第02章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

1、第二章第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能 Structure and Function of Protein 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容n蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的分子組成n蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)n蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)n蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類 什么是蛋白質(zhì)什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸是由許多氨基酸(amino acids)通過(guò)肽鍵通過(guò)肽鍵(peptide bond)相連相連形成的高分子含氮化合物。形成的高分子含氮化合物。 蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)1.1.催化功能催化功能2.2.調(diào)節(jié)功能調(diào)節(jié)功能3.3.支持功能支持功能4

2、.4.運(yùn)輸功能運(yùn)輸功能5.5.營(yíng)養(yǎng)功能營(yíng)養(yǎng)功能 6.6.運(yùn)動(dòng)功能運(yùn)動(dòng)功能7.7.防御功能防御功能8.8.識(shí)別功能識(shí)別功能9.9.信息傳遞功能信息傳遞功能10.10.凝血與抗凝血功能凝血與抗凝血功能 蛋白質(zhì)的生物學(xué)功蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能能蛋白質(zhì)的種類繁多蛋白質(zhì)的種類繁多 大腸桿菌約含蛋白質(zhì)大腸桿菌約含蛋白質(zhì)3 000種，人體內(nèi)含種，人體內(nèi)含蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)10萬(wàn)余種。萬(wàn)余種。蛋白質(zhì)是細(xì)胞中含量最豐富的生物大分子蛋白質(zhì)是細(xì)胞中含量最豐富的生物大分子約占人體固體成分的約占人體固體成分的45% ，可達(dá)細(xì)胞干重的，可達(dá)細(xì)胞干重的70%。蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 分分 子子 組組 成成The Molecular

3、Component of Protein第第 一一 節(jié)節(jié)一、一、 蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素組成主要有主要有C、H、O、N和和S。有些蛋白質(zhì)含有少量有些蛋白質(zhì)含有少量磷、磷、硒硒或金屬元或金屬元素素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有白質(zhì)還含有碘碘。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% 蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)測(cè)氮的方法：測(cè)氮的方法：凱氏定氮法凱氏定氮法二、二、組成蛋白質(zhì)的基本單位組

4、成蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸氨基酸 蛋白質(zhì)受酸、堿或蛋白酶水解產(chǎn)生游蛋白質(zhì)受酸、堿或蛋白酶水解產(chǎn)生游離氨基酸。因此，組成蛋白質(zhì)的基本單位離氨基酸。因此，組成蛋白質(zhì)的基本單位是是氨基酸氨基酸(amino acid) 。H2NCH CCH3OHO - -氨基丙酸（丙氨酸）氨基丙酸（丙氨酸）H2NCH CHOHO - -氨基乙酸（甘氨酸）氨基乙酸（甘氨酸）（一）氨基酸的命名（一）氨基酸的命名1.系統(tǒng)命名法系統(tǒng)命名法 以羧基為母體，碳原子的位次以羧基為母體，碳原子的位次以阿拉伯?dāng)?shù)字或希臘字母標(biāo)示。以阿拉伯?dāng)?shù)字或希臘字母標(biāo)示。2.俗稱俗稱 1.1.組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是-氨基酸氨基酸（

5、脯氨酸為脯氨酸為-亞氨基酸）。亞氨基酸）。 -碳原子碳原子，即與，即與-COOH-COOH相鄰碳原子。相鄰碳原子。 氨基均連在氨基均連在-碳原子上，故為碳原子上，故為-氨基酸。氨基酸。（二）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（二）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2.2.組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸都是組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸都是 L 型，即型，即L-氨基酸氨基酸。 不同的氨基酸其側(cè)鏈不同，除不同的氨基酸其側(cè)鏈不同，除甘氨酸甘氨酸外，其余外，其余 氨基酸的氨基酸的-碳原子分別連接碳原子分別連接 4 個(gè)不同原子或基團(tuán)，個(gè)不同原子或基團(tuán)， 是是手性碳原子手性碳原子，有兩種不同的構(gòu)型，即，有兩種不同的構(gòu)型，即L型和型和D型。型。R代表氨基酸

