第二章蛋白質(zhì)化學(xué)2

1、l蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽( (polypeptide) )鏈鏈以特殊方式結(jié)合而成的生物大分子。以特殊方式結(jié)合而成的生物大分子。l蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在子量在60006000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。l蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大, , 從大約從大約60006000到到10000001000000道爾頓甚至更大。道爾頓甚至更大。l多肽鏈的氨基酸順序；多肽鏈的氨基酸順序；l化學(xué)鍵：肽鍵?；瘜W(xué)鍵：肽鍵。l一一. .蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) a鏈鏈 gly.t

2、le.val.glu.gln.cys.cys.aln.ser.val.cys.ser.leu.tyr.gln.leu.glu.asn.tyr.cys.asn oh 1 2 6 7 11 20 b鏈鏈phe.val.asn.gln.his.leu.cys.gly.ser.his.leu.val.glu.ala.leu.tyr.leu.val.cys.gly.glu.arg. 1 2 7 19 gly.phe.phe.tyr.thr.pro.lys.ala oh 30 牛牛胰胰島島素素的的化化學(xué)學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)ssssss我國我國19651965年在世界上第一個(gè)用化學(xué)方法人工年在世界上第一個(gè)用化學(xué)方法人

3、工合成的蛋白質(zhì)就是這種牛胰島素。合成的蛋白質(zhì)就是這種牛胰島素。l肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，不涉及殘基側(cè)鏈?；瘜W(xué)鍵：不涉及殘基側(cè)鏈?；瘜W(xué)鍵：氫鍵氫鍵。l主要有主要有 - -螺旋、螺旋、 - -折疊、折疊、 - -轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲、無規(guī)卷曲、 - -螺旋、螺旋、 環(huán)等。環(huán)等。l二二. .蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)l多肽鏈中的各個(gè)肽平面圍繞同一多肽鏈中的各個(gè)肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,含含3.6個(gè)氨基酸殘基；兩個(gè)氨基酸殘基；兩個(gè)氨基酸之間的距離為

4、個(gè)氨基酸之間的距離為0.15nm;l肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個(gè)氨基酸殘基乎與軸平行，第一個(gè)氨基酸殘基的酰胺基團(tuán)的的酰胺基團(tuán)的-co基與第四個(gè)氨基與第四個(gè)氨基酸殘基酰胺基團(tuán)的基酸殘基酰胺基團(tuán)的-nh基形成基形成氫鍵。氫鍵。l氨基酸殘基氨基酸殘基r-側(cè)鏈分布在螺旋外側(cè)鏈分布在螺旋外側(cè)。側(cè)。l多為右手多為右手 -螺旋。螺旋。l - -折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。幾乎所有排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接肽鍵都參與鏈內(nèi)氫

5、鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直；肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象；近垂直；肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象；l在在 - -折疊中，折疊中， - -碳原子總是處于折疊的角上，氨碳原子總是處于折疊的角上，氨基酸的基酸的r r基團(tuán)處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩基團(tuán)處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩個(gè)氨基酸殘基之間的軸心距為個(gè)氨基酸殘基之間的軸心距為0.35nm0.35nm； l - -折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的肽鏈的n-n-端都在同一邊。另一種為反平行式，端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。即相鄰兩條肽鏈的方向相反。l在蛋白質(zhì)分子中，肽

6、鏈在蛋白質(zhì)分子中，肽鏈出現(xiàn)出現(xiàn)1801800 0回折?；卣?。l在在 - -轉(zhuǎn)角部分，由四個(gè)轉(zhuǎn)角部分，由四個(gè)氨基酸殘基組成氨基酸殘基組成; ;l彎曲處的第一個(gè)氨基酸彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的殘基的 -c=o -c=o 和第四個(gè)和第四個(gè)殘基的殘基的 n-h n-h 之間形成之間形成氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。l這類結(jié)構(gòu)主要存在于球這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。狀蛋白分子中。超二級(jí)結(jié)構(gòu)：超二級(jí)結(jié)構(gòu)：若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元按照一定規(guī)若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元按照一定規(guī)律有規(guī)則組合在一起，相互作用，形成在空間構(gòu)象律有規(guī)則組合在一起，相互作用，形成在空間構(gòu)象上可彼此

