動(dòng)物生物化學(xué)張厚鋒

1、附件2：教案模板（電子版）教 案2010 201 1 學(xué)年第 1 學(xué)期課 程 名 稱動(dòng)物生物化學(xué)系(院、部)動(dòng)物科學(xué)系教研室(實(shí)驗(yàn)室)基礎(chǔ)教研室授 課 班 級(jí)09.1班、09.2班、10.3班主 講 教 師張厚鋒職 稱 副教授使 用 教 材動(dòng)物生物化學(xué) 主編：鄒思湘 菏澤學(xué)院教務(wù)處制二一 零 年 九 月 教 案（首頁）課 程名 稱動(dòng)物生物化學(xué)總計(jì)： 80 學(xué)時(shí)課 程類 別專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)分2講課： 60 學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)： 20 學(xué)時(shí)上機(jī)： 學(xué)時(shí)任 課教 師張厚鋒職稱副教授授 課對(duì) 象專業(yè)班級(jí)：09級(jí)1班、09級(jí)1班、10級(jí)3班 共 3個(gè)班基要本參教考材資和料主教材：動(dòng)物生物化學(xué) 主編：鄒思湘 出版社：北

2、京：中國農(nóng)業(yè)出版社，出版或修訂時(shí)間：第四版 2005動(dòng)物生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 周順伍 主編 2008年6月 第二版動(dòng)物生物化學(xué)夏未銘主編中國農(nóng)業(yè)出版社王鏡巖主編生物化學(xué)第三版北京：高等教育出版社，2002 陳雅蕙等主編生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)原理與方法第二版北京：北京大學(xué)出版社，2005教和學(xué)要目求的教學(xué)目的：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握動(dòng)物體內(nèi)生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)、基因信息傳遞及其調(diào)控以及它們?cè)谏顒?dòng)中的作用。從分子水平闡明生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)，為后續(xù)專業(yè)課程打好基礎(chǔ)。要求：（1）描述動(dòng)物體內(nèi)的主要物質(zhì)的組成、理化性質(zhì)和生物學(xué)功能，物質(zhì)代謝途徑及其調(diào)控的規(guī)律。 （2）解釋動(dòng)物體內(nèi)物質(zhì)組成

3、、物質(zhì)代謝及調(diào)控與生命現(xiàn)象的關(guān)系，包括生物大分子結(jié)構(gòu)與機(jī)能的關(guān)系。 （3）學(xué)會(huì)初步運(yùn)用動(dòng)物生物化學(xué)知識(shí)論述或解釋與動(dòng)物營養(yǎng)、健康、疾病等相關(guān)的實(shí)踐問題。教及學(xué)難重點(diǎn)點(diǎn)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能，多肽鏈的基本組成單位L-氨基酸，20種氨基酸縮寫符號(hào)及結(jié)構(gòu)式。準(zhǔn)確描述肽鍵、多肽鏈、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)、高級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)例論述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，掌握蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)及蛋白質(zhì)的變性。蛋白質(zhì)重要的理化性質(zhì)，結(jié)合蛋白質(zhì)的性質(zhì)列舉蛋白質(zhì)分離純化及測(cè)定方法。蛋白質(zhì)的二面角、a-螺旋、-折疊、結(jié)構(gòu)域、超二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域功能關(guān)系。糖的生理功能，糖酵解和有氧氧化的過程概念、部位、關(guān)鍵酶和生理意義，糖酵解和有氧氧化產(chǎn)物的計(jì)算（

4、ATP、H2O、CO2、乳酸）。掌握三羧酸循環(huán)的涵義及其在物質(zhì)代謝中的樞紐作用。掌握糖原合成與分解、糖原代謝調(diào)節(jié)及其生理意義。掌握 糖異生的過程、部位、關(guān)鍵酶和意義。糖代謝各途徑的共同中間產(chǎn)物及其聯(lián)系。飼料蛋白質(zhì)的生理功能，氮平衡、必需氨基酸、蛋白質(zhì)的互補(bǔ)作用、蛋白質(zhì)的生理價(jià)值，氨基酸庫、一碳單位等基本概念。掌握聯(lián)合脫氨基作用的概念、過程和意義，動(dòng)物體內(nèi)尿素合成的部位和全過程。-酮酸的三條代謝途徑和非必需氨基酸生物合成的途徑。糖、脂、氨基酸、核甘酸代謝的相互聯(lián)系.。三種RNA在蛋白質(zhì)合成中的協(xié)同作用及蛋白質(zhì)合成過程，遺傳密碼、密碼子特點(diǎn)、搖擺學(xué)說及生物學(xué)意義。蛋白質(zhì)信號(hào)肽轉(zhuǎn)運(yùn)。掌握生物界遺傳信

5、息傳遞的方向及相互關(guān)系。掌握原核生物乳糖操縱子調(diào)控機(jī)制和反義RNA的調(diào)節(jié)機(jī)制。 動(dòng)物生物化學(xué) 課程教案授課時(shí)間2010.8.31課次1授課方式理論課 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其他課時(shí)安排2授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第1章 緒 論教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：掌握生物化學(xué)的概念和生物化學(xué)研究的內(nèi)容熟悉生物化學(xué)的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀了解與動(dòng)物生產(chǎn)和動(dòng)物健康的關(guān)系 。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：動(dòng)物生物化學(xué)的概念、研究對(duì)象和目的，以及在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位和作用。教 學(xué) 基 本 內(nèi) 容 及 方 法 手 段第一節(jié)、生物化學(xué)概述一、 生物化學(xué)的定義： 生物化學(xué)（biochemistry）： 是從分子水

6、平上闡明生命有機(jī)體 化學(xué)本質(zhì)的一門學(xué)科。二、生物化學(xué)的分類： 基礎(chǔ)生物化學(xué)：動(dòng)物生物化學(xué)、植物生物化學(xué)、 微生物生物化學(xué)等。 應(yīng)用生物化學(xué)：醫(yī)學(xué)生化、農(nóng)業(yè)生化、工業(yè)生化、環(huán)境生化 和營養(yǎng)生化等。 三、 生物化學(xué)是非常有趣的科學(xué) 從低等生物 到高等生物生成乳酸的過程完全相同。 從低等生物 到高等生物生成蛋白質(zhì)所用的密碼基本相同。 從低等生物 到高等生物構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸20種 人和大猩猩的基因相差2%，和小鼠相差1%四、生物化學(xué)是非常重要的科學(xué) 各種動(dòng)物和人的所有疾病均與生化有關(guān)。 有關(guān)生命三大奧秘的探索需有生物化學(xué)來完成。 生命的起源。 生命的老化。 思維、學(xué)習(xí)、記憶。有關(guān)生命的起源有三個(gè)主要

