蛋白質的理化性質匯總課件

1、蛋白質的理化性質和分類蛋白質的理化性質和分類新泰職工中專新泰職工中專 徐徐云云2011.08 具有氨基酸性質具有氨基酸性質 兩性電離兩性電離 紫外吸收性質紫外吸收性質 呈色反應呈色反應 具有生物大分子特性具有生物大分子特性 膠體性質膠體性質 沉淀、變性和凝固等沉淀、變性和凝固等一、理化性質一、理化性質 2011.08（一）蛋白質的兩性電離（一）蛋白質的兩性電離 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。

2、 * 蛋白質的等電點蛋白質的等電點( isoelectric point, pI) 當蛋白質溶液處于某一當蛋白質溶液處于某一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，正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電凈電荷為零荷為零，此時溶液的，此時溶液的pH稱為蛋白質的等電點。稱為蛋白質的等電點。2011.08人體蛋白質，人體蛋白質，pI 5.0在人體體液在人體體液pH7.4的環(huán)境下，的環(huán)境下，帶負電荷帶負電荷PrNH3+COOHPrNH3+COO- -PrNH2COO- -OH- -H +OH- -H +兼性離子pH=pI陽離子pHpIpH=pIpHpIpHpI兼性

3、離子兼性離子 2011.08 電泳電泳 定義：定義：帶電粒子在電場中向著與其電性相反的帶電粒子在電場中向著與其電性相反的 電極移動的現(xiàn)象。電極移動的現(xiàn)象。u Pr分子在溶液中可帶凈的負電荷或帶凈的正電分子在溶液中可帶凈的負電荷或帶凈的正電 荷，故可在電場中發(fā)生移動。荷，故可在電場中發(fā)生移動。u 不同的蛋白質分子不同的蛋白質分子所帶電荷量不同，且分子大所帶電荷量不同，且分子大 小也不同，小也不同，故在電場中的泳動速度也不同，由故在電場中的泳動速度也不同，由 此可彼此分離。此可彼此分離。2011.08膠體膠體知識鏈接知識鏈接膠體概念2011.08（二）親水膠體性質（二）親水膠體性質 蛋白質分子的直

4、徑可達蛋白質分子的直徑可達1100nm，為膠粒范圍之內。，為膠粒范圍之內。 蛋白質膠體穩(wěn)定的因素蛋白質膠體穩(wěn)定的因素: 水化膜水化膜 顆粒表面電荷顆粒表面電荷2011.08膠體性應用（純化蛋白質）膠體性應用（純化蛋白質）* 透析透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白質與小分子化合物利用透析袋把大分子蛋白質與小分子化合物分開的方法。分開的方法。2011.08臨床應用臨床應用人工腎人工腎血液透析圖血液透析圖2011.08u 鹽析法鹽析法u 有機溶劑沉淀法有機溶劑沉淀法u 免疫沉淀法免疫沉淀法u某些酸類沉淀法某些酸類沉淀法u重金屬鹽沉淀法重金屬鹽沉淀法（三）蛋白質的沉淀（三）蛋白質的沉淀 2

5、011.081.鹽析法鹽析法定定 義：義：加入大量中性鹽以破壞加入大量中性鹽以破壞Pr的穩(wěn)定因素并的穩(wěn)定因素并 使從溶液中沉淀析出的現(xiàn)象。使從溶液中沉淀析出的現(xiàn)象。原原 理理: 破壞破壞Pr兩個穩(wěn)定因素：水化膜和電荷層兩個穩(wěn)定因素：水化膜和電荷層中性鹽：中性鹽：(NH4)2SO4；Na2SO4；NaCl等等優(yōu)優(yōu) 點點：Pr不變性不變性，常用，常用蛋白質沉淀方法蛋白質沉淀方法2011.08試劑：試劑： 丙酮丙酮、乙醇、甲醇等親水溶劑、乙醇、甲醇等親水溶劑原理：原理： 與與H2O結合，破壞水化層結合，破壞水化層優(yōu)點：優(yōu)點：分辨率優(yōu)于鹽析法，能使某一分辨率優(yōu)于鹽析法，能使某一Pr在狹小有機溶劑在狹小

