蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能7版

1、會(huì)計(jì)學(xué)1蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能7版版 一、生物化學(xué)發(fā)展簡史一、生物化學(xué)發(fā)展簡史（一）敘述生物化學(xué)階段(初期階段) （ 18 18 世紀(jì)中葉世紀(jì)中葉 -20 -20 世紀(jì)初世紀(jì)初） 主要研究生物體的化學(xué)組成主要研究生物體的化學(xué)組成對(duì)糖、脂類和氨基酸的性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。對(duì)糖、脂類和氨基酸的性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。發(fā)現(xiàn)了核酸發(fā)現(xiàn)了核酸從血液中分離出了血紅蛋白從血液中分離出了血紅蛋白化學(xué)合成了簡單的多肽化學(xué)合成了簡單的多肽發(fā)現(xiàn)了可溶性催化劑，奠定了酶學(xué)基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)了可溶性催化劑，奠定了酶學(xué)基礎(chǔ)第2頁/共119頁（二）動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段(蓬勃發(fā)展階段) （ 20 20 世紀(jì)初世紀(jì)初-20 -20

2、世紀(jì)后半葉）世紀(jì)后半葉） 發(fā)現(xiàn)多種激素發(fā)現(xiàn)多種激素 確定生物體內(nèi)主要物質(zhì)的代謝途徑確定生物體內(nèi)主要物質(zhì)的代謝途徑 發(fā)現(xiàn)人類必需氨基酸、必需脂肪酸發(fā)現(xiàn)人類必需氨基酸、必需脂肪酸 及多種維生素及多種維生素 酶學(xué)研究進(jìn)一步深入酶學(xué)研究進(jìn)一步深入（三） 分子生物學(xué)時(shí)期 （ 20 20 世紀(jì)后半葉世紀(jì)后半葉- -至今）至今） 在營養(yǎng)學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)、酶學(xué)、物質(zhì)代謝等方面在營養(yǎng)學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)、酶學(xué)、物質(zhì)代謝等方面都取得了很大的進(jìn)展。例如都取得了很大的進(jìn)展。例如第3頁/共119頁WatsonWatson和和CrickCrick于于19531953年提出年提出DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型模型, , 是進(jìn)入分

3、子生物學(xué)時(shí)期的標(biāo)志。是進(jìn)入分子生物學(xué)時(shí)期的標(biāo)志。第4頁/共119頁 分子生物學(xué)時(shí)期的重大事件分子生物學(xué)時(shí)期的重大事件 重組重組DNADNA技術(shù)的建立、應(yīng)用、發(fā)展技術(shù)的建立、應(yīng)用、發(fā)展 核酶的發(fā)現(xiàn)核酶的發(fā)現(xiàn) 技術(shù)的發(fā)明技術(shù)的發(fā)明 分子生物學(xué)時(shí)期的偉大創(chuàng)舉分子生物學(xué)時(shí)期的偉大創(chuàng)舉 人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃第5頁/共119頁日常生活中的日常生活中的“生化現(xiàn)象生化現(xiàn)象”1.雞蛋要煮熟了吃雞蛋要煮熟了吃2.2.子女和父母長的很像子女和父母長的很像3.3.通過谷丙轉(zhuǎn)氨酶的活性可以作為判斷通過谷丙轉(zhuǎn)氨酶的活性可以作為判斷肝臟疾病的指標(biāo)肝臟疾病的指標(biāo)4.4.有的人喝酒之后會(huì)出現(xiàn)面部發(fā)紅的現(xiàn)有的人喝酒之后會(huì)

4、出現(xiàn)面部發(fā)紅的現(xiàn)象象第6頁/共119頁二、當(dāng)代生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容二、當(dāng)代生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容（一）理論.生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能 蛋白質(zhì)、核酸、酶2. 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié) 糖類、脂類、蛋白質(zhì)；核苷酸、生物氧化3.基因信息傳遞及其調(diào)控 復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯； 基因表達(dá)調(diào)控； 基因重組與基因工程4.有關(guān)專題 肝膽生化、血液生化第7頁/共119頁第8頁/共119頁三、生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)* *生物化學(xué)技術(shù)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的重要手段生物化學(xué)技術(shù)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的重要手段 ，與，與醫(yī)藥衛(wèi)生各學(xué)科關(guān)系密切。醫(yī)藥衛(wèi)生各學(xué)科關(guān)系密切。 如生理學(xué)、病理學(xué)、組織學(xué)、微生物與免如生理學(xué)、病理學(xué)、組織學(xué)、微生物與免疫學(xué)、藥理學(xué)、

