蛋白質的結構及功能ppt課件

1、生物化學生物化學Biochemistry and Molecular Biology沈陽醫(yī)學院生物化學教研室沈陽醫(yī)學院生物化學教研室 緒 論 生物化學就是生命的化學。它是研討生物化學就是生命的化學。它是研討活細胞和有機體中存在的各種化學分活細胞和有機體中存在的各種化學分子及其所參與的化學反響的科學。子及其所參與的化學反響的科學。 一、生物化學開展簡史一、生物化學開展簡史二、生物化學研討內容二、生物化學研討內容三、生物化學與醫(yī)學三、生物化學與醫(yī)學四、本課內容簡介四、本課內容簡介 生物化學研討內容生物化學研討內容 生物分子的構造與功能生物分子的構造與功能 物質代謝及其調理物質代謝及其調理 遺傳信息

2、的傳送及其調控遺傳信息的傳送及其調控 生物化學與醫(yī)學生物化學與醫(yī)學 生物化學的實際與技術已浸透到醫(yī)學科生物化學的實際與技術已浸透到醫(yī)學科學的各個領域學的各個領域 生物化學在生命科學中占有重要的位置生物化學在生命科學中占有重要的位置 生物化學的開展促進了疾病病因、診斷生物化學的開展促進了疾病病因、診斷和治療的研討和治療的研討 本課內容簡介一本課內容簡介一蛋白質的構造與功能蛋白質的構造與功能酶酶生物氧化生物氧化糖代謝糖代謝脂類代謝脂類代謝氨基酸代謝氨基酸代謝 本課內容簡介二本課內容簡介二核酸的構造與功能核酸的構造與功能核苷酸代謝核苷酸代謝基因信息的傳送基因信息的傳送細胞信息傳送細胞信息傳送癌基因、

3、抑癌基因與生長因子癌基因、抑癌基因與生長因子血液的生化血液的生化蛋白質的構造與功能蛋白質的構造與功能第第 一一 章章Structure and Function of Protein蛋白質蛋白質(protein)是由許多氨基酸是由許多氨基酸(amino acids)經過肽鍵經過肽鍵(peptide bond)相連構成的高分子含氮化合物。相連構成的高分子含氮化合物。蛋白質的生物學重要性蛋白質的生物學重要性1. 蛋白質是生物體的重要組成成分蛋白質是生物體的重要組成成分2. 蛋白質具有重要的生物學功能蛋白質具有重要的生物學功能1作為生物催化劑作為生物催化劑2代謝調理作用代謝調理作用3免疫維護作用免疫

4、維護作用4物質的轉運和存儲物質的轉運和存儲5運動與支持作用運動與支持作用6參與細胞間信息傳送參與細胞間信息傳送3. 氧化供能氧化供能蛋白質的分子組成The Molecular Component of Protein第第 一一 節(jié)節(jié) 蛋白質的元素組成蛋白質的元素組成主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些蛋白質含有少量有些蛋白質含有少量P或金屬元素或金屬元素Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo，個別蛋白質還，個別蛋白質還含有含有 I 。蛋白質的含氮量平均為蛋白質的含氮量平均為16。 經過樣品含氮量計算蛋白質含量的公式：經過樣品含氮量計算蛋白質含量的公式：蛋白質含量蛋白質含量 ( g % ) =

5、含氮量含氮量( g % ) 6.25 蛋白質元素組成的特點蛋白質元素組成的特點一、氨基酸一、氨基酸 蛋白質的根本組成單位蛋白質的根本組成單位存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余種，余種，但組成人體蛋白質的氨基酸僅有但組成人體蛋白質的氨基酸僅有20種，種，且均屬且均屬 L-氨基酸甘氨酸除外。氨基酸甘氨酸除外。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H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一氨基酸可根據側鏈構造和理化性一氨基酸可根據側鏈構造和理化性質進展

6、分類質進展分類1. 1. 側鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨側鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸基酸2. 2. 側鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中側鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸性氨基酸3. 3. 側鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸側鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸4. 4. 側鏈含負性解離基團的氨基酸是酸性氨基酸側鏈含負性解離基團的氨基酸是酸性氨基酸5. 5. 側鏈含正性解離基團的氨基酸屬于堿性側鏈含正性解離基團的氨基酸屬于堿性氨基酸氨基酸幾種特殊氨基酸幾種特殊氨基酸GlyGly：無手性碳原子。：無手性碳原子。ProPro：為環(huán)狀亞氨基酸。：為環(huán)狀亞氨基酸。CysCy