6、有機溶劑 濃度范圍內沉淀。濃度范圍內沉淀。缺點：缺點：易使易使Pr變性變性應用：應用：pI沉淀沉淀Pr。調節(jié)溶液。調節(jié)溶液pH到某到某Pr的的pI，加上丙酮，加上丙酮 破壞水化膜，破壞水化膜，Pr沉淀。沉淀。注意：注意：防止防止Pr在分離過程中發(fā)生變性：在分離過程中發(fā)生變性：04 下進行；下進行； 有機溶劑濃度不能太高，有機溶劑濃度不能太高，Pr沉淀后立即分離沉淀后立即分離2.有機溶劑沉淀法有機溶劑沉淀法蛋白質沉淀方法蛋白質沉淀方法2011.08定定 義：義：加入某些酸類與蛋白質正離子結合成不加入某些酸類與蛋白質正離子結合成不 溶性的鹽而沉淀析出的現(xiàn)象。溶性的鹽而沉淀析出的現(xiàn)象。原原 理理:

7、破壞破壞Pr一個穩(wěn)定因素：電荷層一個穩(wěn)定因素：電荷層常用酸：常用酸：三氯醋酸、濃硝酸、苦味酸等三氯醋酸、濃硝酸、苦味酸等優(yōu)優(yōu) 點點：Pr變性變性，常用于臨床檢驗，常用于臨床檢驗蛋白質沉淀方法蛋白質沉淀方法3.3.某些酸類沉淀法某些酸類沉淀法2011.08定定 義：義：加入重金屬離子與蛋白質負離子結合成加入重金屬離子與蛋白質負離子結合成 不溶性的鹽而沉淀析出的現(xiàn)象。不溶性的鹽而沉淀析出的現(xiàn)象。原原 理理: 生成不溶性蛋白質鹽生成不溶性蛋白質鹽常用酸：常用酸：Cu、Ag、Hg、Pb等等優(yōu)優(yōu) 點點：Pr變性變性，臨床用于搶救重金屬鹽中毒的病人，臨床用于搶救重金屬鹽中毒的病人蛋白質沉淀方法蛋白質沉淀方

8、法4.4.某些酸類沉淀法某些酸類沉淀法2011.08 電泳電泳 定義：定義：帶電粒子在電場中向著與其電性相反的帶電粒子在電場中向著與其電性相反的電極移動的現(xiàn)象。電極移動的現(xiàn)象。u Pr分子在溶液中可帶凈的負電荷或帶凈的正電分子在溶液中可帶凈的負電荷或帶凈的正電 荷，故可在電場中發(fā)生移動。荷，故可在電場中發(fā)生移動。u 不同的蛋白質分子不同的蛋白質分子所帶電荷量不同，且分子大所帶電荷量不同，且分子大 小也不同，小也不同，故在電場中的泳動速度也不同，由此故在電場中的泳動速度也不同，由此可彼此分離。可彼此分離。2011.08（四）蛋白質的變性（四）蛋白質的變性 在某些在某些物理和化學因素作用物理和化學

9、因素作用下，蛋白下，蛋白質特定的質特定的空間構象被破壞空間構象被破壞，從而導致其，從而導致其理理化性質改變和生物活性的喪失化性質改變和生物活性的喪失。* 蛋白質的變性蛋白質的變性(denaturation) 概念概念2011.08 造成變性的因素造成變性的因素 1）物理因素：物理因素：高溫、高壓、脫水、射線等高溫、高壓、脫水、射線等 2）化學因素：化學因素：強酸、強堿、重金屬鹽、生強酸、強堿、重金屬鹽、生 物堿試劑、尿素等物堿試劑、尿素等 變性的本質變性的本質 破壞蛋白質空間結構破壞蛋白質空間結構（非共價鍵和二硫（非共價鍵和二硫鍵），鍵），不改變蛋白質的一級結構不改變蛋白質的一級結構（肽鍵、（

