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1、 蛋白质Proteins 第一节蛋白质概论 summary 一 蛋白质的重要性二 蛋白质的组成三 蛋白质的分类 1 蛋白质是生物体的重要组成部分 Proteinsareimportantbiomolecules 一 蛋白质的重要性 Theimportanceofproteins 蛋白含量 在人体中占干重的50 左右 细菌 病毒 酵母 50 植物体内 茎 叶中的含量不高 植物种子含有丰富的蛋白质 分布 细胞各个部分都有蛋白质的存在 种类 种类多 每一种都具有不同生物学活性 生物信息的遗传是由蛋白质活动下实现的 主要表现为消瘦 疲乏无力 腹泻 贫血 血浆蛋白质浓度低下 营养性水肿 皮肤干燥粗糙 毛
2、发枯黄等 儿童还会出现生长发育迟缓 智力发育障碍等 蛋白质缺乏症 1 蛋白类营养素长期摄入不足或品种过于单一 缺乏必需的氨基酸 2 消化道慢性疾病导致的蛋白质类食物消化 吸收不良 3 严重的肝 肾等器官病变 造成蛋白质利用不佳 4 长期高热 甲亢 肿瘤等造成蛋白质分解加速 5 肾炎等病人由于蛋白尿等原因引起的蛋白质长期损失 6 老年人等因机体各器官功能低下造成消化 吸收及代谢过程的 衰弱 状态 蛋白质的生物功能Proteinshavemanydifferentbiologicalfunctions 1 酶的催化功能 Enzymaticcatalysis Firefliesemitlightca
3、talyzedbyluciferase 荧光素酶 withATP 2 运输和储存功能 Transportandstorage Erythrocytes 红细胞 containalargeamountofhemoglobins 血红蛋白 theoxygen transportingprotein 3 机械功能 Mechanicalfunctions Theproteinkeratin 角蛋白 isthechiefstructuralcomponentsofhair horn wool nailsandfeathers 4 运动功能 Movement striatedskeletalmusclec
4、ell 5 保护功能 Protection 6 信息传递功能 Informationprocessing SimpleAnatomyoftheRetina 视网膜 泛素蛋白 年诺贝尔化学奖授予泛素调节蛋白质降解研究成果 死亡标签 泛素 泛素是由有 个氨基酸组成的多肽 被指定的蛋白质上就会贴上一批泛素标签 形成一个短短的泛素链 因为只有泛素分子达到一定的量才能起到标签作用 这时贴上了 死亡标签 的蛋白质 就会走向细胞中的 垃圾桶 蛋白酶体 研究表明 通常一个人体细胞含有 万个蛋白酶体 所以能大量降解不合格或身体不需要的蛋白质 7 特殊功能的蛋白质 薄荷糖能给人清凉的感觉 科学家最近在分子水平上找
5、到了这种清凉感的根源 一种特殊的受体蛋白质TRPM8 7 特殊功能的蛋白质 二 蛋白质的组成 Compositionofproteins 1 化学组成 元素组成 Protein selementcomposing 微量的磷 铁 铜 碘 锌 钼 凯氏定氮 粗蛋白质含量 蛋白氮 6 25 富含蛋白质的食物 2 蛋白质的结构组成 Protein sbuilding blockunits 蛋白质 Pr 分子量很大 可水解成简单有机化合物 氨基酸 aminoacids Pr含有数以百计的氨基酸 aa 氨基酸按固定的排列顺序以共价键的形式连接形成长的不分支的链 蛋白质是由多肽组成的 蛋白质 分子量 600
6、0时 有完整的生物学功能 至少40个aa 多肽 分子量 6000时 不完全有生物学功能 3 蛋白质的水解 Hydrolysisofproteins 蛋白质可以被酸 碱和酶水解 可以产生aa 根据水解程度分 完全水解 产物为aa 不完全水解 产物不同的片断混合物 无确定组成成分 根据片断的大小 可以分为 1 酸水解 方法 6NHCl 煮沸回流20小时左右 或加压于120 C水解12小时 优点 水解彻底 水解的最终产物是L 氨基酸 没有旋光异构体生成 缺点 色氨酸全部破坏 丝 苏 酪氨酸部分破坏 有腐黑质生成 水解液呈黑色 2 碱水解 方法 6MNaOH或4MBa OH 2煮沸6小时 优点 色氨酸
