蛋白質(zhì)的化學(xué)1

1、會計學(xué)1蛋白質(zhì)的化學(xué)蛋白質(zhì)的化學(xué)1蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了幾乎所有的生命活動過程。1. 生物體的組成成分生物體的組成成分2. 酶酶3. 運輸功能運輸功能4. 運動功能運動功能5. 防御功能（抗體、干擾素）防御功能（抗體、干擾素）6. 遺傳信息的控制遺傳信息的控制7. 細(xì)胞膜的通透性細(xì)胞膜的通透性8. 高等動物的記憶、識別機構(gòu)高等動物的記憶、識別機構(gòu)v蛋白質(zhì)是一類含氮有機化合物，通過元素分析，發(fā)現(xiàn)其元素組成與糖、脂質(zhì)不同，除含有碳、氫、氧外，還有氮和少量的硫。某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、鉬、碘、鋅和

2、銅等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為：l 碳 50l 氫 7l 氧 23l 氮 16%l 硫 04l 其他 微 量（磷、鐵、鉬、碘、鋅和銅等）蛋白質(zhì)含量 = 蛋白氮 6.25粗蛋白含量 = 生物樣品含氮量 6.25 氨基酸氨基酸 是蛋白質(zhì)的基本組成單位。是蛋白質(zhì)的基本組成單位。 目前從各種生物體目前從各種生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有中發(fā)現(xiàn)的氨基酸已有250多種，但參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸多種，但參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸（基本氨基酸或標(biāo)準(zhǔn)氨基酸）只有（基本氨基酸或標(biāo)準(zhǔn)氨基酸）只有20種；此外在某些蛋白質(zhì)種；此外在某些蛋白質(zhì)中還存在若干種不常見的氨基酸，大多數(shù)已發(fā)現(xiàn)的天然氨基中還存在若干種不常見的氨基

3、酸，大多數(shù)已發(fā)現(xiàn)的天然氨基酸是不參與蛋白質(zhì)組成的，這些被稱為非蛋白質(zhì)氨基酸，大酸是不參與蛋白質(zhì)組成的，這些被稱為非蛋白質(zhì)氨基酸，大多數(shù)非蛋白質(zhì)氨基酸的生物學(xué)作用不詳。多數(shù)非蛋白質(zhì)氨基酸的生物學(xué)作用不詳。 20種基本氨基酸，除脯氨酸外，結(jié)構(gòu)上的共同點是于羧種基本氨基酸，除脯氨酸外，結(jié)構(gòu)上的共同點是于羧基相連的基相連的-碳原子上的氫原子被氨基所取代，因而均為碳原子上的氫原子被氨基所取代，因而均為-氨氨基酸）?；幔?。 各種蛋白所含的氨基酸的種類和數(shù)目都各不相同。各種蛋白所含的氨基酸的種類和數(shù)目都各不相同。各種氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈各種氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R R基的不同?；牟煌?。2020種基本氨基酸

4、種基本氨基酸按按R R的極性可分為非極性氨基酸、極性性氨基酸、酸性氨的極性可分為非極性氨基酸、極性性氨基酸、酸性氨基酸和堿性氨基酸基酸和堿性氨基酸。COOHCHH2NR -氨基酸氨基酸可變部可變部分分不變部不變部分分甘氨酸甘氨酸 Glycine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CHOHO 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCH3OHO甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCHOHOCH3CH3甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alan

5、ine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCH2OHOCH CH3CH3甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine異亮氨酸異亮氨酸 Ileucine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCHOHOCH3CH2CH3甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine異亮氨酸異亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline 亞亞氨基酸氨基酸HNCOHO甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alan

6、ine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine異亮氨酸異亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine 含硫氨基酸含硫氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2SCH3甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈氨酸纈氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine異亮氨酸異亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸半胱氨酸 Cysteine 含硫氨基酸含硫氨基酸H2NCH CCH2OHOSH 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalanineH2NCHCC

7、H2OHO酪酪 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸TyrosineH2NCHCCH2OHOOH 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸Tyrosine色氨酸色氨酸 TrytophanH2NCHCCH2OHOHN 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 ArginineH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NH 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine賴氨酸賴氨酸 LysineH2NCH CCH2OHOCH2CH2CH2NH2 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine賴氨酸賴氨酸 Lysi