6、側(cè)鏈代表氨基酸側(cè)鏈氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可用下式表示：氨基酸的結(jié)構(gòu)通式可用下式表示：H2NCHRCOOHCOO-C CHRH3N N+ +或L-L-氨基酸氨基酸D-D-氨基酸氨基酸C CN NH H2 2R RCOOHCOOHH HC CH HR RCOOHCOOHN NH H2 2（三）氨基酸的分類（三）氨基酸的分類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(zhì)的氨基酸僅有但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，種，且都有特異的遺傳密碼，為編碼氨基且都有特異的遺傳密碼，為編碼氨基酸。酸。根據(jù)側(cè)鏈基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同將根據(jù)側(cè)鏈基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同將2020種氨種氨基酸分為

7、基酸分為4 4類：類：1. 非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸2. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸3. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸 1.1.非極性疏水氨基酸非極性疏水氨基酸 側(cè)鏈為烴基、吲哚環(huán)、側(cè)鏈為烴基、吲哚環(huán)、甲硫基等疏水性基團(tuán)。這類氨基酸在水中的溶解度甲硫基等疏水性基團(tuán)。這類氨基酸在水中的溶解度小于極性中性氨基酸。小于極性中性氨基酸。 2.2.極性中性氨基酸極性中性氨基酸 側(cè)鏈為羥基、巰基、或酰側(cè)鏈為羥基、巰基、或酰氨基等極性基團(tuán)，有親水性，但在中性水溶液中不氨基等極性基團(tuán)，有親水性，但在中性水溶液中不電離的氨基酸。電離的氨基酸。 3.3.酸性氨基酸酸性氨基酸 側(cè)鏈上

8、有羧基，在水溶液中側(cè)鏈上有羧基，在水溶液中能釋放出能釋放出H+ +而帶負(fù)電荷的氨基酸。有而帶負(fù)電荷的氨基酸。有谷氨酸谷氨酸、天天冬氨酸冬氨酸。 4.4.堿性氨基酸堿性氨基酸 側(cè)鏈上有氨基、胍基或咪唑基，側(cè)鏈上有氨基、胍基或咪唑基，在水溶液中能結(jié)合在水溶液中能結(jié)合H+ +而帶正電荷的氨基酸。有而帶正電荷的氨基酸。有賴氨賴氨酸酸、精氨酸精氨酸和和組氨酸組氨酸等。等。蛋白質(zhì)分子中幾種特殊的氨基酸蛋白質(zhì)分子中幾種特殊的氨基酸 1.1.脯氨酸是亞氨基酸。脯氨酸是亞氨基酸。 2.2.不少半胱氨酸在蛋白質(zhì)中以胱氨酸形式存不少半胱氨酸在蛋白質(zhì)中以胱氨酸形式存在。在。2 2個(gè)半胱氨酸脫氫以二硫鍵結(jié)合形成胱氨酸。

9、個(gè)半胱氨酸脫氫以二硫鍵結(jié)合形成胱氨酸。 3.3.被修飾的氨基酸被修飾的氨基酸 羥脯氨酸、羥賴氨酸等。羥脯氨酸、羥賴氨酸等。l甘氨酸甘氨酸結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的氨基酸結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的氨基酸H2NCH CHOHO - -氨基乙酸（甘氨酸）氨基乙酸（甘氨酸）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-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+N

10、H3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00纈氨酸纈氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 異亮氨酸異亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.301. 非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89絲氨酸絲氨酸

11、 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 蘇氨酸蘇氨酸 threonine Thr T 5.602. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 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

12、酸 arginine Arg R 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸 編碼氨基酸的結(jié)構(gòu)編碼氨基酸的結(jié)構(gòu)甘氨酸甘氨酸 Glycine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CHOHO - -氨基乙酸氨基乙酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 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 - -氨基丙酸氨基丙酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)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 CCHOHO

13、CH3CH3 - -氨基異戊酸氨基異戊酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)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 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCH2OHOCH CH3CH3 - -氨基異己酸氨基異己酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)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 - -氨基氨基- - - -甲基戊酸甲基戊酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine纈

14、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 - -吡咯烷基吡咯烷基- - - -羧酸羧酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)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 含硫氨基酸含硫氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2SCH3 - -氨基氨基- - - -甲硫基丁酸甲硫基丁酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨

15、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 - -氨基氨基- - - -巰基丙巰基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalanineH2NCHCCH2OHO - -氨基氨基- - - -苯基丙苯基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 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 - -氨基氨基

16、- - - -對(duì)羥苯基丙對(duì)羥苯基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 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 TryptophanTrpH2NCHCCH2OHOHN - -氨基氨基- - - -吲哚基丙吲哚基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 ArginineH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NH - -氨基氨基- - - -胍基戊胍基戊酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine賴氨酸賴氨酸 LysineH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2

