蛋白质中医课件

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,*,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,*,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,2020/9/14,#,一、什么是蛋白质,?,蛋白质,(protein),是由许多氨基酸,(amino acids),肽键,相连形成的高分子含氮化合物。,概 述,一、什么是蛋白质?蛋白质(protein)是由许多氨基酸(a,1,二、蛋白质的生物学重要性,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，占人体干重的,45,，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达,80,。,二、蛋白质的生物学重要性1. 蛋白质是生物体重要组成成分,2,1,）作为生物催化剂（酶）,2,）代谢调节作用,3,）免疫保护作用,4,）物质的转运和存储,5,）运动与支持作用,6,）参与细胞间信息传递,2.,蛋白质具有重要的生物学功能,3.,氧化供能,1）作为生物催化剂（酶）2. 蛋白质具有重要的生物学功能3.,3,第 一 节,蛋 白 质 的 分 子 组 成,The Molecular Component of Protein,第 一 节蛋 白 质 的 分 子 组 成The Molec,4,组成蛋白质的元素,主要有,C,、,H,、,O,、,N,和,S,。,有些蛋白质含有少量,磷,或金属元素,铁、铜、锌、锰、钴、钼,，个别蛋白质还含有,碘,。, 组成蛋白质的元素主要有C、H、O、N和S。,5,各种蛋白质的含氮量很接近，平均为,16,。,由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：,100,克样品中蛋白质的含量,( g,%,),=,每克样品含氮克数, 6.25100,1/16%,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。 由于体内的含氮物,6,组成蛋白质的基本单位,存在自然界中的氨基酸有,300,余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有,20,种，且均属,L-,氨基酸,（甘氨酸除外）。,二、氨基酸, 组成蛋白质的基本单位存在自然界中的氨基酸有30,7,H,甘氨酸,CH,3,丙氨酸,L-,氨基酸的通式,R,H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R,8,非极性疏水性氨基酸,极性中性氨基酸,酸性氨基酸,碱性氨基酸,（一）氨基酸的分类,*,20,种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下,:,非极性疏水性氨基酸（一）氨基酸的分类* 20种氨基酸的英文名,9,甘氨酸,glycine,Gly,G,5.97,丙氨酸,alanine Ala A,6.00,缬氨酸,valine Val V,5.96,亮氨酸,leucine Leu L,5.98,异亮氨酸,isoleucine Ile I,6.02,苯丙氨酸,phenylalanine Phe F,5.48,脯氨酸,proline Pro P,6.30,非极性疏水性氨基酸,甘氨酸 glycine Gly,10,色氨酸,tryptophan Try W,5.89,丝氨酸,serine Ser S,5.68,酪氨酸,tyrosine Try Y,5.66,半胱氨酸,cysteine Cys C,5.07,蛋氨酸,methionine,Met M,5.74,天冬酰胺,asparagine Asn N,5.41,谷氨酰胺,glutamine Gln Q,5.65,苏氨酸,threonine Thr T,5.60,2.,极性中性氨基酸,色氨酸 tryptophan Try,11,天冬氨酸,aspartic acid Asp D,2.97,谷氨酸,glutamic acid Glu E,3.22,赖氨酸,lysine Lys K,9.74,精氨酸,arginine Arg R,10.76,组氨酸,histidine His H,7.59,3.,酸性氨基酸,4.,碱性氨基酸,天冬氨酸 aspartic acid Asp,12,半胱氨酸,+,胱氨酸,二硫键,-,H,H, 半胱氨酸 +胱氨酸二硫键-HH,13,（四）氨基酸的理化性质,1.,两性解离及等电点,氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。,等电点,(isoelectric point, pI),在某一,pH,的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的,pH,值,称为该氨基酸的,等电点,。,（四）氨基酸的理化性质1. 两性解离及等电点氨基酸是两性电解,14,pH=,pI,+OH,-,pH,pI,+H,+,+OH,-,+H,+,pHpI+H+OH-+H+pHpI氨,15,2.,紫外吸收,色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在,280 nm,附近。,大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液,280nm,的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。,芳香族氨基酸的紫外吸收,2. 紫外吸收,16,3.,茚三酮反应,氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成,蓝紫色,化合物，其最大吸收峰在,570nm,处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。