南京醫(yī)科大學(xué)生課件

1、第一篇第一篇生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) protein核酸核酸 nucleic acid多糖多糖酶酶 enzyme第一章第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能protein pro, pr, p 蛋白質(zhì)是生物體的基本組成成分之一，幾蛋白質(zhì)是生物體的基本組成成分之一，幾乎參與了生命活動(dòng)的所有過(guò)程。乎參與了生命活動(dòng)的所有過(guò)程。 含量：含量：約占約占固體固體成分的近成分的近1/2（45%） 種類：種類：一個(gè)真核細(xì)胞達(dá)數(shù)千種，每一種一個(gè)真核細(xì)胞達(dá)數(shù)千種，每一種 均有其特定的結(jié)構(gòu)與功能均有其特定的結(jié)構(gòu)與功能分布廣分布廣第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的分子組成碳、氫

2、、氧、碳、氫、氧、氮氮 、硫、硫 （ c、h、o、n、s ） 以及磷、以及磷、 鐵、鐵、 銅、銅、 鋅、鋅、 碘、碘、 硒硒元素組成元素組成: : 蛋白質(zhì)平均含氮量（蛋白質(zhì)平均含氮量（n%n%）：）：16%16% 蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量= =含氮克數(shù)含氮克數(shù)6.256.25（凱氏定氮法）（凱氏定氮法）氨基酸的通式氨基酸的通式一、基本組成單位一、基本組成單位氨基酸氨基酸 (amino acid, aa)ccoohhrh2n參與編碼蛋白質(zhì)的基本氨基酸，只有參與編碼蛋白質(zhì)的基本氨基酸，只有2020種。種。l1. 20種種aa中除中除pro外，與羧基相外，與羧基相連的連的-碳原子上都有一個(gè)氨基，碳原子上

3、都有一個(gè)氨基，因而稱因而稱-氨基酸。氨基酸。l2. 不同的不同的-aa，其，其r側(cè)鏈不同。側(cè)鏈不同。氨基酸氨基酸r側(cè)鏈對(duì)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和側(cè)鏈對(duì)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)有重要影響。理化性質(zhì)有重要影響。l3. 除除gly的的r側(cè)鏈為側(cè)鏈為h原子外，其原子外，其他他aa的的-碳原子都是不對(duì)稱碳原碳原子都是不對(duì)稱碳原子，可形成不同的構(gòu)型，因而具子，可形成不同的構(gòu)型，因而具有旋光性。有旋光性。組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸都為組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸都為l-aa（gly, pro除除外）外）。氨基酸的分類氨基酸的分類按側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)可分為：按側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)可分為： 非極性、疏水性非極性、疏水性氨基酸氨

4、基酸 極性、中性極性、中性氨基酸氨基酸 芳香族芳香族 氨基酸氨基酸 酸性酸性氨基酸氨基酸 堿性堿性氨基酸氨基酸甘氨酸甘氨酸 glycine gly g 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine ala a 6.00纈氨酸纈氨酸 valine val v 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine leu l 5.98 異亮氨酸異亮氨酸 isoleucine ile i 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine phe f 5.48脯氨酸脯氨酸 proline pro p 6.30支鏈氨基酸支鏈氨基酸亞氨基酸亞氨基酸纈氨酸纈氨酸亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸valleu ile苯丙氨酸苯丙氨酸

5、phe芳香族氨基酸芳香族氨基酸脯氨酸脯氨酸pro吡咯烷環(huán)吡咯烷環(huán)-雜環(huán)氨基酸雜環(huán)氨基酸色氨酸色氨酸 tryptophan trp w 5.89絲氨酸絲氨酸 serine ser s 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine tyr y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine cys c 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine met m 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine asn n 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine gln q 5.65 蘇氨酸蘇氨酸 threonine thr t 5.602. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸含酰胺基氨基酸含酰胺基氨基酸色氨

6、酸色氨酸t(yī)rp酪氨酸酪氨酸t(yī)yr苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine phe f 5.48芳香族氨基酸芳香族氨基酸吲哚環(huán)吲哚環(huán)-雜環(huán)氨基酸雜環(huán)氨基酸酪氨酸酪氨酸t(yī)yr絲氨酸絲氨酸蘇氨酸蘇氨酸serthr羥基氨基酸羥基氨基酸 半胱氨酸半胱氨酸 蛋氨酸蛋氨酸 cys met含硫氨基酸含硫氨基酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺glnasn天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid asp d 2.97 谷氨酸谷氨酸 glutamic acid glu e 3.22 賴氨酸賴氨酸 lysine lys k 9.74精氨酸精氨酸 arginine arg r 10.76組氨酸組氨酸 histi

7、dine his h 7.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸-胍基胍基咪唑基咪唑基雜環(huán)氨基酸雜環(huán)氨基酸 1968年年美國(guó)美國(guó)dudrick，在研究人體營(yíng)養(yǎng)學(xué)工作中，利用，在研究人體營(yíng)養(yǎng)學(xué)工作中，利用結(jié)晶氨基酸配出了結(jié)晶氨基酸配出了氨基酸輸液氨基酸輸液，挽救了很多病人的生命。因，挽救了很多病人的生命。因此氨基酸營(yíng)養(yǎng)輸液是繼此氨基酸營(yíng)養(yǎng)輸液是繼“疫苗疫苗”、“維生素維生素”、“抗生素抗生素”之后，被譽(yù)為二十世紀(jì)醫(yī)療史上的四個(gè)里程碑。之后，被譽(yù)為二十世紀(jì)醫(yī)療史上的四個(gè)里程碑。我國(guó)氨基酸類藥物的發(fā)展我國(guó)氨基酸類藥物的發(fā)展1953年藥典，年藥典，1960年藥典都為年藥典都為0；19

8、77年藥典為年藥典為4種；種；1985年藥典為年藥典為3種；種；1990年藥典為年藥典為5種；種；1995年藥典為年藥典為12種；種；1998年增補(bǔ)版藥典為年增補(bǔ)版藥典為26種；種；2000年藥典原料藥年藥典原料藥22種，制劑種，制劑4種。種。合理使用氨基酸輸液合理使用氨基酸輸液l（1）營(yíng)養(yǎng)不良用氨基酸。這類氨基酸是以必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸按適當(dāng)配比組成的，并含有部分碳水化合物、維生素、電解質(zhì)等，可促進(jìn)體內(nèi)蛋白代謝正常，糾正其負(fù)平衡。用于各種疾病引起的低蛋白血癥，以及手術(shù)、大面積燒傷、嚴(yán)重創(chuàng)傷等引起的氨基酸不足。l（2）肝病用氨基酸。常用的此類氨基酸注射液有支鏈氨基酸3h注射液