8、ne組氨酸組氨酸 HistidineH2NCH CCH2OHONNH天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCOHO天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸谷氨酸 Glutamate 酸性氨基酸酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCH2COHO絲氨酸絲氨酸 Serine 含羥基含羥基氨基酸氨基酸H2NCH CCH2OHOOH絲氨酸絲氨酸 Serine 蘇氨酸蘇氨酸 Threonine 含羥基含羥基氨基酸氨基酸H2NCH CCHOHOOHCH3天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸H2NCH CCH2OHOCNH2O天冬酰

9、胺天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺谷氨酰胺 Glutamine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2CNH2O1.根據(jù)根據(jù)R的化學(xué)結(jié)構(gòu)的化學(xué)結(jié)構(gòu)（1）脂肪族氨基酸：）脂肪族氨基酸： 1）疏水性：）疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys； 2）極性：）極性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr（2）芳香族氨基酸：）芳香族氨基酸：Phe、Tyr（3）雜環(huán)氨基酸：）雜環(huán)氨基酸：Trp、His（4）雜環(huán)亞氨基酸：）雜環(huán)亞氨基酸：Pro2.根據(jù)根據(jù)R的極性的極性（1）極性氨基酸：）極性氨基酸： 1）不帶電：）不帶電：Ser、Thr

10、、Asn、Gln、Tyr、Cys； 2）帶正電：）帶正電：His、Lys、Arg； 3）帶負(fù)電：）帶負(fù)電：Asp、Glu（2）非極性氨基酸：）非極性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、TrpNHHOCOOH4-羥基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羥基賴氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基賴氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 COO-CHH3N+R-pK1+H+H+COOHCHH3N+RH+H+pK2-COO-CHH2NRPH 1 7 10凈電荷凈電荷 +1 0 -1 正離子（向陰極

11、移動）正離子（向陰極移動） 兩性離子兩性離子 負(fù)離子（向陽極移動）負(fù)離子（向陽極移動） （ 等電點等電點PI）1、氨基酸與茚三酮的反應(yīng)2、氨基酸與甲醛的反應(yīng)4、氨基酸與2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)（Sanger反應(yīng)）6、氨基酸與異硫氰酸苯酯（PITC）的反應(yīng)（Edman反應(yīng)）7、氨基酸與熒光胺反應(yīng)8、氨基酸與5,5-雙硫基-雙（2-硝基苯甲酸）反應(yīng)9、氨基酸側(cè)鏈R基團參加的反應(yīng)用途用途：常用于氨基酸的定性（藍紫色物質(zhì)）或定量（在常用于氨基酸的定性（藍紫色物質(zhì)）或定量（在570nm570nm波長下測光吸波長下測光吸收值）分析。定量釋放的收值）分析。定量釋放的COCO2 2可用測壓法測量并

12、計算?？捎脺y壓法測量并計算。說明：說明：兩個亞氨基酸脯氨酸和羥脯氨酸與與兩個亞氨基酸脯氨酸和羥脯氨酸與與茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，最茚三酮反應(yīng)產(chǎn)生黃色物質(zhì)，最大光吸收在大光吸收在440nm。CCCOOOCCCOOOHOHH2OH2O水合茚三酮水合茚三酮CO2NH2RCHO+CCCOOHOHH2NCHCOOHRCCCOOOHOH+2NH3CCCOOCCCOO-NH4+NH2O2+CCCOOOCCCOOHHO1-氨基參與的反應(yīng)氨基參與的反應(yīng)pK2 H+COO-CH2NH2COO-CH2NH3+COO-CH2NHCH2OHHCHOHCHOCOO-CH2NH(CH2OH)2用途用途：可以用來直接測定氨基

13、酸的濃度?？梢杂脕碇苯訙y定氨基酸的濃度。1-氨基參與的反應(yīng)氨基參與的反應(yīng)用途用途：范斯來克法定量測定氨基酸的基本反應(yīng)范斯來克法定量測定氨基酸的基本反應(yīng)。NH2R-CH-COOH + HNO2 OHR-CH-COOH + N2 + H2O3.6.4 氨基酸與氨基酸與2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)的反應(yīng) ( -氨基參與的反應(yīng)氨基參與的反應(yīng))NO2FO2N+ HNCHCOOHR弱堿性溶液弱堿性溶液NO2O2NHNCHCOOHR+ HFDNP-氨基酸氨基酸H2NCHCOOH + RNCH3CH3O=S=OCl5-二甲氨基萘磺酰氯（DNS-Cl）pH9.7 40NCH3CH3O=S=OH

