生化教案蛋白质化学.ppt
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1、生化教案蛋白质化学 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望教学目标教学目标1、知道蛋白质元素组成及特点。、知道蛋白质元素组成及特点。2、说出蛋白质的组成单位及蛋白质的、说出蛋白质的组成单位及蛋白质的14级结构特点。级结构特点。3、叙述蛋白质的生物学作用、理化性质,、叙述蛋白质的生物学作用、理化性质,初步学会运用蛋白质的理化性质分析生产中初步学会运用蛋白质的理化性质分析生产中的相关问题。的相关问题。章首教学重点教学重点1、蛋白质的元素组成特点、蛋白质的元素组
2、成特点2、蛋白质的一级结构、蛋白质的一级结构3、蛋白质的性质、蛋白质的性质教学难点教学难点1、理解蛋白质的各级结构、理解蛋白质的各级结构2、明白蛋白质性质在药学中的应用、明白蛋白质性质在药学中的应用章首 蛋白质是构成生物体的基本成分,是生蛋白质是构成生物体的基本成分,是生命的物质基础。命的物质基础。各种生物体中蛋白质的含量(按干重计):各种生物体中蛋白质的含量(按干重计):人人体体45%细细菌菌5080%干酵母干酵母46.6%黄黄豆豆40%蛋白质具有结构功能蛋白质具有结构功能:胶原蛋白胶原蛋白(胶原纤维的主要成份胶原纤维的主要成份)。蛋白质具有活性功能:蛋白质具有活性功能:催化功能催化功能酶酶
3、代谢调节功能代谢调节功能胰岛素、垂体激素胰岛素、垂体激素免疫防护功能免疫防护功能免疫球蛋白(抗体)免疫球蛋白(抗体)运动功能运动功能肌动蛋白、肌球蛋白肌动蛋白、肌球蛋白物质的转运与储存功能物质的转运与储存功能血红蛋白血红蛋白生长、繁殖功能生长、繁殖功能调控蛋白质及核酸的调控蛋白质及核酸的生物合成过程生物合成过程第一节第一节 蛋白质的化学蛋白质的化学一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成一切蛋白质均含有:一切蛋白质均含有:50-55%6-8%20-23%15-18%绝大多数蛋白质还含有:绝大多数蛋白质还含有:0-4%氮的含量最稳定,平均为氮的含量最稳定,平均为16%。也即每。也即每100克蛋白
4、质分子中含有克蛋白质分子中含有16克的氮,而蛋白质克的氮,而蛋白质样品中的每样品中的每1克氮则代表克氮则代表6.25克的蛋白质克的蛋白质。蛋白质含量的计算:蛋白质含量的计算:样品中的蛋白质含量样品中的蛋白质含量=样品中的含氮量样品中的含氮量6.25样品中的蛋白质含量样品中的蛋白质含量=样品中的含氮量样品中的含氮量6.25=100克克6.25=625克克例题:例题:测得一蛋白质样品的含氮量为测得一蛋白质样品的含氮量为100克,克,问该蛋白质样品的蛋白质含量是多少克?问该蛋白质样品的蛋白质含量是多少克?二、蛋白质的基本结构单位二、蛋白质的基本结构单位氨基酸氨基酸蛋白质的基本结构单位是氨基酸。蛋白质
5、的基本结构单位是氨基酸。(一)氨基酸的结构及特点(一)氨基酸的结构及特点COOH H2NCH R1、都是都是氨基酸氨基酸、不同的、不同的氨基酸,其氨基酸,其 则链不同则链不同、碳原子都是不对称的碳原子(除碳原子都是不对称的碳原子(除 甘氨酸外,即当为时)甘氨酸外,即当为时)2 2、按氨基酸、按氨基酸 R R 侧链有无极性基团分类侧链有无极性基团分类极性氨基酸(极性氨基酸(1212种)种)非极性氨基酸(非极性氨基酸(8 8种),也称为疏水性氨基酸种),也称为疏水性氨基酸(二)氨基酸的分类(二)氨基酸的分类1、按氨基酸的化学结构分类(见、按氨基酸的化学结构分类(见P6-7表)表)脂肪族氨基酸(脂肪
6、族氨基酸(15种)种)芳香族氨基酸(芳香族氨基酸(2种):苯丙氨酸、酪氨酸种):苯丙氨酸、酪氨酸杂环氨基酸(杂环氨基酸(3种):组氨酸、色氨酸、脯氨酸种):组氨酸、色氨酸、脯氨酸 3 3、按氨基酸分子中氨基及羧基的数目或其在溶液中的、按氨基酸分子中氨基及羧基的数目或其在溶液中的 酸碱性质分类酸碱性质分类中性氨基酸(中性氨基酸(1515种):分子中含有一个氨基、一个羧基种):分子中含有一个氨基、一个羧基酸性氨基酸(酸性氨基酸(2 2种,谷氨酸、天冬氨酸):分子中含有种,谷氨酸、天冬氨酸):分子中含有 二个羧基、一个氨基二个羧基、一个氨基碱性氨基酸(碱性氨基酸(3 3种,精氨酸、组氨酸、赖氨酸):