7、s：可構成二硫鍵。：可構成二硫鍵。NH2CHCOOHCH2NH2CHCOOHCH22Cys胱氨酸二硫鍵SHSSCH2CHNH2COOH2HCH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2修飾氨基酸：修飾氨基酸：蛋白質合成后經過修飾加工生成的氨蛋白質合成后經過修飾加工生成的氨基酸。沒有相應的編碼。如：胱氨酸、羥基酸。沒有相應的編碼。如：胱氨酸、羥脯氨酸脯氨酸Hyp、羥賴氨酸、羥賴氨酸Hyl。非生蛋白氨基酸：非生蛋白氨基酸：蛋白質中不存在的氨基酸。如：瓜氨蛋白質中不存在的氨基酸。如：瓜氨酸、鳥氨酸、同型半胱氨酸，是代謝途徑酸、鳥氨酸、同型半胱氨酸，是代謝途徑中產生的。中

8、產生的。 二氨基酸的理化性質二氨基酸的理化性質1. 兩性解離及等電點兩性解離及等電點2. 紫外吸收紫外吸收 3. 茚三酮反響茚三酮反響 二、肽二、肽* 肽鍵肽鍵(peptide bond)：是由一個氨基：是由一個氨基酸的酸的-羧基與另一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的-氨氨基脫水縮合而構成的化學鍵?；撍s合而構成的化學鍵。一肽一肽(peptide)H2N C CHR1OHO+N CHHHR2COOHH2OH2N CCHR1ONCHR2COOHH肽鍵 多肽鏈多肽鏈(polypeptide chain) 二肽，三肽二肽，三肽 寡肽寡肽(oligopeptide)，多肽，多肽(polypeptide

9、) 氨基酸殘基氨基酸殘基(residue)：肽鏈中的氨基酸分子由：肽鏈中的氨基酸分子由于脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基于脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。 氨基末端氨基末端amino terminal和羧基末端和羧基末端carboxyl terminal 主鏈和側鏈主鏈和側鏈多肽鏈多肽鏈 多肽鏈多肽鏈二二 幾種生物活性肽幾種生物活性肽 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)構造構造: : 谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽 谷氨酸的谷氨酸的-羧基構成肽鍵羧基構成肽鍵 SH為活性基團為活性基團 為酸性肽為酸性肽 是

10、體內重要的復原劑是體內重要的復原劑GSH過氧過氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH GSH復原酶復原酶NADPH+H+ NADP+ 主要功能主要功能: :肽類激素：如促甲狀腺素釋放激素肽類激素：如促甲狀腺素釋放激素TRH神經肽神經肽(neuropeptide)2. 肽類激素及神經肽肽類激素及神經肽蛋 白 質 的 分 子 結 構The Molecular Structure of Protein 第第 二二 節(jié)節(jié)蛋白質的分子構造包括：蛋白質的分子構造包括： 一級構造一級構造 (primary structure)二級構造二級構造 (secondary structure)

11、三級構造三級構造 (tertiary structure)四級構造四級構造 (quaternary structure)高級構造高級構造定義：定義：蛋白質分子從蛋白質分子從N-N-端至端至C-C-端的氨基酸陳列順序。端的氨基酸陳列順序。一、蛋白質的一級構造一、蛋白質的一級構造主要化學鍵：肽鍵主要化學鍵：肽鍵二硫鍵的位置屬于一級構造研討范疇。二硫鍵的位置屬于一級構造研討范疇。 一級構造是蛋白質空間構象和特異一級構造是蛋白質空間構象和特異生物學功能的根底。生物學功能的根底。胰島素的一級構造胰島素的一級構造3021二、蛋白質的二級構造二、蛋白質的二級構造蛋白質分子中某一段肽鏈的部分空蛋白質分子中某一

12、段肽鏈的部分空間構造，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相間構造，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側鏈對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側鏈的構象的構象 。定義：定義：穩(wěn)定要素：穩(wěn)定要素： 氫鍵氫鍵 多肽鏈多肽鏈一肽單元一肽單元 (peptide unit) (peptide unit) 參與組成肽鍵的參與組成肽鍵的6個原子位于同一平面，個原子位于同一平面，又叫酰胺平面或肽鍵平面。它是蛋白質構又叫酰胺平面或肽鍵平面。它是蛋白質構象的根本構造單位。象的根本構造單位。肽單元肽單元RCCCOORNCN肽單元肽單元HHHH 蛋白質二級構造的主要方蛋白質二級構造的主要方式式 -螺旋螺旋 ( -

