蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能2

1、目錄目錄蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一章第一章Structure and Function of Protein目錄目錄n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)通過肽鍵通過肽鍵(peptide bond)相連形成的具相連形成的具有特定空間構(gòu)象的高分子含氮化合物。有特定空間構(gòu)象的高分子含氮化合物。目錄目錄n蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)研究研究的的歷史歷史18331833年，從麥芽中分離淀粉酶；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

2、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。目錄目錄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)組研究年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究的的展開。展開。目錄目錄n蛋白質(zhì)的生物學(xué)

3、重要性蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性分布廣：分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的占人體干重的4545，某些組織含量更高，例，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)8080。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目錄目錄作為生物催化劑（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

4、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. 氧化供能氧化供能目錄目錄蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的分子組成The Molecular Component of Protein第一節(jié)第一節(jié)目錄目錄n組成蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素主要有主要有C C、H H、O O、N N和和 S S。 有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘 。目錄目錄 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。 由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)

5、以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：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%n蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)目錄目錄一、組成人體蛋白質(zhì)的一、組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸種氨基酸均屬于均屬于L- -氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300300余種，但余種，但組成人體蛋白質(zhì)的基本氨基酸有組成人體蛋白質(zhì)的基本氨基酸有2020種，且種，且均屬均屬 L-L

6、-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。目錄目錄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目錄目錄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)行分類目錄目錄( (一一) )側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸氨基酸目錄目錄( (二二) )側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸中性氨基酸目錄目錄( (三三) )

7、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目錄目錄天冬氨酸天冬氨酸 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 arginine Arg R 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7.59(四四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸(五五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸目目 錄錄目錄目錄小結(jié)：小結(jié)：A.幾種特殊氨基酸幾種特殊氨基酸

8、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，此氨基為亞氨基酸，此氨基仍能與另一羧基形成肽鍵仍能與另一羧基形成肽鍵 亞氨基的亞氨基的N在環(huán)中，在環(huán)中，移動(dòng)的自由度受限制，當(dāng)移動(dòng)的自由度受限制，當(dāng)脯氨酸處于多肽鏈中時(shí)，脯氨酸處于多肽鏈中時(shí)，往往形成轉(zhuǎn)角往往形成轉(zhuǎn)角 可被修飾為羥脯氨酸可被修飾為羥脯氨酸目錄目錄-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-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-CH

9、2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-HS-CH2-CH-COO-+NH3目錄目錄 B.哺乳動(dòng)物體內(nèi)還有許多氨基酸，如鳥氨哺乳動(dòng)物體內(nèi)還有許多氨基酸，如鳥氨酸、瓜氨酸、同型絲氨酸、同型半胱氨酸等，它酸、瓜氨酸、同型絲氨酸、同型半胱氨酸等，它們出現(xiàn)于代謝過程中，并不參與構(gòu)成蛋白質(zhì)。們出現(xiàn)于代謝過程中，并不參與構(gòu)成蛋白質(zhì)。 C.其它分類等其它分類等:酸堿酸堿:冬天谷酸，賴組精堿冬天谷酸，賴組精堿 芳香族芳香族:色、酪、苯丙色、酪、苯丙含硫含硫 :半胱、蛋半胱、蛋 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

10、：蘇、絲、酪含羥基：蘇、絲、酪縮寫相近：色縮寫相近：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 D .蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基可被修飾，如：甲蛋白質(zhì)中的氨基酸殘基可被修飾，如：甲基化、乙?；⒓柞；?、異戊二烯化、磷酸化等基化、乙?；?、甲?；?、異戊二烯化、磷酸化等目錄目錄三、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兩性電解質(zhì)

11、，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)目錄目錄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 CHNH2COOHRCHNH3+COO-R

12、CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+目錄目錄（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目錄目錄（三）多數(shù)氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化（三）多數(shù)

