蛋白質件的課件資料

蛋白質件的課件資料第1頁/共56頁

第1節(jié)蛋白質的分子組成

一、蛋白質的元素組成二、蛋白質的構件分子三、蛋白質分子中氨基酸的連接方式第2頁/共55頁第2頁/共56頁

學習目標

1．敘述蛋白質的元素組成特點、基本組成單位及其結構特點

2．比較不同的pH環(huán)境對氨基酸解離的影響

3．說出氨基酸的理化性質

4．解釋肽、氨基酸殘基、多肽鏈第3頁/共55頁第3頁/共56頁

一、蛋白質的元素組成

元素組成：主要有碳、氫、氧、氮、硫等。有的含有少量的磷、鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬、碘等。

組成特點：各種蛋白質氮元素的含量平均為16%。

臨床應用：測定樣品中蛋白質的含量。

計算公式：

蛋白質含量(g)=樣品中含氮量（g）×100/16

=樣品中含氮量（g）×6.25第4頁/共55頁第4頁/共56頁

二、蛋白質的構件分子

——氨基酸

（一）氨基酸的結構特點組成蛋白質的氨基酸有20種，結構通式如下：HCOOHH2NRCα第5頁/共55頁第5頁/共56頁

氨基酸共同的結構特征：

①α-碳原子上都含有氨基（-NH2）稱為α-氨基酸（脯氨酸除外）。

②

α-碳原子都是不對稱碳原子。具有旋光異構現(xiàn)象（甘氨酸除外）

除脯氨酸和甘氨酸外，組成人體蛋白質的氨基酸均屬L-α-氨基酸。

第6頁/共55頁第6頁/共56頁

1.非極性疏水性氨基酸

R側鏈中含有非極性、疏水性基團；

2.極性中性氨基酸

R側鏈上含有極性但不電離的基團；

3.酸性氨基酸

R側鏈中含有羧基；

4.堿性氨基酸

R側鏈中含有氨基、胍基或咪唑基。（二）氨基酸的分類第7頁/共55頁第7頁/共56頁

（三）氨基酸的理化性質1．兩性解離與等電點

2．呈色反應

3．紫外吸收性質

第8頁/共55頁第8頁/共56頁

1．兩性解離與等電點

1）氨基酸是兩性電解質

氨基酸分子中氨基可接受H+帶正電荷，羧基可釋放H+帶負電荷。

2）氨基酸的等電點

在某一pH溶液中，氨基酸解離成正、負離子的趨勢相等,成為兼性離子,凈電荷為零,在電場中不移動,此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點（pI）。第9頁/共55頁第9頁/共56頁

氨基酸在不同的pH溶液中的解離狀態(tài)第10頁/共55頁第10頁/共56頁

2.呈色反應氨基酸與茚三酮在微酸性溶液中加熱生成藍紫色化合物，最大吸收峰為570nm波長。

3.紫外吸收性質色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸等芳香族氨基酸在280nm波長處有一特征性吸收峰。第11頁/共55頁第11頁/共56頁三、蛋白質分子中氨基酸的連接方式

1．肽鍵一個氨基酸的α－COOH

與另一個氨基酸的α－NH2

脫水縮合所形成的－CO-NH－稱為肽鍵。H2N-C-C-OH+HN-C-COOHR1HOHH△或酶-H2OH2N-C-C-N–C-COOHR2HR1HO肽鍵HR2第12頁/共55頁第12頁/共56頁

肽鍵平面

概念:

肽鍵中C-N鍵長介于單鍵和雙鍵之間，具有部分雙鍵性質，不能自由旋轉，參與組成肽鍵的6個原子(Cα1-CO-NH-Cα2)位于同一剛性平面，稱為肽鍵平面。肽鍵平面示意圖:第13頁/共55頁第13頁/共56頁

