《蛋白质的结构与功能授课用讲课文档》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质的结构与功能授课用讲课文档（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、蛋白质的结构与功能授课用第一页，共九十六页。u 蛋白质研究的历史蛋白质研究的历史18331833年，从麦芽中分离淀粉酶，随后从胃液中分离到类年，从麦芽中分离淀粉酶，随后从胃液中分离到类似胃蛋白酶的物质。似胃蛋白酶的物质。18641864年，血红蛋白被分离并结晶。年，血红蛋白被分离并结晶。1919世纪末，证实蛋白质有氨基酸组成，并合成了多种短世纪末，证实蛋白质有氨基酸组成，并合成了多种短肽。肽。2020世纪初，发现蛋白质的二级结构，完成胰岛素一级结构测定。世纪初，发现蛋白质的二级结构，完成胰岛素一级结构测定。2020世纪中叶，各种蛋白质分析技术相继建立，促进了蛋白质研究世纪中叶，各种蛋白质分析技
2、术相继建立，促进了蛋白质研究迅速发展。迅速发展。19621962年，确定了血红蛋白的四级结构。年，确定了血红蛋白的四级结构。2020世纪世纪9090年代，功能基因组与蛋白质组研究展开。年代，功能基因组与蛋白质组研究展开。第二页，共九十六页。第一节第一节 蛋白质是生命的物质基蛋白质是生命的物质基础础第三页，共九十六页。分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。朊病毒个部分都含有蛋白质。朊病毒含量高：人体的含量高：人体的45%45%为蛋白质，脾、肺、肌肉含为蛋白质，脾、肺、肌肉含量均超过量均超过80%80%， 细菌的含量为细菌的含量
3、为5080%5080%，干酵母的，干酵母的含量为含量为46.6%46.6%。u蛋白质的生物学重要性蛋白质的生物学重要性1.1.蛋白质是构成生物体的重要组成物质蛋白质是构成生物体的重要组成物质第四页，共九十六页。生物催化作用生物催化作用代谢调节作用代谢调节作用转运储存作用转运储存作用运动与支持作用运动与支持作用生物生物膜功能膜功能功能多样性功能多样性免疫保护作用免疫保护作用调控生长与分化调控生长与分化接受和传递接受和传递遗传信息遗传信息总而言之，没有蛋白质就没有生命总而言之，没有蛋白质就没有生命2.2.蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能第五页，共九十六页。很多蛋白质本身就为药物
4、（如一些多肽、激素等）；很多蛋白质本身就为药物（如一些多肽、激素等）；即使有效成分不是蛋白质，但在提取、分离时必然即使有效成分不是蛋白质，但在提取、分离时必然遇到有关蛋白质的处理问题；遇到有关蛋白质的处理问题；蛋白质的研究对有关药物的生产、储存、分析和应蛋白质的研究对有关药物的生产、储存、分析和应用等也具有重要的现实意义。用等也具有重要的现实意义。药学领域药学领域第六页，共九十六页。第二节第二节 蛋白质的化学组成蛋白质的化学组成第七页，共九十六页。蛋蛋白白质质平平均均含含N N量量为为总总蛋蛋白白的的1616，这这是是凯凯氏氏定定氮氮法法测测蛋蛋白白质含量的理论依据：质含量的理论依据： 蛋白质
5、含量蛋白质含蛋白质含量蛋白质含N N量量6.256.25 注意：一定要排除非蛋白质的注意：一定要排除非蛋白质的 氮对蛋白质含量测定的影响氮对蛋白质含量测定的影响主要元素组成：主要元素组成：C、H、O、N、S；有些还含有少量的有些还含有少量的P或金属元素或金属元素Fe、Cu、Zn、Mn等；个别等；个别蛋白质还含有碘。蛋白质还含有碘。蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成第八页，共九十六页。组成蛋白质的基本结组成蛋白质的基本结构单位是什么呢？构单位是什么呢？第九页，共九十六页。蛋白质的水解蛋白质的水解酸水解、酸水解、碱水解、蛋白酶水解碱水解、蛋白酶水解第十页，共九十六页。蛋白质的基本结构单位蛋白质的基本
6、结构单位氨基酸氨基酸R=H -GlycineR=CH3-AlanineCOOHR groupH2 NH（一）氨基酸的结构（一）氨基酸的结构第十一页，共九十六页。 存在自然界的氨基酸有存在自然界的氨基酸有180180余种，但组成人体余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有蛋白质的氨基酸仅有2020余种（基本氨基酸），且余种（基本氨基酸），且均属于均属于L-L-氨基酸（除甘氨酸）。氨基酸（除甘氨酸）。第十二页，共九十六页。从氨基酸的结构通式可以看出：从氨基酸的结构通式可以看出：构成蛋白质的基本氨基酸为构成蛋白质的基本氨基酸为-氨基氨基 酸，脯氨酸例外，为酸，脯氨酸例外，为-亚氨基酸。亚氨基酸。各种氨基酸
