蛋白质的基础知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,成都中医药大学峨眉学院 童娟 制,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,成都中医药大学峨眉学院 童娟 制,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,成都中医药大学峨眉学院 童娟 制,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,成都中医药大学峨眉学院 童娟 制,*,蛋白质的基础知识幻灯片,蛋白质的基础知识幻灯片,优选第二章蛋白质的基础知识,优选第二章蛋白质的基础知识,第一节 蛋白质概述,第二节 氨基酸,第三节 蛋白质基本结构,第四节 蛋白质的基本性质,授课时序：,第五节 氨基酸代谢,第六节 氨基酸、多肽、蛋白质类药物简介,第一节 蛋白质概述第二节 氨基酸第三节 蛋白质基本结构,第一节,蛋白质概述,一、蛋白质的化学概念,二、蛋白质的生物学功能,三、蛋白质的元素组成,四、蛋白质的分类,第一节 蛋白质概述一、蛋白质的化学概念,“,造物主,”,最初带给生命以几种形式或一种形式，然后进化接着开始从如此简单的形式开始，永不停息地产生出业已存在的最美丽的最有价值的东西，而且今后仍将进化下去。,物种起源,达尔文,生命的起源必然是通过化学途经实现的，只要把蛋白质的化学成份弄清楚以后，化学就能着手制造出活的蛋白质来，如果化学有一天能用人工的方法制造蛋白质，那么这样的蛋白质就一定会显示出生命现象。,反杜林论,恩格斯,一,.,蛋白质的化学概念,Protein,字源出自希腊文 它是“最初的”“第一重要的”意思,蛋白质是生命存在的主要形式,!,定义：是由氨基酸组成的，具有复杂结构的大分子物质。,“造物主”最初带给生命以几种形式或一种形式，然后进化接着开始,二、蛋白质的生物学功能,生物体的组成成分,酶,调节功能,运输和储存,运动,防御,凝血,基因的调控,营养,构成生物机体的结构蛋白，如肌动蛋白、肌球蛋白,具有催化功能的蛋白质,免疫球蛋白,氮平衡,必需氨基酸,互补作用,二、蛋白质的生物学功能生物体的组成成分构成生物机体的,三、蛋白质的元素组成,蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：,C 5060,H 68,O 1924,N 16%,S 0,4,其他 微 量,N,的含量平均为,16%,凯氏（,Kjadehl,） 定氮法的理论基础。,三、蛋白质的元素组成蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有碳、氢,蛋白质含量的测定：,凯氏定氮法,(,测定氮的经典方法,),优点：对原料无选择性，仪器简单， 方法也简单；,缺点：易将其他氮都归入蛋白质中,不精确。,一般，样品含氮量平均在,16%,，取其倒数,100/16=6.25,，即为蛋白质换算系数，其含义是样品中每存在,1g,元素氮，就说明含有,6.25g,蛋白质；故：,单位样品中蛋白质的含量,=,单位样品中含氮量,6.25,蛋白质含量的测定： 凯氏定氮法(测定氮的经典方法),1,、依据蛋白质的外形分类：,球状蛋白质,（,globular protein,） ：外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，大多数蛋白质属于这一类。,纤维状蛋白质,（,fibrous protein,） ：分子类似纤维或细棒，大多数不溶于水和稀盐，坚韧物质。