第三章蛋白質(zhì)的化學(xué)-2011

1、 of Protein內(nèi)容簡介w 蛋白質(zhì)的分類及生理學(xué)功能w 氨基酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)w 肽的結(jié)構(gòu)和生理功能w 蛋白質(zhì)的多級結(jié)構(gòu)和性質(zhì)w 蛋白質(zhì)的研究技術(shù)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的分類及生理學(xué)功能w 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein) 是由許多氨基酸(amino acids)通過肽鍵(peptide bond)相連形成的高分子含氮化合物1.1 1.1 蛋白質(zhì)的化學(xué)組成蛋白質(zhì)的化學(xué)組成蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素組成元素元素CHONS其它其它PFeI2含量含量53723161酪蛋酪蛋白白血紅血紅蛋白蛋白甲狀腺甲狀腺球蛋白球蛋白蛋白質(zhì)含量（克）蛋白質(zhì)含量（克）= =每克生物樣品中含氮的克數(shù)每克生物樣品中含氮的克數(shù) 6

2、.256.25w 三聚氰胺性狀為純白色單斜棱晶體，無味，在水中溶解度隨溫度升高而增大,在20時，約為3.3 g/Lw 三聚氰胺的含氮量為66左右。因此，添加三聚氰胺會使得食品的蛋白質(zhì)測試含量虛高 w 三聚氰胺進(jìn)入人體后，發(fā)生取代反應(yīng)(水解)，生成三聚氰酸，三聚氰酸和三聚氰胺形成大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，造成結(jié)石。1.2 1.2 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類1 1、根據(jù)分子形狀、根據(jù)分子形狀2 2、根據(jù)蛋白質(zhì)組成：、根據(jù)蛋白質(zhì)組成：簡單蛋白質(zhì)：簡單蛋白質(zhì)：水解為水解為 -氨基酸氨基酸結(jié)合蛋白質(zhì)：結(jié)合蛋白質(zhì)：單純蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì)+ +輔基，如色蛋白、輔基，如色蛋白、糖蛋白、磷蛋白、核蛋白、脂蛋白等。糖蛋白、磷蛋白

3、、核蛋白、脂蛋白等。3 3、根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度：、根據(jù)蛋白質(zhì)溶解度：4 4、根據(jù)蛋白質(zhì)功能、根據(jù)蛋白質(zhì)功能 活性蛋白質(zhì)（識別）活性蛋白質(zhì)（識別） 非活性蛋白質(zhì)（保護(hù)）非活性蛋白質(zhì)（保護(hù)）1.3 蛋白的生理功能1 酶 2結(jié)構(gòu)成分（結(jié)締組織的膠原蛋白、血管和皮膚的彈性蛋白、膜蛋白）3貯藏（卵清蛋白、種子蛋白）4物質(zhì)運(yùn)輸（血紅蛋白、Na+-K+-ATPase、葡萄糖運(yùn)輸載體、脂蛋白、電子傳遞體）5運(yùn)動（肌肉收縮的肌球蛋白、肌動蛋白）6激素功能（胰島素）7抗體(免疫信號）8接受、傳遞信息（受體蛋白，味覺蛋白）9調(diào)節(jié)、控制細(xì)胞生長、分化、和遺傳信息的表達(dá)（組蛋白、阻遏蛋白）1 酶2結(jié)構(gòu)成分3貯藏4物質(zhì)運(yùn)輸

4、5運(yùn)動6激素功能7抗體8接受、傳遞信息甜味受體由T1R2 和T1R3組成，鮮味受體T1R1 和T1R3 9調(diào)節(jié)、控制細(xì)胞生長第二節(jié)氨基酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)w氨基酸的結(jié)構(gòu)w氨基酸的分類w氨基酸的物理性質(zhì)w氨基酸的化學(xué)性質(zhì)不變部分不變部分可變部分可變部分手性手性 - -碳原子碳原子2.1 2.1 氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu) - -氨基酸的結(jié)構(gòu)通式氨基酸的結(jié)構(gòu)通式COOHCHH2NR氨基酸的立體異構(gòu)體（1 1）常見的天然氨基酸）常見的天然氨基酸（2 2）不常見的稀有氨基酸）不常見的稀有氨基酸是正常氨基酸的衍生物，在遺傳上沒有直接的三聯(lián)密碼。（3 3）非蛋白質(zhì)氨基酸）非蛋白質(zhì)氨基酸不在蛋白質(zhì)分子中出現(xiàn)的氨基酸

5、。2.2 2.2 氨基酸的分類氨基酸的分類蘇氨酸蘇氨酸半胱氨酸半胱氨酸甘氨酸甘氨酸丙氨酸丙氨酸纈氨酸纈氨酸絲氨酸絲氨酸脯氨酸脯氨酸亮氨酸亮氨酸異亮氨酸異亮氨酸甲硫氨酸甲硫氨酸（1 1）常見的天然氨基酸）常見的天然氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸酪氨酸酪氨酸色氨酸色氨酸組氨酸組氨酸 賴氨酸賴氨酸 精氨酸精氨酸天冬氨酸天冬氨酸 谷氨酸谷氨酸 天冬酰胺天冬酰胺 谷氨酰胺谷氨酰胺 20種氨基酸的名稱及縮寫代號Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Phe, Trp , Pro,Met 帶電荷帶電荷Ser,Thr, Tyr, Cys ,Asn,Gln帶正電帶正電: His,Lys,Arg帶負(fù)電荷帶負(fù)電荷:Asp,

6、GLu不帶荷不帶荷: :極性氨基酸極性氨基酸非極性氨基酸非極性氨基酸常見的天然氨基酸分類常見的天然氨基酸分類 也稱修飾氨基酸，是在蛋白質(zhì)合成后，由基本氨基酸 修飾而來。 (1) 4-羥脯氨酸 (2) 5-羥賴氨酸 這兩種氨基酸主要存在于結(jié)締組織的纖維狀蛋白中。 (3) 6-N-甲基賴氨酸（存在于肌球蛋白中） (4) -羧基谷氨酸：存在于凝血酶原及某些具有結(jié)合 Ca2+離子功能的蛋白質(zhì)中。 (5) Tyr的衍生物： 3.5 -二碘酪氨酸、甲狀腺素 （甲狀腺蛋白中） (6) 鎖鏈素由4個Lys組成（彈性蛋白中）。 (2)(2)非編碼的蛋白質(zhì)氨基酸非編碼的蛋白質(zhì)氨基酸不組成蛋白質(zhì)，但有生理功能（1）

7、L-型 氨基酸的衍生物 L-瓜氨酸、L-鳥氨酸是尿素循環(huán)的中間物（2）D-型氨基酸 D-Glu、D-Ala（肽聚糖中）、D-Phe（短桿菌肽S）（3）-、-、-氨基酸 -Ala（泛素的前體）、-氨基丁酸（神經(jīng)遞質(zhì)）。 (3)(3)非蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸2.3 2.3 氨基酸的一般物理性質(zhì)氨基酸的一般物理性質(zhì)（1 1）無色晶體，熔點(diǎn)極高，一般在）無色晶體，熔點(diǎn)極高，一般在200200以上以上（2 2）不同氨基酸有不同的味感）不同氨基酸有不同的味感（3 3）能溶于稀酸或稀堿，不溶于有機(jī)溶劑）能溶于稀酸或稀堿，不溶于有機(jī)溶劑( (酸性的酸性的COOHCOOH基和堿性的基和堿性的NHNH2 2基