7、分子种,精氨酸、组氨酸、赖氨酸):分子 中含有一个羧基、二个氨基中含有一个羧基、二个氨基(三)氨基酸的理化性质(三)氨基酸的理化性质1 1、一般理化性质、一般理化性质2 2、两性电离性质及等电点、两性电离性质及等电点 R-CH-COOHR-CH-COOH NH NH2 2 R-CH-COOH OHR-CH-COOH OH+R-CH-COO R-CH-COO-OH OH-R-CH-COO R-CH-COO-NH NH3 3+H H+NHNH3 3+H H+NH NH2 2 pH pHpI pHpI pHpI pHpI pHpIpI氨基酸分子中含有碱性的氨基和酸性的羧氨基酸分子中含有碱性的氨基和酸
8、性的羧基,两者在水溶液中可电离。其电离情况视基,两者在水溶液中可电离。其电离情况视溶液溶液pH的不同而不同。在相对中性的的不同而不同。在相对中性的pH溶溶液中氨基和羧基电离度一样,氨基酸分子不液中氨基和羧基电离度一样,氨基酸分子不带电,呈电中性(兼性离子);在相对酸性带电,呈电中性(兼性离子);在相对酸性的的pH溶液中,羧基的电离受抑制,氨基酸分溶液中,羧基的电离受抑制,氨基酸分子带正电,呈阳离子;在相对碱性的子带正电,呈阳离子;在相对碱性的pH溶液溶液中,氨基电离受抑制,氨基酸分子带负电,中,氨基电离受抑制,氨基酸分子带负电,呈阴离子。呈阴离子。由此可见,氨基酸是两性离子,具有两由此可见,氨
9、基酸是两性离子,具有两性电离的性质。性电离的性质。使氨基酸分子所带正负电荷数相等,净使氨基酸分子所带正负电荷数相等,净电荷数为零时,环境的电荷数为零时,环境的pH称为该氨基酸的等称为该氨基酸的等电点。以电点。以pI表示。表示。不同的氨基酸,由于其不同的氨基酸,由于其R R侧链不同,在同侧链不同,在同一一pHpH环境中,所带的电荷不同。利用这一点,环境中,所带的电荷不同。利用这一点,可通过电泳的方法对不同的氨基酸进行分离。可通过电泳的方法对不同的氨基酸进行分离。在等电点状态下的氨基酸不带电,溶解在等电点状态下的氨基酸不带电,溶解度最少,易于从溶液中沉淀折出。度最少,易于从溶液中沉淀折出。氨基酸氨
10、基酸+水合茚三酮水合茚三酮 蓝紫色化合物蓝紫色化合物3 3、氨基酸与茚三酮反应、氨基酸与茚三酮反应条件:弱酸性、共热条件:弱酸性、共热章首第二节第二节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构英 语蛋白质字 母26个氨基酸20种每个单词一十几个每种几几百上万一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构是指:不同种类及蛋白质的一级结构是指:不同种类及不同数量的氨基酸按照特定的排列顺序通不同数量的氨基酸按照特定的排列顺序通过肽键连接而成的多肽链。过肽键连接而成的多肽链。(一一)肽键肽键RCHCOOHNH2R2CHCOOHNH2+H2O+H2ORR2H2NCCNCCOOHHOHH肽键肽键(二)肽
11、链(多肽链)COOH NH2 COOH R1 (CH2)2 (CH2)4 CH2 Rn H2N CH C N CH C N CH C N CH C-N CH COOH O H O H O H O HN-末端C-末端肽单位由多个氨基酸通过肽键连接而成的链称由多个氨基酸通过肽键连接而成的链称为肽链为肽链(多肽链多肽链)。由由2个氨基酸组成的肽链称为二肽、由个氨基酸组成的肽链称为二肽、由5个氨基酸组成的肽链称为五肽,如此类推。个氨基酸组成的肽链称为五肽,如此类推。反回反回性质性质动画动画多肽链多肽链二、蛋白质的空间结构二、蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构也称为空间构象、三蛋白质的空间结构也称为空间构
12、象、三维构象、立体结构和高级结构维构象、立体结构和高级结构,包括二、三、包括二、三、四级结构,是在一级结构的基础上形成的。四级结构,是在一级结构的基础上形成的。维持蛋白质空间结构的化学键,除主键维持蛋白质空间结构的化学键,除主键肽键外,尚有其他的次级键肽键外,尚有其他的次级键(副键副键)。次级键的种类有:氢键、二硫键、盐键、次级键的种类有:氢键、二硫键、盐键、疏水键、配位键、范德华引力疏水键、配位键、范德华引力蛋白质分子中次级键示意图下页下页动画动画、氢键:含量多,是最重要的化学键。在、氢键:含量多,是最重要的化学键。在 蛋白质二、三、四级结构,尤其是蛋白质二、三、四级结构,尤其是 二级结构中
