2.2生命活动的主要承担者蛋白质微课比赛获奖课件公开课一等奖课件省赛课获奖课件

第一章蛋白质第一节蛋白质在生命活动中的重要性一、蛋白质功效的多样性催化功效；传递功效；免疫功效；受体；激素；二、蛋白质中的元素构成

CHON其它50~556.5~7.319~2415~19微量三、蛋白质的特性元素---氮含氮量较恒定，普通在16%左右蛋白质系数——6.25蛋白质含量=样品含氮量6.25微量元素百分率（%）微量元素百分率（%）Fe0~0.8S0.23~2.4CuIZnP0~0.8Mn第二节蛋白质的基本构造单位----氨基酸COOH|H2NCH|R非蛋白氨基酸（二百余种）氨基酸蛋白氨基酸基本氨基酸稀有氨基酸一、构造特点与分类1.构造特点：全部20种基本氨基酸的构造通式特点：-氨基酸(脯氨酸除外)L-氨基酸（甘氨酸除外）中文：如丙氨酸；英文：三字母符号（Ala）和单字母符号（A）2.分类根据各氨基酸R基的带电性将20种氨基酸共分为四组：

非极性R基氨基酸

极性不带电荷R基氨基酸

带负电荷R基氨基酸（酸性氨基酸）

带正电荷R基氨基酸（碱性氨基酸）表达：3.稀有氨基酸：蛋白质合成后经加工修饰而生成的氨基酸。4—羟基脯氨酸赖氨酸5—羟基赖氨酸二、必需氨基酸（8种）：

人体不能自我合成，必须从外界中摄取的氨基酸赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、色氨酸氨基酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸苯丙氨酸色氨酸甲硫氨酸脯氨酸三字母符号AlaValLeuIlePheTrpMetPro单字母符号AVLIFWMP非极性R基氨基酸结构式NH2—CO—CH2—CH2—CH—COO

|NH3

H—CH—COO

|NH3

HO—CH2—CH—COO

|NH3

|CH3HO—CH—CH—COO

|NH3

HS—CH2—CH—COO

|NH3

—CH2—HO—CH—COO

|NH3

NH2—CO—CH2—CH—COO

|NH3

结构式氨基酸甘氨酸丝氨酸苏氨酸半胱氨酸酪氨酸天冬酰胺谷氨酰胺三字母符号GlySerThrGysTyrAsnGln单字母符号GSTCYNQ极性不带电荷R基氨基酸NH3

—CH2—CH2—CH2—CH2—CH—COO

|NH3

NH2—C—NH—CH2—CH2—CH2—CH—COO

|NH3

NH2

||HNNH+—CH2—CH—COO

|NH3

–OOC—CH2—CH2—CH—COO

|NH3

–OOC—CH2—CH—COO

|NH3

氨基酸天冬氨酸谷氨酸三字母符号Asp

Glu单字母符号DEKRHLys

Arg

HIs赖氨酸精氨酸组氨酸酸性R基氨基酸碱性R基氨基酸结构式三、氨基酸的理化性质1.普通性质：溶解度：可溶于水、稀酸、稀碱中旋光性：丙氨酸+1.8、半胱氨酸-16.5、脯氨酸-86.0熔点：大部分在200℃以上，丙氨酸297、丝氨酸2802.两性解离和等电点：氨基酸由酸性基团和碱性基团，能够发生两性解离：R+R±R–酸碱等电点定义：某一氨基酸的净电荷等于零时的溶液pH值为该氨基酸的等电点不同的氨基酸有不同的等电点等电点时的特点：溶解度下降用途：可根据氨基酸的等电点来分离不同氨基酸，如味精生产时将pH值调到3.22，谷氨酸沉淀下来。pI计算法：pI=（pK左′+pK右′