8、，為兩性電解質(zhì)基，為兩性電解質(zhì)) )（4 4）極性）極性（5 5）具有旋光性）具有旋光性 如果如果RH，則具有，則具有不對稱碳原子不對稱碳原子，因而氨基酸大多是光活性物質(zhì)因而氨基酸大多是光活性物質(zhì)(Gly除外除外R為為H原原子無手性碳原子子無手性碳原子)N (C H3)2S O2C lH2NC HCR OH NC HCR OS O2N (C H3)2+水解N (C H3)2S O2H NC HCR OO H+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 色氨酸、酪氨酸和苯丙色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸對紫外光有光吸收。氨酸對紫外光有光吸收。其吸收峰在其吸收峰在280nm280nm左右，以

9、左右，以色 氨 酸 吸 收 最 強(qiáng) 。色 氨 酸 吸 收 最 強(qiáng) 。氨基酸的紫外吸收光譜氨基酸的紫外吸收光譜（6）紫外吸收性質(zhì)）紫外吸收性質(zhì)可用于蛋白定量檢測（7）兩性解離及等電點(diǎn)）兩性解離及等電點(diǎn) OH- OH- RCHCOOH RCHCOO- RCHCOO- H+ H+ NH3+ NH3+ NH2 pH pI pK1pK1pK2pK2給定的pH下，可根據(jù)Henderson-Hasselbalch方程確定出占優(yōu)勢的電離態(tài)pH=pK+lg(質(zhì)子受體 / 質(zhì)子供體) pH pK HAA- (質(zhì)子供體濃度小于質(zhì)子受體濃度） 解離基團(tuán)主要以共軛堿的形式存在解離基團(tuán)主要以共軛堿的形式存在 pH pK

10、HA A- (質(zhì)子供體濃度大于質(zhì)子受體濃度） 解離基團(tuán)主要以共軛酸的形式存在解離基團(tuán)主要以共軛酸的形式存在甘氨酸的解離曲線甘氨酸的解離曲線起點(diǎn)：100% Gly+ 凈電荷：+1第一拐點(diǎn)：50%Gly + ，50%Gly 平均凈電荷：+0.5 pH=pK1+lgGly/Gly+(羧基解離) (pK1 = 2.34) 對于氨基來說，pHpK2,因此只有供體形式，即帶正電狀態(tài)NH3+第二拐點(diǎn)：100%Gly 凈電荷： 0 等電點(diǎn)pI第三拐點(diǎn)：50%Gly， 50%Gly- 平均凈電荷：-0.5 pH=pK2+lgGly/Gly(氨基解離) (pK2=9.6) 對于羧基來說，pHpK1,因此只有質(zhì)子受

11、體形式，COO-終點(diǎn)： 100% Gly- 凈電荷：-1等電點(diǎn)偏酸在于羧基解離度大于氨基解離度 看成多元酸的滴定，看成多元酸的滴定，突躍點(diǎn)（拐點(diǎn)）即緩?fù)卉S點(diǎn)（拐點(diǎn)）即緩沖能力最強(qiáng)的點(diǎn)，所沖能力最強(qiáng)的點(diǎn)，所量量pHpH值即值即pKpK值值在適當(dāng)?shù)乃釅A度時，氨基酸溶液中在適當(dāng)?shù)乃釅A度時，氨基酸溶液中-NH3+和和COO-解離度完全相同，此時正離子和負(fù)離子濃度相同，解離度完全相同，此時正離子和負(fù)離子濃度相同，凈電荷為零凈電荷為零；在電場中既不向陽極移動也不向陰；在電場中既不向陽極移動也不向陰極移動，成為極移動，成為兩性離子兩性離子（或兼性離子），這時氨（或兼性離子），這時氨基酸所處基酸所處溶液中的溶

12、液中的pH值值就是該氨基酸的等電點(diǎn)就是該氨基酸的等電點(diǎn)（pI）。）。 等電點(diǎn)（等電點(diǎn)（pI）時溶解度最小。）時溶解度最小。等離子點(diǎn)等離子點(diǎn)VS 等電點(diǎn)等電點(diǎn)（等電點(diǎn)受離子濃度干擾）（等電點(diǎn)受離子濃度干擾）等電點(diǎn)的概念等電點(diǎn)的概念等電點(diǎn)的推導(dǎo)等電點(diǎn)的推導(dǎo)Ala+=AlaH+K1移項(xiàng)：移項(xiàng)：Ala-=Ala K2H+根據(jù)等電點(diǎn)的定義根據(jù)等電點(diǎn)的定義:Ala+= Ala-AlaH+K1Ala K2H+=整理：K1 K2 Ala= Ala H+ H+K1 K2= H+2兩端取對數(shù)：-lg H+2 =-lg K1-lg K2-lg K1 = pk1 -lg K2= pk2 2 （-lg H+）= pk1

13、+pk2 根據(jù)pH 的定義得：pH=lg 1/ H+ =-lg H+ 2 pH=pk1+pk2pI=1/2( pk1+pk2 )中性氨基酸：中性氨基酸：pI = (pKpI = (pK1 1 + pK + pK2 2 )/2 )/2 酸性氨基酸：酸性氨基酸：pI = (pKpI = (pK1 1 + pK + pKR-COOR-COO- - )/2 )/2 堿性氨基酸：堿性氨基酸：pI = (pKpI = (pK2 2 + pK + pKR-NHR-NH2 2 )/2 )/2 pK pK1 1指指-羧基離解常數(shù)的負(fù)對數(shù)值；羧基離解常數(shù)的負(fù)對數(shù)值； pKpK2 2指指-氨基離解常數(shù)的負(fù)對數(shù)值；氨

14、基離解常數(shù)的負(fù)對數(shù)值；pKpKR R指側(cè)鏈指側(cè)鏈R R基離解常數(shù)的負(fù)對數(shù)值。基離解常數(shù)的負(fù)對數(shù)值。氨基酸等電點(diǎn)計(jì)算w 對谷氨酸：A+ Ao A- A2-2.194.259.67pI（2.19+4.25）/23.22對賴氨酸：A2+ A+ Ao A-2.188.9510.53pI（8.95+10.53）/29.74 如果有多個功能基團(tuán)，逐步如果有多個功能基團(tuán)，逐步解離質(zhì)子，則等電點(diǎn)為帶一解離質(zhì)子，則等電點(diǎn)為帶一負(fù)電形式和帶一正電形式兩負(fù)電形式和帶一正電形式兩旁旁pKpK值的平均值值的平均值（1 1）與亞硝酸的反應(yīng)）與亞硝酸的反應(yīng)( (氧化還原性）氧化還原性）（2 2）成鹽作用（）成鹽作用（HCl

15、，堿性），堿性）（3 3）與甲醛的反應(yīng)（親核性）與甲醛的反應(yīng)（親核性）（4 4）酰基化與烴基化反應(yīng)（親核性）?；c烴基化反應(yīng)（親核性）（5 5）脫氨反應(yīng)（氨基酸的代謝）脫氨反應(yīng)（氨基酸的代謝, ,酶催化）酶催化）2.4 2.4 氨基酸的化學(xué)通性氨基酸的化學(xué)通性（一）由氨基參加的反應(yīng)（一）由氨基參加的反應(yīng)氨基酸氨基同其它伯氨一樣，室溫下與亞硝酸作用生成氨基酸氨基同其它伯氨一樣，室溫下與亞硝酸作用生成氮?dú)獾獨(dú)釧A + AA + 亞硝酸亞硝酸 - -羥基酸羥基酸 + + 氮?dú)獾獨(dú)? + 水水用途：范斯萊克氨基氮測定法，用于氨基酸用途：范斯萊克氨基氮測定法，用于氨基酸 定量和測定量和測蛋白質(zhì)水解進(jìn)行