9、、14氨基酸-800注射液、6氨基酸-520注射液、6合氨基酸注射液（肝醒靈）、肝安注射液、19復(fù)合氨基酸注射液等。主要用于急性、亞急性、慢性重癥肝炎，活動(dòng)性慢性肝炎及肝硬化、肝昏迷，還可用于肝膽手術(shù)前后，能明顯提高血漿支鏈氨基酸濃度，提高血清白蛋白含量，使負(fù)氮平衡很快轉(zhuǎn)為正氮平衡。ll（3）腎衰用氨基酸。目前國(guó)內(nèi)用于腎衰的是由8種必需氨基酸添加適量組氨酸配制而成的氨基酸注射液。如復(fù)合氨基酸9r注射液，可提高體內(nèi)必需氨基酸的含量，使儲(chǔ)留在體內(nèi)的尿素氨合成為非必需氨基酸而再利用，緩解尿毒癥癥狀。ll（4）代血漿用氨基酸。臨床應(yīng)用的有低分子右旋糖酐氨基酸注射液。本品除可維持血容量及機(jī)體所需營(yíng)養(yǎng)成分

10、外，有降低血液粘度，改善微循環(huán)，防止紅細(xì)胞凝集的作用。主要用于創(chuàng)傷或外科手術(shù)中，為及時(shí)搶救嚴(yán)重失血性休克的患者，以彌補(bǔ)代血漿不具營(yíng)養(yǎng)成分的缺點(diǎn)。l氮平衡有以下三種情況；l1，氮平衡.攝入氮等于排出氮叫做總氮平衡.這表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量和分解量處于動(dòng)態(tài)平衡.一般營(yíng)養(yǎng)正常的健康成年人就屬于這種情況.l2，正氮平衡.攝入氮大于排出氮叫做正氮平衡.這表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量大于分解量。生長(zhǎng)期的兒童少年，孕婦和恢復(fù)期的傷病員等就屬于這種情況.所以，在這些人的飲食中，應(yīng)該盡量多給些含蛋白質(zhì)豐富的食物.l3，負(fù)氮平衡.攝入氮小于排出氮叫做負(fù)氮平衡，即由食氮量少于排泄物中的氮量。這表明體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成量小于分

11、解量.慢性消耗性疾病，組織創(chuàng)傷和饑餓等就屬于這種情況.蛋白質(zhì)攝入不足，就會(huì)導(dǎo)致身體消瘦，對(duì)疾病的抵抗力降低，患者的傷口難以愈合等.當(dāng)攝入的氨基酸少于消耗的氨基酸時(shí)，將物攝入的出現(xiàn)如營(yíng)養(yǎng)不良、腰酸背痛、頭昏目眩、體弱多病、代謝功能衰退等癥狀。氨基酸的理化性質(zhì)氨基酸的理化性質(zhì)1. 1. 兩性解離及等電點(diǎn)兩性解離及等電點(diǎn) 在某一溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)在某一溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，呈電中性，此時(shí)該溶液的及程度相等，呈電中性，此時(shí)該溶液的ph值即為該氨基值即為該氨基酸的酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn) (isoelectric point，pi )。 含有共軛雙鍵的芳香族氨

12、含有共軛雙鍵的芳香族氨基酸基酸 trp, tyr 的最大吸收峰的最大吸收峰在在280nm波長(zhǎng)附近。波長(zhǎng)附近。2. 2. 紫外吸收性質(zhì)紫外吸收性質(zhì) 該藍(lán)紫色化合物在該藍(lán)紫色化合物在570nm570nm波長(zhǎng)處有最波長(zhǎng)處有最大吸收，可用于氨基酸的定量分析。大吸收，可用于氨基酸的定量分析。3. 3. 茚三酮反茚三酮反應(yīng)應(yīng)藍(lán)紫色化合物藍(lán)紫色化合物二、二、 肽與肽鍵肽與肽鍵 (peptide and peptide bond)二肽二肽寡肽；多肽寡肽；多肽; 蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。肽鍵肽鍵氨基酸殘基氨基酸殘基 (residue)三、生物活性肽三、生物活性肽 (bioactive peptide) l谷胱甘肽谷胱甘

13、肽 （glutathione, gsh）l多肽類激素多肽類激素 如催產(chǎn)素、加壓素、血管緊張素、促腎上腺皮質(zhì)激如催產(chǎn)素、加壓素、血管緊張素、促腎上腺皮質(zhì)激素、促甲狀腺素釋放激素、促性腺激素釋放激素等素、促甲狀腺素釋放激素、促性腺激素釋放激素等l神經(jīng)肽（神經(jīng)肽（neuropeptide） 如腦啡肽、如腦啡肽、 -內(nèi)啡肽、強(qiáng)啡肽、孤啡肽、內(nèi)啡肽、強(qiáng)啡肽、孤啡肽、p物質(zhì)、物質(zhì)、神經(jīng)肽神經(jīng)肽y等等與嗎啡受體結(jié)合，產(chǎn)生跟嗎啡、鴉片劑一樣有止痛和欣快感 .谷胱甘肽（谷胱甘肽（glutathione, gsh）還原型還原型氧化型氧化型-肽鍵肽鍵(1) 體內(nèi)重要的還原劑體內(nèi)重要的還原劑 保護(hù)蛋白質(zhì)和酶分子中的巰

14、基免遭氧化，保護(hù)蛋白質(zhì)和酶分子中的巰基免遭氧化，使蛋白質(zhì)處于活性狀態(tài)。使蛋白質(zhì)處于活性狀態(tài)。 (2) (2) 谷胱甘肽的巰基作用谷胱甘肽的巰基作用 可以與致癌劑或藥物等結(jié)合可以與致癌劑或藥物等結(jié)合, ,從而阻斷這從而阻斷這些化合物與些化合物與dna、rna或或蛋白質(zhì)結(jié)合，保護(hù)機(jī)體免遭毒性損害。蛋白質(zhì)結(jié)合，保護(hù)機(jī)體免遭毒性損害。促甲狀腺素釋放激素（促甲狀腺素釋放激素（3肽）肽） 由下丘腦分泌，促進(jìn)腺垂體分泌促甲狀腺素。由下丘腦分泌，促進(jìn)腺垂體分泌促甲狀腺素。含量低、活性高、作用廣泛而又復(fù)雜,在體內(nèi)調(diào)節(jié)多種多樣的生理功能,如痛覺(jué)、睡眠、情緒、學(xué)習(xí)與記憶 l血管緊張素是一種經(jīng)典的重要心血管活性多肽,

