蛋白质的基本结构.doc
蛋白质的结构
3 蛋白质的结构与功能蛋白质译自Albuminoid ，该词来自拉丁文Albumina(蛋白)。
1838年，德国化学家Mulder 建议采用Protein 一词，立即得到瑞典著名化学家Berzelius 的支持，逐渐被学术界普遍采用，该词源自希腊文προτο，意为最原始、最基本、最重要的。
可见，蛋白质自发现后一直受到化学家和生物学家的重视。
因为蛋白质是活细胞中含量最丰富、功能最复杂的生物大分子，是各种生物功能主要的体现者。
蛋白质是以核酸为模板合成的，是基因表达的主要产物，因此人们将核酸称为“遗传大分子”，而把蛋白质称为“功能大分子”。
近50年来，以核酸-蛋白质的结构、功能及其相互关系为中心，逐渐形成了分子生物学，成为带领生命科学进入新时代的龙头。
3.1 蛋白质的分子结构蛋白质是20种天然氨基酸缩合成的大分子，分子量从10kDa 至数百kDa ，有着极其复杂的结构。
1952年，丹麦生物化学家Linderstrom-Lang 把蛋白质的分子结构划分为几个不同的结构层次：一级结构(primary structure) 指多肽链中氨基酸残基的数目、组成及其排列顺序(N-端→C-端)，即由共价键维系的多肽链的二维(线性)结构，不涉及空间排列。
二级结构(secondary structure)是多肽链主链(backbone)在氢键等次级键作用下折叠成的构象单元或局部空间结构，未考虑侧链的构象和整个肽链的空间排布。
1973年Rossman 发现相邻的二级结构往往形成某种有规律的、空间上可辩认的、更高层次的折叠单元，称为超二级结构(super-secondary structure)或折叠单元(folding unit)，主要涉及这些构象元件在空间上如何聚集。
与此同时，Wetlaufer 观察到蛋白质分子中存在相对稳定的球状亚结构，其间由单肽链相互连接，命名为结构域(stmctural domain)。
三级结构(tertiary stmcture)则指整个肽链的氨基酸残基侧链基团互相作用以及与环境间的相互作用下形成的三维结构。
蛋白质的化学结构
第二章蛋白质第三节蛋白质的化学结构一、肽键及多肽链（一）基本概念肽键：蛋白质分子中不同氨基酸是以相同的化学键连接的，即前一个氨基酸分子的α-羧基与下一个氨基酸分子的α-氨基缩合，失去一个水分子形成肽（peptide），该C-N化学键称为肽键（peptide bond）。
多肽：由两个氨基酸分子缩合而成的肽称为二肽；含三个氨基酸的肽，称为三肽，以此类推；含20个以上的称多肽（polypeptide）。
肽与蛋白质之间无明显界限，50个以上氨基酸构成的肽一般称蛋白质。
氨基酸残基：蛋白质中的氨基酸不再是完整的氨基酸分子，称为氨基酸残基。
H2N CH C OCH COHOH2N CH CRON CH CR OHOH多肽链：通过肽键连接而成的链状结构称为多肽链（polypeptide chain），其骨架由-N-Cα-C-重复构成。
书写格式：把含有α-NH2的氨基酸残基写在多肽链的左边，称为N-末端（氨基端），把含有α-COOH的氨基酸残基写在多肽的右边，称为C-末端（羧基端）。
除肽键外，蛋白质中还含有其他类型的共价键，例如，蛋白质分子中的两个半胱氨酸可通过其巯基形成二硫键(-S-S-,又称二硫桥)，这是蛋白质分子中一种常见的共价键，可存在于多肽链内部或两条肽链之间。
（二）肽类存在的生理意义肽类作为小分子蛋白质，在体内有一些相当重要的功能，并有一定的应用价值。
