緒論及蛋白質(zhì)

1、生 物 化 學(xué)緒論1生物化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系2生物化學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用3生物化學(xué)的發(fā)展歷史4我國生物化學(xué)方面的成就5生物化學(xué)的研究內(nèi)容6生物化學(xué)的知識體系7如何學(xué)好生物化學(xué) 化 學(xué) 生 物 學(xué) 生 物 化 學(xué)生理學(xué)遺傳學(xué)栽培、育種生態(tài)生物化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系1、工業(yè)上 食品工業(yè)、生物藥物、發(fā)酵工業(yè)、環(huán)保工業(yè)、化妝品工業(yè)、制革工業(yè)、國防工業(yè)等。2、農(nóng)業(yè)上 生物固氮、優(yōu)質(zhì)品種培育、優(yōu)良品種鑒定、 生物肥料、生物農(nóng)藥等。3、畜牧業(yè)： 肉、蛋、乳中的蛋白質(zhì)，脂肪等深加工。4、醫(yī)藥衛(wèi)生診斷： 對人或動(dòng)物致病機(jī)理的認(rèn)識，疾病診治、生化制藥、基因治療等。 5、應(yīng)用前景（生物技術(shù)) 在分子水平上：生物化學(xué)、分子

2、生物學(xué)、基因工程三者之間互相交叉，互相促進(jìn)，密切聯(lián)系。生物化學(xué)在生產(chǎn)中的應(yīng)用： 30年代，我國科學(xué)家吳憲提出了蛋白質(zhì)的變性理論。 1965年，我國一些歸國科學(xué)家，如：王應(yīng)睞、曹天欽、鄒承魯、王德寶、鈕經(jīng)義、汪猷、邢其毅等合作完成了牛胰島素的首次人工合成。 在1983年又首次合成了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。 2000年4月末,我國科學(xué)家按照國際人類基因組計(jì)劃的部署，完成了1%人類基因組的工作框架圖。 13、DNA生物合成 14、RNA生物合成 15、蛋白質(zhì)生物合成 8、新陳代謝總論 9、糖代謝 10、脂質(zhì)代謝 11、氨基酸代謝 12、 核苷酸代謝 16、物質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)控制 2、蛋白質(zhì) 3、核酸 4

3、、糖類 5、脂質(zhì)和生物膜 6、酶 7、維生素和輔酶 生物體的化學(xué)組成，生物分子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及功能。 生物分子的分解與合成，反應(yīng)過程中的能量變化及新陳代謝的調(diào)節(jié)與控制。 生物信息分子的合成及其調(diào)控，也就是遺傳信息的貯存、傳遞和表達(dá)生物化學(xué)的研究內(nèi)容生物化學(xué)的知識體系1、生物物質(zhì)主要元素的規(guī)律 由C H O N P S等元素組成2、生物大分子組成的共同規(guī)律 由基本單位通過一定的共價(jià)鍵聚合成鏈狀3、物質(zhì)代謝和能量代謝的規(guī)律性4、生物界遺傳信息傳遞的統(tǒng)一性 中心法則第二章第二章 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)2.1 2.1 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類2.2 2.2 蛋白質(zhì)的組成單位蛋白質(zhì)的組成單位氨基酸氨基酸2.3 2.

4、3 肽肽2.4 2.4 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)2.5 2.5 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2.6 2.6 蛋白質(zhì)的性質(zhì)與分離分析技術(shù)蛋白質(zhì)的性質(zhì)與分離分析技術(shù)第二章第二章 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)2.1蛋白質(zhì)的分類 蛋白質(zhì)定義 蛋白質(zhì)的分類2.2蛋白質(zhì)的組成單位氨基酸 氨基酸的水解 結(jié)構(gòu)通式 氨基酸的分類 氨基酸的理化性質(zhì) 氨基酸的物理性質(zhì) 兩性解離和等電點(diǎn) 化學(xué)性質(zhì)蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 定定 義義 蛋白質(zhì)是由多種-氨基酸按一定的序列通過肽鍵(酰胺鍵)縮合而成的具有一定功能的生物大分子，體內(nèi)的大部分生命活動(dòng)是在蛋白質(zhì)的參與下完成的。 蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素組成主