7、區(qū)別的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合單位。介于二級(jí)結(jié)構(gòu)上可彼此區(qū)別的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合單位。介于二級(jí)結(jié)構(gòu)與三級(jí)結(jié)構(gòu)之間。與三級(jí)結(jié)構(gòu)之間。 、 、結(jié)構(gòu)域：結(jié)構(gòu)域：是存在于球狀蛋白質(zhì)分子中的兩個(gè)或多個(gè)是存在于球狀蛋白質(zhì)分子中的兩個(gè)或多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、在空間上能辨認(rèn)的三維實(shí)體相對(duì)獨(dú)立的、在空間上能辨認(rèn)的三維實(shí)體, ,每個(gè)由每個(gè)由二級(jí)結(jié)構(gòu)組合而成二級(jí)結(jié)構(gòu)組合而成, ,充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件, ,其間由單其間由單肽鏈連接。肽鏈連接。三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)( (tertiary structure) )是指是指多肽鏈在多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上非幾何狀地進(jìn)一步折疊或卷二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上非幾何狀地進(jìn)一步折疊或卷曲成復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。包

8、括肽鏈中所有原子曲成復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)。包括肽鏈中所有原子的空間排布方式。的空間排布方式。 維系這種特定結(jié)構(gòu)的力維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要是次級(jí)鍵。尤其是主要是次級(jí)鍵。尤其是疏水作用力疏水作用力，在蛋白，在蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用。質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用。l三級(jí)結(jié)構(gòu)中包含的共價(jià)鍵是三級(jí)結(jié)構(gòu)中包含的共價(jià)鍵是二硫鍵、配位鍵。二硫鍵、配位鍵。（一）蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的（一）蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的化學(xué)鍵化學(xué)鍵1.1.共價(jià)鍵共價(jià)鍵l蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵有蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵有肽鍵、二硫鍵和配肽鍵、二硫鍵和配位鍵位鍵，是生物大分子分子之間最強(qiáng)的作用力。，是生物大分子分子之間最強(qiáng)的作用力。l二硫鍵：二硫鍵：由含硫

9、氨基酸形成。在蛋白質(zhì)分子由含硫氨基酸形成。在蛋白質(zhì)分子中，起著穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用。二硫鍵中，起著穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用。二硫鍵被破壞，蛋白質(zhì)的生物活性喪失。被破壞，蛋白質(zhì)的生物活性喪失。l配位鍵：配位鍵：兩個(gè)原子之間形成的共價(jià)鍵，共用兩個(gè)原子之間形成的共價(jià)鍵，共用電子對(duì)由其中的一個(gè)原子提供。金屬離子與電子對(duì)由其中的一個(gè)原子提供。金屬離子與蛋白質(zhì)的結(jié)合往往是配位鍵，例如：血紅蛋蛋白質(zhì)的結(jié)合往往是配位鍵，例如：血紅蛋白、細(xì)胞色素白、細(xì)胞色素c c等。等。l 二二 硫硫 鍵鍵 半半 胱胱 氨氨 酸酸 半半 胱胱 氨氨 酸酸 胱胱 氨氨 酸酸-sh-sh 巰（巰（ 讀讀“ “ qiu”, qiu”

10、, 音音 同同 球球 ) )基基 價(jià)價(jià) 鍵鍵 牢牢 固，固， 穩(wěn)穩(wěn) 定定 蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)+chnh2coohch2shchnh2coohch2shh2chnh2coohch2schnh2coohch2sl共價(jià)鍵存在于一個(gè)分子或多個(gè)分子的原共價(jià)鍵存在于一個(gè)分子或多個(gè)分子的原子之間，決定分子的基本結(jié)構(gòu)。子之間，決定分子的基本結(jié)構(gòu)。l非共價(jià)鍵（又稱為次級(jí)鍵或分子間力）非共價(jià)鍵（又稱為次級(jí)鍵或分子間力）決定生物大分子和分子復(fù)合物的高級(jí)結(jié)決定生物大分子和分子復(fù)合物的高級(jí)結(jié)構(gòu)。構(gòu)。l在蛋白質(zhì)分子中，絲氨酸和蘇氨酸的羥基在蛋白質(zhì)分子中，絲氨酸和蘇氨酸的羥基與氨基酸的羧基縮合成酯，形成酯鍵。與氨

