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1、2022生物化学教案_教案生物化学 生物化学教案由我整理，希望给你工作、学习、生活带来便利，猜你可能喜爱“教案生物化学”。 江南高校生物工程学院教案 课程名称：生物化学 任课老师：廖祥儒 上课班级：生工0402，生工0403 授课时数：72学时 第一章 绪论（1学时） 第一节课： 一、生物化学的涵义及内容 1.化学的概念（共性和特性） 化学学科的共性都是探讨： 1)化学组成 物质的本质，包括：物质的组成、结构和性质； 物质的转化即物质转化的条件和方法。 依据探讨的方法和角度不同，可划分成各种不同的化学： 如：无机化学、有机化学、物理化学 我们由此可以引诞生物化学的概念。 2）结构与功能：生物分
2、子的结构、功能，结构与功能的内在关系。 3）物质和能量的转化：生物体内大分子、小分子之间的相互转化，以及伴随的能量改变。 4）一切生命现象的新陈代谢，包括：生长、分化、运动、思维等；和自我复制如： 繁殖、遗传等。 3.生物化学的内容 1）生物体的化学组成 四类基本生物大分子 2）新陈代谢的探讨 3）遗传的分子基础和代谢的调整限制 (a)以膜结构和膜功能为基础的细胞结构效应; (b)以代谢途径和酶分子结构为基础的酶活调整; (c)以酶的合成系统为基础的酶量调整。 二、生物化学的发展简史 1.史前期 2.18世纪（启蒙期） 3.19世纪（发展期） 4.20世纪上半叶 5.20世纪下半叶 6.我国生
3、物化学的发展状况 三、本课程在生物科学中的地位及作用 1.微生物的代谢活动是工业发酵的基础。 2.菌种是发酵工业的基础 四、如何学好生物化学1.框架式记忆 2.上课前预习 3.上课仔细做笔记 4.下课后总结 江南高校生物工程学院教案 5.结合试验来学习 6.充分利用网络资源 其次章 糖类化学（4学时） 第一节课： 第一节 概述 一、糖的概念及分布 1.糖的分布 2.糖的定义 二、糖类物质的生物学功能 1.作为生物能源 2.作为其他物质如蛋白质、核酸、脂类等生物合成的碳骨架 3.作为生物体的结构物质 4.参加信号识别如糖蛋白、糖脂等具有细胞识别、免疫活性等多种生理活性功能 三、糖的种类 分为：单
4、糖、寡糖、多糖和复合糖 1.单糖 2.寡糖 由26个相同或不同的单糖分子缩合而成，也叫低聚糖。 3.多糖 许多个单糖分子脱水缩合的生物大分子，按组成有同多糖和杂多糖之分。 糖和非糖物质共价结合成的。 复合物。如糖脂或脂多糖，糖蛋白或蛋白聚糖。 其次节 单糖 一、单糖的分子结构及构型 1.链式结构 1）构型 指一个分子由于其不对称C原子上各原子和原子团特有的固定的空间排列，而使该分子所具有的特定的立体化学形式。其变更涉及共价键的破坏，划分以甘油醛为基准。 2）异构体 同分异构体：简称异构体，是具有相同分子式而分子中原子排列不同的化合物。分为结构异构和立体异构两大类。 结构异构体：具有相同分子式，
5、而分子中原子或基团连接的依次不同的，称为结构异构体。 立体异构体：在分子中原子的结合依次相同，而原子或原子团在空间的相对位置不同的，称为立体异构。立体异构又分为构象和构型异构，而构型异构还分为顺反异构和旋光异构。 几何异构体：也称顺反异构体。指因在双键两侧的位置不同，而形成的异构体。 旋光异构体：凡能使“平面偏振光”发生旋转的物质，称为旋光活性物质，此现象称为旋光异构现象分子式和结构相同，而旋光作用不同的分子互为旋光异构体。 差向异构体：葡萄糖与甘露糖、葡萄糖与半乳糖，仅一个不对称C原子构型有所不同，这种非对映体异构物称为差向异构体（epimers） 对映异构体：互为镜像的两个分子叫对映异构体