5、要有C、H、O、N和S。 有些蛋白質(zhì)含有少量P或金屬元素Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有 I 。蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn) 蛋白質(zhì)的含氮量平均為16。 通過樣品含氮量計(jì)算蛋白質(zhì)含量的公式： 蛋白質(zhì)含量=（總含氮量-無機(jī)氮含量）6.25是凱氏定氮測定蛋白含量的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的分類 按形狀分：軸比：長軸是短軸的按形狀分：軸比：長軸是短軸的1010倍倍 纖維狀蛋白纖維狀蛋白 Fibrous proteins Fibrous proteins 球狀蛋白質(zhì) Globular proteins 膜蛋白 Membrane proteins 按組成分按組成分 簡單蛋

6、白（simple protein） 結(jié)合蛋白（conjugated protein） 按功能分按功能分纖維狀蛋白 a-Keratina-a-ibroin and -Keratin: -Sheet Proteins Triple Helix : Collagen 球狀蛋白質(zhì) 膜蛋白 (1)酶(2)調(diào)節(jié)蛋白 如激素(3)貯存蛋白質(zhì) 例如卵清蛋白為鳥類胚胎發(fā)育提供氮源(4)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 體液中血液中的血紅蛋白；膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(5)運(yùn)動(dòng)蛋白 肌肉收縮是肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白的相對滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的(6)防御蛋白和毒蛋白 如抗體動(dòng)物的毒蛋白如蛇毒蜂毒等(7)受體蛋白 接受和傳遞信息的蛋白質(zhì)(8)支架蛋白 蛋白和蛋白的相互

7、作用識別并結(jié)合其他蛋白中的某些結(jié)構(gòu)元件, 可以將不同的蛋白質(zhì)裝配成一個(gè)復(fù)合體(9)結(jié)構(gòu)蛋白 用于建造和維持生物體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，角蛋白膠原蛋白等(10)異常功能 特殊的功能，如應(yīng)樂果甜蛋白有著極高的甜度，可作為人工增甜劑按功能分一蛋白質(zhì)的水解：一蛋白質(zhì)的水解： 完全（徹底）水解完全（徹底）水解 AA 不完全（部分）水解不完全（部分）水解 AA 肽肽 酸水解酸水解 方法方法 堿水解堿水解 酶水解酶水解蛋白質(zhì)的組成單位蛋白質(zhì)的組成單位氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸 蛋白質(zhì)的基本組成單位蛋白質(zhì)的基本組成單位存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均屬 L-氨基酸（甘氨酸除外）

8、。除甘氨酸外都有不對稱碳原子,因此均具有旋光性,能是偏振光左旋(-)或右旋(+)每種氨基酸有D-型和L-型兩種異構(gòu)體,從蛋白質(zhì)水解得到的均為L-氨基酸。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的分類氨基酸的分類蛋白質(zhì)中常見的氨基酸 1、非極性R基氨基酸（8種） 2、不帶電荷的極性R基氨基酸(7種) 3、極性帶負(fù)電荷的R基氨基酸(2種) 4、極性帶正電荷的R基氨基酸(3種)蛋白質(zhì)中不常見的氨基酸 不常見的氨基酸都有常見的氨基酸修飾生成。非蛋白質(zhì)氨基酸 一些氨基酸及其衍生物不參與構(gòu)建蛋白質(zhì)，但卻有重要的作用，-氨基丁酸是有谷氨酸脫羧而來，他是傳遞神經(jīng)