,3. 茚三酮反应 氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合,17,三、肽,* 肽键,(peptide bond),是由一个氨基酸的,-,羧基与另一个氨基酸的,-,氨基脱水缩合而形成的化学键。,（一）肽,(peptide),三、肽* 肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的,18,+,-,H,OH,甘氨酰甘氨酸,肽键,+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键,19,* 肽,是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。,*,两分子氨基酸缩合形成,二肽,，三分子氨基酸缩合则形成,三肽,*,肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为,氨基酸残基,(residue),。,*,由十个以内氨基酸相连而成的肽称为,寡肽,(oligopeptide),，,由更多的氨基酸相连形成的肽称,多肽,(polypeptide),。,* 肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。* 两分子氨基酸,20,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,多肽链有两端,* 多肽链,(polypeptide chain),是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。,N 末端：多肽链中有自由氨基的一端多肽链有两端* 多肽链(p,21,N,末端,C,末端,牛核糖核酸酶,N末端C末端牛核糖核酸酶,22,（二）,几种生物活性肽,1.,谷胱甘肽,(glutathione, GSH),（二） 几种生物活性肽 1. 谷胱甘肽(glutathion,23,GSH,过氧化物酶,H,2,O,2,2GSH,2H,2,O,GSSG,GSH,还原酶,NADPH,+,H,+,NADP,+,GSH,的临床作用,:,解毒和抗氧化能力,是临床上重要的保肝药物,.,GSH过氧化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSS,24,第 二 节,蛋 白 质 的 分 子 结 构,The Molecular Structure of Protein,第 二 节蛋 白 质 的 分 子 结 构The Mole,25,蛋白质的分子结构包括,一级结构,(primary structure),二级结构,(secondary structure),三级结构,(tertiary structure),四级结构,(quaternary structure),高级结构,蛋白质的分子结构包括高级结构,26,定义,蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。,一、蛋白质的一级结构,主要的化学键,肽键,，有些蛋白质还包括二硫键。,定义一、蛋白质的一级结构主要的化学键,27,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。,28,二、蛋白质的空间结构,蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链,(R,基团,),的构象,。,二级结构,定义,:,主要的化学键,：,氢键,(,一,),蛋白质二级结构,二、蛋白质的空间结构蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即,29,肽单元,参与肽键的,6,个原子,C,1,、,C,、,O,、,N,、,H,、,C,2,位于同一平面，,C,1,和,C,2,在平面上所处的位置为反式,(trans),构型，此同一平面上的,6,个原子构成了所谓的,肽单元,(,peptide unit),。,肽单元参与肽键的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同,30,蛋白质二级结构的基本形式,-,螺旋,(,-helix ),-,折叠,(,-pleated sheet ),-,转角,(,-turn ),无规卷曲,( random coil ),蛋白质二级结构的基本形式 -螺旋 ( -helix,31,（,1,）,-,螺旋,（1） -螺旋,32,蛋白质中医课件,33,（,2,）,-,折叠,（2）-折叠,34,（,3,）,-,转角和无规卷曲,-,转角,无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。,（3）-转角和无规卷曲-转角无规卷曲是用来阐述没有确定规,35,(,二,),蛋白质的三级结构,疏水键、离子键、氢键和,Van der Waals,力等。,主要的化学键,整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。,定义,(二)蛋白质的三级结构疏水键、离子键、氢键和 Van der,36,亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。,(,三,),蛋白质的四级结构,蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为,蛋白质的四级结构,。,有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的,亚基,(subunit),。,亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。