15、其一級(jí)結(jié)構(gòu)為:nh2-asp-arg-val-tyr-ile-his-pro-phe-oh.它作用于型受體(at)產(chǎn)生縮血管作用,作用于型受體(at),則引起血管擴(kuò)張,對(duì)抗自己的縮血管作用.這種同一分子,作用于不同受體,產(chǎn)生相互對(duì)立和拮抗效應(yīng)的現(xiàn)象已引起科學(xué)家的關(guān)注l對(duì)ang在溶液中的構(gòu)象作了探討.ang在溶液中的構(gòu)象不穩(wěn)定,其中已經(jīng)提出的構(gòu)象有螺旋、折疊、l轉(zhuǎn)角lang的這種柔性無(wú)規(guī)構(gòu)象,適合其面對(duì)不同受體時(shí)l選擇不同的構(gòu)象,進(jìn)而發(fā)揮不同的生理功能.第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是蛋白質(zhì)是氨基酸氨基酸通過(guò)通過(guò)肽鍵肽鍵相連形成的具有相連形成的具有三維結(jié)構(gòu)的生物大分三維結(jié)構(gòu)

16、的生物大分子。一般將蛋白質(zhì)分子。一般將蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)分為子的結(jié)構(gòu)分為四個(gè)層四個(gè)層次次來(lái)學(xué)習(xí)（空間）。來(lái)學(xué)習(xí)（空間）。ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase理論上蛋白質(zhì)有無(wú)窮盡的結(jié)構(gòu)，實(shí)際上只有有限的模塊一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure)(primary structure) 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)就是蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸殘基蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序。的排列順序。主要化學(xué)鍵是主要化學(xué)鍵是肽鍵肽鍵，有的還包含，有的還包含二硫鍵二硫鍵。 一級(jí)結(jié)構(gòu)并不是空間結(jié)構(gòu)的唯一決定因素

17、絲氨酸蛋白酶抑制劑家族的成員中一級(jí)結(jié)構(gòu)的成對(duì)相似度有時(shí)絲氨酸蛋白酶抑制劑家族的成員中一級(jí)結(jié)構(gòu)的成對(duì)相似度有時(shí)低到低到25%，但是他們的保守核心在二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)上仍然是非常的，但是他們的保守核心在二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)上仍然是非常的相似。相似。二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure)(secondary structure) 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈骨架蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈骨架中若干中若干肽單元肽單元，各自沿一定的軸盤(pán)旋或折疊，各自沿一定的軸盤(pán)旋或折疊，并以并以氫鍵氫鍵為主要次級(jí)鍵而形成的有規(guī)則或無(wú)為主要次級(jí)鍵而形成的有規(guī)則或無(wú)規(guī)則的構(gòu)象，如規(guī)則

18、的構(gòu)象，如-螺旋、螺旋、-折疊、折疊、-轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲等。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)一般不涉及氨等。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)一般不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象?；釟埢鶄?cè)鏈的構(gòu)象。二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)單位二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)單位肽單元（肽單元（peptide unit）二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵 氫鍵氫鍵 (hydrogen bond)肽單元（肽單元（peptide unitpeptide unit） 肽鍵與相鄰的兩個(gè)肽鍵與相鄰的兩個(gè)-c-c原子所組成的殘基，稱為原子所組成的殘基，稱為肽單肽單元、元、肽單位、肽平面或酰胺平面肽單位、肽平面或酰胺平面(amide plane)(amide plan

19、e)。它們均。它們均位于位于同一個(gè)平面同一個(gè)平面上，且兩個(gè)上，且兩個(gè)-c-c原子呈原子呈反式反式排列。排列。肽單元具有這樣一些特性肽單元具有這樣一些特性： (1)早在早在1925年，年，pauling等人就發(fā)現(xiàn)，等人就發(fā)現(xiàn)，肽鍵肽鍵中的中的c-n鍵長(zhǎng)鍵長(zhǎng)0.132nm，比相鄰的，比相鄰的c-n單鍵單鍵(0.147nm)短，而較一般短，而較一般c=n雙鍵雙鍵(0.128nm)長(zhǎng)。長(zhǎng)?？梢?jiàn)，肽鍵中可見(jiàn)，肽鍵中-c-n-鍵的性質(zhì)介于單、雙鍵之間，鍵的性質(zhì)介于單、雙鍵之間，具有部分雙鍵的性質(zhì)具有部分雙鍵的性質(zhì)，因而，因而不能旋轉(zhuǎn)不能旋轉(zhuǎn)，這就將，這就將其固定在一個(gè)平面之內(nèi)。其固定在一個(gè)平面之內(nèi)。cc

20、nohccc nohc(2) 肽鍵的肽鍵的c及及n周圍三個(gè)鍵角之周圍三個(gè)鍵角之和均為和均為360，說(shuō)，說(shuō)明都處于一個(gè)平明都處于一個(gè)平面上，也就是說(shuō)面上，也就是說(shuō)肽單元的六個(gè)原肽單元的六個(gè)原子基本上同處于子基本上同處于一個(gè)平面，是一一個(gè)平面，是一個(gè)剛性平面，這個(gè)剛性平面，這就是肽鍵平面。就是肽鍵平面。(3) 肽鍵中的肽鍵中的c-n既然具有雙鍵性質(zhì)，就會(huì)有順既然具有雙鍵性質(zhì)，就會(huì)有順?lè)床煌牧Ⅲw異構(gòu)，已證實(shí)反不同的立體異構(gòu)，已證實(shí)肽單元兩個(gè)肽單元兩個(gè)-碳原子碳原子呈反向分布。呈反向分布。肽鏈中能夠肽鏈中能夠旋轉(zhuǎn)的只有旋轉(zhuǎn)的只有-碳原子所形成碳原子所形成的單鍵，此單的單鍵，此單鍵的旋轉(zhuǎn)決定鍵的旋轉(zhuǎn)決