9、沖動(dòng)的化學(xué)介質(zhì)，成為神經(jīng)遞質(zhì)。非極性R基氨基酸（8種）不帶電荷的極性R基氨基酸(7種)極性帶負(fù)電荷的R基氨基酸(2種)Aspartic acid (Asp)Glutamic acid (Glu)天天冬冬氨氨酸酸谷谷氨氨酸酸CH2CHNH3COOCH2CHNH3COOOOCOOC CH2極性帶正電荷的R基氨基酸(3種)Lysine (Lys)精精氨氨酸酸賴賴氨氨酸酸Arginine (Arg) 組組氨氨酸酸CH2CHNH3COOCH2CHNH3COONH2CH2CH2CH2CH2CHNH3COONH2CNHCH2CH2NHHCNCHNHCHistidine (His)Leu L-C-C-CONH

10、2-C-CONH2-C-COOH-C-C-COOH-H-CH3-C-OH-C-SH-C-C-S-CPPro-C-C C N N+ -C-C-C-C-NH3+-C-C- -OH-C-NAliphaticAmideAcidicImino,CircularBasicSulfurHydroxyAromatic-C-C-C-N-C-N N+= C-C-C-C C-C-C-C C C-C C C C HN C-COOH -C-C OHGln QAsn NAsp DGlu EPhe FArg RLys KHis HGly GAAAlaVValI IleYTyrSer SThr TMet MCys CTrp

11、W習(xí)慣分類方法習(xí)慣分類方法芳香族氨基酸芳香族氨基酸：含羥基氨基酸含羥基氨基酸：含硫氨基酸含硫氨基酸：雜環(huán)族氨基酸：雜環(huán)族氨基酸：雜環(huán)族亞氨基酸：雜環(huán)族亞氨基酸：1.支鏈氨基酸支鏈氨基酸：TrpTrp、TyrTyr、PhePheSerSer、ThrThr、TyrTyrCysCys、MetMetHisHisProProValVal、LeuLeu、IleIle幾種特殊氨基酸幾種特殊氨基酸Gly：無手性碳原子。：無手性碳原子。Pro：為環(huán)狀亞氨基酸。：為環(huán)狀亞氨基酸。Cys：可形成二硫鍵。：可形成二硫鍵。NH2CHCOOHCH2NH2CHCOOHCH22Cys胱氨酸二硫鍵SHSSCH2CHNH2COO

12、H2HCH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2 不常見的氨基酸都有常見的氨基酸修飾生成。 蛋白質(zhì)中不常見的氨基酸氨基酸的物理性質(zhì)1、溶解度 不同程度溶解于水、稀酸、稀堿，但不溶于任何有機(jī)溶劑，酒精可使氨基酸沉淀。2、晶體性質(zhì) 無色晶體，每種氨基酸有特殊結(jié)晶性狀，利用結(jié)晶性狀可以鑒定出各種氨基酸。3、味感 有味（甜、鮮、苦）或者無味，味精（谷氨酸鈉）4、旋光性 重要物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù)。構(gòu)型與旋光性沒有直接對應(yīng)關(guān)系，左旋（-）右旋（+）與D、L無對應(yīng)關(guān)系。 Trp, Trp, =280nm;=280nm; Tyr, Tyr, =275nm;

13、=275nm; Phe, Phe, =257nm;=257nm;朗伯比爾（定律： 在特定波長下，溶液中物質(zhì)的光吸收與其濃度c和溶液中光徑長l（以cm為單位）成正比。 5 5、紫外吸收、紫外吸收兩性解離和等電點(diǎn)兩性解離和等電點(diǎn)1. 1. 氨基酸是兼性離子（氨基酸是兼性離子（偶極離子偶極離子 ）：）： 熔點(diǎn)很高熔點(diǎn)很高, , 一般在一般在 200 200 以上以上 氨氨基酸能基酸能使水的介電常數(shù)增高使水的介電常數(shù)增高2. 2. 氨基酸的二性解離：氨基酸的二性解離： 氨基酸是一類氨基酸是一類兩性電解質(zhì)兩性電解質(zhì)。氨基酸完全質(zhì)子化氨基酸完全質(zhì)子化時(shí)時(shí), , 可以看成是可以看成是多元酸多元酸, , 側(cè)鏈

