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蛋白质-4

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第4章第2节 蛋白质 课件2021-2022学年下学期高二化学人教版(2019)选择性必修3

第4章第2节 蛋白质 课件2021-2022学年下学期高二化学人教版(2019)选择性必修3

【环节二】认识氨基酸
【学习任务2】基于结构分析学习氨基酸的性质
【思考】氨基酸一定含有的官能团有哪些？从而思考氨基酸可能有的性质 结构分析 ➢3.氨基酸的化学性质
(1)氨基酸的两性
R—CH—COOH NH3＋ 阳离子
H＋ OH－
R—CH—COOH OH－
NH
H＋
两2性化合物
R—CH—COO
－
NH
2阴离子
【环节二】认识氨基酸
【学习任务2】基于结构分析学习氨基酸的性质
结构分析→合理预测→实验验证→问题探究
模型建构：
R—CH—COOH NH3＋ 阳离子
H＋ OH－
R—CH—COOH OH－
NH
H＋
两2性化合物
R—CH—COO
－
NH
2阴离子
OH－ H＋
R—CH—COO－
H＋ OH－
氨基酸的熔点较高，氨基酸
➢1.氨基酸的结构 决定各种α-氨基酸性质的差异
羧基典型性质
R—CH—COOH
氨基典型性质
NH2
相互影响的特性
分析氨基酸结构特点
合理预测氨基酸的性质
【环节二】认识氨基酸
【学习任务2】基于结构分析学习氨基酸的性质
➢2.氨基酸的物理性质
“天然的氨基酸均为无色晶体，熔点较高，200~300℃熔化分解。 能溶于强酸或强碱溶液中，一般能溶于水，难溶于乙醇、乙醚。”
发现时间 发现者
1881
Weyl
1883
Schulze
1889 Drechsel
1895
Hedin
1896 Kossel,Hedin
1901
Fischer
1901

蛋白质的功能 (4)

蛋白质的功能 (4)

（3）肌红蛋白的构象保证了血红素与氧的结合 在溶液中血红素能短暂结合氧，但二价铁很快被氧化成三价 铁，而失去结合氧的能力。 经研究发现，氧化过程是通过一个配合物中间体，两个血红 素和一个氧分子的夹心结合体来完成的。 肌红蛋白为血 红素提供了一个 疏水环境，保证 铁不被氧化。
（二）肌红蛋白氧合曲线
subunit of Hb A
subunit of Hb S
底氧浓度时，HbS的溶解度下 降（下降了96%），HbS发生线 性缔合，形成长链，由多条链 再进一步聚集成多股螺旋的微 管纤维素（17nm），结果导致 了细胞呈镰刀状。
疏水口袋
带电荷的Glu不能结合
Electron micrograph of deoxy-Hb S fibers spilling out of a ruptured erythrocyte.
ห้องสมุดไป่ตู้
过肌红蛋百贮氧和分配氧，使这些动物能够保持长时间潜水。
2.
折8段 段长：7－24AA ——α螺旋结构 转弯处1－8AA 松散结构 pro,Ile,Gly 螺旋区：A、B、C、D、E、F、G和H 非螺旋区：NA,AB,BC,CD,DE,EF,FG,GH,HC 9区
3.极性氨基酸侧链在蛋白质分子表面（肌红蛋白溶于水）。非 极性侧链位于空穴周围，不接触水，保证二价铁不被氧化成 三价铁失去与氧结合的能力。 4.血红素辅基垂直伸出分子表面，通过组氨酸（F8 近组氨酸） 的米唑基与Fe形成第五个配位键，氧与Fe形成第六个配位键。 由于近组氨酸的作用，是二价铁原子向组氨酸F8 的方向外 偏血红素平面0.3Å，氧分子结合在血红素的另一边的Fe的 第六个配位键上，位于铁原子偏离后留出的空间，组氨酸E7 在氧的一旁，它不与血红素相连，称为远组氨酸。 高铁血红素中的三价铁F偏离血红素平面只有0.2Å，留 出的 空间不够进入一个氧分子，它的第六个配位键水，因 此高铁血红素不能结合传递氧。

蛋白质化学：第四部分

蛋白质化学：第四部分

•
方法：① 用SDS和巯基乙醇（打开二硫键）处理,蛋白质变性（肽链伸展） 并与SDS结合，形成SDS-蛋白质复合物，使得不同蛋白质分子
均带负电（SDS带负电），且荷质比相同（蛋白质分子大，结
合SDS多；分子小，结合SDS少）； 不同蛋白质分子具有相似的构象。 ② 用几种标准蛋白质相对分子质量的对数值对它们的迁移率作图 ③ 测出待测样品的迁移率 ④ 从标准曲线上查出样品的相对分子质量
2. 蛋白质的沉淀：
如果加入适当的试剂，使蛋白质分子处于等电点状态或失去
水化层（消除相同电荷，除去水膜），蛋白质胶体溶液就
不再稳定而出现沉淀现象。

