蛋白质的结构与功能 课件.ppt
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1、关于蛋白质的结构与功能 第1页,此课件共89页哦蛋白质的概念蛋白质的概念 蛋白质蛋白质(protein)是由许多氨基酸是由许多氨基酸(amino acid)通过肽键通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。相连形成的高分子含氮化合物。第2页,此课件共89页哦蛋白质是生命活动的物质基础蛋白质是生命活动的物质基础分分布布广广:所所有有器器官官、组组织织都都含含有有蛋蛋白白质质;细细胞的各个部分都含有蛋白质。胞的各个部分都含有蛋白质。含含量量高高:蛋蛋白白质质是是生生物物体体中中含含量量最最丰丰富富的的生生物物大大分分子子,约约占占人人体体固固体体成成分分的的45%45%,而而
2、在在细胞中可达细胞干重的细胞中可达细胞干重的70%70%以上。以上。1.蛋白质是生物体重要组成成分蛋白质是生物体重要组成成分第3页,此课件共89页哦n作为生物催化剂(酶)作为生物催化剂(酶)n物质的转运和存储物质的转运和存储n凝血功能凝血功能n免疫保护作用免疫保护作用n运动与支持作用运动与支持作用n参与细胞间信息传递参与细胞间信息传递2.蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能3.氧化供能氧化供能蛋白质是生命活动的物质基础蛋白质是生命活动的物质基础第4页,此课件共89页哦 第一节第一节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成The Molecular Component of Prote
3、in第5页,此课件共89页哦蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成 主要含有碳、氢、氧、氮及硫。主要含有碳、氢、氧、氮及硫。有些蛋白质还含有磷、铁、铜、锌、有些蛋白质还含有磷、铁、铜、锌、锰、钴及钼等。锰、钴及钼等。第6页,此课件共89页哦蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点 蛋白质的含氮量接近,平均为蛋白质的含氮量接近,平均为16%。测定生物样品含氮量可推算出蛋白质测定生物样品含氮量可推算出蛋白质 大致含量。大致含量。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 6.25 100 第7页,此课件共89页哦一、蛋白质的基本组成单位一、蛋白质的基本组成
4、单位-氨基酸氨基酸 氨基酸是蛋白质的基本组成单位。氨基酸是蛋白质的基本组成单位。自然界存在自然界存在300余中氨基酸,组成蛋白质余中氨基酸,组成蛋白质的氨基酸仅有的氨基酸仅有20种,且均为种,且均为L-氨基酸氨基酸(除甘氨酸外除甘氨酸外)。第8页,此课件共89页哦H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H第9页,此课件共89页哦 (一)氨基酸的分类(一)氨基酸的分类 1.非极性脂肪族氨基酸非极性脂肪族氨基酸 2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸 3.芳香族氨基酸芳香族氨基酸 4.酸性氨基酸酸性氨基酸 5.碱性氨基酸碱性氨基酸 第10页,此课件共89页哦1
5、.非极性脂肪族氨基酸非极性脂肪族氨基酸 第11页,此课件共89页哦 2中性极性氨基酸中性极性氨基酸 第12页,此课件共89页哦3芳香族氨基酸芳香族氨基酸 第13页,此课件共89页哦4.酸性氨基酸酸性氨基酸 第14页,此课件共89页哦5.碱性氨基酸碱性氨基酸 第15页,此课件共89页哦胱氨酸与二硫键胱氨酸与二硫键第16页,此课件共89页哦(二)氨基酸的理化性质(二)氨基酸的理化性质 1.两性解离及等电点两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质,其解离方式及带电状态取决于其所处溶液氨基酸是两性电解质,其解离方式及带电状态取决于其所处溶液的酸碱度。的酸碱度。等电点等电点(isoeletric point
6、,pI)在某一在某一pH条件下,氨基酸解离成阳离子和阴离子的数量相等,条件下,氨基酸解离成阳离子和阴离子的数量相等,分子呈电中性,此时溶液的分子呈电中性,此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。称为该氨基酸的等电点。第17页,此课件共89页哦第18页,此课件共89页哦2.氨基酸的紫外吸收氨基酸的紫外吸收 酪氨酸、色氨酸含有共轭双键,具有酪氨酸、色氨酸含有共轭双键,具有吸收紫外光的特性,在吸收紫外光的特性,在280nm处有最大处有最大吸收峰。蛋白质在吸收峰。蛋白质在280nm处的紫外吸收与处的紫外吸收与浓度成正比,可用于蛋白质的定量分析。浓度成正比,可用于蛋白质的定量分析。第19页,此课件共89页哦
