反应

某些试剂对蛋白质分子中肽键或特殊氨基酸残基发生显色反应，产生的有色物质与蛋白质浓度相关，可用于蛋白质定性、定量检测。如双缩脲反应、茚三酮反应、Folin-酚试剂反应等。课堂检测1.测得某一蛋白质样品的含氮量为2.4g，该样品约含蛋白质多少克？A.11B.12C.13D.14E.152.组成蛋白质的基本单位是：A.核苷酸B.β-氨基酸C.γ-氨基酸D.α-氨基酸E.ε-氨基酸3.蛋白质一级结构的主要化学键是：A.肽键B.二硫键C.氢键D.离子键E.次级键4.维持蛋白质分子二级结构稳定的化学键是：A.二硫键B.盐键C.肽键