导致蛋白质沉淀的常用方法:
① 高浓度中性盐（盐析）
② 等电点沉淀
③ 有机溶剂沉淀
④ 重金属盐类沉淀 ⑤ 生物碱试剂和某些酸类沉淀 ⑥ 加热变性沉淀
水化层
和无机盐等小分子自由通过，此方法只能将蛋白质和小分子 物质分开，不能将不同蛋白质分开。 （2）超过滤：是利用外加压或离心使水和其他分通过半 透膜，蛋白质留在膜上。
透析与超过滤简易装置
2. 密度梯度离心:
a. 蛋白质颗粒沉降不仅决定于它的大小也取决于它的密度。
b. 颗粒沉降到与自身密度相等的介质梯度时，即停止不前。
素作用下，其特定的空间构象被破坏，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。
2.变性的本质
—— 破坏蛋白质的空间结构，不改变蛋白质的一级结构。

蛋白质变性后，由于维持溶液稳定的条件仍然存在而并不 析出，例如：在强酸碱中，变性的蛋白质在强酸碱溶液 中仍存在电荷效应，所以不表现为沉淀现象。
蛋 白 质 胶 体 溶 液 沉 淀 作 用 示 意 图

蛋白质4

蛋白质4

1.2, 个氨基酸形成1条肽链时,形成几个肽键? 1.2,n个氨基酸形成1条肽链时,形成几个肽键? 脱掉几个水分子? 脱掉几个水分子? 1.3,n个氨基酸形成2条肽链时,形成几个肽键? 1.3, 个氨基酸形成2条肽链时,形成几个肽键? 脱掉几个水分子? 脱掉几个水分子? 1.4, 个氨基酸形成m条肽链时,形成几个肽键? 1.4,n个氨基酸形成m条肽链时,形成几个肽键? 脱掉几个水分子? 脱掉几个水分子?
下列物质中,有的是氨基酸,有的不是. 7,下列物质中,有的是氨基酸,有的不是.请找出 所有的氨基酸, 所有的氨基酸,回答这些氨基酸经缩合反应后形成的 物质, 物质,应叫 A ,氨基酸 B,二肽 C ,三肽 D ,四肽 CH COOH NH2—CH2—COOH ① CH—( NH2— CH (CH2)2—COOH COOH NH2—CH2—CH2OH ② CH CH CH-—CH COOH CH2—CH CH2—COOH CH
R1 H2N C H CO HN R2 C H CO HN R3 C H COOH
2.2,100个氨基酸形成的2条肽链,至少含有多少 2.2,100个氨基酸形成的2条肽链,至少含有多少 个氨基酸形成的 个氨基,至少含有多少个羧基呢 含有多少个羧基呢? 个氨基,至少含有多少个羧基呢?
n个氨基酸形成的m条肽链,至少含有m个氨 个氨基酸形成的m条肽链,至少含有m 含有 至少含有 含有m 基,至少含有m个羧基
在人体的消化道中,要将一个由4条肽链共288 288个氨基 9,在人体的消化道中,要将一个由4条肽链共288个氨基 酸组成的蛋白质分子彻底消化,需要消耗的水分子个 酸组成的蛋白质分子彻底消化, 数是 A.284 B.287 C.288 D.289 10,下列物质中,有的是组成人体的氨基酸,有的不是, 10,下列物质中,有的是组成人体的氨基酸,有的不是, 若将其中构成人体的氨基酸缩合成化合物, 若将其中构成人体的氨基酸缩合成化合物,则其含有的 氨基, 氨基,羧基和肽键数目是

il-4 蛋白质结构

il-4 蛋白质结构

il-4 蛋白质结构
IL-4蛋白质是一种细胞因子，它由蛋白质IL-4编码并表达。

IL-
4蛋白质结构由约132个氨基酸残基组成，具有分子量大约为20 kDa。

IL-4蛋白质结构包含一个信号肽序列，该序列可被剪除，产生成熟的
功能性IL-4蛋白。

成熟的IL-4蛋白质结构主要由一个α螺旋和两个
β片层构成。

它还包括Cys2-Cys95和Cys3-Cys110之间的两个二硫键，这些二硫键对于IL-4的生物活性至关重要。

此外，IL-4还有一个可被特定受体结合的结构域，与其受体结合后触发下游信号转导途径。

IL-
4蛋白质结构不仅在免疫调节中发挥重要作用，还与许多疾病的发展有关，如免疫炎症性疾病和某些肿瘤。

第4章 蛋白质的三维结构

第4章 蛋白质的三维结构

23
β-转角的特征： ①由多肽链上4个连续的氨基酸残基组成； ②主链骨架以180°返回折叠；
③第一个氨基酸残基的C=O与第四个氨基酸残基的
N-H之间形成氢键； ④多数由亲水氨基酸残基组成。 ⑤主要有两种类型：I 型和II型；二者主要差别是中 央肽基旋转了180°， ⑥ 一些氨基酸如Pro、Gly经常出现在-转角中；
⑶ 有Pro等亚氨基酸存在（不能形成氢键,且α- C原子参
与吡咯环的形成,环内Cα-N和C-N键不能旋转）。
16
H N C OH
脯氨酸 Pro
O
O
H2N
CH C H
甘氨酸 Gly
OH
α-螺旋遇到Pro会被中断而拐弯,因为脯氨酸是亚氨基酸,其 肽键N原子上没有H，不能形成氢键；且α-C原子参与吡咯
环的形成，环内Cα-N和Cα-C键不能旋转。
R为Gly时，由于Cα上有2个H ，使Cα-C、Cα-N的转动的自 由度很大，即刚性很小，所以使螺旋的稳定性大大降低。
17
(二) β-折叠结构(β-pleated sheet) • β-折叠是由两条或多条完全伸展的多肽链靠氢 键联结而成的锯齿状片状结构。 • 每条肽链称β折叠股或β股。 • 侧链基团与Cα间的键几乎垂直于折叠平面，R 基团交替分布于片层平面两侧。
32
(二) 结构域（domain）
域结构是在较大的蛋白质分子中所形成的两个或多
个在空间上可明显区别的局部区域。多肽链在二级结
构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区。
酵母己糖激酶的
三级结构， 两个结构域之间 有一个裂隙
33
结构域的一般特性：
• 结构域是球状蛋白的独立折叠单位； • 较小的蛋白质分子或亚基往往是单结构域的； • 结构域一般有100－200氨基酸残基； • 结构域之间常常有一段柔性的肽段相连，形成所谓的

