蛋白质与酶的功能.ppt

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1、蛋白质与酶的功能蛋白质与酶的功能褚建君褚建君（生命科学技术学院）（生命科学技术学院）34204588s生物学导论生物学导论I:分子、细胞和发育生物学分子、细胞和发育生物学交大生物学的概况与沿革交大生物学的概况与沿革*n生物学在自然科学中的地位生物学在自然科学中的地位 (natural history,pure science,applied science Botany,Plant Science,Plant Protection)n生物学概论（生物学概论（54）+生物学实验（生物学实验（36）n普通生物学（院际平台课普通生物学（院际平台课54）n生命科学导论（通选课生命科学导论（通选课36）

2、n生物学导论生物学导论I（分子、细胞与生物的发育）（分子、细胞与生物的发育）n生物学导论生物学导论II（生物进化论、生态学）（生物进化论、生态学）n国内大学的基本情况国内大学的基本情况*n现有课程网站现有课程网站蛋白质蛋白质nProtein.来自希腊文来自希腊文proteios，为，为“首要的首要的”意思；意思；n“生命是蛋白体的存在方式生命是蛋白体的存在方式”；nDNA RNA PROTEINn在细胞中的含量：在细胞中的含量：蛋白质的生物学意义蛋白质的生物学意义1.蛋白质是一切生物细胞和组织的主要组成部分，是生命活动所依据的物质基础。2.2.生物的各种生物功能也都靠蛋白质体现。一、氨基酸 a

3、mino acid Essential amino acid n1、体内合成的量不能满足机体需要，必须从食物中摄取、体内合成的量不能满足机体需要，必须从食物中摄取的氨基酸。其氨基酸种类与机体发育阶段和生理状态有的氨基酸。其氨基酸种类与机体发育阶段和生理状态有关，成人维持氮平衡必需的是亮氨酸、异亮氨酸等关，成人维持氮平衡必需的是亮氨酸、异亮氨酸等8种氨种氨基酸，儿童生长必需的还有精氨酸和组氨酸。基酸，儿童生长必需的还有精氨酸和组氨酸。n2、人和动物自身不能合成必须由食物供给的氨基酸。、人和动物自身不能合成必须由食物供给的氨基酸。n3、营养价值、营养价值?因此：蛋白质的元素组成因此：蛋白质的元素组

4、成 C H O N S 50%7%23%16%03%Others:P、Cu、Fe、Zn、Mn、Co、Se、I磷 铜 铁 锌 锰 钴 硒 碘 蛋白质氮元素的含量都相当接近，一般在蛋白质氮元素的含量都相当接近，一般在15%1715%17，平，平均为均为16 16。这是。这是凯氏定氮法凯氏定氮法测定蛋白质含量的计算基础。测定蛋白质含量的计算基础。一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基之间失水一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基之间失水形成的酰胺键称为形成的酰胺键称为肽键肽键，所形成的化合物称为，所形成的化合物称为肽肽。肽与肽键的结构肽键肽键肽单位（肽平面）肽单位（肽平面）“转与不转转与不转”？二、蛋白

5、质的构象 蛋白质分子是由氨基酸首尾相连而成的共价多蛋白质分子是由氨基酸首尾相连而成的共价多肽链。每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构肽链。每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构或称三维结构，这种三维结构通常被称为或称三维结构，这种三维结构通常被称为蛋白质的蛋白质的构象构象。蛋白质结构的层次蛋白质结构的层次蛋蛋白白质质的的结结构构层层次次一级结构一级结构空间结构空间结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构一级结构二级结构三级结构折叠四级结构四级结构四级结构四级结构-螺旋螺旋1、两性解离性质和等电点2、蛋白质胶体性质3、蛋白质的沉淀4、蛋白质的变性与复性5、蛋白质的紫外吸收特性6、蛋

6、白质呈色反应蛋白石的重要性质蛋白石的重要性质 1.1.催化催化 蛋白质的一个最重要的生物学功能是作为有机体新陈代谢的蛋白质的一个最重要的生物学功能是作为有机体新陈代谢的催化剂催化剂酶酶。酶是蛋白质中最大的一类。酶是蛋白质中最大的一类。2 2、调节、调节 许多蛋白质具有调节其他蛋白质执行其生理功能的能力许多蛋白质具有调节其他蛋白质执行其生理功能的能力 ，这些蛋白质称为调节蛋白这些蛋白质称为调节蛋白3 3、转运、转运 功能是从一地到另一地转运特定的物质。功能是从一地到另一地转运特定的物质。4 4、贮存、贮存 这类蛋白质是氨基酸的聚合物，生物体必要时可利用蛋白质这类蛋白质是氨基酸的聚合物，生物体必要