6、，如D型葡萄糖和L型葡萄糖。 2.环状结构（环状半缩醛） 异头物 3.透视式（Haworth） 江南高校生物工程学院教案 4.葡萄糖的构象 其次节课： 二、单糖的理化性质 物理性质 1.旋光性: 一切糖类都有不对称碳原子,都具旋光性 2.甜度: 各种糖的甜度不一,蔗糖的甜度为标准. 3.溶解度 水溶性较好,但不溶于有机溶剂 化学性质 1.氧化作用（还原性）全部的单糖（醛糖或酮糖）都是还原糖 葡糖 弱氧化剂（如溴水） 葡萄糖酸 强氧化剂（稀硝酸） 葡萄糖二酸 专一酶 葡萄糖醛酸 弱氧化剂溴水不能使酮糖氧化(与醛糖不同) 2.强酸脱水在强酸条件下戊糖转变为糠醛，己糖转变为羟甲基糠醛，产物均能与酚类
7、反应生成有色化合物。 3.还原作用 单糖游离的羰基在还原剂作用下易被还原成多羟基醇：如醛糖还原成糖醇。酮糖则被还原成两种具有同分异构的糖醇。4.形成糖苷 单糖的半缩醛羟基很易与醇及酚的羟基反应，失水形成缩醛式衍生物，统称糖苷。5.酯化作用 单糖与弱酸作用可形成酯(如磷酸酯)。6.与苯肼成脎反应 常温下，糖与一分子苯肼缩合成苯腙；加热则与三分子苯肼作用生成糖脎。 7.氨基化 单糖分子中的OH基（主要C- 2、C-3）可被NH2取代而产生氨基糖，也称糖胺。 自然界的氨基糖多以乙酰氨基糖的形式存在，其中较重要的有N-乙酰D-葡糖胺（NAG）与N-乙酰胞壁酸（NAM）。 三、重要的单糖 单糖依据碳原子
8、数多少，分别称为丙糖、丁糖、戊糖、己糖 1.丙糖：D-甘油醛、二羟基丙酮 2.丁糖： D-赤藓糖、D-赤藓酮糖3.戊糖 戊醛糖：D-核糖、D-2-脱氧核糖、D-木糖、L-阿拉伯糖 戊酮糖： D-核酮糖、D-木酮糖 4.己糖 己醛糖：D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖 己酮糖：D-果糖、D-山梨糖 5.庚糖：景天庚酮糖 四、单糖的分析测定（自习） 第三节课： 第三节 重要的寡糖自然界以游离态存在的低聚糖,主要是二糖三糖 一、常见二糖（disaccharide）1.麦芽糖 -葡糖(1, 4)-葡糖 2.异麦芽糖 -葡糖(1, 6)-葡糖 3.龙胆二糖 -葡糖(1, 6)-葡糖 4.纤维二糖 -葡糖
9、(1, 4)-葡糖 江南高校生物工程学院教案 4.蔗糖-葡糖( 1,2)-果糖5.乳糖-半乳糖(1, 4)葡糖6.海藻二糖-葡糖(1, 1) -葡糖低聚糖的结构主要包括1）单糖组成，2）糖苷类型：-糖苷还是糖苷，3）糖苷键连接的位置 二、常见三糖种类(trisaccharide)1.龙胆糖 -葡糖（1, 6）-葡糖（1, 2）-果糖 2.松三糖 -葡糖（1, 2）-果糖（3, 1）-葡糖3.棉籽糖-半乳糖（1, 6）-葡糖（1, 2）-果糖第四节 几种重要的多糖(polysaccharide) 一、均一多糖（同多糖）一） 淀粉 (starch) 1.结构特点1） 直链淀粉 单体：-D吡喃葡萄糖
10、连接键：-1，4糖苷键 末端：非还原性末端和还原性末端空间构象：左手螺旋 （每圈含6个葡萄糖残基）2）支链淀粉 单体：-D吡喃葡萄糖连接键：主链为-1，4糖苷键；分支处为-1，6糖苷键 末端：仅主链有一个 还原性末端；其余是非还原性末端 分支间隔： 89个葡萄糖残基 2.典型性质 1）糊化 2）老化3）碘的呈色反应4）淀粉的水解（常用方法：酸法、双酶法） 二、糖原(glycogen)动物和细菌中能量的一种储存形式 1.结构特点 与支链淀粉相像，但分支密度较大，主链中平均每隔3个葡萄糖单位即有一个支链。 2.性质 溶于沸水、遇碘呈红色、无还原性、不能与苯肼成糖脎。 三、纤维素1.结构特点 2.性
