绪论和蛋白质化学.pptx
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1、欢迎交流、探讨!地点:实验楼四楼东侧地点:实验楼四楼东侧 电话:电话:1343513954413435139544 短号:短号:669544669544第1页/共123页第一章 绪 论第2页/共123页一、概一、概 念念 生物化学是研究生物体的化化学学组组成成和生命过程中化化学学变变化化规规律律的科学,从而从从分分子子水水平平阐阐明明各各种种生生命命现现象象的的本本质质,又称为生命的化学生命的化学。生命的化学,化学的生命第3页/共123页生物学动物学植物学微生物学化学生物学生生物物化化学学第4页/共123页二、研究内容第5页/共123页生物体的物质组成、分子结构及功能(叙述生化)生物体的物质组
2、成、分子结构及功能(叙述生化)蛋白质化学蛋白质化学 核酸化学核酸化学 酶和维生素酶和维生素研究物质的化学结构、性质及功能第6页/共123页生物分子生物分子七大营养要素:糖、脂类、蛋白质、维七大营养要素:糖、脂类、蛋白质、维生素、氧、水、无机盐生素、氧、水、无机盐无机物:水、无机盐有机物大分子有机物大分子有机物:多糖、复合脂类、核酸和蛋白质等小分子有机物小分子有机物:维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等第7页/共123页vv物质代谢及其调节(动态生化)氧的代谢 糖代谢 脂类代谢 氨基酸代谢 核苷酸代谢 研究物质的新陈代谢,是生物体最基本的生命特征,是生命活动的基础第8页/共123页vv基因信息的
3、贮存、传递与调控(遗传生化)DNADNA的复制的复制 RNARNA的转录的转录 蛋白质的翻译蛋白质的翻译 癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因 分子生物学技术分子生物学技术vv组织器官代谢及与功能的关系(机能生化)细胞信号转导细胞信号转导 水、电解质、酸碱代谢水、电解质、酸碱代谢 肝、肾和血液的生化肝、肾和血液的生化第9页/共123页三、生化的重要性第10页/共123页(一)发病机制的阐明1.1.糖类代谢紊乱导致的糖尿病糖类代谢紊乱导致的糖尿病2.2.脂类代谢紊乱导致的动脉粥样硬化脂类代谢紊乱导致的动脉粥样硬化3.3.氨代谢异常与肝性脑病氨代谢异常与肝性脑病4.4.胆色素代谢异常与黄疸胆色素代谢异
4、常与黄疸5.5.维生素缺乏与夜盲症和佝偻病维生素缺乏与夜盲症和佝偻病6.6.基因突变导致肿瘤和分子病基因突变导致肿瘤和分子病7.7.遗传性酶缺乏导致白化病、遗传性酶缺乏导致白化病、痛风等痛风等8.8.蛋白质空间构象改变导致疯牛病蛋白质空间构象改变导致疯牛病生物化学是一门重要的医学专业基础课第11页/共123页(二)疾病的诊断、治疗和预防 1.1.体液中无机盐类、有机化合物和酶类等的检体液中无机盐类、有机化合物和酶类等的检测诊断。测诊断。2.PCR 2.PCR技术技术和基因和基因诊断检测技术的临床应用、诊断检测技术的临床应用、法法医学鉴定医学鉴定和流行病学调查。和流行病学调查。3.3.遗传病基因
5、疗法、传染病基因疗法、肿瘤基遗传病基因疗法、传染病基因疗法、肿瘤基因疗法和其他疾病基因疗法的完善和应用。因疗法和其他疾病基因疗法的完善和应用。4.4.基因工程药物基因工程药物(如胰岛素如胰岛素)的研究开发应用。的研究开发应用。第12页/共123页四、生化魅力第13页/共123页所有生物学科都不是孤立的,而是相互联系、相互补充、相互渗透,其基础就是“生命的化学语言”。换而言之,生物化学是联系生物学科之间的桥梁。有 用第14页/共123页 可以知道很多有趣问题的答案 例如:猫为什么要吃老鼠?可以了解人体的众多奥秘 例如:火的利用对人体的价值?多吃糖为什么会发胖?为什么会影响视力?可实现个人愿望有
6、趣第15页/共123页可成名20-21世纪Nobel生理学与医学奖中半数以上是在生物化学与分子生物学领域取得重大突破例如:日本山中伸弥与英国约翰戈登因在细胞核重新编程研究领域的杰出贡献,而获得2012年诺贝尔生理学或医学奖。美国罗伯特莱夫科维茨和布赖恩科比尔卡分享2012年诺贝尔化学奖,以表彰他们在“G蛋白偶联受体”方面的研究。第16页/共123页可获利无形资产:知识、专利有形资产:基因工程产品第17页/共123页五、学习方法第18页/共123页生化的内容较枯燥,理论性较强,希望同学们注生化的内容较枯燥,理论性较强,希望同学们注意预习、复习,注意与日常生活和临床病例相联意预习、复习,注意与日常
