第5章蛋白質結構與功能

1、第五章第五章 蛋白質的結構與功能蛋白質的結構與功能 第一節(jié)第一節(jié) 活性蛋白質與前體活性蛋白質與前體第二節(jié)第二節(jié) 血紅蛋白的結構與功能血紅蛋白的結構與功能 第三節(jié)第三節(jié) 分子病分子病第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質分子進化蛋白質分子進化第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質變性蛋白質變性第六節(jié)第六節(jié) 蛋白質與活性多肽的界限蛋白質與活性多肽的界限第一節(jié)第一節(jié) 活性蛋白質與前體活性蛋白質與前體 三、兩類前體的不同功能三、兩類前體的不同功能二、酶與酶原二、酶與酶原一、激素與激素原一、激素與激素原一、激素與激素原一、激素與激素原一、激素與激素原一、激素與激素原（二）腦啡肽與前體（二）腦啡肽與前體 （一）胰島素與前體（一）胰島素與前體

2、（一）胰島素與前體（一）胰島素與前體 胰島素原分子包含一條由胰島素原分子包含一條由8181個氨基酸殘基組成的多肽鏈。鏈個氨基酸殘基組成的多肽鏈。鏈內有內有3 3對二硫鍵。其化學結構如圖對二硫鍵。其化學結構如圖5 5l l所示。所示。 B鏈（鏈（ l30）在前、）在前、 A鏈（鏈（6181）在后，連接肽）在后，連接肽（C肽鏈）插在中間。即：肽鏈）插在中間。即：H2NBCACOOH 在類胰蛋白酶及類羧肽酶在類胰蛋白酶及類羧肽酶 B 的催化下，從胰島素原的催化下，從胰島素原分子上切下分子上切下 Arg31、Arg32、Lys59以及以及Arg60 四個殘基四個殘基，從而釋放出，從而釋放出 C 肽，產(chǎn)

3、生了有生物活性的胰島素（圖肽，產(chǎn)生了有生物活性的胰島素（圖 52）。）。 C肽在胰島素原分子中起何作用？肽在胰島素原分子中起何作用？ 有不同的意見。其中，一個比較合理的意有不同的意見。其中，一個比較合理的意見是：胰島素一條鏈的結構是生物合成的見是：胰島素一條鏈的結構是生物合成的需要，有利于使胰島素的需要，有利于使胰島素的3對二硫鍵正確的對二硫鍵正確的配對。配對。 胰島素原還有的前體，即前胰島素原胰島素原還有的前體，即前胰島素原（preproinsulin）。通過一級結構測定查）。通過一級結構測定查明，前胰島素原與胰島素原相比，在明，前胰島素原與胰島素原相比，在 N 端端多出了一個肽段。此肽段稱

4、為多出了一個肽段。此肽段稱為信號肽信號肽（signal peptide）。人前胰島素原的信號。人前胰島素原的信號肽其序列為：肽其序列為： （二）腦啡肽與前體（二）腦啡肽與前體甲硫腦啡肽，甲硫腦啡肽，其一級結構為其一級結構為 TyrTyrGlyGlyGlyGlyPhePheMet Met ；亮腦啡肽，亮腦啡肽，其一級結構為其一級結構為 TyrTyrGlyGlyGlyGlyPhePheLeuLeu。腦啡肽結構與功能關系的一些規(guī)律腦啡肽結構與功能關系的一些規(guī)律1. Tyr1；以甲氧基取代酚羥基，則腦啡肽喪失鎮(zhèn)痛；以甲氧基取代酚羥基，則腦啡肽喪失鎮(zhèn)痛活性，其活性，其 N 末端延長一個末端延長一個Arg

5、，則活性下降。，則活性下降。2. Gly2：改為：改為DAla，則鎮(zhèn)痛藥效大大提高。這可，則鎮(zhèn)痛藥效大大提高。這可能有助于能有助于轉角的形成，與受體的結合，延長了轉角的形成，與受體的結合，延長了半衰期。半衰期。3. Gly3：為活性所必需，不能被取代。：為活性所必需，不能被取代。4. Phe4：可以被：可以被Trp、NCH3Phe取代，但不能被取代，但不能被Tyr、Leu取代。取代。5. Met5：去除，則活性下降，延長一個：去除，則活性下降，延長一個 Thr，則活，則活性不變。性不變。 二、酶與酶原二、酶與酶原表表 52 酶原轉變成活性酶酶原轉變成活性酶 二、酶與酶原二、酶與酶原（二）胰蛋白

6、酶原的激活（二）胰蛋白酶原的激活（一）胰凝乳蛋白酶原激活（一）胰凝乳蛋白酶原激活（一）胰凝乳蛋白酶原激活（一）胰凝乳蛋白酶原激活 由由 245 個個氨基酸殘氨基酸殘基組成的，基組成的，具有具有 5 對對二硫鍵的二硫鍵的一條多肽一條多肽鏈，沒有鏈，沒有酶活性。酶活性。 當胰凝乳蛋白酶原的當胰凝乳蛋白酶原的 Arg15 與與 Ile16 之間的肽鍵之間的肽鍵被胰蛋白酶切開之后，才具有酶活性。這種酶稱被胰蛋白酶切開之后，才具有酶活性。這種酶稱為為胰凝乳蛋白酶。胰凝乳蛋白酶。胰凝乳蛋白酶活性最高，胰凝乳蛋白酶活性最高，但不穩(wěn)定。但不穩(wěn)定。 胰凝乳蛋白酶被其它胰凝乳蛋白酶被其它胰凝乳蛋白分子作用（自身激

7、胰凝乳蛋白分子作用（自身激活），切開活），切開 Leul3Ser14、Tyrl46Thrl47 以及以及 Asnl48Alal49 間的肽鍵，釋放間的肽鍵，釋放2個個2肽（肽（Ser14Arg15；Thrl47Asnl48），產(chǎn)生穩(wěn)定的但活性較低的），產(chǎn)生穩(wěn)定的但活性較低的 胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶 胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶催化部位催化部位Aspl02、His57、Ser195具有相具有相同的取向。同的取向。 Arg15Ile16之間的肽鍵被切開之后，形之間的肽鍵被切開之后，形成了新的成了新的Ile16 N 末端。這個新末端的氨基末端。這個新末端的氨基與分子內部的與

8、分子內部的 Asp194 的羧基能形成鹽鍵，的羧基能形成鹽鍵，從而使從而使 Ilel6 的氨基質子化。這是使酶具有的氨基質子化。這是使酶具有活性的重要條件之一。上述鹽鍵的形成，活性的重要條件之一。上述鹽鍵的形成，引起一系列的構象變化：引起一系列的構象變化： 構象變化構象變化從而形成了一個能與底物的非從而形成了一個能與底物的非極性側鏈（芳香族氨基酸和極性側鏈（芳香族氨基酸和 Met 的側鍵）相結合的疏水的的側鍵）相結合的疏水的“口袋口袋”?！翱诖诖钡囊幻嬗傻囊幻嬗?189192 殘基組成。這個結合殘基組成。這個結合部位（口袋）在酶原中是不存部位（口袋）在酶原中是不存在的。它是結合底物的部位。

