第七章蛋白质基材料

• 目的和要求

了解蛋白质的来源 、 组成 、 性质 、 改性及应用 ， 重点掌握 蛋白质的化学改性 。

• 内容和要点 7.1 蛋白质概述

7.2 大豆蛋白

7.3 蚕丝蛋白

7.4 蜘蛛丝蛋白

7.1 蛋白质概述

（1）蛋白质的存在

• 蛋白质是生物体内主要的生物分子 ， 存在于所有生物体内 ，

• 是生命的物质基础 。

• 蛋白质主要由氨基酸组成 ， 因氨基酸的组合排列不同而组成

• 各种类型的蛋白质 。

• 蛋白质在细胞和生物体的生命活动过程中 ， 起着十分重要的

• 作用 。 各种生物功能和生命现象都是通过蛋白质来实现的 ， 生 物体的主要机能 ， 如消化 、 排泄 、 运动以及对刺激的反应和繁 殖都与蛋白质有关 。 蛋白质还参与基因表达的调节 ， 以及细胞 中氧化还原 、 电子传递 、 神经传递乃至学习和记忆等多种生命 活动过程 。

• 2012 年诺贝尔化学奖 - G 蛋白偶联受体

诺贝尔化学奖- G蛋白偶联受体

• G 蛋白是一类可以与生物小分子 GDP （ 二磷酸鸟苷 ） 或 GTP （ 三磷酸鸟苷 ） 结合 ， 具有特征性 GTP 酶活性的蛋白质 。 • 在动物体内 ， 最重要的一类是 “ 三聚体 G 蛋白 ”。 这类 G 蛋白 是生物体内信息传递的重要媒介 ， 可以接收上游信号 ， 并把 这些信号传递给下游的诸如腺苷酸环化酶 、 磷脂酶 C 等效应 器 ， 产生多种第二信使 ， 并通过级联放大最终产生各种生理 效应 。

• 在信号转导的途径上 ， 三聚体 G 蛋白的上游是一类具有七个 跨膜区域的细胞膜受体蛋白 ， 它们就是 G 蛋白偶联受体 。 这 些蛋白质横跨在细胞的边界 - 细胞膜之上 ， 一面可以接触外 面世界的信号 ， 一面可以与细胞内部的物质发生作用 ， 他们 是细胞外信息进入细胞内的桥梁 。

诺贝尔化学奖- G蛋白偶联受体

• 虽然这些微小的蛋白质看不见摸不着 ， 但是它们与我们的 日常生活息息相关 ， 如果没有 G 蛋白偶联受体 ， 人类根本无 法生存下去 。 如果没有视紫质 ， 我们将看不见光线 ； 如果没 有嗅觉受体 ， 我们将闻不见气味 ； 如果没有 β- 肾上腺素受 体 ， 我们将无法调节血糖 ； 如果没有毒蕈碱受体 ， 乙酰胆碱 将无法将心跳速度限定在合理范围内 ； 如果没有 5- 羟色胺受 体 ， 我们甚至无法感受幸福 ……

诺贝尔化学奖- G蛋白偶联受体

• 诺奖的产生 ： 源自 （ 莱夫科维茨 ） 上个世纪 60 年代末起开始 研究促肾上腺皮质激素 。

• 在成功分离得到了这种重要激素的受体 ， 并成功地解析了 它的作用机制十余年之后 ， 他所带领的研究团队第一次克 隆到了编码这个受体的基因 （ 科比尔卡 ） 。

• 很快他们发现这种受体的结构与之前发现的光受体视紫质 有些许类似 。

诺贝尔化学奖- G蛋白偶联受体

• “ 这两种感受完全不同类型的刺激受体会不会是有联系 的？ ” 他们灵光一闪的念头使得 G 蛋白偶联受体家族被建 立起来，因为他们知道肾上腺皮质激素受体与光受体结构 类似，且都与 G 蛋白相互作用，当时人们所知道的类似的 受体还有三十多个 —— 这些受体拥有相似的，埋藏在细胞 膜内的跨膜区域，但是暴露在细胞内与细胞外的部分千差 万别。这个家族的建立大大推动了人类对细胞信号转导途 径的认识。

诺贝尔化学奖- G蛋白偶联受体

• 科比尔卡 2011 年在此领域又取得了另一项重大突破 ： 他和 他的研究团队通过 X 射线晶体衍射的手段解出了 β- 肾上腺 素受体被激素激活 、 向细胞发送信号时的结构 — 这是几十 年来肾上腺皮质激素受体研究的又一重要成果 ， 一方面为 为 G 蛋白偶联受体信号转导途径的作用机制提供了最直接 的实验证据 ， 一方面也为将来的研究提供了更多值得参考 的细节 。

• 一项前后进行了 43 年的杰出研究最终获得了诺贝尔奖 ， 功 夫不负有心人 。 科学 ， 是值得奉献一生的事业 。

7.1 蛋白质概述

（2）蛋白质的化学组成

蛋白质一般含碳 50%~55%、 氢 6%~8%、 氧 20%~23%、 氮 15%~18%、 硫 0~4% ， 特种蛋白质还含有铜 、 铁 、 磷 、 钼 、 锌 、 碘等元素 ， 因此蛋白质分子的组成较为复杂 。 蛋白质的含氮量较为稳定 ， 平均为 16% ， 所以在分析生物 制品时均以这个平均值为估测值 。

组成蛋白质的单体为氨基酸类 。