2．肽與多肽

肽：氨基酸通過肽鍵連接形成的化合物。

二肽：兩個氨基酸連接形成二肽。

三肽：三個氨基酸連接形成三肽。

多肽鏈：多個氨基酸連接成的鏈狀化合物。

氨基酸殘基：多肽鏈中的氨基酸在形成肽鍵時由于脫水變得稍有殘缺，被稱為氨基酸殘基。

N-端和C-端：含自由α-氨基的一端，稱氨基末端或N-端，含自由α-羧基的一端，稱羧基末端或C-端。第14頁/共55頁第14頁/共56頁

第2節(jié)蛋白質的結構與功能

一、蛋白質的基本結構（蛋白質的一級結構）

二、蛋白質的空間結構（一）蛋白質的二級結構（二）蛋白質的三級結構（三）蛋白質的四級結構

三、蛋白質的結構與功能的關系第15頁/共55頁第15頁/共56頁

學習目標

1．解釋a-螺旋結構、β-折疊結構、蛋白質一級結構、空間結構

2．比較蛋白質分子各級結構的主要化學鍵,說出蛋白質二級結構的主要形式

3．說出蛋白質各級結構的主要特征

4．簡述蛋白質的結構與功能的關系第16頁/共55頁第16頁/共56頁

即:

蛋白質的一級結構

概念：

氨基酸在蛋白質分子多肽鏈中的排列順序稱為蛋白質的一級結構。一級結構是蛋白質的基本結構，肽鍵是一級結構的主要結構鍵（主鍵）。胰島素的一級結構：由兩條多肽鏈構成，通過2個鏈間二硫鍵連接。

一、蛋白質的基本結構第17頁/共55頁第17頁/共56頁

二、蛋白質的空間結構

（一）蛋白質的二級結構（二）蛋白質的三級結構（三）蛋白質的四級結構第18頁/共55頁第18頁/共56頁

（一）蛋白質的二級結構

二級結構概念：多肽鏈中的主鏈（由肽鍵平面構成）進行盤曲、折疊形成的有規(guī)律的、重復出現(xiàn)的空間結構，但不涉及各R側鏈的空間位置。

二級結構的主要形式：α-螺旋、

β-折疊、β-轉角、無規(guī)卷曲。第19頁/共55頁第19頁/共56頁

概念:α-螺旋是指多肽鏈的主鏈沿其長軸方向繞同一中心軸盤繞形成的螺旋狀結構。

α-螺旋結構的特征：①以肽鍵平面為單位，以α-碳原子為旋轉，順時針走向，盤曲成右手螺旋；②每3.6個氨基酸殘基上升一圈,螺距為0.54nm;③主鏈原子構成螺旋的主體，外觀似彈簧樣棒狀結構，R基團均伸向螺旋外側；④螺旋圈之間，通過肽鍵中的>C=0與-NH-形成氫鍵以穩(wěn)固構象。氫鍵方向與螺旋長軸平行。1．α-螺旋

第20頁/共55頁第20頁/共56頁α-螺旋結構示意圖第21頁/共55頁第21頁/共56頁

概念:β-折疊是指由多肽鏈主鏈形成的相對伸展的鋸齒狀結構。由于常為兩條或兩條以上肽鏈側向聚集在一起形似扇面狀，故又稱為β-片層。

β-折疊結構的特征：①多肽鏈幾乎完全呈伸展狀態(tài)，相鄰的肽鍵平面彼此折疊成鋸齒狀（1100夾角）；②氨基酸R側鏈交錯位于鋸齒狀結構上下方；③兩個以上肽段的β-折疊平行排列；兩條鏈的N-端在同一側的稱為順向平行

N-端與C-端在同一側的稱為逆向平行④相鄰肽段之間的肽鍵形成氫鍵維系穩(wěn)定，氫鍵的方向與長軸垂直。2．β-折疊

第22頁/共55頁第22頁/共56頁

N-末端

N-末端C-末端N-末端β-折疊結構示意圖

第23頁/共55頁第23頁/共56頁

3．β-轉角

β-轉角是指多肽鏈主鏈經180°回折形成的

U形轉折結構。通常由

4個連續(xù)的氨基酸殘基構成，第一個殘基的

>C=0與第四個殘基的

-NH-形成氫鍵，以維系構象的穩(wěn)定。

β-轉角結構示意圖第24頁/共55頁第24頁/共56頁

4．無規(guī)卷曲

無規(guī)卷曲是指多肽鏈中除以上幾種比較規(guī)則的構象外，其余那些不規(guī)則排列、沒有規(guī)律的那部分肽鏈構象，又稱自由折疊。但在特定的蛋白質分子，這種構象形式則是固定的。第25頁/共55頁第25頁/共56頁