9、在的。它是結合底物的部位。酶分子中的酶分子中的 Ser195 和和 Glyl93 的亞氨基能夠與底物中敏感肽的亞氨基能夠與底物中敏感肽鍵的羧基氧同時形成氫鍵鍵的羧基氧同時形成氫鍵 Met192 從酶分子從酶分子的內部轉移到酶的內部轉移到酶分子的表面；分子的表面；Gly187和和Gly193更加伸展，更加伸展，構構象象變變化化（二）胰蛋白酶原的激活（二）胰蛋白酶原的激活 消化道中蛋白酶原激活的連鎖反應消化道中蛋白酶原激活的連鎖反應三、兩類前體的不同功能三、兩類前體的不同功能 現(xiàn)在看來，有兩類前體?，F(xiàn)在看來，有兩類前體。 一類是前胰島素原、前腦啡肽原、前甲一類是前胰島素原、前腦啡肽原、前甲狀旁腺素

10、原等那樣的前體。狀旁腺素原等那樣的前體。其多肽鏈的其多肽鏈的 N 端區(qū)都有一個信號肽。表端區(qū)都有一個信號肽。表 53 列舉了列舉了各種蛋白質前體的信號肽。各種蛋白質前體的信號肽。 信號肽與蛋白質的分泌直接相關信號肽與蛋白質的分泌直接相關 另一類前體，如胰島素原、另一類前體，如胰島素原、腦啡肽原、各種蛋白酶的酶腦啡肽原、各種蛋白酶的酶原以及血纖蛋白原、原膠原原以及血纖蛋白原、原膠原等，是調節(jié)生理功能，或者等，是調節(jié)生理功能，或者是形成特定構象所需要的。是形成特定構象所需要的。第二節(jié)第二節(jié) 血紅蛋白的結構與功能血紅蛋白的結構與功能 六、影響血紅蛋白氧親和力的因素六、影響血紅蛋白氧親和力的因素五、五

11、、S形氧合曲線的生理意義形氧合曲線的生理意義四、血紅蛋白的變構效應四、血紅蛋白的變構效應三、血紅蛋白對氧分子的結合三、血紅蛋白對氧分子的結合二、血紅蛋白分子結構二、血紅蛋白分子結構一、概述一、概述 一、概述一、概述 血紅蛋白（血紅蛋白（hemoglobin，簡，簡寫寫Hb）存在于人和脊椎動物）存在于人和脊椎動物的紅細胞中，是的紅細胞中，是O2和和CO2的的運載工具。運載工具。 血紅蛋白是最早得到結晶的蛋白質之一，血紅蛋白是最早得到結晶的蛋白質之一， 是第一個與生理功能相聯(lián)系的蛋白質，是第一個與生理功能相聯(lián)系的蛋白質， 是第一個得到是第一個得到 X 射線衍射結構分析初步射線衍射結構分析初步結果的

12、蛋白質。結果的蛋白質。 從血紅蛋白一級結構的研究中提出了分從血紅蛋白一級結構的研究中提出了分子病的概念；子病的概念； 從血紅蛋白與從血紅蛋白與 O2結合的研究中發(fā)現(xiàn)了協(xié)結合的研究中發(fā)現(xiàn)了協(xié)同效應。同效應。3種血紅蛋白的亞基組成如下：種血紅蛋白的亞基組成如下：HbA： 22HbA2：22HbF： 22 成人的血紅蛋白成人的血紅蛋白9595以上以上2 2左右左右胎兒的血紅蛋白胎兒的血紅蛋白70708080 二、血紅蛋白分子結構二、血紅蛋白分子結構 血紅蛋白是一種球狀的色素蛋白，分子血紅蛋白是一種球狀的色素蛋白，分子量量 66，700，由珠蛋白和血紅素結合而成。，由珠蛋白和血紅素結合而成。 （三）血

13、紅素與珠蛋白結合（三）血紅素與珠蛋白結合 （二）血紅素結構（二）血紅素結構 （一）血紅蛋白一、二、三、四級結構（一）血紅蛋白一、二、三、四級結構（一）血紅蛋白一、二、三、四級結構（一）血紅蛋白一、二、三、四級結構 血紅蛋白（血紅蛋白（HbA）分子的）分子的亞基包含一亞基包含一條多肽鏈（稱條多肽鏈（稱鏈），由鏈），由 141 個氨基酸個氨基酸殘基組成。殘基組成。亞基也包含一條多肽鏈亞基也包含一條多肽鏈（稱（稱鏈），由鏈），由 146 個氨基酸殘基組成。個氨基酸殘基組成。二者的一級結構如圖二者的一級結構如圖59所示。為了比所示。為了比較，抹香鯨肌紅蛋白的一級結構也列在較，抹香鯨肌紅蛋白的一級結構也

14、列在圖圖59中。中。 各肽鏈之間氨基酸的排列有許多相似之處。例各肽鏈之間氨基酸的排列有許多相似之處。例如：在如：在鏈和鏈和鍵一級結構上，有鍵一級結構上，有 60 個位個位置的氨基酸殘基是相同的，占多肽鏈氨基酸殘置的氨基酸殘基是相同的，占多肽鏈氨基酸殘基總數(shù)的基總數(shù)的42%左右左右，鏈、鏈、鏈與肌紅蛋白鏈與肌紅蛋白肽鏈肽鏈 (153AA)3 者有者有 23 個位置的殘基是相同的個位置的殘基是相同的 血紅蛋白血紅蛋白亞基三級結構亞基三級結構 血紅蛋白血紅蛋白鏈鏈肌紅蛋白肌紅蛋白構象比較構象比較血紅蛋白分子是四聚體，血紅蛋白分子是四聚體，包含包含 2 2 個個亞基和亞基和 2 2 個個亞基。相同的亞

15、基亞基。相同的亞基分別配對。分別配對。 4個亞基按四面體個亞基按四面體方式排布。亞基之方式排布。亞基之間凹凸互補，形成間凹凸互補，形成 1 個長、寬、高分個長、寬、高分別為別為6.4、5.5 nm、5 nm 的四面體的四面體 圓柱形片段圓柱形片段 是是螺旋區(qū)。血紅素以平盤螺旋區(qū)。血紅素以平盤表示。平盤中心的小球代表鐵原子表示。平盤中心的小球代表鐵原子 血紅蛋白亞基之間的接觸血紅蛋白亞基之間的接觸 8 個鹽橋使脫氧血紅蛋白分子構象受到了約束，使個鹽橋使脫氧血紅蛋白分子構象受到了約束，使其對氧分子的親和力低于單獨的其對氧分子的親和力低于單獨的或或亞基對氧亞基對氧分子的親和力，低于氧合血紅蛋白的氧親