如：1.神经肽的类似物内啡肽（endorphins），可作为天然的止痛药物；2.动物体内的谷胱甘肽具有重要生理功能，它是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸构成，其中谷氨酸以γ-羧基而不是α-羧基与半胱氨酸形成肽键。
二、蛋白质的一级结构（一）蛋白质一级结构的概念蛋白质的一级结构（primary structure）是指多肽链上各种氨基酸残基的排列顺序。
一级结构的基本结构键是肽键。
一级结构是蛋白质的结构基础，也是各种蛋白质的区别所在，不同蛋白质具有不同的一级结构。
（二）一级结构的测定三、蛋白质的高级结构构象：蛋白质在体内发挥各种功能不是以简单的线性肽链形式，而是折叠成特定的、具有生物活性的立体结构，即构象（conformation）。
蛋白质的分子结构
20〜20 学年度第学期教师课时授课教案学科系：医学院授课教师：专业：临床科目：生物化学学科系系办主任签字: 年月日教研室主任签字:年月日第二章蛋白质的结构与功能第二节蛋白质的分子结构蛋白质功能主要由其结构所决定，一般分为基本结构和空间结构，基本结构又被称为一级结构，空间结构包括二、三、四级结构。
一、蛋白质分子的基本结构蛋白质的基本结构即一级结构，是指蛋白质分子中从N-端至C- 端的氨基酸的排列顺序。
蛋白质一级结构中主要的化学键是肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
牛胰岛素是世界上第一个被确定一级结构的蛋白质（图25）牛胰岛素分子含A、B两条多肽链，A链由21个氨基酸组成，B链由30 个氨基酸组成，两条多肽链通过两对二硫键连接。
图2-5牛胰岛素的一级结构一级结构是蛋白质空间构象和生物学功能的基础。
蛋白质一级结构的阐明，对揭示某些疾病的发病机制和指导治疗有十分重要的意义。
二、蛋白质分子的空间结构蛋白质分子在一级结构的基础上，多肽链在空间进行折叠和盘曲，形成特有的空间结构。
（一）蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中某一段多肽主链的局部空间结构，也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及氨基酸残基侧链的构象。
蛋白质的二级结构以肽单元为结构基础，可形成的主要形式包括a -螺旋、B -折叠、B -转角和无规卷曲。
1.a -螺旋a -螺旋结构是蛋白质分子中较为常见的二级结构，是指多肽链以a -碳原子为转折点，以肽单元为单位，按顺时针方向围绕中心轴盘曲而成的右手螺旋（图2-6），肽单元平面与螺旋中心轴平行海3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54mm;每个肽键的亚氨基氢（N-H与相邻第四个肽键的羰基氧（C= 0）形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平行。
肽链中所有肽键的亚氨基氢和羰基氧都可形成氢键，是维持a -螺旋结构稳定的主要作用力。
2. B -折叠B -折叠也称为B -片层，多肽链充分伸展，每个肽单兀以C为旋转点，依次折叠成锯齿状结构，氨基酸残基的侧链基团交替位于锯齿状结构的上下方（图2-7）。
蛋白质的结构和功能
蛋白质的结构和功能蛋白质是生命体中最重要的类别之一，也是细胞的基本组成部分之一。
蛋白质的结构与功能密切相关，对于理解蛋白质的重要性以及其功能的多样性具有重要意义。
本文将就蛋白质的结构与功能进行详细阐述。
一、蛋白质的结构蛋白质是由氨基酸的多肽链组成的，而氨基酸是蛋白质的构成单元。
不同的氨基酸组合形成了不同的氨基酸序列，从而赋予了蛋白质不同的结构和功能。