7、學(xué)說 認(rèn)為生命來自超自然的力量，當(dāng)然是神，上帝。 認(rèn)為地球上的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)化的結(jié)果。 外星球起源學(xué)說。第二節(jié)、生物化學(xué)研究內(nèi)容一、生物體的物質(zhì)組成及其結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)、核酸和多糖 生物大分子 、生物信息分子物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)等 靜態(tài)生物化學(xué)生物大分子是由小分子單體聚合而成的多聚體。如氨基酸蛋白質(zhì)、核苷酸核酸、葡萄糖淀粉等。生物大分子執(zhí)行著各種各樣的生物學(xué)功能，如生物催化、物質(zhì)運(yùn)輸、代謝調(diào)節(jié)、貯存、傳遞與表達(dá)遺傳信息等。 它們復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)是其功能的化學(xué)基礎(chǔ)。二、物質(zhì)代謝及其代謝調(diào)節(jié) 動(dòng)態(tài)生物化學(xué)物質(zhì)在體內(nèi)的代謝變化規(guī)律、能量代謝及其代謝調(diào)節(jié)是生物化學(xué)的中心內(nèi)容 合成代謝（anabolis

8、m）： 將小分子的前體（precursor）經(jīng)過特定的代謝途徑構(gòu)建成較大的分子，并且消 耗能量。 分解代謝（catabolism）： 將較大的分子經(jīng)過特定的代謝途徑， 分解成小的分子并且釋放出能量。 物質(zhì)代謝與能量代謝相伴隨。在這個(gè)過程中，ATP（三磷酸腺苷） 是能量轉(zhuǎn)換和傳遞的中間體。三、 組織和器官機(jī)能的生物化學(xué) 物質(zhì)代謝變化與生理機(jī)能的關(guān)系機(jī)能生物化學(xué)。 生命有機(jī)體是一個(gè)統(tǒng)一協(xié)調(diào)的整體。任何組織器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)、代謝方式都是以其化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。 在分子水平、細(xì)胞和組織水平以及整體水平上全面、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)動(dòng)物組織器官的生理機(jī)能，認(rèn)識(shí)它們之間的聯(lián)系、認(rèn)識(shí)它們與環(huán)境互作的機(jī)制，也是動(dòng)物

9、生物化學(xué)的研究目的之一。 第三節(jié)、生物化學(xué)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀一、 歷史回顧 初期：18世紀(jì)中葉20世紀(jì)初。主要研究生物體的化學(xué)組成。 成長：20世紀(jì)初50年代，主要研究生物體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)變新陳代謝。 發(fā)展：1955至今分子生物學(xué)時(shí)代，生物活動(dòng)的本質(zhì)。我國生物化學(xué)的發(fā)展： 公元前22世紀(jì)的夏朝（杜康可能是夏代的第六世君王少康 ）就知道造酒。 公元前12世紀(jì)已會(huì)發(fā)酵制醬。 公元前4世紀(jì)用海藻酒治療癭?。谞钕倌[大）1828年，德國化學(xué)家維勒(F.Wohlen，18001882)用人工合成的方法用無機(jī)物（氰酸銨）合成了哺乳動(dòng)物的代謝產(chǎn)物尿素，說明了生命的產(chǎn)物和無機(jī)化合物一樣，都可以離開“生命力”在體外合

10、成。這是對(duì)生命力學(xué)說的有力沖擊。1904年克努普(F.Knoop)德國生物化學(xué)家提出了脂肪酸體內(nèi)氧化的“氧化學(xué)說”。英國化學(xué)家桑格爾(F.Sanger)用1945年至1955年的十年時(shí)間，完成了牛胰島素的氨基酸組成結(jié)構(gòu)的分析，這是第一個(gè)蛋白質(zhì)組成結(jié)構(gòu)的分析。 H.A.克雷布斯H.Krebs（19001981）德裔英國生物化學(xué)家，1930年發(fā)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物體內(nèi)尿素合成的途徑（鳥氨酸循環(huán)）。1937年又提出了三羧酸循環(huán)理論，并解釋了機(jī)體內(nèi)所需能量的產(chǎn)生過程和糖、脂肪、 蛋白質(zhì)的相互聯(lián)系及相互轉(zhuǎn)變機(jī)理。于1953年獲諾貝爾獎(jiǎng)。 1953年沃森（J.D.Watson美國英國）提出了DNA雙螺旋三維結(jié)構(gòu)模

11、型。這一模型的建立，揭開了生物遺傳信息傳遞的秘密，從遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的角度解釋了遺傳性 狀突變的原因，并標(biāo)志著遺傳學(xué)完成 了由“經(jīng)典”向“分子”時(shí)代的過渡1965年9月17日，在中國首次人工合成胰島素。這也是世界上第一個(gè)蛋白質(zhì)的全合成。這是我國科技人員在奮力攀登世界科學(xué)高峰，為祖國在基礎(chǔ)研究方面爭得的一項(xiàng)世界冠軍。這一成果促進(jìn)了生命科學(xué)的發(fā)展，開辟了人工合成蛋白質(zhì)的時(shí)代。 1997年英國I.Wilmut維爾穆特等運(yùn)用羊的體細(xì)胞（乳腺細(xì)胞）繁育出了第一只克隆羊多莉 二、 生物化學(xué)的前景和現(xiàn)狀 “人類基因組計(jì)劃”（human genome project，HGP）歷經(jīng)10個(gè)年頭，在進(jìn)入本世紀(jì)后不久

12、宣布完成，人類基因組的解讀為疾病的診斷、防治和新藥的研究開發(fā)提供了有力的武器?？茖W(xué)家已繪制出40余種生物的基因組圖譜，基因組的研究將進(jìn)入功能基因組（functional genomics）階段，即確定基因結(jié)構(gòu)與功能的應(yīng)用階段。 到70年代，重組DNA技術(shù)（Recombinant DNA technology）誕生，人類可以按照自己的意愿改造遺傳基因和操縱遺傳過程。這個(gè)技術(shù)的規(guī)模化和工業(yè)化，就是基因工程，也稱遺傳工程（Genetic engineering）。 以基因工程技術(shù)為核心，與現(xiàn)代發(fā)酵工程、細(xì)胞工程、胚胎工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程等集合而成的生物工程學(xué)（Biotechnology），已經(jīng)和