16、和力分子的親和力，低于氧合血紅蛋白的氧親和力 此外，血紅此外，血紅蛋白的四級蛋白的四級結構中，在結構中，在4個亞基之間個亞基之間有一個中央有一個中央空穴?？昭?。2，3二磷酸甘二磷酸甘油酸（油酸（DPG）位于這一空位于這一空穴中。穴中。DPG分子中幾個帶負電荷的基團與每個分子中幾個帶負電荷的基團與每個亞基的幾個帶正亞基的幾個帶正電荷的基團相互吸引，產(chǎn)生幾個鹽橋電荷的基團相互吸引，產(chǎn)生幾個鹽橋,使脫氧血紅蛋白分子使脫氧血紅蛋白分子的四級結構更加穩(wěn)定，進一步降低了脫氧血紅蛋白分子對的四級結構更加穩(wěn)定，進一步降低了脫氧血紅蛋白分子對氧分子的親和力。氧分子的親和力。 （二）血紅素結構（二）血紅素結構 在

17、血紅蛋白分子在血紅蛋白分子中每個亞基都包含中每個亞基都包含 1 個血紅素（個血紅素（heme）。）。血紅素由血紅素由1 個鐵原子個鐵原子和和 1 個原卟啉組成。個原卟啉組成。原卟啉的結構原卟啉的結構4 個吡咯環(huán)個吡咯環(huán)次甲基橋連接次甲基橋連接鐵原子的配位結合鐵原子的配位結合6 6 個配位數(shù)個配位數(shù)（三）血紅素與珠蛋白結合（三）血紅素與珠蛋白結合血紅蛋白分子的血紅蛋白分子的每個亞基必須為每個亞基必須為血紅素提供一個血紅素提供一個疏水性的空穴，疏水性的空穴，以利于以利于O2 能與血能與血紅素鐵原子結合。紅素鐵原子結合。與與血血紅紅素素結結合合的的氨氨基基酸酸殘殘基基三、血紅蛋白對氧分子的結合三、血

18、紅蛋白對氧分子的結合 結合與解離，主要取決于氧分壓結合與解離，主要取決于氧分壓 在血液中，血紅蛋白實際結合的氧分子數(shù)在血液中，血紅蛋白實際結合的氧分子數(shù)（或者已結合（或者已結合O2的氧結合部位數(shù)）對于血的氧結合部位數(shù)）對于血紅蛋白應該能結合的氧分子數(shù)（或者氧結紅蛋白應該能結合的氧分子數(shù)（或者氧結合部位數(shù)）的百分比，稱為血紅蛋白氧飽合部位數(shù)）的百分比，稱為血紅蛋白氧飽和度，用和度，用Y表示。表示。 血紅蛋白和肌紅蛋白的氧結合曲線血紅蛋白和肌紅蛋白的氧結合曲線 四、血紅蛋白的變構效應四、血紅蛋白的變構效應 K K1 1，K K2 2，K K3 3，K K4 4分別為分別為 從上述各平衡公式可以得出

19、：從上述各平衡公式可以得出： 根據(jù)氧結合飽和度的定義，根據(jù)氧結合飽和度的定義，Y應該是：應該是： 當上述當上述4個結合常數(shù)不相等時，個結合常數(shù)不相等時，也就是血紅也就是血紅蛋白分子中蛋白分子中 4 個亞基的氧結合部位之間存?zhèn)€亞基的氧結合部位之間存在相互作用時在相互作用時，則，則Y對對X（用氧分壓（用氧分壓P O2表示）的關系表現(xiàn)為表示）的關系表現(xiàn)為 S 形曲線形曲線 但是，如果上述但是，如果上述 4 個結合常數(shù)相等（個結合常數(shù)相等（k1 = k2= k3=k4）時，也就是，血紅蛋白分子中）時，也就是，血紅蛋白分子中 4 個氧結合個氧結合部位之間不存在相互作用時，則部位之間不存在相互作用時，則

20、Y 對對X的關系如的關系如（2）式所示：）式所示：這是雙曲線。這是雙曲線。 因此，一般認為，在血紅蛋白分子中，因此，一般認為，在血紅蛋白分子中，亞基首先與亞基首先與O O2 2結合：結合： O O2 2引起引起亞基亞基構象變化。此構象變化使相鄰的構象變化。此構象變化使相鄰的亞基亞基的構象亦發(fā)生變化，排除了的構象亦發(fā)生變化，排除了亞基氧結亞基氧結合部位的空間位阻，從而提高了合部位的空間位阻，從而提高了亞基亞基對對O O2 2的親和力。這種作用，就是變構效應，的親和力。這種作用，就是變構效應，或稱別構效應或稱別構效應 （allosteric effectallosteric effect）。）。許

21、多蛋白質和酶都有變構效應。許多蛋白質和酶都有變構效應。Adair Adair 模型模型、齊變（、齊變（M.W.C.M.W.C.）模型和序）模型和序變（變（K.N.FK.N.F）模型）模型 五、五、 S形氧合曲線的生理意義形氧合曲線的生理意義肺氧分壓肺氧分壓10.66413.33 kPa80100 mmHg肌肉氧分壓肌肉氧分壓 2.6665.332 kPa2040 mmHg 肌紅蛋白的雙曲線，肌紅蛋白的雙曲線， 可以設想：從肺可以設想：從肺氧分壓在氧分壓在10.66413.33 kPa（80100 mmHg）到肌肉到肌肉氧分壓在氧分壓在 2.6665.332 kPa（2040 mmHg），氧分壓

22、雖然，氧分壓雖然有較大的變化，但是，有較大的變化，但是，Y 值變化不大。即到達值變化不大。即到達肌肉后，氧合血紅蛋白釋放的肌肉后，氧合血紅蛋白釋放的O2不多。這就遠不多。這就遠遠滿足不了肌肉中生物氧化對于遠滿足不了肌肉中生物氧化對于O2的大量需要。的大量需要。血紅蛋白是有變構效應的。血紅蛋白是有變構效應的。S 形曲線的上部較平坦。形曲線的上部較平坦。當氧分壓從當氧分壓從13.33 kPa（100 mm Hg）降到）降到 10.664 kPa（80 mm Hg時（下降時（下降 20 mm Hg），），則氧結合飽和度（則氧結合飽和度（Y 值）從值）從 0.95 降到降到 0.93（僅下降（僅下降