14、NCHCOOH RDNS-氨基酸說明：說明：1 1、此反應(yīng)為、此反應(yīng)為 - -氨基參與的反應(yīng)氨基參與的反應(yīng) 2 2、丹磺酰氯反應(yīng)取代、丹磺酰氯反應(yīng)取代SangerSanger反應(yīng)來測定蛋白質(zhì)反應(yīng)來測定蛋白質(zhì)N N端氨基酸，端氨基酸，靈敏度高（熒光）靈敏度高（熒光）丹磺酰氯法丹磺酰氯法1-氨基參與的反應(yīng)氨基參與的反應(yīng)用途用途：是多種酶促反應(yīng)的中間過程。HOCH2CHNH2COOH+CH2OPO3-CCH2OHO+H+2CH2OPO3-CCH2OHN+HHOCH2CHCOOH+ H2ON=C=S + NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-氨基酸NCHRSNCCOPTH-氨基

15、酸pH8.3無水HF 這個反應(yīng)首這個反應(yīng)首先于先于1950年被年被Edman用于鑒用于鑒定多肽和蛋白質(zhì)定多肽和蛋白質(zhì)的的N端氨基酸。端氨基酸。 重復(fù)測定多重復(fù)測定多肽鏈肽鏈N端氨基酸端氨基酸排列順序，后來排列順序，后來設(shè)計出設(shè)計出“多肽順多肽順序自動分析儀序自動分析儀”此反應(yīng)為此反應(yīng)為 - -氨氨基參與的反應(yīng)基參與的反應(yīng)3.6.6 氨基酸與異硫氰酸苯酯（氨基酸與異硫氰酸苯酯（PITC）的反應(yīng)）的反應(yīng)在室溫下，氨基酸與熒光胺反應(yīng)產(chǎn)生熒光產(chǎn)物在室溫下，氨基酸與熒光胺反應(yīng)產(chǎn)生熒光產(chǎn)物根據(jù)熒光強度測定氨基酸含量（根據(jù)熒光強度測定氨基酸含量（ng級）。級）。3.6.7 氨基酸與熒光胺反應(yīng)氨基酸與熒光胺反

16、應(yīng)H2NCHCH2SSHNO2HOOCSNO2COOHCOOH+SSNO2NO2HOOCCOOHH2NCHCOOH +CH2SHpH8.0硫代硝基苯甲酸硫代硝基苯甲酸測定測定Cys含量（含量（pH8.0412nm的摩爾消光系數(shù)的摩爾消光系數(shù)=13600）此為此為R側(cè)鏈上的側(cè)鏈上的SH參加的反應(yīng)參加的反應(yīng)3.6.8 氨基酸與氨基酸與5,5-雙硫基雙硫基-雙（雙（2-硝基苯甲酸）反應(yīng)硝基苯甲酸）反應(yīng)v 一個氨基酸的一個氨基酸的-羧基和另一個氨基酸的羧基和另一個氨基酸的-氨基脫水縮氨基脫水縮合而成的化合物稱合而成的化合物稱肽肽。v 氨基酸之間脫水后形成的鍵稱氨基酸之間脫水后形成的鍵稱肽鍵肽鍵（酰胺鍵

17、）。（酰胺鍵）。v 當(dāng)兩個氨基酸通過肽鍵相互連接形成二肽，在一端仍然當(dāng)兩個氨基酸通過肽鍵相互連接形成二肽，在一端仍然有游離的氨基和另一端有游離的羧基。每一端都可以連接更有游離的氨基和另一端有游離的羧基。每一端都可以連接更多的氨基酸，氨基酸能以肽鍵相互連接形成長的、不帶支鏈多的氨基酸，氨基酸能以肽鍵相互連接形成長的、不帶支鏈的寡肽（的寡肽（20個氨基酸殘基以下）和多肽（多于個氨基酸殘基以下）和多肽（多于20個氨基酸殘個氨基酸殘基）。多肽仍然有游離的基）。多肽仍然有游離的-氨基和氨基和-羧基。羧基。v 肽鏈寫法：游離肽鏈寫法：游離-氨基在左，游離氨基在左，游離-羧基在右，氨基酸之羧基在右，氨基酸之

18、間用間用“-”表示肽鍵。表示肽鍵。H2N-絲氨酸絲氨酸-亮氨酸亮氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-COOHSer-Leu-Phe（S-L-F）四、肽四、肽l由兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由由兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由三個氨基酸組成的肽稱為三三個氨基酸組成的肽稱為三肽，肽，由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽，也叫多肽鏈。組成多由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽，也叫多肽鏈。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。肽的概念包括了肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘基。肽的概念包括了aaaa的組成的組成及順序。及順序。CCNCCNCCNCCNCCH2CHCH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+O