蛋白质的结构包括了四个层次，分别是：一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
1. 一级结构：一级结构是指氨基酸的线性排列方式。
氨基酸通过肽键连接在一起，形成多肽链。
每个氨基酸都与相邻的两个氨基酸通过肽键相连，形成一个多肽链。
2. 二级结构：二级结构是指多肽链的局部折叠方式。
常见的二级结构有α-螺旋和β-折叠。
α-螺旋是一种螺旋状的结构，其中氨基酸通过氢键相互连接。
β-折叠是一种折叠的结构，其中多肽链在平面上折叠成β片。
3. 三级结构：三级结构是指蛋白质整个空间结构的折叠方式。
蛋白质的三级结构是由一段多肽链的不同区域折叠而成。
三级结构的形成通常受到氢键、离子键、范德华力等相互作用的影响。
4. 四级结构：四级结构是指两个或多个多肽链之间的空间排列方式。
多肽链之间通过非共价键相互连接，形成一个完整的蛋白质分子。
多肽链之间的相互作用包括氢键、离子键、范德华力等。
二、蛋白质的功能蛋白质具有多种不同的功能，这取决于其结构和氨基酸序列的不同。
1. 结构功能：蛋白质作为细胞的基本组成部分，可以提供细胞的结构支持。
例如，肌肉组织中的肌动蛋白负责肌肉的收缩，细胞膜上的蛋白质起到维持细胞形态和细胞信号传递的作用。
2. 酶功能：蛋白质中的酶可以催化化学反应。
酶可以加速化学反应的速率，使得细胞内的代谢过程能够正常进行。
例如，消化系统中的酶可以加速食物的消化过程。
3. 运输功能：蛋白质可以通过细胞膜或血液循环，将物质从一个地方运输到另一个地方。
例如，血液中的血红蛋白可以运输氧气到身体各个器官。
蛋白质各级结构的表现形式
蛋白质各级结构的表现形式
蛋白质各级结构的表现形式是指蛋白质中所有分子结构的表现形式，包括原子结构、分子结构、三维结构和大分子结构。
一、原子结构
原子结构是指蛋白质由不同元素组成的分子结构，其中主要包括氢原子、氧原子、硫原子、氮原子和磷原子。
这些元素在蛋白质中以空间排列的方式形成分子结构，蛋白质的特性很大程度上取决于这种原子结构。
二、分子结构
分子结构是指蛋白质由高分子链组成的结构。
蛋白质的分子结构主要由氨基酸残基组成，这些氨基酸残基之间通过键来相互连接，形成一种有序的结构。
这种分子结构有助于控制蛋白质的活动，也是蛋白质拥有独特功能的基础。
三、三维结构
三维结构是指蛋白质的三维构象。
由于蛋白质的分子结构中存在不同的氨基酸残基，它们在水环境中会形成不同的三维结构，这种结构改变也会导致蛋白质的物理状态和生物活性发生改变。
因此，蛋白质的三维结构是蛋白质功能的重要组成部分。
四、大分子结构
大分子结构是指多种蛋白质的结合形成的结构。
在蛋白质的大分子结构中，多种蛋白质通过多种结合来形成一个复杂的结构，这种结构的建立有助于蛋白质的功能的表达和调节。
总而言之，蛋白质各级结构的表现形式是指蛋白质中所有分子结构的表现形式，包括原子结构、分子结构、三维结构和大分子结构。
蛋白质的这些结构形式是蛋白质的功能表达和调节的重要组成部分，也是蛋白质拥有独特功能的基础。
高一生物必修知识点：2.2.2蛋白质的结构和功能
高一生物必修知识点：2.2.2蛋白质的结构和功能【必修一】高中生物必备知识点：2.2.2蛋白质的结构和功能1、组成及特点：(1) 蛋白质是由C(碳)、H(氢)、O(氧)、N(氮)组成，一般蛋白质可能还会含有P(磷)、S(硫)、Fe(铁)、Zn(锌)、Cu(铜)、B(硼)、Mn(锰)、I(碘)、Mo(钼)等。
这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：碳50% 氢7% 氧23% 氮16% 硫0~3% 其他微量。