21、定兩個(gè)肽鍵平面兩個(gè)肽鍵平面的位置關(guān)系，的位置關(guān)系，于是肽平面成于是肽平面成為肽鏈盤(pán)曲折為肽鏈盤(pán)曲折疊的基本單位。疊的基本單位。-螺旋螺旋 (-helix)-折疊折疊(-pleated sheet)-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 (turn or -bend)無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲 (random coil) 肽單元上肽單元上c所連的所連的兩個(gè)單鍵兩個(gè)單鍵的旋轉(zhuǎn)角度，決定兩個(gè)相連肽的旋轉(zhuǎn)角度，決定兩個(gè)相連肽單元的相對(duì)空間位置，由于肽平面和氨基酸殘基側(cè)鏈單元的相對(duì)空間位置，由于肽平面和氨基酸殘基側(cè)鏈r基對(duì)多基對(duì)多肽鏈構(gòu)象的限制作用，二級(jí)結(jié)構(gòu)只有以下幾種主要形式：肽鏈構(gòu)象的限制作用，二級(jí)結(jié)構(gòu)只有以下幾種主要形式： 多個(gè)肽平多

22、個(gè)肽平面通過(guò)面通過(guò)cc的的旋轉(zhuǎn)，相互之旋轉(zhuǎn)，相互之間緊密盤(pán)曲成間緊密盤(pán)曲成穩(wěn)固的右手螺穩(wěn)固的右手螺旋。旋。-helix 主鏈螺旋主鏈螺旋上升，上升，每每3.63.6個(gè)個(gè)氨基酸殘基上氨基酸殘基上升一圈，螺距升一圈，螺距0.54nm0.54nm。肽平肽平面和螺旋長(zhǎng)軸面和螺旋長(zhǎng)軸平行。平行。-helix 相鄰兩圈螺旋相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中羰基氧之間借肽鍵中羰基氧 ( (co) )和亞氨基氫和亞氨基氫(n(nh h) )形成許多鏈內(nèi)形成許多鏈內(nèi)氫氫鍵鍵，即每一個(gè)氨基酸，即每一個(gè)氨基酸殘基中的亞氨基氫和殘基中的亞氨基氫和前面相隔三個(gè)殘基的前面相隔三個(gè)殘基的羰基氧之間形成氫鍵，羰基氧之間形成氫鍵，這這是

23、穩(wěn)定是穩(wěn)定-螺旋的螺旋的主要化學(xué)鍵。主要化學(xué)鍵。-helix氫鍵對(duì)于生物高分子具有尤其重要的意義 l氫鍵氫鍵是分子間作用力的一種，是一種永久偶極之間的作用力，氫鍵發(fā)生在已經(jīng)以共價(jià)鍵與其它原子鍵合的氫原子與另一個(gè)原子之間（x-hy），通常發(fā)生氫鍵作用的氫原子兩邊的原子（x、y）都是電負(fù)性較強(qiáng)的原子。 nh:o（8kj/mol或1.9kcal/mol） 肽鏈中氨基酸殘基側(cè)鏈肽鏈中氨基酸殘基側(cè)鏈r r基，分基，分布在螺旋外側(cè)布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小及電，其形狀、大小及電荷均會(huì)影響荷均會(huì)影響-螺旋的形成。螺旋的形成。-helix 是肽鏈相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)，肽平面之間折疊成是肽鏈相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)，肽平面之間

24、折疊成鋸齒狀鋸齒狀，相鄰肽平面間呈，相鄰肽平面間呈110110角。角。依靠?jī)蓷l肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的兩段肽鏈間的羰依靠?jī)蓷l肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的兩段肽鏈間的羰基氧與亞氨基氫形成氫鍵，使構(gòu)象穩(wěn)定。也就是說(shuō)，基氧與亞氨基氫形成氫鍵，使構(gòu)象穩(wěn)定。也就是說(shuō)，氫鍵是穩(wěn)定氫鍵是穩(wěn)定-折疊的主要化學(xué)鍵。折疊的主要化學(xué)鍵。-pleated sheet 兩段肽鏈可以是平行的，也可以是反平行的。兩段肽鏈可以是平行的，也可以是反平行的。即前即前者兩條鏈從者兩條鏈從n n端到端到c c端是同方向的，后者是反方向的。端是同方向的，后者是反方向的。-折折疊結(jié)構(gòu)的形式十分多樣，正、反平行還可以相互交替。平疊結(jié)構(gòu)的形式十分多樣，正、

25、反平行還可以相互交替。平行的行的-折疊結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)殘基的間距為折疊結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)殘基的間距為0.65nm0.65nm；反平行的；反平行的-折疊結(jié)構(gòu)，則間距為折疊結(jié)構(gòu)，則間距為0.7nm0.7nm。氨基酸殘基的側(cè)鏈氨基酸殘基的側(cè)鏈r r基分布在片層的上方或下方基分布在片層的上方或下方。-折疊，折疊， -helix動(dòng)態(tài)變化動(dòng)態(tài)變化turn蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)蛋白質(zhì)分子中，肽鏈經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)常會(huì)出現(xiàn)180180的回折，的回折，在這種回折角處的構(gòu)象在這種回折角處的構(gòu)象就是就是-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角(-turn)(-turn)或稱或稱-折角折角(-bend)(-bend)。-轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨轉(zhuǎn)角中，第一個(gè)氨基酸殘基的羰基

26、氧與第基酸殘基的羰基氧與第四個(gè)殘基的亞氨基氫形四個(gè)殘基的亞氨基氫形成成氫鍵氫鍵，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。定。氫鍵氫鍵random coil 無(wú)規(guī)卷曲泛指那些不能被歸入明確的二級(jí)結(jié)構(gòu)無(wú)規(guī)卷曲泛指那些不能被歸入明確的二級(jí)結(jié)構(gòu)如折疊或螺旋的多肽區(qū)段。實(shí)際上這些區(qū)段大多數(shù)如折疊或螺旋的多肽區(qū)段。實(shí)際上這些區(qū)段大多數(shù)既不是卷曲，也不是完全無(wú)規(guī)的。這些既不是卷曲，也不是完全無(wú)規(guī)的。這些“無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲”也像其它二級(jí)結(jié)構(gòu)那樣是明確而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，但是也像其它二級(jí)結(jié)構(gòu)那樣是明確而穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，但是它們受氨基酸殘基側(cè)鏈它們受氨基酸殘基側(cè)鏈r基相互作用的影響很大。這基相互作用的影響很大。這類有序的非重復(fù)性結(jié)構(gòu)

27、經(jīng)常構(gòu)成類有序的非重復(fù)性結(jié)構(gòu)經(jīng)常構(gòu)成酶活性部位酶活性部位和其它和其它蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)特異的功能部位特異的功能部位。存在二級(jí)結(jié)構(gòu)與三級(jí)結(jié)構(gòu)域之間的規(guī)律性-氨基酸側(cè)鏈的穩(wěn)定的保守的相互作用（保守的側(cè)鏈相互作用區(qū)）。蛋白質(zhì)的進(jìn)化是以蛋白質(zhì)的生理功能為基礎(chǔ)。模體模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)個(gè)有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱為有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形式主要有二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形式主要有3 3種