23、0.02）。）。這說明，這說明，在肺部，氧分壓雖有較大的變化，但血液的氧飽在肺部，氧分壓雖有較大的變化，但血液的氧飽和度沒有多大改變。和度沒有多大改變。換句話說，存在較多的氧合血紅蛋白。換句話說，存在較多的氧合血紅蛋白。在肺部，要求在肺部，要求血液中所有的脫氧血紅蛋白盡量地結合更多血液中所有的脫氧血紅蛋白盡量地結合更多的的O2S 形曲線的中段形曲線的中段2.6665.332 kPa（2040 mmHg），坡度），坡度較大。當氧分壓從較大。當氧分壓從 5.332 kPa（40 mmHg）降到）降到 2.666 kPa（20 mmHg）時，下降）時，下降2.666 kPa（20 mmHg），則），

24、則 Y 值從值從 0.6 降到降到 0.3（下降（下降 0.3）。變化較大。這說明，）。變化較大。這說明，在肌肉在肌肉中，氧分壓即使有很小的下降，血液中的氧飽和度亦有較中，氧分壓即使有很小的下降，血液中的氧飽和度亦有較大的下降大的下降。換句話說，在肌肉中，氧合血紅蛋白。換句話說，在肌肉中，氧合血紅蛋白能釋放較能釋放較多的多的O2。能滿足肌肉等組織的生理需要。能滿足肌肉等組織的生理需要。六、影響血紅蛋白氧親和力的因素六、影響血紅蛋白氧親和力的因素 氧親和力是指：血紅蛋白對于氧結合的牢氧親和力是指：血紅蛋白對于氧結合的牢固程度，表示為固程度，表示為P O250。即血紅蛋白中的氧達到。即血紅蛋白中的

25、氧達到半飽和程度所需要的氧分壓（半飽和程度所需要的氧分壓（P O2）。）。（一）（一）H H+ +和和 COCO2 2的影響的影響 （二）（二）DPG 的影響的影響 （一）（一）H H+ +和和 COCO2 2的影響的影響 波爾效應：波爾效應：H+濃度和濃度和CO2分壓的提分壓的提高，能夠降低血紅蛋白高，能夠降低血紅蛋白分子對分子對O2的親和力促使的親和力促使氧合血紅蛋白的氧解離氧合血紅蛋白的氧解離曲線右移（右圖）曲線右移（右圖） 在肌肉中，高濃度的在肌肉中，高濃度的H+和和C O2促使氧合血促使氧合血紅蛋白分子釋放紅蛋白分子釋放 O2 。在肺中，高濃度的在肺中，高濃度的 O2促使脫氧血紅蛋白

26、分子釋放促使脫氧血紅蛋白分子釋放H+和和C O2。 問題一：提高問題一：提高H+濃度為什么能夠降低血紅蛋濃度為什么能夠降低血紅蛋 白對白對O2的親和力？的親和力？ 實驗表明，在脫氧血紅蛋白分子中，實驗表明，在脫氧血紅蛋白分子中，H+的結合部位有：的結合部位有： 鏈鏈 N 末端末端 Val 的的NH2基；基；鏈鏈 His146 的咪唑基；的咪唑基；鏈鏈 H122 的咪唑基。的咪唑基。 鏈鏈NA1 Val 的的NH2基與基與 H+結合成帶正電荷的基團（結合成帶正電荷的基團（NH3+）。后者與另一個）。后者與另一個鏈的鏈的 C 末端末端COO基形成鹽橋。基形成鹽橋。 此外，此外，H+還與還與鏈鏈 H

27、is146 的咪唑基結合成帶正電荷的基的咪唑基結合成帶正電荷的基團。后者再與同一鏈上團。后者再與同一鏈上 Asp 94的側鏈的側鏈COO基生成鹽橋。基生成鹽橋。這些鹽橋都有助于血紅蛋白脫氧構象的穩(wěn)定。因而，增加這些鹽橋都有助于血紅蛋白脫氧構象的穩(wěn)定。因而，增加H+濃度會降低血紅蛋白的氧親和力。濃度會降低血紅蛋白的氧親和力。 問題二：提高問題二：提高C O2分壓為什么能夠降低血紅分壓為什么能夠降低血紅 蛋白對蛋白對O2的親和力？的親和力？ 在脫氧血紅蛋白中，在脫氧血紅蛋白中，COCO2 2的結合部位是的結合部位是 4 4 個亞基的個亞基的 N N 末端末端NHNH2 2基?；OCO2 2與與

28、 N N 末端末端NHNH2 2基可發(fā)生下列可逆的反應：基可發(fā)生下列可逆的反應：與氨基甲酸構成鹽橋的基團可能是：與氨基甲酸構成鹽橋的基團可能是：82（EF6）Lys 的的NH3+基；基；141（H24）Arg的胍基。的胍基。 波爾效應具有下列重要的生理意義：波爾效應具有下列重要的生理意義： 當血液流經(jīng)組織時，與血液相比，當血液流經(jīng)組織時，與血液相比，組織的組織的 pH 值較低，值較低，CO2分壓較高，因而有利于氧合血紅分壓較高，因而有利于氧合血紅蛋白分子釋放蛋白分子釋放O2，使組織能比單純的氧分壓下，使組織能比單純的氧分壓下降時獲得更多的降時獲得更多的 O2。當血液流經(jīng)肺部時，由于。當血液流經(jīng)

29、肺部時，由于肺氣泡的肺氣泡的 O2分壓較高，促進脫氧血紅蛋白分子分壓較高，促進脫氧血紅蛋白分子釋放釋放O2和和 H+。C O2的呼出，有利于氧合血的呼出，有利于氧合血紅蛋白的生成。紅蛋白的生成。（二）（二）DPG 的影響的影響 DPG是紅細胞中大量是紅細胞中大量存在的糖代謝的中間產(chǎn)物。存在的糖代謝的中間產(chǎn)物。它能夠降低血紅蛋白對它能夠降低血紅蛋白對O2的親和力，使血紅蛋白的的親和力，使血紅蛋白的氧合曲線右移（圖氧合曲線右移（圖 523）。）。 實驗表明，實驗表明，DPG 與脫氧血紅與脫氧血紅蛋白的結合能力比氧合血紅蛋白的結合能力比氧合血紅蛋白高蛋白高 100 倍以上。因此，倍以上。因此，DPG

30、 是與脫氧血紅蛋白結合是與脫氧血紅蛋白結合的。的。 l 個脫氧血紅蛋白分子能夠與一分子的個脫氧血紅蛋白分子能夠與一分子的 DPG 結合。結合。 DPG 分子與分子與 4 個氧分子在脫氧血紅蛋白個氧分子在脫氧血紅蛋白分子上的結合，是互相排斥的。分子上的結合，是互相排斥的。 DPG 降低血紅蛋白氧親和力具降低血紅蛋白氧親和力具 有下有下列重要的生理意義：列重要的生理意義： 當血液流經(jīng)當血液流經(jīng)O2分分壓較低的組織時，紅細胞中的壓較低的組織時，紅細胞中的DPG 能促進氧合血紅蛋白釋放更多的能促進氧合血紅蛋白釋放更多的O2，以，以滿足組織對滿足組織對O2的需要。的需要。DPG 的濃度越大，則的濃度越大