（二）蛋白質的三級結構

概念：多肽鏈在二級結構的基礎上，由于R基團的相互作用，進一步盤曲、折疊而形成的空間結構，包括主、側鏈中所有原子和基團在三維空間的整體排布。

結構域：在三級結構的形成過程中，肽鏈中鄰近的二級結構可折疊成一個或數(shù)個較為緊密、相對獨立、具特定構象、承擔不同功能的區(qū)域，稱為結構域。

第26頁/共55頁第26頁/共56頁

1．疏水基團多積聚在分子內部，親水基團則多分布在分子表面；

2．在分子表面或局部，可形成具有特定構象（多呈“口袋”、“洞穴”、或“裂縫”狀）能發(fā)揮生物學功能的特殊區(qū)域；

3．依靠R基團之間形成的次級鍵亦稱副鍵維系穩(wěn)定，主要包括疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范德華引力等，以疏水鍵最為重要；

4．由一條多肽鏈構成的蛋白質，三級結構為最高結構,形成三級結構才表現(xiàn)生物活性。

三級結構的特點如下：第27頁/共55頁第27頁/共56頁

維系蛋白質三級結構的化學鍵

①離子鍵②氫鍵③疏水鍵④范德華引力⑤二硫鍵第28頁/共55頁第28頁/共56頁

蛋白質的三級結構示意圖第29頁/共55頁第29頁/共56頁

四級結構概念:

在蛋白質分子中,兩個或兩個以上亞基通過非共價鍵的相互作用，聚合成更為復雜的空間結構。

亞基：由兩條或兩條以上多肽鏈組成的蛋白質，其中每一條具有獨立三級結構的多肽鏈稱為一個亞基。（三）蛋白質的四級結構第30頁/共55頁第30頁/共56頁

1．亞基單獨存在時，一般不具有生物學功能；

2．在同一蛋白質分子中所含的亞基，可相同也可不相同；

3．各亞基之間形成的非共價鍵（包括氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和范德華引力等）維系四級結構的穩(wěn)定性。

四級結構的特點如下：第31頁/共55頁第31頁/共56頁

蛋白質的四級結構示意圖

Hb是由兩個α-亞基和兩個β-亞基構成的α2β2四聚體第32頁/共55頁第32頁/共56頁

第三節(jié)蛋白質的理化性質

一、蛋白質的兩性解離二、蛋白質的膠體性質三、蛋白質的沉淀與變性四、蛋白質的紫外吸收性質五、蛋白質的呈色反應

第33頁/共55頁第33頁/共56頁

學習目標

1．解釋蛋白質等電點、電泳、蛋白質沉淀、蛋白質變性

2．分析不同的pH環(huán)境對蛋白質兩性解離的影響

3．說出蛋白質膠體溶液的兩個穩(wěn)定因素

4．簡述引起蛋白質變性的理化因素，描述變性蛋白質的本質及特點

5．簡述蛋白質沉淀與變性作用在臨床上的應用第34頁/共55頁第34頁/共56頁

一、蛋白質的兩性解離

1、蛋白質為兩性電解質

①肽鏈的N-端和C-端分別有游離的氨基和羧基,

②

某些氨基酸R側鏈中含有可解離的基團,如羧基、氨基、胍基、咪唑基等。酸性基團可釋出H＋成陰離子，堿性基團可接受H＋成陽離子，故蛋白質為兩性電解質。

2、蛋白質的等電點（pI）

在某一pH溶液中，蛋白質解離成陰離子和陽離子的趨勢相等成為兼性離子，即凈電荷為零，此時溶液的pH值稱為該蛋白質的等電點。第35頁/共55頁第35頁/共56頁

蛋白質在不同pH溶液中的解離狀態(tài)：

PCOOHNH3+OH－PCOO-NH3+OH—H+PCOO—NH2陽離子pH＜pI兩性離子pH=pI陰離子pH＞pIPCOOHNH2H+PCOOHNH3+OH－PCOO-NH3+OH—H+PCOO—NH2陽離子pH＜pI兩性離子pH=pI陰離子pH＞pIPCOOHNH2H+第36頁/共55頁第36頁/共56頁

