第二章生命活动的主要承担者蛋白质课件.ppt

1、本章主要内容本章主要内容4 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成4 蛋白质的化学结构和高级结构蛋白质的化学结构和高级结构4 蛋白质的功能蛋白质的功能4 蛋白质的变性与生物进化蛋白质的变性与生物进化 富含蛋白质的食物富含蛋白质的食物 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16%蛋白质的相对分蛋白质的相对分子质量为什么会子质量为什么会这么大呢？这么大呢？蛋白质的分子量蛋白质的分子量 图中各种食物都图中各种食物都富含蛋白质，蛋白质必需富含蛋白质，蛋白质必需经过消化成

2、经过消化成氨基酸氨基酸才能被才能被人体吸收利用。氨基酸就人体吸收利用。氨基酸就是组成蛋白质的基本单位。是组成蛋白质的基本单位。组成蛋白质的氨基酸有约组成蛋白质的氨基酸有约2020种种.（a）、结构）、结构CCOOHHRNH2由两个氨基酸组成由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成多肽称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨的氨基酸单元称为氨基酸残基。基酸残基。特点特点lL-L-型氨基酸型氨基酸 l具旋光性（除甘氨酸外）具旋光性（除甘氨酸外）l属属-氨基酸（脯氨酸为氨基酸（脯氨酸为-亚氨基酸）亚氨基酸）l属两性电解质属两性电解质 1.非极

3、性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸3.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸3.3.氨基酸的分类氨基酸的分类*20 20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸缬氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro

4、P 6.301.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸色氨酸色氨酸 tryptophan Trp W 5.89丝氨酸丝氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 5.602.极性中性氨基酸极性中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷

5、氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22赖氨酸赖氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76组氨酸组氨酸 histidine His H 7.593.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸概念概念是指氨基酸通过共价键即肽键连接而成的线性序列。是指氨基酸通过共价键即肽键连接而成的线性序列。肽键的结构肽键的结构第一阶段：第一阶段：1959年以前年以前提出提出蛋白质立体化学原理蛋白质立体化学原理-螺旋模型螺旋模型1951年年 Pauling 和和Gorey奠定了蛋白质空间结构奠定了蛋白质空间结构研究理论基础研究理论基础第二阶

6、段：第二阶段：1959年以后年以后KendrewKendrew采用采用X-射线射线结构分析法结构分析法揭示了肌红蛋白的二、揭示了肌红蛋白的二、三级结构三级结构分析方法的应用：分析方法的应用：中子衍射、二维核磁共振法、圆二色法、激光拉曼光谱法等中子衍射、二维核磁共振法、圆二色法、激光拉曼光谱法等首次证实了首次证实了-螺旋螺旋在蛋白质中存在在蛋白质中存在蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构OHNH亮丝苏半半谷异甘21、氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序2、肽键是蛋白质一级结构的基本结构键一级结构结晶牛胰岛素 1965年我国科技工作者成功合成了具有生物学活年我国科技工作者成功合成了具有生物学活性的性的结晶

7、牛胰岛素结晶牛胰岛素 1、蛋白质的二级结构是指多肽链本身折叠或盘曲所形成的局部空间构象2、维持蛋白质二级结构主要依靠氢键3、主要类型是一螺旋蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构4、-折叠也是一种重要的二级结构二级结构类型二级结构类型螺旋结构螺旋结构-折叠股和折叠股和-折叠片折叠片-发夹和发夹和环环回折回折三股螺旋三股螺旋无规卷曲无规卷曲螺旋结构和螺旋结构和-折叠折叠（1）角蛋白（）角蛋白（keratin）-角蛋白角蛋白（4条条-螺旋螺旋）原纤维原纤维 微原纤维（微原纤维（11条条-螺旋）螺旋）巨原纤维巨原纤维纺锤体型纺锤体型皮质细胞皮质细胞角质膜角质膜皮质皮质髓质髓质头发头发-折叠（平行式）折叠（

8、平行式）氫健氫健 氫健氫健丝心蛋白与-折叠折叠 蚕丝的主要成分是丝心蛋白，而丝心蛋白的主要二级结蚕丝的主要成分是丝心蛋白，而丝心蛋白的主要二级结构是反平行排列的构是反平行排列的-折叠。丝心蛋白的一级结构含有长的重折叠。丝心蛋白的一级结构含有长的重复序列片段，复序列片段，-Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala-。Gly侧链氢位于折侧链氢位于折叠平面的一侧，而叠平面的一侧，而Ala和和Ser的甲基侧链和羟甲基侧链位于折的甲基侧链和羟甲基侧链位于折叠平面的另一侧，堆积的折叠片靠侧链之间的叠平面的另一侧，堆积的折叠片靠侧链之间的van der Waals力结合在一起。力结合在一起。1.蛋白质