13、正在展現(xiàn)出其推動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展的巨大潛力。 第四節(jié)、與動(dòng)物生產(chǎn)和健康的關(guān)系生物化學(xué)是生物科學(xué)，如農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、畜牧、獸醫(yī)、水產(chǎn)等的基礎(chǔ)學(xué)科之一?，F(xiàn)代生物化學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)方法已經(jīng)作為通用的“語言”與有力的“工具”被廣泛用于生命科學(xué)的表述和研究之中。它與動(dòng)物生理學(xué)、動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)、動(dòng)物遺傳學(xué)、動(dòng)物繁殖學(xué)、藥理學(xué)、動(dòng)物病理學(xué)、微生物學(xué)、免疫學(xué)、動(dòng)物疾病診斷學(xué)等學(xué)科有著不可分割的聯(lián)系，因此學(xué)習(xí)和掌握生物化學(xué)的知識(shí)對(duì)于從事動(dòng)物生產(chǎn)和動(dòng)物健康事業(yè)十分重要。作業(yè)、討論題、思考題：什么是生物化學(xué)的核心課題 ？生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次有哪些？課后小結(jié)：填表說明：1. 每項(xiàng)頁面大小可自行添減，一節(jié)或一次課寫一份上述格式教案。2.

14、 課次為授課次序，填1、2、3等。3. 方法及手段如：舉例講解、多媒體講解、模型講解、實(shí)物講解、掛圖講解、音像講解等。 動(dòng)物生物化學(xué) 課程教案授課時(shí)間課次2授課方式理論課 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其他課時(shí)安排2授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第三章、蛋白質(zhì)第一節(jié)、蛋白質(zhì)的主要生理功能第二節(jié)、蛋白質(zhì)的分類第三節(jié)、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：掌握蛋白質(zhì)的化學(xué)組成、基本結(jié)構(gòu)單位。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：蛋白質(zhì)的分子組成教 學(xué) 基 本 內(nèi) 容 及 方 法 手 段第一節(jié)、蛋白質(zhì)的主要生理功能蛋白質(zhì)（protein）是生命活細(xì)胞內(nèi)含量最豐富、功能最復(fù)雜的生物大分子，并參與了幾乎所有

15、的生命活動(dòng)和生命過程。 蛋白質(zhì)是各組織的主要有機(jī)成分，一般組織含有17-20%。 蛋白質(zhì)是由氨基酸為單位 ，以酰胺鍵（肽鍵）連接起來的一類含氮的生物大分子。 蛋白質(zhì)是生命最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的體現(xiàn)者。蛋白質(zhì)的生理功能催化功能；結(jié)構(gòu)功能；調(diào)節(jié)功能；防御功能；運(yùn)動(dòng)功能；運(yùn)輸功能；信息功能；儲(chǔ)藏功能 第二節(jié)、蛋白質(zhì)的分類1.根據(jù)形狀可分為：球蛋白球形、溶解性能良好。纖維蛋白纖維狀或細(xì)棒狀，多不溶于水，血液中的纖維蛋白例外。角蛋白、膠原蛋白等。2.根據(jù)化學(xué)組成可分為單純蛋白質(zhì)(分子中只含氨基酸殘基)及結(jié)合蛋白質(zhì)(分子中除氨基酸外還有非氨基酸物質(zhì)，后者稱輔基) 。第三節(jié)、蛋白質(zhì)的

16、化學(xué)組成一、蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)主要元素組成：C、H、O、N、S 及 P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se 等微量元素。蛋白質(zhì)平均含N量為16,這是凱氏定氮法測(cè)蛋白質(zhì)含量的理論依據(jù)：蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含N量6.25。二、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位 氨基酸組成蛋白質(zhì)氨基酸的特點(diǎn)：蛋白質(zhì)經(jīng)酸、堿、酶徹底水解，可以得到許多種氨基酸的混合物，氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位。組成蛋白質(zhì)的基本氨基酸（標(biāo)準(zhǔn)氨基酸）有20種。大部分屬于L-氨基酸，其中脯氨酸屬于L-亞氨基酸，甘氨酸屬于-氨基酸。1.氨基酸的基本結(jié)構(gòu)aa（1）-氨基酸 所有氨基酸的氨基（-NH2)都在 碳原子上（用C表示）。故稱為-氨基酸 。脯氨酸為-

17、亞氨基酸 （2）旋光性除甘氨酸外，所有天然-氨基酸都有不對(duì)稱碳原子（手性碳原子），因此所有天然氨基酸都具有旋光性。（1）不對(duì)稱碳原子碳原子連接的四個(gè)基團(tuán)都不相同。（2）光濾光片偏振光（單色光）氨基酸的溶液偏振光向左（逆時(shí)針）或向右旋轉(zhuǎn)（順時(shí)針）。 右旋體（） 左旋體（） L型、D型氨基酸：是氨基酸立體異構(gòu)體的表示方法。將羧基寫在上方，鄰近羧基的-氨基寫在右邊為D-氨基酸，寫在左邊的為L-氨基酸，天然蛋白質(zhì)中為L-型氨基酸（左旋體）。2.二十種常見蛋白質(zhì)氨基酸的分類、結(jié)構(gòu)及三字符號(hào)據(jù)R基團(tuán)極性分類非極性R基團(tuán)AA（種）不溶于水，具有疏水性。不帶電荷（種）側(cè)鏈中含有-OH、-SH、CONH2等極性

18、集團(tuán)，在中性水溶液中不電離，具有親水性。帶電荷帶正電荷（種）（堿性AA）組、賴、精。帶負(fù)電荷（種）（酸性AA）、天冬、谷。極性R基團(tuán)AA中性溶液中電離據(jù)R基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 脂肪族AR為脂肪烴基芳香族A(Phe、Tyr、Trp) R為芳香烴基雜環(huán)(His、Pro、Trp) R為雜環(huán)烴基。據(jù)營養(yǎng)學(xué)分類 必需非必需據(jù)氨基、羧基數(shù)分類一氨基一羧基一氨基二羧基(Glu、Asp)二氨基一羧基(Lys、His、Arg)三、修飾氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸的概念1.蛋白質(zhì)氨基酸（標(biāo)準(zhǔn)氨基酸）： 蛋白質(zhì)中常見的20種氨基酸2.修飾氨基酸蛋白質(zhì)合成后通過加工修飾生成的氨基酸，沒有相 應(yīng)的編碼如4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸

