第九章生物化学.ppt
《第九章生物化学.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第九章生物化学.ppt(125页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第九章 生物化学,第一节 蛋白质的结构与功能 第二节 核酸的结构与功能 第三节 酶与维生素 第四节 生物氧化 第五节 糖、脂质代谢 第六节 蛋白质、核酸代谢, 歙县中学 2010.10,增补:人体非必需氨基酸: “携一两本单色书来。”,第一节 蛋白质的结构和功能,一、蛋白质的分子基本组成单位 二、蛋白质的元素组成 三、蛋白质分子结构 四、蛋白质的理化性质 五、蛋白质的生理功能,返回,1.氨基酸通式: 20种天然氨基酸都是-氨基酸,碳是不对称碳原子(甘氨酸除外),所以有D-型和L-型两种构型,具有旋光性,天然氨基酸都是L-型的。,什么是不对称碳原子呢?,一、基本组成单位氨基酸,下一页,1.什么是
2、不对称碳原子? 答:四个公价键连接不同基团的碳。又称手性碳原子。 2.什么叫构型?D-型和L-型指的是什么构型? 答:构型是指分子中原子在空间的相对排列方式。 结构异构:如 葡萄糖和果糖() 同分异构体 几何异构:如 二氯乙烯() 立体异构 旋光异构:以甘油醛为例,如下图: 构象异构,两个构型,哪个是型,哪个是型?,下一页,1. 方便起见,有机分子在书写的时候,一般不采用立体模型和透视式,而以投影式书写。 2. 甘油醛分子构型种类,依据投影式中羟基(-OH)的位置决定,如图所示,羟基在右为D-型,在左为L-型;不同分子决定构型的关键基团是不一样的,如氨基酸的关键基团是氨基(-NH2)。,再看看
3、一些例子吧!,D-型,L-型,想想看,右边的氨基酸是什么构型?,返回,2. 20种氨基酸的分类: 按R基的化学结构可分成三类: 脂肪族氨基酸(15种),包括: 中性氨基酸(5种) 含羟基或硫氨基酸(4种) 酸性氨基酸及其酰胺(4种) 碱性氨基酸(2种) 杂环族氨基酸(2种) 芳香族氨基酸(3种),下一页,如果按照基极性分类呢?,中性氨基酸,返回,返回,返回,碱性氨基酸,赖氨酸,精氨酸,返回,返回,返回,20种氨基酸,按R基极性可分成四大类: 非极性氨基酸8种(疏水R基): 丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸;苯丙氨酸、色氨酸;甲硫氨酸;脯氨酸 不带电荷的极性氨基酸7种: 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸;
4、天冬酰胺,谷氨酰胺;半胱氨酸;甘氨酸 带正电荷氨基酸3种:赖氨酸、精氨酸、组氨酸 带负电荷氨基酸2种:天冬氨酸、谷氨酸,返回,3.氨基酸的理化性质,氨基酸的两性电离 至少含一个氨基(-NH2)一个羧基(-COOH),是两性兼性离子,因此既是酸又是碱。酸是质子供体,碱是质子受体,在得失H+时,氨基酸所带电荷正负会发生改变,其所带电荷情况取决于PK值。 在酸性条件下,氨基以-NH3+ 形式存在;在碱性条件下,羧基以-COO- 形式存在;在一定PH值下,氨基酸携带的净电荷为零,此时的PH值称作等电点(PI值) PI值的计算: a. R基中性氨基酸:PI = 1/2(PK1+PK2) b. R基酸或碱
5、性氨基酸:PK1、PK2、PK3三个中选择等电兼性离子两边的PK值平均数。,什么是PK值?,看两个例子吧!,下一页,pK值:解离系数的负对数。 HA H+ + A- H+ A- 解离系数K = HA 当A- = HA时,K = H+,PK = pH(酸碱滴定曲线) 氨基酸至少含一个氨基一个羧基,酸性或碱性氨基酸含三个可解离基团。这些基团的PK值是不一样的。,返回,例1.谷氨酸,PK1=2.19;PK2=4.25;PK3=9.67。 COOH COO- COO- COO- | | | | H3N+C*H H3N+C*H H3N+C*H H2NC*H | 2.19 | 4.25 | 9.67 |
6、(CH2)2 (CH2)2 (CH2)2 (CH2)2 | | | | COOH COOH COO- COO- 谷氨酸等电点:(). 例2. 赖氨酸,PK1=2.18;PK2=8.95;PK3=10.53。 COOH COO- COO- COO- | | | | H3N+C*H H3N+C*H H2NC*H H2NC*H | 2.18 | 8.95 | 10.53 | (CH2)4 (CH2)4 (CH2)4 (CH2)4 | | | | NH3+ NH3+ NH3+ NH2 赖氨酸等电点:(). 注:-羧基更容易失质子,其次,-氨基容易失质子。,返回,紫外线吸收: 芳香族的苯丙氨酸、酪氨酸、