28、：種：， 。 許多蛋白質(zhì)分子中可以有許多蛋白質(zhì)分子中可以有二個(gè)或三個(gè)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的的肽段肽段，在空間位置上相互接近，形成特殊的空間結(jié)構(gòu)，在空間位置上相互接近，形成特殊的空間結(jié)構(gòu)，稱其為稱其為“模體模體”（motif）。模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)( (tertiary structure) ) 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上, ,進(jìn)一步盤(pán)曲或折迭而形成的進(jìn)一步盤(pán)曲或折迭而形成的。也就是。也就是整條多肽鏈中所有原子或基團(tuán)整條多肽鏈中所有原子或基團(tuán)在三維空間的

29、在三維空間的排布位置。排布位置。 肌紅蛋白肌紅蛋白 (myoglobin, mb)一條長(zhǎng)為一條長(zhǎng)為153個(gè)氨基個(gè)氨基酸的多肽鏈和一個(gè)血酸的多肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成。共有紅素輔基組成。共有8段段-螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)(a-h）功能功能: 儲(chǔ)存儲(chǔ)存o2血紅素的結(jié)構(gòu)式血紅素的結(jié)構(gòu)式肌紅蛋白結(jié)合氧示意圖肌紅蛋白結(jié)合氧示意圖 蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定主要靠蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定主要靠次級(jí)鍵次級(jí)鍵，包括，包括氫鍵、鹽氫鍵、鹽鍵、疏水鍵以及范德華力鍵、疏水鍵以及范德華力等。此外，等。此外， 某些蛋白質(zhì)中某些蛋白質(zhì)中二硫鍵二硫鍵也起也起著重要的作用。著重要的作用。二硫鍵二硫鍵 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(domain)

30、(domain): :大大分子蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)分子蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€(gè)或數(shù)?？煞指畛梢粋€(gè)或數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，各自折疊得較為域，各自折疊得較為緊密，并且行使各自緊密，并且行使各自的功能。的功能。 切割結(jié)構(gòu)域單獨(dú)研究是常用方法。 幫助新生蛋白質(zhì)的正確折疊、裝配、跨膜運(yùn)輸和轉(zhuǎn)位，阻止蛋白質(zhì)的變性和聚集，參與錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)的水解，抑制錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)的分泌。分子伴侶分子伴侶（chaperon）1.熱休克蛋白熱休克蛋白heat shock proteins, hsps2.伴侶蛋白；伴侶蛋白；3.核質(zhì)蛋白核質(zhì)蛋白1.很多蛋白質(zhì)的折疊或者是在高溫失活后（即所謂的熱休克），都通

31、常需要分子伴侶的協(xié)助達(dá)到或恢復(fù)到其自然狀態(tài)。2.分子伴侶并不是只在熱休克時(shí)才出現(xiàn)的，它們一直存在于細(xì)胞內(nèi)。蛋白質(zhì)在折疊時(shí)，總體來(lái)說(shuō)是朝著降低能量的方向進(jìn)行的。不過(guò)有時(shí)候它會(huì)進(jìn)入所謂的“能井”中。這些狀態(tài)并非其能量最低狀態(tài)，但是蛋白質(zhì)卻因?yàn)槿狈ν庠茨芰慷荒茉匠瞿芫蛘呤且荛L(zhǎng)的時(shí)間才能做到。3.這時(shí)分子伴侶會(huì)發(fā)揮其作用，幫助蛋白質(zhì)折疊回正確狀態(tài)并加速這一過(guò)程。4.從另一個(gè)角度看，所有的分子伴侶都能識(shí)別疏水性區(qū)域。因?yàn)樽匀粻顟B(tài)下的蛋白質(zhì)會(huì)隱藏其疏水性區(qū)域，只有在不正確折疊的情況下才暴露出這些區(qū)域。分子伴侶便依靠疏水性作用與其底物結(jié)合，發(fā)揮作用 。伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊

32、中的作用蛋白質(zhì)的折疊相關(guān)疾病蛋白質(zhì)的折疊相關(guān)疾病l蛋白質(zhì)的翻譯是在er的核糖體上進(jìn)行的。通過(guò)sec61復(fù)合物，未折疊多肽鏈轉(zhuǎn)運(yùn)到er腔內(nèi)。在er腔內(nèi)這些多肽鏈通常先進(jìn)行n-端糖基化修飾，進(jìn)而折疊成二級(jí)及三級(jí)結(jié)構(gòu)，最終被二硫鍵固定。er腔內(nèi)的氧化環(huán)境，大量分子伴侶和折疊酶對(duì)er執(zhí)行功能至關(guān)重要，這些分子伴侶和折疊酶可以提高蛋白質(zhì)的折疊效率，保證只有正確折疊的蛋白才能轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體。ler是一種非常敏感的細(xì)胞器，一旦內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)破壞，蛋白質(zhì)就無(wú)法進(jìn)行正確折疊，包括：缺乏分子伴侶或細(xì)胞能量；ca2+缺乏；氧化還原環(huán)境破壞；蛋白質(zhì)變異；二硫鍵減少5。越來(lái)越多的錯(cuò)誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔聚積從而引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

33、endoplasmicreticulumstress，ers）l由于多種誘因會(huì)導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，比如缺氧、缺血、高脂、高糖、紫外線照射、缺血再灌注等，因此，涉及到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的疾病幾乎涵蓋了各個(gè)系統(tǒng)，包括循環(huán)系統(tǒng)疾病如心功能不全、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化；內(nèi)分泌系統(tǒng)如糖尿??；腎臟系統(tǒng)如腎功能不全；神經(jīng)系統(tǒng)疾病如腦梗塞、腦出血；眼科疾病如白內(nèi)障、青光眼等。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中首要反應(yīng)就是未折疊蛋白反應(yīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure）亞基亞基(subunit)(subunit)：由一條多肽鏈纏繞形成的具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的由一條多肽鏈纏繞形成的具有

