生物大分子的组成与结构精选PPT.ppt
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1、关于生物大分子的组成与结构第1页,讲稿共82张,创作于星期二ProteinProtein第一节第一节 蛋白质蛋白质第2页,讲稿共82张,创作于星期二蛋白的化学元素组成与凯氏定氮法l主要元素主要元素:C、H、O、N,微量微量P、Cu、Fe、Il一一般般蛋蛋白白质质含含氮氮量量为为16%16%,即即1 1份份氮氮素素相相当当于于6.256.25份份蛋白质,此数值(蛋白质,此数值(6.256.25)称为蛋白质系数。)称为蛋白质系数。l凯氏定氮法凯氏定氮法:通过测出样品中的总含氮量再乘以通过测出样品中的总含氮量再乘以相应的蛋白质系数而求出蛋白质的含量,相应的蛋白质系数而求出蛋白质的含量,测定结测定结果
2、为粗蛋白。果为粗蛋白。l此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定第3页,讲稿共82张,创作于星期二1.1 蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子 氨基酸氨基酸第4页,讲稿共82张,创作于星期二1.1.1 1.1.1 氨基酸的种类与结构氨基酸的种类与结构氨基酸的结构共性氨基酸的结构共性l含有氨基的羧酸含有氨基的羧酸l常见的蛋白氨基酸常见的蛋白氨基酸均为均为-氨基酸氨基酸l分子通式:分子通式:R-CH(NH2)-COOHlR 代代 表表 氨氨 基基 酸酸 之之 间间 相相 异异 的的 部部 分分,叫叫 R 基基(R group),又又 称称 为为 侧侧 链链(sidech
3、ain)。第5页,讲稿共82张,创作于星期二 酪氨酸酪氨酸-氨基酸氨基酸第6页,讲稿共82张,创作于星期二二二十十种种氨氨基基酸酸的的结结构构第7页,讲稿共82张,创作于星期二1.1.2 1.1.2 氨基酸侧链的性质与分类氨基酸侧链的性质与分类按侧链按侧链R性质,性质,常见蛋白质常见蛋白质氨基酸可分为三类氨基酸可分为三类l非极性非极性R基氨基酸基氨基酸l无电荷的极性无电荷的极性R基氨基酸基氨基酸l带电荷的极性带电荷的极性R基氨基酸基氨基酸第8页,讲稿共82张,创作于星期二缬氨酸缬氨酸丙氨酸丙氨酸亮氨酸亮氨酸异亮氨酸异亮氨酸脯氨酸脯氨酸色氨酸色氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸甘氨酸甘氨酸第一
4、类第一类 非极性非极性R基氨基酸(共基氨基酸(共9种)种)第9页,讲稿共82张,创作于星期二第二类第二类 无电荷的极性无电荷的极性R R基氨基酸(共基氨基酸(共6 6种):种):丝氨酸丝氨酸苏氨酸苏氨酸酪氨酸酪氨酸半胱氨酸半胱氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺第10页,讲稿共82张,创作于星期二第三类第三类 带电荷的极性带电荷的极性R基氨基酸(共基氨基酸(共5种):种):l带正电荷的极性带正电荷的极性R基氨基酸基氨基酸3种种l赖氨酸赖氨酸,精氨酸精氨酸,组氨酸组氨酸第11页,讲稿共82张,创作于星期二l带负电荷的极性带负电荷的极性R基氨基酸基氨基酸2种种l天冬氨酸、谷氨酸天冬氨酸、谷氨酸第1
5、2页,讲稿共82张,创作于星期二alanine丙氨酸丙氨酸AlaAarginine 精氨酸精氨酸 ArgRasparagine天冬酰氨天冬酰氨 Asn AsxNaspartic acid天冬氨酸天冬氨酸Asp AsxDcystine半胱氨酸半胱氨酸CysCglutamine谷氨酰胺谷氨酰胺Gln GlxQglutamic acid谷氨酸谷氨酸Glu Glx Eglycine甘氨酸甘氨酸GlyGHistidine组氨酸组氨酸HisHisoleucine异亮氨酸异亮氨酸IleIle I Ileucine亮氨酸亮氨酸LeuLlysine赖氨酸赖氨酸LysKmethionine甲硫氨酸甲硫氨酸MetM
6、phenylalanine苯丙氨酸苯丙氨酸PheFproline脯氨酸脯氨酸ProPserine丝氨酸丝氨酸SerSthreonine苏氨酸苏氨酸ThrTtryptophan色氨酸色氨酸TrpWtyrosine酪氨酸酪氨酸TyrYvaline缬氨酸缬氨酸ValV氨基酸的名称与符号氨基酸的名称与符号必需氨基酸:人体自身不能合成或合成速度不能满足人体需要,必须从食物中摄取的氨基酸。必需氨基酸共有八种:赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸。第13页,讲稿共82张,创作于星期二l旋光性:旋光性:可使偏振光平面发生旋转。可使偏振光平面发生旋转。一般具有不对称碳原子的都具有旋