16、程度蛋白質(zhì)水解進(jìn)行程度( (氮?dú)庖话雭碜园被?，一半來自氮?dú)庖话雭碜园被?，一半來自亞硝酸）亞硝酸）生產(chǎn)上用來測定氨基酸含量和蛋白質(zhì)水解程度。因?yàn)榈吧a(chǎn)上用來測定氨基酸含量和蛋白質(zhì)水解程度。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)總氮量（凱氏定氮）不變，亞硝酸法測定的氨基氮白質(zhì)總氮量（凱氏定氮）不變，亞硝酸法測定的氨基氮卻在不斷上升，用氮?dú)饬康囊话氤钥偟?，可以表示卻在不斷上升，用氮?dú)饬康囊话氤钥偟?，可以表示蛋白質(zhì)的水解程度。蛋白質(zhì)的水解程度。（1 1）與亞硝酸反應(yīng)）與亞硝酸反應(yīng)pK2 H+COO-CH2NH2COO-CH2NH3+COO-CH2NHCH2OHHCHOHCHOCOO-CH2NH(CH2OH)2用途用途

17、：由于氨基為弱酸，不容易滴定定量（弱酸或物質(zhì)濃度低，滴定突躍范圍小都很難找到指示劑在其范圍內(nèi)），通過甲醛衍生，是其變?yōu)檩^強(qiáng)酸，滴定終點(diǎn)范圍可用酚酞標(biāo)示）羥甲基氨基酸二羥甲基氨基酸（2 2）甲醛反應(yīng)：）甲醛反應(yīng)：AA + AA + 甲醛甲醛 二羥甲基氨基酸二羥甲基氨基酸用途用途：NO2NFNO2+ H2N CH CROHN CH CROO2NNO2H+H2OO2NNO2HN CH CROOH+氨基酸DNFBN-端氨基酸DNP衍生物DNP-氨基酸AAAA與丹磺酰氯的反應(yīng)與丹磺酰氯的反應(yīng)（3）?；c烴基化反應(yīng)（熒光）（熒光）w熒光性質(zhì)，使檢測靈敏度可以達(dá)到熒光性質(zhì)，使檢測靈敏度可以達(dá)到1 1 10

18、10-9-9molmol。用途用途： N CSAAAA與二硝基氟苯（與二硝基氟苯（DNFBDNFB）的反應(yīng)）的反應(yīng)（黃色）（黃色）NH CH COR2NCH COR1HHNHS:CCHCOR1HNNHCHCOR2SNHCNHOCR1CHNH2CH COR2NCOCHNHSCR1CCCOOO實(shí)際上也是一種實(shí)際上也是一種N-N-端分析法。此法能夠不斷重復(fù)端分析法。此法能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈循環(huán)，將肽鏈N-N-端氨基酸殘基逐一進(jìn)行標(biāo)記和解離端氨基酸殘基逐一進(jìn)行標(biāo)記和解離PTH-AA （苯異硫氰酸酯法）（苯異硫氰酸酯法）- -氨基酸順序分析法氨基酸順序分析法（1 1）成酯和成鹽反應(yīng)（）成酯和成鹽反應(yīng)

19、（+ + 醇）醇）（2 2）成酰胺反應(yīng)（）成酰胺反應(yīng)（AsnAsn，GlnGln）（3 3）酰氯化反應(yīng)（酰化氨基酸）酰氯化反應(yīng)（?；被幔? 4）疊氮反應(yīng)）疊氮反應(yīng)（5 5）脫羧反應(yīng)（）脫羧反應(yīng)（+ + 酶酶) )（二）由羧基參加的反應(yīng)（二）由羧基參加的反應(yīng)a.AA + NaOH 氨基酸鈉鹽(氨基酸的堿金屬鹽能溶于水,重金屬鹽不溶于水)b. HClAA + EtOH 氨基酸乙酯的鹽酸鹽 成鹽成鹽成酯成酯反應(yīng)反應(yīng)R2OH+RCHCOO-NH3+ H2ORCHCOOR2NH2.HCl屏蔽羧基化學(xué)反應(yīng)性的方法屏蔽羧基化學(xué)反應(yīng)性的方法用途用途：這是使氨基酸羧基活化的一個重要反應(yīng)這是使氨基酸羧基活化

20、的一個重要反應(yīng)。PCl3, PCl5 or SOCl2RCHCOO-NHPGRCHCOClNHPG保護(hù)基簡寫（胺基?；┍Ｗo(hù)基簡寫（胺基?；；坊；坊猛居猛荆撼Ｗ鳛槎嚯暮铣苫钚灾虚g體，常作為多肽合成活性中間體，活化羧基?；罨然?。RCHCOOCH3NHPGRCHCOONHNH2NHPGCH3OHNH2NH2RCHCON3NHPGHNO3H2O,N2經(jīng)過?；Ⅴセ?jīng)過?；Ⅴセ兂甚；被嶙兂甚；被峒柞?，再與聯(lián)氨甲酯，再與聯(lián)氨和亞硝酸作用，和亞硝酸作用，生成疊氮化合物。生成疊氮化合物。用途用途：酶催化的反應(yīng)酶催化的反應(yīng)。(三三)由氨基和羧基共同參加的反應(yīng)由氨基和羧基共同參加的反應(yīng)

21、（1）與茚三酮的反應(yīng)）與茚三酮的反應(yīng)（2）形成肽鍵）形成肽鍵用途用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。常用于氨基酸的定性或定量分析。( (pro pro 黃色黃色）CCCOOO HO HH2OH2OC O2N H2R C H O+CCCOOHO HH2NC H C O O HRCCCOOO HO H水合茚三酮水合茚三酮+2NH3CCCOOCCCOO-NH4+NH2O2+CCCOOOCCCOOHHO茚三酮茚三酮藍(lán)紫色藍(lán)紫色（2 2）形成肽鍵（）形成肽鍵（peptide bondpeptide bond）氨基酸殘基與肽單位(四四)由支鏈由支鏈R基產(chǎn)生的反應(yīng)基產(chǎn)生的反應(yīng)二硫硝基苯甲酸反應(yīng)，二硫硝基苯甲

22、酸反應(yīng)，NTNBNTNB第三節(jié) 肽的結(jié)構(gòu)和生理功能肽概述(1)形成：脫水縮合(2)命名：NCA 肽也是以兩性離子形式存在，一般為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。羧基端為肽也是以兩性離子形式存在，一般為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。羧基端為C-端，氨基端為端，氨基端為N-端。書寫時，端。書寫時，N-端在左，端在左，C-端在右。端在右。N-端端C-端端肽鍵肽鍵B 肽的結(jié)構(gòu)不僅取決于氨基酸的種類和數(shù)目，而且還取決于肽的結(jié)構(gòu)不僅取決于氨基酸的種類和數(shù)目，而且還取決于它們之間的連接次序。如它們之間的連接次序。如H3N+CH2C NHCHCO2-CH3OH3N+CHC NHCH2CO2-OCH3甘氨酰丙氨酸甘氨酰丙氨酸丙氨酰甘氨酸丙氨酰甘氨酸 這