(三)蛋,37,血红蛋白,的四级结构,血红蛋白的四级结构,38,肌红蛋白与血红蛋白的结构,肌红蛋白与血红蛋白的结构,39,蛋白结构的层次总结,蛋白结构的层次总结,40,三、,蛋白质结构与功能的关系,The Relation of Structure and Function of Protein,三、蛋白质结构与功能的关系,41,镰形红细胞,Sickle Cell,一级结构是空间构象的基础,（一）蛋白质一级结构与功能的关系,镰形红细胞Sickle Cell一级结构是空间构象的基础,42,牛核糖核酸酶的一级结构,二硫键,牛核糖核酸酶的一级结构二硫键,43,天然状态，有催化活性,尿素、,-,巯基乙醇,去除尿素、,-,巯基乙醇,非折叠状态，无活性,二、蛋白质空间结构与功能的关系,天然状态，有催化活性 尿素、 去除尿素、非折叠,44,第三节,蛋白质的理化性质与分离纯化,The Physical and Chemical Characters and Separation and Purification of Protein,第三节蛋白质的理化性质与分离纯化,45,一、,蛋白质的两性电离,蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液,pH,条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。,* 蛋白质的等电点,( isoelectric point, pI),当蛋白质溶液处于某一,pH,时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的,pH,称为,蛋白质的等电点。,一、蛋白质的两性电离 蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离,46,二蛋白质的胶体性质,蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自,1,万至,100,万之巨，其分子的直径可达,1,100nm,，为胶粒范围之内。,* 蛋白质胶体稳定的因素,颗粒表面电荷,水化膜,二蛋白质的胶体性质 蛋白质属于生物大分子之一，分子量可,47,+,+,+,+,+,+,+,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,酸,碱,酸,碱,酸,碱,脱水作用,脱水作用,脱水作用,溶液中蛋白质的聚沉,+带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白,48,三、蛋白质的变性、沉淀和凝固,* 蛋白质的变性,(denaturation),在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。,三、蛋白质的变性、沉淀和凝固 * 蛋白质的变性(den,49,造成变性的因素,变性的本质,破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。,引起蛋白质变性的原因可分为物理和化学因素两类。物理因素可以是加热、加压、乙醇、丙酮、紫外线照射、超声波的作用等；化学因素有强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂十二烷基磺酸钠,(SDS),等。,造成变性的因素 变性的本质 破坏非共价键和二硫键，不改,50,应用举例,临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。,1.,加热、加压。,2. 75%,乙醇。,3.,紫外灯照射,4.,重金属离子中毒的高蛋白洗胃。,5.,生物碱试剂检测蛋白尿。,此外,低温防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。,应用举例,51,若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为,复性,(renaturation),。,若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢,52,天然状态，有催化活性,尿素、,-,巯基乙醇,去除尿素、,-,巯基乙醇,非折叠状态，无活性,天然状态，有催化活性 尿素、 去除尿素、非折叠,53,* 蛋白质沉淀,在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。,变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。,* 蛋白质的凝固作用,(protein coagulation),蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。,* 蛋白质沉淀* 蛋白质的凝固作用(protein coag,54,四、蛋白质的紫外吸收,由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在,280nm,波长处有特征性吸收峰。蛋白质的,OD,280,与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。,四、蛋白质的紫外吸收由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色,55,五、蛋白质的呈色反应,茚三酮反应,(ninhydrin reaction),蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。,双缩脲反应,(biuret reaction),蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为,双缩脲反应,，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。