11、基酸的羧基縮合成酯，形成酯鍵。l磷酸與含羥基氨基酸縮合形成磷酸酯鍵。磷酸與含羥基氨基酸縮合形成磷酸酯鍵。l又稱鹽鍵，一種具有相反電荷的兩個(gè)基又稱鹽鍵，一種具有相反電荷的兩個(gè)基團(tuán)之間的庫侖作用。這種鍵可以解離。團(tuán)之間的庫侖作用。這種鍵可以解離。l氫鍵是由兩個(gè)負(fù)電性原子對(duì)氫原子的靜氫鍵是由兩個(gè)負(fù)電性原子對(duì)氫原子的靜電引力所形成。電引力所形成。x xh hy y它是質(zhì)子給予體它是質(zhì)子給予體x-hx-h和質(zhì)子接受體和質(zhì)子接受體y y之間的一種特殊類型之間的一種特殊類型的相互作用。的相互作用。 l氫鍵具有方向性，氫鍵的方向用鍵角表氫鍵具有方向性，氫鍵的方向用鍵角表示，是指示，是指x xh h與與h hy

12、 y之間的夾角，一般之間的夾角，一般為為180180 250250 。 l這是一種普遍存在的作用力，是原子、這是一種普遍存在的作用力，是原子、基團(tuán)或分子之間比較弱的、非特異性的基團(tuán)或分子之間比較弱的、非特異性的作用力。作用力。l這種作用力分：極性基團(tuán)之間的相互吸這種作用力分：極性基團(tuán)之間的相互吸引（取向力）；極性基團(tuán)與非極性基團(tuán)引（取向力）；極性基團(tuán)與非極性基團(tuán)之間的相互吸引（誘導(dǎo)力）；非極性基之間的相互吸引（誘導(dǎo)力）；非極性基團(tuán)之間的相互吸引（色散力）。團(tuán)之間的相互吸引（色散力）。l非極性側(cè)鏈在極性溶劑非極性側(cè)鏈在極性溶劑水中為了避開水相而彼水中為了避開水相而彼此靠近所產(chǎn)生的一種作此靠近所產(chǎn)

13、生的一種作用力。主要存在蛋白質(zhì)用力。主要存在蛋白質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。l蛋白質(zhì)和酶的表面通常蛋白質(zhì)和酶的表面通常具有極性鏈或區(qū)域，這具有極性鏈或區(qū)域，這是由構(gòu)成它們的氨基酸是由構(gòu)成它們的氨基酸側(cè)鏈上的烷基鏈或苯環(huán)側(cè)鏈上的烷基鏈或苯環(huán)在空間上相互接近時(shí)形在空間上相互接近時(shí)形成的。成的。l 鍵 能l肽鍵肽鍵 l二硫鍵二硫鍵l離子鍵離子鍵 l氫鍵氫鍵l疏水鍵疏水鍵 l范德華力范德華力 90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol這四種鍵能遠(yuǎn)小于共價(jià)鍵，稱這四種鍵能遠(yuǎn)小于共價(jià)鍵，稱次級(jí)鍵次級(jí)鍵提問：次級(jí)鍵微弱但卻是提問：次級(jí)鍵微弱但卻是維持蛋白質(zhì)

14、三維結(jié)構(gòu)中主維持蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)中主要的作用力要的作用力,原因何在原因何在?l已知某分子量為已知某分子量為240000240000的蛋白質(zhì)多肽鏈的一些的蛋白質(zhì)多肽鏈的一些節(jié)段是節(jié)段是 - -螺旋螺旋, ,而另一些節(jié)段是而另一些節(jié)段是 - -折疊折疊, ,其分子長其分子長度為度為5.06x10 5.06x10 -5-5 cm, cm,求分子求分子 - -螺旋和螺旋和 - -折疊的百折疊的百分率分率？解解:aa:aa殘基的平均分子量是殘基的平均分子量是120120 設(shè)設(shè): : - -螺旋含有螺旋含有x x個(gè)殘基個(gè)殘基 - -折疊含有折疊含有2000-x2000-x 0.15x+0.35(2000-x

15、)=5.06 0.15x+0.35(2000-x)=5.06* *10(-5)10(-5)* *10(7)10(7)l(quaternary structure)是指由多條各自是指由多條各自具有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共具有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價(jià)鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個(gè)亞基在價(jià)鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個(gè)亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系。間的相互作用關(guān)系。l這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或亞單位為亞基或亞單位subunit，它一般由一條，它一般由一條肽鏈構(gòu)成，無生理活性；肽鏈構(gòu)成