31、，則O2的釋放量越多。紅細胞中的釋放量越多。紅細胞中 DPG 濃度的變化濃度的變化是調節(jié)血紅蛋白分子對是調節(jié)血紅蛋白分子對O2親和力的重要因素。親和力的重要因素。在空氣稀薄的高山上的人，或者換氣困難的肺在空氣稀薄的高山上的人，或者換氣困難的肺氣腫病人，其紅細胞中的氣腫病人，其紅細胞中的 DPG 代償性增加，代償性增加，使為數(shù)不多的氧合血紅蛋白分子盡量地釋放使為數(shù)不多的氧合血紅蛋白分子盡量地釋放O2，以滿足組織對以滿足組織對O2的需要。的需要。 第三節(jié)第三節(jié) 分子病分子病一、概述一、概述二、鐮刀狀紅細胞貧血癥二、鐮刀狀紅細胞貧血癥三、活性部位突變的血紅蛋白三、活性部位突變的血紅蛋白 四、三級結構

32、突變的血紅蛋白四、三級結構突變的血紅蛋白五、四級結構突變的血紅蛋白五、四級結構突變的血紅蛋白一、概述一、概述 分子病是一種遺傳性疾病。是指：分子病是一種遺傳性疾病。是指：由于由于 DNA DNA 分子上的分子上的基因突變基因突變，而合，而合成了失去正常生物活性的異常蛋白成了失去正常生物活性的異常蛋白質，或者是缺失某種蛋白質，從而，質，或者是缺失某種蛋白質，從而，影響了機體正常的生理功能而產(chǎn)生影響了機體正常的生理功能而產(chǎn)生的疾病。的疾病?；蛲蛔儼ㄏ铝袔追N類型基因突變包括下列幾種類型 目前，發(fā)現(xiàn)的異常血紅蛋白，絕大多數(shù)屬于單個氨基目前，發(fā)現(xiàn)的異常血紅蛋白，絕大多數(shù)屬于單個氨基酸取代，即單個堿基

33、取代、例如：異常血紅蛋白酸取代，即單個堿基取代、例如：異常血紅蛋白 S（HbS）和異常血紅蛋白）和異常血紅蛋白 C（HbC）都是由于血紅蛋）都是由于血紅蛋白（白（HbA）鏈上第鏈上第 6 位的位的 Glu 發(fā)生了取代。在發(fā)生了取代。在 HbS中，變成中，變成Val；在；在 HbC 中，則變?yōu)橹校瑒t變?yōu)長ys。 單個堿基取代；單個堿基取代； 一個或多個密碼子的嵌入或缺失；一個或多個密碼子的嵌入或缺失； 基因連接；基因連接； 終止密碼變異等。終止密碼變異等。 按照分子遺傳學的三聯(lián)體密碼理論，單個氨基按照分子遺傳學的三聯(lián)體密碼理論，單個氨基酸取代是由于遺傳密碼上的單個堿基取代而產(chǎn)生的。酸取代是由于遺

34、傳密碼上的單個堿基取代而產(chǎn)生的。如下圖所示。如下圖所示。 異常血紅蛋白，除了個別氨基酸殘基取代而外，還有一個或多異常血紅蛋白，除了個別氨基酸殘基取代而外，還有一個或多個氨基酸殘基的缺失，肽段的相互融合，肽鏈延長，甚至于整個氨基酸殘基的缺失，肽段的相互融合，肽鏈延長，甚至于整個肽鏈的缺失等。個肽鏈的缺失等。 改換分子表面。改換分子表面。在血紅蛋白分子表面上的取代，在血紅蛋白分子表面上的取代，絕大多數(shù)是無害的，但絕大多數(shù)是無害的，但 HbS 等例外。等例外。改換活性部位。改換活性部位。血紅素附近的結構發(fā)生變異，影血紅素附近的結構發(fā)生變異，影響了血紅素對氧的結合。響了血紅素對氧的結合。改換三級結構。

35、改換三級結構。氨基酸變異使多肽鏈不能折疊成氨基酸變異使多肽鏈不能折疊成正常的構象。這些異常血紅蛋白通常是不穩(wěn)定的。正常的構象。這些異常血紅蛋白通常是不穩(wěn)定的。改換四級結構。改換四級結構。在亞基之間界面上的突變，引起在亞基之間界面上的突變，引起變構效應的喪失。這些異常血紅蛋白通常具有異常變構效應的喪失。這些異常血紅蛋白通常具有異常的氧親和力。的氧親和力。 異常血紅蛋白有下列幾種類型異常血紅蛋白有下列幾種類型 二、鐮刀狀紅細胞貧血癥二、鐮刀狀紅細胞貧血癥遺傳性疾病，鐮刀遺傳性疾病，鐮刀形紅細胞血紅蛋白形紅細胞血紅蛋白（HbS）比正常的）比正常的紅細胞脆弱，易破紅細胞脆弱，易破碎，壽命較短碎，壽命較

36、短 問題一：問題一：HbS與正常的血紅蛋白（與正常的血紅蛋白（HbA)在結構與性質上有哪些區(qū)別？在結構與性質上有哪些區(qū)別？ HbS 比比 HbA 多多 24 個正電荷。個正電荷。HbS的的等電點（等電點（6.91）比）比 HbA 的等電點（的等電點（6.68）大大0.23。在。在pH8.0 緩沖系統(tǒng)中電泳，緩沖系統(tǒng)中電泳，HbS的電泳速度較慢。脫氧的電泳速度較慢。脫氧HbS的溶解度很的溶解度很低，約為脫氧低，約為脫氧 HbA 的的125。HbS 的濃的濃溶液，脫氧后會形成纖維狀沉淀。這個溶液，脫氧后會形成纖維狀沉淀。這個沉淀使紅細胞由扁圓形變成鐮刀形。沉淀使紅細胞由扁圓形變成鐮刀形。 暴露于血

37、紅蛋白（暴露于血紅蛋白（HbA）分子表面的是極性氨基）分子表面的是極性氨基酸殘基。在人類以及各種動物的血紅蛋白之間，酸殘基。在人類以及各種動物的血紅蛋白之間，分子表面的氨基酸殘基有明顯的差異。說明這部分子表面的氨基酸殘基有明顯的差異。說明這部分的氨基酸容易變異，它們對于血紅蛋白的功能分的氨基酸容易變異，它們對于血紅蛋白的功能不是關鍵性的。已發(fā)現(xiàn)一百多種在分子表面發(fā)生不是關鍵性的。已發(fā)現(xiàn)一百多種在分子表面發(fā)生氨基酸取代的異常血紅蛋白。這些取代，絕大多氨基酸取代的異常血紅蛋白。這些取代，絕大多數(shù)不影響血紅變白分子的穩(wěn)定性及功能。因此，數(shù)不影響血紅變白分子的穩(wěn)定性及功能。因此，在臨床上，它們是無害的