5、毒理學(xué)等疫學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué)等* *生物化學(xué)理論與技術(shù)加快了臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展生物化學(xué)理論與技術(shù)加快了臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展 ，它涉及疾病的診斷、治療及預(yù)防，對(duì)疾病發(fā)它涉及疾病的診斷、治療及預(yù)防，對(duì)疾病發(fā)病機(jī)制的研究也需要從分子水平加以探討病機(jī)制的研究也需要從分子水平加以探討第9頁/共119頁四、生物化學(xué)的特點(diǎn)四、生物化學(xué)的特點(diǎn)概念模糊，理論抽象，概念模糊，理論抽象，代謝繁雜，內(nèi)容枯燥代謝繁雜，內(nèi)容枯燥。五、如何學(xué)好生物化學(xué)五、如何學(xué)好生物化學(xué)第10頁/共119頁第第1 1章章Structure and Function of Protein第11頁/共119頁第12頁/共119頁18331833年，從麥

6、芽中分離淀粉酶；隨后從胃液中年，從麥芽中分離淀粉酶；隨后從胃液中分離到類似胃蛋白酶的物質(zhì)。分離到類似胃蛋白酶的物質(zhì)。18641864年，血紅蛋白被分離并結(jié)晶。年，血紅蛋白被分離并結(jié)晶。1919世紀(jì)末，證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成世紀(jì)末，證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成了多種短肽。了多種短肽。2020世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)；完成胰島世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)；完成胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)測定。素一級(jí)結(jié)構(gòu)測定。第13頁/共119頁2020世紀(jì)中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術(shù)相繼建立，世紀(jì)中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術(shù)相繼建立，促進(jìn)了蛋白質(zhì)研究迅速發(fā)展；促進(jìn)了蛋白質(zhì)研究迅速發(fā)展；19621962年，確定了血紅蛋白的

7、四級(jí)結(jié)構(gòu)。年，確定了血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)。2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究地年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究地展開。展開。第14頁/共119頁1. 蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分第15頁/共119頁作為生物催化劑（酶）作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)節(jié)作用代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護(hù)作用免疫保護(hù)作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)與支持作用運(yùn)動(dòng)與支持作用參與細(xì)胞間信息傳遞參與細(xì)胞間信息傳遞2. 蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3. 氧化供能氧化供能所以所以, ,蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ), ,沒有蛋白質(zhì)就沒沒有蛋白質(zhì)就

8、沒有生命有生命. .第16頁/共119頁第一節(jié)第一節(jié)第17頁/共119頁第18頁/共119頁 各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16。 100克樣品中蛋白質(zhì)的含量克樣品中蛋白質(zhì)的含量 (g %)= 每克樣品含氮克數(shù)每克樣品含氮克數(shù) 6.251001/16%第19頁/共119頁第20頁/共119頁H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H第21頁/共119頁非極性脂肪族氨基酸非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸堿性氨基酸二、氨基酸二、氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化

9、性質(zhì)可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行分類進(jìn)行分類第22頁/共119頁( (一一) )側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸第23頁/共119頁( (二二) )側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸基酸第24頁/共119頁( (三三) )側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸第25頁/共119頁天冬氨酸天冬氨酸 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

10、 arginine Arg R 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7.59（四）側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸（四）側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸（五）側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸是堿性氨基酸（五）側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸是堿性氨基酸目目 錄錄第26頁/共119頁其它分類方法其它分類方法:酸堿酸堿:天冬谷酸，賴組精堿天冬谷酸，賴組精堿 芳香族芳香族:色、酪、苯丙色、酪、苯丙含硫含硫 :半胱氨酸、蛋氨酸半胱氨酸、蛋氨酸 支鏈：亮、異亮、纈支鏈：亮、異亮、纈酰胺：天冬酰胺、谷氨酰胺酰胺：天冬酰胺、谷氨酰胺 R含羥基：蘇、絲、酪含羥基：蘇、絲、酪縮寫相近：色縮寫