14、不解離的中性氨基酸可側(cè)鏈不解離的中性氨基酸可看作看作二元酸二元酸, , 酸性氨基酸性氨基酸和堿酸和堿性氨基酸可視為性氨基酸可視為三元酸三元酸。 兩性解離和等電點(diǎn)兩性解離和等電點(diǎn)COOHN H3+R - C - HN H3+COO-R - C - HCOO-NH2R - C - HpK1 2pK2 9A+AoA-pH = pKpH = pKa a + log + log質(zhì)子受體質(zhì)子受體/質(zhì)子供體質(zhì)子供體 129630OH pK1pK2pHpIH-C-RCOO-N H3+Isoelectric point = pK1 + pK22Ao=A-A+=AoAmino acids-COOH -NH2-RG

15、lyG2.349.60AlaA2.349.69ValV2.329.62LeuL2.369.68IleI2.369.68SerS2.219.15ThrT2.6310.4MetM2.289.21PheF1.839.13TrpW2.389.39AsnN2.028.80GlnQ2.179.13ProP1.9910.6AspD2.099.823.86GluE2.199.674.25HisH1.829.176.0CysC1.7110.88.33TyrY2.209.1110.07LysK2.188.9510.53ArgR2.179.0412.48pK1pK1pK2pK2pK3OH-pHpIpI ?pK1 +

16、 pK22three pKatwo pKa? p pK Ka of Amino Acids a of Amino Acids HOOC-CH2-C-COOHNH3+HHOOC-CH2-C-COO-NH3+H-OOC-CH2-C-COO-NH3+H-OOC-CH2-C-COO-NH2HA+AoA-A2-pK1 = 2.1pK2 = 3.9pK3 = 9.82.1 + 3.92= 3.0firstsecondthirdIsoelectric pointIsoelectric point is the average of the two pKa flanking the zero net-char

17、ged formpK1pK2pK3Aspartic acid+10-1-2OH兩性解離和等電點(diǎn)兩性解離和等電點(diǎn)氨基酸的化學(xué)性質(zhì)氨基酸的化學(xué)性質(zhì)（一）一） NH3 COOH的反應(yīng)：的反應(yīng)：（二）二）COOH參加的反應(yīng)：參加的反應(yīng)： （三）（三） NH3參加的反應(yīng)：參加的反應(yīng)： （四）四）R基參加的反應(yīng)：基參加的反應(yīng)： NH3 COOH的反應(yīng)：的反應(yīng)：還原性茚三酮還原性茚三酮OOOHH NH3CO2 RCHO水合茚三酮水合茚三酮RCHCOOHNH2OOO 2NH3OOOHH OOOONH4N O 3H2O藍(lán)紫色化合物藍(lán)紫色化合物OO1. 1. 與茚三酮反應(yīng)：與茚三酮反應(yīng)：=440nm =570nm

18、 NHNH3 3和和COOHCOOH共同參加的反應(yīng)：共同參加的反應(yīng)： 成肽反應(yīng)：成肽反應(yīng)：一個(gè)一個(gè)AAAA的氨基與另一的氨基與另一AAAA的的羧基可以縮合成肽，形成的羧基可以縮合成肽，形成的鍵稱為鍵稱為肽鍵肽鍵。 氨基酸氨基酸能直接用酸、堿滴定來進(jìn)行定量測定能直接用酸、堿滴定來進(jìn)行定量測定嗎嗎？ pH = pK pH = pKa2a2 + logH + logH2 2NCHNCH2 2COOCOO- -/H/H3 3N N+ +CHCH2 2COOCOO- - 甲醛與甲醛與H H2 2NCHNCH2 2COOCOO- - 結(jié)合結(jié)合, , 有效地減低了后者的濃度有效地減低了后者的濃度, , 所以