,2,、按照蛋白质的化学组成分：,简单蛋白,(simple protein),：又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含氨基酸，不含其它成分。,结合蛋白,(conjugated protein),：又称为复合蛋白质；由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成分。,四、蛋白质的分类,1、依据蛋白质的外形分类：2、按照蛋白质的化学组成分：四、蛋,3,、按照生物功能分类,活性蛋白质,：参与代谢反应的蛋白质。,非活性蛋白质,：对生物体起保护和支持作用的蛋白质。,4,、按营养价值分类：,完全蛋白质,：含有人体所必须的各种氨基酸,不完全蛋白质,：缺乏人体所必须的某些氨基酸,四、蛋白质的分类,3、按照生物功能分类四、蛋白质的分类,第二节 氨基酸,一、氨基酸的概念,二、氨基酸的结构特点,三、氨基酸的分类,四、氨基酸的理化性质,五、氨基酸的连接方式,六、生物活性肽,一、氨基酸的概念,氨基酸是蛋白质的基本结构单位。,氨基酸是具有氨基（,-NH,2,）或亚氨基（,-NH-,）和羧基（,-COOH,）的有机分子。,一、氨基酸的概念,（,Amino Acid,）,氨基酸是蛋白质的基本结构单位。一、氨基酸的概念（Am,不带电形式,H,2,N,C,H,COOH,R,组成蛋白质的天然氨基酸主要有,20,种，除脯氨酸外，其他,19,种都具有,-,型氨基酸的通式,二、氨基酸的结构特点,不带电形式 H2NCHCOOHR组成蛋白质的天然氨基,2,、两性电解质,不带电形式,H,2,N,C,H,COOH,R,+,H,3,N,C,H,COO,-,R,两性离子形式,二、氨基酸的结构特点,2、两性电解质不带电形式 H2NCHCOOHR,3,、手性分子：旋光性,除甘氨酸外，目前已知的天然蛋白质中的氨基酸均为的,L-,氨基酸,二、氨基酸的结构特点,3、手性分子：旋光性二、氨基酸的结构特点,三、氨基酸的分类,根据氨基酸分子中所含氨基和羧基数目的,中性氨基酸：分子中含一个氨基，一个羧基,酸性氨基酸：分子中含一个氨基，两个羧基,碱性氨基酸：分子中含两个氨基，一个羧基,根据,R,基的物理性质分,亲水氨基酸：极性,疏水氨基酸：非极性,8,种人体必须氨基酸：,Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr,假 设 来 写 一 两 本 书,+,H,3,N,C,H,COO,-,R,两性离子形式,三、氨基酸的分类根据氨基酸分子中所含氨基和羧基数目的根据R基,外观形状：无色晶体或粉末状,熔点高：,200,300,溶解性：水中溶解度差别较大，不溶于有机溶剂。,光学性质：紫外吸收性（酪、色、苯丙）、旋光性（,L-,型）,1,、一般物理性质,四、氨基酸的理化性质,外观形状：无色晶体或粉末状1、一般物理性质四、氨基酸的理化性,2,、一般化学性质,四、氨基酸的理化性质,氨基酸的等电点（,PI,）,PI,：在某一条件下，氨基酸所带净电荷为零，此时环境的,PH,值,2、一般化学性质四、氨基酸的理化性质氨基酸的等电点（PI）,1、,肽键：氨基酸之间脱水后形成的共价键称肽键，又称酰胺键。,五、氨基酸的连接方式,1、肽键：氨基酸之间脱水后形成的共价键称肽键，又称酰胺键。