第二章蛋白質的基礎知識1成都中醫藥大學峨眉學院童娟制授課目的：

本章主要闡述蛋白質和氨基酸的結構和性質，熟悉蛋白質對生物體的重要性和營養作用，了解蛋白質的分類。并在此基礎上地闡明氨基酸代謝的基礎知識。2成都中醫藥大學峨眉學院童娟制第一節蛋白質概述第二節氨基酸第三節蛋白質基本結構第四節蛋白質的基本性質授課時序：第五節氨基酸代謝第六節氨基酸、多肽、蛋白質類藥物簡介3成都中醫藥大學峨眉學院童娟制第一節蛋白質概述一、蛋白質的化學概念二、蛋白質的生物學功能三、蛋白質的元素組成四、蛋白質的分類4成都中醫藥大學峨眉學院童娟制“造物主”最初帶給生命以幾種形式或一種形式，然后進化接著開始從如此簡單的形式開始，永不停息地產生出業已存在的最美麗的最有價值的東西，而且今后仍將進化下去。——《物種起源》達爾文生命的起源必然是通過化學途經實現的，只要把蛋白質的化學成份弄清楚以后，化學就能著手制造出活的蛋白質來，如果化學有一天能用人工的方法制造蛋白質，那么這樣的蛋白質就一定會顯示出生命現象。——《反杜林論》恩格斯一.蛋白質的化學概念Protein字源出自希臘文它是“最初的”“第一重要的”意思蛋白質是生命存在的主要形式!定義：是由氨基酸組成的，具有復雜結構的大分子物質。5成都中醫藥大學峨眉學院童娟制二、蛋白質的生物學功能生物體的組成成分

酶調節功能

運輸和儲存

運動

防御

凝血

基因的調控營養構成生物機體的結構蛋白，如肌動蛋白、肌球蛋白具有催化功能的蛋白質免疫球蛋白氮平衡必需氨基酸互補作用6成都中醫藥大學峨眉學院童娟制三、蛋白質的元素組成蛋白質是一類含氮有機化合物，除含有碳、氫、氧外，還有氮和少量的硫。某些蛋白質還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、碘、鋅和銅等。這些元素在蛋白質中的組成百分比約為：

C50~60％H6~8％O19~24％N16%S0—4％其他微量N的含量平均為16%——凱氏（Kjadehl）定氮法的理論基礎。7成都中醫藥大學峨眉學院童娟制蛋白質含量的測定：

凱氏定氮法(測定氮的經典方法)

優點：對原料無選擇性，儀器簡單，方法也簡單；

缺點：易將其他氮都歸入蛋白質中,不精確。一般，樣品含氮量平均在16%，取其倒數100/16=6.25，即為蛋白質換算系數，其含義是樣品中每存在1g元素氮，就說明含有6.25g蛋白質；故：單位樣品中蛋白質的含量=單位樣品中含氮量×6.25

8成都中醫藥大學峨眉學院童娟制1、依據蛋白質的外形分類：①球狀蛋白質（globularprotein）：外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結晶，大多數蛋白質屬于這一類。②纖維狀蛋白質（fibrousprotein）：分子類似纖維或細棒，大多數不溶于水和稀鹽，堅韌物質。2、按照蛋白質的化學組成分：①簡單蛋白(simpleprotein)：又稱為單純蛋白質；這類蛋白質只含由

-氨基酸組成的肽鏈，不含其它成分。②結合蛋白(conjugatedprotein)：又稱為復合蛋白質；由簡單蛋白與其它非蛋白成分結合而成分。四、蛋白質的分類9成都中醫藥大學峨眉學院童娟制3、按照生物功能分類①活性蛋白質：參與代謝反應的蛋白質。②非活性蛋白質：對生物體起保護和支持作用的蛋白質。4、按營養價值分類：①完全蛋白質：含有人體所必須的各種氨基酸②不完全蛋白質：缺乏人體所必須的某些氨基酸四、蛋白質的分類10成都中醫藥大學峨眉學院童娟制

