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1、第四章 蛋白质化学,学习要求,掌握氨基酸的组成结构、分类和性质，蛋白质的组成、结构和理化性质 熟悉维持蛋白质结构的作用力，蛋白质在生命活动中的重要性了解蛋白质的结构与功能的关系及体内重要的活性肽,重点：蛋白质的各级结构,教学内容,第一节蛋白质的分子组成第二节蛋白质的分子结构第三节蛋白质结构与功能的关系第四节 蛋白质的理化性质,概述,蛋白质的生理功能酶催化免疫保护运输氧气其它,第一节蛋白质的分子组成,氨基酸标准氨基酸：用来合成蛋白质的氨基酸（20种）组成合成,一、蛋白质的元素组成,N是特征性元素蛋白质含N约16%： 样品中蛋白质的质量=氮的质量6.25,凯氏定氮法,三、氨基酸的分类,是否用于合成
2、蛋白质 标准/非标准有无遗传密码 编码/非编码人体能否合成 必需/非必需P161分解产物转化 生糖/生酮/生糖兼生酮P173R结构 脂肪/芳香/杂环族R酸碱性 酸性/碱性/中性R结构与极性 非极性疏水R/极性不带电荷R/带正电荷R/带负电荷R,脂肪/芳香/杂环族氨基酸,酸性/碱性/中性氨基酸,非极性疏水R氨基酸,极性不带电荷R氨基酸,带正电荷R氨基酸,带负电荷R氨基酸,相关问题,疏水性（R基非极性）/亲水性（ R基极性）酸性最强（等电点最低）、碱性最强（等电点最高）含硫、含羟基、支链、含N原子最多,四、氨基酸的理化性质,1. 紫外吸收特征 2. 两性解离与等电点3. 茚三酮反应,1. 紫外吸收
3、特征,280nm,2. 两性解离与等电点,两性解离：既可以结合H+带正电荷，又可以给出H+带负电荷氨基酸的等电点：在某一pH条件下，氨基酸解离成阳离子和阴离子的程度相同，氨基酸的净电荷为零，此时溶液的pH值称为（pI）,2. 两性解离与等电点,如果pHpI，氨基酸的净电荷为负，在电场中向正极移动碱性氨基酸等电点高，其水溶液的pH值高,2. 两性解离与等电点,pI=（pK1+pK2）/2,3. 茚三酮反应,先氧化，再缩合,570nm,以上性质蛋白质有吗,？,五、蛋白质的分类,组成成分：单纯、缀合（辅基）构象：纤维状、球状,第一节小结,第二节 蛋白质的分子结构,四个层次：一、二、三、四级结构（后三
4、种又称空间结构、构象）结构决定功能构象（稳定、变化）,一、肽,肽键：a-羧基、a-氨基肽：氨基酸通过肽键连接而成的分子,酰胺键,1. 命名,寡肽、多肽、氨基酸残基、主链 侧链、氨基端/N端、羧基端/C端、方向性,-N-Ca-C-,2. 换算,氨基酸分子量氨基酸残基数 *110 【单纯蛋白质】例：500个氨基酸，分子量为？,55，000Da 道尔顿55KDa 千道尔顿,3.谷胱甘肽（GSH）,谷胱甘肽（GSH）,体内重要的抗氧化剂（因含巯基）保护巯基酶还原细胞膜的过氧化脂质，保护细胞膜,蚕豆病,红细胞膜破碎溶血,NADPH,二、蛋白质的一级结构,定义：氨基酸的排列顺序，包括肽键与二硫键 【共价键
5、】一级结构是空间结构的基础,例： 牛胰岛素的一级结构,写出中文名称,A链,甘、异亮、缬、谷、谷氨酰胺 、半胱、半胱、丙、丝、缬、半胱、丝、亮、酪、谷氨酰胺、亮、谷、天冬酰胺、酪、半胱、天冬酰胺,B链,苯丙、缬、天冬酰胺、谷氨酰胺、组、亮、半胱、甘、丝、组、亮、缬、谷、丙、亮、酪、亮、缬、半胱、甘、谷、精、甘、苯丙、苯丙、酪、酪、脯、赖、丙,三、蛋白质的二级结构,定义：主链的局部构象包括a螺旋、 b折叠、 b转角、无规卷曲,1.肽平面,六个原子在一个平面,2. a螺旋,右手单螺旋参数：螺旋一圈3.6个氨基酸螺距0.54nm螺旋直径0.5nm,2. a螺旋,维持a螺旋的作用力是氢键n=4,3. b