7、第20页,此课件共89页哦二、氨基酸与多肽二、氨基酸与多肽 氨基酸通过氨基酸通过肽键肽键(peptide bond)相连接的)相连接的 形成形成多肽链多肽链(peptide chain)。(一)肽键(一)肽键(peptide bond)一分子氨基酸的一分子氨基酸的-羧基与另一分子的羧基与另一分子的-氨基,氨基,脱水缩合形成的酰胺键(脱水缩合形成的酰胺键(-CO-NH-)称为)称为肽键肽键。第21页,此课件共89页哦+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键第22页,此课件共89页哦肽肽(peptide)是是由由氨氨基基酸酸通通过过肽肽键键缩缩合合而而形形成的化合物。成的化合物。两两分分子子氨氨基基
8、酸酸缩缩合合形形成成二二肽肽,三三分分子子氨氨基基酸酸缩缩合则形成三肽合则形成三肽肽肽链链中中的的氨氨基基酸酸分分子子因因为为脱脱水水缩缩合合而而基基团团不不全,被称为全,被称为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。由由十十个个以以内内氨氨基基酸酸相相连连而而成成的的肽肽称称为为寡寡肽肽(oligopeptide),由由更更多多的的氨氨基基酸酸相相连连形形成成的的肽肽称称多多肽肽(polypeptide)。第23页,此课件共89页哦N 末端:多肽链中有末端:多肽链中有游离游离-氨基氨基的一端的一端C 末端:多肽链中有末端:多肽链中有游离游离-羧基羧基的一端的一端多肽链有两端:多肽链有两端:多
9、多肽肽链链(polypeptide chain)是是指指许许多多氨氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。基酸之间以肽键连接而成的一种结构。第24页,此课件共89页哦N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶第25页,此课件共89页哦(二)生物活性肽类(二)生物活性肽类由几个至几十个氨基酸残基组成由几个至几十个氨基酸残基组成 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione,GSH)谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成,谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成,简称为谷胱甘肽。简称为谷胱甘肽。第26页,此课件共89页哦谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione,GSH)第27页,此课件共89页哦GSH过氧过氧化物酶化物酶H2
10、O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还原酶还原酶NADPH+H+NADP+GSH与与GSSG间的转换间的转换 第28页,此课件共89页哦n 体内许多激素属寡肽或多肽体内许多激素属寡肽或多肽n 神经肽神经肽(neuropeptide)多肽类激素及神经肽多肽类激素及神经肽第29页,此课件共89页哦三、蛋白质的分类三、蛋白质的分类 1根据蛋白质分子的组成特点根据蛋白质分子的组成特点 单纯蛋白质和结合蛋白质单纯蛋白质和结合蛋白质2根据分子形状的不同根据分子形状的不同 球状蛋白和纤维状蛋白球状蛋白和纤维状蛋白3根据蛋白质的主要功能根据蛋白质的主要功能 功能活性蛋白质和结构蛋白质。功能活性蛋白质和结
11、构蛋白质。第30页,此课件共89页哦第二节第二节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构The Molecular Structure of Protein第31页,此课件共89页哦 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 一级结构一级结构(primary structure)二级结构二级结构(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)高级结构高级结构第32页,此课件共89页哦 一一、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 从从N端到端到C端氨基酸排列顺序称为蛋白质的一级结构。端氨基酸排列顺序称为蛋