第二節氨基酸一、氨基酸的概念二、氨基酸的結構特點三、氨基酸的分類四、氨基酸的理化性質五、氨基酸的連接方式六、生物活性肽11成都中醫藥大學峨眉學院童娟制

氨基酸是蛋白質的基本結構單位。氨基酸是具有氨基（-NH2）或亞氨基和羧基（-COOH）的有機分子。一、氨基酸的概念（AminoAcid）12成都中醫藥大學峨眉學院童娟制不帶電形式

H2N—Cα—HCOOHR組成蛋白質的天然氨基酸主要有20種，除脯氨酸外，其他19種都具有α-型氨基酸的通式二、氨基酸的結構特點13成都中醫藥大學峨眉學院童娟制2、兩性電解質不帶電形式

H2N—C—HCOOHR+H3N—C—HCOO-R兩性離子形式

二、氨基酸的結構特點14成都中醫藥大學峨眉學院童娟制3、手性分子：旋光性除甘氨酸外，目前已知的天然蛋白質中的氨基酸均為的L-α-氨基酸二、氨基酸的結構特點15成都中醫藥大學峨眉學院童娟制三、氨基酸的分類根據氨基酸分子中所含氨基和羧基數目的中性氨基酸：分子中含一個氨基，一個羧基酸性氨基酸：分子中含一個氨基，兩個羧基堿性氨基酸：分子中含兩個氨基，一個羧基根據R基的物理性質分親水氨基酸：極性疏水氨基酸：非極性8種人體必須氨基酸：MetTrpLysValIleLeuPheThr假設來寫一兩本書16成都中醫藥大學峨眉學院童娟制外觀形狀：無色晶體或粉末狀熔點高：200～300℃溶解性：水中溶解度差別較大，不溶于有機溶劑。光學性質：紫外吸收性（酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸）、旋光性（L-α-型）1、一般物理性質四、氨基酸的理化性質17成都中醫藥大學峨眉學院童娟制2、一般化學性質四、氨基酸的理化性質氨基酸的等電點（PI）

PI：在某一條件下，氨基酸所帶凈電荷為零，此時環境的PH值18成都中醫藥大學峨眉學院童娟制1、肽鍵：氨基酸之間脫水后形成的共價鍵稱肽鍵，又稱酰胺鍵五、氨基酸的連接方式19成都中醫藥大學峨眉學院童娟制2、肽平面：肽鏈中從一個Cα到另一個Cα之間的結構五、氨基酸的連接方式20成都中醫藥大學峨眉學院童娟制2、特征肽單位是一個剛性平面結構肽鍵上的原子呈反式構型相鄰肽平面構成二面角（二）肽平面五、氨基酸的連接方式21成都中醫藥大學峨眉學院童娟制完全伸展的多肽主鏈構象α-碳原子酰胺平面Φ=1800，ψ=1800Φ=00，ψ=00的多肽主鏈構象酰胺平面Φ=00，ψ=00側鏈非鍵合原子接觸半徑22成都中醫藥大學峨眉學院童娟制3、肽：氨基酸通過肽鍵連接起來形成的化合物。.五、氨基酸的連接方式構成肽鏈的氨基酸已殘缺不全，稱為氨基酸殘基

23成都中醫藥大學峨眉學院童娟制4、多肽鏈五、氨基酸的連接方式多肽鏈可以看成由Cα串聯起來的無數個酰胺平面組成24成都中醫藥大學峨眉學院童娟制1、谷胱甘肽（GSH）在保持某些要求巰基的酶活性中起重要作用！六、生物活性肽25成都中醫藥大學峨眉學院童娟制短桿菌肽S由短桿菌產生的10肽環。2、

抗生素類多肽青霉素含D-Cys和D-Val的二肽衍生物作用于革蘭氏陽性細菌細胞壁肽聚糖的合成六、生物活性肽26成都中醫藥大學峨眉學院童娟制3、腦啡肽腦啡肽具有強烈的鎮痛作用，不上癮。Met-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu4、胰高血糖素