38、。只有一小部分異常血在臨床上，它們是無害的。只有一小部分異常血紅蛋白可以引起臨床癥狀，例如：紅蛋白可以引起臨床癥狀，例如： HbS、HbC、HbE、HbI 以及以及 HbK Ibadan等。等。 問題二：問題二：HbS為什么能引起臨床癥狀？為什么能引起臨床癥狀？ 在在鏈第鏈第 6 位，用位，用 Val 取代取代 Glu，就是把，就是把一個非極性殘基放在一個非極性殘基放在 HbS 分子的表面。分子的表面。這種改換明顯地減小了脫氧這種改換明顯地減小了脫氧 HbS 的溶解的溶解度，但對氧合度，但對氧合 HbS 的溶解度很少影響。的溶解度很少影響。這個事實對理解鐮刀狀紅細胞貧血癥的這個事實對理解鐮刀狀

39、紅細胞貧血癥的臨床癥狀是很關鍵的。臨床癥狀是很關鍵的。 鐮刀形化的分子基礎可以設想如下：鐮刀形化的分子基礎可以設想如下： 1用用 Val 取代取代 Glu，使，使 HbS 每個每個亞基亞基的外側產(chǎn)生了一個粘斑的外側產(chǎn)生了一個粘斑（圖（圖526）。這。這個粘斑在脫氧和氧合個粘斑在脫氧和氧合 HbS 分子中都有，分子中都有，但但 HbA 上沒有。上沒有。 2在脫氧在脫氧 HbS 上有一個與粘斑互補的部位，上有一個與粘斑互補的部位，脫氧脫氧 HbS 形成細長的聚合體形成細長的聚合體 ，即一股螺旋纖維即一股螺旋纖維 。3. 幾股螺旋纖維纏繞在一起，就形成了在電鏡幾股螺旋纖維纏繞在一起，就形成了在電鏡下

40、可見的直徑為下可見的直徑為 17nm 和和21.5 nm 的兩種纖維的兩種纖維 三、活性部位突變的血紅蛋白三、活性部位突變的血紅蛋白 HbM 發(fā)現(xiàn)于世界各地區(qū)和各種族。通過發(fā)現(xiàn)于世界各地區(qū)和各種族。通過血紅蛋白的結構分析，發(fā)現(xiàn)其氨基酸取血紅蛋白的結構分析，發(fā)現(xiàn)其氨基酸取代有下列代有下列5種類型（表種類型（表56）血紅蛋白血紅蛋白M類型類型先天性青紫癥狀以及繼發(fā)性的紅細胞增多，稱為先天性青紫癥狀以及繼發(fā)性的紅細胞增多，稱為 HbM 病病 與與血血紅紅素素結結合合的的氨氨基基酸酸殘殘基基四、三級結構突變的血紅蛋白四、三級結構突變的血紅蛋白 Pro Pro 是是螺旋的破壞者。如果螺旋的破壞者。如果

41、Pro Pro 取代螺旋取代螺旋段中的氨基酸殘基，則血紅蛋白分子構象便發(fā)段中的氨基酸殘基，則血紅蛋白分子構象便發(fā)生嚴重的擾亂，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的血紅蛋白和生嚴重的擾亂，從而產(chǎn)生不穩(wěn)定的血紅蛋白和 CHBHACHBHA。有許多不穩(wěn)定的血紅蛋白，就是由于。有許多不穩(wěn)定的血紅蛋白，就是由于Pro Pro 取代了螺旋段中的氨基酸殘基而產(chǎn)生的。取代了螺旋段中的氨基酸殘基而產(chǎn)生的。例如：例如：Hb DuarteHb Duarte是是鏈的螺旋段鏈的螺旋段 E6 E6 的的 Val Val 6262被被 Pro Pro 取代而產(chǎn)生的；取代而產(chǎn)生的；Hb Genoa Hb Genoa 是是鏈鏈的螺旋段的螺旋段 B

42、10 B10 的的 Leu 28 Leu 28 被被 Pro Pro 取代而產(chǎn)生取代而產(chǎn)生的。的。鏈鏈螺旋螺旋段段 B5 缺失一個缺失一個Val23鏈非螺旋拐角區(qū)鏈非螺旋拐角區(qū) F7FG2 缺失了一個肽段缺失了一個肽段Leu（91）HisCysAspLys（95）五、四級結構突變的血紅蛋白五、四級結構突變的血紅蛋白 在氧合血紅蛋白與脫氧血紅蛋白在氧合血紅蛋白與脫氧血紅蛋白互相轉變時，血紅蛋白分子的四級結互相轉變時，血紅蛋白分子的四級結構發(fā)生了改變，在構發(fā)生了改變，在1 12 2（或（或2 21 1）的接觸處兩條肽鏈發(fā)生明顯的前后位的接觸處兩條肽鏈發(fā)生明顯的前后位移（圖移（圖5 52020）。）

43、。 屬于這類血紅蛋白的有：屬于這類血紅蛋白的有：Hb YakimaHb Yakima：9999（G1G1）AspHisAspHis；Hb KempseyHb Kempsey：9999（G1G1）AspAsnAspAsn；Hb RadcliffeHb Radcliffe：9999（G1G1）AspAlaAspAla等。等。102102（G4G4）Asn Asn 如如果發(fā)生取代，則破壞氧合狀態(tài)構象的穩(wěn)定果發(fā)生取代，則破壞氧合狀態(tài)構象的穩(wěn)定性，使血紅蛋白的氧親和力降低。例如性，使血紅蛋白的氧親和力降低。例如Hb Hb KansasKansas：l02l02（G4G4）AsnThrAsnThr。在亞基

44、。在亞基之間界面上的突變，引起血紅蛋白變構效之間界面上的突變，引起血紅蛋白變構效應的喪失，出現(xiàn)異常的氧親和力。應的喪失，出現(xiàn)異常的氧親和力。第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質分子進化蛋白質分子進化 一、概述一、概述二、細胞色素二、細胞色素C分子的進化分子的進化 （一）細胞色素（一）細胞色素c一級結構的種屬差異一級結構的種屬差異（二）細胞色素（二）細胞色素 C 三級結構的保守性三級結構的保守性 一、概述一、概述 1. 關于不同種屬生物的功能相同的蛋白質關于不同種屬生物的功能相同的蛋白質分子，其一級結構有種屬差異。分子，其一級結構有種屬差異。2. 蛋白質分子的三維結構，特別是關鍵部蛋白質分子的三維結構，特別是關