19、，所以，HH2 2NCHNCH2 2COO COO - -/H/H3 3N N+ +CHCH2 2 COO COO - - 的比值總要比不存的比值總要比不存在甲醛的情況下小得多。在甲醛的情況下小得多。 與甲醛反應(yīng)與甲醛反應(yīng) NHNH3 3參加的反應(yīng)：參加的反應(yīng)：O2NNO2FH2NCHCOOHR O2NNO2 HNCHCOOHR HFNHNH3 3參加的反應(yīng)：參加的反應(yīng)：N(CH3)2SO2ClH2N CH CROHN CH CROSO2N(CH3)2+水解N(CH3)2SO2HN CH CROOH+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與丹磺酰氯（DNS-Cl）的反應(yīng)DNS-

20、DNS-氨基酸氨基酸用途用途：反應(yīng)用于蛋白質(zhì)的：反應(yīng)用于蛋白質(zhì)的N-末端的測定。末端的測定。NHNH3 3參加的反應(yīng)：與參加的反應(yīng)：與NCSNCNHRCHCOSH+ 、硝基甲硝基甲烷烷COOHH2N CHRHNCNHRCHCOOHSNHNH3 3參加的反應(yīng)：參加的反應(yīng)： 與亞硝酸反應(yīng)與亞硝酸反應(yīng) Van Slyke Van Slyke 法測定氨基氮的基礎(chǔ)法測定氨基氮的基礎(chǔ) NH2R-CH-COOH + HNO2 OHR-CH-COOH + N2 + H2O與熒光試劑反應(yīng)：與熒光試劑反應(yīng)： 用于蛋白質(zhì)的標(biāo)記，修飾，游離氨的測定（用于蛋白質(zhì)的標(biāo)記，修飾，游離氨的測定（LysLys） 熒光胺：熒光胺

21、： + RNH + RNH2 2 PH9PH9，室溫，室溫 過量的熒光胺在過量的熒光胺在1 1分鐘內(nèi)被水解。分鐘內(nèi)被水解。 激發(fā)激發(fā)=390nm=390nm，發(fā)射發(fā)射=475nm=475nm此反應(yīng)靈敏度很高此反應(yīng)靈敏度很高, ,可檢測納克可檢測納克(ng)(ng)水平的氨基酸水平的氨基酸熒光性熒光性R R基參加的反應(yīng)：基參加的反應(yīng)： 氨基酸側(cè)鏈上的功能團(tuán)也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如：羥基、酚基、巰基 ( 包括二硫鍵 ) 、吲哚基、咪唑基、胍基、甲硫基、非-NH3、非-COOH等。Ellman反應(yīng)（二硫硝基苯甲酸，DTNB） Cys與二硫硝基苯甲酸 (DTNB) 或稱 Ellman 試劑發(fā)生硫醇-二硫化

22、物交換反應(yīng)。 反應(yīng)中 1 分子的Cys引起1分子的硫硝基苯甲酸的釋放。它在 pH 8.0 時(shí), 在 412nm 波長處有強(qiáng)烈的光吸收, 因此可利用分光光度法定量測定-SH。H2NCHCH2SSHNO2HOOCSNO2COOHCOOH+SSNO2NO2HOOCCOOHH2NCHCOOH +CH2SHpH8.0硫硝基苯甲酸硫硝基苯甲酸測定測定CysCys含量（含量（pH8.0pH8.0，412nm412nm的摩爾消光系數(shù)的摩爾消光系數(shù)=13600=13600）二硫硝基苯甲二硫硝基苯甲酸（酸（DTNB）R R基參加的反應(yīng)：基參加的反應(yīng)： Ellman Ellman反應(yīng)反應(yīng)第二章 蛋白質(zhì)2.3 肽 2

23、.3.1 肽的結(jié)構(gòu) 2.3.2 肽的物理性質(zhì) 2.3.3 生物活性肽 2.4 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 2.4.1 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 2.4.2 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)2.5 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 2.5.1 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 2.5.2 蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系NH2COOH1NH2COOH2NH2C NCOOHOH21Dehydration-H2OCarbodiimide?肽鍵與肽鏈H2NCHCOOHR1+H2NCHCOOHR2H2NCHCONHCHR1R2COOH肽鍵2H2O二肽寡肽寡肽(oligo peptide)(oligo peptide)多肽多肽(poly peptide)(poly p