17、 ， - -二氨基己酸二氨基己酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) 堿性堿性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine賴氨酸賴氨酸 Lysine組氨酸組氨酸 HistidineH2NCH CCH2OHONNH - -氨基氨基- - - -咪唑基丙咪唑基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCOHO - -氨基丁二酸氨基丁二酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)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 - -氨基戊二酸氨基戊二酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)

18、絲氨酸絲氨酸 Serine 含羥基含羥基氨基酸氨基酸H2NCH CCH2OHOOH - -氨基氨基- - - -羥基丙羥基丙酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)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 - -氨基氨基- - - -羥基丁羥基丁酸酸氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸H2NCH CCH2OHOCNH2O氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine谷酰胺谷酰胺 Glutamine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2CNH2

19、O（四）氨基酸的理化性質(zhì)（四）氨基酸的理化性質(zhì)2. 兩性解離及等電點(diǎn)兩性解離及等電點(diǎn) 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(yáng)離子的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的呈電中性。此時(shí)溶液的pH值值稱為該氨基酸的稱為該氨基酸的等等電點(diǎn)電點(diǎn)。1.物理性質(zhì)物理性質(zhì) 都是白色晶體，熔點(diǎn)較高。能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)都是白色晶體，熔點(diǎn)較高。能溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液；在水中的溶解度各不相同。堿溶液；在水中的溶解度各不相同。 +OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI陽(yáng)離子

20、陽(yáng)離子陰離子陰離子pH=pI氨基酸的氨基酸的兼性離子兼性離子 CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+3. 紫外吸收紫外吸收 色氨酸、酪氨酸色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸的最大吸和苯丙氨酸的最大吸收峰在收峰在 280 nm 附近。附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這三種氨基酸殘基，有這三種氨基酸殘基，所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液所以測(cè)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(jiǎn)便的方法。的快速簡(jiǎn)便的方法。4. 茚三酮反應(yīng)茚

21、三酮反應(yīng) 氨基酸與水合茚三酮共熱，可生成氨基酸與水合茚三酮共熱，可生成藍(lán)紫色藍(lán)紫色化合物化合物，其最大吸收峰在，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸處。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。為氨基酸定量分析方法。脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)生成脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)生成黃色黃色化合物化合物。三、氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的連接方式三、氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的連接方式* 肽鍵肽鍵(peptide bond)是由一個(gè)氨基酸是由一個(gè)氨基酸的的 -羧基與另一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的 -氨基氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。脫水縮

22、合而形成的化學(xué)鍵。（一）肽（一）肽(peptide)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* * 肽肽是由氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而形成的化是由氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而形成的化合物。合物。* * 兩分子氨基酸縮合形成兩分子氨基酸縮合形成二肽二肽，三分子氨，三分子氨基酸縮合則形成基酸縮合則形成三肽三肽* * 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)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為不全，被稱為氨基酸

23、殘基氨基酸殘基(residue)。* * 由十個(gè)以內(nèi)由十個(gè)以內(nèi)氨基酸氨基酸相連而相連而成成的的肽肽稱為稱為寡寡肽肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連由更多的氨基酸相連形成的肽稱形成的肽稱多肽多肽(polypeptide)。N 末端：多肽鏈中有自由氨基的一端末端：多肽鏈中有自由氨基的一端多肽鏈有兩端多肽鏈有兩端* 多肽鏈多肽鏈(polypeptide chain)是指許多氨基是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。H2N CH CO NH CHR1R2CO NH CHR3CO NH CHR4COOH主鏈主鏈側(cè)鏈側(cè)鏈N末端末端C末端末端多肽鏈的方向

24、：多肽鏈的方向：N端端 C端端C 末端：多肽鏈中有自由羧基的一端末端：多肽鏈中有自由羧基的一端（二）（二） 生物活性肽生物活性肽 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)GSH的生理功能的生理功能：清除氧化劑，保護(hù)含巰基蛋白質(zhì)活性清除氧化劑，保護(hù)含巰基蛋白質(zhì)活性 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)肽蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 分分 子子 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)The Molecular Structure of Protein 第第 二二 節(jié)節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)

25、構(gòu)(primary structure)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(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)高級(jí)高級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)定義定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸氨基酸的排列順序的排列順序。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)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。 一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。物學(xué)功能的基礎(chǔ)。The Nobel Prize in Chemistr