13、helix ) -折疊折疊 ( -pleated sheet ) -轉角轉角 ( -turn ) 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲 ( random coil ) 二二 -螺旋螺旋三三- -折疊折疊多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊成鋸多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊成鋸齒狀構造，側鏈位于鋸齒構造的上下方。齒狀構造，側鏈位于鋸齒構造的上下方。 兩段以上的兩段以上的 -折疊構造平行陳列折疊構造平行陳列 ，兩鏈間可，兩鏈間可順向平行，也可反向平行順向平行，也可反向平行 。兩鏈間的肽鍵之間構成氫鍵，以穩(wěn)定兩鏈間的肽鍵之間構成氫鍵，以穩(wěn)定 -折疊折疊構造。氫鍵與螺旋長軸垂直。構造。氫鍵與螺旋長軸垂直。 蛋白質二級構

14、造是以一級構造為根底的。蛋白質二級構造是以一級構造為根底的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側鏈適宜構成一段肽鏈其氨基酸殘基的側鏈適宜構成- -螺旋螺旋或或-折疊，它就會出現(xiàn)相應的二級構造。折疊，它就會出現(xiàn)相應的二級構造。 四四- -轉角和無規(guī)卷曲轉角和無規(guī)卷曲 - -轉角：轉角：無規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的肽鏈構造。無規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的肽鏈構造。 肽鏈內構成肽鏈內構成180180回折?；卣邸：? 4個氨基酸殘基，第一個殘基的羰基氧與第四個氨基酸殘基，第一個殘基的羰基氧與第四個殘基的氨基氫構成氫鍵。個殘基的氨基氫構成氫鍵。 第二個氨基酸殘基常為第二個氨基酸殘基常為ProPro。 - -轉角：轉角：

15、五模體是具有特殊功能的超二級構造五模體是具有特殊功能的超二級構造在許多蛋白質分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具在許多蛋白質分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具有二級構造的肽段，在空間上相互接近，構成一有二級構造的肽段，在空間上相互接近，構成一個有規(guī)那么的二級構造組合，被稱為超二級構造。個有規(guī)那么的二級構造組合，被稱為超二級構造。細胞色素細胞色素C的的構造構造細胞核抗原的細胞核抗原的構造構造 纖溶酶原的纖溶酶原的構造構造 模體模體蛋白質分子中，二個或三個具有二蛋白質分子中，二個或三個具有二級構造的肽段，在空間上相互接近，構級構造的肽段，在空間上相互接近，構成一個具有特殊功能的空間構象，被稱成一個具有特殊功能的空間

16、構象，被稱為模體為模體(motif)(motif)。鈣結合蛋白中結合鈣離子的模體鈣結合蛋白中結合鈣離子的模體 EF hand-螺旋螺旋-轉角或環(huán)轉角或環(huán)-螺旋模體螺旋模體鋅指構造鋅指構造zinc finger DNA結合蛋白結合蛋白-螺旋螺旋-折疊折疊- - 折疊模體折疊模體三、蛋白質的三級構造三、蛋白質的三級構造疏水鍵、離子鍵、氫鍵和疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 Van der Waals Van der Waals力等。力等。 穩(wěn)定要素：穩(wěn)定要素：整條肽鏈中一切原子在三維空間的排布位置。整條肽鏈中一切原子在三維空間的排布位置。定義定義 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) myoglobin153 AA1

17、 HemeAH八段八段-螺旋螺旋無無-S-S-鍵鍵功能：儲存功能：儲存O2構造域構造域 (domain) 分子量較大的蛋白質常可折疊成多個構造較為嚴分子量較大的蛋白質?？烧郫B成多個構造較為嚴密的區(qū)域，并各行其功能，稱為構造域密的區(qū)域，并各行其功能，稱為構造域 (domain) (domain) 。3-磷酸甘油醛脫氫酶磷酸甘油醛脫氫酶分子伴侶分子伴侶 (chaperon) (chaperon)經過提供一個維護環(huán)境從而加速蛋白質折疊經過提供一個維護環(huán)境從而加速蛋白質折疊成天然構象或構成四級構造的一類蛋白質。成天然構象或構成四級構造的一類蛋白質。* * 可逆地與未折疊肽段的疏水部分結合隨后松開，可逆

