人体机能学

第一章蛋白质protein Pro, Pr, P复习提纲：➢掌握蛋白质的元素组成、基本组成单位，氨基酸在肽链中的连接方式；熟悉氨基酸的通式；氨基酸三字母英文缩写。

必需氨基酸。

➢GSH由哪三个氨基酸残基组成？有何生理功能？➢蛋白质一、二、三、四级结构的定义及维系这些结构稳定的作用键？蛋白质二级结构的基本形式？α-螺旋的结构特点。

➢举例说明蛋白质一级结构与功能的关系。

➢蛋白质的变性酶（Enzyme）➢掌握酶的活性中心、必需基团的概念。

➢掌握单纯酶、结合酶的概念。

➢掌握酶原、酶原激活机理、生理意义。

同工酶的概念。

➢酶作用的特点。

➢竞争性抑制的概念。

氨基酸代谢➢一碳单位的定义➢氨基酸脱氨基的四种方式（重点：转氨基作用和联合脱氨基、两种转氨酶及辅酶）➢氨的来源和去路，氨在体内的两种转运方式。

➢尿素的合成部位.尿素分子中两个氮原子的来源，尿素合成的生理意义➢氨基酸脱羧基生成的生物活性胺➢苯丙氨酸羟化酶、酪氨酸酶的缺陷会导致临床何种疾病的产生？第一节蛋白质的分子组成与结构一、蛋白质的化学组成元素组成:碳氢氧氮硫（C、H、O、N、S ）以及磷铁铜锌碘硒*蛋白质平均含氮量（N %）:16% 蛋白质含量=含氮克数×6.25（凯氏定氮法）二、基本组成单位——氨基酸（amino acid）1．结构通式：(见右图)2．种类：20种编码氨基酸◆与羧基相邻的α-碳原子上有一个氨基，称为α-氨基酸（除脯氨酸外）。

◆除甘氨酸外，其它氨基酸α-碳原子是不对称碳原子。

◆蛋白质由近20种L-α-氨基酸组成3．分类：按侧链的结构和理化性质可分为四类➢非极性疏水性氨基酸甘氨酸(glycine, Gly, pI=5.97) 丙氨酸(alanine, Ala, pI=6.00) 缬氨酸(valine, Val, pI=5.96)亮氨酸(leucine, Leu, pI=5.98) 异亮氨酸(isoleucine, Ile, pI=6.02) 苯丙氨酸(phenylalanine, Phe, pI=5.48) 脯氨酸(praline, Pro, pI=6.30)(亚氨基酸)➢极性、中性氨基酸色氨酸(trtptophan, Trp, pI=5.98) 丝氨酸(serine, Ser, pI=5.68) 酪氨酸(tyrosine, Tyr, pI=5.66)半胱氨酸(cysteine, Cys, pI=5.07) 蛋氨酸(methionine, Met, pI=5.74) 天冬酰氨(asparagines, Asn, pI=5.41)谷氨酰氨(glutamine, Gln, pI=5.65) 苏氨酸(threonine, Thr, pI=5.60)➢酸性氨基酸天冬氨酸(aspartic acid, Asp, pI=2.97) 谷氨酸(glutamic acid, Glu, pI=3.22)➢碱性氨基酸赖氨酸(lysine, Lys, pI=9.74) 精氨酸(arginine, Arg, pI=10.76) 组氨酸(histidine, His, pI=7.59)4．*营养必需氨基酸：体内需要但不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸。

包括8种：甲硫氨酸色氨酸赖氨酸缬氨酸异亮氨酸亮氨酸苯丙氨酸苏氨酸(假设来写一两本书)5．氨基酸理化性质1、两性解离及等电点*氨基酸的等电点(isoelectric point, pI)：在某一pH溶液中，氨基酸带正负电荷相等，成为兼性离子，此溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。

2、紫外吸收：280nm，芳香族氨基酸，共轭双键3、茚三酮反应：蓝紫色化合物, 570nm,氨基酸的定量分析三、蛋白质的分子结构㈠*肽键与肽氨基酸通过肽键相连形成肽。