7、光性。一般具有不对称碳原子的都具有旋光性。不对称碳原子:不对称碳原子:与四个不同的原子或原子基团共与四个不同的原子或原子基团共价连接并因而失去对称性的碳原子。价连接并因而失去对称性的碳原子。1.1.3 1.1.3 氨基酸的旋光性与构型氨基酸的旋光性与构型不对称碳原子第14页,讲稿共82张,创作于星期二l构型构型:不对称碳原子周围的取代基在空间上的不对称碳原子周围的取代基在空间上的排列方式。存在排列方式。存在L-、D-两种构型。两种构型。l构型的改变需要共价键的的破坏与重新形成。构型的改变需要共价键的的破坏与重新形成。l氨基酸的氨基酸的L-、D-型都是以甘油醛为标准确定的。型都是以甘油醛为标准确
8、定的。第15页,讲稿共82张,创作于星期二甘甘油油醛醛投投影影式式和和透透视视式式D-甘油醛甘油醛L-甘油醛甘油醛D-甘油醛甘油醛L-甘油醛甘油醛第16页,讲稿共82张,创作于星期二L-氨基酸的结构通式碳原子碳原子碳原子碳原子,不对称碳原子不对称碳原子不对称碳原子不对称碳原子侧链侧链侧链侧链除甘氨酸外,其他除甘氨酸外,其他1919种氨基酸都是种氨基酸都是L-L-构型构型 第17页,讲稿共82张,创作于星期二l氨基酸的两性电离性质氨基酸的两性电离性质氨基酸含有酸性的氨基酸含有酸性的-COOH和碱性的和碱性的-NH2,是两性离子。,是两性离子。1.1.4 1.1.4 氨基酸的性质氨基酸的性质第18
9、页,讲稿共82张,创作于星期二氨基酸的等电点氨基酸的等电点l当氨基酸所带正电荷与所带负电荷相等时,溶液的当氨基酸所带正电荷与所带负电荷相等时,溶液的PH值为这一种氨基酸的值为这一种氨基酸的等电点(等电点(pI)在酸性溶液中在酸性溶液中 在晶体状态或水溶液中在晶体状态或水溶液中 在碱性溶液中在碱性溶液中 即即等电点(等电点(pI)“+”+”“不带电不带电 ”“”pIpI等电点时的等电点时的pHpH第19页,讲稿共82张,创作于星期二H2N纯晶体状态COO-H3N+水溶后等电荷状态总电荷 0加 酸H总电荷“+”第20页,讲稿共82张,创作于星期二加 碱H2NCOO-H3N+OH-H2OH2N-总电
10、荷“-”第21页,讲稿共82张,创作于星期二氨基酸的PK值和等电点第22页,讲稿共82张,创作于星期二1.2 肽肽氨基酸与氨基酸之间通过氨基酸与氨基酸之间通过-氨基和氨基和-羧基形成酰胺键共价羧基形成酰胺键共价地结合在一起地结合在一起,其产物叫做肽(其产物叫做肽(PeptidePeptide)。)。这种这种酰胺键称为肽键酰胺键称为肽键。氨基酸借肽键形成的线性的链状分子叫做肽链氨基酸借肽键形成的线性的链状分子叫做肽链 。肽链中的氨基酸不再是完整的,叫肽链中的氨基酸不再是完整的,叫氨基酸残基氨基酸残基第23页,讲稿共82张,创作于星期二1.3 蛋白质蛋白质由一条或多条多肽链以特殊方式结合而成的由一
11、条或多条多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子。生物大分子。第24页,讲稿共82张,创作于星期二1.3.1 1.3.1 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构 l包括:组成蛋白质的多肽链数目、多肽链的氨基酸顺包括:组成蛋白质的多肽链数目、多肽链的氨基酸顺序以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。序以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。l氨基酸顺序:最重要,是蛋白质生物功能的基础。氨基酸顺序:最重要,是蛋白质生物功能的基础。第25页,讲稿共82张,创作于星期二1.3.2 1.3.2 蛋白质空间结构蛋白质空间结构l定义:蛋白质多肽链主链在空间上的走定义:蛋白质多肽链主链在空间上的走向及所有原子和基团在空间中
12、的排列与向及所有原子和基团在空间中的排列与分布。分布。l包括二级结构、三级结构和四级结构。包括二级结构、三级结构和四级结构。第26页,讲稿共82张,创作于星期二l肽平面:主链肽键肽平面:主链肽键C-N具有双键性质而不具有双键性质而不能自由旋转,肽键的能自由旋转,肽键的4个原子和与之相连个原子和与之相连的两个的两个-碳原子碳原子(C)都处于同一个平面内,都处于同一个平面内,此刚性结构的平面称肽平面或酰胺平面。此刚性结构的平面称肽平面或酰胺平面。第27页,讲稿共82张,创作于星期二二级结构二级结构l蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕的方式。第28页,讲稿共82张,创作于星期二l各个肽平面围绕同一轴旋转,