45、鍵部分，不能因為變異而受到嚴重影響。分，不能因為變異而受到嚴重影響。同源蛋白：指由共同的祖先分子經(jīng)過變異和自然同源蛋白：指由共同的祖先分子經(jīng)過變異和自然選擇而產(chǎn)生的功能上相同、相關或不同，但選擇而產(chǎn)生的功能上相同、相關或不同，但結構上有相似的不同蛋白質。結構上有相似的不同蛋白質。3. 在同源蛋白的進化過程中，氨基酸殘基在同源蛋白的進化過程中，氨基酸殘基之間的置換有下列規(guī)律：殘基側鏈的大小、之間的置換有下列規(guī)律：殘基側鏈的大小、形狀、柔性、電荷以及氫鍵形成能力等愈形狀、柔性、電荷以及氫鍵形成能力等愈近似，則置換愈易發(fā)生，例如：近似，則置換愈易發(fā)生，例如：Lys 置換置換為為 Arg， Ile 置

46、換為置換為 Leu等。等。4.4.同源蛋白在進化過程中，其三維結構的同源蛋白在進化過程中，其三維結構的關鍵部位是守恒的，尤其是活性部位（包關鍵部位是守恒的，尤其是活性部位（包括與金屬輔基或輔酶相結合的位置）的氨括與金屬輔基或輔酶相結合的位置）的氨基酸殘基及其三維排布，均不會發(fā)生改變?；釟埢捌淙S排布，均不會發(fā)生改變。5.5.蛋白質分子的疏水核，其疏水作用對維蛋白質分子的疏水核，其疏水作用對維持蛋白質分子構象有重要的作用。持蛋白質分子構象有重要的作用。6.6.蛋白質分子在進化過程中，某些功能能蛋白質分子在進化過程中，某些功能能夠得到完善，或者新的功能能夠產(chǎn)生。夠得到完善，或者新的功能能夠產(chǎn)生

47、。7.7.同源蛋白同源蛋白的進化有兩個趨勢：一個是的進化有兩個趨勢：一個是保保全與完善其生物功能全與完善其生物功能；另一個是產(chǎn)生新；另一個是產(chǎn)生新的生物功能，即的生物功能，即功能異化功能異化。（一）細胞色素（一）細胞色素c c一級結構的種屬差異一級結構的種屬差異 現(xiàn)在，已測出近百種生物的細胞色素現(xiàn)在，已測出近百種生物的細胞色素 C C的一級結構。表的一級結構。表5 57 7列舉了列舉了 38 38 種生物種生物的細胞色素的細胞色素 C C 一級結構。一級結構。 脊椎動物的細胞色素脊椎動物的細胞色素 C C 都是由都是由 104 104 個個（個別的（個別的 103 103 個）殘基組成的，但昆

48、蟲個）殘基組成的，但昆蟲的有的有 108 108 個殘基，植物的有個殘基，植物的有 111111114 114 個殘基（一般為個殘基（一般為 112 112 個）。個）。表表5-8 5-8 細胞色素細胞色素 C C的種屬差異量的種屬差異量（以人為標準）（以人為標準）細胞色素細胞色素 C C的種屬差的種屬差異量（異量（A A）及進化樹及進化樹（B B）（二）細胞色素（二）細胞色素 C C 三級結構的保守性三級結構的保守性 圖圖5-32 兩種不同種屬的細胞色素兩種不同種屬的細胞色素C三維結構的比較三維結構的比較細胞色素細胞色素 C C 三級結構的保守性三級結構的保守性1.1.對于生物功能最重要的結

49、構部位是最保對于生物功能最重要的結構部位是最保守的。守的。 血紅素是細胞色素血紅素是細胞色素 C C 分子的電子傳遞中分子的電子傳遞中心，在生物進化過程中保持不變。心，在生物進化過程中保持不變。馬馬心心細細胞胞色色素素C分分子子構構象象Cys 14 Cys 14 、 Cys l7Cys l7 、His 18His 18 、 Met 80Met 80 、Tyr 48 Tyr 48 、Trp 59Trp 59、 6 6 個殘基個殘基保持不變。保持不變。乙烯基共價相連乙烯基共價相連 Fe 原子配位鍵相連原子配位鍵相連 丙酸基氫鍵相連丙酸基氫鍵相連 2.2.不同物種的細不同物種的細胞色素胞色素 C C

50、 的的狹縫區(qū)域，其狹縫區(qū)域，其疏水性殘基一疏水性殘基一般是守恒殘基，般是守恒殘基，或者是可以?；蛘呤强梢员Ｊ匦匀〈臍埵匦匀〈臍埢h(huán)繞狹縫周圍的是環(huán)繞狹縫周圍的是 16 16 個疏水性氨基酸殘基。個疏水性氨基酸殘基。l l47 47 位氨位氨基酸殘基分基酸殘基分布于血紅素布于血紅素的一側的一側484891 91 位氨基位氨基酸殘基分布于血酸殘基分布于血紅素的另一側紅素的另一側16 16 個疏水性氨個疏水性氨基酸殘基：基酸殘基： 6 6 個個LeuLeu（3232，3535，6464，6868，9494，9898），）， 3 3 個個IleIle（8181，8585，9595）；）； 2 2

51、 個個ProPro（3030，7171），）， 2 2 個個PhePhe（1010，4646），）， 2 2 個個TyrTyr（4848，6767），）， l l 個個TrpTrp（5959）。）。狹縫的結構嚴格地決定著整個細胞色素狹縫的結構嚴格地決定著整個細胞色素 C C 分子的三維結構分子的三維結構保守性取代保守性取代 所謂保守性取代是指：化學性質相似的所謂保守性取代是指：化學性質相似的氨基酸殘基之間有相互置換的現(xiàn)象。氨基酸殘基之間有相互置換的現(xiàn)象。 例如：例如： Leu Leu 與與 llelle，Val Val 與與 IleIle，Phe Phe 與與 TyrTyr，Asp Asp 與

52、與 Glu Glu 之間都能互相替換。之間都能互相替換。707080 80 肽段中的肽段中的 11 11 個殘基都是守恒殘個殘基都是守恒殘基。它們參與構成血紅素的疏水環(huán)境，基。它們參與構成血紅素的疏水環(huán)境，對于細胞色素對于細胞色素 C C 的功能可能十分重要。的功能可能十分重要。 3.3.多肽鏈方向發(fā)生改變的拐彎處，對于保持多肽鏈方向發(fā)生改變的拐彎處，對于保持分子構象的形狀十分重要。分子構象的形狀十分重要。 位于拐彎處的位于拐彎處的 ProPro（3030，7171，7676）以及）以及 GlyGly（2929，3434，4545，7777，8484）必然是守恒殘基。必然是守恒殘基。 血紅素與