6、折叠,锯齿状结构一个单位包含2个氨基酸氢键同向排列、反向排列,4. b转角,由四个氨基酸构成，其中第二个常为脯氨酸氢键,5.无规卷曲,构象没规律,四、蛋白质的三级结构,一条完整多肽链的空间结构在肽链上彼此远离的一些氨基酸可以依靠一些作用力靠近在一起,三级结构特点,疏水基团在分子内部亲水基团在分子表面稳定性的维持：氢键、疏水作用、离子键、共价键,超二级结构、结构域,介于二级结构和三级结构之间的形式,五、蛋白质的四级结构,亚基：几条肽链构成，肽链之间没有共价键连接,例：血红蛋白,六、维持蛋白质结构的化学键,肽键 二硫键氢键疏水作用离子键范德华力,共价键,非共价键,肽键,二硫键,烫发原理, 氢键,含
7、量最多维持二级结构的主要作用力,疏水作用,维持蛋白质三级结构最重要的作用力,离子键,数量不多，但是最强的非共价键, 范德华力,任何两个原子保持范德华半径距离时都存在的一种作用力,六、维持蛋白质结构的化学键,一级结构：肽键 、 二硫键二级结构：氢键三级结构：氢键、离子键、疏水作用、二硫键、 范德华力四级结构：氢键、离子键、疏水作用、范德华力,第二节小结,结构,功能,第三节 蛋白质结构与功能的关系,结构决定功能,一级结构决定空间结构一级结构包含形成空间结构的全部信息一级结构微小改变空间结构改变空间结构决定功能,一级结构包含全部信息,非共价键、二硫键,例：核糖核酸酶，除去变性因素后，可恢复至天然的空
8、间结构,一级结构微小改变空间结构改变,例：镰刀状红细胞性贫血,血红蛋白b亚基的一个氨基酸改变,b亚基的空间结构改变,血红蛋白分子的聚集,思考：,病人的血红蛋白容易聚集，除了b亚基空间结构改变外，还有什么原因？病人剧烈运动后镰刀状的红细胞会比静息状态下多，为什么？,缬氨酸 VS 谷氨酸,疏水性,带电荷,运动后血液PH，血红蛋白带电荷,结构决定功能,一级结构决定空间结构空间结构决定生理功能变构改变活性 变构导致疾病,变构导致疾病,疯牛病,第四节 蛋白质的理化性质,一般性质紫外吸收两性解离与等电点呈色反应大分子特性,1.紫外吸收特征,？nm,2.两性解离与等电点,【蛋白质】含碱性氨基酸越多其等电点越
9、？含疏水氨基酸越多其溶解度越？ 体液中多数蛋白质等电点7，带？电荷,3.呈色反应,茚三酮反应双缩脲反应：碱性溶液，与Cu2+作用呈紫红色,含有两个酰胺键,第四节 蛋白质的理化性质,一般性质大分子特性共有5点,1. 半透膜与透析,半透膜允许小分子通过，蛋白质分子不能通过透析：蛋白质不能通过半透膜，可因此进行纯化,2. 沉降与沉降系数,沉降：运用离心技术沉降系数：沉降速度/离心加速度单位S分子量越大，沉降系数越大，但不成正比核酸核糖体数字不能直接相加,核糖体,3.蛋白质溶液是胶体溶液,直径1100nm稳定因素=水化膜+同性电荷血液中的蛋白质可以维持胶体渗透压,4.沉淀,破坏水化膜、中和电荷蛋白质沉
10、淀,4.沉淀,盐析大量、中性盐仍有生物活性不同蛋白盐析所需的盐浓度不同（球蛋白、清蛋白） 重金属盐沉淀 pH pI生物碱试剂沉淀有机溶剂沉淀,5.变性与复性,蛋白质变性：构象破坏，理化性质改变，生物活性丧失影响：疏水基团暴露溶解度降低沉淀 易被蛋白酶降解,变性,本质是非共价键破坏，不改变一级结构 （二硫键）蛋白质变性的因素物理：高温、高压、紫外线、超声波等化学：强酸、强碱、尿素 重金属盐、生物碱试剂、有机溶剂,复性,除去变性因素时，有些蛋白质仍能恢复构象和功能难,变性与沉淀的关系,变性后容易沉淀，但不一定沉淀沉淀常常变性，但也不一定变性,名解问答,肽键、亚基、蛋白质的等电点、盐析、蛋白质变性简