五,2,、肽平面：肽链中从一个,C,到另一个,C,之间的结构,五、氨基酸的连接方式,2、肽平面：肽链中从一个C到另一个C之间的结构五、氨基酸,2、特征,肽单位是一个刚性平面结构,肽键上的原子呈反式构型（pro除外）,相邻肽平面构成二面角,（二）肽平面,五、氨基酸的连接方式,2、特征（二）肽平面五、氨基酸的连接方式,完全伸展的多肽主链构象,-,碳原子,酰胺平面,=180,0,，,=180,0,=0,0,，,=0,0,的多肽主链构象,酰胺平面,=0,0,，,=0,0,侧链,非键合原子接触半径,完全伸展的多肽主链构象-碳原子酰胺平面=1800，=1,3,、肽：氨基酸通过肽键连接起来形成的化合物。,.,五、氨基酸的连接方式,构成肽链的氨基酸已残缺不全，称为,氨基酸残基,3、肽：氨基酸通过肽键连接起来形成的化合物。 .五、氨基酸的,4,、多肽链,五、氨基酸的连接方式,多肽链可以看成由,C,串联起来的无数个酰胺平面组成,4、多肽链五、氨基酸的连接方式多肽链可以看成由C串联起来的,1,、谷胱甘肽（,GSH,）,在保持某些要求巯基的酶活性中起重要作用！,六、生物活性肽,1、谷胱甘肽（GSH）在保持某些要求巯基的酶活性中起重要作用,短杆菌肽,S,由短杆菌产生的,10,肽环。,2,、,抗生素类多肽,青霉素,含,D- Cys,和,D-Val,的二肽衍生物,作用于革兰氏阳性细菌细胞壁肽聚糖的合成,六、生物活性肽,短杆菌肽S2 、抗生素类多肽青霉素六、生物活性肽,3,、脑啡肽,脑啡肽具有强烈的镇痛作用，不上瘾,。,Met-,脑啡肽,Tyr-Gly-Gly-Phe-Met,Leu-,脑啡肽,Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu,4,、胰高血糖素,由胰岛-细胞分泌的29肽。促进糖分解代谢的激素，同时促进,胰岛素,的分泌。,六、生物活性肽,3、脑啡肽脑啡肽具有强烈的镇痛作用，不上瘾。Met-脑啡肽,第三节 蛋白质基本结构,一、蛋白质的一级结构,二、蛋白质的空间结构,三、蛋白质一级结构与功能的关系,四、蛋白质空间结构与功能的关系,第三节 蛋白质基本结构一、蛋白质的一级结构,1952年丹麦人Linderstrom-Lang最早提出蛋白质的结构可以分成四个层次:,一级结构：,氨基酸序列,二级结构：,多肽主链结构,三级结构：,所有原子的空间位置,四级结构：,多聚体,1952年丹麦人Linderstrom-Lang最早提出蛋白,共价键,次级键,化学键,肽键,一级结构,氢键,二硫键,二、三、四级结构,疏水键,盐键,范德华力,三、四级结构,蛋白质分子中的共价键与次级键,配位键,共价键次级键化学键 肽键一级结构氢键二硫键二、三、四级结构疏,一、蛋白质的一级结构,一级结构又叫初级结构、基本化学结构或共价结构。,1969,年国际纯粹与应用化学联合会,(IUPAC),定义为：一级结构即,肽链中的氨基酸顺序,。,一、蛋白质的一级结构一级结构又叫初级结构、基本化学结构或共价,研究一级结构需要阐明的内容包括：,（,1,）多肽链数目。,（,2,）每条肽链的末端残基种类。,（,3,）每条肽链的氨基酸顺序。,（,4,）链内或链间二硫键的配置等。,一、蛋白质的一级结构,研究一级结构需要阐明的内容包括：一、蛋白质的一级结构,胰岛素的一级结构,一、蛋白质的一级结构,胰岛素的一级结构一、蛋白质的一级结构,指蛋白质多肽链中主链原子的空间排布,1,、,-,螺旋,主要特征：,多肽主链按右手或左手方向盘绕，一般形成右手螺旋。,每圈螺旋：,3.6,个氨基酸残基；螺距：,0.54nm,。,结构稳定的主要化学键：氢键。,构成螺旋的每个,C,都取相同的二面角。,影响形成和稳定的因素：氨基酸组成和排列顺序,（一）蛋白质的二级结构,二、蛋白质的空间结构,指蛋白质多肽链中主链原子的空间排布1、-螺旋主要特征：,-,螺旋,二、蛋白质的空间结构,-螺旋二、蛋白质的空间结构,2,、,-,折叠结构,主要特征：,多肽主链呈锯齿状折叠构象。