生物化学：第五节 蛋白质的重要性质

蛋白质的功能生物化学
蛋白质是生物体内最重要的有机物质之一，具有多种生物化学功能。

主要功能如下：
1. 结构功能：蛋白质是生物体内构成细胞、组织和器官的重要结构成分，如肌肉中的肌动蛋白和微管蛋白组成肌纤维和细胞骨架，而胶原蛋白是皮肤、骨骼和血管等组织的重要结构蛋白质。

2. 酶功能：许多蛋白质具有酶活性，能够催化生物体内的化学反应。

例如，消化系统中的胃蛋白酶和胰蛋白酶能够分解食物中的蛋白质，将其分解为氨基酸。

3. 运输功能：蛋白质能够通过细胞膜，运输溶解在血液中的物质，如载脂蛋白能够运输胆固醇和脂肪酸。

4. 免疫功能：抗体是蛋白质的一种，具有识别和结合抗原的能力，参与机体的免疫反应。

5. 调节功能：蛋白质可以作为激素或激素受体参与体内的信息传递和调节。

例如，胰岛素和胰高血糖素是由蛋白质构成的激素，能够调节血糖水平。

6. 储能功能：蛋白质也可以作为能量储存物质，例如肌肉中的肌球蛋白具有丰富的储能功能。

7. 保护功能：蛋白质能够保护细胞和组织免受外界的损伤和病
原体的侵袭。

例如，抗体能够结合病原体，促使其被免疫系统清除。

总之，蛋白质在生物体内发挥着重要的功能，涉及到生命的各个方面，包括结构、代谢、调节、免疫和保护等。

第一章蛋白质化学（17学时）【目的要求】⒈ 掌握蛋白质的概念和化学组成；蛋白质的基本结构单位——氨基酸的分类及结构；蛋白质各级分子结构的内容和特点。

2．熟悉氨基酸、蛋白质的理化性质及分离鉴定方法。

3．了解蛋白质的分子结构与功能的关系及蛋白质一级结构的测定。

【教学内容】第一节蛋白质通论一、蛋白质是生命的物质基础二、蛋白质的分类：形状；功能；组成；溶解度三、蛋白质的元素组成第二节蛋白质的基本结构单位——氨基酸一、氨基酸的基本结构特征二、氨基酸的分类及结构三、蛋白质中不常见的氨基酸四、非蛋白质氨基酸五、氨基酸的理化性质1．一般物理学性质2．氨基酸的化学性质：酸碱性质，等电点六、氨基酸的化学反应1．茚三酮反应2．亚硝酸反应3． 2．4—二硝基氟苯反应（FDNB）4．甲醛反应5．二甲基氨基萘磺酰氯反应（DNS-Cl）6．与酰化剂的反应7．α-羧基的成酯反应8．侧链基团参加的反应七、氨基酸的分离和分析鉴定1．蛋白质的水解2．氨基酸的分离鉴定：离子交换柱层析，纸层析，薄层层析第三节蛋白质的结构一、蛋白质的一级结构1．肽键和肽链2．二硫键3．蛋白质的一级结构测定——片段重叠法二、蛋白质的二级结构1．酰胺平面和蛋白质的构象：肽平面，双面角，构象，构型2．维持蛋白质构象的作用力：氢键，离子键，范德华力，疏水作用，配位键，二硫键3．蛋白质二级结构的主要类型：α-螺旋，β-折叠，β-拐角，无规卷曲三、蛋白质的超二级结构和结构域1．超二级结构2．结构域四、纤维状蛋白质结构1．角蛋白：α-角蛋白，β-角蛋白2．胶原蛋白五、蛋白质的三级结构三级结构的特点：（1）（2）（3）（4）六、蛋白质的四级结构四级结构的特征：（1）（2）（3）（4）（5）第四节蛋白质的结构与功能一、蛋白质一级结构与空间结构的关系二、一级结构与功能的关系1．一级结构的微小差别可导致生理功能的重大不同（镰刀型细胞贫血症）2．同功能蛋白质中氨基酸顺序的种属差异与生物进化三、蛋白质的空间结构与功能1．蛋白质的变性与复性2．胰岛素的结构与功能3．血红蛋白与肌红蛋白的结构与功能4．免役球蛋白的结构与功能第五节蛋白质的理化性质一、蛋白质的胶体性质二、蛋白质的两性性质和等电点三、蛋白质的沉淀作用1．可逆沉淀作用：盐析与盐溶2．不可逆沉淀作用四、蛋白质的紫外吸收性质五、蛋白质的沉降作用第六节蛋白质的分离纯化与鉴定一、蛋白质分离纯化的基本原则二、细胞粉碎及蛋白质的抽提三、蛋白质分离纯化的主要方法1．离子交换柱层析法2．凝胶过滤法（分子筛）3．亲和层析法4．疏水层析法5．蛋白质沉淀法：等电点沉淀，盐析法，有机溶剂沉淀法四、蛋白质分子量的测定1．凝胶过滤2． SDS-PAGE五、蛋白质的纯度鉴定1．电泳2．等电聚焦：纯度，等电点六、蛋白质含量测定1．紫外吸收法2．染料结合法（Bradford）[返回索引]第二章核苷酸与核酸（13学时）【目的要求】1. 掌握核酸的化学组成; DNA的分子结构及生物学意义; RNA的种类及结构。

