分 基础综合(助理医师) 教案

《分 基础综合(助理医师) 教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分 基础综合(助理医师) 教案（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第一部分第一部分 基础综合基础综合第一章第一章 生物化学生物化学一、蛋白质的结构和功能一、蛋白质的结构和功能理解应用理解应用 1 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成 1.元素组成 从各种动、植物组织提取的蛋白质，经元素分析表明，含碳 5055、氢 68、氧 1924、氮 1319和硫 04。有些蛋白质还含有少量磷或金属 元素铁、铜、锌、锰、钴、钼等，个别蛋白质还含有碘。各种蛋白质的含氮量很接 均为 16。动植物组织中含氮物又以蛋白质为主，因此只要测定生物样品中的含氮量，就 可以按下式推算出样品中的蛋白质大致含量。 每克样品中含氮克数6.25100100 克样品中蛋白质含量（g） 2.基本单位 蛋

2、白质是高分子化合物，可以受酸、碱或蛋白酶作用而水解成为其基本组成单位 氨基酸。 (1) 氨基酸的一般结构式 蛋白质水解生成的天然氨基酸有 20 余种之多，但其化学结 构式具有一个共同的特点，即在连结羧基的碳原子上还有一个氨基，故称-氨基酸。- 氨基酸的一般结构式可用下式表示：由上式可以看出，除甘氨酸外，其余氨基酸的碳原子是一个不对称碳原子，具有旋 光异构现象，也有 D 系和 L 系两种构型。组成天然蛋白质的 20 种氨基酸多属于 L-氨基 酸。生物界中已发现的 D 系氨基酸大都存在于某些细菌产生的抗生素及个别植物的生物碱 中。 (2) 氨基酸的分类 组成蛋白质的氨基酸有 20 余种，但绝大多数

3、蛋白质只由 20 种氨 基酸组成。根据它们的侧链 R 的结构和性质分为以下四类：非极性 R 基氨基酸，这类氨 基酸的特征是在水中溶解度小于极性 R 基氨基酸。包括四种带有脂肪烃侧链的氨基酸(丙氨 酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸)；两种含芳香环氨基酸电荷的极性 R 基氨基酸 这类氨基 酸的特征是比非极性 R 基氨基酸易溶于水。包括三(苯丙氨酸和色氨酸)；一种含硫氨基酸 (甲硫氨酸)和一种亚氨基酸(脯氨酸)。不带电荷具有羟基的氨基酸(丝氨酸、苏氨酸和酪 氨酸)；两种具有酰胺基的氨基酸(谷氨酰氨和天冬酰胺)；一种含有巯基氨基酸(半胱氨酸) 和 R 基团只有一个氢但仍能表现一定极性的甘氨酸。带正电荷的

4、R 基氨基酸，这类氨基 酸的特征是在生理条件下带正电荷，是一类碱性氨基酸。包括在侧链含有氨基的赖氨酸； R 基团含有一个带正电荷胍基的精氨酸和含有弱碱性咪唑基的组氨酸。带负电荷的 R 基 氨基酸，天冬氨酸和谷氨酸都含有两个羧基，在生理条件下分子带负电荷，是一类酸性氨 基酸。 理解应用理解应用 2 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 1.肽键与肽链 两分子氨基酸可借一分子的氨（羧）基与另一分子的羧（氨）基脱去 1 分子水、缩合 成为最简单的肽，即二肽。在两个氨基酸之间新产生的酰胺键(-CO-NH-) 称为肽键。肽键 中的 CN 键具有部分双键的特征，不能自由旋转，其结果使肽键处在一个刚性的平面 上

5、，此平面被称为肽键平面 (酰胺平面)。两个肽键平面之间的 -碳原子，可以作为一 个旋转点形成二面角。二面角的变化，决定着多肽主键在三维空间的排布方式，是形成 不同蛋白质构象的基础。 二肽分子中的羧基能以同样方式与另一分子氨基酸的氨基缩合成三肽。如此进行下去， 依次生成四肽、五肽，许多氨基酸可连成多肽。肽链分子中的氨基酸相互衔接，形成长链，称为多肽链。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而有残缺，故称为氨基酸残基。蛋白 质就是由许多氨基酸残基组成的多肽链。多肽链中有自由氨基的一端称为氨基末端或 N-末 端；有自由羧基的一端称羧基末端或 C-末端。每条多肽链中氨基酸残基顺序编号都是从 N端开始，N端在左，