23、是少數(shù)幾種氨基酸可以形成各式豐富多彩的蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)。這是少數(shù)幾種氨基酸可以形成各式豐富多彩的蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)。 C 肽的命名以肽的命名以C-端的氨基酸為母體，稱為某氨酸。其它氨基酸殘端的氨基酸為母體，稱為某氨酸。其它氨基酸殘基則從基則從N-端開始，依次用某氨酰表示，放在母體前。如端開始，依次用某氨酰表示，放在母體前。如-O2CCHCH2CH2CN+H3NOCHC NHOHCH2CO2-CH2SH谷氨酸殘基谷氨酸殘基半胱氨酸殘基半胱氨酸殘基甘氨酸甘氨酸殘基殘基g-谷氨酰半胱氨酰谷氨酰半胱氨酰甘氨酸甘氨酸谷胱甘肽谷胱甘肽簡稱：簡稱：g-Glu-Cys-Gly； g-谷谷-胱胱-甘甘(3)分類：寡肽VS

24、 多肽 （構(gòu)成單元大于10稱為多肽）(4)酸堿性：肽鏈中的游離氨基和羧基的間隔比一般氨基酸中的要大，因此它們之間的靜電引力較弱。肽中的a-COOH的pK值要比游離氨基酸中的大一些，而末端的a-NH2的pK值要比氨基酸中的小一些，R基區(qū)別不大（酸的偏向不酸；堿的偏向不堿）小肽的滴定曲線和氨基酸的滴定曲線很相似，隨著電離基團(tuán)的增加，滴定曲線變得復(fù)雜，以至很難用單個側(cè)鏈基團(tuán)的解離來分析，因?yàn)樵谕籶H范圍內(nèi)可以有幾個側(cè)鏈解離。但在給定的pH下，可根據(jù)Henderson-Hasselbalch方程確定出占優(yōu)勢的電離態(tài)，我們只需應(yīng)用這樣一個規(guī)則：當(dāng)溶液pH大于解離側(cè)鏈的pK值，占優(yōu)勢的離子形式是該側(cè)鏈的

25、共軛堿，當(dāng)溶液的pH小于解離側(cè)鏈的PK值時，占優(yōu)勢的離子形式是它的共軛酸，即w PH PK HAA- w PH PK HA A-例如四肽甘氨酰谷氨酰賴氨酰丙氨酸的解離情況： H3N+CCNCC NCCNCCOOH（PK=3.5） H O H O H O H H H CH2 H CH2 H CH3 CH2 CH2COOH CH2CH2NH3+（PK4=10.2）（PK2=4.5）（PK3=7.8）GlyGluLysAla結(jié)構(gòu)中全為質(zhì)子化的離子形式溶液的PH 功能團(tuán)解離（帶電）狀況-COOH 側(cè)連COOH -NH2 -NH2占優(yōu)勢離子的凈電荷小于3.5 COOH COOH +NH3 +NH3 +2

26、3.5-4.5 COO COOH +NH3 +NH3 +14.5-7.8 COO COO +NH3 +NH3 07.8-10.2 COO COO NH3 +NH3 -1大于10.2 COO COO NH3 NH3 -2四肽甘氨酰谷氨酰賴氨酰丙氨酸的酸堿性質(zhì)所以此肽的等電點(diǎn)為：（7.8+4.5）/2=6.15（PK=3.5）（PK3=7.8）（PK2=4.5）（PK4=10.2）生物活性肽生物活性肽活性肽活性肽w 在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。w 但是，也有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為活性肽。w 如：腦啡肽；激素類多肽；抗

27、生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。（多為激素）。（多為激素）谷胱甘肽的生理功用谷胱甘肽的生理功用w 解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作用；w 參與氧化還原反應(yīng)：作為重要的還原劑，參與體內(nèi)多種氧化還原反應(yīng)；w 保護(hù)巰基酶的活性：使巰基酶的活性基團(tuán)-SH維持還原狀態(tài)；w 維持紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。 肽肽的生理功能-活性肽與氨基酸生理差別w 肽以完整的形式被機(jī)體吸收(肽通過小腸腸吸收后，直接進(jìn)入血液循環(huán)，將自身能量營養(yǎng)輸送到人體各個部位)，小肽也是逆濃度梯度轉(zhuǎn)運(yùn)，主要依賴H+濃度或Ca2+離子濃度轉(zhuǎn)運(yùn)。小肽轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)運(yùn)速度快、耗能低、不易飽和等特點(diǎn)。 較氨

28、基酸吸收快速。w 氨基酸只有20種，功能可數(shù)，而肽以氨基酸為底物，可合成上百上千種,可執(zhí)行復(fù)雜生理功能（激素）。此外，肽可作載體運(yùn)載營養(yǎng)因子和離子的載體，帶動它們一起運(yùn)輸。w 肽是信息的信使，以引起各種各樣不同的實(shí)效的正性或異性生理活動和生化反應(yīng)調(diào)節(jié)（蛋白相比執(zhí)行其它功能更多,但很多情況下活性肽活性較高）w 分子量小，容易吸收，易于改造，易于化學(xué)合成，而高蛋白（大分子蛋白質(zhì)）不具備這一特點(diǎn)肽的生理功能-活性肽與蛋白質(zhì)生理差別 若氨基酸為二度深度開發(fā)，肽就是高蛋白的三度深度開發(fā)產(chǎn)品第四節(jié) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)w蛋白質(zhì)的多級結(jié)構(gòu)w蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系w蛋白質(zhì)的一些性質(zhì)4.1 4.1 蛋白質(zhì)的多級結(jié)

29、構(gòu)蛋白質(zhì)的多級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)-基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)( (一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)(Primary structure)(Primary structure) 其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)基礎(chǔ)。胰島素（胰島素（InsulinInsulin）的一級結(jié)構(gòu)）的一級結(jié)構(gòu)（二）（二） 蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)w 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)：指一級結(jié)構(gòu)進(jìn)一指一級結(jié)構(gòu)進(jìn)一步盤繞折疊，其主鏈形成的局部構(gòu)象步盤繞折疊，其主鏈形成的局部構(gòu)象。w

30、 二級結(jié)構(gòu)的類型：二級結(jié)構(gòu)的類型：主要有主要有 - -螺旋、螺旋、 - -折折疊、疊、 - -轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角、 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲。w 維持二級結(jié)構(gòu)的力：主要是維持二級結(jié)構(gòu)的力：主要是氫鍵氫鍵。二級結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)-肽平面w 肽平面形成是由于N元素以sp2雜化方式,使其結(jié)構(gòu)中的孤對電子和氧共軛的結(jié)果w C元素電子云也以sp2方式雜化導(dǎo)致六個原子在同一平面上 肽平面內(nèi)各個健的健長和健角肽平面內(nèi)各個健的健長和健角肽健肽健 肽?。０方。╇慕。０方。〤N長度為長度為0.133nm比比CN（0.125nm）長，但比一般的長，但比一般的CN單?。▎谓。?.145nm）短，所以肽健具有部短，所以肽健具有部分雙健

31、特性（約具有分雙健特性（約具有40雙健特性）。雙健特性）。肽平面繞肽平面繞N-C 鍵旋鍵旋轉(zhuǎn)角度用轉(zhuǎn)角度用 表示表示繞繞C -C鍵旋轉(zhuǎn)鍵旋轉(zhuǎn)的角度用的角度用 表示表示從從C 沿健軸方沿健軸方向觀察，順時向觀察，順時針方向?yàn)檎?，針方向?yàn)檎磿r針為負(fù)。反時針為負(fù)。NC 羧基碳羧基碳Aa基本結(jié)構(gòu)理論上理論上 和和 可以取可以取180至至180 之間的任一個角度。之間的任一個角度。但由于旋轉(zhuǎn)時酰胺但由于旋轉(zhuǎn)時酰胺氫和羰基氧之間的氫和羰基氧之間的位阻，所以并不是位阻，所以并不是任意二面角（任意二面角（ ， ）都是立體化學(xué)）都是立體化學(xué)所允許的。所允許的。上圖表示肽鏈中的上圖表示肽鏈中的肽單位處于一種伸

