生物化學(xué)章蛋白質(zhì)化學(xué)第一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日第二章蛋白質(zhì)

第一節(jié)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成第三節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)第五節(jié)蛋白質(zhì)的分類第二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握蛋白質(zhì)的元素組成、基本組成單位及其結(jié)構(gòu)通式，蛋白質(zhì)各級(jí)結(jié)構(gòu)的概念及主要化學(xué)鍵。熟悉蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)以及分子病和構(gòu)象病的發(fā)病機(jī)制。了解蛋白質(zhì)的分類及營養(yǎng)作用。第三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日定義：蛋白質(zhì)是由氨基酸通過肽鍵相連而成的具有特定結(jié)構(gòu)并執(zhí)行獨(dú)特生物學(xué)功能的高分子有機(jī)化合物。特點(diǎn)：分布廣、含量多、種類豐富,有生物學(xué)活性。是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者;更是執(zhí)行者；蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)；沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。第二章蛋白質(zhì)第四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日生物學(xué)功能催化作用調(diào)節(jié)作用轉(zhuǎn)運(yùn)作用運(yùn)動(dòng)作用結(jié)構(gòu)成分機(jī)體防御酶：蛋白質(zhì)中最大的一類胰島素：調(diào)節(jié)血糖代謝血紅蛋白：轉(zhuǎn)運(yùn)氧氣肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白：形成細(xì)胞收縮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)蛋白：為細(xì)胞和組織提供強(qiáng)度和保護(hù)免疫球蛋白/抗體：與抗原結(jié)合，排除外界干擾第五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日元素組成組成CHONS其他含量（%）50-556-819-2413-19少量P、Fe、Mn、Zn、I等特點(diǎn)：

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16%，即1g蛋白氮相當(dāng)于6.25g蛋白質(zhì)第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成

一、元素組成可用于蛋白質(zhì)定量

每克樣品蛋白質(zhì)含量（g）=每克樣品含氮量（g）*6.25第六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬L--氨基酸（甘氨酸除外）。二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸（一）結(jié)構(gòu)通式：羧基氨基側(cè)鏈基團(tuán)特點(diǎn)：(1)相同點(diǎn)：均為α-氨基酸。

(2)不同點(diǎn)：R基的不同，決定氨基酸的不同種類。

(3)特殊點(diǎn)：除甘氨酸外，其余均為L-α-氨基酸；脯氨酸是α-亞氨基酸共同部分第八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日RL-氨基酸通式H甘氨酸CH3丙氨酸二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日脯氨酸α-亞氨基酸第十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日（二）分類二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸第十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日非極性疏水性氨基酸第十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日2.極性中性氨基酸第十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日3.酸性氨基酸4.堿性氨基酸第十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日必需氨基酸：

人體不能合成，必需由食物供給的氨基酸。共計(jì)8種，包括甲硫氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、蘇氨酸、賴氨酸。記憶：夾起一本亮色書來二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日（三）連接方式——肽鍵

1、肽鍵：是有一個(gè)氨基酸的α-羧基（-COOH）與另一個(gè)氨基酸的α-氨基（-NH2）脫水縮合而成的酰胺鍵。

二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日2、肽：氨基酸通過肽鍵相連而成的化合物成為肽。二肽、三肽，……一般10個(gè)以內(nèi)的稱為寡肽，更多的稱為多肽。二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日3、多肽鏈：多肽分子中的氨基酸相互銜接，形成長鏈稱為多肽鏈。分為主鏈和側(cè)鏈。二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日4、氨基酸殘基：

多肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合導(dǎo)致基團(tuán)不全，簡(jiǎn)單的說就是指不完整的氨基酸。如甘氨酸殘基為：—NH—CH2—CO—二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日5、多肽鏈有兩端

N-末端：未參與肽鍵形成的α-氨基酸端C-末端：未參與肽鍵形成的α-羧基端6、多肽鏈書寫與命名均是由N-端到C-端

如從N-端到C-端依次為谷氨酸、半胱氨酸、和甘氨酸組成的三肽稱為谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，即谷胱甘肽。二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第二十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日（四）體內(nèi)重要的生物活性肽

谷胱甘肽（GSH）：體內(nèi)重要的還原劑。臨床上可作為解毒、抗輻射和治療肝病的藥物。

多肽類激素(如促甲狀腺素釋放激素)：在代謝、生長發(fā)育和繁殖方面，發(fā)揮重要的作用。

神經(jīng)肽（如腦啡肽）：在神經(jīng)傳導(dǎo)中轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)。臨床上被用于鎮(zhèn)痛治療。二、蛋白質(zhì)的基本組成單位