7、色氨酸在nm处有最大吸收,大多数蛋白质含有这类氨基酸,对紫外线nm处有吸收。用分光光度计法定量测定蛋白质含量。 氨基酸重要化学反应: .茚三酮反应: .anger反应 .dman反应 还可以与甲醛反应,用于氨基酸酸碱滴定。,返回,脯氨酸生成黄色化合物 其他氨基酸生成蓝紫色化合物,物质量浓度计算式: A=-log(I/I。)=-lgT=kLc,A 吸收度; I。入射的单色光强度; I 透射的单色光强度; T 物质的透射比; k 吸收系数; L 被分析物质的光程 c 物质的浓度,返回,返回,返回,返回,二、蛋白质元素组成 : : : : : 的平均含量为(4/25) (凯氏定氮法:此数值用于氮元素
8、和蛋白质质量换算),返回,三、蛋白质的分子结构 .化学键分类: 共价键: 肽键() 二硫键() 非共价键(又叫次级键): 氢键:电负性原子与氢形成的基团(如:、)中,的电子分布少,核(质子)外侧裸露,与电负性强的原子产生的静电吸引力。 盐键:又称作离子键,正负电荷的静电吸引力。 疏水键:非极性基排斥水而相互接近,而非吸引力。 范德华力:分子或基团中电子电荷密度波动(电子运动不对称性)形成的吸引力或斥力。力的大小和性质与距离有关。,下一页,.蛋白质结构 蛋白质分为一、二、三、四级结构 一级结构: 组成蛋白质肽链中氨基酸的数目、种类和排列顺序,肽链的数目,以及链内链间二硫键的数目和位置。 结构维持
9、的键:肽键、二硫键(决定蛋白质分子结构稳定的主要键)。 二级结构:肽链骨架盘绕折叠所形成的结构。 结构维持的键:氢键 螺旋结构:链内氢键维持结构 类型 折叠结构:链间氢键维持结构,下一页,螺旋,注:相隔个氨基酸残基(或个肽键)的两个肽键的中形成氢键。,返回,平行式,反平行式,返回,折叠,三级结构: 在二级结构的基础上,进一步卷曲折叠,构成一个很不规则的具有特定结构的蛋白质分子。 维持结构的键:氢键、离子键、疏水键、范德华力。 让我们看看三级结构的样子 四级结构: 数条具有独立的三级结构的肽链通过非共价键相互连接而成的聚合体结构。每条肽链结构称作亚基。 维持结构的键:主要是非共价键。 注:蛋白质
10、有三级或四级结构,一级结构决定了高级结构。,想一想,二硫键参与四级结构的维持吗?,返回,抗体,胰岛素,返回,右图是抹香鲸肌红蛋白三级结构模型,返回,四、蛋白质的理化性质 .蛋白质的等电点和两性电解 不同蛋白质具有不同等电点,都具有两性电解性质,不同值条件下,带电荷情况如下: 当,带负电荷,呈酸性; 当,带正电荷,呈碱性; 当,不带电荷,呈中性,此时蛋白质溶解度最小。,思考:为什么此时溶解度会最小呢?,下一页,.蛋白质的胶体性质 根据分散程度可以将分散系统分成三类: 分散相质点nm 悬浊液 蛋白质分子大小在nm之间,属于亲水胶体。 蛋白质胶体系统稳定的因素有两个: 水化膜 同性电荷排斥力,下一页
11、,.蛋白质变性 蛋白质受理化因素作用,引起生物活性丧失,溶解度降低及其他性质改变的现象。变性蛋白质会凝固而沉淀。 实质:维持蛋白质空间结构的次级键遭破坏,共价键未断裂。 大多数蛋白质变性是不可逆的,如酶失活。 变性并非绝对不可逆变化,当变性程度较轻时,如去除变性因素,有的蛋白质仍能恢复或部分恢复其原来的构型及功能,变性的可逆变化称为复性。,下一页,.蛋白质的沉淀 盐析法: 加入大量中性盐,如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等,破坏水化膜而使蛋白质胶体沉淀。不引起蛋白质变性。 重金属盐沉淀法: 当溶液时,蛋白质带负电与重金属离子(g、b、u、g)结合成不溶性盐而沉淀。误食重金属中毒时,可口服大量牛奶或豆浆
12、。 生物碱和某些酸沉淀法: 当溶液时,蛋白质带正电,与其形成不溶性盐。如单宁酸、苦味酸、碘化钾;三氯醋酸、硝酸等。 加热变性沉淀法: 加热破坏水化膜,同时破坏了带电状况。加少量盐促进蛋白质加热变性,如盐卤(或石膏)制作豆腐。,返回,五、蛋白质的生理功能,1、结构组成 如:胶原蛋白 2、催化 绝大多数酶 3、调节 蛋白类激素 4、免疫 如:抗体 5、运输 如:血红蛋白、载体,返回,第二节 核酸的结构和功能,一、核酸的分子基本组成单位 二、核酸的分子结构 三、核酸的理化性质 四、核酸的生理功能(略),返回,一、核酸的分子基本组成单位,核苷酸,磷酸,核苷,五碳糖,碱基,脱氧核糖,核糖,ACGTU,返