19、OOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C-端肽鍵 由于羰基碳由于羰基碳-氧雙鍵的靠攏，允許存在共振結(jié)構(gòu)（氧雙鍵的靠攏，允許存在共振結(jié)構(gòu)（resonance structure），碳與氮之間的肽鍵有部分雙鍵性質(zhì)，由），碳與氮之間的肽鍵有部分雙鍵性質(zhì)，由CO-NH構(gòu)成的肽單元呈現(xiàn)相對的剛性和平面化，肽鍵中的構(gòu)成的肽單元呈現(xiàn)相對的剛性和平面化，肽鍵中的4個原子個原子和它相鄰的兩個和它相鄰的兩個-碳原子多處于同一個平面上。碳原子多處于同一個平面上。CCNCOHC NO-H+CC氨基的氨基的H與羰基的與羰基的O幾乎總是呈反式（幾乎總是呈反式（trans）而不是順）而不是順式（

20、式（cis）。）。與與C-NC-N相連的相連的N-CN-C和和C-CC-C鍵都可以旋轉(zhuǎn)，平鍵都可以旋轉(zhuǎn)，平面間以面間以C C隔開。隔開。蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定的原因：蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定的原因：1）主鏈1/3是肽鍵；2）R的影響。H2N-CHCH2CH2COCOOH-GluNHCHCO-CH2SHCysNHCH2COOHGly2GSH還原型還原型GSSG氧化型氧化型-2H+2H催產(chǎn)素和升壓素催產(chǎn)素和升壓素 均為均為9肽，僅第肽，僅第3位和第位和第8位氨基酸不同，但功能差異明顯，催產(chǎn)素使子位氨基酸不同，但功能差異明顯，催產(chǎn)素使子宮和乳腺平滑肌收縮，用于引產(chǎn)，減少產(chǎn)后出血和促使乳腺排乳作用。升壓宮和乳腺平滑肌收

21、縮，用于引產(chǎn)，減少產(chǎn)后出血和促使乳腺排乳作用。升壓素促進血管平滑肌收縮，升高血壓，減少排尿，用于治療尿崩癥和肺咯血。素促進血管平滑肌收縮，升高血壓，減少排尿，用于治療尿崩癥和肺咯血。CysTyrILeGlnAsnCysProLeuGlyNH2SS牛 催 產(chǎn) 素CysTyrGlnAsnCysProSSPheArgGlyNH2牛 加 壓 素 39肽，活性部位為第410位的7肽片段： Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。腦肽腦肽腦啡肽具有強烈的鎮(zhèn)痛作用（強于嗎啡），不上癮。腦啡肽具有強烈的鎮(zhèn)痛作用（強于嗎啡），不上癮。（甲）（甲）Met-腦啡肽腦啡肽 Tyr-Gly-Gly-Ph

22、e-Met（亮）（亮）Leu-腦啡肽腦啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-內(nèi)啡肽（內(nèi)啡肽（31肽）具有較強的嗎啡樣活性與鎮(zhèn)痛作用肽）具有較強的嗎啡樣活性與鎮(zhèn)痛作用。促腎上腺皮質(zhì)激素（促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）與腦肽）與腦肽促腎上腺皮質(zhì)激素（促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）膽囊收縮素膽囊收縮素 胰高血糖素胰高血糖素由胰臟由胰臟-細(xì)胞分泌（細(xì)胞分泌（-細(xì)胞分泌胰島素），細(xì)胞分泌胰島素），29肽。胰高血糖素調(diào)節(jié)肽。胰高血糖素調(diào)節(jié) 維持血糖濃度。維持血糖濃度。 蛋白質(zhì)是氨基酸以肽鍵相互連接的線性序列。在蛋白蛋白質(zhì)是氨基酸以肽鍵相互連接的線性序列。在蛋白質(zhì)中，多肽鏈折疊形成特殊的形狀（構(gòu)象）質(zhì)中

23、，多肽鏈折疊形成特殊的形狀（構(gòu)象）（conformation）。在結(jié)構(gòu)中，這種構(gòu)象是原子的三維排列，）。在結(jié)構(gòu)中，這種構(gòu)象是原子的三維排列，由氨基酸序列決定。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：一級結(jié)構(gòu)由氨基酸序列決定。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次：一級結(jié)構(gòu)primary），二級結(jié)構(gòu)（），二級結(jié)構(gòu)（secondary），超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、），超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、三級結(jié)構(gòu)（三級結(jié)構(gòu)（tertiary）和四級結(jié)構(gòu)（）和四級結(jié)構(gòu)（quaternary）（不總是）（不總是有）。有）。五、五、 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)舉例蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)舉例1、SSSSSSA NH2B NH2611772019COOHCOOHNH