7、不被破坏 水解液清亮透明 缺点 水解产生的氨基酸发生旋光异构作用 产物中有L D 型两类氨基酸 3 酶水解 方法 蛋白质可以由蛋白酶水解 不同的蛋白酶专一性不同 优点 条件温和 常温常压 36 60 C 及pH2 8时 氨基酸不受破坏 无旋光异构体产生 缺点 各蛋白酶有不同的专一性 用单一的酶作用水解不彻底 三 蛋白质的分类 Classificationofproteins 一 依分子形状分类 Classifiedaccordingtoshape eggwhiteandspiderweb examplesofglobularandfibrousproteins 二 按组成分类 Classifi
8、edaccordingtocomposition 三 根据蛋白质的溶解度分类 Classifiedaccordingtosolubility 三 根据蛋白质的溶解度分类 Classifiedaccordingtosolubility 四 按结构与功能分类 Classifiedaccordingtostructureandfunction 1 酶2 调节蛋白3 转运蛋白4 贮存蛋白5 收缩和游动蛋白6 结构蛋白7 支架蛋白8 保护和开发蛋白9 异常蛋白 p158页表4 3 四 蛋白质分子的构象与结构层次蛋白质都有自己特有的天然空间结构 称为构象 第二节蛋白质的结构单元 氨基酸 Aminoacid
9、s 一 氨基酸的结构与分类二 氨基酸的性质三 氨基酸的分离分析 氨基酸是蛋白质的结构单元 这一点已由蛋白质的水解可以得到证明 所有生物中最常的是20种氨基酸 在生物界中是通用的 氨基酸通式为 氨基酸的结构和分类 Structureandclassificationofaminoacids 一 基本结构 Aminoacidshavecommonstructuralfeatures Rgroup 氨基 酸基 H Glycine CH3 Alanine JuangRH 2004 BCbasics Gly Ala Val Leu Ile Phe Tyr Trp Cys Met S S 氨基酸不同 它的
10、R基团就不同 氨基酸的通式及a 碳 氨基酸存在对映异构体 镜像 化性相同 物性 旋光度 不同 立体结构不同 20种氨基酸中 除甘氨酸外 其 碳原子都是手征性碳原子 甘油醛 和糖类一样 氨基酸的D L 构型 并不代表其旋光方向 氨基酸的名称一般使用它的英文的前三个字母作为缩写附号表示 有时有单字母表示 124页表3 1 二 氨基酸的分类 Classificationofaminoacids 1 参加蛋白质组成的氨基酸 Aminoacidsfoundinproteins 1 有遗传密码的氨基酸 Standard aminoacids 2 无遗传密码 但在蛋白质中发现的 Aminoacidsderi
11、vativesinproteins 2 不参加蛋白质组成的氨基酸 Nonproteinaminoacids 1 参加Pr组成的氨基酸 1 有遗传密码的aa 共有20种 可根据侧链的极性不同 将这些氨基酸分成四类 有的是按照R基团的结构来分 非极性R基氨基酸 侧链无极性 不带电荷的极性R基的aa 带正电荷的极性R基aa 碱性aa 带负电荷的极性R基aa 酸性aa 非极性R氨基酸 侧链无极性 Gly甘氨酸GAla丙氨酸AVal缬氨酸VLeu亮氨酸LILe异亮氨酸IMet甲硫氨酸M 非极性R氨基酸 侧链无极性 芳香族氨基酸 Phe F苯丙氨酸 Tyr Y酪氨酸 Trp W色氨酸 吲哚基 PKU孩子的
