2.1蛋白质的分子组成（课件）《生物化学》（航空工业出版社）

生物化学 第二章 蛋白质 学习目标 掌握蛋白质的元素组成及氨基酸的结构、分类、连接方式 掌握蛋白质的一级结构和空间结构，熟悉蛋白质结构与功能的关系，了解蛋白质在生命过程中的重要性 掌握蛋白质的理化性质，能运用蛋白质理化性质的相关知识解释临床及实际生活现象 学习目标 蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连而成的高分子含氮化合物，是生命的物质基础，也是生命活动的主要承担者 蛋白质是生物体中含量最丰富的生物大分子，几乎分布在人体所有的器官组织中，约占人体固体成分的45%，而在细胞中可达细胞干重的70%以上 各种蛋白质都有其特殊的结构和功能，生物体的多样性是由蛋白质结构和功能的多样性决定的 了解蛋白质的结构与功能，有助于从分子水平上认识各种生命现象，解释各种生理现象和病理现象 第一节 蛋白质的分子组成 一、蛋白质的元素组成 想一想： 蛋白质具有重要的生物学功能，各种生命现象多通过蛋白质体现出来。例如，大部分酶、大部分凝血因子、抗体、多肽激素、转运蛋白、基因调节蛋白等均是蛋白质，它们在机体的物质代谢、生长发育、修复与防御等方面发挥着不可替代的重要作用。 思考： 蛋白质的基本组成单位是什么？基本组成单位之间是通过什么方式相连的？ 第一节 蛋白质的分子组成 一、蛋白质的元素组成 蛋白质的元素组成，主要有碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S） 有些蛋白质还含有少量磷（P）、铁（Fe）、铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）、钴（Co）、钼（Mo）等元素 各种蛋白质的含氮量十分接近，平均为16% 由于蛋白质是生物体内主要的含氮物质，因此可通过测定生物样品的含氮量来推算其蛋白质的大致含量 一般可按以下公式计算生物样品中蛋白质的含量： 样品中蛋白质的含量=样品中的含氮量 x 6.25 第一节 蛋白质的分子组成 一、蛋白质的元素组成 凯氏定氮法是分析有机化合物含氮量的常用方法，也是经典的蛋白质定量方法 其原理是：样品中的蛋白质在浓硫酸和催化剂的条件下进行分解，经分解产生的氨与硫酸反应生成硫酸铵，再经过碱化蒸馏后，氨变成游离状态；游离氨经硼酸溶液吸收后，以硫酸或盐酸的标准溶液滴定，就可计算出样品中的含氮量 根据计算得到的含氮量及上式，就可推算出样品中蛋白质的大致含量 凯氏定氮法的优点是适用于所有食品中蛋白质的定量分析，操作比较简单，实验费用较低。缺点是最终测定的是总有机氮而不只是蛋白质氮，精度较低。 知识拓展 第一节 蛋白质的分子组成 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 （一）氨基酸的结构 氨基酸是含有碱性氨基（—NH2）和酸性羧基（—COOH）的有机化合物 自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种 在这20种氨基酸中，除脯氨酸是α-亚氨基酸外，其余氨基酸均为α-氨基酸，即α-碳原子上连接一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH） α-氨基酸的结构通式如图2-1所示，其中“R”表示氨基酸的侧链基团 7 第一节 蛋白质的分子组成 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 （一）氨基酸的结构 除甘氨酸外，其余氨基酸的α-碳原子均为手性碳原子，存在L-型和D-型两种旋光异构体 组成人体蛋白质的氨基酸均为L-型，因此人体内的氨基酸均为L-α-氨基酸，而D-α-氨基酸主要存在于某些抗生素及个别植物的生物碱中 L-α-氨基酸和D-α-氨基酸的结构通式如图2-2所示 8 第一节 蛋白质的分子组成 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 （一）氨基酸的结构 亚氨基酸：形态类似于氨基酸，但分子中不含氨基（—NH2），而含亚氨基（—NH—）和羧基（—COOH）的化合物。 手性碳原子：指与4个不同原子或基团相连的碳原子。手性碳原子存在于多种有机化合物中，特别是与生命现象有关的有机化合物，如葡萄糖、果糖等。 旋光异构体：因分子中含有不对称碳原子或没有对称因素而引起的具有不同旋光性能的立体异构体 提示 9 第一节 蛋白质的分子组成 二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸 （二）氨基酸的分类--根据氨基酸侧链R基团的结构和理化性质的不同分类 根据氨基酸侧链R基团的结构和理化性质（主要是解离性质）的不同，组成人体蛋白质的20种氨基酸可分为非极性疏水性氨基酸、极性中性氨基酸、极性酸性氨基酸和极性碱性氨基酸4类 非极性疏水性氨基酸 此种氨基酸侧链R基团为脂肪烃基、芳香烃基、杂环等非极性疏水基团，在水中的溶解度较小 包括丙氨酸（Ala）、缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、脯氨酸（Pro）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）和甲硫氨酸（Met）共8种 10 第一节 蛋白质的分子组成 二