——氨基酸第二十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)第二十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日定義：從N-端到C-端的氨基酸排列順序。主要化學(xué)鍵：肽鍵；二硫鍵的位置屬于一級(jí)結(jié)構(gòu)范疇。作用：是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)第二十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日（一）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)定義：

指多肽鏈主鏈骨架扭曲、盤旋、折疊形成的局部特定的空間結(jié)構(gòu)，它不涉及氨基酸殘基的R側(cè)鏈構(gòu)象。它是指該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置。二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)第二十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日

組成肽鍵的4個(gè)原子和2個(gè)相鄰的α碳原子都處于同一個(gè)平面內(nèi)，此剛性結(jié)構(gòu)的平面稱為肽平面或酰胺平面。是蛋白質(zhì)構(gòu)象的基本結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。形成基礎(chǔ)：肽單元（肽鍵平面）

肽鍵的4個(gè)原子和與之相連的2個(gè)α-碳原子所組成的基團(tuán)。二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)第二十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日第二十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日第二十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日主要作用力：主鏈內(nèi)和主鏈間所形成的氫鍵。

主要形式：α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲。二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)第二十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)要點(diǎn):

①多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成右手螺旋，側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。

②每圈螺旋含3.6個(gè)氨基酸殘基，螺距為0.54nm。

③氫鍵是主要化學(xué)鍵，與螺旋長軸基本平行。

-螺旋第二十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日

-螺旋第三十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日-折疊①多肽鏈主鏈折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。②兩段以上的β-折疊結(jié)構(gòu)平行排列，兩鏈間可順向平行，也可反向平行。③兩鏈間的肽鍵之間形成氫鍵，以穩(wěn)固β-折疊結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長軸垂直。

第三十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日-折疊第三十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日-轉(zhuǎn)角：①肽鏈內(nèi)形成180o回折。②含4個(gè)氨基酸殘基，第一個(gè)氨基酸殘基與第四個(gè)形成氫鍵。③第二個(gè)氨基酸殘基常為Pro。第三十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日無規(guī)則卷曲沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)。第三十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日（二）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)定義：

指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，即整條肽鏈中所有原子在三維空間的排布，包括主鏈和側(cè)鏈的空間結(jié)構(gòu)。二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)第三十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日主要化學(xué)鍵：側(cè)鏈基團(tuán)之間相互作用形成的次級(jí)鍵，如疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范德華力等；其中疏水鍵是最主要的作用力。僅由一條多肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)，只要形成了三級(jí)結(jié)構(gòu)即可具有生物活性。

第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第三十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日第三十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日（三）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)

定義：指各亞基之間特定的三維空間結(jié)構(gòu)。亞基：每一條具有完整三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。亞基單獨(dú)存在沒有生物學(xué)功能，必需裝配成完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)功能。主要化學(xué)鍵：亞基之間的非共價(jià)鍵，如氫鍵、離子鍵等。第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第三十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日血紅蛋白（Hb）的四級(jí)結(jié)構(gòu)第三十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，空間結(jié)構(gòu)決定其功能。蛋白質(zhì)分子中關(guān)鍵活性部位的氨基酸殘基發(fā)生改變，將影響其生物學(xué)功能。三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第四十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-Val·His·Leu·Thr·Pro·Glu·Glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈N-Val·His·Leu·Thr·Pro·Val

·Glu·····C(146)第四十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日

這種由蛋白質(zhì)分子一級(jí)結(jié)構(gòu)變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。正常紅細(xì)胞鐮狀紅細(xì)胞第四十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日

蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系血紅蛋白結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系血紅蛋白有兩種構(gòu)象：緊張態(tài)與松弛態(tài)；緊張態(tài)與氧氣親和力小，松弛態(tài)與氧親和力大。在組織中，呈現(xiàn)緊張態(tài)，使其攜帶的氧氣易于釋放。在肺部呈現(xiàn)松弛態(tài)，與氧氣親和力大，易于與氧氣結(jié)合。

三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第四十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日

協(xié)同效應(yīng)：蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，就會(huì)影響其他亞基與其相應(yīng)的配體結(jié)合。如果出現(xiàn)促進(jìn)作用，稱為正協(xié)同效應(yīng)；如果是抑制作用，稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)。