10、肽鍵、分子組成、分子量不變）。分子組成、分子量不變）。2011.08變性后的表現(xiàn)：變性后的表現(xiàn)：v生物活性喪失生物活性喪失v理化性質改變理化性質改變溶解度降低溶解度降低粘度增加粘度增加結晶能力消失結晶能力消失易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解2011.08 防止變性防止變性：低溫保存生物制品：低溫保存生物制品 應用舉例應用舉例 利用變性利用變性：酒精消毒、高壓滅菌：酒精消毒、高壓滅菌 取代變性取代變性：乳品解毒：乳品解毒( (用于急救用于急救重金重金 屬屬中毒中毒)2011.08變性與復性變性與復性(renaturation) 變性變性可逆變性：可逆變性：Pr變性后如將變性劑除去，該變性后如將變性劑

11、除去，該Pr分子的分子的 天然構象和生物學活性還天然構象和生物學活性還能恢復能恢復。不可逆變性：不可逆變性：若變性條件強烈，作用時間長，構象若變性條件強烈，作用時間長，構象 變化大，理化性質變化大，理化性質難以恢復難以恢復。復性復性2011.08基因工程研究所基因工程研究所 肖維威肖維威蛋白質變性后的絮狀物加熱可變成比較堅蛋白質變性后的絮狀物加熱可變成比較堅固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。 凝固是蛋白質變性后進一步發(fā)展的不可逆凝固是蛋白質變性后進一步發(fā)展的不可逆的結果。所以的結果。所以凝固的蛋白質一定變性、沉淀。凝固的蛋白質一定變性、沉淀。概念：

12、概念：（五）（五） 蛋白質的蛋白質的凝固作用凝固作用特點：特點：2011.08蛋白質變性后的絮狀物加熱可變成比較堅蛋白質變性后的絮狀物加熱可變成比較堅固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。 凝固是蛋白質變性后進一步發(fā)展的不可逆凝固是蛋白質變性后進一步發(fā)展的不可逆的結果。的結果。概念：概念：（五）（五） 蛋白質的蛋白質的凝固作用凝固作用特點：特點：2011.08變性的蛋白質易于沉淀，有時蛋白質發(fā)生沉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。淀，但并不變性。蛋白質的變性、沉淀和凝固的關系蛋白質的變性、沉淀和凝固的關系 凝固是蛋白質變性后進一步發(fā)

13、展的不可逆凝固是蛋白質變性后進一步發(fā)展的不可逆的結果。所以的結果。所以凝固的蛋白質一定變性、沉淀。凝固的蛋白質一定變性、沉淀。v 變性變性Pr不一定沉淀不一定沉淀 v 沉淀沉淀Pr不一定變性不一定變性v 變性變性/沉淀的沉淀的Pr不一定凝固不一定凝固 v 凝固的凝固的Pr則一定變性、沉淀則一定變性、沉淀2011.08基因工程研究所基因工程研究所 肖維威肖維威v 變性變性Pr不一定沉淀不一定沉淀 v 沉淀沉淀Pr不一定變性不一定變性v 變性變性/沉淀的沉淀的Pr不一定凝固不一定凝固 v 凝固的凝固的Pr則一定變性、沉淀則一定變性、沉淀變性后的蛋白質由于疏水基團的暴露而易于沉淀，但變性后的蛋白質由

14、于疏水基團的暴露而易于沉淀，但沉淀的蛋白質不一定都是變性后的蛋白質。沉淀的蛋白質不一定都是變性后的蛋白質。 加熱使蛋白質變性并凝聚成塊狀。因此，凡凝固的蛋加熱使蛋白質變性并凝聚成塊狀。因此，凡凝固的蛋白質一定發(fā)生變性。白質一定發(fā)生變性。 蛋白質的變性、沉淀和凝固的關系蛋白質的變性、沉淀和凝固的關系 2011.08變性變性物理因素：加熱、紫外線照射、超聲、劇烈震蕩等物理因素：加熱、紫外線照射、超聲、劇烈震蕩等化學因素：強酸、強堿、有機溶劑、重金屬鹽等化學因素：強酸、強堿、有機溶劑、重金屬鹽等沉淀沉淀改變改變pHpH至至pIpI（變性蛋白質變性蛋白質）破壞水溶液中蛋白質破壞水溶液中蛋白質的水化膜和