7、的区别在于各种氨基酸的区别在于R R侧链，侧链，R R不同蛋白不同蛋白 质的空间结构和理化性质也会发生变化。质的空间结构和理化性质也会发生变化。除除R R为为H H（甘氨酸）外，其余氨（甘氨酸）外，其余氨 基酸的基酸的-碳原子都是不对称的，碳原子都是不对称的， 可形成不同的构型，具有旋光性。可形成不同的构型，具有旋光性。 天然蛋白质中基本氨基酸均为天然蛋白质中基本氨基酸均为L-L-型。型。COOHH2CCH2CH2CH2H+N第十三页，共九十六页。组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有组成蛋白质的氨基酸共有20 20 20
8、 20 20 20 种种种种种种（二）氨基酸的分类（二）氨基酸的分类非极性氨基酸非极性氨基酸 极性氨基酸极性氨基酸 极性不带电荷的氨基酸极性不带电荷的氨基酸极性不带电荷的氨基酸极性不带电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸带负电荷的氨基酸带正电荷的氨基酸带正电荷的氨基酸不不不不同同同同的的的的 aa aa aa aa 在在在在于于于于 R R R R基团基团基团基团 的不同的不同的不同的不同1.1.根据根据R R基团的理化性质基团的理化性质第十四页，共九十六页。I I 非非非非极极极极性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（八八八八种种种种） 丙氨酸丙氨酸AlaCOOHCOOHCHCH3 3C CHHNHNH
9、22 CHCHC CHHCOOHCOOHNHNH22 CHCH3 3CHCH3 3 缬氨酸缬氨酸ValCOOHCOOHCHCH2 2C CHHNHNH2 2 CHCH3 3CHCH3 3CHCH亮氨酸亮氨酸Leu异亮氨酸异亮氨酸IleCOOHCOOHC CHHNHNH22 CHCHCHCH3 3CHCH2 2CHCH3 3第十五页，共九十六页。I I 非非非非极极极极性性性性氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（八八八八种种种种） 脯氨酸脯氨酸ProCOOHCOOHC CHHNHNHCHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2 苯丙氨酸苯丙氨酸PheCOOHCOOHC CHHNHNH2 2 CHCH2 2C
10、OOHCOOHCHCH2 2C CHHNHNH22 色氨酸色氨酸TrpN NHH 甲硫氨酸甲硫氨酸MetCOOHCOOHC CHHNHNH22 CHCH2 2CHCH2 2S SCHCH3 3吲哚基吲哚基第十六页，共九十六页。II极极极极性性性性不不不不带带带带电电电电荷荷荷荷的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（七七七七种种种种）CHCHCOOHCOOHC CHHNHNH22 苏氨酸苏氨酸ThrCHCH3 3HOHO 丝氨酸丝氨酸SerCOOHCOOHC CHHNHNH2 2 CHCH2 2HOHO半胱氨酸半胱氨酸CysCOOHCOOHC CHHNHNH22 CHCH2 2HSHS 酪氨酸酪氨酸
11、TyrCOOHCOOHC CHHNHNH2 2CHCH2 2HOHO巯基巯基第十七页，共九十六页。I II I 极极性性不不带带电电荷荷的的氨氨基基酸酸（七七种种） 天冬酰胺天冬酰胺AsnCOOHCOOHC CHHNHNH2 2 CHCH2 2C COOHH2 2N NCOOHCOOHC CHHNHNH22 谷氨酰胺谷氨酰胺GlnCHCH2 2C COOHH2 2N NCHCH2 2 甘氨酸甘氨酸GlyCOOHCOOHC CHHNHNH2 2HH第十八页，共九十六页。I II II I 带带带带负负负负电电电电荷荷荷荷的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（两两两两种种种种） 天冬氨酸天冬氨酸Asp
12、COOHCOOHC CHHNHNH2 2 CHCH2 2C COOHOHOCOOHCOOHC CHHNHNH22 谷氨酸谷氨酸GluCHCH2 2C COOHOHOCHCH2 2第十九页，共九十六页。I IV V 带带带带正正正正电电电电荷荷荷荷的的的的氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸（三三三三种种种种）(CH(CH2 2) )4 4 赖氨酸赖氨酸LysCOOHCOOHC CHHNHNH2 2HH2 2N N 精氨酸精氨酸ArgCOOHCOOHC CHHNHNH2 2 (CH(CH2 2) )3 3NHNHC CNHNHHH2 2N NCOOHCOOHC CHHNHNH22 组氨酸组氨酸组氨酸组氨酸H