34、獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖 主要穩(wěn)定因素：主要穩(wěn)定因素： 氫鍵、離子鍵氫鍵、離子鍵 由兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基之由兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基之間彼此以非共價(jià)鍵相互作用形間彼此以非共價(jià)鍵相互作用形成的更為復(fù)雜的空間構(gòu)象，稱成的更為復(fù)雜的空間構(gòu)象，稱為為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。功能多聚體實(shí)例，凋亡，炎癥復(fù)合體功能多聚體實(shí)例，凋亡，炎癥復(fù)合體生化課中將會(huì)接觸的幾個(gè)超大蛋白復(fù)合體生化課中將會(huì)接觸的幾個(gè)超大蛋白復(fù)合體l核糖體（真核生物核糖體（真核生物49+33種蛋白質(zhì)）種蛋白質(zhì)）p295l氧化呼吸鏈復(fù)合體氧化呼吸鏈復(fù)合體i,39蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) p161蛋白質(zhì)的

35、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的sector結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)l蛋白質(zhì)的進(jìn)化過(guò)程蛋白質(zhì)的進(jìn)化過(guò)程-結(jié)構(gòu)變化與功能相互適應(yīng)結(jié)構(gòu)變化與功能相互適應(yīng)的過(guò)程。的過(guò)程。l因此蛋白質(zhì)的進(jìn)化是在三維結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行因此蛋白質(zhì)的進(jìn)化是在三維結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。的。l序列劃分的保守氨基酸較少的氨基酸，功能結(jié)序列劃分的保守氨基酸較少的氨基酸，功能結(jié)構(gòu)相似。構(gòu)相似。l提出了以功能劃分的保守亞三級(jí)結(jié)構(gòu)：提出了以功能劃分的保守亞三級(jí)結(jié)構(gòu)：sector.proteinsectors:evolutionaryunitsofthree-dimensionalstructure1.the red, blue, and green sec

36、tors shown together on the three dimensional structure.2.all sectors are similarity buried in the protein core.3.biochemical independence4.sector是蛋白質(zhì)進(jìn)化的基本單元。 按組成成分：按組成成分： 單純蛋白（僅含氨基酸）單純蛋白（僅含氨基酸） 結(jié)合蛋白（單純蛋白結(jié)合蛋白（單純蛋白+輔基）輔基） 按形狀分：按形狀分： 球蛋白球蛋白 纖維蛋白纖維蛋白按功能分：按功能分：蛋白質(zhì)家族蛋白質(zhì)家族-擁有保守的擁有保守的sector功能分區(qū)功能分區(qū)但是序列保守性較差

37、。但是序列保守性較差。五、蛋白質(zhì)的分類五、蛋白質(zhì)的分類網(wǎng)址：pfam.sanger.ac.uk第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 1. 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)空間蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而決定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。結(jié)構(gòu)，進(jìn)而決定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。anfinsen經(jīng)典實(shí)驗(yàn)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)變性變性復(fù)性復(fù)性核糖核酸酶核糖核酸酶2. 相似的一級(jí)結(jié)構(gòu)有相同或相似的生物學(xué)功能相似的一級(jí)結(jié)構(gòu)有相同或相似的生物學(xué)功能b30b30 b30鐮刀狀紅細(xì)胞性貧

38、血鐮刀狀紅細(xì)胞性貧血: :亞基亞基n n端的第端的第6 6位氨基酸殘基發(fā)生了改變，位氨基酸殘基發(fā)生了改變，gluvalgluval, ,這種變異來(lái)源于基因上遺傳信息的突變。這種變異來(lái)源于基因上遺傳信息的突變。正常正常 dna tgt ggg ctt ctt ttt mrna aca ccc gaa gaa aaa hba n端端 ser pro glu glu lys異常異常 dna tgt ggg cat ctt ttt mrna aca ccc gua gaa aaa hbs n端端 ser pro val glu lys 分子?。悍肿硬。旱暗鞍踪|(zhì)分子發(fā)白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)生變異所導(dǎo)致的疾

39、病致的疾病3. 一級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的改變影響其生物學(xué)活性一級(jí)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的改變影響其生物學(xué)活性l在氧分壓下降時(shí)hbs分子間相互作用，成為溶解度很低的螺旋形多聚體，使紅細(xì)胞扭曲成鐮狀細(xì)胞（鐮變）。 l紅細(xì)胞鐮變的初期是可逆的，給予氧可逆轉(zhuǎn)鐮變過(guò)程。但當(dāng)鐮變已嚴(yán)重?fù)p害紅細(xì)胞膜后，鐮變就變?yōu)椴豢赡?，即使將這種細(xì)胞置于有氧條件下，紅細(xì)胞仍保持鐮狀。鐮變的紅細(xì)胞僵硬，變形性差，發(fā)生溶血。 鐮刀型紅細(xì)胞鐮刀型紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 肌紅蛋白肌紅蛋白（myoglobin,mb）單體單體，153aa血紅蛋白血紅蛋白（hemoglobin , hb）

40、四聚體四聚體， 22 (22, 22): 141aa, (,): 146aamb與與hb氧合曲線的比較氧合曲線的比較氧飽和度氧飽和度= 100% mb與氧氣有著高度親和力，與氧氣有著高度親和力，其曲線為其曲線為雙曲線雙曲線。 與與mb相比，相比， hb與氧氣的親和與氧氣的親和力較低。其曲線為力較低。其曲線為s形曲線形曲線，表，表明明hb中各個(gè)亞基與氧氣的親和力中各個(gè)亞基與氧氣的親和力不一致。不一致。 hb中第一個(gè)亞基與氧中第一個(gè)亞基與氧氣結(jié)合后，將促進(jìn)后續(xù)亞基與氧氣結(jié)合后，將促進(jìn)后續(xù)亞基與氧氣的結(jié)合。這是由氣的結(jié)合。這是由hb的的變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)導(dǎo)致的。其作用在于導(dǎo)致的。其作用在于使使hb能夠

41、更能夠更有效地運(yùn)輸氧氣有效地運(yùn)輸氧氣。 mbo2mbo2+mb1 mmhghb的變構(gòu)效應(yīng)的變構(gòu)效應(yīng)也稱也稱別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)效應(yīng) 協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng) 一個(gè)亞基與配體結(jié)一個(gè)亞基與配體結(jié)合后，影響另一亞基與合后，影響另一亞基與配體的結(jié)合能力。配體的結(jié)合能力。促進(jìn)促進(jìn)正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng)抑制抑制負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng)o2血紅素與氧結(jié)血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑合后，鐵原子半徑變小，就能進(jìn)入卟變小，就能進(jìn)入卟啉環(huán)的小孔中，繼啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的而引起肽鏈位置的變動(dòng)。變動(dòng)。 proteins in motion（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾?。ㄈ┑鞍踪|(zhì)構(gòu)象改變與疾病 蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：若蛋白質(zhì)

