生物化學(xué)第二章2ppt課件

1、第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu) 初級(jí)結(jié)構(gòu)（共價(jià)結(jié)構(gòu)）二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu) 高級(jí)結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)）三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu) 在二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間還有另一些層次，如超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域。 一一. . 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的主主要要層層次次一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)primary structureprimary structuresecondary structuresecondary structureTertiary structureTertiary structurequariernary structurequarie

2、rnary structure超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 supersecondary structure supersecondary structureStructure domanStructure doman 一一. . 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 以胰島素為例，胰島素是動(dòng)物胰臟中胰島以胰島素為例，胰島素是動(dòng)物胰臟中胰島細(xì)胞分細(xì)胞分泌的一種分子量較小的激素蛋白，它的主要功能是降低泌的一種分子量較小的激素蛋白，它的主要功能是降低體內(nèi)血糖含量。臨床上用來(lái)治療糖尿病。體內(nèi)血糖含量。臨床上用來(lái)治療糖尿病。 最先由最先由SangerSanger于于19531953年完成測(cè)定胰島素一級(jí)

3、結(jié)構(gòu)年完成測(cè)定胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu). . 20 世紀(jì)世紀(jì)50 年代末，美國(guó)學(xué)者年代末，美國(guó)學(xué)者M(jìn)oore 等人完成牛等人完成牛胰核糖核酸酶全序分析。該酶由一條含胰核糖核酸酶全序分析。該酶由一條含124 個(gè)氨基個(gè)氨基酸殘基的多肽鏈組成，分子內(nèi)含有酸殘基的多肽鏈組成，分子內(nèi)含有4 個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵，分子量為，分子量為12600，是水解核糖核酸分子中磷酸二，是水解核糖核酸分子中磷酸二酯鍵的一種酶。酯鍵的一種酶。二、蛋白質(zhì)的構(gòu)象和維持構(gòu)象的作用力 構(gòu)型構(gòu)型configurationconfiguration是指不對(duì)稱碳原子上相連的各是指不對(duì)稱碳原子上相連的各原子或取代基團(tuán)的空間排布原子或取代基團(tuán)的空

4、間排布D-D-構(gòu)型、構(gòu)型、L-L-構(gòu)型）。構(gòu)型）。 構(gòu)型的改變伴隨著共價(jià)鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)型的改變伴隨著共價(jià)鍵的斷裂和重新形成。 構(gòu)象構(gòu)象conformationconformation是指相同構(gòu)型的化合物中，與是指相同構(gòu)型的化合物中，與碳原子相連的各原子或取代基團(tuán)在單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的相對(duì)碳原子相連的各原子或取代基團(tuán)在單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的相對(duì)空間排布。空間排布。 構(gòu)象的改變不需要共價(jià)鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)象的改變不需要共價(jià)鍵的斷裂和重新形成。維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的作用力維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的作用力a.鹽鍵鹽鍵 b.氫鍵氫鍵 c.疏水鍵疏水鍵 d.范得華力范得華力 e.二硫鍵二硫鍵三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

5、的概念三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念3.1 二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念天然蛋白質(zhì)包括天然蛋白質(zhì)包括-螺旋、螺旋、 -折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角、 無(wú)規(guī)則卷曲等二級(jí)結(jié)構(gòu)。無(wú)規(guī)則卷曲等二級(jí)結(jié)構(gòu)。 X- X-射線衍射技術(shù)研究表明，肽鍵射線衍射技術(shù)研究表明，肽鍵C-NC-N鍵介于單鍵和雙鍵介于單鍵和雙鍵之間，具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)，其中絕大多鍵之間，具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)，其中絕大多數(shù)都形成剛性的酰胺平面結(jié)構(gòu)。數(shù)都形成剛性的酰胺平面結(jié)構(gòu)。3.2 3.2 蛋白質(zhì)的構(gòu)象蛋白質(zhì)的構(gòu)象肽單位的構(gòu)象具有三個(gè)顯著的特征：肽單位的構(gòu)象具有三個(gè)顯著的特征：1肽單位是一個(gè)剛性的平面結(jié)構(gòu)肽單位是一個(gè)剛性的平