32、肽單位處于一種伸展?fàn)顟B(tài)；下圖表示展?fàn)顟B(tài)；下圖表示的是肽單位處于一的是肽單位處于一種不穩(wěn)定構(gòu)象，這種不穩(wěn)定構(gòu)象，這是由于相鄰氨基酸是由于相鄰氨基酸殘基的羰基氧之間殘基的羰基氧之間的立體干擾引起的，的立體干擾引起的，虛線表示的是羰基虛線表示的是羰基氧原子的氧原子的van der Waals半徑。半徑。旋轉(zhuǎn)本身受到肽鏈的主鏈和相旋轉(zhuǎn)本身受到肽鏈的主鏈和相鄰殘基的側(cè)鏈原子之間的立體鄰殘基的側(cè)鏈原子之間的立體干擾的限制。干擾的限制。原子間作用是限制并形成高級構(gòu)象的動力原子間作用是限制并形成高級構(gòu)象的動力肽平面和二面角示意圖肽平面和二面角示意圖R R基分布在螺旋的基分布在螺旋的外側(cè)外側(cè)，并且影響著，并且影

33、響著螺旋的形成。螺旋的形成。主鏈圍繞中心軸呈有規(guī)律主鏈圍繞中心軸呈有規(guī)律螺旋式上螺旋式上升升，形成右手螺旋；，形成右手螺旋；旋轉(zhuǎn)一周為旋轉(zhuǎn)一周為3.63.6個氨基酸殘基；螺距個氨基酸殘基；螺距為為0.54nm0.54nm；其結(jié)構(gòu)靠第一個肽平面上的其結(jié)構(gòu)靠第一個肽平面上的-NH-NH基與基與第四個肽平面上的第四個肽平面上的-CO-CO基形成的基形成的氫鍵氫鍵維持維持，氫鍵的取向幾乎與軸平行，氫鍵的取向幾乎與軸平行；（1 1） -螺旋的特征螺旋的特征二級結(jié)構(gòu)的類型二級結(jié)構(gòu)的類型（4條條-螺旋螺旋） 原纖維原纖維 微原纖維（微原纖維（11條條-螺旋）螺旋）巨原纖維巨原纖維紡錘體型紡錘體型皮質(zhì)細(xì)胞皮質(zhì)

34、細(xì)胞角質(zhì)膜角質(zhì)膜皮質(zhì)皮質(zhì)髓質(zhì)髓質(zhì)頭發(fā)頭發(fā)燙發(fā)實(shí)際上是一個生物化學(xué)過程燙發(fā)實(shí)際上是一個生物化學(xué)過程還原還原做卷做卷氧化氧化紡錘體型紡錘體型皮質(zhì)細(xì)胞皮質(zhì)細(xì)胞含有眾多含有眾多的二硫鍵的二硫鍵影響影響-螺旋穩(wěn)定的因素螺旋穩(wěn)定的因素 極大的側(cè)鏈基團(tuán)（存在空間位阻）；極大的側(cè)鏈基團(tuán)（存在空間位阻）； 連續(xù)存在的側(cè)鏈帶有相同電荷的氨基酸連續(xù)存在的側(cè)鏈帶有相同電荷的氨基酸殘基（同種電荷的互斥效應(yīng)殘基（同種電荷的互斥效應(yīng)) )； 有脯氨酸、羥脯氨酸的存在有脯氨酸、羥脯氨酸的存在（不能形成氫鍵）。（不能形成氫鍵）。（各種聚合氨基酸成螺旋小結(jié)）w Gly能形成（無R基團(tuán)妨礙氫鍵形成）w Asp lys 不能形成（側(cè)

35、鏈帶電荷排斥）在一定pH范圍內(nèi)w Pro 不能形成（不能形成氫鍵）w Leu不容易形成(R基團(tuán)較大，妨礙氫鍵形成）由由若干條肽段若干條肽段或肽鏈平或肽鏈平行或反平行排列組成行或反平行排列組成片狀片狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)；主鏈骨架上下折疊主鏈骨架上下折疊呈鋸呈鋸齒狀齒狀（AAAA長長0.36nm)0.36nm)；借相鄰借相鄰主鏈之間的氫鍵主鏈之間的氫鍵維系。維系。R R基基交替分布交替分布在片層的在片層的上下方。上下方。二級結(jié)構(gòu)的類型二級結(jié)構(gòu)的類型-折迭包括平行式和反平行式兩種類型折迭包括平行式和反平行式兩種類型主鏈骨架本身以大約主鏈骨架本身以大約180180回折回折; ; 回折部分通常由四個氨基回折部分通

36、常由四個氨基酸殘基構(gòu)成酸殘基構(gòu)成; ; 構(gòu)象依靠第一殘基的構(gòu)象依靠第一殘基的-CO-CO基基與第四殘基的與第四殘基的-NH-NH基之間形基之間形成氫鍵來維系。成氫鍵來維系。二級結(jié)構(gòu)的類型二級結(jié)構(gòu)的類型（4 4）無規(guī)卷曲）無規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的卷曲構(gòu)象卷曲構(gòu)象對于構(gòu)造蛋白執(zhí)行功能的所需的柔性對于構(gòu)造蛋白執(zhí)行功能的所需的柔性結(jié)構(gòu)來說具有重要意義結(jié)構(gòu)來說具有重要意義二級結(jié)構(gòu)的類型二級結(jié)構(gòu)的類型View of conformational change:RNase的分子結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)-螺旋螺旋-折迭折迭-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域溶菌酶分

37、子的三級結(jié)構(gòu)溶菌酶分子的三級結(jié)構(gòu)(1) (1) 主要是非共價鍵（主要是非共價鍵（次級鍵次級鍵），如疏水鍵、），如疏水鍵、氫鍵、鹽鍵、范氏引力等；氫鍵、鹽鍵、范氏引力等；(2) (2) 但也有共價鍵，如二硫鍵等。但也有共價鍵，如二硫鍵等。疏水作用是維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)疏水作用是維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)最主要的穩(wěn)定力最主要的穩(wěn)定力。疏水基。疏水基團(tuán)因疏水作用而聚向分子內(nèi)部，親水基團(tuán)多分布在分團(tuán)因疏水作用而聚向分子內(nèi)部，親水基團(tuán)多分布在分子表面。因此，具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)都是親水的。子表面。因此，具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)都是親水的。 這與生命誕生時的水環(huán)境有關(guān)這與生命誕生時的水環(huán)境有關(guān)維系三級結(jié)構(gòu)的力維系三級結(jié)構(gòu)的力

38、鍵 能w 肽鍵肽鍵 w 二硫鍵二硫鍵w 離子鍵 w 氫鍵氫鍵w 疏水鍵疏水鍵 w 范德華力范德華力 90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol這四種鍵能遠(yuǎn)小于共價鍵，稱這四種鍵能遠(yuǎn)小于共價鍵，稱次級鍵次級鍵提問：次級鍵微弱但卻是維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中主提問：次級鍵微弱但卻是維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中主要的作用力要的作用力, ,原因何在原因何在? ?（四）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（四）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)由兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈由兩條或兩條以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈相互締結(jié)相互締結(jié)在一起的聚合體。其中每條具有三級在一起的聚合體。其中每條具有三級結(jié)構(gòu)的多

