生物化学教学课件-蛋白质化学.ppt

生 物 化 学Biochemistry 生 物 化 学 的 概 念 第一章 蛋白质的结构与功能Chapter 1 Structure and Function of Protein 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。 蛋白质的功能 第一节 蛋白质的分子组成 一、蛋白质的元素组成 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。 二、氨基酸(amino acid) 组成蛋白质的基本单位是氨基酸。如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得到约二十种不同的氨基酸。除脯氨酸和甘氨酸外，其余均属于L-α-氨基酸。 氨基酸的分类： 根据R侧链基团解离性质的不同，可将氨基酸进行分类： 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： 极性氨基酸：Tyr，Cys，Ser，Thr，Asn，Gln； 非极性氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Pro，Phe ， Met ，Trp 。 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（pI）。 2．紫外吸收性质： 组成天然蛋白质分子的20种氨基酸中，只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸对紫外光有光吸收。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分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。 三、氨基酸通过肽键连接成肽 （一）肽(peptide) 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α-羧基与另一个氨基酸分子的α-氨基在适当的条件下经脱水缩合即生成肽。 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）。 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： (自学) 生物体内具有一定生物学活性的肽类物质称生物活性肽。重要的有谷胱甘肽、神经肽、肽类激素等。 1. 谷胱甘肽（GSH）： 全称为γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其巯基可氧化、还原，故有还原型（GSH）与氧化型（GSSG）两种存在形式。 谷胱甘肽的生理功用： 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。 2. 多肽类激素： 种类较多，生理功能各异。主要见于下丘脑及垂体分泌的激素。 第二节 蛋白质的分子结构 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。 二、蛋白质的一级结构 蛋白质的一级结构是指蛋白质多肽链中通过肽键连接起来的氨基酸的排列顺序，即多肽链的线状结构。 维系蛋白质一级结构的主要化学键为肽键。 胰岛素（Insulin）由51个氨基酸残基组成，分为A、B两条链。A链21个氨基酸残基，B链30个氨基酸残基。A、B两条链之间通过两个二硫键联结在一起，A链另有一个链内二硫键。 测定蛋白质的一级结构的主要意义（自学） 一级结构是研究高级结构的基础。 可以从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的关系。 可以为生物进化理论提供依据 可以为人工合成蛋白质提供参考顺序。 三、蛋白质的二级结构 蛋白质的二级结构是指蛋白质多肽链主链原子局部的空间结构，但不包括与其他肽段的相互关系及侧链构象的内容。维系蛋白质二级结构的主要化学键是氢键。 （一）蛋白质立体结构原则： 1.?由于C=O双键中的π电子云与N原子上的未共用电子对发生“电子共振”，使肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转。 2.与肽键相连的六个原子构成刚性平面结构，称为肽单元或肽键平面。但由于α-碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的肽键平面可以作相对旋转。 肽键平面——由于肽键具有