(2) 一切蛋白质都含N元素，且各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。
(3) 氨基酸分子相互结合的方式是：一个氨基酸分子的羧基(-COOH)和另一个氨基酸分子的氨基(—NH 2 )相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。
连接两个氨基酸分子的化学键(-NH-CO-)叫做肽键。
有两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。
肽链能盘曲、折叠、形成有一定空间结构的蛋白质分子。
2、蛋白质的性质：(1) 两性：蛋白质是由α-氨基酸通过肽键构成的高分子化合物，在蛋白质分子中存在着氨基和羧基，因此跟氨基酸相似，蛋白质也是两性物质。
(2) 水解反应：蛋白质在酸、碱或酶的作用下发生水解反应，经过多肽，最后得到多种α-氨基酸。
(3) 胶体性质：有些蛋白质能够溶解在水里(例如鸡蛋白能溶解在水里)形成溶液。
蛋白质的分子直径达到了胶体微粒的大小(10-9～10-7m)时，所以蛋白质具有胶体的性质。
(4) 盐析：少量的盐(如硫酸铵、硫酸钠等)能促进蛋白质的溶解。
如果向蛋白质水溶液中加入浓的无机盐溶液，可使蛋白质的溶解度降低，而从溶液中析出。
这样盐析出的蛋白质仍旧可以溶解在水中，而不影响原来蛋白质的性质，因此盐析是个可逆过程.利用这个性质，采用分段盐析方法可以分离提纯蛋白质。
(5) 变性：在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作作用下，蛋白质会发生性质上的改变而凝结起来.这种凝结是不可逆的，不能再使它们恢复成原来的蛋白质.蛋白质的这种变化叫做变性。
蛋白质的结构基础
第二章蛋白质的结构基础一、蛋白质结构的层次体系一级、二级、结构模体(超二级结构)、结构域、三级、四级1．一级结构一级结构是指多肽链中氨基酸的顺序，或氨基酸沿线性多肽链的排列。
（包含二硫键的数量和配对方式）一级结构决定高级结构，这是蛋白质结构组织的基本原理。
2．二级结构多肽主链局部区域的规则结构，它不涉及侧链的构象和与多肽链其他部分的关系。
规则构象主要被其内部形成的主链氢键所稳定，因此氢键的排布方式也是二级结构的重要特征。
3．结构模体一级顺序上相邻的二级结构在三维折叠中靠近，彼此按特定的几何排布形成简单地组合，以同一结构模式出现在不同的蛋白质中，这些组合单位称为结构模体。
是三级结构的建筑模块。
有的模体与特定的功能相关，如与DNA结合；许多模体并没有专一的生物功能，只是大结构和组装体的一个组成部分。
4．结构域二级结构和结构模体以特定的方式组织连接，在蛋白质分子中形成两个或多个在空间上可以明显区分的三级折叠实体。
结构单位：结构域是蛋白质三级结构的基本单位，一个分子中的结构域区之间以共价键相连接，这是与蛋白质亚基结构(非共价缔合)的基本区别。
功能单位：不同的结构域常常与蛋白质的不同功能相关联。
5．三级结构结构域在三维空间中以专一的方式组合排布，或者二级结构、结构模体及其与之相关联的各种环肽链在空间中的进一步协同盘曲、折叠，形成包括主链、侧链在内的专一排布。
6．四级结构亚基的数目、类型、空间排布方式和亚基间相互作用二、蛋白质结构分类1) α型结构(αstructure)主要由α螺旋组成，其螺旋含量一般在60％以上，有的高达80％。
α螺旋在这类蛋白质中大多以反平行方式排布和堆积，所以又称反平行α结构。