13、氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物合物多數(shù)多數(shù)氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成成藍(lán)紫色藍(lán)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比關(guān)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。系，因此可作為氨基酸定量分析方法。脯氨酸和羥脯氨酸與其生成亮黃色化合脯氨酸和羥脯氨酸與其生成亮黃色化合物，最大物，最大吸收峰在吸收峰在440nm處處。目錄目錄四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈的多肽鏈肽鍵肽鍵( (peptide bond) )是蛋白質(zhì)分子中的氨是蛋白

14、質(zhì)分子中的氨基酸通過脫水縮合而形成的共價(jià)鍵。是一種?；嵬ㄟ^脫水縮合而形成的共價(jià)鍵。是一種酰胺鍵，具有部分雙鍵性質(zhì)。胺鍵，具有部分雙鍵性質(zhì)。（一）（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)目錄目錄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目錄目錄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

15、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)槊撍s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)。目錄目錄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

16、 chain)是指許多氨是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)?；嶂g以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶目錄目錄（二）（二）體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)目錄目錄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 GSH具還原性及噬核特性具還原性及噬核特性目錄目錄 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

17、神經(jīng)肽多肽類激素及神經(jīng)肽目錄目錄蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)The Molecular Structure of Protein 第二節(jié)第二節(jié)目錄目錄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)目錄目錄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

18、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。 目錄目錄一級(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。目錄目錄二、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

19、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：氫鍵氫鍵氫鍵形成的兩個(gè)條件：氫的供體、氫氫鍵形成的兩個(gè)條件：氫的供體、氫的受體的受體(X-Hy) 目錄目錄（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)原子在同一平面上由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)，由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)，參與肽參與肽鍵的鍵的6個(gè)原子個(gè)原子C 1、C、O、N、H、C 2位于同一平面，位于同一平面，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，此同一平面上的構(gòu)型，此同一平面上的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

20、(peptide unit) 。C-N 0.149nm肽鍵中肽鍵中C-N 0.132nmC=N 0.127nm目錄目錄天然蛋白質(zhì)在其一級(jí)結(jié)天然蛋白質(zhì)在其一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上通過折疊、盤旋，形成各自獨(dú)特的空構(gòu)的基礎(chǔ)上通過折疊、盤旋，形成各自獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)。這種空間結(jié)構(gòu)稱為間結(jié)構(gòu)。這種空間結(jié)構(gòu)稱為。蛋白質(zhì)的主鏈骨架是由一系列剛性的肽平面所組蛋白質(zhì)的主鏈骨架是由一系列剛性的肽平面所組成。肽鍵兩端的成。肽鍵兩端的-碳原子所形成的單鍵可自由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，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、盤曲成高級(jí)結(jié)構(gòu)。從而使多肽鏈折疊、盤曲成高級(jí)結(jié)構(gòu)

21、。目錄目錄 肽單元肽單元 (peptide unit)目錄目錄 - -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)目錄目錄n - -螺旋螺旋目錄目錄小結(jié)多個(gè)肽鍵平面通過多個(gè)肽鍵平面通過碳原子旋轉(zhuǎn)，相互之間碳原子旋轉(zhuǎn)，相互之間以順時(shí)針方向緊密盤曲成穩(wěn)固的右手螺旋。以順時(shí)針方向緊密盤曲成穩(wěn)固的右手螺旋。-47-47 -57-57主鏈呈螺旋上升，每主鏈呈螺旋上升，每3.6個(gè)氨基酸殘

22、基上升一個(gè)氨基酸殘基上升一圈，相當(dāng)于圈，相當(dāng)于0.54nm。氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。螺旋每個(gè)肽鍵的螺旋每個(gè)肽鍵的N-H 和第四個(gè)肽鍵的和第四個(gè)肽鍵的CO形形成氫健，這是穩(wěn)定成氫健，這是穩(wěn)定螺旋的主要鍵。螺旋的主要鍵。目錄目錄（三）（三） -折疊折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)目錄目錄是肽鏈相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)，每個(gè)肽單元以是肽鏈相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)，每個(gè)肽單元以C 為轉(zhuǎn)折為轉(zhuǎn)折點(diǎn)折疊成鋸齒狀，相鄰肽鍵平面間呈點(diǎn)折疊成鋸齒狀，相鄰肽鍵平面間呈110角。氨基角。氨基酸殘基的酸殘基的R側(cè)鏈伸出在鋸齒的上方或下方。側(cè)鏈伸出在鋸齒的上方或下方。依靠兩條肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的兩段肽鏈間