16、，無生理活性；l維持亞基之間的化學(xué)鍵主要是疏水作用維持亞基之間的化學(xué)鍵主要是疏水作用力。力。l由數(shù)條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的由數(shù)條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)通過蛋白質(zhì)通過次級(jí)鍵次級(jí)鍵疊合疊合而成而成l亞基單獨(dú)沒有生物功能亞基單獨(dú)沒有生物功能l亞基具有獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單亞基具有獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單位位 血紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白四亞基兩兩相同，分別稱四亞基兩兩相同，分別稱為為1 、2、1、2；l蝦紅素蝦紅素l蛋白質(zhì)的分子具有多種多樣的生物功能是以其龐大的分子蛋白質(zhì)的分子具有多種多樣的生物功能是以其龐大的分子組成和極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，充分認(rèn)識(shí)這其間的關(guān)系組成和極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的，充分認(rèn)識(shí)這其間的關(guān)系是是人工合成功

17、能蛋白質(zhì)人工合成功能蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。l一一. .一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系l血紅蛋白血紅蛋白l例如鐮刀形貧血病的分子機(jī)理例如鐮刀形貧血病的分子機(jī)理l鐮刀狀貧血病鐮刀狀貧血病血液中大量出現(xiàn)血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細(xì)胞，患鐮刀紅細(xì)胞，患者因此缺氧窒息者因此缺氧窒息l正常細(xì)胞正常細(xì)胞 鐮刀形細(xì)胞鐮刀形細(xì)胞w它是最早認(rèn)識(shí)的它是最早認(rèn)識(shí)的一種分子病。流一種分子病。流行于非洲，死亡行于非洲，死亡率極高，大部分率極高，大部分患者童年時(shí)就夭患者童年時(shí)就夭折，活過童年的折，活過童年的壽命也不長，它壽命也不長，它是由于遺傳基因是由于遺傳基因突變導(dǎo)致血紅蛋突變導(dǎo)致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的突白分子結(jié)構(gòu)的突變。

18、變。l正常型正常型 -val-his-leu-thr-pro-glu-lys -l鏈鏈 谷氨酸谷氨酸l鐮刀型鐮刀型 -val-his-leu-thr-pro-val-lys -l鏈鏈 纈氨酸纈氨酸l谷谷a（極性）（極性） 纈纈a（非極性）（非極性）l(了解了解)由于纈氨酸上的非極性基團(tuán)與相鄰非極性基團(tuán)由于纈氨酸上的非極性基團(tuán)與相鄰非極性基團(tuán)間在疏水力作用下相互靠攏，并引發(fā)所在鏈扭曲為間在疏水力作用下相互靠攏，并引發(fā)所在鏈扭曲為束狀，整個(gè)束狀，整個(gè)蛋白質(zhì)由球狀變?yōu)殓牭缎?，蛋白質(zhì)由球狀變?yōu)殓牭缎?，與氧結(jié)合功與氧結(jié)合功能喪失，能喪失， 導(dǎo)致病人窒息甚至死亡。導(dǎo)致病人窒息甚至死亡。纈纈 天天 天天天天

19、天天賴賴?yán)i纈 甘甘組組纈纈 天天 天天天天天天賴賴甘甘 組組ss纈纈ss提問：提問：為什么不直接以酶形式存在呢？為什么不直接以酶形式存在呢？答案：答案：保護(hù)正常組織不受傷害保護(hù)正常組織不受傷害。4646183183二.高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系l變構(gòu)蛋白變構(gòu)蛋白:一些蛋白質(zhì)可通過改變其構(gòu)象一些蛋白質(zhì)可通過改變其構(gòu)象 l 來改變其生物活性來改變其生物活性.l肌紅蛋白肌紅蛋白 血紅蛋白血紅蛋白 血紅蛋白血紅蛋白l氨基酸序列大不相同，氨基酸序列大不相同，功能相似（載氧），結(jié)構(gòu)相似功能相似（載氧），結(jié)構(gòu)相似l結(jié)構(gòu)決定功能結(jié)構(gòu)決定功能1.1.氧合血紅蛋白氧合血紅蛋白2.2.氧飽和曲線氧飽和曲線 s s形形3.