19、、胱氨酸等。3.非蛋白質(zhì)氨基酸（非生蛋白氨基酸）蛋白質(zhì)中不存在的氨基酸。如：瓜氨酸、鳥氨酸。同型半胱氨酸在代謝途經(jīng)中產(chǎn)生的。四、氨基酸的主要理化性質(zhì)1.氨基酸的主要物理性質(zhì)：溶解性在水中的溶解性差別較大，能溶于稀酸、稀堿，不溶于有機(jī)溶劑。熔點(diǎn)氨基酸熔點(diǎn)較高，一般在200C以上。味感不同氨基酸有不同的味道，有的無味，有的甜味（甘氨酸），有的苦味，有的鮮味（谷氨酸）。旋光性除甘氨酸外，其余氨基酸都具有旋光紫外吸收參與蛋白質(zhì)組成的20種氨基酸中色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)和苯丙氨酸(Phe)的R基團(tuán)中含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，在紫外光區(qū)（220-300nm）顯示特征的吸收譜帶，最大光吸收（lmax

20、）分別為279、278、和259nm。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)都含有這些氨基酸殘基，因此用紫外分光光度法可測(cè)定蛋白質(zhì)含量2.氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)（pI）CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H+ OH+ + H+ OH+當(dāng)氨基酸溶液在某一定pH值時(shí)，氨基酸分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場(chǎng)中既不向陽極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值即為該氨基酸的等電點(diǎn)。l 當(dāng)溶液的PH值=PI時(shí)，氨基酸以兩性離子形式存在。l 當(dāng)溶液的PH值PI時(shí)，氨基酸以負(fù)離子形式存在。3.氨基酸的重要化學(xué)反應(yīng)與茚三酮的反應(yīng):用于氨基酸定量定性測(cè)定.與2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)

21、（sanger反應(yīng)）:用于蛋白質(zhì)N-端測(cè)定.與苯異硫氰酯（）的反應(yīng)（ Edman反應(yīng)），用于蛋白質(zhì)N-端測(cè)定，蛋白質(zhì)順序測(cè)定儀設(shè)計(jì)原理的依據(jù)。作業(yè)、討論題、思考題： 1. 簡述蛋白質(zhì)具有哪些重要功能？2. 什么是兩性電解質(zhì)？課后小結(jié)：填表說明：1. 每項(xiàng)頁面大小可自行添減，一節(jié)或一次課寫一份上述格式教案。2. 課次為授課次序，填1、2、3等。3. 方法及手段如：舉例講解、多媒體講解、模型講解、實(shí)物講解、掛圖講解、音像講解等。課程教案授課時(shí)間2010-9-6課次3授課方式理論課 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第三章、蛋白質(zhì)第四節(jié)、蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)第五節(jié)、蛋白質(zhì)

22、的高級(jí)結(jié)構(gòu)教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：1.掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次。2.掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。3了解生物體內(nèi)重要活性肽的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1.肽鍵、肽平面和肽鏈，2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次和相互關(guān)系。（1）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈的基本結(jié)構(gòu)。 (2)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)教 學(xué) 基 本 內(nèi) 容 及 方 法 手 段第四節(jié)蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)分子中氨基酸的連接方式 l 在蛋白質(zhì)分子中，氨基酸之間是以肽鍵(peptide bond)相連的 。l 肽鍵形成 肽鍵就是一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合形成的鍵。如下圖： 二.肽與多肽鏈 l 肽氨基酸之間通過肽鍵聯(lián)結(jié)起

23、來的化合物稱為肽。l 二肽兩個(gè)氨基酸形成的肽叫二肽，三個(gè)氨基酸形成的肽叫三肽，十個(gè)氨基酸形成的肽叫十肽。l 寡肽一般將十肽以下稱為寡肽。l 多肽鏈?zhǔn)囊陨险叻Q多肽或稱多肽鏈。五十肽以上成為蛋白質(zhì)。l N末端、C末端在多肽鏈中，肽鏈的一端保留著一個(gè)氨基，另一端保留一個(gè)羧基，帶氨基的末端稱氨基末端(N端)；帶羧基的末端稱羧基末端(C端)。 氨基酸殘基組成多肽鏈的氨基酸在相互結(jié)合時(shí)，失去了一分子水，因此把多肽中的氨基酸單位稱為氨基酸殘基。三.肽鏈書寫l 一般自N末端向C末端書寫，書寫多肽鏈時(shí)可用略號(hào)，N端寫于左側(cè)，用H表示，C端于右側(cè)用OH表示。肽詳細(xì)命名時(shí)為某某酰某某酰某某酸。蘇氨酸甘氨酸酪氨酸丙

24、氨酸亮氨酸l 如上圖中的多肽鏈中文名稱為：蘇氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸；中文名稱縮寫為：蘇甘酪丙亮；英文三字母表示為：ThyGlyTyrAlaLeu；英文單字母表示為：TGYAL。四.動(dòng)物體內(nèi)重要的活性肽1.L谷胱甘肽谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸三個(gè)氨基酸所組成的三肽，全名是谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，簡稱谷胱甘肽(glutachione,簡寫GSH)。其中N末端的谷氨酸是通過羧基與半胱氨酸的氨基相連。 谷胱甘肽的主要功能1.谷胱甘肽作為還原劑保護(hù)蛋白質(zhì)或酶的巰基免遭氧化。2.作為還原劑，清除體內(nèi)H2O23.保護(hù)蛋白質(zhì)、核酸免遭毒物損害H2O22H2O2GSHG-S-S-GNADPNADP

25、H+H+五、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary struc主鍵：肽鍵、二硫鍵。一級(jí)結(jié)構(gòu)是由DNA決定的。一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，它決定蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)和生物功能。一級(jí)結(jié)構(gòu)的走向規(guī)定為N-端 C-端。l 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)l 1）一定來源的蛋白質(zhì)分子中氨基酸種類、數(shù)目、排列順序是一定的。現(xiàn)有1000多種蛋白質(zhì)的順序已確定。如胰島素，胰核糖核酸酶、胰蛋白酶等。l 2）一級(jí)結(jié)構(gòu)包括從N-端到C-端的氨基酸的排列順序和二硫鍵在分子中的位置。l 3）一級(jí)結(jié)構(gòu)是由基因上遺傳密碼的排列順序所決定的。l 4）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的二級(jí)、三