39、肽鏈為一個結(jié)構(gòu)的多肽鏈為一個亞基亞基。維系蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的力是維系蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的力是次級鍵次級鍵。偶數(shù)亞基，排列對稱。偶數(shù)亞基，排列對稱。 血紅蛋白血紅蛋白(hemoglobin)(hemoglobin)的四級結(jié)構(gòu)的四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)優(yōu)越性1 1、共價鍵：二硫鍵、肽鍵、酯鍵；、共價鍵：二硫鍵、肽鍵、酯鍵；2 2、非共價鍵：氫鍵、離子鍵、疏水鍵、和范德華力、非共價鍵：氫鍵、離子鍵、疏水鍵、和范德華力一級結(jié)構(gòu)：一級結(jié)構(gòu)：共價鍵共價鍵二級結(jié)構(gòu)：二級結(jié)構(gòu)：氫鍵氫鍵三、四級結(jié)構(gòu)：三、四級結(jié)構(gòu)：次級鍵次級鍵（五）維系蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的鍵及作用力（五）維系蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的鍵及作用力隨著結(jié)構(gòu)層次上升隨著結(jié)構(gòu)層次

40、上升, ,鍵的作用鍵的作用能力越弱能力越弱, ,符合物質(zhì)構(gòu)成一般符合物質(zhì)構(gòu)成一般規(guī)律規(guī)律穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的力穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的力鹽鍵鹽鍵氫鍵氫鍵疏疏水水鍵鍵范德華力范德華力二二硫硫鍵鍵酯鍵酯鍵4.2 蛋白結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系w 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)而影蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)而影響功能響功能w 蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)決定了其功能蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)決定了其功能(1)(1)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)而影響功能蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)而影響功能(1)(1)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)而影響功能蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)而影響功能鐮狀細(xì)胞貧血鐮狀細(xì)胞貧血（sick-cell anemia

41、）從患者紅細(xì)胞中鑒定出特異）從患者紅細(xì)胞中鑒定出特異的鐮刀型或月牙型細(xì)胞。的鐮刀型或月牙型細(xì)胞。-鏈鏈 1 2 3 4 5 6 7Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-LysHb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys Val 取代取代Glu含氧含氧-HbAO2O2粘性疏水斑點(diǎn)粘性疏水斑點(diǎn)含氧含氧HbS脫氧脫氧HbS疏水位點(diǎn)疏水位點(diǎn)血紅蛋白分子凝集血紅蛋白分子凝集(2) 蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)直接決定其功能蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)直接決定其功能w 高級結(jié)構(gòu)變化，其許多結(jié)構(gòu)性質(zhì)就會改變（如變性失活）w 高級結(jié)構(gòu)及構(gòu)象微調(diào)，其活性也會發(fā)生很大變化血紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白構(gòu)

42、象的微調(diào)血紅蛋白構(gòu)象的微調(diào)- -構(gòu)象改變構(gòu)象改變- -生理功能改變生理功能改變血紅素在蛋白中的位置血紅素在蛋白中的位置血紅素血紅素氧結(jié)合引起蛋白局部構(gòu)象變化氧結(jié)合引起蛋白局部構(gòu)象變化局部構(gòu)象變化引發(fā)關(guān)聯(lián)蛋白構(gòu)象變化局部構(gòu)象變化引發(fā)關(guān)聯(lián)蛋白構(gòu)象變化氧氣結(jié)合最終引起整體構(gòu)象變化w 氧結(jié)合形成的構(gòu)象改變，改變了四級結(jié)構(gòu)相成的鹽鍵，使其它亞基構(gòu)象變化，使其它亞基轉(zhuǎn)變?yōu)楦H氧構(gòu)象，形成協(xié)同作用方便了氧的運(yùn)輸可以通過其它分子限制蛋白構(gòu)象的微調(diào)變化4.3 蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)( (一一) ) 膠體性質(zhì)膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)的分子量很大，但它在水中蛋白質(zhì)的分子量很大，但它在水中能夠能夠形成膠體溶液形成膠體溶液(蛋白表面

43、有帶電蛋白表面有帶電基團(tuán)基團(tuán),但不同于化學(xué)溶膠吸附金屬離但不同于化學(xué)溶膠吸附金屬離子而帶電子而帶電)。蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶。蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典型性質(zhì)，如丁達(dá)爾現(xiàn)象、布郎液的典型性質(zhì)，如丁達(dá)爾現(xiàn)象、布郎運(yùn)動等運(yùn)動等水膜水膜和同種和同種電荷排斥作用電荷排斥作用是膠體穩(wěn)是膠體穩(wěn)定的原因定的原因利用膠體性質(zhì)可用于蛋白的分離：蛋白沉淀利用膠體性質(zhì)可用于蛋白的分離：蛋白沉淀 由前述可知由前述可知, , 維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的主要因素是蛋白質(zhì)分維持蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的主要因素是蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和雙電層。若用化學(xué)或物理的方法破壞蛋子表面的水化膜和雙電層。若用化學(xué)或物理的方法破壞蛋白質(zhì)的這兩種因素，則蛋

44、白質(zhì)分子將凝聚而沉淀。白質(zhì)的這兩種因素，則蛋白質(zhì)分子將凝聚而沉淀。 方法有：方法有：（1 1）鹽析沉淀）鹽析沉淀中性鹽（硫酸銨）既中和蛋白所帶電荷又破壞水化膜。中性鹽（硫酸銨）既中和蛋白所帶電荷又破壞水化膜。（2）有機(jī)溶劑沉淀）有機(jī)溶劑沉淀w 有機(jī)溶劑之所以能使酶沉淀析出，主要是由于有機(jī)溶劑之所以能使酶沉淀析出，主要是由于有機(jī)溶劑的存在會使溶液的介電常數(shù)降低。例有機(jī)溶劑的存在會使溶液的介電常數(shù)降低。例如，如，20時水的介電常數(shù)為時水的介電常數(shù)為80 xl0-12Fm，而，而82乙醇水溶液的介電常數(shù)為乙醇水溶液的介電常數(shù)為40 x10-12Fmw 溶液的介電常數(shù)降低，就使溶質(zhì)分子間的靜電溶液的介

45、電常數(shù)降低，就使溶質(zhì)分子間的靜電引力增大，互相吸引而易于凝集。同時，對于引力增大，互相吸引而易于凝集。同時，對于具有水膜的分子來說，有機(jī)溶劑與水互相作用具有水膜的分子來說，有機(jī)溶劑與水互相作用使溶質(zhì)分子表面的水膜被破壞，也使其溶解度使溶質(zhì)分子表面的水膜被破壞，也使其溶解度降低而沉淀析出。降低而沉淀析出。（3）等電點(diǎn)沉淀法）等電點(diǎn)沉淀法w 蛋白顆粒間無電荷的排斥作用，易于形成蛋白顆粒間無電荷的排斥作用，易于形成聚集成大顆粒，不穩(wěn)定，易于沉淀析出。聚集成大顆粒，不穩(wěn)定，易于沉淀析出。（4）重金屬鹽沉淀）重金屬鹽沉淀w 重金屬鹽通常水化半徑小，不易水化方式分散在溶液中。重金屬鹽通常水化半徑小，不易水

46、化方式分散在溶液中。w 蛋白質(zhì)分子上含氧或含氮的基團(tuán)蛋白質(zhì)分子上含氧或含氮的基團(tuán), 如如RCOO、RNH2屬于屬于硬堿，容易跟硬酸金屬離子，如堿金屬離子、堿土金屬離子硬堿，容易跟硬酸金屬離子，如堿金屬離子、堿土金屬離子和和Fe（）、）、Al（）、）、Cr（）等之間由于正負(fù)電荷的）等之間由于正負(fù)電荷的吸引作用而生成蛋白質(zhì)鹽吸引作用而生成蛋白質(zhì)鹽（鹽析機(jī)理）（鹽析機(jī)理）w 而含硫基團(tuán)，如而含硫基團(tuán)，如RSH、RS和和R1S-SR2 屬于軟堿，容易與屬于軟堿，容易與軟酸金屬，如軟酸金屬，如Ag（）、）、Cu（）、）、Hg（）、）、Au（）、）、Hg（）、）、Pt（）等反應(yīng)，其反應(yīng)方式偏向于共價力作）