6、面結(jié)構(gòu).2肽平面中羰基氧與亞氨基氫幾乎總是處于相反肽平面中羰基氧與亞氨基氫幾乎總是處于相反的位置的位置.3C和亞氨基和亞氨基N 及及C與羰基與羰基C 之間的鍵是單鍵之間的鍵是單鍵，可以自，可以自 由旋轉(zhuǎn)由旋轉(zhuǎn).完全伸展的多肽主鏈構(gòu)象完全伸展的多肽主鏈構(gòu)象-碳原子碳原子酰胺平面酰胺平面=1800，=1800=00，=00的多肽主鏈構(gòu)象的多肽主鏈構(gòu)象酰胺平面酰胺平面=00，=00側(cè)鏈側(cè)鏈 因此，從理論上講，蛋白質(zhì)中的所有因此，從理論上講，蛋白質(zhì)中的所有C- CC- C單鍵和單鍵和C- NC- N單鍵都能自由旋轉(zhuǎn)而形成無(wú)數(shù)變化的構(gòu)象。單鍵都能自由旋轉(zhuǎn)而形成無(wú)數(shù)變化的構(gòu)象。 但事實(shí)上，一個(gè)天然蛋白質(zhì)多

7、態(tài)鏈在一定條件下只有但事實(shí)上，一個(gè)天然蛋白質(zhì)多態(tài)鏈在一定條件下只有一種或很少幾種構(gòu)象，而且相當(dāng)穩(wěn)定。一種或很少幾種構(gòu)象，而且相當(dāng)穩(wěn)定。 主要原因：主要原因： 1. a-螺旋螺旋(a-helix) 2. b-折疊折疊 (b-pleated sheet) 3. b-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 (b-turn) 4. 無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲 (nonregular coil)3.3 二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類1 1肽鏈中的酰胺平面繞肽鏈中的酰胺平面繞CC相繼相繼旋轉(zhuǎn)一定角度形成旋轉(zhuǎn)一定角度形成-螺旋，并盤螺旋，并盤繞前進(jìn)。每隔繞前進(jìn)。每隔3.63.6個(gè)氨基酸殘基，個(gè)氨基酸殘基，螺旋上升一圈；每圈間距螺旋上升一圈；每圈間距0.54n

8、m0.54nm，即每個(gè)氨基酸殘基沿螺旋中心，即每個(gè)氨基酸殘基沿螺旋中心軸上升軸上升0.15nm0.15nm，旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)100100。-螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：1.-1.-螺旋螺旋(-helix)(-helix)2 2螺旋體中所有氨基酸殘基側(cè)鏈都伸螺旋體中所有氨基酸殘基側(cè)鏈都伸向外側(cè)；向外側(cè)； 肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成，鏈中的全部，鏈中的全部C=OC=O和和N-HN-H幾乎都平行于螺幾乎都平行于螺旋軸旋軸, ,氫鍵幾乎平行于中心軸氫鍵幾乎平行于中心軸; ; -螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：3 3絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)都是右手螺絕大多數(shù)

9、天然蛋白質(zhì)都是右手螺旋。每個(gè)氨基酸殘基的旋。每個(gè)氨基酸殘基的N-HN-H都與前面都與前面第四個(gè)殘基第四個(gè)殘基C=OC=O形成氫鍵。形成氫鍵。 -螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)：1.1.- -螺旋螺旋( (-helix)-helix)4 4） * * - -螺旋遇到螺旋遇到ProPro就會(huì)被中斷而就會(huì)被中斷而拐彎，因?yàn)楦彼崾莵啺被?。拐彎，因?yàn)楦彼崾莵啺被帷?* * 帶相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)帶相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)在肽鏈上時(shí)，不能形成鍵內(nèi)氫鍵，在肽鏈上時(shí)，不能形成鍵內(nèi)氫鍵，螺旋的穩(wěn)定性降低。螺旋的穩(wěn)定性降低。側(cè)鏈在側(cè)鏈在a-a-螺旋結(jié)構(gòu)中的作用：螺旋結(jié)構(gòu)中的作用：1.1