肽键是由1个氨基酸的α-羧基与其相邻的另1个氨基酸的α-氨基脱去1分子水所形成的化学键，又称酰氨键。

肽键是蛋白质分子中的主要共价键。

寡肽(10个aa以下)、多肽、蛋白质、氨基酸残基*谷胱甘肽（glutathione, GSH）组成：谷氨酸Glu +半胱氨酸Cys + 甘氨酸Gly生理功能：结构中含有游离的SH基，具有强抗氧化性。

根据多肽链中氨基酸排列顺序以及多肽链在空间排布不同，可将蛋白质的分子结构分为一级、二级、三级、四级四个结构层次，后三者统称为蛋白质的空间结构（或高级结构）。

㈡*蛋白质的一级结构(primary structure)◆蛋白质分子中，从N-端至C-端的氨基酸残基的排列顺序。

◆一级结构中的主要化学键是肽键，有的包含二硫键。

◆是蛋白质最基本的结构。

㈢蛋白质的二级结构(secondary structure)*蛋白质的二级结构是指多肽链中主链骨架原子的局部空间排布，不涉及氨基酸侧链的构象。

稳定因素：*氢键二级结构的主要结构单位——*肽单元参与肽键的6个原子—— Cα1、C、H、O、N、Cα2处于同一平面，称为肽单元二级结构的*几种形式：*α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲。

α-螺旋结构特点：◆以α-碳原子为转折点，以肽键平面为单位，盘曲成右手螺旋状的结构。

◆螺旋上升一圈含 3.6个氨基酸残基，螺距0.54nm◆氨基酸的侧链伸向螺旋的外侧。

◆螺旋的稳定是靠氢键。

氢键方向与长轴平行。

㈣蛋白质的三级结构(tertiary structure)*蛋白质的三级结构是指在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折迭。

也就是整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。

*蛋白质三级结构的稳定主要靠次级键，包括氢键、盐键、疏水键以及范德华力(Van der Wasls力)等。

㈤蛋白质的四级结构二条或二条以上具有独立三级结构的多肽链组成的蛋白质。

其中，每条具有独立三级结构的多肽链称为亚基(subunit)。

*蛋白质的四级结构(quarternary structure):蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用。

*主要稳定因素：氢键、离子键四、蛋白质结构与功能的关系蛋白质一级结构是空间结构的基础，蛋白质的一级结构决定其空间结构，空间结构决定其功能。

例如牛胰核糖核酸酶是由124氨基酸残基组成，共有4个二硫键。

当用尿素和β-巯基乙醇破坏二硫键时，其空间构象遭到破坏，酶活性也丧失，如用透析方法去除尿素和β-巯基乙醇，其二硫键可恢复，但4个二硫键只有恢复到原有天然的配对状态，其活性才能恢复到原有水平。

说明一级结构不被破坏，只要去除破坏空间结构的因素，其空间构象和活性即可恢复。

蛋白质分子中关键氨基酸的缺失或被替代，则影响其功能。

*分子病（Pauling）：蛋白质分子发生变异所导致的疾病。

镰刀状红细胞性贫血:β亚基N端的第6号氨基酸残基发生了变异，Glu→Val,这种变异来源于基因上遗传信息的突变。

第二节蛋白质重要的理化性质蛋白质是由氨基酸组成的大分子化合物，其理化性质一部分与氨基酸相似，如两性电离、等电点、呈色反应等，也有一部分又不同于氨基酸，如高分子量、胶体性质、变性等。