26、級(jí)等高級(jí)結(jié)構(gòu)。第五節(jié)、蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈主鏈骨架原子的局部空間結(jié)構(gòu)；超二級(jí)結(jié)構(gòu)是指二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合。結(jié)構(gòu)域多肽鏈上致密的、相對(duì)獨(dú)立的球狀區(qū)域。三級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈上所有原子和基團(tuán)的空間排布。 四級(jí)結(jié)構(gòu)幾條肽鏈構(gòu)成。一級(jí)氨酸串成鏈 ， 二級(jí)折疊有螺旋.三級(jí)盤旋更復(fù)雜 ， 四級(jí)多鏈抱成團(tuán). 蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)見下圖： 二.蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)有關(guān)的化學(xué)鍵1）氫鍵：肽鍵羰基上的氧與亞胺基上的氫之間。（電負(fù)性較強(qiáng)的原子和H原子形成的化學(xué)結(jié)合力）。鍵能較低，易被破壞。2）二硫鍵：分之中半胱氨酸的巰基之間脫氫而形成的化學(xué)鍵。二硫鍵鍵能較強(qiáng), 蛋白質(zhì)中二硫鍵越多蛋白質(zhì)越穩(wěn)定對(duì)外界的抵抗力越強(qiáng)。3)鹽

27、鍵：蛋白質(zhì)在一定的情況下其氨基或羧基以正、負(fù)離子狀態(tài)存在，即可形成鹽4)疏水鍵：蛋白質(zhì)分子中疏水性較強(qiáng)的側(cè)鏈基團(tuán)避水而互相凝集，對(duì)蛋白質(zhì)穩(wěn)定起重要作用。5)范德華力：分子之間的靜電引力，表現(xiàn)在基團(tuán)之間。 極性分子極性分子 取向力 極性分子非極性分子誘導(dǎo)力非極性分子非極性分子色散力6)酯鍵：羥基氨基酸與二羧基氨基酸形成酯鍵。7)金屬鍵：主要參與三、四級(jí)結(jié)構(gòu)形成。鍵。結(jié)合力強(qiáng)，易被酸堿破壞。三、肽平面和二面角1.肽鍵中的C-N鍵長0.132nm，比相鄰的N-C單鍵(0.146nm)短，而較一般C=N雙鍵(0.128nm)長，可見，肽鍵中-C-N-鍵的性質(zhì)介于單、雙鍵之間，具有部分雙鍵的性質(zhì)，因而不

28、能旋轉(zhuǎn)，固定在一個(gè)平面之內(nèi)。2.肽鍵平面（肽酰平面）六個(gè)原子（-CCONHC-）處于一個(gè)平面上，這就是肽鍵平面。Pauling等人對(duì)一些簡單的肽及氨基酸的酰胺等進(jìn)行了X線衍射分析，得出下圖所示結(jié)構(gòu) 。 3.二面角 兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的C為定點(diǎn)而旋轉(zhuǎn)，繞C-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱角，繞C-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱角。和稱作二面角，亦稱構(gòu)象角四、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondary structure）指肽鏈主鏈原子不同區(qū)段形成的局部空間結(jié)構(gòu)，不包括側(cè)鏈R基團(tuán)的構(gòu)象。主要有以下類型：螺旋（helix） 折疊（-pleated sheet） 轉(zhuǎn)角（-turn） 無規(guī)則卷曲（nonregu

29、lar coil）1.螺旋（helix）Pauling等人對(duì)角蛋白(keratin)進(jìn)行了X線衍射分析，從衍射圖中看到有0.50.55nm的重復(fù)單位，故推測(cè)蛋白質(zhì)分子中有重復(fù)性結(jié)構(gòu)，后來把這種重復(fù)性結(jié)構(gòu)稱為螺旋結(jié)構(gòu)（1951年提出）。特征：1、以肽鍵平面為單位，以碳原子為轉(zhuǎn)折盤旋的右手螺旋。2、 每隔3.6個(gè)AA殘基螺旋上升一圈，螺距0.54nm;3 、主鏈原子構(gòu)成螺旋主體，側(cè)鏈在其外部。 4、第一個(gè)氨基酸殘基的N-H與第四個(gè)氨基酸殘基的C=0形成氫鍵。氫鍵的方向與中心軸大致平行，是維持螺旋的主要力量。多態(tài)性：多數(shù)為右手（較穩(wěn)定），亦有少數(shù)左手螺旋存在（不穩(wěn)定）2.折疊（-pleated sh

30、eet）l Astbury等人曾對(duì)角蛋白進(jìn)行X線衍射分析，發(fā)現(xiàn)具有0.7nm的重復(fù)單位。l 兩段或兩段以上多肽鏈并列排列時(shí)，折疊成鋸齒狀的肽鏈，通過氫鍵相連而平行成片層狀的結(jié)構(gòu)稱為折疊(pleated sheet結(jié)構(gòu)或稱片層)l 折疊結(jié)構(gòu)如下圖： l折疊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： （1）相鄰肽鏈平面的夾角110，成鋸齒狀排列，氨基酸殘基的R側(cè)鏈在鋸齒的上方或下方。（2）多條（2-5條）肽段平行排列時(shí)，肽段之間可以是順向平行（均為NC)，也可以是反平行的。兩條鏈從“N端”到“C端”是同方向的叫平行折疊結(jié)構(gòu)，反方向的叫反平行折疊結(jié)構(gòu)。 (3)由氫鍵維持穩(wěn)定，其方向與折疊的長軸垂直。折疊結(jié)構(gòu)存在于絲蛋白中例如：鳥

31、類的羽毛、兩棲類的鱗片；蠶絲的絲心蛋白（韌性，柔軟不能拉長），蜘蛛網(wǎng)。3.轉(zhuǎn)角（-turn）（1）肽鏈出現(xiàn)180的回折，折角處的構(gòu)象就是轉(zhuǎn)角(turn或bend)甘氨酸、脯氨酸存在時(shí)易形成轉(zhuǎn)角。（2）轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的CO與第四個(gè)殘基的H形成氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 肽鏈在脯氨酸存在時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)圖如下：4.無規(guī)則卷曲沒有確定規(guī)律性的肽鏈構(gòu)象。肽鏈中肽鍵平面不規(guī)則排列，屬于松散的無規(guī)卷曲(random coil)。在整個(gè)肽段起到活節(jié)的作用。有利于整條肽鏈盤旋折疊。 五、蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)（模體）蛋白質(zhì)分子中兩個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段在空間相互靠近，形成特殊的空間構(gòu)象，稱為蛋白質(zhì)的