10、.- -螺旋螺旋( (-helix)-helix)特征：兩條或多條伸特征：兩條或多條伸展的多肽鏈或一條展的多肽鏈或一條多肽鏈的若干肽段多肽鏈的若干肽段側(cè)向集聚，通過(guò)相鄰側(cè)向集聚，通過(guò)相鄰肽鏈主鏈上的肽鏈主鏈上的N-HN-H與與C=OC=O之間有規(guī)則的氫鍵之間有規(guī)則的氫鍵，形成鋸齒狀片層結(jié)，形成鋸齒狀片層結(jié)構(gòu)，即構(gòu)，即折疊片。折疊片。側(cè)鏈基團(tuán)與側(cè)鏈基團(tuán)與CC間的鍵間的鍵幾乎垂直于折疊平面幾乎垂直于折疊平面，R R基團(tuán)交替地分布于基團(tuán)交替地分布于片層平面兩側(cè)。片層平面兩側(cè)。 類別：平行類別：平行 反平行反平行維持維持-折疊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的力折疊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的力 氫鍵。氫鍵。由一條鏈上的羰基和另一條鏈上的

11、氨基之由一條鏈上的羰基和另一條鏈上的氨基之間形成，即氫鍵是在鏈與鏈之間形成的。間形成，即氫鍵是在鏈與鏈之間形成的。2、 -折疊( -pleated sheet) N N端在同一端。氨基酸端在同一端。氨基酸之間沿軸相距之間沿軸相距0.325nm0.325nmN N端不在同一端。端不在同一端。氨基酸之間沿軸相氨基酸之間沿軸相距距0.35nm0.35nm 3、 轉(zhuǎn)角-turn）特征：多肽鏈中氨特征：多肽鏈中氨基酸殘基基酸殘基n n的羰基的羰基上 的 氧 與 殘 基 上 的 氧 與 殘 基 n+3n+3的氮原上的的氮原上的氫之間形成氫鍵，氫之間形成氫鍵，肽鍵回折肽鍵回折1800 1800 。 無(wú)規(guī)卷曲

12、常出現(xiàn)在無(wú)規(guī)卷曲常出現(xiàn)在a-a-螺旋與螺旋與a-a-螺旋、螺旋、a-a-螺旋與螺旋與-折疊、折疊、 -折疊與折疊與-折疊之間。折疊之間。它是形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)所必需的。它是形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)所必需的。 又稱自由卷曲，是指沒(méi)有一定規(guī)律的又稱自由卷曲，是指沒(méi)有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。酶的功能部位常常處于這松散肽鏈結(jié)構(gòu)。酶的功能部位常常處于這種構(gòu)象區(qū)域。種構(gòu)象區(qū)域。4、無(wú)規(guī)則卷曲non-regular coil） 無(wú)無(wú)規(guī)規(guī)則則卷卷曲曲示示意意圖圖無(wú)規(guī)則卷曲無(wú)規(guī)則卷曲細(xì)胞色素細(xì)胞色素C的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)四、四、 蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位即單個(gè)蛋白

13、質(zhì)中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位即單個(gè)螺旋或螺旋或折疊或折疊或轉(zhuǎn)角組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間轉(zhuǎn)角組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能辯認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體稱為蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)上能辯認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體稱為蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)基本組合方式：基本組合方式：；( () )超二級(jí)結(jié)構(gòu)的定義（超二級(jí)結(jié)構(gòu)的定義（ supersecondary structure supersecondary structure ）（2） 類型在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步卷曲折疊成幾個(gè)相在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步卷曲折疊成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立、近似球形的三維實(shí)體，再由兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的對(duì)獨(dú)立、近似球形的三維實(shí)體，再由兩個(gè)或兩個(gè)