18、地與未折疊肽段的疏水部分結合隨后松開，如此反復進展可使肽鏈正確折疊。如此反復進展可使肽鏈正確折疊。 粘扣帶粘扣帶* * 與錯誤聚集的肽段結合，誘導其正確折疊。與錯誤聚集的肽段結合，誘導其正確折疊。 * * 對蛋白質分子中二硫鍵的正確構成起重要的作用。對蛋白質分子中二硫鍵的正確構成起重要的作用。 作用：作用：亞基之間的結合力主要是氫鍵和離子鍵。亞基之間的結合力主要是氫鍵和離子鍵。四、蛋白質的四級構造四、蛋白質的四級構造蛋白質分子中各亞基的空間排布及亞基接蛋白質分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的規(guī)劃和相互作用，稱為蛋白質的四級觸部位的規(guī)劃和相互作用，稱為蛋白質的四級構造。構造。有些蛋白質分子含

19、有二條或多條多肽鏈，有些蛋白質分子含有二條或多條多肽鏈，每條具有完好三級構造的多肽鏈，稱為亞基每條具有完好三級構造的多肽鏈，稱為亞基 (subunit)。血紅蛋白血紅蛋白Hb的四級構造的四級構造血紅蛋白的一、二、三、四級構造血紅蛋白的一、二、三、四級構造一級構造：相鄰一級構造：相鄰AA間的共價結合間的共價結合二級構造：短間隔二級構造：短間隔AA之間的非共價銜接之間的非共價銜接三級構造：遠間隔三級構造：遠間隔AA之間的非共價銜接之間的非共價銜接四級構造：多肽鏈之間的非共價銜接四級構造：多肽鏈之間的非共價銜接含有二條以上多肽鏈的蛋白質一定具有四級構含有二條以上多肽鏈的蛋白質一定具有四級構造。造。亞

20、基之間的結合主要是氫鍵和離子鍵非亞基之間的結合主要是氫鍵和離子鍵非共價鍵共價鍵只需一條多肽鏈的蛋白質一定沒有四級構造。只需一條多肽鏈的蛋白質一定沒有四級構造。 多分子聚合物不屬于四級構造多分子聚合物不屬于四級構造蛋白質構造與功能的關系The Relation of Structure and Function of Protein第第 三三 節(jié)節(jié)一一級構造是空間構象的根底一一級構造是空間構象的根底 一、蛋白質一級構造與功能的關系一、蛋白質一級構造與功能的關系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級構造一級構造二二硫硫鍵鍵 天然形狀，天然形狀，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

21、素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊形狀，無活性非折疊形狀，無活性二一級構造與功能的關系二一級構造與功能的關系例：鐮刀形紅細胞貧血例：鐮刀形紅細胞貧血Sickle Cell AnemiaSickle Cell Anemia 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) 這種由蛋白質分子發(fā)生變異所導致的疾病，這種由蛋白質分子發(fā)生變異所導致的疾病，稱為稱為“分子病。分子病。使血紅蛋白的溶解度下降。在氧張力低的毛細血管區(qū),HbS構成凝膠化導致紅細胞扭曲、生硬，不能

22、經過毛細血管, 凝膠狀HbS使血液的黏滯度增大,阻塞毛細血管,引起部分組織器官缺血缺氧,產生脾腫大、胸腹疼痛。非洲40%攜帶，患者對瘧疾的感染有顯著抵抗力。 一肌紅蛋白與血紅蛋白的構造一肌紅蛋白與血紅蛋白的構造 二、蛋白質空間構造與功能的關系二、蛋白質空間構造與功能的關系 Hb與與Mb一樣能可逆地與一樣能可逆地與O2結合，結合， Hb與與O2結合后稱為氧合結合后稱為氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百分的百分數(shù)稱百分飽和度隨數(shù)稱百分飽和度隨O2濃度變化而改動。濃度變化而改動。二血紅蛋白的構象變化與結合氧二血紅蛋白的構象變化與結合氧 肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解

23、離曲線的氧解離曲線* 協(xié)同效應協(xié)同效應(cooperativity) 一個寡聚體蛋白質的一個亞基與其配體結合一個寡聚體蛋白質的一個亞基與其配體結合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結合才后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結合才干的景象，稱為協(xié)同效應。干的景象，稱為協(xié)同效應。 促進作用稱為正協(xié)同效應促進作用稱為正協(xié)同效應 (positive cooperativity)抑制造用稱為負協(xié)同效應抑制造用稱為負協(xié)同效應(negative cooperativity)變構效應變構效應(allosteric effect)凡蛋白質或亞基因與某小分子物質凡蛋白質或亞基因與某小分子物質相互作用而發(fā)生構象變