9、在二级结构形式的基础上进一步盘曲.折叠而形成特定格式的三级结构2.三级结构主要依靠疏水键3.具有三级结构的某些蛋白质多肽链即可表现生物学活性蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 鲸鱼肌红蛋白是鲸鱼肌红蛋白是由由153个氨基酸残个氨基酸残基组成的，另外基组成的，另外含有一个血红素。含有一个血红素。它的三级结构是它的三级结构是由一簇八个由一簇八个-螺螺旋组成的，螺旋旋组成的，螺旋之间通过一些片之间通过一些片段连接。段连接。肌红蛋白辅基血红素肌红蛋白辅基血红素 原卟啉原卟啉IX与与Fe的络合物的络合物铁原卟啉称之为血红素。铁原卟啉称之为血红素。血红素中心的血红素中心的Fe应当有应当有6个配位健，其中个配

10、位健，其中4个是与个是与四个吡咯环上的四个吡咯环上的N形成的，形成的，另外两个配位健位于卟啉另外两个配位健位于卟啉环平面上下。环平面上下。Fe可以是可以是Fe2或或Fe3，相应的血红素分别称为亚相应的血红素分别称为亚铁血红素和高铁血红素。铁血红素和高铁血红素。但只有亚铁血红素才能结但只有亚铁血红素才能结合氧。合氧。结合氧的部位结合氧的部位血红素辅基血红素辅基第第5个部位来个部位来自蛋白的第自蛋白的第93位位His血红素中血红素中Fe的配位的配位不结合氧时，不结合氧时，Fe突出平面突出平面结合氧时，结合氧时，Fe被拉回平面被拉回平面带有咪唑基的游离带有咪唑基的游离血红素与血红素与CO结合结合肌红

11、蛋白与肌红蛋白与CO形成的复合物形成的复合物氧合肌红蛋白氧合肌红蛋白CO对对Fe的亲和力远远高于氧！的亲和力远远高于氧！1.不少蛋白质是由两个以上具有三级结构的多肽链组成的。这些多肽链之间没有共价键连接，而是借次级键缔合在一起。蛋白质的这种结构形式称为蛋白质的四级结构。2.此类蛋白质只有完整四级结构才有生物学活性蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构血红蛋白血红蛋白的四级结构的四级结构 氨基酸一级结构二级结构三级结构四级结构血红蛋白氨基酸种数不同氨基酸种数不同氨基酸数目不同氨基酸数目不同氨基酸序列不同氨基酸序列不同肽链空间结构不同肽链空间结构不同蛋白质蛋白质结构结构极其多样极其多样蛋白质种类蛋白质种

12、类极其多样极其多样蛋白质功能蛋白质功能极其多样极其多样1 1、构成细胞和生物体的重要物质、构成细胞和生物体的重要物质 结构蛋白结构蛋白2 2、催化作用：如各种酶、催化作用：如各种酶3 3、运输作用：血红蛋白、运输作用：血红蛋白4 4、调节作用：如调节新陈代谢、调节作用：如调节新陈代谢、生长发育的某些激素等生长发育的某些激素等 5 5、免疫作用：如人体内抗体、免疫作用：如人体内抗体功能蛋白 指甲：蛋白质不足时 会出现条纹，易断裂。红细胞内的一种红细胞内的一种红色红色含含铁铁的蛋白质的蛋白质运输运输氧气和二氧化碳氧气和二氧化碳在氧浓度高的地方容易与氧结合，在氧浓度高的地方容易与氧结合，在氧浓度低的

13、地方又容易与氧分离。在氧浓度低的地方又容易与氧分离。作用：蛋白质与物质运输问题：为什么会出现这样的性状 1956年，英国科学家英格拉姆发现镰刀年，英国科学家英格拉姆发现镰刀型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一型细胞贫血症患者血红蛋白的肽链上，有一处的处的谷氨酸谷氨酸被被缬氨酸缬氨酸取代取代。正常正常异常异常脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 两面凹的圆饼状两面凹的圆饼状性状性状 缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 CT TG A ADNAG A AmRNA正常蛋白质正常蛋白质蛋白质蛋白质CA TG T AG U A异常蛋白质异常蛋白质镰刀型细胞镰刀型细胞病因分析

14、病因分析蛋白质形成多种参与细胞新陈代谢的激素来调节生命活动“绿色健康，绿色健康，“酶酶”力无限力无限医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食品（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂）、饲料、皮革、造纸和化工等工业领域 整联蛋白介导的细胞表面信号传递 从分子结构从分子结构看，变性作用是看，变性作用是蛋白质分子多肽蛋白质分子多肽链特有的有规则链特有的有规则排列发生了变化，排列发生了变化，成为较混乱的排成为较混乱的排列列。在农业上用波尔多液（由硫酸铜、生石灰和水制在农业上用波尔多液（由硫酸铜、生石灰和水制成）来消灭病虫害成）来消灭病虫害 狗狗人人猴猴 马马骡骡 鲸鲸 兔兔猪猪袋鼠袋鼠企鹅企鹅鸡鸡 鸭鸭响尾蛇响尾蛇龟龟苍蝇苍蝇 蛾蛾脉孢菌属脉孢菌属念珠菌属念珠菌属面包酵母菌面包酵母菌小麦小麦牛牛 蛙蛙金枪鱼金枪鱼动动 物物爬行动物爬行动物两栖动物两栖动物鱼鱼哺乳动物哺乳动物鸟鸟昆昆 虫虫植植 物物脊椎动物脊椎动物从细胞色素从细胞色素C C的一级结构看生物进化的一级结构看生物进化