26、y 1958for his work on the structure of proteins, especially that of insulin Frederick SangerUnited KingdomUniversity of Cambridge Cambridge, United Kingdomb. 1918The Nobel Prize in Chemistry 1980for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-D

27、NAfor their contributions concerning the determination of base sequences in nucleic acids Paul BergWalter GilbertFrederick Sanger 1/2 of the prize 1/4 of the prize 1/4 of the prizeUSAUSAUnited KingdomStanford University Stanford, CA, USAHarvard University, Biological Laboratories Cambridge, MA, USAM

28、RC Laboratory of Molecular Biology Cambridge, U Kb. 1926b. 1932b. 1918二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)定義定義：蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。（一）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵： 氫鍵氫鍵 肽鍵有部分雙鍵性質(zhì)肽鍵有部分雙鍵性質(zhì)肽鍵由于肽鍵由于共振共振而具有而具有部分雙鍵部分雙鍵性質(zhì)，因此，性質(zhì)，因此，1)

29、 肽鍵比一般肽鍵比一般C-N鍵鍵短短，且不能自由旋轉(zhuǎn)，且不能自由旋轉(zhuǎn)2) 肽鍵原子及相鄰的肽鍵原子及相鄰的 碳原子組成碳原子組成肽平面肽平面3) 相鄰的相鄰的 碳原子呈碳原子呈反式反式構(gòu)型構(gòu)型 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式 - -螺旋螺旋 ( -helix ) - -折疊折疊 ( -pleated sheet ) - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( -turn ) 不規(guī)則卷曲不規(guī)則卷曲 ( random coil )（1 1） - -螺旋螺旋The Nobel Prize in Chemistry 1954for his research into the nature of the ch

30、emical bond and its application to the elucidation of the structure of complex substances Linus Carl PaulingUSACalifornia Institute of Technology (Caltech) Pasadena, CA, USAb. 1901d. 1994唯一獲得諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)與和平獎(jiǎng)的唯一獲得諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)與和平獎(jiǎng)的科學(xué)家科學(xué)家鮑林既是一位在多個(gè)研究領(lǐng)域取得重大成果的科學(xué)家，又是一個(gè)富有正義感的社會(huì)活動(dòng)家。50年代他積極組織和參加反對(duì)核武器的和平運(yùn)動(dòng)，為此他受到美國(guó)政府的傳訊與長(zhǎng)

31、期監(jiān)視。1958年他發(fā)起并組織了有世界各國(guó)上萬(wàn)名著名科學(xué)家簽名的呼吁書(shū)，要求美、蘇等國(guó)停止核試驗(yàn)，裁減核軍備。他因此榮獲了1962年諾貝爾和平獎(jiǎng)。The Nobel Peace Prize 1962Linus Carl Pauling USACalifornia Institute of Technology (Caltech) Pasadena, CA, USAb. 1901d. 1994-螺旋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：螺旋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 多肽鏈以肽鍵平面為單位，多肽鏈以肽鍵平面為單位，-碳原子為碳原子為 轉(zhuǎn)折點(diǎn)，有規(guī)律的盤繞成轉(zhuǎn)折點(diǎn)，有規(guī)律的盤繞成右手螺旋右手螺旋結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。 每每3.6個(gè)個(gè)氨基酸殘基盤繞

32、一圈，螺距為氨基酸殘基盤繞一圈，螺距為0.54nmnm。 相鄰螺旋的肽鍵之間形成相鄰螺旋的肽鍵之間形成氫鍵氫鍵，方向與長(zhǎng)，方向與長(zhǎng) 軸基本平行，維持螺旋的穩(wěn)定。軸基本平行，維持螺旋的穩(wěn)定。 R基團(tuán)伸向螺旋基團(tuán)伸向螺旋外側(cè)外側(cè)，其大小、形狀及電荷性質(zhì)，其大小、形狀及電荷性質(zhì) 均影響均影響-螺旋的形成。螺旋的形成。（2 2） - -折疊折疊-折疊包括平行式和反平行式兩種類型折疊包括平行式和反平行式兩種類型 N端N端N端C端C端C端N端C端 -折疊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：折疊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 多肽鏈呈多肽鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)伸展?fàn)顟B(tài)，肽鍵平面沿長(zhǎng)軸折疊呈，肽鍵平面沿長(zhǎng)軸折疊呈鋸齒狀鋸齒狀，兩平面間夾角為，兩平面間夾角為11