24、化，導致蛋白質或相互作用而發(fā)生構象變化，導致蛋白質或亞基功能的變化，稱為蛋白質的變構效應。亞基功能的變化，稱為蛋白質的變構效應。三蛋白質構象改動與疾病三蛋白質構象改動與疾病 蛋白質構象?。杭僭O蛋白質的折疊發(fā)生蛋白質構象?。杭僭O蛋白質的折疊發(fā)生錯誤，雖然其一級構造不變，但蛋白質的構錯誤，雖然其一級構造不變，但蛋白質的構象發(fā)生改動，仍可影響其功能，嚴重時可導象發(fā)生改動，仍可影響其功能，嚴重時可導致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。蛋白質構象病的機理：有些蛋白質錯誤折蛋白質構象病的機理：有些蛋白質錯誤折疊后相互聚集，常構成抗蛋白水解酶的淀粉樣疊后相互聚集，常構成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產生毒性而致病，表現(xiàn)

25、為蛋白質淀纖維沉淀，產生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質淀粉樣纖維沉淀的病理改動。粉樣纖維沉淀的病理改動。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老這類疾病包括：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。瘋牛病瘋牛病瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一組人和動物神經退行性病變。引起的一組人和動物神經退行性病變。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全為在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全為-折疊折疊的的PrPsc，從而致病。，從而致病。PrPc-螺旋螺

26、旋PrPsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病第四節(jié)第四節(jié)蛋白質的理化性質與分別純化The Physical and Chemical Characters and Separation and Purification of Protein一蛋白質的兩性電離一蛋白質的兩性電離 一、理化性質一、理化性質 蛋白質分子除兩端的氨基和羧基可解離外，蛋白質分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側鏈中某些基團，在一定的溶液氨基酸殘基側鏈中某些基團，在一定的溶液pH條條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。 P

27、rNH3+COOHPrNH3+COO- -PrNH2COO- -OH- -H +OH- -H +兼性離子pH=pI陽離子pHpI蛋白質的等電點蛋白質的等電點( isoelectric point, pI) 當?shù)鞍踪|溶液處于某一當?shù)鞍踪|溶液處于某一pH時，蛋白質解離成時，蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的荷為零，此時溶液的pH稱為蛋白質的等電點。稱為蛋白質的等電點。利用蛋白質兩性電離的性質，可經過電泳、利用蛋白質兩性電離的性質，可經過電泳、離子交換層析、等電聚焦等技術分別蛋白質。離子交換層析、等電聚焦等技術分別蛋白質

28、。二蛋白質的膠體性質二蛋白質的膠體性質 蛋白質屬于生物大分子之一，分子量可自蛋白質屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至萬至100萬之巨，其分子的直徑可達萬之巨，其分子的直徑可達1100nm，為膠粒范圍之內。，為膠粒范圍之內。 * 蛋白質膠體穩(wěn)定的要素蛋白質膠體穩(wěn)定的要素顆粒外表電荷顆粒外表電荷水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質帶正電荷的蛋白質帶負電荷的蛋白質帶負電荷的蛋白質在等電點的蛋白質在等電點的蛋白質水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質帶正電荷的蛋白質帶負電荷的蛋白質帶負電荷的蛋白質不穩(wěn)定的蛋白質顆粒不穩(wěn)定的蛋白質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

29、質的聚沉溶液中蛋白質的聚沉+帶正電荷的蛋白質帶正電荷的蛋白質三蛋白質的變性、沉淀和凝固三蛋白質的變性、沉淀和凝固 * 蛋白質的變性蛋白質的變性(denaturation)在某些物理和化學要素作用下，蛋白質分在某些物理和化學要素作用下，蛋白質分子的特定空間構象被破壞，從而導致其理化性子的特定空間構象被破壞，從而導致其理化性質改動和生物活性的喪失。質改動和生物活性的喪失。 呵斥變性的要素：呵斥變性的要素：如加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強堿、重金如加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強堿、重金屬離子及生物堿試劑等屬離子及生物堿試劑等 。 變性的本質：變性的本質： 破壞非共價鍵和二硫鍵，不改動蛋破壞非共價鍵和

