生物化学第二章-蛋白质的结构与功能

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天冬酰胺 Asparagine
含酰胺氨基酸
O H2N CH C CH2 C NH2 O OH
氨基酸的结构
天冬酰胺 Asparagine 谷氨酰胺 Glutamine
含酰胺氨基酸
O H2 N CH C CH2 CH2 C NH2 O OH
氨基酸的结构
精氨酸 Arginine
H2 N
碱性氨基酸
O CH C CH2 CH2 CH2 NH C NH2 NH OH
第二章 蛋白质的结构与功能
蛋白质
——生命的物质基础
学习目标
掌握蛋白质的元素组成及其特点,会计算样品 中蛋白质含量 熟悉组成人体蛋白质的氨基酸种类和结构特点 理解蛋白质分子结构与蛋白质的功能活性关系 掌握蛋白质的理化性质及在医学上的应用
食物中的蛋白质能否被人体直接吸收呢?
蛋白质必需经过消化成为各种氨基酸,才 能被人体吸收和利用.氨基酸是蛋白质的基 本组成单位,组成人体的有20种。
三聚氰胺粉末
۵ 毒奶粉的危害
1,蛋白质摄入不足,导致营 养不良——虚胖(大头娃娃)
2,长期摄入三聚氰胺会造成生殖、 泌尿系统的损害,膀胱、肾部结石, 并可进一步诱发膀胱癌。
二,蛋白质的基本单位——氨基酸
酸水解: 碱水解: 酶水解: 蛋白质 蛋白质 蛋白质 氨基酸 氨基酸 氨基酸
证明:氨基酸是蛋白质的基本组成单位
丙氨酸 缬氨酸
Glycine
Alanine Valine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH CH3 CH3 OH
氨基酸的结构
甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 Glycine Alanine Valine Leucine
H 2N CH O C CH 2 CH CH 3 CH 3 OH
脂肪族氨基酸
氨基酸的结构
第二节
蛋白质 de 分子结构
۵ 蛋白质的分子结构包括
一级结构 二级结构
基础结构
三级结构
四级结构
空间结构
一,氨基酸在多肽链中的连接方式
氨基酸的结合方式
H
NH2 C R1
O
COOH C OH
H
2 N H NH
H
C R2
COOH
氨基酸的结合方式
H O NH2 H H N H C COOH
C
R1
C OH
第一节 蛋白质的分子组成
• 蛋白质的元素组成及其特点
• 蛋白质的基本组成单位——氨基酸 • (一)氨基酸结构 • (二)氨基酸分类
一,蛋白质的元素组成及其特点
1,蛋白质的元素组成:
碳 氢 氧
ΰ
C H O
50—55% 6— 8 % 20—23%
氮 硫 磷
N S P
15—17% 0—4% 0—1%
还有少量的铁,锌,锰,钼,碘,铜等
苏氨酸 Threonine
含羟基氨基酸
O O H CH C C 2N CH H2 N CH2OH CH OH OH
CH3
OH
氨基酸的结构
甲硫氨酸 Methionine
H2 N
含硫氨基酸
O CH C CH2 CH2 S CH3 OH
氨基酸的结构
甲硫氨酸 Methionine
半胱氨酸 Cysteine
肺及横纹肌等高达80%。
种类多
蛋白质占干重 人体 细菌 真菌 酵母菌 白地菌
45% 50%~80% 14%~52% 14%~50% 50%
人体中(中年人) 水 55% 蛋白质 19% 脂肪 19% 糖类 <1% 无机盐 7%

蛋白质是生命活动的物 质基础,没有蛋白质就没有 生命。 • 蛋白质是含量最丰富的 生物大分子,具有多种生物 学功能。
• 脯氨酸 (亚氨基酸)
CH2
CH2 CH2 CHCOO NH2+
二,氨基酸的分类及其结构
1、按R基团化学结构分类
甘氨酸 Glycine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C H OH
氨基酸的结构
甘氨酸
丙氨酸
Glycine
Alanine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH3 OH
氨基酸的结构
甘氨酸
HN O H2 N CH C CH2 OH
氨基酸的结构
亚氨基酸
脯氨酸 ProlineΒιβλιοθήκη Baidu
H N C OH O
2,根据R侧链的极性分类
非极性疏水性氨基酸 极性中性氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸
1.