33、0110，R R基交替地伸向鋸基交替地伸向鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方。齒狀結(jié)構(gòu)的上下方。 若干肽段互相靠攏，平行排列，通過(guò)若干肽段互相靠攏，平行排列，通過(guò)氫鍵氫鍵連連接。氫鍵的方向與長(zhǎng)軸垂直。接。氫鍵的方向與長(zhǎng)軸垂直。 若兩條肽段走向一致（若兩條肽段走向一致（N N端、端、C C端方向相同），端方向相同），稱為稱為順向平行順向平行；反之，稱之為；反之，稱之為逆向平行逆向平行，逆向更，逆向更穩(wěn)定。穩(wěn)定。 （3） -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角N CHCC CHNHO=C CHNC CHNR1R4HOHR2R3OHO -轉(zhuǎn)角的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)角的特點(diǎn)： 主鏈骨架本身以主鏈骨架本身以大約大約180180回折。回折。 回

34、折部分通常由回折部分通常由4 4個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成。 構(gòu)象依靠第構(gòu)象依靠第1 1殘基殘基的的-CO-CO基與第基與第4 4殘基的殘基的- -NHNH基之間形成氫鍵來(lái)基之間形成氫鍵來(lái)維系。維系。 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角N CHCC CHNHO=C CHNC CHNR1R4HOHR2R3OHO（4）不規(guī)則卷曲）不規(guī)則卷曲 是指多肽鏈中除了以上幾種比較是指多肽鏈中除了以上幾種比較規(guī)則的構(gòu)象外，其余規(guī)則的構(gòu)象外，其余沒(méi)有沒(méi)有確定確定規(guī)律性規(guī)律性的那部分肽鏈構(gòu)象。的那部分肽鏈構(gòu)象。（二）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)（二）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水作用力、離子鍵、氫鍵和疏水作用力、離子鍵、氫鍵和 van der W

35、aals力等。力等。 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。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。（一）（一） 定義定義 結(jié)構(gòu)域（結(jié)構(gòu)域（domain） 分子量大的分子量大的蛋白質(zhì)在形成三級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，肽蛋白質(zhì)在形成三級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)，肽鏈中某些局部的二級(jí)結(jié)構(gòu)匯集在一起，形成發(fā)鏈中某些局部的二級(jí)結(jié)構(gòu)匯集在一起，形成發(fā)揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域，稱為揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域，稱為結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域。 由一條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)，其最高級(jí)結(jié)由一條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)，其最高級(jí)結(jié)構(gòu)為三級(jí)結(jié)構(gòu)。只有具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才構(gòu)為三

36、級(jí)結(jié)構(gòu)。只有具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才具有生物學(xué)活性。具有生物學(xué)活性。 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) N 端端 C端端亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵是氫鍵和離子鍵（鹽鍵）（鹽鍵）。（三）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（三）蛋白質(zhì)的四級(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有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的質(zhì)的亞基

37、亞基 (subunit)。血紅蛋白血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題由一條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)其最高級(jí)結(jié)構(gòu)為三由一條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)其最高級(jí)結(jié)構(gòu)為三級(jí)，具有級(jí)，具有三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)才具有才具有生物學(xué)生物學(xué)活性活性。形成蛋白質(zhì)的形成蛋白質(zhì)的四級(jí)四級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)至少至少要有要有兩條兩條多肽鏈。多肽鏈。兩條或兩條或兩條兩條以上的以上的多肽鏈多肽鏈靠靠共價(jià)鍵共價(jià)鍵連接的蛋白連接的蛋白質(zhì)質(zhì)沒(méi)有沒(méi)有四級(jí)結(jié)構(gòu)。四級(jí)結(jié)構(gòu)。由一條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)與亞基不同。由一條多肽鏈形成的蛋白質(zhì)與亞基不同。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)要回顧簡(jiǎn)要回顧從一級(jí)結(jié)構(gòu)到四

38、級(jí)結(jié)構(gòu)從一級(jí)結(jié)構(gòu)到四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白血紅蛋白蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是它的氨基酸序列蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是它的氨基酸序列蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由氫鍵導(dǎo)致的肽蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由氫鍵導(dǎo)致的肽鏈卷曲與折疊鏈卷曲與折疊PrimarystructureSecondarystructure蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈自然形成的三維蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈自然形成的三維結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是亞基的空間排列蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是亞基的空間排列Polypeptide(single subunitof transthyretin)Transthyretin, with fouridentical polypeptide subuni