11、质 四、几丁质（壳多糖）1.结构特点 （二）不均一多糖（杂多糖） 1.果胶质果胶酸半乳糖醛酸聚糖（PGA） 果胶甲氧基半乳糖醛酸聚糖（PMGA）2.半纤维素3.透亮质酸1）结构单位： -D-葡萄糖醛酸-1，3-N-乙酰氨基葡萄糖 2）连接键：-1，4糖苷键 3）分子形态：链形大分子4.黄原胶 一种细菌胞外多糖 1）结构特点 2）性质 5.细菌多糖 1）肽聚糖 结构 功能 第五节 多糖的提取、纯化及鉴定（自习） 第三章 蛋白质化学（12学时） 蛋白质存在于全部的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。 蛋白质是生命活动的物质基础，它参加了几乎全部的生命活动过程。 第一节课： 江南高校
12、生物工程学院教案 第一节 概述 一、蛋白质的概念及生物学意义 1.什么是蛋白质 蛋白质(Protein)是由很多不同的氨基酸，根据肯定的依次，通过肽键连接而成的一条或多条肽链构成的生物大分子。 2.蛋白质的生物学意义 1）酶：作为酶的化学本质，温柔、快速、专一，任何生命活动之必需，酶的另一化学本质是核酸不过它比蛋白质差远了，种类、速度、数量。 2）免疫系统：防卫系统，抗原（进入“体内”的生物大分子和有机体），发炎。 细胞免疫：T细胞本身，分化，脓细胞。 体液免疫：B细胞，释放抗体，导弹，免疫球蛋白（Ig）。 凝血： 3）运动：肌肉的伸张和收缩靠的是肌动蛋白和肌球蛋白互动的结果，原生质环流。 4
13、）物质运输：运输氧的Hb，Mb，NGB。 5）激素：胰岛素。 6）基因表达调整：操纵子学说，阻遏蛋白。 7）生长因子：EGF（表皮生长因子），NGF（神经生长因子），促使细胞分裂。 8）信息接收：激素的受体，糖蛋白，G蛋白。 9）结构成分：胶原蛋白（肌腱、筋），角蛋白（头发、指甲），膜蛋白等。生物体就是蛋白质积累而成，人的长相也是由蛋白质确定的。 10）贮存物质：N、C来源。 11）精神、意识方面：记忆、苦痛、感情靠的是蛋白质的构象改变，蛋白质的构象分类是目前热门课题。 12）蛋白质是遗传物质？只有不准确的少量证据。如库鲁病毒，怕蛋白酶而不怕核酸酶。 因此： 二、蛋白质的化学组成 1.蛋白质的
14、元素组成 大多数蛋白质含氮量较恒定，平均16 %，即1g氮相当于6.25g蛋白质。 6.25称为蛋白质系数。 样品中蛋白质含量=样品中的含氮量 6.25 2.蛋白质的分子组成 由50个以上氨基酸残基组成。 3.蛋白质的其他组分 1）简洁蛋白质 全部由氨基酸组成。 2）结合蛋白质 含有氨基酸部分和非氨基酸部分。 非氨基酸部分：糖、脂、核酸、辅因子 三、蛋白质的分类 1.依据蛋白质的分子形态分类 江南高校生物工程学院教案 球状蛋白质-易溶解、能成结晶。 纤维状蛋白质-分子形态不对称，类似棒状或纤维状。 2.依据蛋白质的化学组成分类 简洁蛋白质-只含有氨基酸 如溶菌酶 复合蛋白质-由简洁的蛋白质和非
15、蛋白质 结合而成。如血红蛋白(血红素) 复合蛋白质又可分为 色素蛋白、糖蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白、黄素蛋白、金属蛋白 3.依据蛋白质的溶解度分类 清蛋白溶于水。 球蛋白微溶于水，而溶于稀盐溶液。 谷蛋白不溶于水、醇及盐溶液，但溶于稀酸或碱。 醇溶蛋白不溶于水，但溶于70-80%的乙醇。 精蛋白溶于水及酸性溶液，呈碱性。 组蛋白溶于水及稀酸性溶液，含较多的精氨酸和赖氨酸。 硬蛋白不溶于水、盐、稀碱、稀酸溶液。 4.依据蛋白质的功能分类 活性蛋白质如酶、激素、抗体等。 非活性蛋白质是一类结构蛋白质，多起爱护和支撑作用。如胶原蛋白和角蛋白。 其次节课： 其次节 蛋白质的基本结构-氨基酸 一、蛋白
16、质的水解 蛋白质可以被酸、碱和蛋白酶水解，在水解过程中渐渐降解成分子量越来越小的肽段，直到最终成为氨基酸的混合物。 依据蛋白质的水解程度可分为 完全水解 部分水解 1.酸水解 6mol/L盐酸或 4mol/L硫酸水解20小时左右，完全水解。 优点不引起消旋作用。 缺点色氨酸完全被酸破坏，羟基氨基酸和酰胺被部分水解。 2.碱水解 5mol/LNaOH共煮10-20小时，即可完全水解。在水解过程中，多数氨基酸有不同程度的破坏，产生消旋作用。特殊是引起精氨酸脱氨。 3.酶水解 江南高校生物工程学院教案 不产生消旋作用，也不破坏氨基酸。但一种酶往往水解不彻底,须要几种酶的协同作用；才能使蛋白质完全水解