）/2

pK左′

:pI处左侧pK′值，pK右′

:pI处右侧pK′值。如：甘氨酸的两性解离为：酸碱pK1′

=2.34pk2′

=9.60pI=(2.34+9.60)/2=5.97赖氨酸的两性解离为：与等电点有关的pK值为：pK2′

=8.95pK3′

=10.53

pI=9.74

一、二、三组氨基酸：pI=（pK1′+pK2′

）/2第四组氨基酸：pI=（pK2′

+pK3′

）/2吸取光谱全部20种基本氨基酸在可见光区都无光吸取，在近紫外区三种芳香氨基酸含有紫外吸取，即：苯丙氨酸—257nm酪氨酸—275nm色氨酸—280nm氨基酸表观解离常数和等电点用途：可用于氨基酸的定性和定量测定脯氨酸是亚氨基酸，只有一步反映，反映产物为黄色。水合茚三酮还原茚三酮氨基酸产物（蓝紫色,m=570nm）4.氨基酸的重要化学反映（1）茚三酮反映（2）Sanger反映氨基酸与二硝基氟苯（DNFB）反映，生成二硝基苯代氨基酸（DNP—氨基酸）二硝基氟苯氨基酸DNP—氨基酸(黄色)室温用途：测定肽链N-端氨基酸（3）Edman反映异硫氰酸苯酯与氨基酸反映生成PTH—氨基酸异硫氰酸苯脂（PITC）弱碱PTC—氨基酸PTH—氨基酸用途：蛋白质一级构造序列测定样品1样品2被交换离子洗脱液+++离子交换剂配对离子氨基酸平衡离子5.氨基酸的分离办法离子交换层析第三节肽一、概念二、书写方式左右，NC，可用英文或中文简写，中间用一短杠相连，氨基端加“H”，羧基端加“OH”，每一种氨基酸要叫氨基酸残基。例：H-丙-甘-谷-精…………苯丙-组-OHH-Ala-Gly-Glu-Arg…………Phe-His-OH主肽链多肽链中由共价键连接成的持续的链状构造肽单位主肽链中的重复单位N端C端肽单位肽单位由于有巯基，因此有氧化还原反映GSH+GSHGS—SG+2H++2e-谷胱甘肽是生物体内重要的氧化还原物质，对细胞起到了保护作用，另外，还是其它细胞保护剂的还原剂三、重要的寡肽及其作用谷胱甘肽（GSH）：谷氨酸半胱氨酸甘氨酸第四节蛋白质构造一、一级构造：定义：蛋白质的多肽链中氨基酸的排列次序，涉及二硫键位置特点：基础构造，稳定构造牛胰岛素的一级构造（局部）：牛胰岛素由A、B两条肽链构成，A链20个氨基酸残基，B链30个氨基酸残基二、二级构造：（1）概念：二级构造定义—在规则氢键指导下局部多肽链在空间的排列方式由于单键能够自由旋转，因此从理论上说肽链有无数种构象，但事实上，蛋白质的二级构造只有少数几个，这是由于肽链在形成空间构造时要受到多个因素的限制，这些因素有：SSH-Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-……AH-Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-……BSS

肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的N、C原子以及它们相连的四个原子形成一种平面，这个平面就叫肽键平面。形成的因素：p－共轭，肽键不能自由旋转成果：形成刚性平面二面角—和两个构象角称为二面角NNOOCCC

C

C

HH

要点：单链右旋一圈3.6残基上升0.54nm形成5→1氢键且全部平行R－基指向外侧（2）种类（4类）a－螺旋：－折叠：要点：肽链伸展，形成链间氢键（成为片层），R-基处在片层上下反平行b－折叠平行b－折叠

－折叠有平行和反平行两种

－转角（回折）：肽链180°旋转，氢键连接；无规则卷曲—转角卵溶菌酶无规则卷曲三、超二级构造：概念：相邻二级构造单元互相作用形成的聚合体DE种类：（A）X(B、C)波折（D）回形拓扑构造(E)四、构造域乳酸脱氢酶结构域刀豆蛋白结构域弹性蛋白酶三级结构与结构域免疫球蛋白G如：卵溶菌酶一条肽链，124个氨基酸残基，分子量为14600五、三级构造：定义：蛋白质分子中全部原子的空间排列肌红蛋白是肌肉中运输氧的蛋白质，一条肽链，153个氨基酸残基，分子量为16700，含一种血红素辅基，氧分子就结合在它的铁上。整个分子有8个-螺旋，并且有-转角和无规则卷曲，但是无-折叠。三级构造特性：①高低不平IgG的结构②疏密不一③近似球状醛糖脱氢酶③外亲内疏如：血红蛋白含有四个亚基，为22，每个亚基含一种血红素，每个血红素可结合一种氧分子。亚基含141个氨基酸残基，亚基含146个氨基酸残基。-亚基-亚基

-亚基

-亚基血红素血红素Fe2+Fe2+六、四级构造：概念：蛋白质分子中亚基在空间的排列Hemoglobin空间构造四级构造的构造特点-----对称性四级构造的优越性：

氢键、盐键、疏水作用力、二硫键、配位键、范德华引力

氢键盐键疏水作用力二硫键配位键范德华引力二级结构√××××√三级结构√√√√√√四级结构√√√××√七、维持蛋白质空间构造的作用力一、一级构造与功效的关系：一级构造与功效有亲密的关系1.氨基酸对功效的重要性如果变化的氨基酸是蛋白质执行功效所必需的，则这种氨基酸的变化对功效的影响极大，如果变化的氨基酸对功效无奉献，则它们的变化基本不影响蛋白质的功效。如RNA酶，如果将其N-端的三个氨基酸去掉，酶的功效基本不变，但是，如果将组12变化，则酶失去活性。第五节构造与功效的关系镰刀状贫血病：就是由于血红蛋白-链上第六位的谷氨酸被缬氨酸替代，使得血红蛋白分子在氧分压低的状况下容易聚合，形成杆状多聚体，致使红细胞由正常的圆盘状成为镰刀状，血液流动受到妨碍。同源蛋白：不同生物中含有同一功效的蛋白质。它们的特点是其一级构造中，与功效直接有关的残基相似，而其它残基有差别，这些残基是能够变化的，这种变化往往与生物进化有关。例：Cytc与进化生物残基变化数生物残基变化数生物残基变化数黑猩猩0狗11狗鱼23恒河猴1骡11蛾31兔9马12小麦35袋鼠10鸡、火鸡13面包霉43鲸10响尾蛇14酵母44牛、猪、羊10韧齿龟152.种属差别与分子进化一定的构造，一定的功效构造变化，功效变化构造破坏，功效破坏二、空间构造与功效的关系第六节蛋白质的理化性质