由胰島α-細胞分泌（β-細胞分泌胰島素），29肽。促進分解代謝的激素，同時胰島素的分泌。六、生物活性肽27成都中醫藥大學峨眉學院童娟制使子宮肌肉收縮，具有催產及促進乳腺排乳的作用。5、催產素六、生物活性肽28成都中醫藥大學峨眉學院童娟制第三節蛋白質基本結構一、蛋白質的一級結構二、蛋白質的空間結構三、蛋白質一級結構與功能的關系四、蛋白質空間結構與功能的關系29成都中醫藥大學峨眉學院童娟制1952年丹麥人Linderstrom-Lang最早提出蛋白質的結構可以分成四個層次:

一級結構：氨基酸序列

二級結構：α-螺旋，β-折疊

三級結構：所有原子空間位置

四級結構：蛋白質多聚體30成都中醫藥大學峨眉學院童娟制共價鍵次級鍵化學鍵

肽鍵一級結構氫鍵二硫鍵二、三、四級結構疏水鍵鹽鍵范德華力三、四級結構蛋白質分子中的共價鍵與次級鍵配位鍵31成都中醫藥大學峨眉學院童娟制一、蛋白質的一級結構一級結構又叫初級結構、基本化學結構或共價結構。1969年國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)定義為：一級結構即肽鏈中的氨基酸順序。32成都中醫藥大學峨眉學院童娟制研究一級結構需要闡明的內容包括：（1）蛋白質分子的多肽鏈數目。（2）每條肽鏈的末端殘基種類。（3）每條肽鏈的氨基酸順序。（4）鏈內或鏈間二硫鍵的配置等。一、蛋白質的一級結構33成都中醫藥大學峨眉學院童娟制

胰島素的一級結構一、蛋白質的一級結構34成都中醫藥大學峨眉學院童娟制——指蛋白質多肽鏈中主鏈原子的空間排布1、α-螺旋主要特征：多肽主鏈按右手或左手方向盤繞，一般形成右手螺旋。每圈螺旋：3.6個氨基酸殘基；螺距：0.54nm。結構穩定的主要化學鍵：氫鍵。構成螺旋的每個Cα都取相同的二面角。影響形成和穩定的因素：氨基酸組成和排列順序（一）蛋白質的二級結構二、蛋白質的空間結構35成都中醫藥大學峨眉學院童娟制α-螺旋二、蛋白質的空間結構36成都中醫藥大學峨眉學院童娟制2、β-折疊結構主要特征：多肽主鏈呈鋸齒狀折疊構象。側鏈R基交替地分布在片層平面的上下。結構穩定的主要化學鍵：氫鍵（一）蛋白質的二級結構二、蛋白質的空間結構37成都中醫藥大學峨眉學院童娟制主要特征：由多肽鏈上4個連續的氨基酸殘基組成。主鏈骨架以180°返回折疊。結構穩定的主要化學鍵：氫鍵。脯氨酸容易出現在這種結構中。3、

-轉角（一）蛋白質的二級結構二、蛋白質的空間結構38成都中醫藥大學峨眉學院童娟制主要特征：肽段有更大的任意性。穩定、非重復性結構。受R基的影響較大，經常是構成酶活性部位和其他蛋白質特異的功能部位。4、無規則卷曲