17、，并且酶水解所需时间较长。 第三节课： 二、氨基酸的结构和分类 1.氨基酸的结构通式 2.基本氨基酸的分类 1）依据R基团的结构分类 脂肪族氨基酸：酸性氨基酸（2羧基1氨基：Glu、Asp），碱性氨基酸（2氨基1羧基：Arg、Lys），中性氨基酸（氨基羧基各一：许多） 芳香族氨基酸：含苯环：Phe、Tyr 杂环氨基酸： His（也是碱性氨基酸）、Pro、Trp 2)依据R基团的酸碱性分类 酸性氨基酸： Glu、Asp 中性氨基酸： Arg、Lys、His 碱性氨基酸：氨基羧基各一 3）依据R基的极性分类 极性氨基酸：亲水氨基酸：溶解性较好，酸性氨基酸、碱性氨基酸、含巯基、羟基、酰胺基的氨基酸，
18、Glu、Asp、Arg、Lys、His、Cys、Ser、Thr、Tyr、Gln、Asn 非极性氨基酸：疏水氨基酸：溶解性较差，具有烷烃链、甲硫基、吲哚基等的氨基酸，Gly、Ala、Leu、Ile、Val、Pro、Met、Trp 4) 依据R 基团的带电性质 分类 R 基团带电荷Aa R 基团不带电荷Aa 5）按养分价值分类 必需氨基酸：人和哺乳动物不行缺少但又不能合成的氨基酸，只能从食物中补充，共有8种：Leu、Lys、Met、Phe、Ile、Trp、Thr、Val 半必需氨基酸：人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也是由食物中补充，只有
19、2种：Arg、His。有时也不分必需和半必需，统称必需氨基酸，这样就共有10种。记法：Tip MTV Hall 非必需氨基酸：人和哺乳动物能够合成，能满意机体需求的氨基酸，其余10种 从养分价值上看，必需半必需非必需 3.非基本氨基酸 11）氨基酸的衍生物 蛋白质化学修饰造成的，有P-Ser、P-Thr、P-Tyr、OH-Pro、OH-Lys，最为重要的是Cy胱氨酸，是由2分子Cys通过二硫建连接起来的，P54 22）非蛋白氨基酸 仅游离存在，瓜氨酸、鸟氨酸、-丙氨酸。 3）D-氨基酸 缬氨霉素、短杆菌肽中含有。 江南高校生物工程学院教案 第四节课： 三、氨基酸的理化性质 物理性质 1.晶形和
20、熔点 2.溶解性 3旋光性 20种AA中，除Gly外，皆具旋光性。 4.紫外汲取 有共轭双键的物质都具有紫外汲取，在20种基本aa中，有4种是具有共轭双键的，Trp、Tyr、 3Phe、His，其中His只有2个双键共轭，紫外汲取比较弱，Trp（摩尔消光系数5.6 10 ，280nm）、32Tyr (1.4 10 , 275nm)、Phe（ 210 ,257nm ）均有3个双键共轭，紫外汲取较强，其中Trp的紫外汲取最强，是蛋白质紫外汲取特性的最大贡献者。 （二）化学性质 1）氨基酸的等电点 当pH=pI时，净电荷为0； 当pH 当pHpI时，Aa带负电。 2)氨基酸的等电点（pI）的推导 2
21、.氨基酸的化学反应性质 1） a-氨基参加的反应 与甲醛发生羟甲基化反应 l 氨基酸与亚硝酸的作用 l Sanger反应 生成西佛碱的反应 脱氨基和转氨基反应 与荧光胺的反应 2) a-羧基参加的反应 成盐反应 形成酰卤的反应 脱羧反应 成肽反应 羟基的性质 咪唑基的性质 甲硫基的性质 双缩脲反应 黄色反应 Millon氏反应 乙醛酸反应(霍普金斯柯尔反应) 江南高校生物工程学院教案 坂口反应 Pauly反应 Falin反应 （三）氨基酸的分别制备和分析鉴定 自习 第五节课： 第三节 蛋白质的结构 一、蛋白质分子的一级结构 1.一级结构的概念和含义 1）定义 蛋白质的一级结构即蛋白质多肽链中氨