蛋白质4-三级结构与四级结构

蛋白质4-三级结构与四级结构
胞 外
E.Coli外膜蛋白
22个反平行β链构成的β-筒；通过该通道，周边阳
离子与载体铁色素结合进入，外表面残基疏水，与外
膜脂蛋白、脂多糖互相作用
2024/9/22
32
2 脂锚定膜蛋白
2024/9/22
33
2024/9/22
34
2024/9/22
35
*
乙酰胆
甲状腺
疱症性口
碱酯酶
球蛋白
糖脂A
炎糖蛋白
2024/9/22
11
3.全β-构造 1）反平行-桶——上下型
玉红氧还蛋白
大豆胰蛋白酶抑制剂
木瓜蛋白酶结构域2
2024/9/22
12
伴刀豆凝集素
晶体蛋白
2024/9/22
13
2）反平行片
也称露面夹心(open-face sandwish)构造 -折叠片上有一层-螺旋，由回环连接，不闭合 成桶。
9
3 全 (反平行) -构造域：
•反平行-折叠片为主 •两个亚类： •1）反平行-桶 • -折叠片扭曲后围绕而 •成类似桶型的构造
•2）反平行片 •
2024/9/22
10
1）反平行-桶：
希腊钥匙型: 超二级构造希腊钥匙闭合而成
果冻卷型(jell roll -barrel)：伴刀豆凝集素A 上下型： -meander对合而成
的错误折叠
2024/9/22
45
IV 蛋白质折叠的动力学
➢ 多肽链按环节快 速折叠
➢ 某些蛋白质的折 叠在其它蛋白质 的辅助下进行
➢ 蛋白质折叠缺点 可能是大部分人 类遗传性紊乱的 分子基础
2024/9/22
46
错误折叠引发的死亡：朊病毒疾病

新手丨重组人二肽基肽酶4(DPP4)说明书

新手丨重组人二肽基肽酶4(DPP4)说明书

新手丨重组人二肽基肽酶4（DPP4）说明书
二肽基肽酶-4（英语：Dipeptidyl peptidase-4）(DPP4)，是一种人类体内的蛋白质，由DPPP4基因编码。

DPP4与ATRN、FAP、DPP8和DPP9有关联。

【DPP4】重组人二肽基肽酶4，又称腺苷脱氨酶复合蛋白-2，T细胞活化抗原CD26是一种丝氨酸外肽酶和复合酶，在大多数细胞表面均有表达。

DPPIV是一种内源性膜糖蛋白和丝氨酸外肽酶，能从多肽的N端切割X-脯氨酸二肽。

DPP4在t细胞活化中起作用。

DPP4与细胞内信号转导、细胞凋亡有关，参与肿瘤生物学。

至少有63种底物能与DPP4酶特异结合，包括生长因子、趋化因子、神经肽等。

此外，DPP4通过切割肠促胰岛素样多肽（GIP）和胰高血糖素样肽-1（GLP-1）等肠促胰岛素在葡萄糖代谢中发挥重要作用。

-蛋白质结构

-蛋白质结构

21
2018/11/14
22
p43
(4) 相邻肽平面构成二面角 ：一个Cα原子相连的 两个肽平面，由于N1-Cα和Cα-C2(羧基碳)两个键 为单键，肽平面可以分别围绕这两个键旋转，从而 构成不同的构象。 一个肽平面围绕N1-Cα(氮原子与α-碳原子)旋 转的角度，用Φ表示。另一个肽平面围绕CαC2(α-碳原子与羧基碳)旋转的角度，用Ψ表示。这 两个旋转角度叫二面角(dihedral angle)。通常二 面角(Φ,Ψ)确定后，一个多肽链的二级结构就确定 了
2018/11/14 11
5.牛催产素与加压素：均为九肽，分子中含有一对二硫键，两 者结构类似。前者可刺激子宫的收缩，促进分娩。后者可促进 小动脉收缩，使血压升高，也有抗利尿作用，参与水、盐代谢 的调节。
牛催产素 : 牛加压素 :
S S Cys· Tyr· Ile· Gln· Asn· Cys· Pro· Leu· Gly-NH2
25
Gly Glu
Gln Asn Val Phe
Phe Phe Gly Arg
2018/11/14
16
五、 蛋白质的构象和维持构象的作用力
p40-41
构型（configuration):立体异构体分子中取代原子或 基团在空间的取向，如几何异构体和旋光异构体。 构型互变需要共价键的断裂。
构象(conformation)：取代基团当单键旋转时形成不同 的立体结构。 构象有无数种，交叉型最稳定，重叠型最不稳定。
2018/11/14
48
2018/11/14
49
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50
2018/11/14
51
三级结构形成后，生物学活性必需基团靠近， 形成活性中心或部位，即蛋白质分子表面形成了 某些发挥生物学功能的特定区域。