14、以上這樣的三維實(shí)體締合成三級(jí)結(jié)構(gòu)，這種相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體稱為結(jié)三維實(shí)體締合成三級(jí)結(jié)構(gòu)，這種相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體稱為結(jié)構(gòu)域。構(gòu)域。 形成意義：形成意義： 動(dòng)力學(xué)上更為合理動(dòng)力學(xué)上更為合理 蛋白質(zhì)酶活性部位往往位于結(jié)構(gòu)域之間，使其蛋白質(zhì)酶活性部位往往位于結(jié)構(gòu)域之間，使其更更 具柔性具柔性4.2 4.2 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域structure domainstructure domain）（1 1結(jié)構(gòu)域的定義結(jié)構(gòu)域的定義卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域 -螺旋螺旋 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 -折疊折疊二硫鍵二硫鍵結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域1結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域2（2特點(diǎn)特點(diǎn)五、五、 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)

15、構(gòu)( (一一) )三級(jí)結(jié)構(gòu)的定義三級(jí)結(jié)構(gòu)的定義肌肌紅紅蛋蛋白白三三級(jí)級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)153153個(gè)氨基酸殘基個(gè)氨基酸殘基 N His12CHis119Lys41124124個(gè)氨基酸殘基個(gè)氨基酸殘基ABC（二蛋白質(zhì)的三級(jí)的結(jié)構(gòu)特怔（二蛋白質(zhì)的三級(jí)的結(jié)構(gòu)特怔 具備三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般都是球蛋白，都具備三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般都是球蛋白，都有近似球狀或橢球狀的外形，而且整個(gè)分子排列緊有近似球狀或橢球狀的外形，而且整個(gè)分子排列緊密，內(nèi)部有時(shí)只能容納幾個(gè)水分子。密，內(nèi)部有時(shí)只能容納幾個(gè)水分子。分子表面往往有一個(gè)內(nèi)陷的空隙，它常常是蛋分子表面往往有一個(gè)內(nèi)陷的空隙，它常常是蛋白質(zhì)的活性中心。白質(zhì)的活性中心。 大多數(shù)非

16、極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成疏水核；大多數(shù)非極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成疏水核；而極性側(cè)鏈在分子表面，形成親水面。而極性側(cè)鏈在分子表面，形成親水面。 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次。具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子含有多種二級(jí)結(jié)構(gòu)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子含有多種二級(jí)結(jié)構(gòu)單元。如具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的球狀蛋白溶菌酶中含單元。如具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的球狀蛋白溶菌酶中含有有螺旋、螺旋、- -折疊、折疊、- -轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲四種轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲四種二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu) （三維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力（三維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力二硫鍵二硫鍵 共價(jià)鍵共價(jià)鍵 疏水作用疏水作用非共價(jià)鍵次級(jí)鍵）非共價(jià)鍵次級(jí)鍵）氫鍵

17、氫鍵 離子鍵離子鍵范德華力范德華力六、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)六、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)六、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)六、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 實(shí)例：血紅蛋白實(shí)例：血紅蛋白 血紅蛋白由四條多肽鏈形成，是一種寡聚血紅蛋白由四條多肽鏈形成，是一種寡聚蛋白質(zhì)。這四條鏈主要通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用締蛋白質(zhì)。這四條鏈主要通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用締合在一起。血紅蛋白分子上有四個(gè)氧的結(jié)合部位合在一起。血紅蛋白分子上有四個(gè)氧的結(jié)合部位，因?yàn)槊織l鏈上含有一個(gè)血紅素輔基。，因?yàn)槊織l鏈上含有一個(gè)血紅素輔基。 煙草花葉病毒的外殼蛋白四級(jí)結(jié)煙草花葉病毒的外殼蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)141146煙草花葉病毒外殼蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)的自我組裝煙