13、起重要的作用二级结构中起重要的作用、疏水键:维持蛋白质三、四级结构的主、疏水键:维持蛋白质三、四级结构的主 要次级键要次级键、盐键、盐键:键力弱,在空间结构中作用最少:键力弱,在空间结构中作用最少、二硫键:在具二硫键的蛋白质分子构象、二硫键:在具二硫键的蛋白质分子构象 中起重要的作用中起重要的作用、配位键:参与维持蛋白质的三、四级结、配位键:参与维持蛋白质的三、四级结 构构6、范德华引力:主要用于维持蛋白质四级、范德华引力:主要用于维持蛋白质四级结构结构上页上页图图(二)蛋白质的二级结构(二)蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指多肽链的主链骨蛋白质的二级结构是指多肽链的主链骨架中的若干肽单位盘
14、绕、折叠,并以氢键为架中的若干肽单位盘绕、折叠,并以氢键为主要次级键形成有规则的构象。主要次级键形成有规则的构象。蛋白质二级结构的主要形式有:蛋白质二级结构的主要形式有:螺螺旋、旋、折迭、折迭、转角转角等。等。结构图结构图上述各种结构形式可同时存在于同一蛋上述各种结构形式可同时存在于同一蛋白质分子的结构中。白质分子的结构中。三级结构螺旋螺旋螺旋螺旋转角转角折迭折迭折迭折迭二级结构概念(三)蛋白质的三级结构(三)蛋白质的三级结构蛋白质的三蛋白质的三级结构是在二级级结构是在二级结构的基础上进结构的基础上进一步折迭、盘曲一步折迭、盘曲成更复杂的立体成更复杂的立体构型。构型。蛋白分子的三级结构蛋白分子
15、的三级结构(四)蛋白质的四级结构(四)蛋白质的四级结构蛋白的四级结构蛋白质的四蛋白质的四级结构是由两个级结构是由两个或两个以上具有或两个以上具有三级结构的多肽三级结构的多肽链以非共价键相链以非共价键相互结合而成的单互结合而成的单位。位。蛋白质一四级结构示意图蛋白质一四级结构示意图蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系无论是蛋白质的一级结构或是其空间结无论是蛋白质的一级结构或是其空间结构都与蛋白质的功能密切相关。构都与蛋白质的功能密切相关。加压素(加压素(9肽):肽):HN2-半胱半胱-酪酪-苯丙苯丙-谷谷-天冬天冬-半胱半胱-脯脯-精精-甘甘催产素(催产素(9肽):肽):HN2-半胱半胱
16、-酪酪-异亮异亮-谷谷-天冬天冬-半胱半胱-脯脯-亮亮-甘甘酶分子在其三级构被破坏后,其催化活性酶分子在其三级构被破坏后,其催化活性将失去。将失去。章首第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质一、蛋白质的两性电离与等电点一、蛋白质的两性电离与等电点 NH2P COOH蛋白质分子 NH3+P COO蛋白质兼性离子 NH3+P COOH蛋白质正离子 NH2 P COO蛋白质阴离子 OH H+OH H+(pHpI)向负极移动(pHpI)原点 (pHpI)向正极移动结构图结构图蛋白质的等电点蛋白质的等电点:使蛋白质分子所带正负电荷数相等,净使蛋白质分子所带正负电荷数相等,净电荷数为零时,环境的电
17、荷数为零时,环境的pH称为该蛋白质的等称为该蛋白质的等电点。以电点。以pI表示。表示。由于组成不同蛋白质分子的氨基酸不同,由于组成不同蛋白质分子的氨基酸不同,因而不同的蛋白质在同一电场中所带的电荷因而不同的蛋白质在同一电场中所带的电荷不同,其等电点也不同。含酸性氨基酸多的不同,其等电点也不同。含酸性氨基酸多的蛋白质等电点偏酸性;含碱性氨基酸多的蛋蛋白质等电点偏酸性;含碱性氨基酸多的蛋白质等电点偏碱性。利用这一特性可分离不白质等电点偏碱性。利用这一特性可分离不同的蛋白质。同的蛋白质。大多数蛋白质的等电点(大多数蛋白质的等电点(pI)5,人,人体组织体液的体组织体液的pH7.4,故大多数蛋白质,故
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- 关 键 词:
- 生化 教案 蛋白质 化学
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