第四节蛋白质的四级结构 和血红蛋白

第四节蛋白质的四级结构 和血红蛋白
李新梅 湖南大学生物学院
4、生活当中的亚硝酸盐
n (1)路边烧烤
– 少量的亚硝酸盐 （硝，红粉）可以增 加食品色泽和提升食 品口感
– 路边烧烤很多大量使 用，作为发色剂，改
善肉的色泽
– 或者添加很多嫩肉
粉，内含较多的亚哨
酸盐
李新梅
湖南大学生物学院
3、如何治疗亚硝酸盐中毒？
n 治疗亚硝酸盐中毒采用 小剂量的亚甲蓝，维生 素C和葡萄糖
1
– 7月26日，小龙的检查表明体内亚硝酸盐含 量较高，进行洗胃、吸氧，还是处于恶心、 四肢无力的状态
n 2013年6月16日，家住山东禹城的12岁陈玉杰 随父亲回家收麦，吃了烤鸭后上吐下泻死亡， 医院初步断定是亚硝酸盐中毒
2、亚硝酸盐为什么可以导致中 毒？
n 中毒量为0.2～0.5克， 致死量为3克
2
n （3）燕窝 – 2011年9月，香港科技大学中药研发中心研究 发现，所有种类的燕窝均含亚硝酸盐，尤以血 燕最严重 – 2011年浙江工商局称血燕有毒物质亚硝酸盐的 含量最高者超过了限量标准350倍之多
李新梅 湖南大学生物学院
血红蛋白具有运输O2，CO2的功能
n 人类每个红细胞中充填了大 约3亿个血红蛋白分子 – 约为红细胞质量的34%溶 解于红细胞的溶胶中 – 在肺中获得动脉血可以达 到96%饱和度 – 回到心脏的静脉血仅为 64% – 每100ml血释放6.5ml氧气
应调节
李新梅 湖南大学生物学院
1、成年人血红蛋白 结构（HbA）
n （1）成年人的血红蛋白空间 结构由四个亚基组成
– Hb有四个多肽链 – 每条都具有独立的三级结
构
– 这种具有独立三级结构的 多肽链称为亚基
• 亚基独立存在时不具备 原有蛋白质的生物活性

蛋白质1-4级结构名词解释

蛋白质1-4级结构名词解释

蛋白质1-4级结构名词解释
蛋白质的一级结构是指其氨基酸序列的线性排列，也就是由多
个氨基酸残基按照一定的顺序连接而成的链状结构。

蛋白质的二级
结构是指氨基酸链在空间中的局部空间排列，通常包括α-螺旋和
β-折叠等结构。

蛋白质的三级结构是指蛋白质分子中氨基酸链的空
间构象，包括氨基酸残基之间的相互作用，形成的复杂的空间结构。

蛋白质的四级结构是指由多个蛋白质分子相互作用形成的更大的功
能性生物分子的组装结构，例如多聚体或者蛋白质与其他生物分子
的复合物。

这些结构层次相互作用，共同决定了蛋白质的功能和性质。

蛋白质

蛋白质

（1）变性机制 ）
① ②
尿素和盐酸胍优先和变性蛋白质结合， 尿素和盐酸胍优先和变性蛋白质结合， 驱动N→D向右移动 驱动 向右移动 促进疏水氨基酸残基在水相中增溶， 促进疏水氨基酸残基在水相中增溶，也 降低了疏水相互作用
打断了水的氢键结构 使蛋白质分子内部的非极性残基展开
3. 表面活性剂
（1）十二烷基硫酸钠（SDS） ）十二烷基硫酸钠（ ） （2）强有力的变性剂 ） （3）3～ 8mmol/L可使大多数球蛋白变性 ） ～ 可使大多数球蛋白变性 （4）作用： ）作用：
决定功能性质的物化性质
1.大小； 1.大小； 大小 2.形状； 2.形状； 形状 3.氨基酸组成和顺序； 3.氨基酸组成和顺序； 氨基酸组成和顺序 4.净电荷和电荷的分布； 4.净电荷和电荷的分布； 净电荷和电荷的分布 5.疏水性和亲水性之比; 5.疏水性和亲水性之比; 疏水性和亲水性之比 6.二级、三级和四级结构； 6.二级、三级和四级结构； 二级 7.分子柔性和刚性； 7.分子柔性和刚性； 分子柔性和刚性 8.分子间相互作用和同其它组分作用的能力。 8.分子间相互作用和同其它组分作用的能力。 分子间相互作用和同其它组分作用的能力
疏水区和亲水区的媒介物， 疏水区和亲水区的媒介物，打断了疏水相互作用
（5）与变性蛋白质强烈结合，使它带大量的 ）与变性蛋白质强烈结合， 负电 （6）不可逆 ）
4. 有机溶剂
（1）大多数有机溶剂是变性剂 ）
乙醇、 乙醇、丙酮
（2）机制 ）
改变水的介电常数， 改变水的介电常数，改变静电作用 非极性侧链在有机溶剂中比在水中更易溶解， 非极性侧链在有机溶剂中比在水中更易溶解， 有机溶剂能穿透到疏水区， 有机溶剂能穿透到疏水区，削弱或打断疏水 相互作用

