1、第二章 蛋白質(zhì),蛋白質(zhì), 蛋白質(zhì)化學(xué)組成 蛋白質(zhì)組成 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)在生命活動中的作用,Protein,蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。 蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動過程。,蛋白質(zhì)化學(xué)組成,大量元素 C 5055% H 6-8% O 20-23% N 15-18% S 0-4%,微量元素 Fe Cu Mn Zn Co Mg I,一、元 素 組 成,氮占生物組織中所有含氮物質(zhì)的絕大部分。因此，可以將生物組織的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含氮量。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%（即樣品中每存在1g元素氮，就說明含有6.25

2、g 蛋白質(zhì)），所以，可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來計算蛋白質(zhì)的大概含量：, 蛋白質(zhì)含量=含氮量6.25,二、蛋白質(zhì)的構(gòu)件單位-氨基酸,氨基酸是蛋白質(zhì)水解的最終產(chǎn)物，是組成蛋白質(zhì)的基本單位。20種基本氨基酸除甘氨酸和脯氨酸外，其他均具有如下結(jié)構(gòu)通式。,各種氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R基的不同。,-氨基酸,可變部分,不變部分,Amino acid,構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸,人體所需的八種必需氨基酸,賴氨酸(Lys) 纈氨酸(Val) 蛋氨酸(Met) 色氨酸(Try) 亮氨酸(Leu) 異亮氨酸(Ile ) 蘇氨酸(Thr) 苯丙氨酸(Phe),嬰兒時期所需: 精氨酸(Arg)、組氨酸(His) 早產(chǎn)兒所

3、需： 色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)由一條或多條多肽鏈(polypeptide) 以特殊方式結(jié)合 而成的生物大分子。,(一）、肽 一個氨基酸的氨基與另一個 氨基酸的羧基之間失水形成 的酰胺鍵稱為肽鍵， 所形成的化合物稱為肽。 由兩個氨基酸組成的肽稱 為二肽，由多個氨基酸組成 的肽則稱為多肽。 組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。,在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排列順序稱為氨基酸順序 通常在多肽鏈的一端含有一個游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。 氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為

4、終點(diǎn)的排列順序。如上述五肽可表示為： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln,1、 肽鍵及肽平面,肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對電子與羰基具有明顯的共軛作用。 組成肽鍵的原子處于同一平面。,2、肽的結(jié)構(gòu),(二)、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu),包括 組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目. 多肽鏈的氨基酸順序， 以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。 其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。,(Primary structure),(三)、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指肽鏈的主鏈(骨架鏈)在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。 主要有-螺旋、-折疊

5、等。,(secondary structure),多肽鏈中的各個肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,含3.6個氨基酸殘基；兩個氨基酸之間的距離為0.15nm; 肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個氨基酸殘基的酰胺基團(tuán)的-CO基與第四個氨基酸殘基酰胺基團(tuán)的-NH基形成氫鍵。 蛋白質(zhì)分子為右手-螺旋。,1、-螺旋,左手 -螺旋 右手-螺旋,-螺旋的類型,-折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。,2、-折疊,（四）、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的三級結(jié)

6、構(gòu)是指在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用在空間進(jìn)一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。 維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用。,(Tertiary Structure),蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu),（五）、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu),由兩個或兩個以上獨(dú)立的三級結(jié)構(gòu)通過非共價鍵結(jié)合成的多聚體，稱為寡聚蛋白。寡聚蛋白中的每個獨(dú)立三級結(jié)構(gòu)單元稱為亞基。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)是指亞基的種類、數(shù)量以及各個亞基在寡聚蛋白質(zhì)中的空間排布和亞基間的相互作用。,蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu),血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)要點(diǎn)為：球狀蛋白，含四個亞基兩條鏈，兩

7、條鏈。 鏈：141個殘基； 鏈：146個殘基分子量65 000含四個血紅素輔基親水性側(cè)鏈基團(tuán)在分子表面，疏水性基團(tuán)在分子內(nèi)部,四級結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型,維系蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)： 肽鍵、二硫鍵維系蛋白質(zhì)分子的二級結(jié)構(gòu)： 氫鍵維系蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)： 疏水相互作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵 維系蛋白質(zhì)分子的四級結(jié)構(gòu)： 范德華力、鹽鍵,維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力,a 鹽鍵（離子鍵 ） b 氫鍵 c 疏水相互作用力d 范德華力 e 二硫鍵 f 酯鍵,在外界變性因素的作用下，蛋白質(zhì)的二、三級或二、三、四級結(jié)構(gòu)發(fā)生異常變化，使蛋白質(zhì)理化性質(zhì)改變并導(dǎo)致其生理活性喪失。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。蛋白質(zhì)的變性涉及空

8、間結(jié)構(gòu)的改變，一級結(jié)構(gòu)不變。,蛋白質(zhì)的變性,蛋白質(zhì)的變性,變性蛋白質(zhì)通常都是固體狀態(tài)物質(zhì)，不溶于水和其它溶劑，也不可能恢復(fù)原有蛋白質(zhì)所具有的性質(zhì)。所以，蛋白質(zhì)的變性通常都伴隨著不可逆沉淀。引起變性的主要因素是熱、紫外光、激烈的攪拌以及強(qiáng)酸和強(qiáng)堿等。,蛋白質(zhì)在生命活動中的作用,（一）蛋白質(zhì)在生命中的體現(xiàn),蛋白質(zhì)是細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)物質(zhì) 可調(diào)節(jié)機(jī)體的生理功能 運(yùn)載和儲存,蛋白質(zhì)在供能中的作用,通常情況下蛋白質(zhì)的供能作用可以由糖和脂肪部分代替，所以它的供能作用是相對次要的功能，只有在特定的生理或病理狀態(tài)時蛋白質(zhì)的供能作用才重要。 例如：饑餓時體內(nèi)糖儲備較早地被消耗，脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)樘堑哪芰^小，主要依靠蛋白質(zhì)分解的氨基酸在肝臟中轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟莵砭S持血糖穩(wěn)