20、3.變構(gòu)作用變構(gòu)作用: :當(dāng)血當(dāng)血紅蛋白的一個(gè)亞紅蛋白的一個(gè)亞基結(jié)合氧后基結(jié)合氧后, ,使整使整個(gè)分子的構(gòu)象發(fā)個(gè)分子的構(gòu)象發(fā)生變化生變化, ,對(duì)氧的親對(duì)氧的親和力增加和力增加. .(r)relaxed state(t) tense state 血中氧分子的運(yùn)送：lungmuscle靜脈動(dòng)脈環(huán)境氧高時(shí)hb 快速吸收氧分子環(huán)境氧低時(shí)hb 迅速釋放氧分子釋放氧分子后hb 變回 t state任何一個(gè)亞基接受氧分子后，會(huì)增進(jìn)其它亞基吸附氧分子的能力l蛋白質(zhì)與氨基酸一樣，能夠發(fā)生兩性離蛋白質(zhì)與氨基酸一樣，能夠發(fā)生兩性離解，也有等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)解，也有等電點(diǎn)。在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電

21、場中不移動(dòng)。的溶解度最小，在電場中不移動(dòng)。l在不同的在不同的phph環(huán)境下，蛋白質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)環(huán)境下，蛋白質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)不同。在大于等電點(diǎn)的不同。在大于等電點(diǎn)的phph溶液中，蛋白溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動(dòng)；質(zhì)粒子帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動(dòng)；在小于等電點(diǎn)的在小于等電點(diǎn)的phph溶液中，蛋白質(zhì)粒子溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶正電荷，在電場中向負(fù)極移動(dòng)。帶正電荷，在電場中向負(fù)極移動(dòng)。l蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn)l提問：提問：為什么蛋白質(zhì)具有兩性（酸、堿性）？為什么蛋白質(zhì)具有兩性（酸、堿性）？l含有酸堿氨基酸殘基含有酸堿氨基酸殘基l堿堿/ /酸酸 越大越大 pipi

22、？ l越大越大lpi通常在通常在 6.0 左右左右蛋白質(zhì) 酸性氨基酸，每摩爾殘基數(shù) 堿性氨基酸， 每摩爾殘基數(shù) 堿性/酸性 等電點(diǎn) 胃蛋白酶 37 8 02 10 血清蛋白 82 99 12 47 血紅蛋白 53 88 17 67 核糖核酸酶 7 20 29 95 l蛋白質(zhì)在等蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)電點(diǎn)phph條件條件下，不發(fā)生下，不發(fā)生電泳現(xiàn)象。電泳現(xiàn)象。利用蛋白質(zhì)利用蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)象，的電泳現(xiàn)象，可以將蛋白可以將蛋白質(zhì)進(jìn)行分離質(zhì)進(jìn)行分離純化。純化。l由于蛋白質(zhì)的分子量很大，它在水中能由于蛋白質(zhì)的分子量很大，它在水中能夠形成膠體溶液。蛋白質(zhì)溶液具有膠體夠形成膠體溶液。蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典型性質(zhì)

23、，如丁達(dá)爾現(xiàn)象、布郎溶液的典型性質(zhì)，如丁達(dá)爾現(xiàn)象、布郎運(yùn)動(dòng)等。運(yùn)動(dòng)等。l由于膠體溶液中的蛋白質(zhì)不能通過半透由于膠體溶液中的蛋白質(zhì)不能通過半透膜，因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小膜，因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小分子雜質(zhì)除去。分子雜質(zhì)除去。l蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)提問：提問：什么樣的分子什么樣的分子是是膠體性質(zhì)膠體性質(zhì)？l答案：答案：分子直徑分子直徑膠膠體顆粒大?。w顆粒大?。?100 1100 nm)nm)且不易聚集沉淀。且不易聚集沉淀。l大多數(shù)球狀蛋白溶于大多數(shù)球狀蛋白溶于水，能形成穩(wěn)定的水，能形成穩(wěn)定的膠膠體溶液體溶液。w提問：提問：蛋白質(zhì)膠體蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定的原因溶液的穩(wěn)定的