7、生活和临床病例相联系。系。不要求背化学结构式和化学反应过程,但要求记不要求背化学结构式和化学反应过程,但要求记重要的中间产物重要的中间产物和和物质代谢的联系物质代谢的联系;重点是;重点是各代各代谢途径的生理意义谢途径的生理意义。生化与其他学科如解剖、生理等的关系,要注意生化与其他学科如解剖、生理等的关系,要注意知识点的横向交叉;生化各章节的内容也是相互知识点的横向交叉;生化各章节的内容也是相互关联,注意纵向联系。关联,注意纵向联系。第19页/共123页 一条主线:生命的化学、化学的生命一条主线:生命的化学、化学的生命 一个中心:认识生命、改造生命一个中心:认识生命、改造生命 万能学习法:理解记
8、忆万能学习法:理解记忆 学会自学学会自学 温故而知新温故而知新第20页/共123页第二章蛋白质的结构与功能第21页/共123页概 述一、蛋白质(protein,pro)的概念蛋白质是由氨基酸构成的具有特定空间结构的大分子有机化合物,是生命活动的物质基础。没有蛋白质就没有生命第22页/共123页二、蛋白质的生物学功能第23页/共123页2、蛋白质是生命活动的物质基础3、氧化供能1g蛋白质在体内氧化产能417KJ第24页/共123页第一节 蛋白质的分子组成 元素组成 氨基酸 氨基酸的连接 分子结构第25页/共123页一、元素组成1、主要元素:C C、H H、OO和N N,有些蛋白质还含有S、P和金
9、属元素等。2、特点:各种蛋白质的含氮量很接近,平均含氮量为16%16%。3、定氮法测定蛋白质含量:蛋白质含量样品含氮量 6.25如何算来的?如何算来的?第26页/共123页【应用举例应用举例1 1】蛋白质含量蛋白质含量是评价食物营养价值营养价值的指标之一,例如牛奶、鸡蛋、肉类等。食物中蛋白质含量测定一般使用微量凯氏定氮法,测定食物中的含氮量,再乘以6.25,就可得到食物蛋白质的含量。第27页/共123页三聚氰胺(三聚氰胺(cyanuramidecyanuramide),分子式),分子式C C3 3HH6 6NN6 6,分子量:,分子量:126.12126.12。其含氮量为。其含氮量为6666左
10、右,俗称左右,俗称“蛋白精蛋白精”。【应用举例2】三聚氰胺的来龙去脉长期摄入三聚氰胺会造成生殖、泌尿系统损害和泌尿系结石,并可进一步诱发膀胱癌,导致肾功能衰竭。第28页/共123页二、基本组成单位氨基酸(amino acid,aa)(一)蛋白质的基本组成单位第29页/共123页第30页/共123页(二)氨基酸结构的共同特点(二)氨基酸结构的共同特点两性电解质既具有酸性的羧基(-COO-),又有碱性的氨基(-NH3+)旋光异构现象L-氨基酸(甘氨酸除外)侧链R基团不同影响蛋白质的性质、结构和功能第31页/共123页第32页/共123页第33页/共123页非极性脂肪族氨基酸(侧链非极性、疏水)非极
11、性脂肪族氨基酸(侧链非极性、疏水)甘(Gly),丙(Ala);缬(Val),亮(Leu),异亮(Ile);脯(Pro,亚氨基)极性中性氨基酸(侧链极性、不带电荷)极性中性氨基酸(侧链极性、不带电荷)Ser,Thr(含羟基);Cys,Met(含硫);Gln,Asn(含酰氨)芳香族氨基酸(侧链带苯环)芳香族氨基酸(侧链带苯环)苯丙(Phe);酪(Tyr);色(Trp)(三)氨基酸的分类第34页/共123页酸性氨基酸酸性氨基酸(含有两个羧基)(含有两个羧基)Asp(含羧基);Glu(含羧基)碱性氨基酸(含有两个以上氨基)碱性氨基酸(含有两个以上氨基)Lys(氨基);Arg(胍基);His(咪唑基)根
12、据氨基酸某些结构共性分类n含硫氨基酸:Met、Cys (含有硫)n芳香族氨基酸:Phe、Tyr、Trp(含有苯环)n支链氨基酸:Val、Leu、Ile第35页/共123页侧链含烃链的氨基酸是非极性脂肪族氨基酸第36页/共123页侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性中性氨基酸第37页/共123页侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸第38页/共123页侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸第39页/共123页侧链含正性解离基团的氨基酸是碱性氨基酸第40页/共123页n蛋白质基本结构单位:L氨基酸n 氨基酸:脯氨酸(亚氨基酸)除外n L氨基酸:甘氨酸(无不对称C)除外n 氨基酸结构通式:RCH(NH2
