药学专业 生物化学概述 PPT课件.ppt
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空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无 序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生 物活性的丧失。
变性的本质:破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质
的一级结构。
造成变性的因素:如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、
强碱、重金属离子及生物碱试剂等 。
若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素 后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构 象和功能，称为复性(renaturation) 。
蛋白质元素组成的特点
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
由于体内的含氮物质以蛋白质为主， 因此，只要测定生物样品中的含氮量，就 可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含 量： 100克样品中蛋白质的含量 (g %)
= 每克样品含氮克数× 6.25×100
1/16%
(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族 氨基酸
蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外， 氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条 件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。
蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成
正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电 荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。
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。
（二）含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质
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。
定义: 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。
即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。
主要的化学键: 疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。
（三）分子伴侣参与蛋白质折叠
分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从而 加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。
➢分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随 后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生， 使肽链正确折叠。
水化膜
+++
酸
+
+碱
++
带正电荷的蛋白质 在等电点的蛋白质
碱
－－
－
－
酸
－ －－
－
带负电荷的蛋白质
脱水作用
脱水作用
脱水作用
++ +
+
+
+ ++
带正电荷的蛋白质
碱
酸
不稳定的蛋白质颗粒
－－
－
－
－
－－ －
带负电荷的蛋白质
溶液中蛋白质的聚沉
三、蛋白质空间结构破坏而引起变性
蛋白质的变性(denaturation) 在某些物理和化学因素作用下，其特定的
核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
存在于细胞核和线粒体
携带遗传信息，并通过复制传递 给下一代。
核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)
分布于细胞核、细胞质、线粒体
是DNA转录的产物，参与遗传信 息的复制与表达。某些病毒RNA 也可作为遗传信息的载体
芳香族氨基酸的紫外吸收
四、蛋白质是由许多氨基酸残基组成 的多肽链
（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽 (peptide)
肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的-羧基与另 一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。
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。
亚基之间的结合主要是氢键和离子键。
蛋白质结构与功能的关系
一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础 （一）一级结构是空间构象的基础
二 硫 键
牛核糖核酸酶的 一级结构
协同效应(cooperativity)
一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配 体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基 与配体结合能力的现象，称为协同效应。
如果是促进作用则称为正协同效应
(positive cooperativity)
如果是抑制作用则称为负协同效应
(negative cooperativity)
变构效应(allosteric effect)
蛋白质空间结构的改变伴随其功能 的变化，称为变构效应。
蛋白质的理化性质 一、蛋白质具有两性电离的性质
二、多肽链的局部主链构象为蛋白质 二级结构
➢蛋白质的二级结构是指多肽链骨架中原子的局 部空间排列，不涉及侧链的构象，也就是该肽段 主链骨架原子的相对空间位置，主要有α-螺旋、 β-折叠、β-转角和无规则卷曲。维持二级结构的 力量为氢键。
三、在二级结构基础上多肽链进一步折叠 形成蛋白质三级结构
（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸 残基的相对空间位置
应用举例:
➢ 临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。 ➢ 此外, 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂
（如疫苗等）的必要条件。 ➢ 防止变性：低温保存生物制品 ➢ 取代变性：乳品解毒(用于急救重金属中毒)
四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰
由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸 和色氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收 峰。蛋白质的OD280与其浓度呈正比关系，因 此可作蛋白质定量测定。
➢分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚 后，再诱导其正确折叠。
➢分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确 形成起了重要的作用。
四、含有二条以上多肽链的蛋白质 具有四级结构
有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链， 每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白 质的亚基 (subunit)。
蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接 触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级 结构。
(二)侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性 中性氨基酸
(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸
源自文库
(四)侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸
(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性 氨基酸
三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质
（一）氨基酸具有两性解离的性质
两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所
脱氧核苷