22、基酸的排列依次，包括二硫键的位置。蛋白质的高级结构和功能一般取决于其一级结构，也就是说当多肽链中氨基酸的排列依次相像时，蛋白质的高级结构和功能也基本相像。 2）含义 氨基酸残基的种类、数目、依次（包括Cys之间的连接依次）。 2.肽与肽键 1）肽 2）肽单位（肽单元） 3）肽键的性质 部分双键的性质：C-N键不能旋转 连接在肽键两端的基团多处于反式构型（Pro亚氨基组成的有顺反两种结构） 4）肽平面 3.一级结构与功能的关系 1）一级结构相像则功能相像 小肽的功能 同源蛋白的氨基酸依次具有种属差异 守恒残基与它的功能的关系： 组成蛋白质功能区（活性区）氨基酸或维持功能区构象的氨基酸是不行变的，
23、否则会引起功能变更。 蛋白质有功能区、活性区，即使要变，代替它的氨基酸有类似的结构。 2）一些特定氨基酸残基往往对其功能的维持具有重要作用 小肽的功能 蛋白质氨基酸残基的置换 同种蛋白质中氨基酸依次的个体差异 3）一级结构的局部断裂可导致蛋白质的激活 4)一级结构在肯定条件下确定高级结构 江南高校生物工程学院教案 第六节课: 4.一级结构的测定 1)干脆分析法 先分析组成蛋白质的氨基酸,确定氨基酸种类和数目(氨基酸分析仪) N末端和C-末端的确定 应用不同水解几次得大小不同肽段 分别各肽段，测定它们的依次(蛋白质序列分析仪) 自动分析小于60个AA的肽链 推断整个依次 2) 间接分析法 先确定
24、蛋白质两端氨基酸序列 依据两端氨基酸依次设计PCR引物 以所探讨的材料总DNA为模板扩增蛋白质的基因 测定编码蛋白质的DNA序列 利用DNA序列推想氨基酸序列 3)干脆分析法实例 第七节课： 二、维系蛋白质分子构象的作用力 除了肽键外影响蛋白质分子构象的作用力还有氢键、离子键(盐键)、二硫键、配位键(金属键)、疏水相互作用、范德华作用。 1.氢键(hydrogen bond) 2.范德华相互作用 3.疏水作用 4.离子键 5.二硫键 6.影响蛋白质空间结构的空间限制 1）二面角（两面角） 角：绕CN键轴旋转的二面角 。 角：绕CC键轴旋转的二面角。 角：绕肽键键轴旋转的二面角（只有0度和180
25、度）。 当、旋转键所在的酰胺平面的取向二等分H-C-R平面，且旋转键两侧的主链处于顺式构型时、均规定为0度。 、为180度时，两个相邻肽单位呈现充分伸展的肽链构象 。 2）非共价键合原子间的最小接触距离 Ramachandran等把肽链上的原子看成是简洁的硬球，依据原子的范德华半径确定了非共价键合原子之间的最小接触距离。 江南高校生物工程学院教案 三、蛋白质分子的二级结构（secondary structure） （一）蛋白质的二级结构 1.二级结构的定义 由蛋白质主链折叠所形成的有规则的构象，称为蛋白质的二级结构。 蛋白质的二级结构是指蛋白质多肽链主链原子局部的空间结构，不包括与其他肽段的相
26、互关系及侧链构象的内容。维系蛋白质二级结构的主要化学键是氢键，尤其是在主链内和主链间常出现的周期性的氢键相互作用。 第八节课： 2.-螺旋 二十世纪五十年头，Pauling 提出了蛋白质的-螺旋 结构模型。 1）多肽链中的酰胺平面绕-C原子相继旋转肯定的角度形成-螺旋，并盘曲前进 。 2）螺旋上升时，每个氨基酸残基围轴回旋100度，两相邻氨基酸残基间的垂直距离为1.5，每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，每圈间距为5.44 。 3）螺旋中全部的侧链均伸向外侧 。 4）多肽链中的羰基和氨基基团几乎都平行于螺旋轴 。 5）多肽链上每个氨基酸残基的氨基基团都与前面第四个氨基酸残基的羰基靠近形成氢键。