32、超二級(jí)結(jié)構(gòu)模體。 主要組合方式： ； 六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(domain)多肽鏈上致密的、相對(duì)獨(dú)立的球狀區(qū)域。（1）在分子較大的蛋白質(zhì)中,?？煞指畛?個(gè)和數(shù)個(gè)球狀或纖維狀區(qū)域,折疊的較緊密,各行其功能。（2）是蛋白質(zhì)構(gòu)象中二級(jí)結(jié)構(gòu)與三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的一個(gè)層次。與蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)有明顯區(qū)別。一般每個(gè)結(jié)構(gòu)域約由100-200個(gè)氨基酸殘基組成，各有獨(dú)特的空間構(gòu)象，并承擔(dān)不同的生物學(xué)功能。七、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鍵在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過側(cè)鏈基團(tuán)的相互作用進(jìn)一步卷曲折疊，借助次級(jí)鍵維系使螺旋、折疊片、轉(zhuǎn)角等二級(jí)結(jié)構(gòu)相互配置而形成特定的構(gòu)象。三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈中所有的原子的空間排布。實(shí)例：肌紅蛋白、 核糖核

33、酸酶蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要靠次級(jí)鍵，包括氫鍵、疏水鍵、鹽鍵以及范德華力(Van der Wasls力)等。這些次級(jí)鍵可存在于一級(jí)結(jié)構(gòu)序號(hào)相隔很遠(yuǎn)的氨基酸殘基的R基團(tuán)之間，因此蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)主要指氨基酸殘基的側(cè)鏈間的結(jié)合。次級(jí)鍵都是非共價(jià)鍵，易受環(huán)境中pH、溫度、離子強(qiáng)度等的影響，有變動(dòng)的可能性。二硫鍵不屬于次級(jí)鍵，但在某些肽鏈中能使遠(yuǎn)隔的二個(gè)肽段聯(lián)系在一起，這對(duì)于蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定上起著重要作用。具備三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)從其外形上看，有的細(xì)長(長軸比短軸大10倍以上)，屬于纖維狀蛋白質(zhì)(fibrous protein)，如絲心蛋白；有的呈球形，屬于球狀蛋白質(zhì)(globular protein

34、)，如血漿清蛋白、球蛋白、肌紅蛋白，球狀蛋白的疏水基多聚集在分子的內(nèi)部，而親水基則多分布在分子表面，因而球狀蛋白質(zhì)是親水的。八、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 1.具有二條或二條以上獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，其多肽鏈間通過次級(jí)鍵相互組合而形成的空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。2.四級(jí)結(jié)構(gòu)中每個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位稱為亞基(subunit)。3.四級(jí)結(jié)構(gòu)實(shí)際上是指亞基的立體排布、相互作用及接觸部位的布局。亞基之間不含共價(jià)鍵，亞基間次級(jí)鍵的結(jié)合比二、三級(jí)結(jié)構(gòu)疏松，多以離子鍵連接。 因此在一定的條件下，四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)可分離成亞基，而亞基本身構(gòu)象仍可不變。 4.一種蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，若亞基結(jié)構(gòu)相同，

35、稱為同聚體。例如：煙草斑紋病毒的外殼蛋白是由2200個(gè)相同的亞基形成的多聚體。5.一種蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，亞基結(jié)構(gòu)若不相同，稱為異聚體。例如；正常血紅蛋白是兩個(gè)亞基與兩個(gè)亞基形成的四聚體。作業(yè)、討論題、思考題： 1. 簡述蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次及其相互關(guān)系。2. 蛋白質(zhì)的-螺旋結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？課后小結(jié)： 動(dòng)物生物化學(xué) 課程教案授課時(shí)間2010-9-9課次4授課方式理論課 討論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第三章、蛋白質(zhì)第六節(jié)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第七節(jié)、蛋白質(zhì)的性質(zhì)教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：1. 掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次與生物學(xué)功能之間的關(guān)系；2. 了

36、解蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)；教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)：1.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系2.蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)，3.蛋白質(zhì)提取純化的一般步驟。教 學(xué) 基 本 內(nèi) 容 及 方 法 手 段第六節(jié)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系一.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu) 核糖核酸酶肽鏈上的一維信息控制肽鏈自身折疊所形成的特定構(gòu)象，并由此確Cys殘基兩兩相互接近的正確位置。也就是一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)2.同源蛋白質(zhì)的物種差異和生物進(jìn)化 同源蛋白質(zhì)在不同的生物體內(nèi)具有同一功能的蛋白質(zhì)。 序列同源同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列具有明顯的相似性，這種相似性稱為序列同源。 不變殘基同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列，有些位置的氨基酸殘基

37、對(duì)所有物種都是相同的，這些氨基酸殘基稱為不變殘基。不變殘基具有高度保守性。 可變殘基有些位置的氨基酸在不同物種間差異很大，稱為可變殘基?？勺儦埢袀€(gè)別氨基酸的變化不影響蛋白質(zhì)的功能。通過比較同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列的差異，可以研究不同物種的親源關(guān)系和進(jìn)化。親源關(guān)系越遠(yuǎn)，氨基酸順序差異越大。(細(xì)胞色素C存在線粒體膜內(nèi)，在真核細(xì)胞生物氧化中傳遞電子。 人與黑猩猩 0 人與狗 11 人與猴子 1 人與酵母 44 人與豬、牛、羊 10 人與兔 9胰島素：*不同生物的氨基酸序列中有24個(gè)氨基酸殘基位置是不變的。*A、B鏈上的六個(gè)半胱氨酸是不變的，這對(duì)-S-S-鍵的形成非常關(guān)鍵。其他的可變。* 人和狗差異較

38、大，人和豬接近，所以豬的胰島素可治療人的糖尿病。胰島素結(jié)構(gòu)如下圖；同源蛋白質(zhì)序列的氨基酸差異數(shù)目與物種差異成比例，親緣關(guān)系越近，氨基酸序列差異越小。3.一級(jí)結(jié)構(gòu)的細(xì)微變化可直接影響其功能。分子病由于遺傳基因突變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的改變或缺失所引起的疾病。胰島素分子?。築鏈 24位 苯丙AA亮AA活性降低。 膀胱癌：P21蛋白（分子量21000） 12位 甘AA纈AA 重點(diǎn)討論鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血癥分子病 最早被認(rèn)識(shí)的一種分子病。 由于遺傳基因的突變導(dǎo)致血紅蛋白分子中氨基酸殘基被更換所造成。 血紅蛋白是存在于血液紅細(xì)胞中的一種蛋白質(zhì) 成熟的紅細(xì)胞含有大量的血紅蛋白，每個(gè)紅細(xì)胞含有3億個(gè)血紅蛋白分