12、白质的一级结构。一级结构是蛋白质分子基本结构,决定蛋白质空间一级结构是蛋白质分子基本结构,决定蛋白质空间构象的基础。蛋白质的空间构象则是实现其生物学功构象的基础。蛋白质的空间构象则是实现其生物学功能的基础。能的基础。一级结构中的主要化学键是一级结构中的主要化学键是肽键肽键。第33页,此课件共89页哦牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的功能的基础基础,但不是决定蛋白质空间构象的,但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素唯一因素。第34页,此课件共89页哦二二、蛋白质的空间结构蛋白质的空间结构 蛋白质在一级结构的基础上,分子
13、单键蛋白质在一级结构的基础上,分子单键旋转而盘曲、折叠形成特定空间构象。旋转而盘曲、折叠形成特定空间构象。蛋白质的构象包括主链构象和侧链构象。蛋白质的构象包括主链构象和侧链构象。蛋白质的空间结构包括蛋白质的二级结构、蛋白质的空间结构包括蛋白质的二级结构、三级结构和四级结构。三级结构和四级结构。第35页,此课件共89页哦 (一)蛋白质的二级结构(一)蛋白质的二级结构 是指蛋白质分子中某一肽链的局部空间结构,即多肽是指蛋白质分子中某一肽链的局部空间结构,即多肽链中主链原子的相对空间排列分布,而不涉及氨基酸残基链中主链原子的相对空间排列分布,而不涉及氨基酸残基侧链的空间排布。侧链的空间排布。稳定因素
14、:稳定因素:氢键氢键第36页,此课件共89页哦1.肽平面肽平面 肽键具有部分双链性质,因此肽键不能自由肽键具有部分双链性质,因此肽键不能自由旋转,而使涉及肽键的旋转,而使涉及肽键的6各原子共处于同一平面,各原子共处于同一平面,称为肽键平面,又称称为肽键平面,又称肽单元肽单元。第37页,此课件共89页哦肽键平面示意图肽键平面示意图肽链肽链主链骨架原子主链骨架原子即即N(氨基氮)、(氨基氮)、C(-碳原子)和碳原子)和Co(羰基碳)(羰基碳)3个原子依次重复排列。个原子依次重复排列。第38页,此课件共89页哦2.蛋白质二级结构的主要构象形式蛋白质二级结构的主要构象形式 n-螺旋螺旋(-helix)
15、n-折叠折叠(-pleated sheet)n-转角转角(-turn)n 无规卷曲无规卷曲(random coil)第39页,此课件共89页哦(1)-螺旋螺旋 多肽链中的主链围绕中心轴有规律的多肽链中的主链围绕中心轴有规律的螺旋式上升,螺旋的走向为顺时针方向,螺旋式上升,螺旋的走向为顺时针方向,称右手螺旋。称右手螺旋。氢键是维持氢键是维持-螺旋结构稳定的主要螺旋结构稳定的主要化学键。化学键。第40页,此课件共89页哦左手螺旋左手螺旋右手螺旋右手螺旋*第41页,此课件共89页哦-螺旋结构螺旋结构 第42页,此课件共89页哦(1)肽单元围绕中心轴呈有规律右手螺旋,每肽单元围绕中心轴呈有规律右手螺旋
16、,每3.6个氨基酸残基螺旋个氨基酸残基螺旋上升一圈,螺距为上升一圈,螺距为0.54nm;(2)螺旋的每个肽键的螺旋的每个肽键的NH与相邻第四个肽键的羰基氧形成氢键与相邻第四个肽键的羰基氧形成氢键(hydrogen bond),氢键的方向与螺旋长轴基本平行,是维持,氢键的方向与螺旋长轴基本平行,是维持螺旋结构稳定的主要次级键;螺旋结构稳定的主要次级键;(3)氨基酸侧链伸向螺旋外侧,不参与氨基酸侧链伸向螺旋外侧,不参与-螺旋的形成,但其形状、螺旋的形成,但其形状、大小及电荷量的多少均影响大小及电荷量的多少均影响螺旋的形成。螺旋的形成。-helix 特点:特点:第43页,此课件共89页哦(2)-折叠
17、折叠 -折叠呈折纸状折叠呈折纸状 多肽链充分伸展,各个肽单元以多肽链充分伸展,各个肽单元以C为旋转点,依次折叠成锯齿状结构,氨为旋转点,依次折叠成锯齿状结构,氨基酸残基侧链交替地位于锯齿状结构的上基酸残基侧链交替地位于锯齿状结构的上下方。下方。第44页,此课件共89页哦第45页,此课件共89页哦-折叠折叠 第46页,此课件共89页哦-pleated sheets特点特点:1、多肽链充分伸展,各肽键平面之间折叠成锯齿状,侧链、多肽链充分伸展,各肽键平面之间折叠成锯齿状,侧链 R基团位于锯齿状结构的上下方;基团位于锯齿状结构的上下方;2、两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段平行排列,其结、两条以上肽
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