第五章蛋白质的三维结构提要每一种蛋白质至少都有一种构像在生理条件下是稳定的，并具有生物活性，这种构像称为蛋白质的天然构像。

研究蛋白质构像的主要方法是X射线晶体结构分析。

此外紫外差光谱、荧光和荧光偏振、圆二色性、核磁共振和重氢交换等被用于研究溶液中的蛋白质构像。

稳定蛋白质构像的作用有氢键、范德华力、疏水相互作用和离子键。

此外二硫键在稳定某些蛋白质的构像种也起重要作用。

多肽链折叠成特定的构像受到空间上的许多限制。

就其主链而言，由于肽链是由多个相邻的肽平面构成的，主链上只有α-碳的二平面角Φ和Ψ能自由旋转，但也受到很大限制。

某些Φ和Ψ值是立体化学所允许的，其他值则不被允许。

并因此提出了拉氏构像，它表明蛋白质主链构象在图上所占的位置是很有限的（7.7%-20.3%）。

蛋白质主链的折叠形成由氢键维系的重复性结构称为二级结构。

最常见的二级结构元件有α螺旋、β转角等。

α螺旋是蛋白质中最典型、含量最丰富的二级结构。

α螺旋结构中每个肽平面上的羰氧和酰氨氢都参与氢键的形成，因此这种构象是相当稳定的。

氢键大体上与螺旋轴平行，每圈螺旋占3.6个氨基酸残基，每个残基绕轴旋转100°，螺距为0.54nm。

α-角蛋白是毛、发、甲、蹄中的纤维状蛋白质，它几乎完全由α螺旋构成的多肽链构成。

β折叠片中肽链主链处于较伸展的曲折（锯齿）形式，肽链之间或一条肽链的肽段之间借助氢键彼此连接成片状结构，故称为β折叠片，每条肽链或肽段称为β折叠股或β股。

肽链的走向可以有平行和反平行两种形式。

平行折叠片构象的伸展程度略小于反平行折叠片，它们的重复周期分别为0.65nm和0.70nm。

大多数β折叠股和β折叠片都有右手扭曲的倾向，以缓解侧链之间的空间应力（steric strain）。

蚕丝心蛋白几乎完全由扭曲的反平行β折叠片构成。

胶原蛋白是动物结缔组织中最丰富的结构蛋白，有若干原胶原分子组成。

原胶原是一种右手超螺旋结构，称三股螺旋。

弹性蛋白是结缔组织中另一主要的结构蛋白质。

生物化学实验讲义实验一蛋白质的性质实验——蛋白质及氨基酸的呈色反应及蛋白质的沉淀反应实验目的1．了解构成蛋白质的基本结构单位及主要连接方式.2．了解蛋白质和某些氨基酸的呈色反应原理。

3．学习几种常用的鉴定蛋白质和氨基酸的方法。

4．加深对蛋白质溶液的胶体性质的认识，了解沉淀蛋白质的几种方法及其实用意义。

，一、茚三酮反应1.实验原理除脯氨酸、羟脯氨酸和茚三酮反应产生黄色物质外，所有α-氨基酸及一切蛋白质都能和茚三酮反应生成蓝紫色物质.β-丙氨酸、氨和许多一级胺都呈阳性反应.尿素、马尿酸、二酮吡唪和肽键上的亚氨基不呈现此反应.因此，虽然蛋白质和氨基酸均有茚三酮反应,但能与茚三酮呈阳性反应的不一定就是蛋白质或氨基酸。

在定性、定量测定中，应严防干扰物存在。

该反应十分灵敏，1∶浓度的氨基酸水溶液即能给出反应,是一种常用的氨基酸定量测定方法。

茚三酮反应分为两步，第一步是氨基酸被氧化形成CO2、NH3和醛，水合茚三酮被还原成还原型茚三酮;第二步是所形成的还原型茚三酮同另一个水合茚三酮分子和氨缩合生成有色物质。

此反应的适宜pH为5～7，同一浓度的蛋白质或氨基酸在不同pH条件下的颜色深浅不同，酸度过大时甚至不显色。

2.材料、仪器与试剂蛋白质溶液;新鲜鸡蛋清溶液(蛋清∶水=1∶9)；0。

5%甘氨酸溶液；0。

1％茚三酮水溶液；0。

1%茚三酮—乙醇溶液3。

实验操作①取2支试管分别加入鸡蛋清溶液和0.5％甘氨酸溶液1ml，再各加0。

5ml0.1%茚三酮水溶液，混匀,在沸水浴中加热1～2分钟，观察颜色由粉色变紫红色再变蓝。

②在一小块滤纸上滴一滴0。

5％甘氨酸溶液，风干后，再在原处滴一滴0.1％茚三酮乙醇溶液,在微火旁烘干显色，观察紫红色斑点的出现.二、黄色反应1。

实验原理含有苯环结构的氨基酸，如酪氨酸和色氨酸，遇硝酸后，可被硝化成黄色物质，该化合物在碱性溶液中进一步形成橙黄色的硝醌酸钠。

多数蛋白质分子含有带苯环的氨基酸，所以有黄色反应，苯丙氨酸不易硝化,需加入少量浓硫酸才有黄色反应。

《基础生物化学》课程教学大纲Fundamentals of Biochemistry一、课程基本信息二、教学目标（一）知识目标通过本课程的学习，学会从生物分子组成、结构以及代谢的角度理解生命活动中所进行的化学变化与其调控规律等生命现象的本质。