18、草花葉病毒外殼蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)的自我組裝( (二二) ) 維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力v 疏水作用疏水作用v 氫鍵氫鍵v 離子鍵離子鍵v 范德華力范德華力 球狀蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的形成：球狀蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的形成：SummarySummary第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系關(guān)系一、一、 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能二、二、 蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象與功能蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象與功能 蛋白質(zhì)復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)是其多種多樣生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)是其多種多樣生物學(xué)功能的基礎(chǔ)；而蛋白質(zhì)獨(dú)特的性質(zhì)和功能則是其結(jié)構(gòu)的反映。蛋基礎(chǔ)；而蛋白質(zhì)獨(dú)特的性質(zhì)和功能則是其結(jié)構(gòu)的

19、反映。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)包含了其分子的所有信息，并決定其高級(jí)結(jié)白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)包含了其分子的所有信息，并決定其高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)和其功能密切相關(guān)。構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)和其功能密切相關(guān)。 一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)，也決定蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)，也決定蛋白質(zhì)的功能質(zhì)的功能1 1、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異與分子進(jìn)化、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異與分子進(jìn)化 實(shí)例：細(xì)胞色素實(shí)例：細(xì)胞色素有些蛋白質(zhì)存在于不同的生物體中，但具有相同的生有些蛋白質(zhì)存在于不同的生物體中，但具有相同的生物學(xué)功能，這些蛋白質(zhì)被稱為同功能蛋白質(zhì)或同源蛋物學(xué)功能，這些蛋白質(zhì)被稱為同功能蛋白質(zhì)或同源蛋白質(zhì)。白質(zhì)。同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列中有許多位置的氨基酸殘基

20、同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列中有許多位置的氨基酸殘基對(duì)所有已研究過(guò)的物種來(lái)說(shuō)都是相同的，因此稱為不對(duì)所有已研究過(guò)的物種來(lái)說(shuō)都是相同的，因此稱為不變殘基變殘基 （ invariant residue invariant residue ）；）；但其他位置的氨基酸殘基對(duì)不同物種有相當(dāng)大的變化但其他位置的氨基酸殘基對(duì)不同物種有相當(dāng)大的變化，因而稱為可變殘基（，因而稱為可變殘基（ variable residue variable residue ）。）。同源蛋白質(zhì)中氨基酸序列的相似性稱為順序同源性。同源蛋白質(zhì)中氨基酸序列的相似性稱為順序同源性。一、一、 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能不不同同生生

21、物物來(lái)來(lái)源源的的細(xì)細(xì)胞胞色色素素c中中不不變變的的AA殘殘基基14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血紅素血紅素細(xì)胞色素細(xì)胞色素c c分子的空間結(jié)構(gòu)分子的空間結(jié)構(gòu)不變的不變的AAAA殘基殘基 35 35個(gè)不變的個(gè)不變的AAAA殘基，是殘基，是Cyt C Cyt C 的生物功的生物功能所不可缺少的。其中有的可能

22、參加維持分子能所不可缺少的。其中有的可能參加維持分子構(gòu)象；有的可能參與電子傳遞；有的可能參與構(gòu)象；有的可能參與電子傳遞；有的可能參與“識(shí)別并結(jié)合細(xì)胞色素還原酶和氧化酶。識(shí)別并結(jié)合細(xì)胞色素還原酶和氧化酶。不同生物與人的不同生物與人的Cytc的的AA差異數(shù)差異數(shù)目目生物生物 與人不同的與人不同的AA數(shù)目數(shù)目黑猩猩黑猩猩 0恒河猴恒河猴 1兔兔 9袋鼠袋鼠 10牛、豬、羊、狗牛、豬、羊、狗 11馬馬 12雞、火雞雞、火雞 13響尾蛇響尾蛇 14海龜海龜 15金槍魚金槍魚 21角餃角餃 23小蠅小蠅 25蛾蛾 31小麥小麥 35粗早鏈孢霉粗早鏈孢霉 43酵母酵母 44 2 2、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分