第4章 蛋白质

第4章 蛋白质

将H原子靠近自己，观察CAR的走向，逆时 针（左转）为L型，顺时针（右转）为D型。 D：dextro 右 C：carboxyl group ; 拉丁语中 L： levo 左 A：amino group ;
R：residue ;
A L型
C R
R A
C D型
24
• 天然pr中的aa均为L-型； • 两型aa的生理功能不同。
抗 体
11
6、激素作用：
胰岛素等
7、接受和传递信息的受体：
受体蛋白
8、控制细胞生长、分化：
生长因子、阻遏蛋白
9、毒蛋白：
植物、微生物、昆虫所分泌
10、许多蛋白在凝血作用、通透作用、 营养作用、记忆活动等方面起重要作用。
12
二、蛋白质的含量与分布
动物性食品：肌肉、皮、骨骼、血液、乳 和蛋中； 植物性食品：籽实和块根、块茎； 在微生物中也含有丰富的蛋白质 一般食物蛋白质含量:肉类(包括鱼类)为10 %～30%；乳类为1.5%～3.8%；蛋类为11%～ 14%；干豆类20%～49.8%，坚果类(核桃仁、 榛子仁等)为15%～26%；谷类果实6%～10%， 薯类约为2%～3%。
6
一、蛋白质的生物学功能
（一）组织、细胞中主要蛋白质的功能 1、催化作用 • 几乎所有的酶都是蛋白质
7
2、生物体的结构成分
膜 蛋 白
8
3、运输和储存
血红蛋白在血中输送氧 肌红蛋白在肌肉中输送氧
•膜蛋白起运输作用
9
4、在协调运动中的作用中
动物的肌肉收缩、细菌的鞭毛运动神经传 导
10
5、在识别、防御免疫保护作用
54
1．氨基酸的连接方式——肽键
• 肽键(peptide bond)：为1个氨基酸的α氨基和另一氨基酸的α-羧基之间脱水后 形成的共价键，即酰胺键。 • 此为蛋白质中氨基酸连接的基本方式。

2-4 蛋白质是生命活动的承担者-高一生物教学同步精美课件(人教版2019必修1)

2-4 蛋白质是生命活动的承担者-高一生物教学同步精美课件(人教版2019必修1)

(3)利用原子守恒法计算肽链中的原子数。
①N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子总数。
②O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子
总数－脱去水分子数。
H
H
H
OO
H2N C C N C C N C COOH
R1
O
O
H R2 O H R3
(4)若为环状多肽，肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。
导致
催化作用，如酶
功能多样性 调节作用，如胰岛素
免疫作用，如抗体
(2022深圳二模) 2. 人体内有数万种不同的蛋白质，承担多
种多样的功能。下列不属于蛋白质功能的是（ ） A. 催化绝大多数化学反应 B. 肌肉、毛发的构成 C. 参与抵御病菌和病毒的入侵 D. 红细胞中氧气的跨膜运输
【答案】D
【答案】D
[典型例题]某五十肽中有丙氨酸（R基为—CH3）2个，现脱掉其中 的丙氨酸（相应位置如下图）得到几种不同的有机产物，其中脱下 的氨基酸均以游离态正常存在。下列有关该过程产生的全部有机物 中有关原子、基团或肽键数目的叙述错误的是( )
A．肽键数目减少4个 C．氢原子数目增加8个
【答案】D
B．氨基和羧基分别增加4个 D．氧原子数目增加2个
组
种类：21种
成
RO
基本单位：氨基酸 通式：H2N C C OH
H
核脱 糖水 体缩
合
特点： 至少有一个－NH2和一个－COOH连在同一个C原子上 组成蛋白质的氨基酸种类不同
多肽
折 叠 盘 旋
蛋白质
氨基酸的数目不同
氨基酸排列顺序不同
多肽的空间结构不同
形成
构成生物体，如结构蛋白

3-4 蛋白质工程的原理和应用-高二生物课件(人教版2019选择必修3)