11、相近：色Trp、酪、酪Tyr、蘇、蘇Thr營養(yǎng)必需氨基酸：色賴苯丙蛋，蘇亮異亮纈營養(yǎng)必需氨基酸：色賴苯丙蛋，蘇亮異亮纈生酮：亮、賴；生糖：芳香族生酮：亮、賴；生糖：芳香族+蘇、亮；生酮兼生糖：余蘇、亮；生酮兼生糖：余 第27頁/共119頁n幾種特殊氨基酸幾種特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亞氨基酸）（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2注意點(diǎn)：注意點(diǎn)： 為亞氨基酸，此氨基仍能為亞氨基酸，此氨基仍能與另一羧基形成肽鍵與另一羧基形成肽鍵 亞氨基的亞氨基的N N在環(huán)中，移動(dòng)在環(huán)中，移動(dòng)的自由度受限制，當(dāng)脯氨酸處的自由度受限制，當(dāng)脯氨酸處于多肽鏈中時(shí)，往往形

12、成轉(zhuǎn)角于多肽鏈中時(shí)，往往形成轉(zhuǎn)角 可被修飾為羥脯氨酸可被修飾為羥脯氨酸 第28頁/共119頁 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3第29頁/共119頁三、三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)n兩性解離及等電點(diǎn)兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所氨基酸是

13、兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。處溶液的酸堿度。 等電點(diǎn)等電點(diǎn)(isoelectric point, pI) 在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的中性。此時(shí)溶液的pH值值稱為該氨基酸的稱為該氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)。（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)第30頁/共119頁pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性離子氨基酸的兼性離子 陽離子陽離子陰離子陰離子CHNH2COOHR CHNH2COOHRC

14、HNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+第31頁/共119頁（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)色氨酸、酪氨酸色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在的最大吸收峰在 280 nm 附近。附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，有這兩種氨基酸殘基，所以測定蛋白質(zhì)溶液所以測定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡便的方法。的快速簡便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收第32頁/共119頁（三

15、）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)藍(lán)紫色紫色化合物，其最大吸收峰在化合物，其最大吸收峰在570nm處。處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。第33頁/共119頁肽鍵肽鍵( (peptide bond) )是由一個(gè)氨基酸的是由一個(gè)氨基酸的 - -羧羧基與另一個(gè)氨基酸的基與另一個(gè)氨基酸的 - -氨基脫水縮合而形成的化氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。學(xué)鍵。本質(zhì)是酰胺鍵。本質(zhì)是酰胺鍵。（一）

16、（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽氨基酸通過肽鍵連接而形成肽 (peptide)第34頁/共119頁NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽鍵NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO第35頁/共119頁肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。合物。兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽酸縮合則形成三肽肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊?/p>

17、水縮合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽稱多肽(polypeptide)。第36頁/共119頁N 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有游離游離-氨基氨基的一端的一端C 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有游離游離-羧基羧基的一端的一端n多肽鏈有兩端：多肽鏈有兩端：多肽鏈多肽鏈(polypeptide chain)是指許多是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。第37頁

18、/共119頁N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶第38頁/共119頁第39頁/共119頁GSH過氧過氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH還原酶還原酶NADPH+H+ NADP+ nGSH與與GSSG間的轉(zhuǎn)換間的轉(zhuǎn)換 第40頁/共119頁第41頁/共119頁 體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽 神經(jīng)肽神經(jīng)肽(neuropeptide)2.多肽類激素及神經(jīng)肽多肽類激素及神經(jīng)肽第42頁/共119頁 第二節(jié)第二節(jié)第43頁/共119頁n蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括: 高級(jí)高級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure)二級(jí)結(jié)構(gòu)二

19、級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternary structure)第44頁/共119頁n定義定義:蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至端至C-端的端的氨基酸排列順序氨基酸排列順序。一、一、氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的一級(jí)結(jié)構(gòu)n主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵:肽鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。 第45頁/共119頁一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能功能的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，但

20、不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素唯一因素。第46頁/共119頁二、二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。n定義定義: : n主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵：氫鍵氫鍵 第47頁/共119頁（一）參與肽鍵形成的（一）參與肽鍵形成的6個(gè)原子在同一平面上個(gè)原子在同一平面上參與肽鍵的參與肽鍵的6個(gè)原子個(gè)原子C 1、C、O、N、H、C 2位