13、回,(8种),(8种),(5种),1. 嘧啶,2. 嘌呤,返回,3. 核苷结构式,返回,注: 核苷C-N键的性质是共价键 嘌呤是 9 N 嘧啶是 1 N 核糖是 1C,3. 核苷酸结构式,返回,注:脱氧核苷酸缩写: dAMP dCMP dGMP dTMP 1个磷酸为M,2个磷酸为D,3个磷酸为T。 第二信使cAMP,二、(1)DNA分子结构,1. 一级结构,连接键: 3-5磷酸二酯键,2. 二级结构,5端,5端,3端,3端,(1)二级结构:反向平行双螺旋结构。,(2)A-T有2个氢键、C-G有3个氢键。氢键数影响DNA结构的稳定性。 例:热细菌,2. 二级结构,Watson-Crick模型,类
14、型:B型DNA 螺旋直径:2nm 碱基堆积距:0.34nm 核苷酸夹角:36度 方向:右手螺旋 结构维持作用力: 碱基堆积力(主要) 氢键(次要),3. 三级结构,DNA超螺旋,4. 四级结构及更高结构,核小体11nm,纤丝 突环 玫瑰花节 螺旋圈 30nm 150nm 300nm 700nm,二、(2)RNA分子结构,(1)种类: mRNA、 tRNA、 rRNA (2)结构:绝大多数单链;拥有高级空间结构。,例:tRNA,返回,Tm:7085; C-G比例越高,熔点越高; DNA片断越大,浓度越低,复性时间越长; 增色效应、减色效应; (DNA变性:粘度下降 ,沉降系数升高, 浮力密度升高
15、,紫外吸收升高 ) 分子杂交技术 大分子:人染色体DNA长3109bp。bp为base pairs缩写;kb、Mb、Gb的理解。,三、核酸的理化性质(详见教材:P8),返回,沉降系数(sedimentation coefficient)用离心法时,大分子沉降速度的量度,等于每单位离心场的速度。 s=v/2r。s是沉降系数,是离心转子的角速度(弧度/秒),r是到旋转中心的距离,v是沉降速度。 沉降系数以每单位重力的沉降时间表示,并且通常为120010-13秒范围,10-13这个因子叫做沉降单位s,即1s=10-13秒,如血红蛋白的沉降系数约为410-13秒或4s。大多数蛋白质和核酸的沉降系数在4
16、s和40s之间,核糖体及其亚基在30s和80s之间,多核糖体在100s以上。 沉降系数反应分子大小,沉降系数越大,越容易沉降,返回,浮力密度buoyant density 是指通过用氯化铯等密度梯度离心法(平衡密度梯度法)所求的高分子物质的密度。,等密度梯度离心 当不同颗粒存在浮力密度差时,在离心力场下,在密度梯度介质中,颗粒或向下沉降,或向上浮起,一直移动到与它们各自的密度恰好相等的位置,在这里颗粒没有重量,不管离心多长时间,它们再也不移动了,形成一系列密度区。从而使不同浮力密度的物质得到分离。,返回,一、酶和维生素,(一)酶的化学组成,1.化学本质:绝大多数是蛋白质,极少数是RNA,2.种
17、类:,单纯酶(全为蛋白质),全酶,蛋白部分,辅酶或辅基,结合松弛。如辅酶(NAD)、辅酶(NADP),结合紧密。如黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD),烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,一、酶和维生素,(二)影响酶促反应速度的因素,1.温度 2.PH 3.酶量 4.底物量 5.抑制剂 6.激活剂,下一页,返回,返回,Km,下一页,米氏方程式:,V =,Vmax S,Km + S,Km:当酶促反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。,(条件:一定的温度和pH。),Km的意义:,返回,表示酶和底物的亲和力,Km值越大,亲和力越弱,反之亦然。,确定一条代谢途径中的限速步骤:Km值最大的那一步
18、反应,该酶也叫这条途径的关键酶。,判断酶的最适底物,多功能酶有几种底物,其中Km值最小的那个反应的底物就是酶的最适底物。,Km是一种酶的特征常数,只与酶的种类有关而与酶的浓度、底物的浓度也无关,这一点与Vm是不同的,因此,我们可以通过Km值来鉴别酶的种类。,随反应条件(T、PH)的改变而改变。非竞争性抑制剂Km不变,最大反应速度减小;反竞争性抑制剂Km减小,最大反应速度减小。,抑制剂:,不可逆抑制剂,可逆抑制剂,竞争性抑制剂,非竞争性抑制剂,可逆抑制剂和不可逆抑制剂的区分,竞争性抑制剂和非竞争抑制剂的区分,返回,返回,返回,可逆,不可逆,下一页,竞争性抑制剂特点: Vmax不变, Km变大。,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第九 生物化学
链接地址:https://www.31doc.com/p-2996231.html