3-4 蛋白质工程的原理和应用-高二生物课件(人教版2019选择必修3)
利用蛋白质工程获得蛋白酶的多种__突__变__体___。
(2)改造某些重要的酶: 利用蛋白质工程改造参与_调__控__光__合__作__用__的酶， 以提高植物光合作用的效率。 (3)改造微生物_蛋__白__的__结__构___，使它防治病虫害 的效果增强。
五、蛋白质工程的现状与前景
蛋白质工程是一项难度很大的工程
是 基因工程
白 白为
质
质 天 否 蛋白质工程
思考：某多肽链的一段氨基酸序列是:
……丙氨酸-色氨酸-赖氨酸-谷氨酸-苯丙氨酸……
讨论1.怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷 酸序列?请把相应的碱基序列写出来。
先经查出相应氨酸酸密码子:丙氨酸(GCU、GCC、 GCA、GCG)、色氨酸(UGG)、赖氨酸(AAA、AAG)、 谷氨酸(GAA、GAG)苯丙氨酸(UUU、UUC)
的脱氧核苷酸序列 ②根据预期的蓝色荧光蛋
白的功能设计其结构 ③合成蓝色荧光蛋白基
因 ④表达出蓝色荧光蛋白
A.①②③④
B.②①③④
C.②③①④
D.④②①③
5.科学家为提高玉米中赖氨酸的含量，计划将 天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸， 将二氢吡啶羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺
变为异亮氨酸。为此，下列操作正确的是( D )
A.直接改造这两种酶的空间结构 B.对指导这两种酶合成的mRNA进行改造 C.利用诱变育种技术促使控制这两种酶合成的 基因突变 D.利用基因工程技术，对控制这两种酶合成的 基因进行改造
6.下图为蛋白质工程操作的基本思路，请据图 回答下列问题：
(1)代表蛋白质工程操作思路的过程是__④__⑤___； 代表中心法则内容的是__①__②____。(填写数字) (2)写出图中各数字代表的生物学过程的名称或 内容：③__折__叠____；④_分__子__设__计_；⑤___合__成___。 (3)蛋白质工程的目的是_对__蛋__白__质__的__结__构__进__行_ __分__子__设__计__，通过_基__因__合__成__或__修__饰____实现。 (4)从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中 心法则是__相__反____的。

fabp4结构式 -回复

fabp4结构式 -回复

fabp4结构式-回复Fabp4是一种脂肪结合蛋白4（Fatty Acid Binding Protein 4）的缩写。

作为一种蛋白质，Fabp4在我们体内扮演着重要的角色。

它主要存在于脂肪组织、肝脏和骨骼肌等部位，对脂肪酸的代谢和运输起着关键作用。

本文将陆续介绍Fabp4的结构和功能，以及它在健康和疾病中的作用和潜在应用。

Fabp4的结构：Fabp4是一种小分子的蛋白质，由近到远可分为N端、C端和内源性配体结合腔。

N端是蛋白质的起始部分，C端是蛋白质的末端。

在蛋白质的中间，存在一个内源性配体结合腔，通过这个腔结构，Fabp4能够与脂肪酸结合。

脂肪酸进入内源性配体结合腔后，Fabp4会发生构象变化，将脂肪酸转运至细胞内其他部位，从而实现对脂肪酸的有效代谢和运输。

Fabp4的功能：1.脂肪酸代谢调节：Fabp4能够与游离的脂肪酸结合，调节脂肪酸的代谢和分配。

当机体需要能量时，Fabp4会将游离的脂肪酸转运至线粒体中进行β-氧化，产生能量。

而当机体需要合成脂肪时，Fabp4会将脂肪酸转运至内质网，参与三酰甘油的合成。

2.炎症反应调节：Fabp4不仅在脂肪组织中存在，还广泛分布于其他组织和细胞。

研究发现，Fabp4的表达水平会与炎症反应的发生和发展密切相关。

当机体受到炎症刺激时，Fabp4的表达水平会升高，进一步促进炎症反应的发展。

因此，Fabp4被认为是炎症反应调节和调控的重要蛋白质。

3.糖代谢调节：除了与脂肪酸的代谢相关外，Fabp4还能够调节机体的糖代谢。

研究发现，Fabp4能够影响胰岛素的敏感性和葡萄糖的摄取和利用。

当Fabp4的表达水平升高时，机体的胰岛素敏感性下降，导致糖代谢紊乱。

Fabp4在健康和疾病中的作用：1.肥胖和代谢综合征：肥胖和代谢综合征是现代社会面临的重要健康问题。

研究发现，Fabp4在肥胖和代谢综合征的发生和发展中发挥着重要作用。

表达水平较高的Fabp4会导致脂肪组织炎症反应的加剧，影响胰岛素的敏感性，进而引发肥胖和代谢综合征。

低密度脂蛋白-4

低密度脂蛋白-4

低密度脂蛋白-4低密度脂蛋白-4（Low-density lipoprotein-4，简称LDL-4）是一种参与体内脂质运输的蛋白质，其在人体中起着重要的生理和病理作用。

LDL-4是低密度脂蛋白（Low-density lipoprotein，简称LDL）家族中的一员，它的异常浓度与心血管疾病、动脉硬化等疾病的发生密切相关。

LDL-4的结构和功能与其他LDL亚型有所不同，其具有较小的粒子大小和密度，同时它还富含富含氧化脂蛋白（Oxidized lipoproteins），这使得LDL-4在体内具有更高的通透性和氧化程度，从而更容易进入血管壁，诱发动脉粥样硬化的形成。