13、)COOHn 常见氨基酸种类:20种。小结第41页/共123页顾名思义顾名思义 L-氨基酸氨基酸 氨基氨基 羧基,呈酸性羧基,呈酸性-碳原子侧链R基团第42页/共123页(四)氨基酸的理化性质氨基酸是两性电解质,其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。等电点(isoelectric point,pI)在某一pH的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。1、氨基酸的两性解离和等电点第43页/共123页pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子 阳离子阴离子第44页/共123页2、芳香族氨基酸的紫外吸收性
14、质色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基,所以 测 定 蛋 白 质 溶 液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。第45页/共123页3、氨基酸与茚三酮反应氨基酸与茚三酮水合物共热,可生成蓝紫色化合物,其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系,因此可作为氨基酸定量分析方法。第46页/共123页三、氨基酸在蛋白质分子中的连接方式1、肽键(peptide bond)一个氨基酸的-羧基羧基与另一氨基酸的-氨基氨基脱水缩合而成的共价键称为肽键,又称酰胺键。(CO-NH)第47页/共123页成肽反应:第48页/共
15、123页2、肽(peptide)第49页/共123页4、医学上重要的多肽:n谷胱甘肽n神经肽:脑啡肽(9肽)、内啡肽(9肽)、强啡肽(9肽)n肽类激素:TRH(3肽)、催产素(9肽)、加压素(9肽)n其他:生长因子;短杆菌S;甜味肽等3、蛋白质的基本结构形式:n多肽呈链状,又可称多肽链(NHCHCO-NHCHCO)n多肽链的方向性:从N N末端末端指向C C末端末端。第50页/共123页第51页/共123页GSHGSH的功能:保护含的功能:保护含SHSH的蛋白质和酶免遭的蛋白质和酶免遭氧化,维持其生物活性;具有解毒功能氧化,维持其生物活性;具有解毒功能 第52页/共123页第53页/共123页
16、第二节 蛋白质的分子结构第54页/共123页高级结构(高级结构(空间结构空间结构),又称),又称构象构象,是指蛋白质,是指蛋白质分子中所有原子在三维空间的排布。分子中所有原子在三维空间的排布。第55页/共123页一级结构是指蛋白质的多肽链中氨基酸的排列顺序;主要靠肽键肽键维系,另外还有二硫键二硫键。二四级结构称为蛋白质的空间结构,或空间构象;主要靠次级键次级键维系。第56页/共123页一、蛋白质的一级结构(primary structure)定义定义:是指蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。连接键:主要靠肽键肽键维系,另外还有二硫键二硫键。重要意义:n一级结构体现生物信息:20n .多样性n一级结构
17、是空间结构及生物活性的基础.特异性n研究一级结构有助于从分子水平诊断和治疗遗传病第57页/共123页一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础,但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。第58页/共123页二、蛋白质的空间结构 定义定义 指蛋白质分子内各原子围绕指蛋白质分子内各原子围绕某些共价键的旋转而形的旋转而形成的各种成的各种空间排布及及相互关系,又称,又称蛋白质的构象。分类分类 主链构象主链构象是指多肽是指多肽主链骨架主链骨架上各原子的排布及相互上各原子的排布及相互关系;关系;侧链构象侧链构象是指各氨基酸残基是指各氨基酸残基侧链基团侧链基团中原子的排布中原子的排布及相互关系。及相互关系。第
18、59页/共123页(一)蛋白质的二级结构定义 指多肽主链骨架原子的局部空间排列,不涉及氨基酸残基侧链的构象,也就是该肽段主链骨架原子的相对空间位置。第60页/共123页1、形成二级结构的基础 肽键平面(peptide unit)由肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子共同构成的刚性平面。(C1CO-NHC2)第61页/共123页第62页/共123页肽键结构互变肽键结构互变肽键平面C N OHC N+O-H第63页/共123页2、蛋白质二级结构的基本形式分类:主要有-螺旋螺旋、-折叠折叠、-转角转角和无规无规则卷曲则卷曲等维持二级结构的力量为氢键第64页/共123页(1 1)-螺旋螺旋(-hel
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- 绪论 蛋白质 化学
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