3、電泳

概念：電泳是指帶電顆粒在電場中向相反電極移動的現(xiàn)象。

臨床應用：通過電泳技術，可將混合蛋白質進行分離。醋酸纖維薄膜電泳可將血清蛋白質分成Alb、

α1-、α2-、β-、γ-球蛋白五條區(qū)帶。血清蛋白電泳圖譜：第37頁/共55頁第37頁/共56頁

正常值及臨床意義：

清蛋白（AIb）

65.7±7.6%

明顯降低見于嚴重肝炎、肝硬化、腎炎、腎病綜合癥。

α1-球蛋白2.3±1.7%α2-球蛋白5.7±2.1%β-球蛋白8.8±3.1%

γ-球蛋白

17.5±4.2%

升高程度與肝炎嚴重程度成正比，慢性肝炎、肝硬化升高明顯。第38頁/共55頁第38頁/共56頁

二、蛋白質的膠體性質

蛋白質溶液具有膠體溶液的性質：溶液擴散速度慢、粘度大，尤其重要的是不能透過半透膜。

蛋白質膠體溶液的兩個穩(wěn)定因素：

①水化膜

②同性電荷第39頁/共55頁第39頁/共56頁

蛋白質膠體顆粒的沉淀第40頁/共55頁第40頁/共56頁

三、蛋白質的沉淀與變性

（一）蛋白質的沉淀

1.概念：蛋白質分子從溶液中析出的現(xiàn)象稱為蛋白質的沉淀。

常用的沉淀方法有：

1）鹽析（一般不引起蛋白質變性）

2）有機溶劑沉淀

3）重金屬鹽沉淀

4）某些酸沉淀鹽第41頁/共55頁第41頁/共56頁

1.蛋白質變性的概念：

在某些理化因素作用下,蛋白質分子特定的空間構象破壞，從而引起其理化性質改變及

生物學活性喪失,這種現(xiàn)象稱為蛋白質的變性。蛋白質變性的本質：主要是次級鍵的破壞和二硫鍵的斷裂，不涉及一級結構的改。

2.變性蛋白質的特點：

①生物學活性喪失，

②溶解度降低，粘度增加，

③易被蛋白酶水解。（二）蛋白質的變性第42頁/共55頁第42頁/共56頁

（三）蛋白質變性在醫(yī)學上的應用

1）消毒滅菌如用酒精、紫外線照射、高溫高壓、蒸氣等理化方法達到消毒滅菌目的。

2）制備無蛋白血濾液

3）防止蛋白質變性，有效保存生物制品（例如酶、蛋白質制劑、疫苗、菌種、抗毒素等）。

第43頁/共55頁第43頁/共56頁

四、蛋白質的紫外吸收性質

蛋白質分子中的酪氨酸和色氨酸殘基含有共軛雙鍵，具有紫外吸收性質，吸收峰波長為280nm。蛋白質在280nm處的吸光度與蛋白質濃度呈正比。第44頁/共55頁第44頁/共56頁

五、蛋白質的呈色反應

（一）雙縮脲反應（二）酚試劑反應（三）染料結合反應第45頁/共55頁第45頁/共56頁

（一）雙縮脲反應

蛋白質及多肽分子中的肽鍵在堿性條件下與銅離子作用生成紫紅色化合物，在540nm波長處吸光度與蛋白質的含量成正比。

肽鍵越多反應顏色越深。第46頁/共55頁第46頁/共56頁

（二）酚試劑反應

蛋白質分子中的酪氨酸和色氨酸殘基，在堿性條件下與酚試劑反應生成藍色化合物，反應的靈敏度比雙縮脲反應高100倍。第47頁/共55頁第47頁/共56頁

（三）染料結合反應

某些蛋白質在pH＜pI的環(huán)境中，能與陰離子染料結合產生顏色反應，其色澤深淺與蛋白質含量成正比。

常用染料有：溴甲酚綠（BCG）、溴甲酚紫（BCP）、甲基橙等。臨床上常用BCG結合法測定血清清蛋白。第48頁/共55頁第48頁/共56頁

第四節(jié)蛋白質的分類

一、按蛋白質形狀分類二、按蛋白質組成分類三、按蛋白質功能分類第49頁/共55頁第49頁/共56頁

學習目標1