A) 线绕式α螺旋(coiled-coil α helix)B) 四螺旋束 (four helix bundle)C) 珠状折叠(globin fold)D) 复杂螺旋组合2) β型结构(β structure)主要由反平行β层构成。
蛋白质的结构和功能
蛋白质的结构和功能蛋白质是生物体内重要的有机物质，其在细胞功能和生物体机体过程中发挥着关键作用。
蛋白质的结构和功能密不可分，下面将从蛋白质的结构以及其所承担的功能两个方面进行探讨。
一、蛋白质的结构蛋白质的结构可分为四个层次，分别是一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
1. 一级结构蛋白质的一级结构指由氨基酸残基的线性排列方式所决定的序列。
氨基酸的种类和顺序决定了蛋白质的特定功能和结构。
在水溶液中，氨基酸残基以离子形式存在，通过胺基和羧基之间的肽键连接起来形成多肽链。
2. 二级结构蛋白质的二级结构是指蛋白质中局部区域的空间构象，主要包括α-螺旋和β-折叠两种常见的结构。
α-螺旋是由多肽链的螺旋形状而成，通过氢键的形成保持稳定。
β-折叠则是由多个β折叠片段组合而成，也是通过氢键的形成维持稳定。
3. 三级结构蛋白质的三级结构是指蛋白质中整个多肽链的立体构象。
多肽链在二级结构的基础上进一步折叠和组装，形成复杂的三维结构。
这个结构的形成主要由各个氨基酸残基之间的相互作用所决定，包括疏水相互作用、氢键、电离相互作用、范德华力和二硫键等。
4. 四级结构蛋白质的四级结构是指由多个多肽链通过相互作用而形成的功能完整的蛋白质分子。
这些多肽链可以是相同的或不同的，它们之间通过各种各样的键连接在一起，形成复杂的结构。
二、蛋白质的功能蛋白质的结构决定了其功能。
蛋白质在生物体内扮演着多种重要的角色，包括酶、结构蛋白、运输蛋白和抗体等。
1. 酶酶是一类催化生物化学反应的蛋白质，可以加速化学反应发生的速率。
酶的活性与其结构密切相关，酶的活性位点具有与底物相互作用的特定结构。
2. 结构蛋白结构蛋白是细胞中的主要组成部分，为细胞提供了稳定的支持和形状。
它们形成了细胞的骨架，维持细胞的稳定性和形态。
3. 运输蛋白运输蛋白可以将物质从细胞内部输送到细胞外部，或者从细胞外部运输到细胞内部。
例如，血红蛋白可以运输氧气到全身各个组织和器官。
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蛋白质的基本结构
科目：生物
一．课题名称：
《蛋白质的基本结构》
二．教学目标：
1.知识目标：掌握蛋白质是有氨基酸组成以及氨基酸的结构。
2.技能目标：
（1）通过检测生物组织中的蛋白质实验，培养学生观察能力和比较分析的科学方法的训练。
（2）通过氨基酸模型制作，培养学生的动手能力。
3.情感目标：
（1）通过实验活动，激发学生对生命科学研究的浓厚兴趣，调动学生学习积极性。
（2）学生小组模型制作，使学生学会相互协作，培养学生团队合作精神。
三．教学重点、难点：
（1）重点：氨基酸的结构及种类
（2）难点：氨基酸的结构
四．课前准备:
1．学生准备
（1）预习课本
（2）预习探究实验，小组成员合作，初步拟定本组探究方案。
2．教师准备
（1）设计并制作课件（图片、资料、探究提示、问题设置）。
（2）录像片段（洗发水广告）。
（3）为实验提供的材料用具（苹果汁、豆浆、牛奶、蛋清试管、试管架、小量筒、滴管以及双缩脲试剂等）
五．方法手段：
教师讲授、演示、举例、启发与学生思考、动手和探索相结合。
六．课时安排：两个课时
七．教学过程：
（一）引言：
老师：生活是多姿的，生命是美丽的，组成生命的物质是多种多样的，同学们你们知道组成生命物质当中那种有机物的含量是最高的呢？
学生回答（蛋白质）。
