第一章 蛋白质的结构与功能【课程教案】.pptVIP

第一章 蛋白质的结构与功能 蛋白质(protein)是由氨基酸为单位组成的一类重要的生物大分子，是生命的物质基础。 第一节 蛋白质的分子组成 Section 1 The Molecular Components of Protein 蛋白质分子中主要的元素组成是：C、H、O、N、S等。其中N元素的含量相对稳定，约为16%，故每克氮相当于6.25克蛋白质。 一、氨基酸 组成蛋白质的基本单位是氨基酸（amino acid）。如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得到约20种不同的氨基酸。 这些氨基酸中，大部分属于L-?-氨基酸。其中，脯氨酸属于L-?-亚氨基酸，而甘氨酸则属于?-氨基酸。 ?-氨基酸的分子构型 （一）氨基酸的分类： 根据R侧链基团解离性质的不同，可将氨基酸分为三大类： 1. 酸性氨基酸——Glu，Asp；侧链基团在中性溶液中解离后带负电荷的氨基酸。 2. 碱性氨基酸——His，Arg，Lys；侧链基团在中性溶液中解离后带正电荷的氨基酸。 3. 中性氨基酸—— 侧链基团在中性溶液中不发生解离，因而不带电荷的氨基酸。可分为： a) 极性氨基酸：Tyr，Cys，Ser，Thr，Asn，Gln，Met，Trp； b) 非极性氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Pro，Phe。 （二）氨基酸的理化性质： 1．两性解离及等电点： 氨基酸分子是一种两性电解质。 通过改变溶液的pH可使氨基酸分子的解离状态发生改变。 氨基酸分子带有相等正、负电荷时，溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（isoelectric point, pI）。 天然蛋白质分子的20种氨基酸，以色氨酸和酪氨酸对紫外光有较强的光吸收。其吸收峰在280nm左右，以色氨酸吸收最强。 可利用此性质采用紫外分光光度法测定蛋白质的含量。 3．茚三酮反应： 氨基酸可与茚三酮缩合产生蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm。可利用此性质测定氨基酸的含量。 二、肽 （一）肽键与肽链： 蛋白质是由若干氨基酸的氨基与羧基经脱水缩合而连接起来形成的长链化合物。一个氨基酸分子的?-羧基与另一个氨基酸分子的?-氨基在适当的条件下经脱水缩合即生成肽(peptide)。 两氨基酸单位之间的酰胺键，称为肽键。 多肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。 多肽链具有方向性，头端为氨基端（N端），尾端为羧基端（C端）。 蛋白质与多肽的区别： 凡氨基酸残基数目在50个以上，且具有特定空间结构的肽称蛋白质； 凡氨基酸残基数目在50个以下，且无特定空间结构者称多肽。 （二）生物活性肽： 生物体内具有一定生物学活性的肽类物质称生物活性肽。 重要的生物活性肽有谷胱甘肽、神经肽、肽类激素等。 1. 谷胱甘肽（glutathione, GSH）： 是一种称为?-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸的三肽化合物。 还原型与氧化型谷胱甘肽的相互转变 Glu-Cys-Gly | S | S | Glu-Cys-Gly 解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用； 参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与体内多种氧化还原反应； 保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH维持还原状态； 维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细胞膜结构的破坏作用。 种类较多，生理功能各异。 多肽类激素主要见于下丘脑及垂体分泌的激素，如催产素（9肽）、加压素（9肽）、促肾上腺皮质激素（39肽）、促甲状腺素释放激素（3肽）。 神经肽主要与神经信号转导作用相关，包括脑啡肽（5肽）、?-内啡肽（31肽）、强啡肽（17肽）等。 第二节 蛋白质的分子结构与功能 Section 2 Molecular Structure and Function of Protein 蛋白质是由许多氨基酸单位通过肽键连接起来的，具有特定分子结构的高分子化合物。 由于蛋白质的分子结构非常复杂，为了便于研究、描述和理解，故根据丹麦科学家Linderstrom-Lang的建议，人为将蛋白质的分子结构划分为一、二、三、四级结构四个结构层次。 除一级结构外，蛋白质的二、三、四级结构均属于空间结构，即构象（conformation）。 构象是由于有机分子中单键的旋转所形成的。蛋白质的构象通常由非共价键（次级键）来维系。 一、蛋白质分子中的非共价键(次级键) 1. 氢键： 氢键(hydrogen bond)的形成常见于连接在一电负性很强的原子上的氢原子，与另一电负性很强的原子之间，如 C=O ┅┅ H-N。 氢键在稳定蛋白质的空间结构上起着重要的作用。 但氢键的键能较低(~12kJ/mol)，易被破坏。 2. 疏水键： 非极性物质在含水的极性环境中存在时，会产生