NH2 N
N
HOH2C
N
O
H
H
H OH
H H
反式脱氧腺苷
N 糖苷键
嘌呤N-9 或嘧啶N-1与脱氧核糖C-1通过β-N-糖 苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。
变性的本质:破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质
的一级结构。
造成变性的因素:如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、
强碱、重金属离子及生物碱试剂等 。
若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素 后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构 象和功能，称为复性(renaturation) 。
蛋白质元素组成的特点
各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。
由于体内的含氮物质以蛋白质为主， 因此，只要测定生物样品中的含氮量，就 可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含 量： 100克样品中蛋白质的含量 (g %)
= 每克样品含氮克数× 6.25×100
1/16%
(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族 氨基酸
蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外， 氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条 件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。
蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成
正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电 荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。
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。
（二）含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质
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。
定义: 整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。
即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。
主要的化学键: 疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。
（三）分子伴侣参与蛋白质折叠
分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从而 加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。
➢分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随 后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生， 使肽链正确折叠。
水化膜
+++
酸
+
+碱
++
带正电荷的蛋白质 在等电点的蛋白质
碱
－－
－
－
酸
－ －－
－
带负电荷的蛋白质
脱水作用
脱水作用
脱水作用
++ +
+
+
+ ++
带正电荷的蛋白质
碱
酸
不稳定的蛋白质颗粒
－－
－
－
－
－－ －
带负电荷的蛋白质
溶液中蛋白质的聚沉
三、蛋白质空间结构破坏而引起变性
蛋白质的变性(denaturation) 在某些物理和化学因素作用下，其特定的
核酸的分类及分布
脱氧核糖核酸
(deoxyribonucleic acid, DNA)
存在于细胞核和线粒体
携带遗传信息，并通过复制传递 给下一代。
核糖核酸 (ribonucleic acid, RNA)
分布于细胞核、细胞质、线粒体
是DNA转录的产物，参与遗传信 息的复制与表达。某些病毒RNA 也可作为遗传信息的载体
芳香族氨基酸的紫外吸收
四、蛋白质是由许多氨基酸残基组成 的多肽链
（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽 (peptide)
肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的-羧基与另 一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。
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。
亚基之间的结合主要是氢键和离子键。
蛋白质结构与功能的关系
一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础 （一）一级结构是空间构象的基础
二 硫 键
牛核糖核酸酶的 一级结构
协同效应(cooperativity)
一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配 体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基 与配体结合能力的现象，称为协同效应。
如果是促进作用则称为正协同效应
(positive cooperativity)
如果是抑制作用则称为负协同效应
(negative cooperativity)
变构效应(allosteric effect)
蛋白质空间结构的改变伴随其功能 的变化，称为变构效应。
蛋白质的理化性质 一、蛋白质具有两性电离的性质
二、多肽链的局部主链构象为蛋白质 二级结构
➢蛋白质的二级结构是指多肽链骨架中原子的局 部空间排列，不涉及侧链的构象，也就是该肽段 主链骨架原子的相对空间位置，主要有α-螺旋、 β-折叠、β-转角和无规则卷曲。维持二级结构的 力量为氢键。
三、在二级结构基础上多肽链进一步折叠 形成蛋白质三级结构
（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸 残基的相对空间位置
应用举例:
➢ 临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。 ➢ 此外, 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂
（如疫苗等）的必要条件。 ➢ 防止变性：低温保存生物制品 ➢ 取代变性：乳品解毒(用于急救重金属中毒)
四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰
由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸 和色氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收 峰。蛋白质的OD280与其浓度呈正比关系，因 此可作蛋白质定量测定。
➢分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚 后，再诱导其正确折叠。
➢分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确 形成起了重要的作用。
四、含有二条以上多肽链的蛋白质 具有四级结构
有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链， 每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白 质的亚基 (subunit)。
蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接 触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级 结构。
(二)侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性 中性氨基酸
(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸
源自文库
(四)侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸
(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性 氨基酸
三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质
（一）氨基酸具有两性解离的性质
两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所
脱氧核苷
NH2 N
N
HOH2C
N
O
H
H
H OH
H H
反式脱氧腺苷
N 糖苷键
嘌呤N-9 或嘧啶N-1与脱氧核糖C-1通过β-N-糖 苷键相连形成脱氧核苷(deoxyribonucleoside)。