30、二硫鍵，不改動蛋白質的一級構造。白質的一級構造。 運用舉例運用舉例臨床醫(yī)學上，變性要素常被運用來消毒及滅菌。臨床醫(yī)學上，變性要素常被運用來消毒及滅菌。防止蛋白量變性也是有效保管蛋白質制劑如防止蛋白量變性也是有效保管蛋白質制劑如疫苗等的必要條件。疫苗等的必要條件。 蛋白量變性后的性質改動：蛋白量變性后的性質改動：溶解度降低、粘度添加、結晶才干消逝、溶解度降低、粘度添加、結晶才干消逝、生物活性喪失及易受蛋白酶水解。生物活性喪失及易受蛋白酶水解。假設蛋白量變性程度較輕，去除變性要假設蛋白量變性程度較輕，去除變性要素后，蛋白質仍可恢復或部分恢復其原有的素后，蛋白質仍可恢復或部分恢復其原有的構象和功能，

31、稱為復性。構象和功能，稱為復性。復性復性(renaturation) 天然形狀，天然形狀，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形狀，無活性非折疊形狀，無活性* 蛋白質沉淀蛋白質沉淀在一定條件下，蛋白疏水側鏈暴露在外，肽在一定條件下，蛋白疏水側鏈暴露在外，肽鏈融會相互纏繞繼而聚集，因此從溶液中析出。鏈融會相互纏繞繼而聚集，因此從溶液中析出。變性的蛋白質易于沉淀，有時蛋白質發(fā)生沉淀，變性的蛋白質易于沉淀，有時蛋白質發(fā)生沉淀，但并不變性。但并不變性。 * 蛋白質的凝固作用蛋白質的凝固作用(protein coagulation) 蛋白量變性

32、后的絮狀物加熱可變成比較鞏固蛋白量變性后的絮狀物加熱可變成比較鞏固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。 四蛋白質的紫外吸收四蛋白質的紫外吸收由于蛋白質分子中含由于蛋白質分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在氨酸，因此在280nm波優(yōu)波優(yōu)點有特征性吸收峰。蛋白點有特征性吸收峰。蛋白質的質的OD280與其濃度呈正與其濃度呈正比關系，因此可作蛋白質比關系，因此可作蛋白質定量測定。定量測定。五蛋白質的呈色反響五蛋白質的呈色反響茚三酮反響茚三酮反響(ninhydrin reaction) 蛋白質經水解后產生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反蛋白質經

33、水解后產生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反響。響。 藍紫色藍紫色雙縮脲反響雙縮脲反響(biuret reaction)蛋白質和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅蛋白質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，此反響稱為雙縮脲反響，共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反響稱為雙縮脲反響，雙縮脲反響可用來檢測蛋白質水解程度。雙縮脲反響可用來檢測蛋白質水解程度。二、蛋白質的分別和純化二、蛋白質的分別和純化一透析及超濾法一透析及超濾法* 透析透析(dialysis)：利用透：利用透析袋把大分子蛋白質與小析袋把大分子蛋白質與小分子化合物分開的方法。分子化合物分開的方法。* 超濾法：運用正壓或離心力使蛋白質溶

34、液透過有超濾法：運用正壓或離心力使蛋白質溶液透過有一定截留分子量的超濾膜，到達濃縮蛋白質溶液的一定截留分子量的超濾膜，到達濃縮蛋白質溶液的目的。目的。二丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀二丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀 *運用丙酮沉淀時，必需在運用丙酮沉淀時，必需在04低溫下進展，低溫下進展，丙酮用量普通丙酮用量普通10倍于蛋白質溶液體積。蛋白倍于蛋白質溶液體積。蛋白質被丙酮沉淀后，應立刻分別。除了丙酮以質被丙酮沉淀后，應立刻分別。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。外，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、硫酸鈉或氯化鈉等參與蛋白質溶液，使蛋白質外表或氯

35、化鈉等參與蛋白質溶液，使蛋白質外表電荷被中和以及水化膜被破壞，導致蛋白質電荷被中和以及水化膜被破壞，導致蛋白質沉淀。沉淀。 三電泳三電泳蛋白質在高于或低于其蛋白質在高于或低于其pI的溶液中為帶電的溶液中為帶電的顆粒，在電場中能向正極或負極挪動。這種的顆粒，在電場中能向正極或負極挪動。這種經過蛋白質在電場中泳動而到達分別各種蛋白經過蛋白質在電場中泳動而到達分別各種蛋白質的技術質的技術, 稱為電泳稱為電泳(elctrophoresis) 。根據支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝根據支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。膠電泳等。 幾種重要的蛋白質電泳幾種重要的蛋白質電泳*SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳：常用于蛋白質分子聚丙烯酰胺凝膠電泳：常用于蛋白質分子量的測定。量的測定。*等電聚焦電泳：經過蛋白質等電