,侧链,R,基交替地分布在片层平面的上下。,结构稳定的主要化学键：氢键,（一）蛋白质的二级结构,二、蛋白质的空间结构,2、-折叠结构主要特征：（一）蛋白质的二级结构二、蛋白质的,主要特征：,由多肽链上,4,个连续的氨基酸残基组成。,主链骨架以,180,返回折叠。,结构稳定的主要化学键：氢键。,脯氨酸容易出现在这种结构中。,3,、,-,转角,（一）蛋白质的二级结构,二、蛋白质的空间结构,主要特征：3、-转角（一）蛋白质的二级结构二、蛋白质的空间,主要特征：,肽段有更大的任意性。,稳定、非重复性结构。,受R基团的影响较大，经常是构成蛋白质的功能部位。,4,、无规则卷曲,（一）蛋白质的二级结构,二、蛋白质的空间结构,无规则卷曲,细胞色素,C,的三级结构,主要特征：4、无规则卷曲 （一）蛋白质的二级结构二、蛋白质,1、定义：,蛋白质分子中所有原子的空间排布。,（二）蛋白质的三级结构,二、蛋白质的空间结构,2,、构象特点,结构为球形或近似球形。,含多种二级结构单元。,结构稳定的主要化学键：二硫键、次级键（,氢键、范德华力、疏水键、离子键,）,三级结构与生物活性密切相关。,血红蛋白,1、定义：蛋白质分子中所有原子的空间排布。（二）蛋白质的三级,1,、,定义：由多条具有三级结构的多肽链彼此通过,非共价键,相互连接而成的聚合体结构,2,、亚基：四级结构中，每一个具有独立的三级结构的多肽链。,（三）蛋白质的四级结构,二、蛋白质的空间结构,3,、维持亚基之间的化学键：氢键、离子键,4,、单独的亚基一般没有生物学功能，只有完整的四级结构才有生物学功能。,1、定义：由多条具有三级结构的多肽链彼此通过非共价键相互连接,蛋白质的一、二、三、四级结构,蛋白质的一、二、三、四级结构,三、蛋白质一级结构与功能的关系,蛋白质一级结构决定其高级结构,蛋白质一级结构与分子病,代表病例：镰刀型贫血症,-链N端氨基酸排列顺序 1 2 3 4 5 6 7 8,Hb-A（正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys,Hb-S（患 者） Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys,正常红细胞与镰刀形红细胞的扫描电镜图,镰刀形红细胞,正常红细胞,Val,三、蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质一级结构决定其高级结构蛋,四、蛋白质的空间结构与功能的关系,蛋白质的三维结构决定其生物学功能,Val,取代,Glu,含氧,-HbA,O,2,O,2,粘性疏水斑点,含氧,HbS,脱氧,HbS,疏水位点,血红蛋白分子凝集,四、蛋白质的空间结构与功能的关系蛋白质的三维结构决定其生物学,蛋白质的一级结构决定它的空间结构,特定的空间结构是蛋白质具有生物活性的保证,蛋白质的一级结构决定它的空间结构,第四节 蛋白质的基本性质,第四节 蛋白质的基本性质,一、蛋白质的两性解离及等电点,pH = pI,净电荷,=0,pH pI,净电荷为负,Pr,COOH,NH,3,+,+ H,+,+ OH,-,+ H,+,+ OH,-,Pr,COO,-,NH,2,Pr,COO,-,NH,3,+,对某一蛋白质而言，在某一,PH,下，当它所带正负电荷相等的时候，该溶液的,pH,值即为该蛋白质的等电点 （,pI,）,应用：,电泳分离蛋白质技术、,等电点沉淀技术,一、蛋白质的两性解离及等电点pH = pI pH,酪,苯丙,测定浓度：,0.1,一,0.5mg,ml,五、蛋白质的紫外吸收特征蛋白质溶液能吸收一定波长的紫外线，主,第五节 氨基酸代谢,第五节 氨基酸代谢,一、氨基酸代谢库,食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨基酸）与体内组织蛋白降解产生的氨基酸（内源性氨基酸）混在一起，分布于体内各处，参与代谢，称为氨基酸代谢库。