12、肝脏里缺少这样一种酶 苯丙氨酸不能得到正常的代谢 而没有经过转化的苯丙氨酸是一种对身体有害的物质 一旦上升到神经系统 将对患者的脑组织造成无法修复的损伤 患者的智力将逐渐下降 并出现头发发黄 湿疹 脾气暴躁 动作不能协调 语言发育迟缓等病态特征 不治疗或者晚治疗的孩子 99 都存在有智能障碍 PKU儿童 枫糖尿症是分支氨基酸的先天性代谢异常疾病 患儿尿有特殊的枫糖味 不带电荷的极性R基的aa Ser丝氨酸SThr苏氨酸TCys半胱氨酸CPro脯氨酸PAsn天冬酰胺NGln谷氨酰胺Q 带正电荷的极性R基aa 碱性aa Lys赖氨酸KArg精氨酸RHis组氨酸H 咪唑基胍基 带负电荷的极性R基aa
13、 酸性aa Asp天冬氨酸DGlu谷氨酸E POLAR NON POLAR His Gly Acidic Neutral Basic Asp Glu Gln Cys Asn Ser Thr Lys Arg Ala Val Ile Leu Met Phe Trp Pro 氨基酸的极性分类 极性或非极性 是蛋白质性质之所系 Tyr 按氨基酸是否能在人体内合成分 1 必需氨基酸 指人体内不能合成的氨基酸 必须从食物中摄取 有八种 Lys 赖氨酸 Trp 色氨酸 Met甲硫氨酸 Phe苯丙氨酸 Val缬氨酸 Leu亮氨酸 Ile异亮氨酸 Thr苏氨酸 2 非必需氨基酸 指人体内可以合成的氨基酸 有十种
14、 3 半必需氨基酸 指人体内可以合成但合成量不能满足人体需要 特别是婴幼儿时期 的氨基酸 有两种 组氨酸 His 精氨酸 Arg 氨基酸的分类 二十种氨基酸的结构特点支链氨基酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸含羟基的氨基酸 丝氨酸 苏氨酸含硫的氨基酸 半胱氨酸 含巯基 甲硫氨酸 含硫甲基 含苯环的氨基酸 苯丙氨酸 色氨酸 酪氨酸含胍基的氨基酸 精氨酸含咪唑基的氨基酸 组氨酸亚氨基酸 脯氨酸含酰胺的氨基酸 天冬酰胺 谷氨酰胺含吲哚基的氨基酸 色氨酸含 氨基的氨基酸 赖氨酸 125页 也称修饰氨基酸 是在蛋白质合成后 由基本氨基酸修饰而来 2 无遗传密码 但在蛋白质中发现的 Aminoacidsderi
15、vativesinproteins 胱氨酸 Cystine 半胱是Cysteine 广泛地存在于蛋白质中 它由两个半胱氨酸的巯基氧化之后形成的 形成二硫键 广泛存在于骨胶原蛋白和弹性蛋白中 肌肉蛋白 不组成蛋白质 但有生理功能 2 不参加蛋白质组成的氨基酸 Nonproteinaminoacids 还有D型氨基酸 很少 二 氨基酸的性质 Propertyofaminoacids 一 氨基酸的物理性质 Physicalpropertyofaminoacids 二 氨基酸的化学性质 Chemicalpropertyofaminoacids 一 氨基酸的物理性质 Physicalpropertyof
16、aminoacids 一般性质 Generalphysicalproperty 氨基酸的旋光性 Opticalactivityofaminoacids 氨基酸的光吸收 Thearomaticaminoacidsabsorblightstronglyintheultravioletregion 1 一般性质 Generalphysicalproperty 1 形态 均为白色结晶或粉末 不同氨基酸的晶型结构不同 2 溶解性 一般都溶于水 不溶或微溶于醇 不溶于丙酮 在稀酸和稀碱中溶解性好 3 熔点 氨基酸的熔点一般都比较高 一般都大于200 超过熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳 Alanine Valine Gly一种构型 无旋光性Thr和Ile有四种光学异构体 其余17种氨基酸有两种光学异构体 L型 D型 构成蛋白质的氨基酸均属L 型 2 氨基酸的旋光性 Opticalactivityofaminoacids L Thr D Thr L 别 Thr D 别 Thr NH2基与 OH在手性碳原子的同侧则称为别苏氨酸 别苏氨酸有L 别苏氨酸和D 别苏氨酸 外消旋物 D 型和L 型的等摩尔混