42、的折疊發(fā)生：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理：有些蛋：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋酶的淀粉樣沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣沉淀的病理改變。白質(zhì)淀粉樣沉淀的病理改變。這類疾病包括這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥（阿爾茲海默?。⒑嗤ｎD舞蹈病

43、、年癡呆癥（阿爾茲海默病）、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。瘋牛病等。蛋白質(zhì)折疊病蛋白質(zhì)折疊病瘋牛病是由瘋牛病是由朊病毒蛋白朊病毒蛋白(prion protein, prp)引起的引起的具具有傳染性、遺傳性的神經(jīng)退行有傳染性、遺傳性的神經(jīng)退行性病變。性病變。 正常正常prp水溶性強(qiáng)、對(duì)蛋水溶性強(qiáng)、對(duì)蛋白酶敏感，含有多個(gè)白酶敏感，含有多個(gè)-螺旋螺旋，稱為稱為prpc。 prpc通過(guò)某種機(jī)通過(guò)某種機(jī)制可轉(zhuǎn)變成制可轉(zhuǎn)變成全為全為-折疊折疊的的prp(稱為稱為prpsc)。 prpsc水溶水溶性差、對(duì)性差、對(duì)蛋白酶耐受、熱穩(wěn)定、蛋白酶耐受、熱穩(wěn)定、而且可以傳染給其他個(gè)體，并而且可以傳染給其他個(gè)體，并致使其他個(gè)

44、體中正常的致使其他個(gè)體中正常的prpc通過(guò)某種機(jī)制重新折疊成通過(guò)某種機(jī)制重新折疊成prpsc。而。而prpsc可以相互聚集，可以相互聚集，形成淀粉樣沉淀而致病。形成淀粉樣沉淀而致病。prpc-螺旋螺旋prpsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變數(shù)學(xué)的重要性瘋牛病難以預(yù)防瘋牛病難以預(yù)防l不含核酸而僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成的可自我復(fù)制并具感染性的亞病毒因子。與普通蛋白質(zhì)不同，經(jīng)120130加熱4小時(shí)，紫外線，離子照射，甲醛消毒，并不能把這種傳染因子殺滅，對(duì)蛋白酶有抗性，但不能抵抗蛋白質(zhì)強(qiáng)變性劑，如：苯酚、尿酸。 l片層結(jié)構(gòu)的多肽具有自聚集的性質(zhì)，可以自聚集形成纖維

45、，為納米材料提供了新的研究思路。 l蛋白質(zhì)的可設(shè)計(jì)時(shí)代的到來(lái)。蛋白質(zhì)的可設(shè)計(jì)時(shí)代的到來(lái)。 蛋白質(zhì)是由蛋白質(zhì)是由氨基酸氨基酸組成的大分子化合物，其理化性質(zhì)組成的大分子化合物，其理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其分離純化一部分與氨基酸相似，一部分與氨基酸相似，如如兩性電離及兩性電離及等電點(diǎn)等電點(diǎn)、紫外吸收紫外吸收、呈色反應(yīng)呈色反應(yīng)等。等。也有一部分又不也有一部分又不同于氨基酸，如同于氨基酸，如高分子量、膠體高分子量、膠體性質(zhì)、沉淀、變性質(zhì)、沉淀、變性和凝固等。性和凝固等。

46、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)蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)等電點(diǎn)（pi） 在某一溶液中，蛋白質(zhì)所帶正負(fù)電荷在某一溶液中，蛋白質(zhì)所帶正負(fù)電荷相等，凈電荷為零時(shí)，此時(shí)該溶液的相等，凈電荷為零時(shí)，此時(shí)該溶液的ph值即為該蛋白質(zhì)的值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)等電點(diǎn) (isoelectric point，pi )。蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)分子量頗大，可自一蛋白質(zhì)分子量頗大，可自一萬(wàn)至百萬(wàn)之巨，故其分子的大萬(wàn)至百萬(wàn)之巨，故其分子的大小已達(dá)到膠粒小已達(dá)到膠粒1 1100nm100nm范圍之范圍之內(nèi)。因此蛋白質(zhì)溶液具有內(nèi)。因此蛋白質(zhì)溶液具有膠體膠體溶液溶液的性質(zhì)。的性質(zhì)。穩(wěn)定該親水膠體的

47、因素是穩(wěn)定該親水膠體的因素是：水化膜、顆粒表面電荷。水化膜、顆粒表面電荷。膠體性質(zhì)膠體性質(zhì)l膠體中的粒子會(huì)發(fā)生布朗運(yùn)動(dòng)。l膠體在光照下可以觀察到丁達(dá)爾效應(yīng)。l膠體粒子可以通過(guò)吸附離子而帶有電荷，同種膠體粒子帶有相同電荷。在電場(chǎng)中膠體出現(xiàn)電泳現(xiàn)象，同種膠體粒子會(huì)向某一極移動(dòng)。l膠體有介穩(wěn)性：由于同種膠體粒子所帶電性相同，在一般的情況下，它們之間的相互排斥阻礙了膠體粒子變大，使其不易聚集；另外，膠體粒子的布朗運(yùn)動(dòng)也使得它們不易聚集而沉降。l膠體可以通過(guò)濾紙，不可以通過(guò)半透膜。 天然蛋白質(zhì)在某些天然蛋白質(zhì)在某些物理或化學(xué)因素物理或化學(xué)因素作用下，作用下，其特定的其特定的空間結(jié)構(gòu)被破壞空間結(jié)構(gòu)被破壞，

48、從而導(dǎo)致，從而導(dǎo)致理化性質(zhì)改理化性質(zhì)改變變和和生物學(xué)活性的喪失生物學(xué)活性的喪失，稱為蛋白質(zhì)的變性作用，稱為蛋白質(zhì)的變性作用(denaturation)。變性主要是。變性主要是二硫鍵及非共價(jià)鍵二硫鍵及非共價(jià)鍵的斷裂，并不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸序列的改變。的斷裂，并不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸序列的改變。蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性-吳憲最早提出吳憲最早提出 溶解度降低、溶液的粘滯度溶解度降低、溶液的粘滯度增高、不容易結(jié)晶、易被酶增高、不容易結(jié)晶、易被酶消化。消化。變性的因素：加熱，乙醇等有機(jī)溶劑，強(qiáng)酸，強(qiáng)堿，重金屬離子，生物堿等蛋白質(zhì)的沉淀蛋白質(zhì)的沉淀 蛋白質(zhì)變性后，蛋白質(zhì)變性后，疏水基團(tuán)疏水基團(tuán)暴露，相互之間