13、isHisCHCH2 2N NHNHN胍基胍基咪唑基咪唑基第二十页，共九十六页。非极性氨基酸：缬、甲、脯、丙、亮、异亮、苯、色非极性氨基酸：缬、甲、脯、丙、亮、异亮、苯、色 写写写写 家家家家 谱谱谱谱 并并并并 晾晾晾晾 一晾一晾一晾一晾 本本本本 色色色色记忆方法记忆方法 极性氨基酸：酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰极性氨基酸：酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰极性氨基酸：酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰极性氨基酸：酪、丝、苏、半、甘、天酰、谷酰 老老 师师 说说 半半 干干 天谷天谷 咸咸 带负电：天冬氨酸、谷氨酸带负电：天冬氨酸、谷氨酸带负电：天冬氨酸、谷氨酸带负电：天冬氨酸、谷氨酸 带正电：
14、赖氨酸、精氨酸、组氨酸带正电：赖氨酸、精氨酸、组氨酸第二十一页，共九十六页。通常是常见氨基酸的衍生物。例如：通常是常见氨基酸的衍生物。例如：通常是常见氨基酸的衍生物。例如：通常是常见氨基酸的衍生物。例如：2.稀有氨基酸稀有氨基酸羟基化的氨基酸羟基化的氨基酸4-4-4-4-羟脯氨酸、羟脯氨酸、羟脯氨酸、羟脯氨酸、5-5-5-5-羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸羟赖氨酸 存在存在存在存在于结缔组织胶原蛋白中于结缔组织胶原蛋白中于结缔组织胶原蛋白中于结缔组织胶原蛋白中甲基化的氨基酸甲基组氨酸甲基化的氨基酸甲基组氨酸、甲基赖氨酸甲基赖氨酸 存在于存在于存在于存在于肌球蛋白中肌球蛋白中肌球蛋白中肌球蛋白中-羟基
15、谷氨酸存在于凝血酶原中，参与凝血羟基谷氨酸存在于凝血酶原中，参与凝血第二十二页，共九十六页。1986年年-硒代半胱氨酸，硒元素取代了半胱氨酸硒代半胱氨酸，硒元素取代了半胱氨酸中的硫元素；中的硫元素；2002年年-吡咯赖氨酸，赖氨酸的吡咯赖氨酸，赖氨酸的-氨基与（氨基与（4R，5R）- -4- -取代取代- -吡咯啉吡咯啉- -5- -羧酸以酰胺键相连而形羧酸以酰胺键相连而形成的化合物。成的化合物。是生物体内组成蛋白质的第是生物体内组成蛋白质的第21和第和第22种基本氨基酸，种基本氨基酸，均属于均属于L-L-氨基酸。氨基酸。SeH第二十三页，共九十六页。以游离或结合态存在细胞或组织中，大部分是常
16、见氨基以游离或结合态存在细胞或组织中，大部分是常见氨基以游离或结合态存在细胞或组织中，大部分是常见氨基以游离或结合态存在细胞或组织中，大部分是常见氨基酸的衍生物或异构型。例如：酸的衍生物或异构型。例如：酸的衍生物或异构型。例如：酸的衍生物或异构型。例如：3.非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸鸟氨酸、瓜氨酸是尿素循环的中间代谢产物；鸟氨酸、瓜氨酸是尿素循环的中间代谢产物；D-D-谷氨酸、谷氨酸、D-D-丙氨酸丙氨酸 存在于细菌细胞壁肽聚糖中；存在于细菌细胞壁肽聚糖中；-氨基丁酸由谷氨酸脱羧产生，为重要的神经递质。氨基丁酸由谷氨酸脱羧产生，为重要的神经递质。第二十四页，共九十六页。 1. 1.物理性质物理性质形态：均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型结构不同。形态：均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型结构不同。溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸溶解性：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。和稀碱中溶解性好。熔点：氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于熔点：氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于200200，超过熔点，超过熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧
