第二章生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者蛋白質(zhì)課件

第一章生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者-蛋白質(zhì)

本章主要內(nèi)容

蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)和高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)的變性與生物進(jìn)化

一.蛋白質(zhì)的分子組成

蛋白質(zhì)在人體內(nèi)的分布毛發(fā)指甲皮膚肌肉等富含蛋白質(zhì)的食物A.組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘

。

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。

由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%B.蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)物質(zhì)名稱化學(xué)式原子個(gè)數(shù)相對(duì)分子質(zhì)量水H2O３18硫酸H2SO4７92牛奶乳蛋白C1642H2652O492N420S12522436684人血紅蛋白C3032H4816O872N780S8Fe4951264500蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量為什么會(huì)這么大呢？蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量很大，是一種高分子化合物。蛋白質(zhì)的分子量圖中各種食物都富含蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)必需經(jīng)過(guò)消化成氨基酸才能被人體吸收利用。氨基酸就是組成蛋白質(zhì)的根本單位。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有約20種.C.氨基酸—組成蛋白質(zhì)的根本單位存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬L-氨基酸〔甘氨酸除外〕?！瞐〕、結(jié)構(gòu)CCOOHHRNH2

1.氨基酸的一般性質(zhì)

〔b〕肽鍵的結(jié)構(gòu)一個(gè)氨基酸的氨基與另一個(gè)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(gè)氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個(gè)氨基酸組成的肽那么稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。2.構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸特點(diǎn)L-型氨基酸具旋光性〔除甘氨酸外〕屬α-氨基酸〔脯氨酸為α-亞氨基酸〕屬兩性電解質(zhì)非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸3.氨基酸的分類*20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下:甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00纈氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

異亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非極性疏水性氨基酸色氨酸

tryptophanTrpW

5.89絲氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTryY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

蘇氨酸

threonineThrT5.602.極性中性氨基酸天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸20種氨基酸中有8種不能由人體合成，必須從外界攝取，稱為必需氨基酸8種必需氨基酸為:甲硫氨酸〔Met〕、色氨酸(Trp)、賴氨酸(Lys)、纈氨酸(Val)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)、蘇氨酸(Tyr)4.必需氨基酸5.半必需氨基酸在嬰幼兒時(shí)期，精氨酸和組氨酸在人體合成速度較慢，常常不能滿足機(jī)體組織構(gòu)建的需要。蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的上下，主要決定于所含必需氨基酸的種類、含量及其比例與人體需要的相近程度。6.氨基酸與美食調(diào)味雞精與味精7.氨基酸缺乏病癥

各種氨基酸是相互協(xié)同作戰(zhàn)單吃一兩種是不行的?缺乏組氨酸、精氨酸——小孩生長(zhǎng)發(fā)育受影響。?缺乏組氨酸、苯丙氨酸——會(huì)使眼睛充血或得白內(nèi)障。?缺乏精氨酸——造成不孕，使男人精子失去活力。?缺色氨酸——使丸睪丸萎縮，亦會(huì)使女性失去青春。?缺乏蛋氨酸——會(huì)堆積脂肪。

?缺乏色氨酸或異亮氨酸——?jiǎng)游锘驄雰焊闻K不能產(chǎn)生蛋白素和球蛋白，尿亦不能正常形成容易得水腫，易受病菌感染。?缺乏色氨酸或蛋氨酸——會(huì)造成脫毛氨基酸與保健概念是指氨基酸通過(guò)共價(jià)鍵即肽鍵連接而成的線性序列。肽鍵的結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)分子一級(jí)結(jié)構(gòu)第一階段：1959年以前提出蛋白質(zhì)立體化學(xué)原理α-螺旋模型1951年P(guān)auling和Gorey奠定了蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)研究理論根底四、蛋白質(zhì)分子構(gòu)象研究進(jìn)展

第二階段：1959年以后Kendrew采用X-射線結(jié)構(gòu)分析法揭示了肌紅蛋白的二、三級(jí)結(jié)構(gòu)分析方法的應(yīng)用：中子衍射、二維核磁共振法、圓二色法、激光拉曼光譜法等首次證實(shí)了α-螺旋在蛋白質(zhì)中存在蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)1、氨基酸在蛋白質(zhì)多肽鏈中的排列順序2、肽鍵是蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的根本結(jié)構(gòu)鍵RHCCαON一級(jí)結(jié)構(gòu)1965年我國(guó)科技工作者成功合成了具有生物學(xué)活性的—結(jié)晶牛胰島素

1、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈本身折疊或盤曲所形成的局部空間構(gòu)象2、維持蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)主要依靠氫鍵3、主要類型是α一螺旋蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)4、

-折疊也是一種重要的二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)類型螺旋結(jié)構(gòu)β-折疊股和β-折疊片β-發(fā)夾和Ω環(huán)回折三股螺旋無(wú)規(guī)卷曲★螺旋結(jié)構(gòu)和β-折疊〔1〕角蛋白〔keratin〕α-角蛋白〔4條α-螺旋〕原纖維微原纖維〔11條α-螺旋〕巨原纖維紡錘體型皮質(zhì)細(xì)胞角質(zhì)膜皮質(zhì)髓質(zhì)頭發(fā)頭發(fā)結(jié)構(gòu)β-折疊〔平行式〕氫健

氫健絲心蛋白與β-折疊

蠶絲的主要成分是絲心蛋白，而絲心蛋白的主要二級(jí)結(jié)構(gòu)是反平行排列的

-折疊。絲心蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)含有長(zhǎng)的重復(fù)序列片段，-Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-。Gly側(cè)鏈氫位于折疊平面的一側(cè)，而Ala和Ser的甲基側(cè)鏈和羥甲基側(cè)鏈位于折疊平面的另一側(cè)，堆積的折疊片靠側(cè)鏈之間的vanderWaals力結(jié)合在一起。1.蛋白質(zhì)在二級(jí)結(jié)構(gòu)形式的根底上進(jìn)一步盤曲.折疊而形成特定格式的三級(jí)結(jié)構(gòu)2.三級(jí)結(jié)構(gòu)主要依靠疏水鍵3.具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的某些蛋白質(zhì)多肽鏈即可表現(xiàn)生物學(xué)活性蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)肌紅蛋白是第一個(gè)被確定具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)

鯨魚肌紅蛋白是由153個(gè)氨基酸殘基組成的，另外含有一個(gè)血紅素。它的三級(jí)結(jié)構(gòu)是由一簇八個(gè)

-螺旋組成的，螺旋之間通過(guò)一些片段連接。

肌紅蛋白輔基－血紅素

原卟啉IX與Fe的絡(luò)合物－鐵原卟啉稱之為血紅素。血紅素中心的Fe應(yīng)當(dāng)有6個(gè)配位健，其中4個(gè)是與四個(gè)吡咯環(huán)上的N形成的，另外兩個(gè)配位健位于卟啉環(huán)平面上下。Fe可以是Fe2＋或Fe3＋，相應(yīng)的血紅素分別稱為亞鐵血紅素和高鐵血紅素。但只有亞鐵血紅素才能結(jié)合氧。結(jié)合氧的部位血紅素輔基第5個(gè)部位來(lái)自蛋白的第93位His血紅素中Fe的配位不結(jié)合氧時(shí)，F(xiàn)e突出平面結(jié)合氧時(shí)，F(xiàn)e被拉回平面帶有咪唑基的游離血紅素與CO結(jié)合肌紅蛋白與CO形成的復(fù)合物氧合肌紅蛋白CO對(duì)Fe的親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氧！1.不少蛋白質(zhì)是由兩個(gè)以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈組成的。這些多肽鏈之間沒(méi)有共價(jià)鍵連接，而是借次級(jí)鍵締合在一起。蛋白質(zhì)的這種結(jié)構(gòu)形式稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。2.此類蛋白質(zhì)只有完整四級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)活性HbA輔基αβ蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的各級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白氨基酸種數(shù)不同氨基酸數(shù)目不同氨基酸序列不同肽鏈空間結(jié)構(gòu)不同蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)極其多樣蛋白質(zhì)種類極其多樣蛋白質(zhì)功能極其多樣五、影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的因素

1、構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)

——結(jié)構(gòu)蛋白2、催化作用：如各種酶3、運(yùn)輸作用：血紅蛋白4、調(diào)節(jié)作用：如調(diào)節(jié)新陳代謝、生長(zhǎng)發(fā)育的某些激素等

5、免疫作用：如人體內(nèi)抗體六、蛋白質(zhì)的功能功能蛋白蛋白質(zhì)構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)頭發(fā)是由角蛋白組成，蛋白質(zhì)缺乏會(huì)使頭發(fā)分叉、斷裂，肌膚易老化生成皺紋。指甲：蛋白質(zhì)缺乏時(shí)會(huì)出現(xiàn)條紋，易斷裂。

血紅蛋白

特性：

紅細(xì)胞內(nèi)的一種紅色含鐵的蛋白質(zhì)運(yùn)輸氧氣和二氧化碳在氧濃度高的地方容易與氧結(jié)合，在氧濃度低的地方又容易與氧別離。作用：蛋白質(zhì)與物質(zhì)運(yùn)輸紅細(xì)胞與氧氣運(yùn)輸鐮刀狀紅細(xì)胞貧血病蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能改變1910年，赫里克醫(yī)生的診所來(lái)了一位黑人病人，病人臉色蒼白，四肢無(wú)力，是嚴(yán)重的貧血病患者。醫(yī)生使用所有能治療貧血病的藥物，但對(duì)這個(gè)病人無(wú)效。對(duì)病人做血液檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，紅細(xì)胞在顯微鏡不是正常的圓餅形，而是又長(zhǎng)又彎的鐮刀形，稱鐮刀狀細(xì)胞貧血癥。問(wèn)題：為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的性狀