15、中和電荷的水化膜和中和電荷（蛋白質未變性）（蛋白質未變性）凝固凝固加熱加熱（變性，不再溶解）（變性，不再溶解）變性不一定沉淀變性不一定沉淀沉淀不一定變性沉淀不一定變性凝固則一定變性、沉淀凝固則一定變性、沉淀加熱加熱2011.08（六）蛋白質的紫外吸收（六）蛋白質的紫外吸收由于蛋白質分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸由于蛋白質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。蛋白質的峰。蛋白質的OD280與其濃度呈正比關系，因與其濃度呈正比關系，因此可作此可作蛋白質定量測定蛋白質定量測定。注：注：OD 是是optical density（光密度）

16、的縮寫，（光密度）的縮寫，表示被檢測物吸收掉的光密度，是檢測方法里表示被檢測物吸收掉的光密度，是檢測方法里的專有名詞，檢測單位用的專有名詞，檢測單位用OD值表示，值表示，2011.08（七）蛋白質的呈色反應（七）蛋白質的呈色反應1.雙縮脲反應雙縮脲反應(biuret reaction)蛋白質和多肽分子中蛋白質和多肽分子中肽鍵肽鍵在稀堿溶液中與在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，生成紫紅色的蛋白質硫酸銅共熱，生成紫紅色的蛋白質-Cu2+復合物，復合物，此反應稱為雙縮脲反應。此反應稱為雙縮脲反應。2. Folin 酚試劑法酚試劑法(Lowrys法法) 在雙縮脲反應的基礎上，生成的蛋白質在雙縮脲反應的基礎上，

17、生成的蛋白質-Cu2+復合物中所含的復合物中所含的酪氨酸酚基酪氨酸酚基與與Folin-酚試劑酚試劑(磷鉬酸和磷鎢酸化合物磷鉬酸和磷鎢酸化合物)反應，生產藍色的化合反應，生產藍色的化合物物(鉬藍和鎢藍的混合物鉬藍和鎢藍的混合物)。2011.08 反應反應 試劑試劑 顏色顏色 反應基團反應基團 反應的反應的Pr及及AA雙縮脲反應雙縮脲反應 NaOH,稀稀CuSO4 紫或粉紫或粉 2個以上肽鍵個以上肽鍵 所有蛋白質所有蛋白質Millon反應反應 Millon,硝酸，亞硝酸硝酸，亞硝酸 紅色紅色 酚基酚基 Tyr黃色反應黃色反應 HNO3及及NH3 黃、橘黃黃、橘黃 苯基苯基 Phe,Tyr乙醛酸反應

18、乙醛酸反應 乙醛酸乙醛酸H2SO4 紫紅紫紅 吲哚吲哚 Trp坂口反應坂口反應 次氯酸鈉次氯酸鈉,萘酚萘酚 紅色紅色 胍基胍基 ArgFolin酚試劑反應酚試劑反應 CuSO4磷鎢酸磷鎢酸-鉬酸鉬酸 蘭色蘭色 酚基酚基 Tyr 茚三酮反應茚三酮反應 茚三酮茚三酮 紫蘭色紫蘭色 游離氨、羧基游離氨、羧基 Pro和羥和羥Pro呈黃色呈黃色（七）（七）蛋白質的呈色反應蛋白質的呈色反應2011.08二、蛋白質的生物學功能二、蛋白質的生物學功能( (一一) ) 蛋白質在生物體內的分布蛋白質在生物體內的分布特征特征 1 1. .分布廣分布廣 所有器官、組織都含有蛋白質；所有器官、組織都含有蛋白質；細細 胞胞的各個部分都含有的各個部分都含有蛋白蛋白2 2. .含量高含量高 蛋白質占人體干重的蛋白質占人體干重的4545，某些，某些組組 織織含量更高，例如脾、肺及含量更高，例如脾、肺及橫紋肌橫紋肌 等等高達高達8080。3.3.種類多種類多 人體中蛋白質種類達十萬余種人體中蛋白質種類達十萬余種，每每 種種蛋白質都有其特定的結構與功能。蛋白質都有其特定的結構與功能。2011.081.作為生物催化劑（酶）作為生物催化劑（酶）2.代謝調節(jié)作用代謝調節(jié)作用