一、两性电离及等电点*蛋白质的等电点（pI）：当蛋白质处于某一pH溶液时，可离解为正、负电荷相等的状态，此溶液的pH值称为该蛋白质的等电点。

蛋白质的电泳原理：分子量大小及所带电荷多少二、蛋白质的高分子性质蛋白质分子量大，已达到胶粒1～100nm范围。

因此蛋白质溶液具有胶体溶液的性质。

蛋白质溶液在一定条件下相当稳定，稳定该亲水胶体的因素是：水化膜、电荷。

三、蛋白质变性、沉淀与凝固*天然蛋白质在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间结构被破坏（二硫键及非共价键被破坏，肽键不断裂，一级结构不变），从而导致理化性质改变（溶解度降低、溶液的粘滞度增高、不容易结晶、易被酶消化）和生物学活性的丧失，称为蛋白质的变性作用(denaturation)。

蛋白质变性的应用：高温、高压灭菌；低温保存酶、疫苗等，防止蛋白质变性。

第三节具有催化活性的蛋白质——酶酶是活细胞合成的一种具有催化活性的蛋白质，称生物催化剂核酶和脱氧核酶是另一种生物催化剂，分别对核糖核酸和脱氧核糖核酸起特异催化作用。

一、酶的分子结构与催化活性 ㈠酶的分子组成单纯酶(simple enzyme):(仅由氨基酸组成）。

结合酶(conjugated enzyme):又称全酶（全酶 <结合蛋白质>=酶蛋白<蛋白质部分>+辅助因子<非蛋白质部分>）辅助因子分类: 辅酶：与酶蛋白结合疏松，常为一些小分子化合物。

辅基：与酶蛋白结合紧密，常为一些金属离子，如Mn 2+,Cu 2+,Zn 2+等。

辅助因子的作用 :传递电子、质子或一些基团㈡酶的分子结构与催化活性 1.酶的必需基团和活性中心活性中心：酶蛋白与底物结合并发挥催化作用的部位成为酶的活性中心。

必需基团：酶分子中与酶的活性直接相关的基团，称为酶的必需基团(essential group)；常见的必需基团有组氨酸的咪唑基、丝氨酸的羟基、半胱氨酸的巯基等。

2.酶原与酶原的激活酶原(zymogen):有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。

酶原的激活:在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。

酶原激活的机理：3.*同工酶 (Isoenzyme)同工酶：是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构、理化性质以及免疫学性质不同的一组酶。

二. 酶促反应的*特点 （1）极高的催化效率（2）高度的特异性：绝对特异性：作用于一种底物。

相对特异性：作用于一类底物或一种化学键 立体异构特异性（3）酶活性的可调节性 （见右图） 三、酶的抑制剂作用凡能使酶活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称做酶的抑制剂(inhibitor)。

抑制作用分为可逆性抑制与不可逆性抑制两类。

㈠不可逆性抑制作用这类抑制剂通常以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合，使酶失活，一般不能用透析、超滤等物理方法去除 。

㈡可逆性抑制作用(reversible inhibition)这类抑制剂通常以非共价键与酶可逆性结合，使酶活性降低或丧失。

采用透析或超滤的方法可将抑制剂除去，恢复酶活性。

按结合方式必需基团结合基团:能和底物结合的基团 催化基团:能催化底物转变为产物的基团 *酶原激活的生理意义：1.避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，2.保证酶在特定的部位和环境中发挥作用。

3.酶原可以视为酶的储存形式。

可分为：♦竞争性抑制♦非竞争性抑制♦反竞争性抑制*竞争性抑制作用抑制剂和底物的结构相似，能和酶的底物分子竞争与酶的活性中心相结合，从而阻碍酶与底物结合形成中间产物。

抑制程度取决于抑制剂与底物浓度比，如加大底物浓度可减弱或解除抑制作用。

第四节 蛋白质分解代谢——氨基酸代谢一、 氨基酸的一般代谢氨基酸代谢库：内外源性的氨基酸混在一起，分布体内各处，参与代谢*氨基酸的脱氨基作用：转氨基作用、氧化脱氨基作用、联合脱氨基作用、非氧化脱氨基作用 1.转氨基作用*转氨酶与转氨基作用转氨基作用：在转氨酶的催化下，某一氨基酸的α-氨基转移到另一种α-酮酸的酮基上，生成相应的氨基酸；原来的氨基酸则转变成α-酮酸。