24、2COOH3、血紅蛋白、血紅蛋白蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測序的策略蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測序的策略一級結(jié)構(gòu)測序的策略一級結(jié)構(gòu)測序的策略1作用：作用：這些反應(yīng)可用于巰基的保護這些反應(yīng)可用于巰基的保護。-OOCCHCH2SHNH3+CH2OCClO-OOCCHCH2SNH3+OCCH2OCH2ClCH2-OOCCHCH2SNH3+ICH2CNH2OCH2CNH2O-OOCCHCH2SNH3+O2NFNO2+ H2NCHCROHNCHCROO2NNO2H+H2OO2NNO2HNCHCROOH+氨基酸DNFBN-端氨基酸DNP衍生物DNP-氨基酸N(CH3)2SO2ClH2NCHCROHNCHCROSO2N(CH3)2

25、+水解N(CH3)2SO2HNCHCROOH+氨基酸丹磺酰氯多肽N-端丹磺酰N-端氨基酸丹磺酰氨基酸H2NCH CROHNCH CROORnCCHHNOHn-1N-端氨基酸 C-端氨基酸ORnCCHH2NOHH2NCH CRONHNH2+H+NH2NH2氨基酸酰肼C-端氨基酸CH3S：CH2CH2CHNHCNHCHCOOR+BrC+NBr-CH3S+CH2CH2CHNHCNHCHCOORCNCH3SCN CH2CHNHCNHCHCOORCH2+H2O+CH2CHNHCOCH2OH3N+CHCOR高絲氨酸內(nèi)酯NCSNHCHCOR2NCHCOR1HHNHS:CCHCOR1HNNHCHCOR2SNH

26、CNHOCR1CHNH2CHCOR2NCOCHNHSCR1例：例：N-末端殘基末端殘基H C-末端殘基末端殘基S 第一套肽段第一套肽段 第二套肽段第二套肽段 OUS SEO PS WTOU EOVE VERL RLA APS HOWT HO借助重疊肽確定肽段次序借助重疊肽確定肽段次序 為了緊緊折疊成緊密的球蛋白，多肽鏈常常反轉(zhuǎn)方向，成為了緊緊折疊成緊密的球蛋白，多肽鏈常常反轉(zhuǎn)方向，成發(fā)夾形狀（發(fā)夾形狀（ -轉(zhuǎn)角）。它是由第一個氨基酸的羰基氧以轉(zhuǎn)角）。它是由第一個氨基酸的羰基氧以氫鍵結(jié)合到相距的第四個氨基酸的氨基氫上。氫鍵結(jié)合到相距的第四個氨基酸的氨基氫上。N1CHCC2CHNHO=C3CHNC

27、4CHNRRHOHRROHO-轉(zhuǎn)角經(jīng)常出現(xiàn)在連接轉(zhuǎn)角經(jīng)常出現(xiàn)在連接反平行反平行-折疊片的端頭折疊片的端頭。（）（）-轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（-turn）（）（）-轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)角（-turn）(圖圖)（4）自由回轉(zhuǎn)（無規(guī)則卷曲、自由繞曲）自由回轉(zhuǎn)（無規(guī)則卷曲、自由繞曲）5.6.1 超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)是指若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的是指若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的，在空間構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的，在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)至三級結(jié)構(gòu)層次的一種過渡態(tài)構(gòu)象層次。至三級結(jié)構(gòu)層次的一種過渡態(tài)構(gòu)象層次。5.6 超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)

28、域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域5.6.2結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。多肽鏈在超二級結(jié)是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進一步繞曲折疊成緊密的近似球狀的結(jié)構(gòu)，具構(gòu)的基礎(chǔ)上進一步繞曲折疊成緊密的近似球狀的結(jié)構(gòu)，具有部分生物功能。對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈有部分生物功能。對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個以上結(jié)構(gòu)域締合而成三級結(jié)構(gòu)。往往由兩個以上結(jié)構(gòu)域締合而成三級結(jié)構(gòu)。5.7 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(Tertiary Structure)是指在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團相互作用在空間進一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在

29、內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。 維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用。例：肌紅蛋白 （P25）5.7 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(圖圖)5.8 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)v蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(Quaternary Structure)是指由多條各自具有一、二、三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；各個亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系。v這種蛋白質(zhì)分子中，最小的單位通常稱為亞基或亞單位Subunit，它一般由一條肽鏈構(gòu)成，無生理活性或活力很?。籿維持亞基之間的次級鍵主要是鹽鍵和氫鍵。v由多個亞基聚集

