第一章 绪论第二章蛋白质化学.docx

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第一章绪论第二章蛋白质化学

第一章绪论

生物化学（Biochemistry）是主要应用化学、生物学等原理和方法来研究生物体内的化学组成、分子结构与功能、化学变化规律以及遗传信息传递与表达分子机制的一门学科。

即在分子水平上探讨生命现象本质的科学。

它是生物科学的一个分支，它以生物体作为研究对象，在医学科学中，以人体作为研究对象。

是重要的基础医学学科。

第一节生物化学研究内容

一、生物体的化学组成

研究生命的化学，首先要了解生物体的化学组成及其化学结构，测定其含量和分布。

1.元素组成

C、H、O、N四种元素的含量占元素总量的99％以上。

2.构件分子

各种元素进而构成约30种小分子化合物，这些小分子化合物进一步组建构成生物大分子，所以把这些小分子化合物称为构件分子。

　　3.生物大分子

当前研究的重点为生物大分子的结构与功能的关系，特别是蛋白质和核酸，二者是生命的物质基础。

对生命活动起着关键性的作用。

二、物质代谢、能量代谢及代谢调节

三、基因的复制、表达及调控

四、器官生化

第二节生物化学与医药学的关系

一、生物化学是医学、药学等专业的一门重要专业基础学科，并有重要的实践意义。

二、生物化学与疾病的病因、发病机制、诊断和治疗有极为密切的关系。

三、从生物化学的角度阐明药理作用，有助于设计有效的药物。

四、生物化学在制药工业生产实践中也起着重要作用。

生物化学的基本理论、方法和技术是药学专业、药物制剂技术、药品经营与管理专业学生必备的理论知识和实践技能。

第三节生物化学的学习方法

第二章蛋白质化学

§1、蛋白质的化学组成

一、蛋白质的元素组成

元素组成特点：

1、C、H、O、N、S、（上述为主要元素），此外还有P、I、硒或其它元素。

2、含N量较衡定（平均为16%左右）只要测定出生物样品的含氮量就可推算出近似的蛋白质含量。

3、生物样品中的蛋白质含量=样品中的含N克数X6.25（100/16）

二、蛋白质的基本组成单位—氨基酸（amino-acid）

（一）、aa的结构通式：

（二）aa的分类：

1.非极性侧链氨基酸

2.极性中性侧链氨基酸：

3.酸性氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）

4.碱性氨基酸（赖氨酸、精氨酸、组氨酸）

（三）aa的理化性质

1.两性解离与等电点

2.茚三酮反应

三、aa在蛋白质分子中的连接方式

1、肽键和肽

2．多肽链

3．生理活性肽：

传递生物细胞之间信息的主要信息分子。

如：

促甲状腺释放激素—三肽、抗利尿激素、催产素—九肽

aa在蛋白质分子中的主要连接方式是肽键，但尚含二硫键（无普遍性）

§2、蛋白质的分子结构

一．蛋白质的一级结构

含义：

蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序。

特点：

①不同的蛋白质多肽链中氨基酸的种类、数量、排列顺序不同。

由于aa的种类、数目、比例、排列顺序及组合方式的不同，可构成种类繁多、结构各异的蛋白质。

②维持一级结构的主键是肽键。

（共价键）

③有严格的方向性。

④是蛋白质空间构象的基础。

如胰岛素、牛胰核糖核酸酶：

其一级结构由一条多肽链组成，含124个氨基酸残基，有4个二硫键。

二、蛋白质的空间结构

指蛋白质分子中各原子围绕某些共价键的旋转而形成的各种空间排布及相互关系，这种空间结构称为构象。

（一）维持蛋白质空间结构的化学键

（二）蛋白质的二级结构的概念及类型

含义：

指多肽链主链结构折叠或盘曲所形成的局部空间结构。

基本单位——肽键平面（肽单元）

二级结构的基本形式：

а-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲。

α-螺旋β-片层

（三）蛋白质三级结构（主侧链结构）

含义：

具有二级结构的多肽链进一步盘曲、折叠所形成的空间构象，称为蛋白质的三级结构。

特点：

⑴整条多肽链

主侧链构象的全部内容

⑵呈球状（疏水键朝内，

亲水键朝外）

⑶次级键：

氢键，盐键，

疏水键，范得华引力等。

（四）蛋白质的四级结构

含义：

有两条以上具有独立三级结构的多肽链通过非共价键相互结合而成的结构称为蛋白质的四级结构。

其中每一个具有独立三级结构的多肽链称为亚基。

特点：

⑴有两条以上具有独立三级结构的多肽链构成。

⑵亚基间无共价键。

⑶亚基可相同，也可不同。

亚基单独存在无活性，只有聚合成四级结构时才有活性。

⑷次级键：

疏水键、盐键、氢键、范得华力

三、蛋白质结构与功能的关系

（一）蛋白质一级结构与功能的关系

一级结构与疾病：

一级结构改变，蛋白质功能也发生改变。

如：

镰刀状红细胞贫血患者

（二）蛋白质空间结构与功能的关系

Hb有两种构象[紧密型（T）-对氧气亲合力低；疏松型（R）-对氧气的亲合力高，Hb构象的互变引起结合氧气和释放氧气的变化，从而完成了运氧功能。

有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。

这类疾病包括：

人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。

§3蛋白质的重要理化性质

一、蛋白质的两性解离及等电点

1.蛋白质的两性解离

2.pI：

使蛋白质分子成为所带正负电荷相等的兼性离子的溶液pH值叫该蛋白质溶液的PI。

蛋白质带何种电荷和所带电荷的多少，主要取决于蛋白质PI和它所处溶液的PH。

3.电泳

利用电泳的方法可将蛋白质进行分离或分析。

二、蛋白质的胶体性质

1.蛋白质是亲水胶体

水化膜

稳定蛋白质亲水胶体的因素：

同种电荷排斥力

生产实践中的应用：

中性盐沉淀（盐析）、有机溶剂沉淀蛋白质

2．不透过性——透析

3．扩散速度慢

4．粘度大

三、蛋白质的变性

（一）变性的本质及特点

1．概念：

蛋白质在某些理化因素的作用下，其空间结构（次级键特别是氢键）受到破坏，从而改变其理化性质，并失去其生物学活性，称为蛋白质变性。

2．实质：

次级键断裂，空间构象破坏，生物活性丧失。

（不涉及一级结构）

3．结果：

生物学活性减弱甚至丧失；理化性质改变：

溶解度下降；易被酶水解；粘度上升；紫外吸收增加。

（二）蛋白质变性理论在实践中的应用

1.药物的生产、运输、储存

分离纯化或保存蛋白质制剂（如疫苗等）时应采取防止蛋白质变性的措施。

（用不变性的沉淀剂、低温保存。

）

2.临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。

四．蛋白质的颜色反应和紫外吸收光谱

（一）双缩脲反应

（二）酚试剂反应

（三）蛋白质的紫外吸收

色氨酸与酪氨酸残基含共轭双键，280nm紫外光下有吸收峰，故测定蛋白质的紫外吸收光谱有组于蛋白质的定量分析。

§4蛋白质的分离纯化