一、两性解离与等电点：概念：蛋白质净电荷等于零时的环境pH值。不同蛋白质其等电点不同：胃蛋白酶：1.0～2.5；胰岛素：5.3～5.35；血红蛋白：7.07；鱼精蛋白：12.0～12.4特点：溶解度减少，可用于蛋白质的分离电泳：大分子化合物在电场中运动的过程。原理：不同蛋白的电荷正负和数量不同，分子量不同，形状不同，因此在电场中的运动速度不同。方向与速度的鉴别：pI–pH，正负为方向，数值为速度。用途：分离鉴定蛋白质等大分子化合物NH3+COOHP+NH3+COO—P±NH2COO—P-点样处蛋白蛋白蛋白

1蛋白清蛋白根据载体的不同，电泳有膜电泳、凝胶电泳等如：人血清蛋白的醋酸纤维膜电泳图谱。现有一混合蛋白质样品，内含A、B、C、D三种蛋白，其等电点分别为：A10.8B7.5C5.6D3.2，指出在pH7.5的缓冲液中电泳时，它们各自的位置。根据pI–pH，成果为：A10.8–7.5=3.3B7.5–7.5=0C5.6–7.5=–1.9D3.2–7.5=–4.3它们电泳后的位置为：点样处ABCD–+凝胶电泳例题蛋白质分子量小的几万，大的可达几百万，其大小为1~100nm，已经达成胶体质点的范畴，同时，蛋白质分子外表为亲水表面，因此，蛋白质属于亲水胶体，并且是稳定的胶体。稳定因素：水化膜，同种电荷+二、胶体性质++±－+±－酸碱加脱水剂但是稳定是相对的，如果变化条件其稳定性就会发生变化，如加入有机溶剂则会脱去水化膜，变化pＨ就会变化其电荷。透析：大分子化合物不能通过半透膜的性，可用于蛋白质脱盐沉降：在强离心场中，大分子化合物向离心力方向移动的现象沉降系数（s）：单位离心场强单位时间内蛋白质的沉降距离，其单位是S（注意s与S的区别），如某蛋白的沉降系数为70，则表达为70S。蛋白质S值的大小能够近似表达蛋白质分子量的相对大小。三、变性概念：物理化学因素影响，空间构造破坏，性质变化，功效丧失核糖核酸酶的变性过程因素：物理：热、高能射线，振动；化学：强酸、强碱、变性剂。因素：空间构造破坏。性质变化：溶解度下降，反映活性变化。标志：生物活性丧失盐析：高浓度中性盐使蛋白质沉淀的现象因素：破坏了稳定胶体的两个因素四、沉淀：NH4+SO42-NH4+SO42-SO42-NH4+NH4+SO42-++++++NH4+NH4+SO42-NH4+SO42-NH4+SO42-SO42-++++++++++++SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-静电荷为零优点：不影响蛋白质的空间构造，惯用于蛋白质分离惯用的盐类：硫酸铵和氯化钠盐溶：低浓度中性盐使蛋白质溶解度增加的现象变性沉淀；沉淀剂沉淀：有机溶剂、重金属盐、某些酸类，如苦味酸、三氯乙酸；互相沉淀280nm，由于有苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸,可用于蛋白质含量的测定六呈色反映：茚三酮反映双缩脲反映：可用于蛋白质含量的测定（540nm）五紫外吸取：一、蛋白质分离纯化的根据

大小（大小从几百到一百万。普通10,000~150,000）形状（球型、雪茄型蛋白在电泳、梯度离心、层析时摩擦阻力、扩散速度不同）电荷（天冬氨酸、谷氨酸占优势，pH=7时带负电荷，为酸性蛋白；赖氨酸、和精氨酸残基占优势，pH=7时带正电荷，为碱性蛋白）等电点（蛋白质等电点普通为4.0-10.0之间）电荷分布（荷电残基不均匀分布或成簇分布时往往能以适宜的强度与阴阳两种离子交换树脂作用）第七节蛋白质的分离纯化疏水性（多数疏水性氨基酸蚕基藏在蛋白内部，但也有某些见于表面。盐浓度增大时往往露出疏水表面）溶解度（溶解度从基本不溶<10ug/ml到极易溶解>300mg/ml,pH、离子强度、离子的性质、温度、溶液极性等影响溶解度）密度（富含磷酸盐蛋白高