30、而成的蛋白質(zhì)常常稱為寡聚蛋白；共價鍵共價鍵次級鍵次級鍵化學(xué)鍵化學(xué)鍵 肽鍵肽鍵一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)氫鍵氫鍵二硫鍵二硫鍵二、三、四級結(jié)構(gòu)二、三、四級結(jié)構(gòu)疏水鍵疏水鍵鹽鍵鹽鍵范德華力范德華力三、四級結(jié)構(gòu)三、四級結(jié)構(gòu)5.9 蛋白質(zhì)分子中的共價鍵與次級鍵蛋白質(zhì)分子中的共價鍵與次級鍵蛋白質(zhì)分子具有多樣的生物學(xué)功能，需要一定的化學(xué)蛋白質(zhì)分子具有多樣的生物學(xué)功能，需要一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，還需要一定的空間構(gòu)象。結(jié)構(gòu)，還需要一定的空間構(gòu)象。（一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1. 種屬差異種屬差異 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的種屬差異十分明顯，但相同部蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的種屬差異十分明顯，但相同部分氨基酸對蛋白

31、質(zhì)的功能起決定作用。根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)分氨基酸對蛋白質(zhì)的功能起決定作用。根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，可以斷定它們在親緣關(guān)系上的遠近構(gòu)上的差異，可以斷定它們在親緣關(guān)系上的遠近。同源蛋白質(zhì)同源蛋白質(zhì)：在不同生物體中行使相同或相似功能的：在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)稱同源蛋白質(zhì)。（如：各種脊椎動物中的血紅蛋白質(zhì)稱同源蛋白質(zhì)。（如：各種脊椎動物中的血紅蛋白）蛋白）同源蛋白質(zhì)同源蛋白質(zhì)的的aa序列中有序列中有不變殘基不變殘基、可變殘基可變殘基同源蛋白的同源蛋白的aa序列與提取他們的物種的親緣關(guān)系具有序列與提取他們的物種的親緣關(guān)系具有同一性。同一性。六、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系六、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能

32、的關(guān)系從患者紅細(xì)胞中鑒定出特異的鐮刀型或月牙型細(xì)胞從患者紅細(xì)胞中鑒定出特異的鐮刀型或月牙型細(xì)胞。-鏈 1 2 3 4 5 6 7Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-LysHb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys Val 取代Glu含氧-HbAO2O2粘性疏水斑點含氧HbS脫氧HbS疏水位點血紅蛋白分子凝集鐮狀細(xì)胞貧血（鐮狀細(xì)胞貧血（sick-cell anemia）別構(gòu)現(xiàn)象別構(gòu)現(xiàn)象：有些蛋白質(zhì)表現(xiàn)其生物功能時，其構(gòu)象發(fā)生：有些蛋白質(zhì)表現(xiàn)其生物功能時，其構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變了整個分子的性質(zhì)，這種現(xiàn)象就稱為別改變，從而改變了整個分子的性質(zhì)，這種現(xiàn)象就

33、稱為別構(gòu)現(xiàn)象。構(gòu)現(xiàn)象。別（變）構(gòu)作用別（變）構(gòu)作用：含亞基的蛋白質(zhì)由于一個亞基的構(gòu)象：含亞基的蛋白質(zhì)由于一個亞基的構(gòu)象改變而引起其余亞基和整個分子構(gòu)象、性質(zhì)和功能發(fā)生改變而引起其余亞基和整個分子構(gòu)象、性質(zhì)和功能發(fā)生改變的作用稱為別（變）構(gòu)作用。因別（變）構(gòu)而產(chǎn)生改變的作用稱為別（變）構(gòu)作用。因別（變）構(gòu)而產(chǎn)生的效應(yīng)稱別（變）構(gòu)效應(yīng)。的效應(yīng)稱別（變）構(gòu)效應(yīng)。蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系血紅蛋白是別構(gòu)蛋白，血紅蛋白是別構(gòu)蛋白，O2結(jié)合到一個亞基上以后，影響與其它亞基的相結(jié)合到一個亞基上以后，影響與其它亞基的相互作用。（附：互作用。（附：Hb和和Mb氧結(jié)合曲線比較圖）氧結(jié)合曲線比較圖