7、时可利用蛋白质作为提供充足氮素的一种方式。作为提供充足氮素的一种方式。三、蛋白质的功能三、蛋白质的功能 5 5、运动、运动 作为运动基础的收缩和游动蛋白具有共同的性质：作为运动基础的收缩和游动蛋白具有共同的性质：它它们都是丝状分子或丝状聚合体。们都是丝状分子或丝状聚合体。6 6、结构成分、结构成分 蛋白质另一重要功能是建造和维持生物体的结构。蛋白质另一重要功能是建造和维持生物体的结构。7 7、防御和进攻、防御和进攻 免疫反应（免疫反应（免疫球蛋白免疫球蛋白）8 8、异常功能、异常功能蛋白质的功能蛋白质的功能 四、酶1、酶的概念 酶的定义 酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质（核酸），亦称生物

8、催化剂。酶的化学本质蛋白质（核酸）酶的化学本质；除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质。绝大多数酶都是蛋白质。1983年发现某些RNA分子具有催化活性，对有催化 活性的RNA称为核酶酶催化的生物化学反应，称为酶促反应在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物 酶的化学本质是蛋白质 有的酶仅仅由蛋白质组成，如：核糖核酸酶；有的酶除了主要由蛋白质组成外，还有一些金属离子或小分子参与。这些金属离子或小分子是酶活性所必须的，称为辅酶/辅基或辅助因子。羧基肽酶（黄色圆球是辅基Zn2+）血血红红蛋蛋白白 2、酶的作用特点 与一般催化剂的相同点 1.反应前后质与量不变，且用量少。2.缩短到达平衡的时间，不改变

9、平衡点。3.只能催化本来进行的反应。4.降低反应所需活化能。活化能：在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需要的自由能，单位为kJ/mol.酶的催化机理是降低活化能酶的催化机理是降低活化能 与一般催化剂的不同点1.1.高效高效 比一般催化剂高比一般催化剂高10106 610101313倍倍 1mol/L1mol/L过氧化氢酶过氧化氢酶1 1秒钟可分解秒钟可分解10105 5mol/Lmol/L底物底物 1mol/L1mol/L铁离子铁离子1 1秒钟可分解秒钟可分解1010-5-5 mol/L mol/L底物底物2.2.高度专一：酶对催化的反应和反应物有严格的选择性高度专一：酶对催化的反应和反

10、应物有严格的选择性3.3.条件温和（酶易失活）：引起蛋白质变性的因素都能使酶条件温和（酶易失活）：引起蛋白质变性的因素都能使酶失活失活4.4.活性能调节、控制活性能调节、控制5.5.常需要辅助因子常需要辅助因子 3、酶的分布 酶分布在所有的细胞和组织中，相对隔离，各自发挥作用。4 4、酶的活性可以调控、酶的活性可以调控q 在代谢途径中调节酶的活性在代谢途径中调节酶的活性 几个酶或十几个酶前后配合，完几个酶或十几个酶前后配合，完成一系列代谢反应，形成一条成一系列代谢反应，形成一条代谢途代谢途径径。在一条代谢途径中，常常是前一在一条代谢途径中，常常是前一个酶促反应的产物，便是下一个酶促个酶促反应的

11、产物，便是下一个酶促反应的底物。反应的底物。一条代谢途径的终产物，有时可与该代谢途径的第一步反应的酶相结合，结合的结果使这个酶活性下降，从而使整条代谢途径的反应速度慢起来。这种情况称为“反馈抑制”。值得注意的是，发生反馈抑制时，代谢终产物与酶结合时，是非共价结合，是可逆的。终产物（调节物）结合在调节中心第一个酶（有活性）第一个酶（无活性）q共价调节 有时候，酶蛋白分子可以和一个基团形成共价结合，结合的结果，使酶蛋白分子结构发生改变，使酶活性发生改变。例如，与磷酸根的结合。这种调节酶活性的情况称为酶的共价调节。糖糖元元磷磷酸酸化化酶酶有有磷磷酸酸化化位位点点q 竞争性抑制 有的酶在遇到一些化学结

12、构与底物相似的分子时，这些分子与底物竞争结合酶的活性中心，亦会表现出酶活性的降低（抑制）。这种情况称为酶的竞争性抑制。竞争性抑制剂在结构上与底物相似对氨基苯磺酸（磺胺药）对氨基苯甲酸（细菌生长因子）磺胺类药物 竞争性抑制细菌体内的酶思考题思考题1、蛋白质是如何相似而又不相同的？、蛋白质是如何相似而又不相同的？2、许多酶和血液蛋白都是结合蛋白，这一事实、许多酶和血液蛋白都是结合蛋白，这一事实说明蛋白质的辅基在细胞的生命过程中可能充说明蛋白质的辅基在细胞的生命过程中可能充当何种角色？当何种角色？3、膳食中缺乏一种或几种必需氨基酸可能导致、膳食中缺乏一种或几种必需氨基酸可能导致何种后果？何种后果？4、饮食中缺乏足够的蛋白质的后果是什么？、饮食中缺乏足够的蛋白质的后果是什么？