47、等反應(yīng)，其反應(yīng)方式偏向于共價力作用用,產(chǎn)物十分穩(wěn)定產(chǎn)物十分穩(wěn)定w 軟酸金屬離子與蛋白質(zhì)硫原子之間形成配合物，軟酸金屬離子與蛋白質(zhì)硫原子之間形成配合物， 使蛋白質(zhì)使蛋白質(zhì)分子間以金屬離子為中心交聯(lián)形成超級大分子而沉淀分子間以金屬離子為中心交聯(lián)形成超級大分子而沉淀， 此此時蛋白質(zhì)變性、沉淀不可逆。時蛋白質(zhì)變性、沉淀不可逆。（4）生物堿試劑）生物堿試劑茶葉中的鞣酸還能與食物中的蛋白質(zhì)結(jié)合生成一種塊狀的、不易消化吸收的鞣酸蛋白，導(dǎo)致便秘癥的產(chǎn)生。 （羧酸和蛋白堿性基團(tuán)結(jié)合，起搭橋作用（羧酸和蛋白堿性基團(tuán)結(jié)合，起搭橋作用- -聚電解聚電解質(zhì)沉淀原理）質(zhì)沉淀原理）（5）變性沉淀w 目的分子與非目的分子性質(zhì)

48、上的差異w 對熱、表面活性劑、酸堿的穩(wěn)定性差異w 變性后蛋白內(nèi)部基團(tuán)暴露，很容易通過分子間相互作用聚集而沉淀蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)偏酸溶液中帶正電荷，蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)偏酸溶液中帶正電荷，在等電點(diǎn)偏堿溶液中帶負(fù)電荷，在等在等電點(diǎn)偏堿溶液中帶負(fù)電荷，在等電點(diǎn)時為兼性離子。電點(diǎn)時為兼性離子。蛋白質(zhì)是人體重要的緩沖劑。蛋白質(zhì)是人體重要的緩沖劑。（二）兩性解離性質(zhì)（二）兩性解離性質(zhì)(電性電性) 蛋白質(zhì)不管肽鏈有多長仍有自由的蛋白質(zhì)不管肽鏈有多長仍有自由的-NH2或或-CO2H存在，在肽存在，在肽鏈的側(cè)鏈也有尚未結(jié)合的極性基團(tuán)，如賴氨酸的氨基、谷氨酸鏈的側(cè)鏈也有尚未結(jié)合的極性基團(tuán)，如賴氨酸的氨基、谷氨酸的羧基、半胱

49、氨酸的巰基等。的羧基、半胱氨酸的巰基等。 這些堿性、酸性基團(tuán)在溶液中會解離（兩性離子），解離的這些堿性、酸性基團(tuán)在溶液中會解離（兩性離子），解離的程度與離子的性質(zhì)、溶液的程度與離子的性質(zhì)、溶液的pH值、蛋白質(zhì)中游離基團(tuán)的性質(zhì)合值、蛋白質(zhì)中游離基團(tuán)的性質(zhì)合數(shù)目等有關(guān)。其兩性解離可表示為數(shù)目等有關(guān)。其兩性解離可表示為PNH2CO2HP+NH3CO2-OH-H+OH-H+PNH2CO2-P+NH3CO2H兩性兩性pH = pI 負(fù)離子負(fù)離子pH pI 正離子正離子pH NH4 K Na Mg Ca SO4 Cl NO3 ClO4 SCNw 靠近序列左側(cè)靠近序列左側(cè)的離子對蛋自質(zhì)的穩(wěn)定作用越強(qiáng)，的離子

50、對蛋自質(zhì)的穩(wěn)定作用越強(qiáng)，這些鹽能增加蛋白質(zhì)周圍的水簇，引起系統(tǒng)總自由這些鹽能增加蛋白質(zhì)周圍的水簇，引起系統(tǒng)總自由能損失（水的熵降低，也可看成水分子受約束，降能損失（水的熵降低，也可看成水分子受約束，降低了對蛋白質(zhì)膨脹及碰撞失活低了對蛋白質(zhì)膨脹及碰撞失活,或降低了水分子化學(xué)或降低了水分子化學(xué)反應(yīng)活性）。反應(yīng)活性）?；瘜W(xué)因素化學(xué)因素重金屬鹽重金屬鹽（1）在醫(yī)藥上，F(xiàn)eCl3可用作止血劑，就是利用了重金屬離子對蛋白質(zhì)的凝固作用；紅汞常用于膿、傷口表面的消毒，就是利用了汞離子的殺菌作用；有的眼藥水是用很稀的AgNO3溶液配制成的，就是利用了Ag+的殺菌消毒作用（2）在農(nóng)藥上，廣泛使用的“波爾多液”是由

51、石灰乳和膽礬制成的，就是利用了Cu2+的殺菌、殺蟲作用（3）在日常生活中，許多人都知道用Ag、Pt、Au等器皿盛放的食物不易變質(zhì)，就是由于溶解在食物中的極少量的Ag+、Pt+、Au3+等離子能殺死細(xì)菌的緣故機(jī)理：（1）結(jié)合上蛋白質(zhì)鹽鍵，形成不溶解性的重金屬鹽； （2）破壞二硫鍵NoImage物理性質(zhì)：物理性質(zhì)：旋光性改變旋光性改變?nèi)芙舛认陆等芙舛认陆党两德噬叱两德噬吖馕斩仍黾庸馕斩仍黾踊瘜W(xué)性質(zhì)：化學(xué)性質(zhì)：官能團(tuán)反應(yīng)性增加官能團(tuán)反應(yīng)性增加易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解生物學(xué)性質(zhì)：生物學(xué)性質(zhì)：原有生物學(xué)活性喪失原有生物學(xué)活性喪失抗原性改變抗原性改變都與蛋白構(gòu)象改變基團(tuán)外露有關(guān)變性蛋白質(zhì)的特征

52、變性蛋白質(zhì)的特征變性與凝膠形成-鹵水點(diǎn)豆腐疏水作用疏水作用氫鍵結(jié)合氫鍵結(jié)合離子鍵離子鍵配位鍵配位鍵w 二價陽離子如鈣離子，二價陽離子如鈣離子，除了中和膠體電荷外，除了中和膠體電荷外，還可通過配位鍵搭橋方還可通過配位鍵搭橋方式幫助凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形式幫助凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成成w 這是因?yàn)樽冃缘鞍咨嫌羞@是因?yàn)樽冃缘鞍咨嫌泻芏嗵峁╇娮訉Φ牧u基很多提供電子對的羥基和羧基，而鈣離子提供和羧基，而鈣離子提供四個空軌道配對的，它四個空軌道配對的，它可在多個變性蛋白松散可在多個變性蛋白松散鏈間起到搭橋作用。鏈間起到搭橋作用。蛋白質(zhì)的變性如不超過一定的限度，蛋白質(zhì)的變性如不超過一定的限度，經(jīng)適當(dāng)處理后，可重新變?yōu)樘烊坏?/p>