6、C端在右。命名短肽从 N-末端开始指向 C-末端。 2.一级结构 氨基酸残基在多肽链中的排列顺序及其共价连接称为蛋白质的一级结构，肽键是其基 本结构键，有些尚含有二硫键，由两个半胱氨酸巯基（-SH）脱氢氧化而生成。 蛋白质分子的一级结构是其生物学活性及特异空间结构的基础。尽管各种蛋白质都有 相同的多肽链骨架，而各种蛋白质之间的差别是由其氨基酸残基组成、数目以及氨基酸残 基在蛋白质多肽链中的排列顺序决定的。氨基酸残基排列顺序的差别意味着从多肽链骨架 伸出的侧链 R 基团的性质和顺序对于每一种蛋白质是特异的因为 R 基团有不同的大小， 带不同的电荷，对水的亲和力也不相同。即蛋白质分子中氨基酸残基的

7、排列顺序决定其空 间构象。 3.二级结构螺旋 蛋白质分子的二级结构是指多肽链骨架中原子的局部空间排列，并不涉及侧链的构象。 在所有已测定的蛋白质中均有二级结构的存在，主要形式包括 螺旋结构、-折叠和 - 转角等。 -螺旋结构 1951 年，Pauling 和 Corey 根据多肽链骨架中刚性平面及其它可以旋转的 原子提出多肽构象是螺旋结构，他们称之为 -螺旋，其特点如下： (1)多肽链主链围绕中心轴有规律的螺旋式上升，每隔 3.6 个氨基酸残基螺旋上升一圈， 每个氨基酸残基向上平移 0.15 nm，故螺距为 0.54 nm。 (2)第一个肽平面羰基上的氧与第四个肽平面亚氨基上的氢形成氢键，氢键

8、的方向与螺 旋长轴基本平行。氢键是一种很弱的次级键，但由于主链上所有肽键都参与氢键的形成， 所以 -螺旋很稳定。 (3)组成人体蛋白质的氨基酸都由（是）L氨基酸，故（所以只能）形成右手螺旋。 侧键 R 基团伸向螺旋外侧。 4.三级和四级结构概念 具有二级结构的一条多肽链，由于其序列上相隔较远的氨基酸残基侧链的相互作用， 而进行范围广泛的盘曲与折叠，形成包括主、侧链在内的空间排列，这种在一条多肽链中 所有原子在三维空间的整体排布称为三级结构。例如，存在于红色肌肉组织中的肌红蛋白 （Mb） ，是由 153 个氨基酸残基构成的单链蛋白质，含有一个血红素辅基，能够进行可逆 的氧合与脱氧。X-射线衍射法

9、测定了它的空间构象，多肽链中 螺旋占 75，形成 A 至 H 8 个螺旋区，两个螺旋区之间有一段无规卷曲，脯氨酸位于拐角处。由于侧链 R 基团的相 互作用，多肽链盘绕、折叠成紧密的球状结构。亲水 R 基团大部分分布在球状分子的表面； 疏水 R 基团位于分子内部，形成一个疏水“口袋”。血红素位于“口袋”中，它的 Fe 离子配位 与组氨酸相连。Mb 的空间构象与血红蛋白（Hb）的一条 链的空间构象基本相同。但 Hb 是由 2 条 肽链和 2 条 肽链（22）组成，链的 141 个氨基酸残基构成 7 个螺旋 区；-链的 146 个氨基酸残基构成 8 个螺旋区。4 条肽链分别在三维空间盘曲折叠成紧密

10、的球状结构。 三级结构中多肽链的盘曲方式由氨基酸残基的排列顺序决定。三级结构的形成和稳定 主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键和 Van der waals 力。蛋白质分子中含有许多疏水基团， 如 Leu、Ile、Phe、Val 等氨基酸残基的 R 基团。这些基团具有一种避开水、相互集合而藏 于蛋白质分子内部的自然趋势，这种结合力称疏水键，它是维持蛋白质三级结构的最主要 稳定力量。酸性和碱性氨基酸的 R 基团可以带电荷，正负电荷互相吸引形成盐键；邻近的 两个半胱氨酸则以二硫键结合。其它基团可通过氢键及 van der Waals 力结合，尽管结合力 很弱，但数量颇多，可以保持三级结构的稳定。 许多

11、有生物活性的蛋白质由两条或多条肽链构成，肽链与肽链之间并不是通过共价键 相连，而是由非共价键维系。每条肽链都有自己的一、二和三级结构。这种蛋白质的每条 肽链被称为一个亚基。由亚基构成的蛋白质称为寡聚蛋白。寡聚蛋白中亚基的立体排布、 亚基之间的相互关系称为蛋白质的四级结构。对多亚基蛋白质而言，单独的亚基没有生物 学活性，只有完整的四级结构寡聚体才有生物学活性。如 Hb 是由 4 个两种不同的亚基组成四聚体，具有运输氧和 CO2的功能。实验证明：它的任何一个亚基单独存在都无此功能。 寡聚蛋白的亚基可以相同也可以不同。例如，过氧化氢酶是由四个相同的亚基组成，而天 冬氨酸氨甲酰基转移酶是由 12 个亚