动脉粥样硬化是一种慢性炎症性疾病，它的发生和发展与血浆脂质异常有关。

大量研究发现，LDL-4在动脉粥样硬化的形成中发挥了重要的角色。

一方面，LDL-4可以通过直接损伤血管内皮细胞，导致炎症反应的发生，促使脂质沉积于血管壁内。

另一方面，LDL-4内富含的氧化脂蛋白具有炎症介导者的作用，可以诱导和加剧动脉粥样硬化的发展。

研究表明，LDL-4可以通过多种途径介导动脉粥样硬化的发生。

首先，LDL-4具有更强的黏附性，很容易吸附于血管内皮细胞，进而渗透到血管壁中。

其次，LDL-4具有更高的氧化程度，氧化脂蛋白能够诱导炎症反应，激活单核细胞、淋巴细胞等炎症细胞，进而引发血管壁的炎症反应和损伤。

此外，LDL-4还可以通过诱导血小板活化、凝集和血栓形成来加剧动脉粥样硬化的发展。

LDL-4的浓度与心血管疾病的风险密切相关。

大量的流行病学研究表明，高LDL-4浓度是心血管疾病的一个独立危险因素。

此外，一些研究还发现，尽管总的胆固醇和LDL-C的降低对于心血管健康非常重要，但 LDL-4 的特异性与心血管疾病的关联更强。

这表明，控制LDL-4的浓度对于预防和治疗心血管疾病具有重要意义。

有关LDL-4的测量方法，目前主要使用密度梯度离心法（density gradient centrifugation）和荧光共振能量转移（Förster resonance energy transfer）法。

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2.蛋白质分离纯化的一般方法
（3）根据蛋白质电荷不同的分离方法 a. 电泳--在电场中，带电颗粒向着与其带相反电荷的 电极移动，这种现象称电泳（electrophoresis）。
四.蛋白质的重要性质

影响迁移率的因素：电位梯度
电流密度
导电性
环境pH （分子电荷）
离子强度
分子的大小、形状

根据电泳的原理和影响因素可以设计不同的电 泳方法以达到预期的目的
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
3.蛋白质分子量的测定方法
(1)凝胶过滤测定蛋白质的分子质量
凝胶过滤层析法（gel filtration
chromatography）或称为分子排阻层析（size
exclusion）或分子筛层析（molecular sieve
chromatography）能够测定完整的蛋白质分子质量
测定蛋白质分子量仅需要纳克量蛋白质，而且还可
以用积分仪或电脑联机精确定量。
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
2.蛋白质分子量的测定方法
(4)质谱测定蛋白质分子量
质谱测定蛋白质分子量是近年来发展的一项新
技术，其分辨率和精确度都较前几项技术高。尤其
近几年发展起来的磁质谱可精确测定分子质量
• 增速剂：TEMED（N,N,N’,N’-四甲基乙二胺）、3-
二甲胺丙腈
• 引发剂：过硫酸铵、过硫酸钾、核黄素
• 特性：机械性能、弹性、透明度、粘着度、孔径
大小
四.蛋白质的重要性质
电泳原理：
1.最主要的特性是蛋白质的带电行为，产生 电荷效应 2.分子筛效应 3.分子形状
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
，当蛋白质与水相遇时，就很容易在蛋白质颗粒
外面形成—层水膜。
四.蛋白质的重要性质
(一)胶体性质 所以蛋白质具有胶体性质，如布朗运 动、光散射、电泳、不能透过半透膜及具 有吸附能力等。利用蛋白质不能透过半透 膜的性质，可用羊皮纸、火棉胶、玻璃纸 等来分离纯化蛋白质，这个方法称透析（ dialysis）。
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
3.蛋白质分子量的测定方法
(2) SDS（十二烷基硫酸钠）-PAGE测定蛋白质分子量
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
2.蛋白质分子量的测定方法
(3) 毛细管电泳测定蛋白质的分子质量
毛细管电泳（CE）则可以在很大程度上克服常
规方法时间长、灵敏芽低不利情况。用毛细管电泳
四.蛋白质的重要性质
葡聚糖凝胶过滤
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
2.蛋白质分离纯化的一般方法
（2）根据蛋白质溶解度的差异进行分离的方法
a. 等电点沉淀（isoelectric precipitation）
b. 蛋白质的盐溶和盐析
c. 有机溶剂分级分离
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
四.蛋白质的重要性质