53、環(huán)境之間有兩個通道。血紅素與環(huán)境之間有兩個通道。血紅素與環(huán)境之間的兩個通道血紅素與環(huán)境之間的兩個通道左通道是由左通道是由 525274 74 肽段肽段盤繞而成的。盤繞而成的。通道中有通道中有 3 3 個疏水性的個疏水性的守恒殘基：守恒殘基：Trp59Trp59、Tyr67Tyr67、Tyr74Tyr74?？赡苁强赡苁请娮觽鬟f通道電子傳遞通道右通道使血紅素右通道使血紅素的右側能與環(huán)境的右側能與環(huán)境相通。是一個帶相通。是一個帶正電荷的區(qū)域正電荷的區(qū)域4.4.在分子背部的上方，有一個帶負電的區(qū)在分子背部的上方，有一個帶負電的區(qū)域。在分子的右上方及左通道的口部，域。在分子的右上方及左通道的口部，是一個

54、帶正電荷的區(qū)域是一個帶正電荷的區(qū)域分分子子背背部部的的上上方方的的帶帶負負電電的的區(qū)區(qū)域域包括包括2 2，4 4，6161，6262，6666，6969，9090，93 93 號殘基。它們都是號殘基。它們都是可變的殘基。大多可變的殘基。大多數(shù)都是帶負電的數(shù)都是帶負電的在進化過程中，在進化過程中，該區(qū)域保持帶該區(qū)域保持帶負電不變負電不變分分子子的的右右上上方方的的帶帶正正電電荷荷區(qū)區(qū)域域由由5 5，7 7，8 8，1313，2525，2727，9999，100 100 等殘基等殘基圍成右通道，使血紅圍成右通道，使血紅素的右側能與環(huán)境相素的右側能與環(huán)境相通。允許種屬差異通。允許種屬差異左左通通道道

55、的的口口部部帶帶正正電電荷荷的的區(qū)區(qū)域域 3939，5353，5555，7373，7979，8686，8787。它們圍繞。它們圍繞左通道的口部，左通道的口部，成一環(huán)形，允成一環(huán)形，允許有種屬差異許有種屬差異第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質變性蛋白質變性一、概述一、概述二、各種變性因素對蛋白質構象的影響二、各種變性因素對蛋白質構象的影響三、變性蛋白質的構象三、變性蛋白質的構象四、變性和復性四、變性和復性五、變性的預防和利用五、變性的預防和利用 一、概述一、概述 （一）變性概念（一）變性概念（三）變性現(xiàn)象（三）變性現(xiàn)象（二）變性因素（二）變性因素（四）蛋白質變性的鑒定方法（四）蛋白質變性的鑒定方法 （五）研究

56、蛋白質變性的重要意義（五）研究蛋白質變性的重要意義（一）變性概念（一）變性概念 由于外界因素的作用，使天然蛋白質分由于外界因素的作用，使天然蛋白質分子的構象發(fā)生了異常變化，從而導致生子的構象發(fā)生了異常變化，從而導致生物活性的喪失以及物理、化學性質的異物活性的喪失以及物理、化學性質的異常變化。變性可以涉及次級鍵、二硫鍵常變化。變性可以涉及次級鍵、二硫鍵的斷裂，但不涉及一級結構上肽健的斷的斷裂，但不涉及一級結構上肽健的斷裂。裂。 （二）變性因素（二）變性因素一類是化學因素一類是化學因素酸、堿，有機溶劑（如：乙醇、甲醇、丙酮、乙醇等），酸、堿，有機溶劑（如：乙醇、甲醇、丙酮、乙醇等），尿素、鹽酸胍，

57、表面活性劑（如：十二烷基硫酸鈉等），尿素、鹽酸胍，表面活性劑（如：十二烷基硫酸鈉等），以及三氯乙酸、磷鎢酸、水楊酸等以及三氯乙酸、磷鎢酸、水楊酸等 另一類是物理因素另一類是物理因素熱（熱（6070），紫外線、），紫外線、X 射線、超聲波、高壓、表射線、超聲波、高壓、表面張力以及劇烈的振蕩，研磨、攪拌等面張力以及劇烈的振蕩，研磨、攪拌等 （三）變性現(xiàn)象（三）變性現(xiàn)象1.1.物理性質的改變物理性質的改變 溶解度下降，有的甚至于凝集、沉淀；失去結晶溶解度下降，有的甚至于凝集、沉淀；失去結晶的能力；出現(xiàn)流動雙折射現(xiàn)象；特性粘度增加；的能力；出現(xiàn)流動雙折射現(xiàn)象；特性粘度增加；旋光值和橢圓度改變，以及紫外

58、吸收光譜和熒光旋光值和橢圓度改變，以及紫外吸收光譜和熒光光譜發(fā)生變化等光譜發(fā)生變化等 酶水解增強酶水解增強 化學反應增多化學反應增多抗原性改變；抗原性改變；生物功能喪失生物功能喪失 3.3.生物性能的改變生物性能的改變2.2.化學性質的改變化學性質的改變（四）蛋白質變性的鑒定方法（四）蛋白質變性的鑒定方法 1.1.測定蛋白質的比活性測定蛋白質的比活性2.2.以天然蛋白質作對照，測定蛋白質物理以天然蛋白質作對照，測定蛋白質物理性質的變化。性質的變化。3.3.測定蛋白質化學性質的變化。測定蛋白質化學性質的變化。4.4.用免疫法測定蛋白質的抗原性是否改變，用免疫法測定蛋白質的抗原性是否改變，抗體能否

59、與抗原專一性結合?？贵w能否與抗原專一性結合。 5.5.觀察蛋白質的溶解度是否下降，是否凝觀察蛋白質的溶解度是否下降，是否凝集、沉淀等。集、沉淀等。 （五）研究蛋白質變性的重要意義（五）研究蛋白質變性的重要意義 1.1.大多數(shù)從事蛋白質和酶制劑研究的人，大多數(shù)從事蛋白質和酶制劑研究的人，希望通過變性研究，認識并掌握變性條希望通過變性研究，認識并掌握變性條件、防止變性，以得到高活性的蛋白質件、防止變性，以得到高活性的蛋白質和酶制劑。和酶制劑。 2.2.有些研究工作，需要利用變性條件。有些研究工作，需要利用變性條件。3.3.利用變性過程，研究維持蛋白質二、三、利用變性過程，研究維持蛋白質二、三、四級

60、結構的作用力，研究各種作用力在四級結構的作用力，研究各種作用力在決定活性部位上的作用。決定活性部位上的作用。二、各種變性因素對蛋白質構二、各種變性因素對蛋白質構象的影響象的影響（一）溫度的影響（一）溫度的影響（二）酸、堿的影響（二）酸、堿的影響（三）尿素和鹽酸胍的影響（三）尿素和鹽酸胍的影響（四）表面活性劑的影響（四）表面活性劑的影響（五）有機溶劑的影響（五）有機溶劑的影響（六）鹽的影響（六）鹽的影響（一）溫度的影響（一）溫度的影響 熱變性。熱變性有可逆和不可逆之分，熱變性。熱變性有可逆和不可逆之分，一般來說，熱變性僅僅涉及次級鍵的變一般來說，熱變性僅僅涉及次級鍵的變化。溫度升高使分子內的振動