（一）蛋白質的二級結構二、蛋白質的空間結構無規則卷曲細胞色素C的三級結構39成都中醫藥大學峨眉學院童娟制1、定義：蛋白質分子主鏈和側鏈所有原子或原子團的空間排布關系。（二）蛋白質的三級結構二、蛋白質的空間結構2、構象特點結構為球形或近似球形。含多種二級結構單元。結構穩定的主要化學鍵：二硫鍵、次級鍵（氫鍵、范德華力、疏水鍵、離子鍵）三級結構與生物活性密切相關。血紅蛋白40成都中醫藥大學峨眉學院童娟制1、定義：由多條具有三級結構的多肽鏈彼此通過非共價鍵相互連接而成的聚合體結構2、亞基：四級結構中，每一個具有獨立的三級結構的多肽鏈。（三）蛋白質的四級結構二、蛋白質的空間結構3、維持亞基之間的化學鍵：氫鍵、離子鍵4、單獨的亞基一般沒有生物學功能，只有完整的四級結構才有生物學功能。41成都中醫藥大學峨眉學院童娟制蛋白質的一、二、三、四級結構42成都中醫藥大學峨眉學院童娟制三、蛋白質一級結構與功能的關系蛋白質一級結構決定其高級結構蛋白質一級結構與分子病代表病例：鐮刀型貧血癥

-鏈N端氨基酸排列順序12345678

Hb-A（正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…Hb-S（患者）Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…正常紅細胞與鐮刀形紅細胞的掃描電鏡圖鐮刀形紅細胞正常紅細胞43成都中醫藥大學峨眉學院童娟制四、蛋白質的空間結構與功能的關系蛋白質的三維結構決定其生物學功能別（變）構作用：含亞基的蛋白質由于一個亞基的構象改變而引起其余亞基和整個分子構象、性質和功能發生改變的作用。因別構而產生的效應稱別構效應。

Val取代Glu含氧-HbAO2O2粘性疏水斑點含氧HbS脫氧HbS疏水位點血紅蛋白分子凝集44成都中醫藥大學峨眉學院童娟制蛋白質的一級結構決定它的空間結構特定的空間結構是蛋白質具有生物活性的保證45成都中醫藥大學峨眉學院童娟制第四節蛋白質的基本性質46成都中醫藥大學峨眉學院童娟制一、蛋白質的兩性解離及等電點pH=pI

凈電荷=0pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負PrCOOHNH3++H++OH-+H++OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+

對某一蛋白質而言，在某一PH下，當它所帶正負電荷相等的時候，該溶液的pH值即為該蛋白質的等電點（pI）應用：等電沉淀技術、電泳分離蛋白質技術47成都中醫藥大學峨眉學院童娟制二、蛋白質的膠體性質高分子化合物粘度大、擴散慢易沉降不能透過半透膜親水性：水化層、雙電層

48成都中醫藥大學峨眉學院童娟制三、蛋白質的變性與復性1、蛋白質的變性作用：蛋白質因受某些物化因素的影響，分子的空間構象被破壞，從而導致其理化性質及生物學活性改變的現象2、變性因素：物理：高溫、高壓、射線等化學：強酸、強堿、重金屬鹽等。3、變性的本質：空間結構破壞，一級結構和分子量不變4、蛋白質變性后的表現：生物學活性喪失、理化性質改變5、蛋白質變性作用的應用意義消毒滅菌去除雜蛋白、純化藥物保存蛋白質生物制劑49成都中醫藥大學峨眉學院童娟制

6、蛋白質的復性影響蛋白質變性的理化因素消除后，某些變性蛋白質又恢復原來的空間構象，生物學活性也隨之恢復。變性復性注意：并不是所有變性蛋白都可以復性的！三、蛋白質的變性與復性注意：蛋白質變性后一級結構沒有發生變化。只是空間構象發生變化。50成都中醫藥大學峨眉學院童娟制（一）可逆的沉淀作用四、蛋白質的沉淀作用1、鹽溶與鹽析：在蛋白質溶液中加入中性鹽時，可產生以下兩種現象：在鹽濃度很稀的范圍內，隨著鹽濃度增加，蛋白質的溶解度亦隨之增加，這種現象稱鹽溶。與鹽溶作用相反，當溶液中鹽濃度提高到一定的飽和度時，蛋白質溶解度逐漸降低，蛋白質分子發生絮結，成沉淀析出，這種現象稱為鹽析。利用鹽析的原理，加中性鹽使蛋白質沉淀的方法叫做鹽析沉淀法。51成都中醫藥大學峨眉學院童娟