按分离的原理分：区带电泳
移界电泳
等速电泳
等电聚焦

按有无支持物分：自由电泳
支持物电泳
四.蛋白质的重要性质

第一代固体介质： 纸，醋酸纤维素薄膜，硅胶等 第二代固体介质： 淀粉，聚丙烯酰胺 （多用于蛋白质）， 琼脂糖（多用于核酸分离）

聚丙烯酰胺的结构和特点
• 单体：丙烯酰胺，甲叉双丙烯酰胺
四.蛋白质的重要性质
(四)蛋白质的沉淀
加入适当试剂使蛋白质分子处于等电点状态或失去 水化层，蛋白质的胶体溶液就不稳定,并将产生沉淀。 能使蛋白质沉淀的试剂有： 1. 高浓度中性盐 （NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl（中和蛋白质的电荷） 这种加入盐使蛋白质沉淀析出的现象称为盐析， 用于蛋白质分离制备。 2. 有机溶剂 丙酮、乙醇
四.蛋白质的重要性质
(二)两性解离及等电点
蛋白质同氨基酸一样也是两性电解质，即能和 酸作用，也能和碱作用。蛋白质分子中可解离的基 团除肽链末端的-氨基和-羧基外，主要还是多肽 链中氨基酸残基上的侧链基团如-氨基、-羧基、 -羧基、咪唑基，胍基、酚基、疏基等。在一定的 pH条件下，这些基团能解离为带电基团从而使蛋白 质带电。
第六节 蛋白质的理化性质
四.蛋白质的重要性质
(一)胶体性质
蛋白质的分子量1万-100万之间，其分子直 径1-100nm之间，在胶体颗粒的范围。蛋白质的 水溶液是一种比较稳定的亲水胶体，这是因为在 蛋白质颗粒表面带有很多极性基团，如NH3、
COO-、OH-、SH、CONH2等和水有高度亲和性
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
1.蛋白质分离、纯化的过程和一般原则
（1）前处理（Pretreatment）---细胞破碎，蛋白
质从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来。
（2）粗分级（Rough fractionation） 当蛋白质混
合物的提取液获得后，选用一套适当分离纯化方法
，使目的蛋白与大量的杂蛋白分离开。
2.蛋白质分离纯化的一般方法
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
四.蛋白质的重要性质
（3）根据蛋白质电荷不同的分离方法
b. 离子交换层析（ion-exchange chromatography）
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
2.蛋白质分离纯化的一般方法
（3）根据蛋白质电荷不同的分离方法 c. 亲和层析法 d. （affinity chromatography）
应产物的颜色深浅在540nm处进行蛋白质的定量
测定.
四.蛋白质的重要性质
(五)蛋白质的颜色反应
3. 茚三酮反应 由于蛋白质多肽链两端有游离的 -NH2和 COOH，所以蛋白质也可以和茚三酮发生反应。 4. 考马斯亮兰 与蛋白质反应形成蓝色透明物质，在595nm
下进行比色。
四.蛋白质的重要性质
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
1.蛋白质分离、纯化的过程和一般原则 （3）细分级（Fine fractionation） 是将样品进
一步提纯的过程。样品经粗分级以后，一般体积较 小，杂蛋白已经大部分被除去。 （4）结晶（Crystal）由于结晶中从未发现过变性 蛋白质，因此蛋白质的结晶不仅是纯度的一个标志 ，也是断定制品处于天然状态的有力指标。蛋白质 纯度愈高，溶液愈浓就愈容易结晶。
四.蛋白质的重要性质
(三)蛋白质的变性
3.蛋白质变性后的表现 生物活性丧失（酶）；
溶解度降低，粘度增大，扩散系数变小（蛋清）；
基团位置改变；
对蛋白酶敏感性增大。
四.蛋白质的重要性质
(三)蛋白质的变性
4.蛋白的复性 蛋白质的变性作用若不过于剧烈，则是一种可 逆过程。高级结构松散了的变性蛋白质通常在除去 变性因素后，可缓慢地重新自发折叠形成原来的构 象，恢复原有的理化性质和生物活性，这种现象称 为复性(renaturation)。 大多蛋白质变性后，很难复性。
缩脲在碱性溶液中能与硫酸铜反应产生红紫色络合
物，此反应称双缩脲反应。蛋白质分子中含有许多 和双缩脲结构相似的肽键，因此也能起双缩脲反应 。通常可用此反应来定性鉴定蛋白质，也可根据反 应产物的颜色深浅在540nm处进行蛋白质的定量测定 。
四.蛋白质的重要性质
(五)蛋白质的颜色反应
2. 酚试剂（Folin-酚试剂）反应 蛋白质分子中一般都含有酪氨酸，而酪氨酸 中的酚基能将Folin-酚试剂中的磷钼酸及磷钨酸 还原成蓝色化合物（即钼蓝和钨蓝的混合物）。 这一反应常用来定量测定蛋白质含量。可根据反
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定
2.蛋白质分离纯化的一般方法 （1）根据蛋白质分子大小不同的分离方法
a. 透析和超滤 透析（dialysis）
b. 和超滤（ultrafiltration）
四.蛋白质的重要性质
(六)蛋白质的的分离、纯化与鉴定 2.蛋白质分离纯化的一般方法 （1）根据蛋白质分子大小不同的分离方法 b. 密度梯度（区带）离心 c. 凝胶过滤（gel filtration）
2000Da以下的多肽；而电喷雾质谱（ESI）可以测5 万Da的蛋白质，而且只需要皮摩尔（pmol）量的蛋 白质，精确度为0.01%。
本章结束
(三)蛋白质的变性
1.蛋白质变性的概念 蛋白质受到某些理化因素的影响，其空间结构 发生改变，蛋白质的理化性质和生物学功能随之改 变或丧失，但未导致蛋白质一级结构的改变，这种 现象叫变性作用（denaturation）。
2.蛋白质变性的因素 物理因素：加热、紫外线、超声波、高压等；
化学因素：强酸、强碱、脲、盐酸胍、去垢 剂、重金属盐等；
(破坏蛋白质水膜)
四.蛋白质的重要性质
(四)蛋白质的沉淀
3.重金属盐
Hg2+、Ag+、Pb+ （与蛋白质中带负电基团形
成不易溶解的盐,或改变蛋白质的空间结构） 4.生物碱试剂
苦味酸、目酸、钨酸等
（与蛋白质中带正(五)蛋白质的颜色反应
1. 双缩脲反应
双缩脲是由两分子尿素缩合而成的化合物。双
酸性蛋白、碱性蛋白
四.蛋白质的重要性质
(二)两性解离及等电点
蛋白质的等电点（pI）：当某蛋白质在一定的pH
的溶液中，所带的正负电荷相等，它在电场中既不向
阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值叫做该蛋白质
的等电点。
蛋白质的带电性质与溶液的pH有关。利用蛋白质 的两性解离可以通过电泳分离纯化蛋白质。
四.蛋白质的重要性质