23、子病、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分子病實(shí)例：血紅蛋白質(zhì)異常病變實(shí)例：血紅蛋白質(zhì)異常病變鐮刀型貧血病鐮刀型貧血病 由于基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變由于基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，使蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能減退或喪失，甚異，使蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能減退或喪失，甚至造成生理功能的變化而引起的疾病，稱分至造成生理功能的變化而引起的疾病，稱分子病。子病。正常紅細(xì)胞與正常紅細(xì)胞與鐮刀形紅細(xì)胞鐮刀形紅細(xì)胞的掃描電鏡圖的掃描電鏡圖鐮刀形鐮刀形紅細(xì)胞紅細(xì)胞正常紅正常紅細(xì)胞細(xì)胞 -鏈鏈N端氨基酸排列順序端氨基酸排列順序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A正常人）正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro

24、-Glu-Glu-Lys Hb-S患患 者）者） Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys二、二、 蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象與功能蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象與功能 高級(jí)構(gòu)象決定蛋白質(zhì)的功能高級(jí)構(gòu)象決定蛋白質(zhì)的功能1 1 、蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象破壞，功能喪失、蛋白質(zhì)高級(jí)構(gòu)象破壞，功能喪失 實(shí)例：核糖核酸酶的變性與復(fù)性實(shí)例：核糖核酸酶的變性與復(fù)性2 2 、蛋白質(zhì)在表現(xiàn)生物功能時(shí)，構(gòu)象發(fā)生、蛋白質(zhì)在表現(xiàn)生物功能時(shí)，構(gòu)象發(fā)生一定變化變構(gòu)效應(yīng)）一定變化變構(gòu)效應(yīng)） 實(shí)例：血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能實(shí)例：血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能核糖核酸酶變性與復(fù)性作用核糖核酸酶變性與復(fù)性作用Native ribonucle

25、aseDenative reduced ribonucleaseNative ribonuclease8 M urea and -mercapotoethanolDialysis變性變性復(fù)性復(fù)性別構(gòu)效應(yīng)：一些蛋白質(zhì)由于受某些因素的影別構(gòu)效應(yīng)：一些蛋白質(zhì)由于受某些因素的影響，其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變而空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，響，其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變而空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致其生物功能的改變，稱為蛋白質(zhì)的變構(gòu)導(dǎo)致其生物功能的改變，稱為蛋白質(zhì)的變構(gòu)現(xiàn)象或別構(gòu)現(xiàn)象。變構(gòu)現(xiàn)象是蛋白質(zhì)表現(xiàn)其現(xiàn)象或別構(gòu)現(xiàn)象。變構(gòu)現(xiàn)象是蛋白質(zhì)表現(xiàn)其生物功能的一種普遍而十分重要的現(xiàn)象，也生物功能的一種普遍而十分重要的現(xiàn)象，也是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)生物功能的極為

26、有效的方式。是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)生物功能的極為有效的方式。一個(gè)亞基的變構(gòu)作用，促進(jìn)另一亞基變構(gòu)的一個(gè)亞基的變構(gòu)作用，促進(jìn)另一亞基變構(gòu)的現(xiàn)象，稱為亞基間的協(xié)同效應(yīng)?，F(xiàn)象，稱為亞基間的協(xié)同效應(yīng)。血紅蛋白輸氧功能和構(gòu)象變化血紅蛋白輸氧功能和構(gòu)象變化O2HbHb- O2O2血紅蛋白和肌紅蛋白的氧合曲線血紅蛋白和肌紅蛋白的氧合曲線活動(dòng)肌肉毛細(xì)活動(dòng)肌肉毛細(xì)血管中的血管中的PO20 20 40 60 80 100肺泡中的肺泡中的PO2肌紅蛋白肌紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白13.33kPa2.67kPa第六節(jié)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)第六節(jié)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)一、一、 兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)二、二、 蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)蛋白