39、tsTertiarystructureQuarternarystructure一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵二級(jí)結(jié)構(gòu)：氫鍵二級(jí)結(jié)構(gòu)：氫鍵三級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力（疏水鍵）、氫鍵、范三級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力（疏水鍵）、氫鍵、范德華力、鹽鍵等德華力、鹽鍵等四級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力、氫鍵、鹽鍵等四級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力、氫鍵、鹽鍵等維系蛋白質(zhì)分子的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)維系蛋白質(zhì)分子的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力穩(wěn)定的作用力（一）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系例如：鐮刀形紅細(xì)胞貧血例如：鐮刀形紅細(xì)胞貧血

40、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) 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(wú)活性非折疊狀態(tài)，無(wú)活性（二）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 例如：瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變例如：瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變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(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

41、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u 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 一級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)；一級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)； 一級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。一級(jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。w蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)構(gòu)象是其生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)構(gòu)象是其生物學(xué)功能的基礎(chǔ)， 構(gòu)象改變功能改變。構(gòu)象改變功能改變。第三節(jié)第

42、三節(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一、蛋白質(zhì)的兩性解離與等電點(diǎn)一、蛋白質(zhì)的兩性解離與等電點(diǎn) 1. 1. 蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì) 蛋白質(zhì)分子中可解離的基團(tuán)蛋白質(zhì)分子中可解離的基團(tuán) 多肽兩端游離的多肽兩端游離的-氨基和氨基和-羧基羧基 多肽側(cè)鏈多肽側(cè)鏈R R上解離的基團(tuán)上解離的基團(tuán) 決定蛋白質(zhì)解離成正負(fù)離子的因素決定蛋白質(zhì)解離成正負(fù)離子的因素 蛋白質(zhì)所含酸性和堿性基團(tuán)的數(shù)目蛋白質(zhì)所含酸性和堿性基團(tuán)的數(shù)目 蛋白質(zhì)所在溶液的蛋白質(zhì)所在溶液的pHpH值值 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某

43、一pHpH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(shì)相等，即成為正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子兼性離子，凈電，凈電荷為零，此時(shí)溶液的荷為零，此時(shí)溶液的pHpH稱為蛋白質(zhì)的稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)等電點(diǎn)。2.2.蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pIpI）PrPrNHNH2 2COOCOO- -PrPrNHNH3 3+ +COOHCOOHPrPrNHNH3 3+ +COOCOO- -OHOH- -H H+ +(pH(pHpIpI) )(pH(pHpIpI) )(pH(pHpIpI) )OHOH- -H H+ +蛋白質(zhì)的陽(yáng)離子蛋白質(zhì)的陽(yáng)離子蛋白質(zhì)的兼性離子蛋白質(zhì)的兼性離子蛋白質(zhì)的陰離子蛋白質(zhì)的

44、陰離子 體內(nèi)大多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)在體內(nèi)大多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)在pH5.0左右，因而在生理?xiàng)l件下以左右，因而在生理?xiàng)l件下以陰陰離子離子形式存在形式存在 。 電泳電泳：帶電粒子在電場(chǎng)中向：帶電粒子在電場(chǎng)中向相反相反電極移動(dòng)的現(xiàn)象。電極移動(dòng)的現(xiàn)象。 可用于分離蛋白質(zhì)混合物。可用于分離蛋白質(zhì)混合物。 蛋白質(zhì)在帶電場(chǎng)中泳動(dòng)的蛋白質(zhì)在帶電場(chǎng)中泳動(dòng)的速度速度和和方向方向與其所帶與其所帶電電荷荷的的性質(zhì)性質(zhì)、數(shù)量數(shù)量及及分子的大小分子的大小、形狀形狀有關(guān)。帶電有關(guān)。帶電荷多，分子小的泳動(dòng)速度較快；反之則泳動(dòng)較慢，荷多，分子小的泳動(dòng)速度較快；反之則泳動(dòng)較慢，從而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。從而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。 3