24、原因是什么？是什么？w答案：答案：w1.1.同種蛋白質(zhì)帶有同種蛋白質(zhì)帶有同種電荷，相互排同種電荷，相互排斥；斥；w2.2.水膜彈性水膜彈性l等電點(diǎn)沉淀的蛋白質(zhì)溶液中等電點(diǎn)沉淀的蛋白質(zhì)溶液中加入低濃度加入低濃度nacl后沉淀溶解后沉淀溶解鹽溶鹽溶l提問：提問：原因？原因？分子在等電點(diǎn)時(shí)，相互吸引，聚合沉淀，分子在等電點(diǎn)時(shí)，相互吸引，聚合沉淀，加入少加入少量鹽離子量鹽離子后破壞了這種吸引力，使分子分散，后破壞了這種吸引力，使分子分散，溶于水中溶于水中鹽溶鹽析l向蛋白質(zhì)溶液中加入大量硫酸銨后蛋白向蛋白質(zhì)溶液中加入大量硫酸銨后蛋白質(zhì)會(huì)沉淀析出質(zhì)會(huì)沉淀析出l提問：提問：原因？原因？蛋白質(zhì)分子表面的親水區(qū)

25、域，聚集了許多水分子，蛋白質(zhì)分子表面的親水區(qū)域，聚集了許多水分子，鹽鹽濃度高濃度高時(shí)，這些水分子被鹽抽出，暴露出的疏水時(shí)，這些水分子被鹽抽出，暴露出的疏水區(qū)域相互結(jié)合，沉淀。區(qū)域相互結(jié)合，沉淀。鹽析（鹽析（nh4）2so4）l中性鹽沉淀中性鹽沉淀l有機(jī)溶劑沉淀有機(jī)溶劑沉淀l重金屬鹽沉淀重金屬鹽沉淀l生物堿沉淀生物堿沉淀l1.1.定義：某些物理或化學(xué)因素，能夠破定義：某些物理或化學(xué)因素，能夠破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，引起蛋白質(zhì)理化壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，引起蛋白質(zhì)理化性質(zhì)改變并導(dǎo)致其生理活性喪失。這種性質(zhì)改變并導(dǎo)致其生理活性喪失。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性( (denaturation

26、)。l即蛋白質(zhì)保持一級(jí)結(jié)構(gòu)不變的情況下，即蛋白質(zhì)保持一級(jí)結(jié)構(gòu)不變的情況下，二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞蛋白質(zhì)的物理、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)被破壞蛋白質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化?；瘜W(xué)性質(zhì)發(fā)生變化。l生物活性的喪失生物活性的喪失l一些側(cè)鏈基團(tuán)的暴露一些側(cè)鏈基團(tuán)的暴露l某些物理化學(xué)性質(zhì)的改變某些物理化學(xué)性質(zhì)的改變l2.變性因素變性因素：l（1）物理因素）物理因素l有哪些？有哪些？l加熱（加熱（70100）、劇烈振蕩或攪拌）、劇烈振蕩或攪拌l例如例如 鹵水（少量鹵水（少量mgcl2）點(diǎn)豆腐、煎炒烹炸）點(diǎn)豆腐、煎炒烹炸l紫外線、紫外線、x射線、超生波射線、超生波l例如例如 皮膚粗糙、白內(nèi)障、殺菌皮膚粗糙、白內(nèi)障、殺

27、菌l（2）化學(xué)因素）化學(xué)因素l有哪些？有哪些？l強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、胍、去污劑、甲醛、重金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、胍、去污劑、甲醛、重金屬鹽、三氯醋酸、磷鎢酸、苦味酸、濃乙醇。三氯醋酸、磷鎢酸、苦味酸、濃乙醇。l例如例如 胃酸、硫酸銅殺菌、烈酒胃酸、硫酸銅殺菌、烈酒l（3）機(jī)理）機(jī)理l分子機(jī)理？分子機(jī)理？l變性因素變性因素破壞破壞了維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的各種了維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的各種次級(jí)鍵以及二硫鍵。次級(jí)鍵以及二硫鍵。l重金屬重金屬與與-sh生成不溶性的硫化物生成不溶性的硫化物l濃乙醇、去污劑濃乙醇、去污劑破壞疏水作用力破壞疏水作用力l大部分蛋白質(zhì)均含有帶芳香環(huán)的苯丙氨大部分蛋白質(zhì)均含有帶芳香環(huán)的