34、）肌紅蛋紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白在肺部O2的壓力在工作肌肉毛在工作肌肉毛細(xì)血管中細(xì)血管中O2的的壓力壓力氧飽和度氧飽和度00.5120406080100120O2壓力壓力7.1 蛋白質(zhì)的相對分子量蛋白質(zhì)的相對分子量 蛋白質(zhì)相對分子量一般在蛋白質(zhì)相對分子量一般在1萬萬100萬之間。測定分子量的主要方法萬之間。測定分子量的主要方法有滲透壓法、超離心法、凝膠過濾法、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。有滲透壓法、超離心法、凝膠過濾法、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。 最準(zhǔn)確可靠的方法是超離心法（最準(zhǔn)確可靠的方法是超離心法（Svedberg于于1940年設(shè)計）：蛋白年設(shè)計）：蛋白質(zhì)顆粒在質(zhì)顆粒在2550104 g離心力作用下從

35、溶液中沉降下來。離心力作用下從溶液中沉降下來。 沉降系數(shù)（沉降系數(shù)（s）：一般把單位（）：一般把單位（cm）離心場里的沉降速度稱沉降）離心場里的沉降速度稱沉降系數(shù)系數(shù)。 s = v2x v =沉降速度（沉降速度（dx/dt）=離心機轉(zhuǎn)子角速度（弧度離心機轉(zhuǎn)子角速度（弧度/s） x =蛋白質(zhì)界面中點與轉(zhuǎn)子中心的距離（蛋白質(zhì)界面中點與轉(zhuǎn)子中心的距離（cm）沉降系數(shù)的單位常用沉降系數(shù)的單位常用S，1S=110-13（s）蛋白質(zhì)的相對分子量可直接用沉降系數(shù)表示。蛋白質(zhì)的相對分子量可直接用沉降系數(shù)表示。七、蛋白質(zhì)的性質(zhì)七、蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)分子量（蛋白質(zhì)分子量（M）與沉降系數(shù)（）與沉降系數(shù)（s）的關(guān)系）

36、的關(guān)系(了解）了解）M = RTsD（1V）R氣體常數(shù)（氣體常數(shù)（8.314107ergsmol -1 度度-1）T絕對溫度絕對溫度D擴散常數(shù)（蛋白質(zhì)分子量很大，離心機轉(zhuǎn)速很擴散常數(shù)（蛋白質(zhì)分子量很大，離心機轉(zhuǎn)速很快，則忽略不計）快，則忽略不計）V蛋白質(zhì)的微分比容（蛋白質(zhì)的微分比容（m3g-1）溶劑密度（溶劑密度（20，gml-1） s沉降系數(shù)沉降系數(shù)7.2 蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點等電聚焦電泳：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在其等電點時，凈電荷為零，等電聚焦電泳：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在其等電點時，凈電荷為零，在電場中不再移動。在電場中不再移動。+5.06.07.0穩(wěn)定pH梯度5.06.07.0穩(wěn)定pH

37、梯度通電+等電聚焦電泳等電聚焦電泳蛋白質(zhì)溶液是一種分散系統(tǒng)蛋白質(zhì)溶液是一種分散系統(tǒng),水為介質(zhì)水為介質(zhì),分散相質(zhì)點為分子顆粒分散相質(zhì)點為分子顆粒.顆粒直徑在顆粒直徑在1-100nm(100nm為真溶液為真溶液;100nm為懸濁液為懸濁液;介介于于1-100nm的為膠體溶液的為膠體溶液),因此具因此具膠體膠體性質(zhì)性質(zhì):布郎運動、丁道布郎運動、丁道爾現(xiàn)象、電泳現(xiàn)象，不能透過半透膜，具有吸附能力。利用爾現(xiàn)象、電泳現(xiàn)象，不能透過半透膜，具有吸附能力。利用蛋白質(zhì)不能透過半透膜的性質(zhì)用羊皮紙等來分離純化蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)不能透過半透膜的性質(zhì)用羊皮紙等來分離純化蛋白質(zhì)的方法稱透析法。的方法稱透析法。蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)

38、溶液穩(wěn)定的原因穩(wěn)定的原因：1）Pr顆粒大顆粒大：Pr分子大小恰好適于分子大小恰好適于形成膠體，使它能在介質(zhì)中作不斷的布郎運動；形成膠體，使它能在介質(zhì)中作不斷的布郎運動；2）帶有電荷帶有電荷：在非在非PI的的PH條件下，由于條件下，由于Pr顆粒表面帶有相同電荷顆粒表面帶有相同電荷,使分子間使分子間有一定斥力，能保持一定距離，而不致凝集沉淀；有一定斥力，能保持一定距離，而不致凝集沉淀；3）形成水形成水化膜化膜：由于：由于Pr分子表面分布許多帶電基團與極性基團，它們分子表面分布許多帶電基團與極性基團，它們對水有高度親和力，在水溶液中會把水分子吸附在分子的表對水有高度親和力，在水溶液中會把水分子吸附在