通过本课程的学习，能较全面了— 1 —解生物体的基本化学组成、结构、性质以及这些物质在体内的合成、降解和相互转化的规律，深入了解代谢活动与各种生命现象之间的联系，并为后续课程打好基础。

（二）能力目标通过本课程的学习，能综合运用所学的基本知识解决和解释后继课程中与生物化学相关的问题以及相关解决实际问题。

（三）素质目标在深入理解生物化学基本概念的基础上，通过对本课程的理论学习，形成较为完整的生物化学知识体系的框架，并将知识灵活运用至后续的课程中，培养其认真、严谨的以化学的视角观察生命现象的素质和能力。

三、基本要求（一）了解1、蛋白质一级结构测定的原理。

2、了解真核生物蛋白质和核酸生物合成的过程。

3、了解不饱和脂肪酸的生物合成的过程。

4、了解个别氨基酸的生物合成途径。

5、了解RNA复制、基因工程。

（二）理解1、理解氨基酸脱氧化脱氨基、联合脱氨基、脱羧基作用。

2、ATP合成的机制。

3、理解别构酶、共价修饰酶和同工酶的概念。

4、理解生物代谢调控的机制和途径。

（三）掌握1、掌握蛋白质、核酸等生物大分子的组成、结构和性质。

2、掌握酶的催化特性、影响酶促反应速度的因素、作用机理，辅基、辅酶与维生素构成之间的关系。

3、掌握呼吸链的组成及其作用机理。

4、掌握糖、脂肪、蛋白质生物合成和降解的途径以及相互转化的机制。

— 2 —5、掌握DNA复制的基本过程以及逆转录、RNA的转录及其加工。

四、教学内容与学时分配第一章绪论1学时1. 生物化学的含义、任务和主要内容2. 生物化学的发展及在各专业中的地位和作用3. 生物化学在我国的发展及与各专业的关系4. 生物化学的学习方法知识点：1．生物化学的含义、主要内容和发展。

基本知识点:生物化学是研究生物的化学组成和生命过程中的化学变化的科学，即探究生命的化学本质。

第二章 蛋白质化学第一节蛋白质的元素组成蛋白质除含C、H、O、N及S外，有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Mo、Cu等。

各种蛋白质的平均含氮量为16%，这是蛋白质元素组成的重要特点，也是定氮法测定蛋白质含量的计算基础。

第二节蛋白质的基本组成单位——氨基酸一、蛋白质中的常见氨基酸蛋白质由L-α-氨基酸组成，组成蛋白质的氨基酸结构通式是。

各种氨基酸结构的不同表现在侧链基团或称R基团。

组成蛋白质的氨基酸主要有20种，称为常见氨基酸。

二、氨基酸的分类根据氨基酸R基团的极性分为三大类：（1）R基团为非极性或疏水的氨基酸；（2）R基团为极性但不带电荷氨基酸；（3）R基团为带电荷的氨基酸（中性pH时）。

其中第（3）类中又分为带正电荷和带负电荷的两种。

三、蛋白质的稀有氨基酸蛋白质中的稀有氨基酸没有对应的遗传密码子，是在肽链合成后，经过加工修饰而来。

因此，蛋白质稀有氨基酸的结构仍然是L-α-氨基酸。

四、非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸是生物体内各种组织和细胞中存在的、不参与蛋白质组成的氨基酸。

这些氨基酸大多是L-α-氨基酸，但有些非蛋白质氨基酸是D型氨基酸、以及β-、γ-、或δ-氨基酸。

五、氨基酸的酸碱性质氨基酸分子含有氨基和羧基，在溶液中呈解离状态。

氨基酸是两性电解质，同一种氨基酸在不同pH条件下可以带正电荷、负电荷或净电荷为零。

如果某种氨基酸在溶液中所带净电荷为零――即整个分子呈电中性，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，以pI表示。

不同的氨基酸具有不同的等电点。

六、氨基酸的立体化学除去甘氨酸外，蛋白质的其余19种常见氨基酸中的α-碳原子是一个不对称碳原子，即手性碳原子。

七、氨基酸的吸收光谱蛋白质的20种常见氨基酸，在可见光区域都没有光吸收，在远紫外区都有光吸收。

但在近紫外区域，只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有光吸收。

由于蛋白质含有这几种芳香族氨基酸，因此也具有紫外吸收能力，其最大光吸收在280nm波长处。