39、子。血紅蛋白是由574個(gè)氨基酸殘基組成，兩條相同的鏈和兩條相同鏈（ 2 2）。 鐮刀形紅細(xì)胞中，血紅蛋白鏈的第6號(hào)氨基酸殘基由正常的親水性的谷氨酸（GLU）變成了疏水性的纈氨酸（VAL）。 這種變異來源于基因上遺傳信息的突變。導(dǎo)致血紅蛋白的等電點(diǎn)改變，溶解度降低，有扁圓形變成鐮刀形運(yùn)氧功能下降，細(xì)胞脆弱而溶血。 二. 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系血紅蛋白（Hb）的構(gòu)象與功能的關(guān)系 血紅蛋白和肌紅蛋白空間構(gòu)象上的相似性，是它們都具有基本的氧合功能。血紅蛋白是一個(gè)四聚體，分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此除了運(yùn)氧的功能外，還有運(yùn)輸質(zhì)子和二氧化碳的功能。最明顯的區(qū)別是與氧的結(jié)合具有協(xié)同性。Hb在體內(nèi)的主要功能為運(yùn)輸氧

40、氣，而Hb的別位效應(yīng)，極有利于它在肺部與O2結(jié)合及在周圍組織釋放O2。 Hb是通過其輔基血紅素的Fe2+與氧發(fā)生可逆結(jié)合的，每個(gè)血紅蛋白可結(jié)合4個(gè)氧分子。 血紅蛋白四聚體在開始時(shí)，其與氧親和力很小，一旦其中一個(gè)亞基與氧結(jié)合，亞基的三級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使亞基間結(jié)合變松，并引起其他亞基的改變，從而提高其余亞基與氧的親和力。同樣的道理，當(dāng)一個(gè)氧與血紅蛋白分離后，能降低其余亞基與氧的結(jié)合力，有助于氧的釋放。一個(gè)亞基的變構(gòu)作用，促進(jìn)另一亞基變構(gòu)的現(xiàn)象，稱為亞基間的協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)。Hb分子中第四亞基的氧合速度為第一亞基開始氧合時(shí)速度的數(shù)百倍。在不同氧分壓下，Hb氧飽和曲線呈“S”型。

41、(變構(gòu)效應(yīng)(allostery)某種物質(zhì)特異地與蛋白質(zhì)分子結(jié)合，觸發(fā)蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化，從而導(dǎo)致其功能活性的變化，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)。蛋白質(zhì)(或酶)的變構(gòu)效應(yīng)，在生物體內(nèi)普遍存在，這對(duì)物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)和某些生理功能的變化都是十分重要的。第七節(jié)、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點(diǎn) 1.兩性電離：Q蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，其分子兩端具有的游離氨基和羧基。Q側(cè)鏈中有一些解離基，谷氨酸、天門冬氨酸殘基中的和-羧基；賴氨酸殘基中的-氨基，精氨酸殘基的胍基和組氨酸的咪唑基。這些級(jí)團(tuán)可解離或結(jié)合氫離子。所以，蛋白質(zhì)屬于兩性化合物。pH = pI 凈電荷=0 pH pI凈電荷為負(fù)PrCOOHN

42、H3+ + H+ OH+ + H+ OH+PrCOO-NH2PrCOO-當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液在某一定pH值時(shí)，使某特定蛋白質(zhì)分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場(chǎng)中既不向陽極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) （isoelectric point，pI）。2.等電點(diǎn)蛋白質(zhì)分子在某一PH值時(shí)，帶的正負(fù)電荷相等，蛋白質(zhì)分子以兩性離子狀態(tài)存在，在電場(chǎng)中即不向陰極移動(dòng)，也不向陽極移動(dòng)，這時(shí)的PH值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。例如：蛋清蛋白的等電點(diǎn)為4.6蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)：蛋白質(zhì)的分子呈電中性，以兩性離子狀態(tài)存在。蛋白質(zhì)的溶解度最低，滲透壓、粘度最低。各種蛋白質(zhì)分子由于所含的堿性氨基酸和酸性氨

43、基酸的數(shù)目不同，等電點(diǎn)也各不相同。 凡堿性氨基酸含量較多的蛋白質(zhì)，等電點(diǎn)就偏堿 性，如組蛋白、精蛋白等。 凡酸性氨基酸含量較多的蛋白質(zhì)，等電點(diǎn)就偏酸性L當(dāng)溶液PH值PI時(shí)，蛋白質(zhì)呈陽離子。L當(dāng)溶液PH值PI時(shí)，蛋白質(zhì)呈陰離子。L當(dāng)溶液PH值=PI時(shí)，蛋白質(zhì)呈兩性離子 人體體液中許多蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)在pH5.0左右，所以在體液中以負(fù)離子形式存在。 二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 1.蛋白質(zhì)的水化作用球形蛋白質(zhì)分子表面有極性基團(tuán)，與水分子有強(qiáng)烈吸引力，所以，蛋白質(zhì)分子是高度水化分子。蛋白質(zhì)分子表面為多層水分子所包圍，稱水 化膜，從而阻止蛋白質(zhì)顆粒的相互聚集。直接吸附在蛋白質(zhì)表面的叫結(jié)合水，較遠(yuǎn)結(jié)合較松弛的稱自

44、由水。在等電點(diǎn)時(shí)，水化作用最弱，因整個(gè)分子呈電中性。2.電荷作用蛋白質(zhì)溶液在PH值PI時(shí)，蛋白質(zhì)分子帶有相同電荷，分子間排斥力加大，增強(qiáng)了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。電解質(zhì)可增強(qiáng)蛋白質(zhì)的水化作用。在蛋白質(zhì)的水溶液中加入少量的中性鹽（氯化鈉、硫酸鈉、硫酸氨）可增加蛋白質(zhì)分子表面的電荷，加大了溶解度。這種作用叫鹽溶。三、蛋白質(zhì)的沉淀作用 1.蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的原因：蛋白質(zhì)表面水化層。蛋白質(zhì)的帶電荷作用。某些基團(tuán)的離子化增強(qiáng)了蛋白質(zhì)的帶電性增加蛋白質(zhì)水化層的厚度。2.沉淀作用溶液中的蛋白質(zhì)失去穩(wěn)定作用而凝集沉淀析出的過程。3.引起蛋白質(zhì)沉淀的主要方法有下述幾種 ； 鹽析(Salting Out) 在蛋白質(zhì)溶液中加