13、各个肽平面围绕同一轴旋转,形成螺旋结构,螺旋一周,沿形成螺旋结构,螺旋一周,沿轴上升的距离即螺距为轴上升的距离即螺距为0.54nm,0.54nm,含含3.63.6个氨基酸残基;个氨基酸残基;两个氨基酸之间的距离为两个氨基酸之间的距离为0.15nm;0.15nm;l肽链内形成氢键,氢键的取肽链内形成氢键,氢键的取向几乎与轴平行,第一个氨向几乎与轴平行,第一个氨基酸残基的酰胺基团的基酸残基的酰胺基团的-CO-CO基基与第四个氨基酸残基酰胺基与第四个氨基酸残基酰胺基团的团的-NH-NH基形成氢键。基形成氢键。l蛋白质分子为右手蛋白质分子为右手-螺旋。螺旋。-螺旋螺旋第29页,讲稿共82张,创作于星期
14、二-折叠折叠l-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列,通过链间的氢键交联而形成的。平行排列,通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象肽链的主链呈锯齿状折叠构象l在在-折叠中,折叠中,-碳原子总是处于折叠的角上,碳原子总是处于折叠的角上,氨基酸的氨基酸的R R基团处于折叠的棱角上并与棱角基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直,两个氨基酸之间的轴心距为垂直,两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm0.35nm第30页,讲稿共82张,创作于星期二反平行反平行-折叠折叠第31页,讲稿共82张,创作于星期二平行平行-折叠折叠第32页,讲稿共82张,创作于星
15、期二-转角转角l在在-转角部分,一般由四转角部分,一般由四个氨基酸残基组成个氨基酸残基组成;l弯曲处的第一个氨基酸残基弯曲处的第一个氨基酸残基的的 -C=O-C=O 和第四个残基的和第四个残基的 N-H N-H 之间形成氢键,形成之间形成氢键,形成一个不很稳定的环状结构。一个不很稳定的环状结构。l这类结构主要存在于球状这类结构主要存在于球状蛋白分子中。蛋白分子中。第33页,讲稿共82张,创作于星期二l当蛋白质处于某种状态时(缺乏特定分子)下是无序的,而在另一种状态时(结合特定分子)是有序的。无规则序列无规则序列第34页,讲稿共82张,创作于星期二蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构蛋白质分子中的所
16、有原子的三维空间排蛋白质分子中的所有原子的三维空间排列,包括它的二级结构要素和它的侧链列,包括它的二级结构要素和它的侧链在空间结构上的关系。在空间结构上的关系。维持稳定的因素:维持稳定的因素:次级键次级键第35页,讲稿共82张,创作于星期二蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构许多蛋白质分子是由两个或两个以上具许多蛋白质分子是由两个或两个以上具有三级结构的多肽链组成的。这些多肽有三级结构的多肽链组成的。这些多肽链借链借次级键次级键缔合在一起,蛋白质分子的缔合在一起,蛋白质分子的这种结构形式称为蛋白质分子的四级结这种结构形式称为蛋白质分子的四级结构。构。第36页,讲稿共82张,创作于星期二蛋白质的变性
17、蛋白质的变性l蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被改变,从而导致其理化性质的改变和生间构象被改变,从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失,这种现象称为蛋白质变性。物活性的丧失,这种现象称为蛋白质变性。l蛋白质的复性:如果变性条件剧烈持久,蛋白质蛋白质的复性:如果变性条件剧烈持久,蛋白质的变性是不可逆的,如果除去变性因素,在适当的变性是不可逆的,如果除去变性因素,在适当条件下变性蛋白质可恢复其天然构象和生物活性,条件下变性蛋白质可恢复其天然构象和生物活性,这种现象称为蛋白质的复性这种现象称为蛋白质的复性 第37页,讲稿共82张,创作于星期
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