49、容易聚集而發(fā)生沉暴露，相互之間容易聚集而發(fā)生沉淀。淀。值得注意的是，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。值得注意的是，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。 引起蛋白質(zhì)變性的因素：引起蛋白質(zhì)變性的因素： 物理因素：物理因素：加熱、加壓、脫水、攪拌、振蕩、紫外線加熱、加壓、脫水、攪拌、振蕩、紫外線 照射、超聲波的作用等照射、超聲波的作用等 化學(xué)因素：化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、尿素、重金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、尿素、重金屬鹽、 生物堿試劑、表面活性劑生物堿試劑、表面活性劑 ( (如如sds) sds) 等等蛋白質(zhì)變性的應(yīng)用：蛋白質(zhì)變性的應(yīng)用：利用：利用：高溫、高壓滅菌高溫、高壓滅菌利用：利用：低溫

50、保存酶、疫苗等，防止蛋白質(zhì)變性。低溫保存酶、疫苗等，防止蛋白質(zhì)變性。低溫保存柜低溫保存柜高壓滅菌鍋高壓滅菌鍋是否存在沒(méi)有蛋白質(zhì)的生命形態(tài)。 變性并非是不可逆的變化，變性并非是不可逆的變化，當(dāng)變性程度較輕時(shí)，當(dāng)變性程度較輕時(shí)，如去除變性因素，有的蛋白質(zhì)仍能恢復(fù)或部分恢復(fù)如去除變性因素，有的蛋白質(zhì)仍能恢復(fù)或部分恢復(fù)其原來(lái)的構(gòu)象及功能，其原來(lái)的構(gòu)象及功能，變性的可逆變化稱為復(fù)性變性的可逆變化稱為復(fù)性（renaturation）。）。變性容易復(fù)性很困難蛋白質(zhì)的吸收光譜及幾種呈色反應(yīng)蛋白質(zhì)的吸收光譜及幾種呈色反應(yīng)1. 蛋白質(zhì)的特征紫外吸收光波長(zhǎng)蛋白質(zhì)的特征紫外吸收光波長(zhǎng)280nm （主要是（主要是trp

51、、tyr的貢獻(xiàn)）的貢獻(xiàn)）2. 呈色反應(yīng)呈色反應(yīng)常可用于?？捎糜诘鞍踪|(zhì)定量蛋白質(zhì)定量雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)(biuret(biuret reaction) reaction)兩個(gè)或兩個(gè)以上的肽鍵兩個(gè)或兩個(gè)以上的肽鍵在堿性條件下與在堿性條件下與cucu2+2+反應(yīng)生成反應(yīng)生成紫紅色紫紅色物質(zhì)物質(zhì)folinfolin- -酚試劑反應(yīng)酚試劑反應(yīng)蛋白質(zhì)分子中的蛋白質(zhì)分子中的tyr在堿性條件下與酚試劑生成在堿性條件下與酚試劑生成藍(lán)色藍(lán)色化合物化合物茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)分子中的蛋白質(zhì)分子中的游離氨基和羧基游離氨基和羧基與茚三酮加熱生成與茚三酮加熱生成藍(lán)紫色藍(lán)紫色化合物化合物鹽析（鹽析（salt prec

52、ipitation）：中性鹽）：中性鹽（硫酸銨等），分段鹽析（硫酸銨等），分段鹽析有機(jī)試劑沉淀：乙醇、丙酮，低溫有機(jī)試劑沉淀：乙醇、丙酮，低溫 免疫沉淀：抗原免疫沉淀：抗原-抗體抗體電泳電泳(electrophoresis) :pi分子量的大小分子量的大小 透析透析（dialysis）：）： 半透膜半透膜層析層析（chromatography）：）：離子交換層析、親和層離子交換層析、親和層析、凝膠柱層析析、凝膠柱層析離心、超速離心離心、超速離心(ultracentrifugation)：沉降系數(shù)沉降系數(shù)s鹽析鹽析 將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等中性鹽將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等中性鹽加入蛋白質(zhì)溶液中

53、，中和蛋白質(zhì)顆粒表面加入蛋白質(zhì)溶液中，中和蛋白質(zhì)顆粒表面所帶的電荷，破壞其水化膜，導(dǎo)致蛋白質(zhì)所帶的電荷，破壞其水化膜，導(dǎo)致蛋白質(zhì)在水溶液中的穩(wěn)定因素被去除而沉淀。在水溶液中的穩(wěn)定因素被去除而沉淀。電泳電泳 帶電荷的蛋白質(zhì)等能夠在電場(chǎng)中向相反帶電荷的蛋白質(zhì)等能夠在電場(chǎng)中向相反的方向泳動(dòng)，稱為電泳。藉此可以使蛋白的方向泳動(dòng)，稱為電泳。藉此可以使蛋白質(zhì)等得到分離。質(zhì)等得到分離。電泳電泳（electrophoresis）雙向凝膠電泳技術(shù)雙向凝膠電泳技術(shù)尿毒癥尿毒癥（uremia）是指腎功能衰竭，因而使蛋白質(zhì)消化后產(chǎn)物、尿素等身體廢棄物無(wú)法排出，滯留體內(nèi)所產(chǎn)生的中毒現(xiàn)象。 層析層析chromatogra

54、phy 凝膠柱層析凝膠柱層析 離子交換層析離子交換層析 親和層析親和層析蛋白質(zhì)純化的原則蛋白質(zhì)純化的原則l三步純化，例如：三步純化，例如：his-反向反向his-離子交換。離子交換。小結(jié)小結(jié)l氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸的結(jié)構(gòu)通式l氨基酸的三字母英文縮寫(xiě)氨基酸的三字母英文縮寫(xiě)l氨基酸的分類氨基酸的分類l氨基酸的連接方式氨基酸的連接方式l蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(14)、穩(wěn)定的作用鍵、穩(wěn)定的作用鍵l氨基酸和蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)氨基酸和蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)l20種氨基酸中哪種分子量最?。糠N氨基酸中哪種分子量最?。縧哪些氨基酸是支鏈氨基酸？哪些氨基酸是支鏈氨基酸？l哪些氨基酸是芳香族氨基酸？哪些氨基酸是芳香族氨基酸？l哪些氨基酸是雜環(huán)氨基酸？哪些氨基酸是雜環(huán)氨基酸？l哪些氨基酸是羥基氨基酸？哪些氨基酸是羥基氨基酸？l哪些氨基酸是含酰胺基氨基酸？哪些氨基酸是含酰胺基氨基酸？l哪些氨基酸是