蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能1藥學(xué)

1、Welcome!,莆田學(xué)院生化教研室,第一章 緒 論,發(fā) 展 簡(jiǎn) 史,研 究 對(duì)象和內(nèi) 容,生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)課程,,,,古代：公元前21世紀(jì)前近代：盛行歐洲1903 年引用“生物化學(xué)”,生物化學(xué)與藥學(xué)的關(guān)系,,18世紀(jì)下半葉：舍勒（德）從動(dòng)植物提?。ㄈ?、檸檬、酒石、蘋(píng)果、 尿）酸、甘油 拉瓦錫（法）C、H CO2 H

2、2O20世紀(jì)初：費(fèi)歇（德） 纈、脯、羥脯： 18氨基酸的多肽鏈20世紀(jì)50年代：1953沃森、克里克 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)20世紀(jì)70年代：因基工程、PCR技術(shù)20世紀(jì)90年代：因基組計(jì)劃,,,,,,公元前21世紀(jì)前：酒曲（酶）制酒公元前12世紀(jì)前：釀酒、制醋漢代 ：劉安制豆腐公元7世紀(jì)：孫思邈用豬肝治夜盲癥北宋沈括記載：用皂汁沉淀法從尿中提取

3、性激素 制劑明末宋應(yīng)星記載：用石灰沉清法制糖吳憲：制血濾液、血糖測(cè)定、蛋白質(zhì)變性1965年結(jié)晶牛胰島素1981年酵母丙氨酸——tRNA,,,生物化學(xué)：,,指運(yùn)用物理、化學(xué)的理論和方法，從分子水平上來(lái)研究生命現(xiàn)象的一門科學(xué),（一）、對(duì)象：生物,（二）、內(nèi)容,1、敘述生化（物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)）2、動(dòng)態(tài)生化（物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)）3、機(jī)能代謝（物質(zhì)的生理功能）4、基因信息的

4、傳遞以及調(diào)控機(jī)制,物質(zhì)代謝能量代謝,合成分解,,,第二章 蛋白質(zhì)的化學(xué),,氨基酸,,蛋白質(zhì),沙土砌成磚,,磚塊壘成墻,元素,,,墻組成建筑物,生命,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的分子組成,只有20種喲！,自然界有大約300多種氨基酸、百億種蛋白質(zhì)，但是，組成人體蛋白的氨基酸……。,-CH3, -SH-COOH, -CH2OH-NH2, -CONH2,,,氨基酸結(jié)構(gòu)通式,氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),1、除脯氨酸外都為α -

5、 氨基酸,2、除甘氨酸外都為L(zhǎng) - α - 氨基酸,NH2,H,L - α - 氨基酸,氨基酸的分類,極性側(cè)鏈氨基酸,非極性側(cè)鏈氨基酸,電離的極性側(cè)鏈氨基酸,非電離的極性側(cè)鏈氨基酸,指中性溶液中不電離,包括2個(gè)酸性氨基酸和3個(gè)堿性氨基酸,根據(jù)側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì),谷氨酸、天冬氨酸,賴氨酸精氨酸組氨酸,肽，肽鍵,N-端,C-端,氨基酸殘基,肽鍵,蛋白質(zhì)的分類,蛋白質(zhì)的形狀,蛋白質(zhì)組成成分,結(jié)合蛋白質(zhì),單純蛋白質(zhì),球狀蛋白質(zhì),纖維狀蛋白質(zhì),

6、第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),一級(jí)結(jié)構(gòu),高級(jí)結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序。,蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：指蛋白質(zhì)分子內(nèi)各原子圍繞某些共價(jià)鍵的旋轉(zhuǎn)而形成的各種空間排布及相互關(guān)系。肽鍵平面：肽鍵中的四個(gè)原子與相鄰的兩個(gè)碳原子處在同一平面稱為。,蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu),多肽鏈中主鏈骨架原子在局部空間的排列分布狀況，并不涉及各R側(cè)鏈的空間排布。,肽單元/肽鍵平面,肽鏈的主鏈原子中αC–C和αC—N之間的單鍵可以旋轉(zhuǎn)

7、，此單鍵的旋轉(zhuǎn)決定兩個(gè)肽鍵平面的相對(duì)關(guān)系。肽鍵平面的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使主鏈可以多種構(gòu)象出現(xiàn)。,圍繞肽鍵C原子和N原子的三個(gè)鍵角之和均為360。，說(shuō)明肽鍵及其相連的四個(gè)原子共處一個(gè)平面,肽鍵的C-N鍵長(zhǎng)，比單鍵短，比雙鍵長(zhǎng)，具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。,,,,α-螺旋,β-折疊,β-轉(zhuǎn)角,無(wú)規(guī)卷曲,,二級(jí)結(jié)構(gòu)的形式,特點(diǎn)：▲右手螺旋?！被醾?cè)鏈伸向螺旋外側(cè)?！?.6個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈，螺距為0.54nm。主鏈中每個(gè)肽

