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    2021年公衛(wèi)執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師課程“生物化學(xué)-蛋白質(zhì)的化學(xué)”基礎(chǔ)學(xué)習(xí)班講義

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    第01講 蛋白質(zhì)的化學(xué)

    學(xué)科特點(diǎn)及考試命題重點(diǎn)

    1

    第一節(jié) 蛋白質(zhì)的化學(xué)

    考試大綱及考點(diǎn)預(yù)測

    氨基酸的分類

    蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

    蛋白質(zhì)的變性

    一、分子組成

    (一)元素組成

    蛋白質(zhì)分子的元素主要有碳、氫、氧、氮、硫等,其中氮元素是蛋白質(zhì)的特征性元素,含量平均16%。

    (二)基本結(jié)構(gòu)

    1.蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸:人體有20種氨基酸(不包括鳥氨酸、瓜氨酸、精氨酸),除甘氨酸外,其中19種氨基酸為L-α-氨基酸。

    2.氨基酸的分類

    考點(diǎn)

    (1)非極性脂肪族氨基酸 6種(脯亮亮纈丙甘)

    (2)極性中性氨基酸 6種(蘇甲天絲半谷)

    (3)含芳香族氨基酸3種(疏水性強(qiáng)-酪色苯)

    (4)酸性氨基酸 2種

    (5)堿性氨基酸 3種

    記憶要訣:

    冬天(天冬氨酸)的谷(谷氨酸)子是酸的,

    撿(堿性氨基酸 )來(賴氨酸)精(精氨酸)煮(組氨酸)。

    二、分子結(jié)構(gòu)

    (一)肽鍵與肽鏈

    1.肽鍵:是由一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。

    2.肽鏈:有兩個(gè)或兩個(gè)以上的氨基酸以肽鍵相連的化合物。如谷胱甘肽為三肽(寡肽和多肽)。

    (二)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

    1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

    (1)概念:是指多肽鏈中氨基酸的排列順序。(一條線)

    (2)主要的化學(xué)鍵:肽鍵。有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

    (3)意義:一級(jí)結(jié)構(gòu)非空間結(jié)構(gòu)但它決定著蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)。

    (4)胰島素分子:A鏈和B鏈之間的交聯(lián)主要靠二硫鍵。

    2.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

    (1)概念:某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)。(彈簧中的一段)

    (2)主要的化學(xué)鍵:氫鍵。

    (3)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式:α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角等。

    α-螺旋特點(diǎn):

    (1)主鏈圍繞中心軸旋轉(zhuǎn),每隔3.6個(gè)氨基酸殘基上升一個(gè)螺距。

    (2)每個(gè)氨基酸殘基與第四個(gè)氨基酸殘基形成氫鍵。氫鍵維持了α-螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

    (3)α-螺旋為右手螺旋(順時(shí)針旋轉(zhuǎn)),氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)伸向螺旋外側(cè)。

    3.蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

    (1)概念:是指整條肽鏈中所有原子在三維空間結(jié)構(gòu)。(整條鏈)

    (2)主要的化學(xué)鍵:鹽鍵、疏水鍵、氫鍵和范德華力。

    肌紅蛋白 (Mb)

    4.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)

    (1)概念:蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布。(多條鏈)

    (2)主要化學(xué)鍵:氫鍵和離子鍵。

    (3)具有2條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)只有形成完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)寡聚體才有生物學(xué)活性。如具有運(yùn)輸O2和CO2功能的成人血紅蛋白含有4個(gè)亞基。

    成人血紅蛋白由2條α鏈和2條β鏈組成,各亞基分別含一個(gè)血紅素。

    5.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

    蛋白質(zhì)的特定高級(jí)結(jié)構(gòu)是以氨基酸順序?yàn)榛A(chǔ)的,即一級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)三維空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。

    蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)決定空間構(gòu)象,即一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ),同時(shí)也證明,只有具有高級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才能表現(xiàn)出生物學(xué)功能。

    三、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

    (一)等電點(diǎn)

    在酸性溶液中,蛋白質(zhì)解離成陽離子,在堿性溶液中,蛋白質(zhì)解離成陰離子。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí),蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等,即成為兼性離子,凈電荷為零,此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)。

    體內(nèi)各種蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)不同,但大多數(shù)接近于pH 5.0。所以在人體體液pH 7.4的環(huán)境下,大多數(shù)蛋白質(zhì)解離成陰離子。

    (二)蛋白質(zhì)的變性

    1.概念:在某些物理和化學(xué)因素作用下,其特定的空間構(gòu)象被破壞,導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物學(xué)活性的喪失。

    2.本質(zhì):破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵,不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。

    3.意義:1.高溫滅菌。2.利于消化吸收。

    4.特點(diǎn):

    (1)化學(xué)性質(zhì)改變:生物活性的喪失(酶失去催化活性、激素不能調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)、抗體不能與抗原結(jié)合等)。

    (2)物理性質(zhì)的改變:溶解度降低、黏度增加、結(jié)晶能力消失、易沉淀、呈色性增加、易被蛋白酶水解等。

    5.變性與復(fù)性

    (1)蛋白質(zhì)劇烈變性后,空間結(jié)構(gòu)嚴(yán)重被破壞,不能復(fù)原,稱為不可逆變性。

    (2)變性的蛋白質(zhì),只要其一級(jí)結(jié)構(gòu)仍完好,可在一定條件下恢復(fù)其空間結(jié)構(gòu),隨之理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)也重現(xiàn),這稱為復(fù)性。

    6.蛋白質(zhì)紫外吸收

    (1)酪氨酸、色氨酸的最大吸收峰在280nm附近。

    (2)大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基,所以測定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值,可進(jìn)行蛋白質(zhì)定量測定。

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