,氨基酸代谢库,-,酮酸,脱氨基作用,酮,体,氧化供能,糖,胺 类,脱羧基作用,氨,尿素,代谢转变,其它含氮化合物,(,嘌呤、嘧啶等,),合成,食物蛋白,消化吸收,组织,蛋白质,分解,体内合成氨基酸,(,非必需氨基酸,),一、氨基酸代谢库 食物蛋白经消化吸收的氨基酸（外源性氨,定义：,指氨基酸脱去氨基生成相应,-,酮酸和氨的过程。,方式：,二、氨基酸的脱氨基作用,转氨基作用,氧化脱氨基作用,联合脱氨基作用,转氨基和氧化脱氨基偶联,嘌呤核苷酸循环,定义：方式：二、氨基酸的脱氨基作用转氨基作用氧化脱氨基作用联,蛋白质的基础知识课件,蛋白质的基础知识课件,蛋白质的基础知识课件,蛋白质的基础知识课件,血氨,氨基酸,脱氨基作用,肾脏生成,谷氨酰胺分解,肠道吸收,肝脏合成,合成,谷氨酰胺,作为氮源,尿素,中和原尿中的酸,以铵盐形式尿排,合成非必需氨基酸,及其它含氮化物,三、血氨的来源与去路,正常人血氨浓度一般, 58.8mol/L,。,血氨氨基酸脱氨基作用肾脏生成谷氨酰胺分解肠道吸收肝脏,四、,-,酮酸的代谢,-,酮酸,1,、经氨基化生成,非必需氨基酸,2,、转变成糖及脂类,3,、氧化供能,生糖氨基酸,生酮氨基酸,生糖兼生酮氨基酸,根据,-,酮酸转变为糖,的性质，将氨基酸分为：,异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸,甘氨酸、丝氨酸、缬氨酸、组氨酸、精氨酸、,羟脯氨酸、丙氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、蛋氨酸、,天冬氨酸、天冬酰胺、脯氨酸、半胱氨酸,类别,氨 基 酸,生糖氨基酸,生酮氨基酸,亮氨酸、赖氨酸,生糖兼生酮氨基酸,氨基酸生糖及生酮性质的分类,四、-酮酸的代谢-酮酸1、经氨基化生成2、转变成糖及脂类,五、氨基酸脱羧基作用,*几种重要的脱羧产物,氨基酸在脱羧酶的催化下，放出二氧化碳并生成相应胺的反应过程。,五、氨基酸脱羧基作用*几种重要的脱羧产物氨基酸在脱羧酶的,蛋白质的基础知识课件,蛋白质的基础知识课件,* 精胺、精脒是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织如胚胎、再生肝、肿瘤组织）含量较高。,* 精胺、精脒是调节细胞生长的重要物质。在生长旺盛的组织,六、一碳单位代谢,*一碳单位的载体：四氢叶酸,六、一碳单位代谢*一碳单位的载体：四氢叶酸,3.,一碳单位的来源和互相转变,N,5,-,甲基四氢叶酸,转甲基酶,同型半胱氨酸,甲硫氨酸,维生素,B,12,四氢叶酸,N,10,-,甲酰四氢叶酸,甘氨酸,色氨酸,嘌呤,C,2,N,5,-,亚氨甲,基四氢叶酸,组氨酸,N,5,N,10,-,次甲基四氢叶酸,嘌呤,C,8,甘氨酸,丝氨酸,N,5,N,10,-,亚甲基四氢叶酸,胸苷酸,六、一碳单位代谢,3.一碳单位的来源和互相转变N5-甲基四氢叶酸转甲基酶同型半, 作为合成嘌呤和嘧啶的原料, 满足多种重要物质生物合成对甲基的需要,4,、一碳单位的生理功能,六、一碳单位代谢, 作为合成嘌呤和嘧啶的原料 满足多种重要物质生物合成对甲,