24、eptide)氨基酸殘基氨基酸殘基(residue):(residue):主鏈、側(cè)鏈主鏈、側(cè)鏈氨基末端氨基末端(amino terminal)(amino terminal)或或N N末端末端羧基末端（羧基末端（carboxyl terminalcarboxyl terminal）或）或C C末端末端H2N CH CO NH CHR1R2CO NH CHR3CO NH CHR4COOH主鏈側(cè) 鏈N末端C末端肽單位 肽的結(jié)構(gòu)肽的結(jié)構(gòu)酰胺平面 由肽鍵周圍的6個(gè)原子組成的剛性平面部分雙鍵 +四肽的結(jié)構(gòu)四肽的結(jié)構(gòu)肽的物理和化學(xué)性質(zhì)肽的物理和化學(xué)性質(zhì)1.每種肽也有其晶體，晶體的熔點(diǎn)都很高。每種肽也有其晶

25、體，晶體的熔點(diǎn)都很高。2.在在pH0-14范圍內(nèi)，肽的酸堿性質(zhì)主要來自游離末端范圍內(nèi)，肽的酸堿性質(zhì)主要來自游離末端 -NH 2 2和游離末端和游離末端 -COOH以及側(cè)鏈上可解離的基團(tuán)以及側(cè)鏈上可解離的基團(tuán)。3.每一種肽都有其相應(yīng)的每一種肽都有其相應(yīng)的等電點(diǎn)等電點(diǎn)，計(jì)算方法與，計(jì)算方法與AA一致且復(fù)雜。一致且復(fù)雜。 B+BB-B2-K1K2K3K4pI=pKpI=pK2 2+ pK+ pK3 3/2/2B B2+2+4. 原則：原則：當(dāng)溶液當(dāng)溶液pH大于解離側(cè)鏈的值，占優(yōu)大于解離側(cè)鏈的值，占優(yōu) 勢的離子形式勢的離子形式是該側(cè)鏈的共軛堿，當(dāng)溶液是該側(cè)鏈的共軛堿，當(dāng)溶液pH小于解離側(cè)鏈的值，占優(yōu)小

26、于解離側(cè)鏈的值，占優(yōu)勢的離子形式是該側(cè)鏈的共軛酸。勢的離子形式是該側(cè)鏈的共軛酸。5.肽的化學(xué)反應(yīng)：也能發(fā)生茚三酮反應(yīng)、肽的化學(xué)反應(yīng)：也能發(fā)生茚三酮反應(yīng)、Sanger反應(yīng)、反應(yīng)、DNS反應(yīng)和反應(yīng)和Edman反應(yīng)；還可發(fā)生反應(yīng)；還可發(fā)生雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)。v多肽的多肽的雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)是多肽特有的顏色反應(yīng)是多肽特有的顏色反應(yīng); ;雙縮脲是兩分子雙縮脲是兩分子的尿素經(jīng)加熱失去一分子的尿素經(jīng)加熱失去一分子NHNH3 3而得到的產(chǎn)物。而得到的產(chǎn)物。 雙縮脲雙縮脲能夠與堿性硫酸銅作用，產(chǎn)生蘭色的銅能夠與堿性硫酸銅作用，產(chǎn)生蘭色的銅- -雙縮脲雙縮脲絡(luò)合物，稱為絡(luò)合物，稱為雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)。含有。

27、含有兩個(gè)以上肽鍵兩個(gè)以上肽鍵的多肽，具有的多肽，具有與雙縮脲相似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，生成與雙縮脲相似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，生成紫紅紫紅色色或或藍(lán)紫色藍(lán)紫色絡(luò)合物。絡(luò)合物。這是多肽定量測定的重要反應(yīng)。這是多肽定量測定的重要反應(yīng)。 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。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（active peptide）。 某些生理活性的寡肽和多肽的總稱。 活性肽(BAP)是能夠調(diào)節(jié)生物機(jī)體的生命活動(dòng)或具有某些生理活性的寡肽和多肽的總稱。 如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；