11、述二级结构含义、种类、稳定因素,单选,选出不含硫的氨基酸苯甲酸胱氨酸甲硫氨酸牛磺酸组氨酸,P31,单选,一个十肽含有3个羧基，该十肽可能含有谷氨酸精氨酸赖氨酸牛磺酸丝氨酸,P32,34,单选,关于蛋白质螺旋的正确叙述是螺旋的螺距是3.6nm螺旋的形成及其稳定性受侧链R结构的影响螺旋是左手螺旋蛋白质的二级结构是螺旋每一个螺旋含5.4个氨基酸,P36,单选,下列叙述不正确的是变性不改变蛋白质的一级结构蛋白质溶液的pH值越偏离其等电点越容易沉淀破坏蛋白质的水化膜并中和其所带电荷可以导致蛋白质沉淀盐析是用高浓度的盐沉淀水溶液中的蛋白质有四级结构的蛋白质都有两条以上的多肽链,P45,单选,下列叙述不正确
12、的是变性导致蛋白质沉淀蛋白质的结构单位是氨基酸寡肽在碱性条件下能与CuSO4作用显色局部改变蛋白质的构象导致其功能改变所有氨基酸的溶液都是无色的,P46,单选,氨基酸是蛋白质的结构单位，自然界中有多少种氨基酸？20种32种64种200多种300多种,P29,单选,没有旋光性的是甘氨酸脯氨酸色氨酸丝氨酸组氨酸,P29,单选,不参与蛋白质合成的是半胱氨酸苯丙氨酸谷氨酰胺脯氨酸羟赖氨酸,P30,单选,关于氨基酸的错误叙述是谷氨酸和天冬氨酸含两个氨基赖氨酸和精氨酸是碱性氨基酸酪氨酸和苯丙氨酸含苯环酪氨酸和丝氨酸含羟基亮氨酸和缬氨酸是支链氨基酸,P32,单选,含氮原子最多的是胱氨酸精氨酸脯氨酸色氨酸丝氨
13、酸,P32,单选,等电点最高的是谷氨酸精氨酸亮氨酸色氨酸组氨酸,P32,单选,哪种氨基酸水溶液的pH值最低？谷氨酸精氨酸赖氨酸色氨酸天冬酰胺,P32,单选,含有辅基的一定是单纯蛋白质核蛋白糖蛋白脂蛋白缀合蛋白质,P33,单选,在多肽链中，一个氨基酸参与形成主链的原子的正确排列是CNCCCNCNCNCCNCC,P35,单选,人体内的一种重要的肽类抗氧化剂是催产素谷胱甘肽脑啡肽内啡肽血管紧张素,P35,单选,蛋白质的一级结构及空间结构决定于氨基酸组成和顺序分子内离子键分子内氢键分子内疏水作用亚基,P36,单选,转角属于蛋白质的一级结构二级结构结构域三级结构四级结构,P36,单选,螺旋每上升一圈相当
14、于氨基酸的个数是2.52.73.03.64.5,P36,单选,在蛋白质的螺旋结构中，第m个氨基酸的羰基O与第mn个氨基酸的氨基H形成氢键，其中n等于12345,P37,单选,折叠的一个结构单位包含几个氨基酸？11.523.65.4,P37,单选,一个转角包含几个氨基酸？23456,P38,单选,蛋白质的二级结构不包括螺旋折叠转角结构域无规卷曲,P36,单选,关于蛋白质结构的不正确叙述是螺旋属于二级结构各种蛋白质均具有一、二、三、四级结构三级结构属于空间结构无规卷曲是在一级结构基础上形成的一级结构决定空间结构,P40,单选,蛋白质的天然构象是由以下化学键共同维持的，其中哪种不是非共价键？二硫键范
15、德华力离子键氢键疏水作用,P40,单选,能在肽链之间形成共价键的是半胱氨酸丙氨酸甘氨酸亮氨酸缬氨酸,P40,单选,一种不含半胱氨酸的蛋白质不可能含有二硫键范德华力离子键氢键疏水作用,P40,单选,破坏氢键不会改变蛋白质的一级结构二级结构超二级结构三级结构四级结构,P41,单选,以下哪种试剂常用于还原二硫键？酚试剂尿素巯基乙醇双缩脲茚三酮,P41,单选,蛋白质溶液的主要稳定因素是蛋白质分子表面带有水化膜和同性电荷蛋白质分子的疏水作用蛋白质溶液的黏度大蛋白质溶液有分子扩散现象蛋白质在溶液中有布朗运动,P45,单选,盐析法沉淀蛋白质的原理是改变蛋白质溶液的等电点降低蛋白质溶液的介电常数使蛋白质溶液的pH=pI与蛋白质结合成不溶性蛋白盐中和蛋白质所带电荷，破坏蛋白质分子表面的水化膜,P45,单选,为了获得不变性的蛋白制剂，可采用下述哪种分离方法？低温盐析加热生物碱试剂沉淀乙醇沉淀重金属盐沉淀,P46,单选,蛋白质变性是由于氨基酸排列顺序改变蛋白质构象破坏蛋白质水解蛋白质组成改变肽键断开,P46,单选,导致蛋白质变性的因素不包括冷冻强酸去污剂重金属盐紫外线,P46,