中性氨基酸: 侧链基团在中性溶液中不发生解
离,因而不带电荷的氨基酸。可分为:
a) 极性氨基酸: Tyr , Cys , Ser , Thr , Asn , Gln ,
苯丙氨酸 Phenylalanin e
O H2N CH C CH2 OH
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanin e 酪氨酸 Tyrosine
OH H2N O CH C CH2 OH
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
苯丙氨酸 Phenylalanin e 酪氨酸 Tyrosine 色氨酸 Trytophan
• 以此类推,由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个 肽键的化合物,叫多肽(链状)。
蛋白质中氨基酸的连接 ——肽键
肽键
是由一个氨基酸的-羧基(-COOH)与另一 个氨基酸的-氨基(-NH2)脱水缩合而形成的酰 胺键(-CO-NH-)。
两分子氨基酸缩合形成二肽,三分 子氨基酸缩合则形成三肽…… 由十个以内氨基酸相连而成的肽称为 寡肽,由更多的氨基酸相连形成的肽称 多肽。 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而 基团不全,被称为氨基酸残基。
基)
天冬氨酸(Asp) 谷氨酸(Glu)
共2 种
3,碱性氨基酸
特点:侧链基团在中性溶液中解离
后带正电荷的氨基酸。在生理条件下带正电荷
(碱性氨基)
赖氨酸(Lys) 精氨酸(Arg) 组氨酸(His)
共3种
• 从营养学角度分类: 必需氨基酸:8种 “ 笨蛋来宿舍晾一凉鞋” 苯丙氨酸—蛋氨酸(甲硫氨酸) —赖 氨酸—苏氨酸—色氨酸—亮氨酸—异亮氨 酸—缬氨酸 半必需氨基酸:精氨酸、组氨酸 非必需氨基酸
甘氨酸
丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸
Glycine
Alanine Valine Leucine
脂肪族氨基酸
O H2N CH C CH CH3 CH2 CH3 OH
异亮氨酸 Ileucine
氨基酸的结构
丝氨酸 Serine
含羟基氨基酸
O H2N CH C CH2 OH OH
氨基酸的结构
丝氨酸 Serine
ϓ 蛋白质的生理功能
①参与生物细胞或组织器官的构成,起支持或保护作用 ②催化作用:酶 ③调节作用: 激素、钙调蛋白、生物活性肽 ④收缩作用,具有收缩和运动功能 :骨骼肌、肌动蛋白 ⑤载体作用,运输和储存功能:血红蛋白、清蛋白、脂蛋 白 ⑥保护和免疫作用:凝血酶原、免疫球蛋白 ⑦缓冲作用:血浆蛋白质(构成缓冲对,缓冲血液Ph值 的作用) ⑧其他:生长发育、繁殖、遗传、学习记忆、组织修复、 物质代谢
08年毒奶粉 三聚氰胺事件
事故起因是很多食用三鹿集团生产的奶粉的婴儿被发现患有肾结石,患儿 数量多,甚至死亡,引起各国对乳制品安全的担忧,中国国家质检局 对国内乳制品厂家生产的婴幼儿奶粉进行检测,事件迅速恶化,包括 伊利、蒙牛、光明、圣元及雅士利在内的22个厂家产品中都检测出 三聚氰胺,该事件重创中国制造商品信誉,多个国家禁止了中国乳制 品进口。 “三鹿奶粉事件”暴露了不法分子在奶粉中添加了三聚氰胺。三聚氰胺俗 称蛋白精,其分子式为C3N6H6,含氮量为66%左右,实际上三聚氰 胺是一种化工原料,因为它是一种结晶粉末,没有什么味道和气味, 掺杂后不易被发现,所以不法分子往奶粉里加入三聚氰胺,主要是想 提高蛋白质的含量。现在检测蛋白质的方法都是通过检测里面的氮来 推算蛋白质,一些不法分子为了牟取暴利,可能在奶里面加一些水等, 蛋白质含量就不够了,为了增加蛋白质含量就添加三聚氰胺,三聚氰 胺里含氮,这就是他们添加三聚氰胺的目的。
氨基酸的结构
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
碱性氨基酸
O H2N CH C CH2 CH2 CH2 CH2 NH2 OH
氨基酸的结构
精氨酸 Arginine
赖氨酸 Lysine
碱性氨基酸
O H2 N CH C CH2 N NH OH
组氨酸 Histidine
氨基酸的结构
芳香族氨基酸
(b)、极性中性氨基酸
特点:含有极性基团,在水中的溶解度较大。
色氨酸 丝氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 蛋氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 苏氨酸
(Trp) (Ser) (Tyr) (Cys) (Met) (Asn) (Gln) (Thr)
共8个
2,酸性氨基酸