12、基组成，其中有 6 个催化亚基和 6 个调节亚基。 【试题】下列关于肽键性质和组成的叙述正确的是 A.由 C 和 C-COOH 组成 B.由 C1和 C2组成来源 C.由 C 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 【解析】答案：D 本试题“考核肽键结构”。肽键 C-N 形成的单键较正常 C-N 的单键短，C=O 形成的双键 较正常的 C=O 双键长，肽键中的原子以共轭 键形式存在，因此肽键有一定程度双键性质。理解应用理解应用 3 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 1.等电点 蛋白质分子末端有自由的 -NH3+ 和 -COO- ；蛋白质分子中氨基酸残基侧链也含有可 游离

13、的基团，如赖氨酸的 -NH3+、精氨酸的胍基、组氨酸的咪唑基、谷氨酸的 -COO-和天 冬氨酸的 -COO-等。这些基团在溶液一定 pH 条件下可以结合与释放 H+ ，这就是蛋白质 两性游离的基础。在酸性溶液中，蛋白质解离成阳离子；在碱性溶液中，蛋白质解离成阴 离子。在某一 pH 值溶液中，蛋白质不解离，或解离成阳性和阴性离子的趋势相等，即成 兼性离子。此时溶液的 pH 值称为蛋白质的等电点（pI） 。 各种蛋白质的等电点不同，但大多数接近于 pH 5.0，所以在人及动物组织体液 pH 7.4 环境下，大多数蛋白质解离成阴离子。少数蛋白质含碱性氨基酸较多，分子中含有较多自 由氨基，故其等电点偏

14、碱性；此类蛋白质称碱性蛋白质。例如，鱼精蛋白和细胞色素 C 等。 也有少数蛋白质含酸性氨基酸较多，分子内含有较多的羧基，故其等电点偏酸性；此类蛋 白质称为酸性蛋白质，例如，丝蛋白和胃蛋白酶等。 在等电点时，蛋白质兼性离子带有相等的正、负电荷，称为中性微粒，故不稳定而易 于沉淀。可以利用蛋白质的这一特性以及各种蛋白质等电点的差异，从一混合蛋白质溶液 中分离不同的蛋白质。例如，利用猪胰腺提取胰岛素（pI = 5.305.35） ，可先调节组织匀 浆 pH 呈碱性，使碱性杂蛋白沉淀析出；再调节 pH 至酸性，使酸性杂蛋白沉淀。然后再调 节含有胰岛素的上清液 pH 至 5.3，得到的蛋白质沉淀即是胰岛

15、素的粗制品了。 2.沉淀 蛋白质从溶液中析出的现象，称为沉淀。沉淀蛋白质的方法有以下几种。 (1)盐析 在蛋白质溶液中若加大量中性盐，蛋白质胶粒的水化层即被破坏，其所带电 荷也被中和，蛋白质胶粒因失去这两种稳定因素而沉淀。此种沉淀过程称为盐析。盐析法 沉淀蛋白质常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠和氯化钠等。盐析时若溶液的 pH 在蛋白质的 等电点则效果最好。盐析沉淀的蛋白质不发生变性是其优点，故常用与天然蛋白质的分离； 缺点是沉淀的蛋白质中混有大量中性盐，必须经透析除去。 (2)重金属盐沉淀蛋白质 重金属离子如 Ag+、Hg2+、Cu2+、Pb2+ 等，可与蛋白质的负 离子结合，形成不溶性蛋白质沉淀

16、。沉淀的条件为 pH 稍大于蛋白质的 pI 为宜。临床上利 用蛋白质与重金属盐结合形成不溶性沉淀这一性质，抢救重金属盐中毒病人。给病人口服 大量酪蛋白、清蛋白等，然后再用催吐剂将结合的重金属盐呕出以解毒。 (3)生物碱试剂与某些酸沉淀蛋白质 生物碱试剂如苦味酸、鞣酸、钨酸等以及某些酸， 如三氯醋酸、磺酸水杨酸、硝酸等，可与蛋白质的正离子结合成不溶性的盐沉淀。沉淀的 条件是 pH 70 mg/dl）高过肾脏重吸收能力时，尿中就会 出现酮体，即为酮症。因酮体中占绝大部分的乙酰乙酸和 -羟丁酸都是相对较强的有机酸， 如在体内堆积过多会导致代谢性酸中毒，常称为酮症酸中毒。 【试题】体内脂肪大量动员时，肝内生成的乙酰辅酶 A 主要生成 A.葡萄糖 B.二氧化碳和水 C.胆固醇 D.酮体 E.草酰乙酸 【解析】答案：D本试题“考肝的生酮作用”肝有完整的生酮酶系，当