28、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。酸、酪氨酸和色氨酸。l這三種氨基酸的在這三種氨基酸的在280nm 280nm 附近有最大吸附近有最大吸收。因此，大多數(shù)蛋白質(zhì)在收。因此，大多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm 280nm 附近附近顯示強(qiáng)的吸收。顯示強(qiáng)的吸收。l利用這個(gè)性質(zhì)，可以對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性利用這個(gè)性質(zhì)，可以對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性鑒定。鑒定。一一. 分離純化的一般原則分離純化的一般原則1. 用物理和化學(xué)的方法進(jìn)行粗提。用物理和化學(xué)的方法進(jìn)行粗提。2. 利用沉淀、鹽析、有機(jī)溶劑分級(jí)分離，利用沉淀、鹽析、有機(jī)溶劑分級(jí)分離， 色譜、電泳等方法進(jìn)行純化。色譜、電泳等方法進(jìn)行純化。3. 蛋白質(zhì)結(jié)晶。蛋白質(zhì)結(jié)晶。1.根據(jù)分子大小的

29、分離方法根據(jù)分子大小的分離方法 透析和超過濾、密度梯度離心、凝膠過濾透析和超過濾、密度梯度離心、凝膠過濾2. 利用溶解度差別的分離方法利用溶解度差別的分離方法 等電點(diǎn)沉淀法、鹽溶與鹽析、有機(jī)溶劑沉淀等電點(diǎn)沉淀法、鹽溶與鹽析、有機(jī)溶劑沉淀3. 根據(jù)電荷不同的分離方法根據(jù)電荷不同的分離方法 電泳、離子交換法電泳、離子交換法4. 蛋白質(zhì)的選擇吸附分離蛋白質(zhì)的選擇吸附分離 5. 根據(jù)配體特異性的分離根據(jù)配體特異性的分離-親和層析親和層析l二、分離純化的方法二、分離純化的方法v1. 蛋白質(zhì)含量測定蛋白質(zhì)含量測定 凱氏定氮法、雙縮脲法、凱氏定氮法、雙縮脲法、lowry法、紫法、紫 外吸收法、考馬斯亮藍(lán)法外

30、吸收法、考馬斯亮藍(lán)法v 2.蛋白質(zhì)的純度的鑒定蛋白質(zhì)的純度的鑒定 聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳v 3.蛋白質(zhì)相對(duì)分子量的測定蛋白質(zhì)相對(duì)分子量的測定 凝膠過濾法、凝膠過濾法、sds-pagel蛋白質(zhì)的分子量蛋白質(zhì)的分子量l一般在一萬至一百萬（一般在一萬至一百萬（1道爾道爾頓頓1c12絕對(duì)質(zhì)量絕對(duì)質(zhì)量/121.661010-27-27千克千克）之間）之間l常用的測定方法有常用的測定方法有滲透壓法、滲透壓法、超離心法、凝膠過濾法超離心法、凝膠過濾法等等。l凝膠法只適于球狀蛋白分子測量凝膠法只適于球狀蛋白分子測量蛋白質(zhì)混合樣蛋白質(zhì)混合樣6000080000轉(zhuǎn)/分重力60萬80萬倍l蛋白質(zhì)氨基酸

31、順序的測定是蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)氨基酸順序的測定是蛋白質(zhì)化學(xué)研究的基礎(chǔ)。自從研究的基礎(chǔ)。自從19531953年年f.sangerf.sanger測定測定了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)以來，現(xiàn)在已經(jīng)有了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)以來，現(xiàn)在已經(jīng)有上千種不同蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)被測定。上千種不同蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)被測定。 l樣品必需純（樣品必需純（97%97%以上）；以上）；l知道蛋白質(zhì)的分子量；知道蛋白質(zhì)的分子量；l知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；知道蛋白質(zhì)由幾個(gè)亞基組成；l測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計(jì)算每種氨基酸的個(gè)數(shù)。量計(jì)算每種氨基酸的個(gè)數(shù)。l測定水解液中的氨量，計(jì)算酰胺的含量。測定水解

32、液中的氨量，計(jì)算酰胺的含量。1.1.測定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的要求測定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的要求l(1) 多肽鏈的拆分多肽鏈的拆分l(2) 測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目l(3) l(4)(4)測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計(jì)算出測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計(jì)算出氨基酸成分的分子比；氨基酸成分的分子比；l(5)(5)分析多肽鏈的分析多肽鏈的n-n-末端和末端和c-c-末端末端l(6)(6)多肽鏈斷裂成多個(gè)肽段多肽鏈斷裂成多個(gè)肽段l(7)(7)測定每個(gè)肽段的氨基酸順序測定每個(gè)肽段的氨基酸順序l(8)(8)確定肽段在多肽鏈中的次序確定肽段在多肽鏈中的次序l(9)(9)確定原多肽