特点:侧链基团在中性溶液中解离后带
负电荷的氨基酸。在生理条件下带负电荷(酸性羧
۶ 组成人体蛋白质的20种氨基酸均 属于L--氨基酸
• 存在自然界中的氨基酸有300余种, 但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种, 且均属 L-氨基酸(甘氨酸除外)。
۶ 组成蛋白质的氨基酸
(一)氨基酸的结构
1、结构通式
侧链基团
氨基 羧基
2、结构特点:
① 每种氨基酸分子中至少都含有一个氨基和一个羧 基,并且连接在同一个碳原子上,故称α -氨基酸 (脯氨酸除外:亚氨基——NH2+)。 ②除甘氨酸的R为H外,其他氨基酸的Cα 是不对称 碳原子,因此具有L型与D型两种不同的构型,组成 人体的都是L型。 ③不同氨基酸的R侧链各异,它 们的分子量、解离程度和化学反 应性质也不相同。
含硫氨基酸
O H2N CH C CH2 SH OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
酸性氨基酸
O H2 N CH C CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
天冬氨酸 Aspartate
谷氨酸 Glutamate
酸性氨基酸
O H2N CH C CH2 CH2 C OH O OH
氨基酸的结构
2× Glu-Cys-Gly | SH
-2H +2H
谷胱甘肽的生理功用: •
• • •
解毒作用:与毒物或药物结合,消除其毒性 作用; 参与氧化还原反应:作为重要的还原剂,参 与体内多种氧化还原反应;
R2
H2O
氨基酸的结合方式:脱水缩合
H O H
NH2 C C N 肽键 R1 H O
H
H C R3
C C OH H N
COOH
R2
二肽
H2O H2O
氨基酸的结合方式:脱水缩合
H O H NH2 C C N 肽键 R1 H O H C C N 肽键 R2 H C R3 COOH
三 肽
二肽
H2O H2O
1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH): • 谷胱甘肽是一种称为-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸 的三肽化合物。
还原型与氧化型谷胱甘肽的相互转变
谷胱甘肽分子中的巯基可氧化或还原,故有还原 型(GSH)与氧化型(GSSG)两种存在形式。 Glu-Cys-Gly | S | S | Glu-Cys-Gly
一,蛋白质的元素组成及其特点
2,特点: 一切蛋白质都含有N,而且各种蛋白质 的含氮含量相当恒定,平均为16%。
★ 样品蛋白质含量计算公式:
100g样品中蛋白质的含量(%) =每克样品中的含氮克数x6.25x100
思考题:
已知某品牌奶粉100g,已测出其中含 氮克数为2g,求100g该样品中蛋白质的 含量(%)? 解析:
蛋白质的含量(g%)= 2÷100x6.25x100 = 2x6.25 = 12.5%
头大, 嘴小, 浮肿, 低烧, 智力低 下。
我们非常缺蛋白质
2004年 安徽阜阳
空壳奶粉,脂肪、蛋白 质和碳水化合物等基本营 养物质不及国家标准的三 分之一,导致婴儿严重营 养不良,四肢短小,身体 瘦弱,脑袋偏大,被称为 “大头娃娃”,越长越轻, 甚至出现心、肝、肾等器 官功能衰竭而死亡。
ϓ 什么是蛋白质?
蛋白质 (protein) 是由许多氨基酸 (amino acids)通过肽键相连形成的高
分子含氮化合物。
蛋白质是生物体重要组成成分
分布广:所有器官、组织都含有蛋白质;细胞 的各个部分都含有蛋白质。
含量高:蛋白质是细胞内最丰富的有机分子,
占人体干重的45%,某些组织含量更高,例如脾、
Met,Trp;
b) 非极性氨基酸:Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro, Phe。
(a)、非极性疏水性氨基酸
特点:含有非极性的侧链,具有疏水性(在中性水 溶液中的溶解度较小),共7种。
甘氨酸 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸
(Gly) (Ala) (Val) (Leu) (Ile) (Phe) (Pro)
多肽链是指许多氨基酸之间 以肽键连接而成的一种结构。
多肽链有两端:
N 末端:多肽链中有游离α-氨基的一端(左) C 末端:多肽链中有游离α-羧基的一端(右)
N末端
C末端
牛核糖核酸酶
(二)生物活性肽:
• 生物体内具有一定生物学活性的肽类物质
称生物活性肽。 • 重要的生物活性肽有谷胱甘肽、神经肽、 肽类激素等。
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