27、質(zhì)膠體性質(zhì)三、三、 蛋白質(zhì)的沉淀蛋白質(zhì)的沉淀四、四、 蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性五、五、 蛋白質(zhì)的紫外吸收特性蛋白質(zhì)的紫外吸收特性六、六、 蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)蛋白質(zhì)呈色反應(yīng) 一、蛋白質(zhì)兩性解離性質(zhì)和等電點(diǎn)一、蛋白質(zhì)兩性解離性質(zhì)和等電點(diǎn)pH = pI 凈電荷凈電荷=0 pH pI凈電荷凈電荷為負(fù)為負(fù)PrCOOHNH3+ + H+ OH- + H+ OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) （isoelectric point，pI）。）。蛋白質(zhì)之所以能以穩(wěn)定的膠體存在主要是由于： 蛋白質(zhì)分子大小已達(dá)到膠體質(zhì)點(diǎn)范圍顆粒直徑在1100nm 之間），具有較

28、大表面積。 蛋白質(zhì)分子表面有許多極性基團(tuán)，這些基團(tuán)與水有高度親和性，很容易吸附水分子。實(shí)驗(yàn)證明，每1g 蛋白質(zhì)大約可結(jié)合0.30.5g 的水，從而使蛋白質(zhì)顆粒外面形成一層水膜。 蛋白質(zhì)分子在非等電狀態(tài)時(shí)帶有同性電荷，即在酸性溶液中帶有正電荷，在堿性溶液中帶有負(fù)電荷。由于同性電荷互相排斥，所以使蛋白質(zhì)顆?；ハ嗯懦?，不會(huì)聚集沉淀。 蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)的應(yīng)用蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)的應(yīng)用 透析法透析法: :利用蛋白質(zhì)不能透過(guò)半透膜的的性質(zhì)，將含有小分利用蛋白質(zhì)不能透過(guò)半透膜的的性質(zhì)，將含有小分子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液放入透析袋再置于流水中，小分子雜質(zhì)被子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液放入透析袋再置于流水中，小分子雜質(zhì)被透析出，大分子

29、蛋白質(zhì)留在袋中，以達(dá)到純化蛋白質(zhì)的目的。透析出，大分子蛋白質(zhì)留在袋中，以達(dá)到純化蛋白質(zhì)的目的。這種方法稱為透析這種方法稱為透析dialysisdialysis）。）。 鹽析法鹽析法: :在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的硫酸銨、氯化鈉等在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的硫酸銨、氯化鈉等中性鹽，可有效地破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化層。同時(shí)又中和了中性鹽，可有效地破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化層。同時(shí)又中和了蛋白質(zhì)表面的電荷，從而使蛋白質(zhì)顆粒集聚而生成沉淀，這蛋白質(zhì)表面的電荷，從而使蛋白質(zhì)顆粒集聚而生成沉淀，這種現(xiàn)象稱為鹽析種現(xiàn)象稱為鹽析salting outsalting out）。）。三、蛋白質(zhì)的沉淀三、蛋白質(zhì)的沉淀 如果加入適當(dāng)?shù)脑噭┦沟鞍踪|(zhì)分子處于等電點(diǎn)狀態(tài)或如果加入適當(dāng)?shù)脑噭┦沟鞍踪|(zhì)分子處于等電點(diǎn)狀態(tài)或失去水化層消除相同電荷，除去水膜），蛋白質(zhì)膠體溶失去水化層消除相同電荷，除去水膜），蛋白質(zhì)膠體溶液就不再穩(wěn)定并將產(chǎn)生沉淀。液就不再穩(wěn)定并將產(chǎn)生沉淀。 沉淀方法類別沉淀方法類別: : 1 1、高濃度中性鹽鹽析）、高濃度中性鹽鹽析） 2 2、有機(jī)溶劑沉淀丙酮、乙醇等）、有機(jī)溶劑沉淀丙酮、乙醇等） 3 3、重金屬鹽類沉淀、重金屬鹽類沉淀Cu2+Cu2+、Hg2+Hg2+、Pb2+Pb2+、Ag+Ag+） 4 4、生物堿試劑和某些酸類沉淀、生物堿試劑和某些酸類沉淀 5 5、加熱變性沉淀、加熱變性沉淀 四、蛋