45、入大量的中性鹽破壞表面的水化膜使其析出，這種方法稱為鹽析(可逆性）。Q常用的中性鹽有硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等。強(qiáng)電解質(zhì)可以中和蛋白質(zhì)表面的電荷，使蛋白質(zhì)產(chǎn)生沉淀。各種蛋白質(zhì)鹽析時(shí)所需的鹽濃度及pH不同，故可用于對(duì)混和蛋白質(zhì)組分的分離。例如用半飽和的硫酸銨來沉淀出血清中的球蛋白，飽和硫酸銨可以使血清中的白蛋白、球蛋白都沉淀出來。血清球蛋白清蛋白(NH4)2SO450%飽和度飽和析出析出NH3+鹽析沉淀的蛋白質(zhì)，經(jīng)透析除鹽，仍保證蛋白質(zhì)的活性。調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)溶液的pH至等電點(diǎn)后，再用鹽析法沉淀效果更好。Q鹽析法可將蛋白質(zhì)初步分離，要得到純品還必須采用其他方法。有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì) Q可與水混合的有機(jī)溶劑

46、，如酒精、甲醇、丙酮等，對(duì)水的親和力強(qiáng)，能破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化膜（脫水劑），在等電點(diǎn)時(shí)使蛋白質(zhì)沉淀。Q 在常溫下，有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)往往引起變性。例如酒精消毒滅菌就是如此。Q 在分離蛋白質(zhì)時(shí)應(yīng)在低溫條件下，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)沉淀后應(yīng)迅速分離，可用于分離制備各種血漿蛋白質(zhì)。重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)（不可逆）Q蛋白質(zhì)可以與重金屬離子如汞、鉛、銅、銀等結(jié)合成鹽而沉淀。Q沉淀的條件以pH稍大于等電點(diǎn)為宜，因?yàn)榇藭r(shí)蛋白質(zhì)分子有較多的負(fù)離子易與重金屬離子結(jié)合成鹽。Q重金屬沉淀的蛋白質(zhì)常是變性的，但若在低溫條件下，并控制重金屬離子濃度，也可用于分離制備不變性的蛋白質(zhì)。 臨床上這一性質(zhì)，搶救誤服重金屬鹽中毒的病人，給病人口服

47、大量蛋白質(zhì)，然后用催吐劑將結(jié)合的重金屬鹽嘔吐出來解毒。 生物堿試劑以及某些酸類沉淀蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)可與生物堿試劑(如苦味酸、鎢酸、鞣酸)以及某些酸(如三氯醋酸、過氯酸、硝酸)結(jié)合成不溶性的鹽沉淀，沉淀的條件應(yīng)當(dāng)是pH小于等電點(diǎn)，這樣蛋白質(zhì)帶正電荷易于與酸根負(fù)離子結(jié)合成鹽。四、蛋白質(zhì)的變性 和復(fù)性1.變性作用天然蛋白質(zhì)在某些物理或化學(xué)因素作用下，其特定的空間結(jié)構(gòu)被破壞，理化性質(zhì)產(chǎn)生改變、喪失生物學(xué)活性，這種作用稱之為蛋白質(zhì)的變性作用。2.蛋白質(zhì)變性的特點(diǎn)：蛋白質(zhì)只有空間構(gòu)象的破壞，蛋白質(zhì)變性本質(zhì)是次級(jí)鍵，二硫鍵的破壞，并不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)的變化。 變性后，蛋白質(zhì)的溶解度降低，凝結(jié)或沉淀?；钚曰鶊F(tuán)暴露，

48、易被蛋白酶分解，失去生理活性。3.引起蛋白質(zhì)變性的因素：物理因素加熱、加壓、脫水、攪拌、振蕩、紫外線照射、超聲波的作用等?；瘜W(xué)因素強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、重金屬鹽、十二烷基磺酸鈉(SDS)等。 在臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用于消毒及滅菌。同時(shí)，防止蛋白質(zhì)變性就能有效地保存蛋白質(zhì)制劑。4.蛋白質(zhì)的復(fù)性蛋白質(zhì)的復(fù)性蛋白質(zhì)發(fā)生變性，若變性程度較輕時(shí)，當(dāng)去除變性因素，蛋白質(zhì)仍能恢復(fù)或部分恢復(fù)其原來的構(gòu)象及功能，這種可逆性變性稱為復(fù)性。例如，核糖核酸酶中四對(duì)二硫鍵 。 不可逆性變性蛋白質(zhì)變性時(shí)破壞嚴(yán)重，不能恢復(fù)，稱為不可逆性變性 。蛋白質(zhì)變性、沉淀、凝固的關(guān)系l 1.蛋白質(zhì)變性不一定沉淀。（酸致變性）l 2.蛋白質(zhì)沉淀不一定變性。（鹽析作用）l 3.蛋白質(zhì)變性沉淀以后不一定產(chǎn)生凝固。l 4.凝固的蛋白質(zhì)一定沉淀和變性。五、蛋白質(zhì)主要呈色反應(yīng)1.雙縮脲反應(yīng)蛋白質(zhì)在堿性溶液中也能與硫酸銅發(fā)生相同反應(yīng)，產(chǎn)生紅紫色絡(luò)合物2.蛋白質(zhì)與酚試劑反應(yīng)生成藍(lán)色物質(zhì) 第一步是在堿性條件下，蛋白質(zhì)與銅作用生成蛋白質(zhì)-銅絡(luò)合物；第二步是此絡(luò)合物將磷鉬酸-磷鎢酸試劑（Folin 試劑）還原，產(chǎn)生深藍(lán)色（磷鉬藍(lán)和磷鎢藍(lán)混合物），顏色深淺與蛋白質(zhì)含量成正比。3.茚三酮反應(yīng) 氨基酸與水化茚三酮作用時(shí)，產(chǎn)生藍(lán)色反應(yīng)，由于蛋白質(zhì)是由許多氨基酸組成的，