21、于同一位于同一平面，平面，C 1和和C 2在平面上所處的位置為反式在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此構(gòu)型，此同一平面上的同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元肽單元 (peptide unit) 。第48頁/共119頁 肽單元肽單元 (peptide unit)蛋白質(zhì)的主鏈骨架是由一系列剛性的肽平面所組成。蛋白質(zhì)的主鏈骨架是由一系列剛性的肽平面所組成。肽鍵兩端的肽鍵兩端的- -碳原子所形成的單鍵可自由旋轉(zhuǎn)，此旋轉(zhuǎn)碳原子所形成的單鍵可自由旋轉(zhuǎn)，此旋轉(zhuǎn)決定了兩個(gè)肽平面的相對(duì)關(guān)系，從而使多肽鏈折疊、盤決定了兩個(gè)肽平面的相對(duì)關(guān)系，從而使多肽鏈折疊、盤曲成高級(jí)結(jié)構(gòu)。曲成高級(jí)

22、結(jié)構(gòu)。第49頁/共119頁 - -螺旋螺旋 ( -helix) - -折疊折疊 ( -pleated sheet) - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( -turn) 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲 (random coil) （二）（二）-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)n蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)第50頁/共119頁n - -螺旋螺旋第51頁/共119頁第52頁/共119頁（三）（三） - -折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)第53頁/共119頁第54頁/共119頁（四）（四） - -轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在普遍存在 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角無規(guī)卷

23、曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。分肽鏈結(jié)構(gòu)。第55頁/共119頁第56頁/共119頁（五）模體（五）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)組合形式有二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形式有3 3種：種：， 。第57頁/共119頁二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相

24、互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，稱為上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，稱為模體模體(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)。第58頁/共119頁鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu)- -螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角（或轉(zhuǎn)角（或環(huán)）環(huán)）-螺旋模體螺旋模體鏈鏈-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角- -鏈模體鏈模體鏈鏈-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角- -鏈模體鏈模體n模體常見的形式模體常見的形式第59頁/共119頁（六）氨基酸殘基的側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的影響（六）氨基酸殘基的側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是以一級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。一段蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是以一級(jí)結(jié)構(gòu)

25、為基礎(chǔ)的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成 - -螺旋或螺旋或-折疊，折疊，它就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。它就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。 影響因素影響因素: : 側(cè)鏈基團(tuán)過大側(cè)鏈基團(tuán)過大, ,產(chǎn)生位阻效應(yīng)產(chǎn)生位阻效應(yīng) 連續(xù)多個(gè)同性氨基酸出現(xiàn)連續(xù)多個(gè)同性氨基酸出現(xiàn) 脯氨酸其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)脯氨酸其結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 甘氨酸的存在甘氨酸的存在第60頁/共119頁疏水鍵、離子鍵、氫鍵和疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 Van der Waals力等。力等。n主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵:整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。即肽

26、鏈中所有原子在三維空間的排布位置。n定義定義:（一）三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸（一）三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置殘基的相對(duì)空間位置第61頁/共119頁第62頁/共119頁 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) N 端端 C端端第63頁/共119頁纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域是三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū)是三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū)分子量較大的蛋白質(zhì)?？烧郫B成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊分子量較大的蛋白質(zhì)常可折疊成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域 ( (domain) ) 。第64頁/共119頁（三）分子伴侶

27、（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊參與蛋白質(zhì)折疊分子伴侶分子伴侶(chaperon)通過提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從而通過提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級(jí)結(jié)構(gòu)。加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級(jí)結(jié)構(gòu)。分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，后松開，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。使肽鏈正確折疊。 分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。后，再誘導(dǎo)其正確折疊。 分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確分子伴侶在蛋白質(zhì)分子

28、折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。形成起了重要的作用。 第65頁/共119頁伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用第66頁/共119頁亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。四、四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級(jí)結(jié)構(gòu)具有四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白每一條多肽鏈都