23、的依靠兩條肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的兩段肽鏈間的CO與與H形成氫鍵，使構(gòu)象穩(wěn)定。形成氫鍵，使構(gòu)象穩(wěn)定。兩段肽鏈可以是平行的，也可以是反平行的。即前兩段肽鏈可以是平行的，也可以是反平行的。即前者兩條鏈從者兩條鏈從“N端端”到到“C端端”是同方向的，后者是是同方向的，后者是反方向的。反方向的。片層結(jié)構(gòu)的形式十分多樣，正、反平片層結(jié)構(gòu)的形式十分多樣，正、反平行能相互交替。行能相互交替。平行的平行的片層結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)殘基的間距為片層結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)殘基的間距為0.65nm；反平行的；反平行的片層結(jié)構(gòu)，則間距為片層結(jié)構(gòu)，則間距為0.7nm.小結(jié)小結(jié)目錄目錄（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

24、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)。目錄目錄（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：， 。主要由非極性氨基酸殘基參與此類相互作用，主要由非極性氨基酸殘基參與此類相互作

25、用，親水側(cè)鏈多在分子的外表面。親水側(cè)鏈多在分子的外表面。目錄目錄二個(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)。目錄目錄鈣結(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目錄目錄（六）氨基酸殘基的側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形

26、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。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。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成 - -螺旋螺旋或或-折疊，它就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。折疊，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目錄目錄三、三、在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水疏水作用力作用力、離子鍵、

27、氫鍵和、離子鍵、氫鍵和 Van der Waals力力等。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)空間位置目錄目錄范德華力：分子間非專一性的相互作用力范德華力：分子間非專一性的相互作用力 （取向力、誘導(dǎo)力和色散力）（取向力、誘導(dǎo)力和色散力）疏水作用力：主要指非極性的疏水基團(tuán)為避開水疏水作用力：主要指非極性的疏水基團(tuán)為避開水相，互相聚集

28、在一起，藏于蛋白質(zhì)分子內(nèi)部或相，互相聚集在一起，藏于蛋白質(zhì)分子內(nèi)部或非極性區(qū)的趨勢。非極性區(qū)的趨勢。離子鍵（鹽鍵）：指正負(fù)離子所帶的相反電荷間離子鍵（鹽鍵）：指正負(fù)離子所帶的相反電荷間的相互靜電作用。的相互靜電作用。二硫鍵：是蛋白質(zhì)分子中二硫鍵：是蛋白質(zhì)分子中2個(gè)巰基氧化形成的一個(gè)巰基氧化形成的一種共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。種共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。目錄目錄目錄目錄 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) N 端端 C端端153個(gè)氨個(gè)氨基酸基酸 (A-H個(gè)個(gè)a-螺螺旋旋)目錄目錄（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)?？烧郫B成多個(gè)

29、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) ) 。如如 3- 3-磷酸甘油醛脫氫酶每個(gè)亞基有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域磷酸甘油醛脫氫酶每個(gè)亞基有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域1-1461-146：與：與NAD+NAD+結(jié)合結(jié)合147-333147-333：與底物結(jié)合：與底物結(jié)合目錄目錄纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域目錄目錄（三）（三）分子伴侶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

30、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。 目錄目錄n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:Gro EL-Gro ES反應(yīng)循環(huán)反應(yīng)循環(huán) 目錄目錄亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。亞基之間的結(jié)合

31、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)。目錄目錄由由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(

32、homodimer)，若亞基分子，若亞基分子結(jié)構(gòu)不同，則稱之為結(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)目錄目錄五、蛋白質(zhì)的分類五、蛋白質(zhì)的分類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)目錄目錄六、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