45、. 3.電泳電泳常見(jiàn)垂直平板電泳示意圖常見(jiàn)垂直平板電泳示意圖A：染色后顯示的蛋白質(zhì)區(qū)帶：染色后顯示的蛋白質(zhì)區(qū)帶 B：光密度掃描定量分析：光密度掃描定量分析血清蛋白醋酸纖維素薄膜電泳可將血清蛋白分為：血清蛋白醋酸纖維素薄膜電泳可將血清蛋白分為：清蛋白、清蛋白、1 1球蛋白、球蛋白、2 2球蛋白、球蛋白、球蛋白、球蛋白、球蛋白。球蛋白。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自量可自1萬(wàn)至萬(wàn)至100萬(wàn)之巨，其分子的直徑萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)可達(dá)1100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。，為膠粒范圍之內(nèi)。 * * 蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素蛋白質(zhì)膠體

46、穩(wěn)定的因素1.顆粒表面顆粒表面同種同種電荷電荷2.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)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)的聚沉溶液中蛋白質(zhì)的聚沉蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)的應(yīng)用：蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)的應(yīng)用： 透析透析用于分離純化蛋白質(zhì)用于分離純化蛋白質(zhì) 超速離心超速離心用于蛋白質(zhì)的分離用于蛋白質(zhì)的分離純化及分子量的測(cè)定。純化及分子量的測(cè)定。三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固三、蛋白質(zhì)

47、的變性、沉淀和凝固 * 蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(denaturation)在某些物理或化學(xué)因素的作用下，蛋白質(zhì)在某些物理或化學(xué)因素的作用下，蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性喪失，稱為改變和生物活性喪失，稱為蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性。 造成變性的因素造成變性的因素物理因素：物理因素：高溫、高壓、紫外線、電離輻射、超聲波等。高溫、高壓、紫外線、電離輻射、超聲波等。化學(xué)因素：化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、尿素、重金屬鹽等。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、尿素、重金屬鹽等。 變性的本質(zhì)變性的本質(zhì)次級(jí)鍵斷裂（有時(shí)也包括次級(jí)鍵斷裂（有時(shí)也包括二

48、硫鍵二硫鍵），空間），空間結(jié)構(gòu)破壞，但蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)不改變。結(jié)構(gòu)破壞，但蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)不改變。變性蛋白質(zhì)的特點(diǎn)：變性蛋白質(zhì)的特點(diǎn)： A.A.生物學(xué)活性喪失生物學(xué)活性喪失 B.B.溶解度降低，易于沉淀溶解度降低，易于沉淀 C.C.粘度增加粘度增加 D.D.結(jié)晶能力消失結(jié)晶能力消失 E.E.易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解 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)用臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來(lái)消毒及滅菌。來(lái)消毒及滅菌。此外此外, , 防止蛋白質(zhì)變性也是有效保防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。要條件。 若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除若蛋白質(zhì)變性程

49、度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性復(fù)性(renaturation(renaturation) ) 。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 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(wú)活性非折疊狀態(tài)，無(wú)活性蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)沉淀(protein precipitation) 概念：概念：蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象稱為沉淀。沉淀。方法：方法：鹽析法、有機(jī)溶劑的沉淀、重金鹽

50、析法、有機(jī)溶劑的沉淀、重金屬鹽沉淀、生物堿試劑沉淀。屬鹽沉淀、生物堿試劑沉淀。 變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，但變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，但不一定不一定都都發(fā)生沉淀。沉淀的蛋白質(zhì)易發(fā)生變性，發(fā)生沉淀。沉淀的蛋白質(zhì)易發(fā)生變性，但但并不都并不都變性，如鹽析。變性，如鹽析。 蛋白質(zhì)的凝固蛋白質(zhì)的凝固(protein coagulation) 加熱使蛋白質(zhì)變性并凝聚成塊狀稱為加熱使蛋白質(zhì)變性并凝聚成塊狀稱為凝固凝固。此凝塊不溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中。凝固實(shí)際上是蛋白此凝塊不溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中。凝固實(shí)際上是蛋白質(zhì)變性后進(jìn)一步發(fā)展的不可逆的結(jié)果。因此，凡質(zhì)變性后進(jìn)一步發(fā)展的不可逆的結(jié)果。因此，凡凝固的蛋白質(zhì)凝固的蛋白質(zhì)一定一定發(fā)生變性。發(fā)生變性。四、蛋白質(zhì)的紫外吸收四、蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在氨酸和色氨酸，因此在280nm280nm波長(zhǎng)處有特波長(zhǎng)處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的征性吸收峰。蛋白質(zhì)的ODOD280280與其濃度呈與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定