,五、蛋白质的呈色反应茚三酮反应(ninhydrin rea,56,1.,丙酮沉淀、盐析,*,使用,丙酮沉淀,时，必须在,0,4,低温下进行，丙酮用量一般,10,倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。,*盐析,(salt precipitation),是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。,六、蛋白质的分离和纯化,1.丙酮沉淀、盐析*使用丙酮沉淀时，必须在04低温下进行,57,2.,电泳,蛋白质在高于或低于其,pI,的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术,称为,电泳,(elctrophoresis),。,根据支撑物的不同，可分为薄膜电泳、凝胶电泳等。,2.电泳蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的颗粒，在电场,58,几种重要的蛋白质电泳,*,SDS-,聚丙烯酰胺凝胶电泳,，常用于蛋白质分子量的测定。,*等电聚焦电泳,，通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。,*双向凝胶电泳,是蛋白质组学研究的重要技术。,几种重要的蛋白质电泳,59,3.,透析及超滤法,* 透析,(dialysis),利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。,* 超滤法,应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。,3.透析及超滤法* 透析(dialysis)* 超滤法,60,4.,层析,层析,(chromatography),分离蛋白质的原理,待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的 。,4.层析层析(chromatography)分离蛋白质的原理,61,蛋白质分离常用的层析方法,* 离子交换层析：,利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。,* 凝胶过滤,(gel filtration),又称分子筛层析，,利用,各,蛋白质分子大小不同分离。,蛋白质分离常用的层析方法,62,蛋白质中医课件,63,蛋白质中医课件,64,（五）超速离心,* 超速离心法,(ultracentrifugation),既可以用来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。,*蛋白质在离心场中的行为用,沉降系数,(sedimentation coefficient, S),表示,沉降系数与蛋白质的密度和形状相关 。,（五）超速离心* 超速离心法(ultracentrifuga,65,因为沉降系数,S,大体上和分子量成正比关系，故可应用超速离心法测定蛋白质分子量，但对分子形状的高度不对称的大多数纤维状蛋白质不适用。,因为沉降系数S大体上和分子量成正比关系，故可应用超速离心法测,66,2,、,-,折叠,(-pleated sheet),2、-折叠(-pleated sheet),67,蛋白质中医课件,68,蛋白质中医课件,69,蛋白质中医课件,70,体内许多激素属寡肽或多肽,神经肽,(neuropeptide),2.,多肽类激素及神经肽,体内许多激素属寡肽或多肽 神经肽(neuropeptide,71,三、蛋白质的分类,* 根据蛋白质组成成分,单纯蛋白质,结合蛋白质,=,蛋白质部分,+,非蛋白质部分,* 根据蛋白质形状,纤维状蛋白质,球状蛋白质,三、蛋白质的分类 * 根据蛋白质组成成分 单纯蛋白质结合,72,蛋白质的结构和功能,（,13,题共用备选答案）,A.,蛋白质一级结构,B.,蛋白质二级结构,C.,蛋白质三级结构,D.,蛋白质四级结构,E.,单个亚基结构,1.,不属于空间结构的是,2.,整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置即是,3.,蛋白质变性时，不受影响的结构是,(A),(C),(A),蛋白质的结构和功能 （,73,4,维系蛋白质分子一级结构的化学键是,A,离子键,B,肽键,C,二硫键,D,氢键,E,疏水键,5,变性蛋白质的主要特点是,A,不易被蛋白酶水解,B,分子量降低,C,溶解性增加,D,生物学活性丧失,E.,共价键被破坏,(B),(D),4维系蛋白质分子一级结构的化学键是(B)(D),74,6,蛋白质二级结构是指分子中 （,2002,，,2005,）,A,氨基酸的排列顺序,B,每一氨基酸侧链的空间构象,C,局部主链的空间构象,D,亚基间相对的空间位置,E,每一原子的相对空间位置,7,下列关于肽键性质和组成的叙述正确的是 （,2003,）,A,由,C,a,和,C-C00H,组成,B,由,C,a,和,Ca,组成,C,由,C,a,和,N,组成,D,肽键有一定程度双键性质,E,肽键可以自由旋转,(C),(D),6蛋白质二级结构是指分子中 （2002，2005,75,经常,不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有,力量,Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will,Be,写,在最后,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量写,76,Thank,You,在别人的演说中思考,，,在自己的故事里成长,Thinking,In Other,PeopleS Speeches,，,Growing,Up In Your Own,Story,讲师,：,XXXXXX,XX,年,XX,月,XX,日,Thank You,77,