33、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)”。 研究對(duì)象：細(xì)胞內(nèi)全部蛋白質(zhì)的存在及研究對(duì)象：細(xì)胞內(nèi)全部蛋白質(zhì)的存在及其活動(dòng)方式其活動(dòng)方式目錄目錄（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)研究的科學(xué)意義（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義目錄目錄蛋白質(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 Fu

34、nction of Protein第三節(jié)第三節(jié)目錄目錄（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)二二硫硫鍵鍵目錄目錄 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)，無活性目錄目錄（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ThrSerIle

35、Thr豬豬ThrSerIleAla狗狗ThrSerIleAla兔兔ThrGlyIleSer牛牛AlaGlyValAla羊羊AlaSerValAla馬馬ThrSerIleAla目錄目錄（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)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。 目錄目錄（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

36、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”。目錄目錄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)相似目錄目錄n肌紅蛋白肌紅蛋白( (myoglobin，Mb) ) 肌紅蛋白是一個(gè)只有

37、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（第（第9393位）組氨酸殘基還與位）組氨酸殘基還與FeFe2+2+形形成配位結(jié)合，所以血紅素輔基成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。 目錄目錄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)?；M成的四級(jí)結(jié)

38、構(gòu)。成年人：成年人： 2 2 2 2胎兒期：胎兒期： 2 2 2胚胎期：胚胎期： 2 2 2每個(gè)亞基可結(jié)合每個(gè)亞基可結(jié)合1 1個(gè)個(gè)血紅素并攜帶血紅素并攜帶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。 目錄目錄Hb與與Mb一樣能可逆地與一樣能可逆地與O2結(jié)合，結(jié)合， Hb與與O2 2結(jié)合后稱為結(jié)合后稱為氧合氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)（稱（稱百分飽和度百分飽和度）隨）隨O2 2濃度變化而改變。濃度變化而改變。（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

39、響亞基與氧結(jié)合與氧結(jié)合目錄目錄肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線的氧解離曲線目錄目錄n協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)( (cooperativity) )一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)。 如果是促進(jìn)作用則稱為如果是促進(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng) ( (positive cooperativity) )如果是抑制作用則稱為如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng)( (negative cooperativ

40、ity) )目錄目錄目錄目錄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)。0.075nm目錄目錄n變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)(allosteric effect)這種配體與亞基結(jié)合后，導(dǎo)致蛋白質(zhì)這種配體與亞基結(jié)合后，導(dǎo)致蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的改變，使之適應(yīng)于功能的需要，空間構(gòu)象的改變，使之適應(yīng)于功能的需要，稱為稱為變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)。即蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變。即蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化。伴隨其功能的變化。目錄目錄（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

41、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)可導(dǎo)致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。目錄目錄蛋白質(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

42、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。目錄目錄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)象改變目錄目錄第四節(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 Phys

43、ical and Chemical Characters of Protein目錄目錄一、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

44、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)目錄目錄二、蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì)二、蛋白質(zhì)具有膠體性質(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:+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

45、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)的聚沉目錄目錄三、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)目錄目錄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)

46、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)。目錄目錄變性后特征變性后特征: 生物活性喪失生物活性喪失 溶解度下降溶解度下降 粘度增加粘度增加 易被酶水解易被酶水解應(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。 目錄目錄若蛋白質(zhì)變性程度較

47、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(renaturation) 。目錄目錄 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)，無活性目錄目錄在一定條件下，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

48、，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)目錄目錄四、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A/OD280與其濃度呈正比關(guān)系，與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作

49、蛋白質(zhì)定量測定。因此可作蛋白質(zhì)定量測定。目錄目錄蛋白質(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)目錄

50、目錄第五節(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 Purification and Structure Analysis of Protein目錄目錄一、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

51、分開的方法。目錄目錄二、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)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、硫酸鈉或是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面電荷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。被中和

52、以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。 目錄目錄免疫沉淀法：免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(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。 目錄目錄三、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

53、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。 目錄目錄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:目錄目錄四、四、應(yīng)用相分配或親和原理可將蛋白質(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)的原理目錄目錄離子交換