27、 -螺旋多为右手螺旋。 左手螺旋极为稀有，如嗜热菌蛋白酶中的226-Asp-Asn-Gly-Gly-229 。 左手螺旋和右手螺旋不是对映体。 左手-螺旋中L型氨基酸残基侧链的第一个碳原子（-C）过分接近主链上羰基基团的氧原子，以致结构太紧、能量较高、构象不稳定。 影响-螺旋稳定的因素： a.极大的侧链基团（存在空间位阻） b.连续的带电基团 c.Pro的存在 3.-折叠 -折叠是由若干肽段或肽链排列起来所形成的扇面状片层构象，其结构特征为： 1）由若干条肽段或肽链平行或反平行排列组成片状结构； 2）主链骨架伸展呈锯齿状； 3）借相邻主链之间的氢键维系。 在-折叠中，氢键与肽链的长轴接近垂直，
28、在肽链的长轴方向上形成重复单位，在纤维状蛋白质中氢键主要在肽链之间形成，而在球蛋白中则既可以在不同肽链或不同分子间形成，也可以在同一肽链的不同部分间形成。 -折叠有两种形式：1）正平行式（parallel），其中肽链的排列极性是一样的，即全部肽链的N-末端都在同一方向； 2）反平行式（antiparallel），肽链的极性一正一反；其中反平行式较为稳定，如丝心蛋白的-折叠即是反平行式的，在纤维状蛋白质中- 4.-转角 -转角(-turn)是在上世纪70年头发觉的一类蛋白质二级结构，主要存在于球蛋白中。-转角使蛋白质发生180度回折，也称回折（reverse turn）、-弯曲（-bend）或发
29、卡结构（hairpin structure），在球状蛋白质中-转角约占全部氨基酸残基的25%。-转角是多肽链180回折部分所形成的一种二级结构，其结构特征为： 1）主链骨架本身以大约180回折; 2）回折部分通常由四个氨基酸残基构成; 3）构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的-NH基之间形成氢键来维系。 江南高校生物工程学院教案 4) Gly , Asp, Asn和Trp经常出现在-转角中,这类结构有3种类型，每一种都由4个氨基酸残基组成，它们的共同特征是弯曲处的第一个氨基酸残基的H和第四个氨基酸残基的O之间形成氢键，产生一种很不稳定的环形结构。 5.无规卷曲 无规卷曲是指多肽链主链部分形成
30、的无规律的卷曲构象。 第九节课： （二）蛋白质的超二级结构 在蛋白质分子中，若干具有二级结构的肽段在空间上相互接近，形成具有特别功能的结构区域，称模序（motif)或超二级结构。 它们是由相邻的二级结构单位组合在一起，形成的有规则的、在空间上能分辨的二级结构组合体。 超二级结构是由几个相邻的二级结构单元组成的二级结构组合体。其中的二级结构单元彼此作用，形成有规则的空间结构，但无完整的结构域，因此只能算做是三级结构的构件。超二级结构主要有简洁的超二级结构和困难的超二级结构组成，其中简洁的超二级结构有-loop-和发卡结构等；它们经进一步组合形成困难的超二级结构。 1.简洁的超二级结构 在蛋白质结
31、构中频繁出现的简洁的超二级结构主要有：拐角（- corner），-发卡（-hairpin），-发卡（-hairpin）和拱形结构（arch）四类。 拐角结构由两条非平行的螺旋和连接肽组成。 -发卡结构则由连接肽连接两条平行的螺旋。 发卡结构由两条反平行的折叠经连接肽组合而成 。连接肽长度一般为26个氨基酸残基，发卡结构常在反平行的折叠中出现，作为隔离的折叠区或困难的-折叠片的一部分。 拱形结构由连接肽连接两条不同类型的二级结构多肽。 较典型的超二级结构有-loop-结构和-发卡结构。-loop-结构是由2右手螺旋经连接肽组合而成的超二级结构，这类结构的连接肽一般具有较为特别的功能。如图1a的连