29、有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的質(zhì)的亞基亞基 (subunit)。第67頁/共119頁由由2個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，若亞基分子個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，若亞基分子結(jié)構(gòu)相同，稱之為結(jié)構(gòu)相同，稱之為同二聚體同二聚體(homodimer)，若亞基分，若亞基分子結(jié)構(gòu)不同，則稱之為子結(jié)構(gòu)不同，則稱之為異二聚體異二聚體(heterodimer)。 血紅蛋白的血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)第68頁/共119頁第69頁/共119頁n根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分:單純蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì) = = 蛋白質(zhì)部分蛋白質(zhì)部分 + + 非蛋白質(zhì)部分非蛋白質(zhì)部分n根據(jù)蛋白質(zhì)形狀根據(jù)蛋白質(zhì)形狀:纖

30、維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)第70頁/共119頁六、蛋白質(zhì)組學(xué)六、蛋白質(zhì)組學(xué)（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達(dá)的一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)全套蛋白質(zhì)”。 第71頁/共119頁（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái) 蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研究蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研究: :雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì)雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)點(diǎn)的定位、切取蛋白質(zhì)點(diǎn)的定位、切取 蛋白質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)譜分析蛋白質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)譜分析 （三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究

31、的科學(xué)意義（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義第72頁/共119頁蛋白質(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The Relation of Structure and Function of Protein第三節(jié)第三節(jié)第73頁/共119頁（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)與功能的基礎(chǔ)牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二二硫硫鍵鍵第74頁/共119頁 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活

32、性第75頁/共119頁（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級(jí)（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)與功能胰島素胰島素氨基酸殘基序號(hào)氨基酸殘基序號(hào)A5A6A10B30人人ThrSerIleThr豬豬ThrSerIleAla狗狗ThrSerIleAla兔兔ThrGlyIleSer牛牛AlaGlyValAla羊羊AlaSerValAla馬馬ThrSerIleAla第76頁/共119頁（三）（三）氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息一些廣泛存在于生一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素素(cytochrome C)，比，比較它們的一級(jí)結(jié)

33、構(gòu)，可較它們的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。的關(guān)系。 第77頁/共119頁（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾?。ㄋ模┲匾鞍踪|(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病n例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽鏈肽鏈HbA 肽肽 鏈鏈N-val his leu thr pro val glu C(146) 這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為稱為“分子病分子病”。第78頁/共119頁n肌紅蛋白肌紅蛋白/ /血紅蛋白血紅蛋白含有血紅素輔基含有血紅素輔基

34、血紅素結(jié)構(gòu)血紅素結(jié)構(gòu) 二、二、蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu)（一）（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似第79頁/共119頁n肌紅蛋白肌紅蛋白( (myoglobin，Mb) ) 肌紅蛋白是一個(gè)只有三級(jí)肌紅蛋白是一個(gè)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有8 8段段 - -螺螺旋結(jié)構(gòu)。旋結(jié)構(gòu)。血紅素分子中的兩個(gè)丙酸血紅素分子中的兩個(gè)丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的荷相連，加之肽鏈中的F8F8組氨組氨酸殘基還與酸殘基還與FeFe2+2+形成

35、配位結(jié)合，形成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。穩(wěn)定結(jié)合。 第80頁/共119頁n血紅蛋白血紅蛋白( (hemoglobin，Hb) )血紅蛋白具有血紅蛋白具有4個(gè)亞個(gè)亞基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu)，基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu)，每每個(gè)亞基可結(jié)合個(gè)亞基可結(jié)合1 1個(gè)血紅素個(gè)血紅素并攜帶并攜帶1 1分子氧分子氧。Hb亞基之間通過亞基之間通過8對(duì)鹽鍵，使對(duì)鹽鍵，使4個(gè)亞基緊密個(gè)亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀結(jié)合而形成親水的球狀蛋白。蛋白。 第81頁/共119頁（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合與氧結(jié)合第82頁/共119頁肌紅蛋白肌紅蛋白(M

36、b)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線的氧解離曲線第83頁/共119頁第84頁/共119頁第85頁/共119頁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)。第86頁/共119頁第87頁/共119頁（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)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)

37、可導(dǎo)致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。第88頁/共119頁蛋白質(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纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。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、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。第89頁/共119頁瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一組人