39、分子的表面形成一層較厚的水化膜，由于水化膜的存在使面形成一層較厚的水化膜，由于水化膜的存在使Pr分子間互分子間互相隔離，顆粒不會凝聚下沉。相隔離，顆粒不會凝聚下沉。7.3 蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)1. 鹽析法鹽析法：向：向Pr溶液加大量高濃度中性鹽溶液加大量高濃度中性鹽(硫酸銨、硫酸硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉）破壞周圍的水膜，又中和鈉、氯化鈉）破壞周圍的水膜，又中和Pr分子的電荷，分子的電荷，使蛋白質(zhì)聚集沉淀。一般使蛋白質(zhì)聚集沉淀。一般不引起不引起Pr變性變性，除去鹽可溶解。，除去鹽可溶解。分段鹽析分段鹽析：調(diào)節(jié)鹽濃度，可使混合蛋白質(zhì)溶液中的幾種蛋：調(diào)節(jié)鹽濃度，可使混合蛋白質(zhì)溶液中的幾種蛋

40、白質(zhì)分段析出。血清球蛋白（白質(zhì)分段析出。血清球蛋白（50%(NH4)2SO4飽和度），清飽和度），清蛋白（飽和蛋白（飽和(NH4)2SO4)。不同不同Pr所需中性鹽濃度不同，可用此分離所需中性鹽濃度不同，可用此分離Pr。鹽溶鹽溶：低濃度鹽可以增加：低濃度鹽可以增加Pr的溶解度的現(xiàn)象的溶解度的現(xiàn)象2. 有機溶劑沉淀法：有機溶劑沉淀法：有機溶劑（酒精、丙酮等）與水作有機溶劑（酒精、丙酮等）與水作用，破壞水膜，使用，破壞水膜，使Pr沉淀。沉淀。PI與有機溶劑法配合效果更與有機溶劑法配合效果更好，用于好，用于Pr分離純化。注意：條件要溫和，不然造成構(gòu)分離純化。注意：條件要溫和，不然造成構(gòu)象破壞而失活。

41、象破壞而失活。7.4 蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)1、概念概念：天然蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，其共價鍵：天然蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，其共價鍵不變，但分子內(nèi)部原有的高度規(guī)律性的空間排列發(fā)生變化，不變，但分子內(nèi)部原有的高度規(guī)律性的空間排列發(fā)生變化，致使其原有理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)都有所改變，這種現(xiàn)象稱致使其原有理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)都有所改變，這種現(xiàn)象稱為為蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性。發(fā)生變性的蛋白質(zhì)叫變性蛋白。發(fā)生變性的蛋白質(zhì)叫變性蛋白。2、變性因素、變性因素：1）化學(xué)因素：強酸、強堿、尿素、胍、去污）化學(xué)因素：強酸、強堿、尿素、胍、去污劑、重金屬鹽、苦味

42、酸、濃乙醇；劑、重金屬鹽、苦味酸、濃乙醇；2）物理因素：加熱、?。┪锢硪蛩兀杭訜?、劇烈振蕩、攪拌、紫外線、超聲波。烈振蕩、攪拌、紫外線、超聲波。3、變形特點及表現(xiàn)變形特點及表現(xiàn)：變性蛋白質(zhì)：變性蛋白質(zhì)主要標(biāo)志是生物學(xué)功能主要標(biāo)志是生物學(xué)功能的喪失的喪失。1）首先喪失生物學(xué)活性（如：酶失去催化能）首先喪失生物學(xué)活性（如：酶失去催化能力）；力）；2）另外其理化性質(zhì)改變?nèi)纾喝芙舛冉档?，）另外其理化性質(zhì)改變?nèi)纾喝芙舛冉档?，易形成易形成沉淀析出，沉淀析出，結(jié)晶能力喪失，球狀結(jié)晶能力喪失，球狀Pr分子形狀改變；分子形狀改變；3）生）生化性質(zhì)的改變：既肽鏈松散，反應(yīng)基團（如：化性質(zhì)的改變：既肽鏈松散，反應(yīng)基團（如：SH）增加，易被水解酶消化增加，易被水解酶消化(例例:吃熟食吃熟食)；