蛋白質的結構與功能1藥學

1、Welcome!,莆田學院生化教研室,第一章 緒 論,發(fā) 展 簡 史,研 究 對象和內(nèi) 容,生物化學與醫(yī)學課程,,,,古代：公元前21世紀前近代：盛行歐洲1903 年引用“生物化學”,生物化學與藥學的關系,,18世紀下半葉：舍勒（德）從動植物提取（乳、檸檬、酒石、蘋果、 尿）酸、甘油 拉瓦錫（法）C、H CO2 H

2、2O20世紀初：費歇（德） 纈、脯、羥脯： 18氨基酸的多肽鏈20世紀50年代：1953沃森、克里克 DNA雙螺旋結構20世紀70年代：因基工程、PCR技術20世紀90年代：因基組計劃,,,,,,公元前21世紀前：酒曲（酶）制酒公元前12世紀前：釀酒、制醋漢代 ：劉安制豆腐公元7世紀：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 制劑明末宋應星記載：用石灰沉清法制糖吳憲：制血濾液、血糖測定、蛋白質變性1965年結晶牛胰島素1981年酵母丙氨酸——tRNA,,,生物化學：,,指運用物理、化學的理論和方法，從分子水平上來研究生命現(xiàn)象的一門科學,（一）、對象：生物,（二）、內(nèi)容,1、敘述生化（物質組成和結構）2、動態(tài)生化（物質代謝與調節(jié)）3、機能代謝（物質的生理功能）4、基因信息的

4、傳遞以及調控機制,物質代謝能量代謝,合成分解,,,第二章 蛋白質的化學,,氨基酸,,蛋白質,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，但是，組成人體蛋白的氨基酸……。,-CH3, -SH-COOH, -CH2OH-NH2, -CONH2,,,氨基酸結構通式,氨基酸的結構特點,1、除脯氨酸外都為α -

5、 氨基酸,2、除甘氨酸外都為L - α - 氨基酸,NH2,H,L - α - 氨基酸,氨基酸的分類,極性側鏈氨基酸,非極性側鏈氨基酸,電離的極性側鏈氨基酸,非電離的極性側鏈氨基酸,指中性溶液中不電離,包括2個酸性氨基酸和3個堿性氨基酸,根據(jù)側鏈的結構和理化性質,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,蛋白質的分類,蛋白質的形狀,蛋白質組成成分,結合蛋白質,單純蛋白質,球狀蛋白質,纖維狀蛋白質,

6、第二節(jié) 蛋白質的分子結構,一級結構,高級結構,蛋白質一級結構,蛋白質分子中氨基酸的排列順序。,蛋白質的空間結構,蛋白質的空間結構：指蛋白質分子內(nèi)各原子圍繞某些共價鍵的旋轉而形成的各種空間排布及相互關系。肽鍵平面：肽鍵中的四個原子與相鄰的兩個碳原子處在同一平面稱為。,蛋白質二級結構,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

7、，此單鍵的旋轉決定兩個肽鍵平面的相對關系。肽鍵平面的相對旋轉，使主鏈可以多種構象出現(xiàn)。,圍繞肽鍵C原子和N原子的三個鍵角之和均為360。，說明肽鍵及其相連的四個原子共處一個平面,肽鍵的C-N鍵長，比單鍵短，比雙鍵長，具有部分雙鍵的性質，不能自由旋轉。,,,,α-螺旋,β-折疊,β-轉角,無規(guī)卷曲,,二級結構的形式,特點：▲右手螺旋。▲氨基酸側鏈伸向螺旋外側。▲每3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈，螺距為0.54nm。主鏈中每個肽

8、鍵的亞氨基與后面第四個肽鍵平面的羰基氧構成氫鍵。,影響α-螺旋形成的因素：,2、側鏈的大小,1、酸性氨基酸、堿性氨基酸,3、脯氨酸,,β-折疊結構,特點: ? 相鄰兩肽鍵平面間折疊成鋸齒狀。 ? 氨基酸殘基側鏈位于鋸齒狀結構的上下 方。 ? 兩條以上肽鏈或一條肽鏈的若干肽段的鋸 齒狀結構可平行排列，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：側鏈大小,蛋白質三級結構,,一條多肽鏈中所有原子在空間的整體排布。,結構域： 蛋白質分子中具有相對獨立結構和功能的區(qū)域。,蛋白質四級結構,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)部的空間結構。,具有獨立三級 結構的多肽鏈。,總結表,討論,1、對于所有蛋白質是否都要具有四級結構才能體現(xiàn)生物學活性？2、具有兩條或兩條以上

10、多肽鏈的蛋白質是否都有四級結構？請舉例說明。,第三節(jié) 蛋白質結構與功能的關系,一級結構決定高級結構??！,高級結構決定蛋白質的活性！！,?蛋白質一級結構與功能的關系,一級結構與功能的關系,一級結構是空間構象的基礎,一級結構相似的多肽或蛋白質，其空間構象及功能也相似。,起關鍵作用的氨基酸殘基缺失或被替代，會嚴重影響空間構象及生理功能。,如：胰島素 細胞色素,分子病,DNA,由于遺傳基因的改變，引起基因密碼的變化，導致

11、所編碼的蛋白質的一級結構異常，最終產(chǎn)生蛋白質功能異常引起的疾病。,分子病的典型例子——鐮刀形紅細胞貧血,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,鐮刀形紅細胞貧血,紅細胞形狀改變，相互粘結，脆性增加。,氧結合能力大大降低,,溶血性貧血,?蛋白質空間結構與功能的關系,肌紅蛋白和血紅蛋白結構,R型（疏松型）——肺,T型（緊密型）——組織,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,O2,CO2,第四節(jié)

12、 蛋白質的理化性質及其分離純化,蛋白質的理化性質,蛋白質的兩性解離,電泳：帶電粒子在電場作用下向電極相反的電極移動的現(xiàn)象,,負極,不移動,正極,顆粒所帶電荷的性質決定泳動方向，決定泳動速度的因素：電荷數(shù)目、顆粒大小和形狀,等電點（PI）：在某一PH溶液中，某物質所帶正、負電荷相等，即凈電荷為零，此時溶液的PH值稱為。,膠體性質（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,蛋白質的變性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,作用機制：二硫鍵、非共價鍵破壞結構基礎：蛋白質構象的破壞主要表現(xiàn)：生物活性的喪失,在某些理化因素作用下，蛋白質的空間構象被破壞，導致其理化性質的改變和生物活性的喪失，稱為蛋白質的變性。,變性的意義,蛋白質沉淀,蛋白質的復性,色氨酸、酪氨酸,280nm,紫外吸收性質,呈色反應,茚三酮反應,雙縮脲反應,酚試劑反應,α-氨基,肽鍵,酪,蛋白質

14、的免疫學特性,,1、鹽析：破壞水化膜并抑制電離作用：分離純化蛋白質特點：不發(fā)生變性,2、有機溶劑：奪取水化膜特點：低溫下不變性,沉淀蛋白質的方法：,,,,3、重金屬鹽( PH > PI )特點：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：變性,討論,沉淀的蛋白質一定發(fā)生變性，變性的蛋白質一定會沉淀，對嗎？,蛋白質的分離純化及鑒定,一、蛋白質的提取：利用超聲波、電動攪拌器、勻漿器等到方法破碎組織和細胞 二、分離純化蛋白質,蛋白質的分離和純化,丙酮（有機）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,帶電荷的蛋白質分子在電場中移動的現(xiàn)象。,利用透析袋把大分子蛋白質與小分子化合物分