8、鍵的亞氨基與后面第四個(gè)肽鍵平面的羰基氧構(gòu)成氫鍵。,影響α-螺旋形成的因素：,2、側(cè)鏈的大小,1、酸性氨基酸、堿性氨基酸,3、脯氨酸,,β-折疊結(jié)構(gòu),特點(diǎn): ? 相鄰兩肽鍵平面間折疊成鋸齒狀。 ? 氨基酸殘基側(cè)鏈位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下 方。 ? 兩條以上肽鏈或一條肽鏈的若干肽段的鋸 齒狀結(jié)構(gòu)可平行排列，兩條肽鏈走向可 相同（順向平行），也可相反（反向平 行）。 ?穩(wěn)

9、定因素是鏈間肽鍵的羰基與亞氨基形成 的氫鍵.,影響因素：側(cè)鏈大小,蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu),,一條多肽鏈中所有原子在空間的整體排布。,結(jié)構(gòu)域： 蛋白質(zhì)分子中具有相對(duì)獨(dú)立結(jié)構(gòu)和功能的區(qū)域。,蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu),亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，但不包括亞基內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)。,具有獨(dú)立三級(jí) 結(jié)構(gòu)的多肽鏈。,總結(jié)表,討論,1、對(duì)于所有蛋白質(zhì)是否都要具有四級(jí)結(jié)構(gòu)才能體現(xiàn)生物學(xué)活性？2、具有兩條或兩條以上

10、多肽鏈的蛋白質(zhì)是否都有四級(jí)結(jié)構(gòu)？請(qǐng)舉例說(shuō)明。,第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)！！,高級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的活性！！,?蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ),一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象及功能也相似。,起關(guān)鍵作用的氨基酸殘基缺失或被替代，會(huì)嚴(yán)重影響空間構(gòu)象及生理功能。,如：胰島素 細(xì)胞色素,分子病,DNA,由于遺傳基因的改變，引起基因密碼的變化，導(dǎo)致

11、所編碼的蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)異常，最終產(chǎn)生蛋白質(zhì)功能異常引起的疾病。,分子病的典型例子——鐮刀形紅細(xì)胞貧血,親水的谷氨酸,疏水的纈氨酸,正常Hb(水溶性),異常Hb(聚集成絲),正常人,鐮刀形紅細(xì)胞貧血,紅細(xì)胞形狀改變，相互粘結(jié)，脆性增加。,氧結(jié)合能力大大降低,,溶血性貧血,?蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,肌紅蛋白和血紅蛋白結(jié)構(gòu),R型（疏松型）——肺,T型（緊密型）——組織,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,O2,CO2,第四節(jié)

12、 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其分離純化,蛋白質(zhì)的理化性質(zhì),蛋白質(zhì)的兩性解離,電泳：帶電粒子在電場(chǎng)作用下向電極相反的電極移動(dòng)的現(xiàn)象,,負(fù)極,不移動(dòng),正極,顆粒所帶電荷的性質(zhì)決定泳動(dòng)方向，決定泳動(dòng)速度的因素：電荷數(shù)目、顆粒大小和形狀,等電點(diǎn)（PI）：在某一PH溶液中，某物質(zhì)所帶正、負(fù)電荷相等，即凈電荷為零，此時(shí)溶液的PH值稱為。,膠體性質(zhì)（直徑1 ~100nm）,穩(wěn)定因素：水化膜、電荷,,,,,親水膠體,親水膠體,親水膠體,脫水,脫水,脫水,,,

13、,不沉淀,不沉淀,沉淀,蛋白質(zhì)的變性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,作用機(jī)制：二硫鍵、非共價(jià)鍵破壞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)構(gòu)象的破壞主要表現(xiàn)：生物活性的喪失,在某些理化因素作用下，蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象被破壞，導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失，稱為蛋白質(zhì)的變性。,變性的意義,蛋白質(zhì)沉淀,蛋白質(zhì)的復(fù)性,色氨酸、酪氨酸,280nm,紫外吸收性質(zhì),呈色反應(yīng),茚三酮反應(yīng),雙縮脲反應(yīng),酚試劑反應(yīng),α-氨基,肽鍵,酪,蛋白質(zhì)

14、的免疫學(xué)特性,,1、鹽析：破壞水化膜并抑制電離作用：分離純化蛋白質(zhì)特點(diǎn)：不發(fā)生變性,2、有機(jī)溶劑：奪取水化膜特點(diǎn)：低溫下不變性,沉淀蛋白質(zhì)的方法：,,,,3、重金屬鹽( PH > PI )特點(diǎn)：變性4、生物堿試劑（ PH〈 PI）,,COO¯,Pr?,NH2,Pr?,COO¯Ag,NH2,,,,,,Ag+,COOH,CCl3COO¯,Pr?,Pr?,NH3+,NH3+¯o

15、oCCl3C,COOH,,,,,,特點(diǎn)：變性,討論,沉淀的蛋白質(zhì)一定發(fā)生變性，變性的蛋白質(zhì)一定會(huì)沉淀，對(duì)嗎？,蛋白質(zhì)的分離純化及鑒定,一、蛋白質(zhì)的提取：利用超聲波、電動(dòng)攪拌器、勻漿器等到方法破碎組織和細(xì)胞 二、分離純化蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)的分離和純化,丙酮（有機(jī)）沉淀及鹽析,電泳,透析,層析,分子篩,超速離心,0∽4℃、10V,硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉,帶電荷的蛋白質(zhì)分子在電場(chǎng)中移動(dòng)的現(xiàn)象。,利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分