三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

變構(gòu)效應(yīng)：小分子物質(zhì)與大分子蛋白結(jié)合，引起蛋白質(zhì)分子構(gòu)象及生物學(xué)功能變化的過程。引起變構(gòu)效應(yīng)的小分子物質(zhì)稱為變構(gòu)效應(yīng)劑。第四十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病

三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系由于蛋白質(zhì)發(fā)生折疊錯(cuò)誤，使其空間構(gòu)象發(fā)生嚴(yán)重改變而導(dǎo)致的疾病，稱為蛋白質(zhì)構(gòu)象病。如瘋牛病、老年癡呆癥等。

第四十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日瘋牛病瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常的PrP富含α-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病第四十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)分子兩端的游離α-氨基和α-羧基可解離，另外，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定溶液的pH條件下，也會(huì)解離為帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。一、蛋白質(zhì)的兩性解離及等電點(diǎn)第四十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日一、蛋白質(zhì)的兩性解離等電點(diǎn)（pI）：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。pH＞pI帶負(fù)電，為陰離子pH＜pI帶正電，為陽離子pH＝pI不帶電，為兼性離子利用蛋白質(zhì)的兩性解離性質(zhì)，可以將蛋白質(zhì)用電泳、離子交換層析等方法將其分離、純化。第四十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達(dá)1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。顆粒表面同種電荷水化膜穩(wěn)定因素第四十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒溶液中蛋白質(zhì)的聚沉水化膜第五十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)顆粒很大，不易透過半透膜。半透膜：能夠允許離子和小分子自由通過的，而生物大分子不能自由通過。生物膜就是一種半透膜。透析：利用半透膜把大分子蛋白質(zhì)和小分子物質(zhì)分離的方法。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)第五十一頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)第五十二頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日意義：

使得體內(nèi)各種蛋白質(zhì)規(guī)律地分布在各種細(xì)胞膜內(nèi)外。維持細(xì)胞內(nèi)外的水和電解質(zhì)平衡以及血管內(nèi)外的水平衡。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)第五十三頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日三、蛋白質(zhì)的變性定義：在某些物理和化學(xué)因素下，蛋白質(zhì)的特定空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物學(xué)活性喪失的現(xiàn)象。本質(zhì)：破壞了次級(jí)鍵斷裂，改變空間結(jié)構(gòu)。不涉及氨基酸序列的改變,即不破壞蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。第五十四頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日物理因素高溫高壓振蕩或攪拌紫外線照射超聲波及x射線化學(xué)因素強(qiáng)酸強(qiáng)堿重金屬離子有機(jī)溶劑（尿素、乙醇、丙酮等）三、蛋白質(zhì)的變性影響蛋白質(zhì)變性的因素第五十五頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日

蛋白質(zhì)變性后的性質(zhì)改變

溶解度降低

結(jié)晶能力消失

粘度增加生物學(xué)活性喪失

易被蛋白酶水解三、蛋白質(zhì)的變性↓加熱第五十六頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日

應(yīng)用舉例臨床醫(yī)學(xué)上，利用75%酒精、紫外線、高溫等變性因素來消毒及滅菌。防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如低溫保存疫苗、血清等）的必要條件。

三、蛋白質(zhì)的變性第五十七頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)的復(fù)性當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的變性程度較輕時(shí)，去除變性因素后，仍可以恢復(fù)原有的空間構(gòu)象和功能，稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性。若變性后的蛋白質(zhì)不能復(fù)性。稱為不可逆變性。三、蛋白質(zhì)的變性第五十八頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日

去除尿素、β-巰基乙醇尿素、β-巰基乙醇

天然狀態(tài)，有催化活性非折疊狀態(tài)，無活性核糖核酸酶的變性與復(fù)性第五十九頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)的沉淀：在一定條件下，蛋白質(zhì)膠體失去表面電荷和水化膜，使疏水側(cè)鏈暴露在外，易于從溶液中析出的現(xiàn)象。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，但是沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性（如鹽析）。三、蛋白質(zhì)的變性第六十頁，共六十七頁，編輯于2023年，星期日蛋白質(zhì)的鹽析在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的中性鹽類（如硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等），使得蛋白質(zhì)分子表面的水化膜被破壞，部分表面電荷被中和，蛋白質(zhì)在水溶液中的穩(wěn)定因素被去除爾沉淀析出，稱為鹽析。鹽析法沉淀蛋白質(zhì)不引起蛋白質(zhì)變性。三、蛋白質(zhì)的變性第六十一頁，共六十七頁，編輯