32、接肽能够结合DNA，而图1b的连接肽可以结合钙离子。 2.困难的超二级结构 二级结构和简洁的超二级结构经进一步的组合可以形成困难的超二级结构，困难的超二级结构主要有结构、结构和结构等。 结构是由2或3条右手螺旋组成的左手超螺旋，含有这种结构的蛋白质有角蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和纤维蛋白原等。 最简洁的结构由两段平行的-折叠和一段连接链组成，称为单位，连接链或是-螺旋、或是无规则卷曲多反平行于链；最常见的结构由三条平行的-折叠经两条-螺旋连接而成，这一超二级结构叫做Romann-折叠。 在磷酸丙糖异构酶中几乎每个有平行-折叠的结构都有结构存在，其中的结构主要由两条平行的-折叠各经一连接肽与一条
33、-螺旋连接而成，已知-螺旋氨基端的连接肽与功能结构位点的形成和异构酶活性有关。 结构主要有曲折和回形拓扑结构（Greek Key topology），其中前者由三条相邻的反平行式折叠链 经紧凑的转角连接而成，后者由45个紧邻的反平行-折叠经连接肽连接而成，这种结构不参加任何专一功 能，但在蛋白质结构中常常出现。 江南高校生物工程学院教案 第十节课： 四、蛋白质的三级结构 蛋白质的三级结构是在多肽主链和侧链构象的作用下，使二级结构进一步卷曲而形成的空间结构。 蛋白质的三级结构是指蛋白质分子或亚基内全部原子的空间排布，也就是一条多肽链的完整的三维结构。 维系三级结构的化学键主要是非共价键（次级键）
34、，如疏水键、氢键、盐键、范氏引力等，但也有共价键，如二硫键等。1.结构域 二级结构卷曲折叠成的相对独立、近似球形的组装体，它介于超二级结构与三级结构之间，有时也被看作为三级结构。 二级结构序列中一段或几段连续的由螺旋和折叠构成的空间紧密堆集的最大折叠体称为紧结构域 。 紧结构域有3种：域，域和/ 域。 1) 域 2) 域 3) / 域 2.蛋白质的结构型 即蛋白质的结构类型,主要分为五种。型蛋白质由一个或几个域构成 ;型蛋白质由一个或几个域构成 ;/ 型蛋白质由一个或几个/ 域构成 ;多域蛋白质为含有 2种或 2种以上不同结构域的蛋白质 ,有 + , +/ , +/ , + +/ 等几种情形
35、;型蛋白质为不含任何一种结构域的蛋白质。 3.三级结构构象特点 肽链在二级结构基础上进一步卷曲折叠成特定球状1）大部分亲水R在表面组成亲水区 2）大部分疏水R在内部组成疏水区 3）三级结构稳定性靠疏水作用维持 4）分子表面往往有袋型空穴或裂隙， 通常是活性部位 五、球状蛋白质分子的四级结构 1.四级结构（Quaternary structure）的涵义 由2个或2个以上亚基（subunit）相互作用而形成的结构。 内容包括：亚基的种类和数目亚基之间的排布亚基-指一个或几个肽链在 一、 二、三级基础上形成的蛋白质小单位。 2.寡聚蛋白质分子的亚基组成 有均一和非均一两种。 第十一节课： 第四节
36、蛋白质的重要理化性质 一、蛋白质的胶体性质 蛋白质分子的相对分子量在1-100万，其颗粒 大小1-100nm，属于胶体粒子的范围。另外，蛋白质分子表面有很多极性基团，亲水性极强，易溶与水形成稳定的亲水胶体溶液。 1.稳定蛋白质胶体溶液的两个因素 (1) 表面电荷(在非等电点时)与双电层； (2) 水化膜蛋白质胶体溶液具有一般胶体溶液的性质 丁道尔现象、布朗运动、半透膜不透性、吸附性、胶凝性、粘性。 2.蛋白质的膜分别技术 二、蛋白质的两性解离与等电点 江南高校生物工程学院教案 1.酸性基团Glu的-COOH Asp的-COOH Tyr的酚羟基 Cys的-SH 2.碱性基团Lys的-NH2 Hi
37、s的咪唑基 Arg的-胍基 3.蛋白质的等电点蛋白质溶液在特定的pH下，其分子所带的正、负电荷相等，净电荷为零，这一pH称为 (用 pI 表示)。 蛋白质的等电点不是一个恒定值，它受溶液的离子种类和离子强度的影响。蛋白质在纯水中的带电状态不受其它离子的干扰，完全由H+的解离和结合来确定，这种条件下的等电点称为蛋白质的等离子点。 4.蛋白质的等电点是特性常数。 三、蛋白质的变性作用1.概念 2.蛋白质变性的可逆性 可逆变性是指使蛋白质变性的条件解除后，能复原其原有性质。 不行逆变性是指使蛋白质变性的条件解除后，仍不能复原其原有性质。3.蛋白质的变性因素及其作用机理 物理因素热、UV、超声波、X-