33、鏈中二硫鍵的位置確定原多肽鏈中二硫鍵的位置v選擇題選擇題1. 在下列有關(guān)谷胱甘肽的敘述中在下列有關(guān)谷胱甘肽的敘述中,正確的是正確的是( ) a. 谷胱甘肽中含有胱氨酸谷胱甘肽中含有胱氨酸 b. 谷胱甘肽是體內(nèi)重要的氧化劑谷胱甘肽是體內(nèi)重要的氧化劑 c. 谷胱甘肽谷氨酸的谷胱甘肽谷氨酸的-羧基是游離的羧基是游離的 d. 谷胱甘肽的谷胱甘肽的c-端是主要的功能基團(tuán)端是主要的功能基團(tuán)2. 在有關(guān)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的描述中在有關(guān)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的描述中, 錯(cuò)誤的是錯(cuò)誤的是( ) a. 具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈都有生物學(xué)活性具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈都有生物學(xué)活性 b. 三級(jí)結(jié)構(gòu)是單體蛋白質(zhì)或亞基的空間結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)是單

34、體蛋白質(zhì)或亞基的空間結(jié)構(gòu) c. 三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由次級(jí)鍵維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由次級(jí)鍵維持 d. 親水基團(tuán)多位于三級(jí)結(jié)構(gòu)的表面親水基團(tuán)多位于三級(jí)結(jié)構(gòu)的表面3. 在有關(guān)蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的描述中在有關(guān)蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的描述中, 正確的是正確的是( ) a. 蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由二硫鍵維系蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由二硫鍵維系 b. 四級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)保持生物學(xué)活性的必要條件四級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)保持生物學(xué)活性的必要條件 c. 蛋白質(zhì)都有四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)都有四級(jí)結(jié)構(gòu) d. 蛋白質(zhì)亞基間由非共價(jià)鍵聚合蛋白質(zhì)亞基間由非共價(jià)鍵聚合 4. 4. 每一種完整蛋白質(zhì)分子必定具有（每一種完整蛋白質(zhì)分子必定具有（ ） a. a.

35、螺旋螺旋 b. b. - -折疊折疊 c. c. 三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) d. d. 四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu) 5. 5. 鹽析法沉淀蛋白質(zhì)的原理鹽析法沉淀蛋白質(zhì)的原理 a. a. 中和電荷，破壞水化膜中和電荷，破壞水化膜 b. b. 鹽與蛋白質(zhì)結(jié)合成不溶性蛋白鹽鹽與蛋白質(zhì)結(jié)合成不溶性蛋白鹽 c. c. 調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)溶液的等電點(diǎn)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)溶液的等電點(diǎn) d. d. 降低蛋白質(zhì)溶液的介電常數(shù)降低蛋白質(zhì)溶液的介電常數(shù)a.b.c.d.a.b.c.d. 6. 6. 空間結(jié)構(gòu)包括（）空間結(jié)構(gòu)包括（） a -a -螺旋螺旋 b -b -折疊折疊 c c 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 d d 亞基亞基 e e 超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)7. 7.

36、 右手右手-螺旋螺旋 是一種很穩(wěn)定的構(gòu)象，穩(wěn)定的主要原因（）是一種很穩(wěn)定的構(gòu)象，穩(wěn)定的主要原因（） a a 螺旋內(nèi)有芳香氨基酸殘基螺旋內(nèi)有芳香氨基酸殘基 b b 螺旋內(nèi)所有肽鍵的螺旋內(nèi)所有肽鍵的-nh-nh與與coco都參與氫鍵形成都參與氫鍵形成 c c 側(cè)鏈基團(tuán)從螺旋中向外伸出，不彼此作用側(cè)鏈基團(tuán)從螺旋中向外伸出，不彼此作用 d d 每一個(gè)碳碳連鍵的旋轉(zhuǎn)度都相同每一個(gè)碳碳連鍵的旋轉(zhuǎn)度都相同8. -8. -轉(zhuǎn)角中肽鏈主鏈出現(xiàn)（）轉(zhuǎn)角中肽鏈主鏈出現(xiàn)（） a 80a 800 0 b 180 b 1800 0 c60 c600 0 d150 d1500 0 10. 變性蛋白質(zhì)溶解度減少的原因是（）變性蛋白質(zhì)溶解度減少的原因是（） a 蛋白質(zhì)分子表面電荷減少蛋白質(zhì)分子表面電荷減少 b 蛋白質(zhì)分