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生物化学教案 绪论 第一章 蛋白质的结构与功能 授课日期15.9.12 授课时数：3学时 教学目标 1、掌握：蛋白质基本组成单位--氨基酸的种类、基本结构及主要特点；蛋白质的分子结构；蛋白质结构与功能的关系； 2、熟悉：当代生物化学研究的主要内容。各种氨基酸的结构；蛋白质的分类。 教学重点难点 重点： 蛋白质元素组成及其特点。氨基酸的种类、基本结构及理化性质。蛋白质的一级结构与高级结构，肽键、肽单元、肽平面的概念。蛋白质结构与功能的关系；蛋白质组学概念，蛋白质的主要理化性质及其应用。蛋白质分离纯化的方法及其基本原理 难点： 蛋白质结构与功能的关系；氨基酸序列分析及空间结构测定。 授课内容 绪论 第一章 蛋白质的结构与功能 生物化学就是生命的化学。它是研究活细胞和有机体中存在的各种化学分子及其所参与的化学反应的科学。 分子生物学：是研究生物大分子结构、功能及其基因结构、表达与调控机制的科学。 一、生物化学发展简史 二、生物化学研究内容 1．生物分子的结构与功能 2． 物质代谢及其调节 3．遗传信息的传递及其调控 三、生物化学与医学 1．生物化学与分子生物学在生命科学中占有重要的地位 2．生物化学的理论与技术已渗透到医学科学的各个领域 3．生物化学的发展促进了疾病病因、诊断和治疗的研究 第一章 蛋白质的结构与功能 一、蛋白质(是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。 蛋白质是细胞的重要组成部分，是功能最多的生物大分子物质，几乎在所有的生命过程中起着重要作用：1）作为生物催化剂，2）代谢调节作用，3）免疫保护作用，4）物质的转运和存储，5）运动与支持作用，6）参与细胞间信息传递。 二、蛋白质的分子组成 1. 蛋白质的元素组成主要有C、H、O、N和S，各种蛋白质的含N量很接近，平均16%。 通过样品含氮量计算蛋白质含量的公式：蛋白质含量 ( g % ) = 含氮量( g % ) × 6.25 2. 组成蛋白质的基本单位——L-a-氨基酸：种类、三字英文缩写符号、基本结构。 分类（非极性脂肪族氨基酸、极性中性氨基酸、芳香族氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸）。 理化性质（两性解离及等电点、紫外吸收、茚三酮反应 ）。 3. 肽键是由一个氨基酸的a-羧基与另一个氨基酸的a-氨基脱水缩合而形成的化学键。 肽、多肽链；肽链的主链及侧链；肽链的方向（N-末端与C-末端），氨基酸残基； 生物活性肽：谷胱甘肽及其重要生理功能，多肽类激素及神经肽。 三、蛋白质的分子结构 1. 蛋白质一级结构 概念：蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。 主要化学键——肽键。二硫键的位置属于一级结构研究范畴。 2. 蛋白质的二级结构 概念：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象 。 主要化学键：氢键 肽单元是指参与组成肽键的6个原子位于同一平面，又叫酰胺平面或肽键平面。它是蛋白质构象的基本结构单位。 四种主要结构形式（α螺旋、β折叠、β转角、无规卷曲）及影响因素。 蛋白质分子中，二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个具有特殊功能的空间构象，被称为模体(motif)。 3. 蛋白质的三级结构 概念：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。 主要次级键——疏水作用、离子键（盐键）、氢键、范德华力等。 结构域（domain）：大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折迭得较为紧密，各行其功能，称为结构域。 分子伴侣：通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折迭成天然构象或形成四级结构的一类蛋白质。 4. 蛋白质的四级结构 每条具有完整三级结构的多肽链，称为亚基 (subunit)。 蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。 各亚基之间的结合力——疏水作用、氢键、离子键。 5. 蛋白质的分类：根据组成分为单纯蛋白质和结合蛋白质，根据形状分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。 6. 蛋白质组学 基本概念：一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质，即“一种基因组所表达的全套蛋白质”。 研究技术平台 研究的科学意义。 四、蛋白质结构与功能的关系 1. 蛋白质一级结构与功能的关系 一级结构是高级结构和功能的基础； 一级结构相似其高级结构与功能也相似； 氨基酸序列提供重要的生物进化信息； 氨基酸序列改变可能引起疾病。 2. 蛋白质空间结构与功能的关系 蛋白质的功能依赖特定空间结构； 肌红蛋白的结构与功能。 血红蛋白结构、运输O 2功能，氧饱和曲线。 协同效应：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。 变