38、和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為為-折疊的折疊的PrPsc，從而致病。，從而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病n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)象改變第90頁/共119頁第四節(jié)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)The Physical and Chemical Characters of Protein第91頁/共119頁一、一、蛋白質(zhì)具有兩性電離的性質(zhì)蛋白質(zhì)具有兩性電離的性質(zhì)蛋白質(zhì)分子除兩端

39、的氨基和羧基可解離外，蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液pH條條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。n蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)( isoelectric point, pI)第92頁/共119頁二、蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì)二、蛋白質(zhì)具有膠體

40、性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至萬至100萬之巨，其分子的直徑可達(dá)萬之巨，其分子的直徑可達(dá)1100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。為膠粒范圍之內(nèi)。 顆粒表面電荷顆粒表面電荷 水化膜水化膜n蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素:第93頁/共119頁+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸酸堿堿酸酸堿堿酸酸堿堿脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉溶液中蛋

41、白質(zhì)的聚沉第94頁/共119頁三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。物活性的喪失。n蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(denaturation)第95頁/共119頁n造成變性的因素造成變性的因素: :如如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等重金屬離子及生物堿試劑等 。 n變性的本

42、質(zhì)變性的本質(zhì): :破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。第96頁/共119頁n 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例: :臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。滅菌。此外此外, , 防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。制劑（如疫苗等）的必要條件。 第97頁/共119頁若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為象和功能，稱為復(fù)性復(fù)性(renaturati

43、on) 。第98頁/共119頁 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活性第99頁/共119頁在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。淀，但并不變性。 蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。的凝塊，此凝塊

44、不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。 n蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)沉淀n蛋白質(zhì)的凝固作用蛋白質(zhì)的凝固作用(protein coagulation)第100頁/共119頁四、蛋白質(zhì)四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收波長處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的峰。蛋白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測定。此可作蛋白質(zhì)定量測定。第101頁/共119頁蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。三酮反

45、應(yīng)。 蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙雙縮脲反應(yīng)縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。程度。五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測定蛋白質(zhì)五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測定蛋白質(zhì)溶液含量溶液含量1.茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)(ninhydrin reaction)2. 雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)(biuret reaction)第102頁/共119頁第五節(jié)第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析The Separation and Purificat

46、ion and Structure Analysis of Protein第103頁/共119頁一、一、透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的小分子化合物小分子化合物應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過有一應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過有一定截留分子量的超濾膜，達(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液定截留分子量的超濾膜，達(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。的目的。n透析透析(dialysis)n超濾法超濾法利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開的方法物分開的方法。第104頁/共119頁二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質(zhì)

47、沉淀方法的蛋白質(zhì)沉淀方法使用使用丙酮沉淀丙酮沉淀時(shí)，必須在時(shí)，必須在04低溫下進(jìn)行，低溫下進(jìn)行，丙酮用量一般丙酮用量一般10倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)被丙酮沉淀后，應(yīng)立即分離。除了丙酮以外，被丙酮沉淀后，應(yīng)立即分離。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。也可用乙醇沉淀。 鹽析鹽析(salt precipitation)是將硫酸銨、硫酸鈉是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面電或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面電荷被中和以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。荷被中和以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。 第105頁/共119頁免疫沉淀法：免疫沉淀法：將某一純化蛋白

48、質(zhì)免疫動(dòng)物可獲得將某一純化蛋白質(zhì)免疫動(dòng)物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識(shí)別相應(yīng)的抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識(shí)別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成抗原抗體復(fù)合物的性質(zhì)，可從抗原蛋白，并形成抗原抗體復(fù)合物的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。 第106頁/共119頁三、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將三、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)在高于或低于其蛋白質(zhì)在高于或低于其pIpI的溶液中為帶電的的溶液中為帶電的顆粒，在電場中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過顆粒，在電場中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白質(zhì)的技蛋白質(zhì)在電場

49、中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù)術(shù), , 稱為稱為電泳電泳(elctrophoresis) 。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。電泳等。 第107頁/共119頁SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子，常用于蛋白質(zhì)分子量的測定。量的測定。等電聚焦電泳等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差異而分，通過蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。離蛋白質(zhì)的電泳方法。雙向凝膠電泳雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。n幾種重要的蛋白質(zhì)電泳幾種重要的蛋白質(zhì)電泳:第108頁/共119頁四、四、應(yīng)用相分配或親和