53、白經(jīng)適當(dāng)處理后，可重新變?yōu)樘烊坏鞍踪|(zhì)，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性。質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性。與導(dǎo)致變性的因素、蛋白質(zhì)種類、蛋與導(dǎo)致變性的因素、蛋白質(zhì)種類、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的改變程度相關(guān)。白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的改變程度相關(guān)。蛋白質(zhì)的復(fù)性（蛋白質(zhì)的復(fù)性（renaturationrenaturation）核糖核酸酶的變性與復(fù)性核糖核酸酶的變性與復(fù)性（四）蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（四）蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)雙縮脲：是兩分子的尿素經(jīng)加熱失去一分雙縮脲：是兩分子的尿素經(jīng)加熱失去一分子子NHNH3 3而得到的產(chǎn)物。而得到的產(chǎn)物。雙縮脲反應(yīng)：雙縮脲反應(yīng)：雙縮脲雙縮脲 / / 兩個兩個以上肽鍵的多肽以上肽鍵的多肽 + + 堿性硫堿性

54、硫酸銅酸銅 紫紅色或藍(lán)紫色紫紅色或藍(lán)紫色絡(luò)合物絡(luò)合物為數(shù)不多的利用蛋白整體性質(zhì)的顯色反應(yīng)為數(shù)不多的利用蛋白整體性質(zhì)的顯色反應(yīng)反應(yīng)名稱反應(yīng)名稱試試 劑劑顏色顏色反應(yīng)有關(guān)基團(tuán)反應(yīng)有關(guān)基團(tuán)有 此 反 應(yīng) 的有 此 反 應(yīng) 的蛋 白 質(zhì) 或 氨蛋 白 質(zhì) 或 氨基酸基酸雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)NaOH、CuSO2紫色或粉紅紫色或粉紅色色二個以上肽鍵二個以上肽鍵所有蛋白質(zhì)所有蛋白質(zhì)米倫反應(yīng)米倫反應(yīng)H g N O3、Hg(NO3)2及及HNO3混合物混合物紅色紅色 Tyr黃色反應(yīng)黃色反應(yīng)濃濃HNO3及及NH3黃色、橘色黃色、橘色 Tyr、Phe乙醛酸反應(yīng)乙醛酸反應(yīng)(Hopking-Cole反反應(yīng)應(yīng))乙醛酸試劑

55、及濃乙醛酸試劑及濃H2SO4紫色紫色 Trp坂口反應(yīng)坂口反應(yīng)(Sakaguchi反應(yīng)反應(yīng))-萘酚、萘酚、NaClO紅色紅色胍基胍基Arg酚試劑反應(yīng)酚試劑反應(yīng)(Folin-Cioculteu反反應(yīng)應(yīng))堿性堿性CuSO4及磷及磷鎢酸鎢酸-鉬酸鉬酸藍(lán)色藍(lán)色酚基、吲哚基酚基、吲哚基Tyr茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)茚三酮茚三酮藍(lán)色藍(lán)色自由氨基及羧基自由氨基及羧基-氨基酸氨基酸 蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)OHN第五節(jié) 蛋白質(zhì)研究相關(guān)技術(shù)w分離w測序w鑒定5.1 蛋白質(zhì)的分離純化蛋白質(zhì)的分離純化 層析層析 電泳電泳（二）分離方法分類介紹利用物質(zhì)分子量、密度、形狀的不同，利用物質(zhì)分子量、密度、形狀的不同，經(jīng)超

56、速離心后分布于不同的液層而分離。經(jīng)超速離心后分布于不同的液層而分離。超速離心也可用來測定蛋白質(zhì)的分子量，超速離心也可用來測定蛋白質(zhì)的分子量，蛋白質(zhì)的分子量與其沉降系數(shù)蛋白質(zhì)的分子量與其沉降系數(shù)S S成正比。成正比。( () )分子大?。ǔ匐x心）分子大?。ǔ匐x心）()分子大小(凝膠過濾分離蛋白質(zhì)凝膠過濾分離蛋白質(zhì))n概念：概念： 在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出，質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。稱為鹽析。n常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。

57、 ()溶解度溶解度-鹽析鹽析鹽析時，溶液的鹽析時，溶液的pHpH在蛋白質(zhì)的在蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)處等電點(diǎn)處效果最好。效果最好。鹽析沉淀蛋白質(zhì)時，通常不會引起蛋白質(zhì)的變性。鹽析沉淀蛋白質(zhì)時，通常不會引起蛋白質(zhì)的變性。分段鹽析：半飽和硫酸銨溶液可沉淀血漿球蛋白，分段鹽析：半飽和硫酸銨溶液可沉淀血漿球蛋白，而飽和硫酸銨溶液可沉淀血漿清蛋白。而飽和硫酸銨溶液可沉淀血漿清蛋白。()溶解度溶解度-鹽析鹽析n 凡能與水以任意比例混合的有機(jī)溶劑，凡能與水以任意比例混合的有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可用于沉淀如乙醇、甲醇、丙酮等，均可用于沉淀蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。n沉淀原理是：沉淀原理是：A A、脫蛋白膠體上水膜作用

58、；、脫蛋白膠體上水膜作用；B B、使水的介電常數(shù)降低，蛋白分子異種、使水的介電常數(shù)降低，蛋白分子異種電荷相互吸引力增加電荷相互吸引力增加, ,蛋白質(zhì)溶解度降低。蛋白質(zhì)溶解度降低。 ( () )溶解度溶解度- -有機(jī)溶劑沉淀有機(jī)溶劑沉淀( () )電荷差異（離子交換層析）電荷差異（離子交換層析）( () )親和特性（親和層析）親和特性（親和層析）N HC HCOR4N HC HCOR3N HC HCOR2N HC HCOR1(1)(1)、末端分析、末端分析N N末端測定末端測定SangerSanger法法EdmanEdman法法DNSDNS法法氨肽酶法氨肽酶法C C末端測定末端測定肼解法肼解法羧

59、肽酶法羧肽酶法5.2 5.2 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定2 2、二硫鍵的拆開和肽鏈的分離、二硫鍵的拆開和肽鏈的分離3 3、肽鏈的部分水解和肽段的分離、肽鏈的部分水解和肽段的分離（1 1）溴化氰裂解）溴化氰裂解（2 2）部分酸水解）部分酸水解（3 3）酶水解（牢記四種酶解方式）酶水解（牢記四種酶解方式）?？疾靸?nèi)容w 酸堿w CNBrw 酶（1 1）酸水解）酸水解w 常用常用6 mol/L的鹽酸或的鹽酸或4 mol/L的硫酸在的硫酸在105-110條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時間約條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時間約20小時。小時。w 此法的優(yōu)點(diǎn)是此法的優(yōu)點(diǎn)是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋不容易引起水解產(chǎn)物

60、的消旋化。缺點(diǎn)是色氨酸被沸酸完全破壞化。缺點(diǎn)是色氨酸被沸酸完全破壞；w 含有含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解；天門冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)小部分被分解；天門冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基鏈的酰胺基被水解成了羧基。肽鏈的水解方式肽鏈的水解方式（）堿水解（）堿水解w 一般用一般用5 mol/L氫氧化鈉煮沸氫氧化鈉煮沸10-20小時。小時。w 由于水解過程中由于水解過程中許多氨基酸都受到不同程許多氨基酸都受到不同程度的破壞度的破壞，產(chǎn)率不高。，產(chǎn)率不高。w 部分的水解部分的水解產(chǎn)物發(fā)生產(chǎn)物發(fā)生消旋化消旋化。w 該法的優(yōu)點(diǎn)是該法的優(yōu)點(diǎn)是色氨酸色氨酸