38、射线、高压、表面张力、搅拌、猛烈振荡、研磨。 化学因素酸、碱、有机溶剂、重金属盐、脲、胍、表面活性剂、生物碱 。 4.变性蛋白质的性质 变性蛋白质与自然蛋白质性质的差别主要表现在 1) 理化性质的改变。如旋光性变更、粘度增加、光汲取性质增加、失去结晶实力、溶解度下降、易发生凝合和沉淀。2) 生化性质的改变。变性后的蛋白质易被酶水解。 3) 生物活性丢失。这是蛋白质变性的重要标记。 第十二节课： 四、蛋白质的变构作用 对于具有四级结构、含有亚基的蛋白质来讲，当一个亚基的构象发生改变，而引起其余亚基和整个蛋白质分子构象、性质和功能发生变更的作用称为蛋白质的变构作用(或称别构作用)。 五、蛋白质的沉
39、淀作用1.概念 蛋白质胶体溶液的稳定性是有条件的、相对的,若变更环境条件，破坏其水化膜和表面电荷，蛋白质亲水胶体便失去稳定性，发生絮凝沉淀的现象，就称为蛋白质的沉淀作用。 蛋白质的沉淀可分为 1）不变性沉淀 用于分别活性的自然蛋白质产品。如 酶、抗体等。 2）变性沉淀 用于生物制品中除去蛋白质。 2.沉淀方法 1）调整等电点法 2） 盐析法 在蛋白质溶液中加入大量中性盐达肯定浓度，蛋白质就会沉淀。 原理 ：大量盐加入后，能与蛋白质争夺水分子，去除水膜； 大量盐能中和蛋白质分子表面电荷， 使蛋白质沉淀。 盐析效果： 二价离子一价离子；离子半径小离子半径大 因为不同蛋白质所需盐析浓度不一样，可通过
40、分段加不同浓度中性盐，把不同蛋白质分别沉淀析出，从而达分别提纯目的。 江南高校生物工程学院教案 3） 有机溶剂法 在蛋白质溶液中加入肯定量有机溶剂，会使蛋白质发生沉淀。留意低温、搅拌、快分别 原理： 因有机溶剂本身介电常数很低（水7 9、乙醇 26、丙酮21），加后可降低蛋白质溶液的介电常数*，增加了蛋白质分子之间的作用，使它静电引力上升。 有机溶剂亲水，争夺水分子，使蛋白质水膜破坏而易凝合沉淀。 介电常数*表示介质影响相反电荷间吸力的数值，高则影响大，低则影响小。 蛋白质浓度测定的几种方法 1） 280nm光汲取法 2） Bradford检测法（考马斯亮蓝染色法） 3） Lowry检测法（F
41、olin-酚试剂） 八、蛋白质相对分子质量的测定1.超离心沉淀速度法2.凝胶过滤法原理： 将具网状结构的葡聚糖凝胶装柱，对分子量不同的蛋白质，由于进入孔径程度不同而走不同的历程，从而有不同的洗脱体积。 3.SDS-聚丙烯酰胺Gel电泳1)原理 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳:是在聚丙烯酰胺凝胶系统中引进SDS（十二烷基硫酸钠） 1967年，Shapiro等人首先发觉，假如在聚丙烯酰胺凝胶电泳(聚丙烯酰胺凝胶中主要取决于三种因素：蛋白大小，形态和电荷)系统中加入肯定量的十二烷基硫酸钠（SDS），则蛋白质分子的电泳迁移率主要取决于蛋白质的分子量大小。 2-SDS是一种阴离子去垢剂，SO3带负电荷。因此蛋白质在含有强还原剂的SDS溶液中与SDS分子结合时，可形成SDS-蛋白质复合物。因此在电泳时，蛋白质分子的迁移速度则主要取决于蛋白质分子大小。 当蛋白质的分子量在15,000200,000之间时，样品的迁移率与其分子量的对数呈线性关系。 符合如下方程式：Lg MW =b m R + K 其中，MW 为蛋白质的分子量，m R 为相对迁移率，b为斜率，K为截距。当条件肯定时，b与K均为常数。 因此通过已知分子量的蛋白与未知蛋白的比较，就可以得出未知蛋白的分子量。 第五节 蛋白质的分别纯化 一、材料选择 1.代表性 2.易处