由此引出本节课题生命活动的主要承担者—蛋白质。
（二）新课：
老师：同学们，你们能说出几种富含蛋白质的食物吗？
学生回答。
老师总结引出检测生物组织中的蛋白质实验，由老师演示（检测生物组织中的蛋白质实验，老师先介绍实验原理、材料、用具、试剂等。
然后演示整个实验过程。
学生观察现象得出结果。
）
教师总结，引出这节课重点内容蛋白质的组成。
老师：你们知道头发的主要成分是什么吗？
学生回答（蛋白质）。
老师：是蛋白质，大家思考一下，为什么有的人头发光滑油亮，有的人头发枯黄干燥呢？
学生思考。
教师引领学生看一个洗发水广告，启发学生寻找答案（洗发水中添加了氨基酸使头发重现光彩）。
老师：氨基酸对头发由怎样的作用呢？
让学生看潘婷乳液修复洗发露的介绍，找出答案。
教师在答案中引导学生得出：蛋白质是由氨基的，氨基酸是蛋白质的成分。
老师总结氨基酸是蛋白质的基本单位，并对学生进行鼓励。
老师：既然氨基酸是蛋白质的基本单位，那么氨基酸有这样的结构和特点呢？
引入问题。
老师：你们知道最简单的有机物是什么吗？
学生回答（甲烷）。
老师组织学生动手组装甲烷分子，根据学生的作品讲解甲烷的空间结构。
老师：氨基酸的结构是怎样呢？
通过多媒体给学生展示甘氨酸分子式
老师：你能说出甘氨酸和甲烷的相同之处与不同吗？
学生讨论回答。
老师总结并进一步讲解甘氨酸结构。
展示丙氨酸分子式。
老师：你能找出和甘氨酸的不同吗？
启发学生找出答案（甘氨酸的H原子被CH
所取代）
3
老师总结。
展示缬氨酸、亮氨酸分子式。
老师:你能找出它们的相同之处和不同之处吗？
启发学生找出答案（相同之处都有一个氨基、一个羧基和H原子连在中心碳原子上；不同点是有一个基团个不相同。
）
老师：你能用一个表达式来表示吗？
学生回答，多位同学补充, 老师补充得出表达式。
老师:学习了氨基酸的通式，我想和大家来探讨一下氨基酸分子有怎样的结构特点。
学生回答（每个氨基酸都有一个氨基和一个羧基）。
老师：每个氨基酸仅有一个一个氨基和一个羧基吗？
学生回答意见可能不一样，教师引导看另外两种氨基酸赖氨酸和天冬氨酸，学生得出答案（每个氨基酸至少都有一个氨基和一个羧基）。
展示另外一种化合物。
老师：这是氨基酸吗？
学生回答（不是）
老师：为什么？
学生回答（氨基和羧基没有连在同一个碳原子上）。
教师总结。
老师：氨基酸结构特点上应加上，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一碳
原子上。
老师：对氨基酸的结构特点我们了解之后，我们大家来分组组装一个氨基酸分子。
学生动手组装。
老师对学生作品评价并鼓励。
老师：下面我们看课本24页，基础题2。
学生做后对答案。
八．课堂小结
九．作业布置
1.氨基酸的结构有那些特点？
2.探索：是不是仅蛋白质含有氨基酸？
教学反思：
在本节课的教学活动过程中，通过回顾和反思，比较成功环节有：
1、课的导入能够很好的抓住学生的兴趣，从学生的兴趣出发，从而导入了新课。
2、知识的展现不是直接通过教师的讲解，而是通过实验，让学生发现问题，探究问题，找出答案。
3、通过一段广告展现出新知识，在广告中寻找答案。
4、让学生动手做模型，加深学生对氨基酸的结构的理解。
4、本节课的设置能够循序渐进，层层梯进，符合学生的学习习惯，能够照顾到大部分学生，让所有的学生都有事做，让所有的学生都能体验成功，并且给学有余力的学生提供了更广阔的探究空间。
存在问题：
1、对于学生的化学知识的掌握了解不够，应该充分了解学生的化学基础，最好事先跟学生进行沟通了解。
2、在教学过程中应该充分考虑学生的接受能力，因人而异的提出问题，照顾不同程度的学生。