50、原理可將蛋白質(zhì)應(yīng)用相分配或親和原理可將蛋白質(zhì)進(jìn)行層析分離進(jìn)行層析分離待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過一個(gè)固待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過一個(gè)固態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，根據(jù)溶液中待分離的蛋態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，根據(jù)溶液中待分離的蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待分白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待分離的蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，并以不同離的蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，并以不同速度流經(jīng)固定相而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。速度流經(jīng)固定相而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。n層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理分離蛋白質(zhì)的原理第109頁/共119頁離子交換層析：離子交換層析：利用各蛋白質(zhì)的電荷量

51、及利用各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同進(jìn)行分離。性質(zhì)不同進(jìn)行分離。凝膠過濾凝膠過濾(gel filtration)又稱分子篩層析又稱分子篩層析，利用各蛋白質(zhì)分子大小不同分離。利用各蛋白質(zhì)分子大小不同分離。n蛋白質(zhì)分離常用的層析方法蛋白質(zhì)分離常用的層析方法第110頁/共119頁第111頁/共119頁第112頁/共119頁五、五、利用蛋白質(zhì)顆粒沉降行為不同利用蛋白質(zhì)顆粒沉降行為不同可進(jìn)行超速離心分離可進(jìn)行超速離心分離 超速離心法超速離心法(ultracentrifugation)既可以既可以用來分離純化蛋白質(zhì)也可以用作測定蛋用來分離純化蛋白質(zhì)也可以用作測定蛋白質(zhì)的分子量。白質(zhì)的分子量。 蛋白質(zhì)在離心場中

52、的行為用蛋白質(zhì)在離心場中的行為用沉降系數(shù)沉降系數(shù)(sedimentation coefficient, S)表示，表示，沉降系數(shù)與蛋白質(zhì)的密度和形狀相關(guān)沉降系數(shù)與蛋白質(zhì)的密度和形狀相關(guān) 。第113頁/共119頁因?yàn)槌两迪禂?shù)因?yàn)槌两迪禂?shù)S大體上和分子量成正比大體上和分子量成正比關(guān)系，故可應(yīng)用超速離心法測定蛋白質(zhì)分子關(guān)系，故可應(yīng)用超速離心法測定蛋白質(zhì)分子量，但對(duì)分子形狀的高度不對(duì)稱的大多數(shù)纖量，但對(duì)分子形狀的高度不對(duì)稱的大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)不適用。維狀蛋白質(zhì)不適用。第114頁/共119頁六、應(yīng)用化學(xué)或反向遺傳學(xué)方法可分析六、應(yīng)用化學(xué)或反向遺傳學(xué)方法可分析多肽鏈的氨基酸序列多肽鏈的氨基酸序列分析已純化

53、蛋白質(zhì)的氨基酸殘基組成分析已純化蛋白質(zhì)的氨基酸殘基組成測定多肽鏈的氨基末端與羧基末端為何種氨基酸殘基測定多肽鏈的氨基末端與羧基末端為何種氨基酸殘基把肽鏈水解成片段，分別進(jìn)行分析把肽鏈水解成片段，分別進(jìn)行分析測定各肽段的氨基酸排列順序，一般采用測定各肽段的氨基酸排列順序，一般采用Edman降解法降解法一般需用數(shù)種水解法，并分析出各肽段中的氨基酸一般需用數(shù)種水解法，并分析出各肽段中的氨基酸順序，然后經(jīng)過組合排列對(duì)比，最終得出完整肽鏈中氨順序，然后經(jīng)過組合排列對(duì)比，最終得出完整肽鏈中氨基酸順序的結(jié)果?；犴樞虻慕Y(jié)果。第115頁/共119頁n通過核酸來推演蛋白質(zhì)中的氨基酸序列通過核酸來推演蛋白質(zhì)中的氨基酸序列按照三聯(lián)密碼的原則推演出氨基酸的序列按照三聯(lián)密碼的原則推演出氨基酸的序列分離編碼蛋白質(zhì)的基因分離編碼蛋白質(zhì)的基因測定測定DNA序列序列排列出排列出mRNA序列序列第116頁/共119頁七、應(yīng)用物理學(xué)、生物信息學(xué)原理七、應(yīng)用物理學(xué)、生物信息學(xué)原理可進(jìn)行蛋白質(zhì)空