1949年，美國(guó)鮑林博士首先意識(shí)到，紅細(xì)胞中血紅蛋白分子的異常引起紅細(xì)胞變形。

血紅蛋白究竟出了什么問(wèn)題？

為什么谷氨酸會(huì)被纈氨酸取代呢？

1956年，英國(guó)科學(xué)家英格拉姆發(fā)現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥患者血紅蛋白的肽鏈上，有一處的谷氨酸被纈氨酸取代。正常異?！彼幔劝彼幔劝彼帷?/p>

…－脯氨酸－纈氨酸－谷氨酸—…兩面凹的圓餅狀性狀……纈氨酸谷氨酸……CTTGAA…………DNAGAA……mRNA正常蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)CATGTA…………GUA……異常蛋白質(zhì)鐮刀型細(xì)胞病因分析蛋白質(zhì)參與調(diào)節(jié)新陳代謝

胰島素

胰高血糖素

甲狀腺激素

生長(zhǎng)激素

促激素釋放激素

促激素蛋白質(zhì)形成多種參與細(xì)胞新陳代謝的激素來(lái)調(diào)節(jié)生命活動(dòng)胰島素與糖尿病糖尿病，顧名恩義是一種尿中出現(xiàn)糖分的疾病。生長(zhǎng)激素〔蛋白質(zhì)〕調(diào)節(jié)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育蛋白質(zhì)構(gòu)成人體必需的催化和調(diào)節(jié)功能的各種酶科學(xué)家們相繼提取出許多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶從刀豆的種子中提取出脲酶的結(jié)晶通過(guò)化學(xué)試驗(yàn)證實(shí)

脲酶是一種蛋白質(zhì)“綠色健康，“酶〞力無(wú)限醫(yī)藥、洗滌劑、紡織、淀粉制糖、發(fā)酵、酒精、食品〔包括果蔬汁、啤酒釀造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂〕、飼料、皮革、造紙和化工等工業(yè)領(lǐng)域整聯(lián)蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞外表信號(hào)傳遞蛋白質(zhì)與疾病診斷

“蛋白質(zhì)指紋〞人體每一個(gè)器官不斷地向血液里釋放數(shù)百種不同的蛋白質(zhì)，而其中大約50種蛋白質(zhì)是各種器官獨(dú)有的，這些被科學(xué)家稱為各種器官的“蛋白質(zhì)指紋〞。當(dāng)疾病侵襲大腦、肝臟、腎臟或其他器官時(shí)，便改變了這些器官的蛋白質(zhì)指紋。這種改變最終可以在血液中被檢測(cè)出來(lái)。早期診斷重大疾病常見(jiàn)蛋白質(zhì)的分類：完全蛋白質(zhì)：所含的必需氨基酸種類齊全、數(shù)量充足、比例恰當(dāng)?shù)牡鞍踪|(zhì)，也稱優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)。肉類，家禽，奶類，蛋類等動(dòng)物性蛋白，能提供大部份的必需氨基酸需要，但完全蛋白往往會(huì)有較高的膽固醇及脂肪有礙身體健康。半完全蛋白質(zhì)：所含的必需氨基酸種類齊全，但其中一種或幾種數(shù)量缺乏，比例不適，如蔬菜，谷物，碗豆，扁豆等植物蛋白。不完全蛋白質(zhì)：所含的必需氨基酸種類不全，不能夠保證機(jī)體需要，如肉皮、魚翅等，只含部份必需氨基酸。蛋白質(zhì)的消化吸收和排泄消化：大分子量的蛋白質(zhì)不能被吸收，需分解成：氨基酸、二肽、三肽外源性蛋白質(zhì)：食物內(nèi)源性蛋白質(zhì)：腸道脫落細(xì)胞、消化酶吸收：被吸收的氨基酸稱為氨基酸池。利用：1、合成組織蛋白2、供給能量〔變成糖和脂類〕3、變成新的含氮物質(zhì)：嘌呤、尿酸、肌酐、肌酸------合成核酸及非必需氨基酸功能食品蛋白質(zhì)類型溶解性飲料乳清蛋白粘度湯、調(diào)味汁明膠持水性香腸、蛋糕、肌肉蛋白，雞蛋蛋白膠凝作用肉和奶酪肌肉蛋白和乳蛋白粘結(jié)-粘合肉、香腸、面條肌肉蛋白，雞蛋蛋白彈性肉和面包肌肉蛋白，谷物蛋白乳化香腸、蛋糕肌肉蛋白，雞蛋蛋白泡沫冰淇淋、蛋糕雞蛋蛋白，乳清蛋白脂肪和風(fēng)味的結(jié)合油炸面圈