28、蛇毒多肽等。生物活性肽生物活性肽生物活性肽生物活性肽肽的來源： 蛋白質(zhì)水解 激素：insulin, 胰高血糖素，催產(chǎn)素，加壓素， 舒緩激肽 活性肽 抗生素：短桿菌肽S，多粘菌素E， 放線菌素D，抗菌肽 其 它：腦啡肽，鵝膏蕈堿， GSH 幾種生物活性肽幾種生物活性肽 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)結(jié)構(gòu):GSH過氧化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH還原酶NADPH+H+ NADP+ 主要功能:谷胱甘肽谷胱甘肽存在于動(dòng)、植物及微生物中：存在于動(dòng)、植物及微生物中： 1.1.參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng)參與體內(nèi)氧化還原反應(yīng) 2.2.作為輔酶參與氧化還原反應(yīng)作為輔酶

29、參與氧化還原反應(yīng) 保護(hù)巰基酶或含保護(hù)巰基酶或含CysCys的蛋白質(zhì)中的蛋白質(zhì)中 -SH-SH的還原性的還原性 3.3.防止氧化物積累防止氧化物積累活性肽的應(yīng)用活性肽的來源體內(nèi)途徑體外途徑分離純化天然活性肽化學(xué)合成制備活性肽生物合成制備活性肽酶法水解制備活性肽活性肽的來源蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)定義：蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。主要化學(xué)鍵：肽鍵 二硫鍵的位置屬于一級結(jié)構(gòu)研究范疇。一級結(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)。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)1、組成蛋白質(zhì)的多肽鏈的數(shù)目2、多肽鏈的氨基酸數(shù)目、種類和順序3、多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置研究內(nèi)容蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)預(yù)測原則(步驟)1、多肽鏈的

30、分離2、二硫鍵的斷裂3、每一條多肽鏈的氨基酸組成4、鑒定多肽鏈的N-末端殘基5、鑒定多肽鏈的C-末端殘基6、裂解多肽鏈成較小的片段7、測定各肽段的氨基酸序列8、重建完整多肽鏈的一級結(jié)構(gòu)9、二硫橋位置的確定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定1多肽鏈的分離測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目根據(jù)蛋白質(zhì)N-末端和C-末端殘基的摩爾數(shù)和蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量可以確定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈數(shù)目拆分蛋白質(zhì)分子的多肽鏈借助非共價(jià)結(jié)合的肽鏈可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍或高濃度鹽處理2、二硫鍵的斷裂過甲酸氧化切割或巰基化合物如二硫蘇糖醇(DTT)還原切割，隨后用碘乙酸反應(yīng)保護(hù)游離的巰基。3、

31、氨基酸組成的分析6NHCL回流20小時(shí)，蛋白質(zhì)完全水解，不引起氨基酸消旋，但色氨酸破壞，羥基氨基酸部分水解，酰胺鍵水解；5NNAOH溶液共煮10-20小時(shí)，也可完全水解，但會(huì)引起消旋，但色氨酸不破壞。再用水合茚三酮法測定含量，Edman反應(yīng)將氨基酸轉(zhuǎn)化為苯硫乙內(nèi)酰脲衍生物,用高效液相色譜將其分離4、N-末端殘基的鑒定與2,4二硝基氟苯或丹磺酰氯反應(yīng)，PITC反應(yīng)，氨肽酶法蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定5、C-末端殘基的鑒定（1）肼解法 蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定5、C-末端殘基的鑒定

32、（2）還原法肽鏈C-末端可用硼氫化鋰（LiBH4）還原成相應(yīng)的-氨基醇（3）羧肽酶法羧肽酶A能水解除Pro Arg和Lys之外的所有C-端殘基羧肽酶B只能水解Arg和Lys為C-末端殘基而這混合使用就可水解除脯氨酸意外的任意C-末端氨基酸蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定6、多肽鏈的裂解胰蛋白酶：R1=Lys Arg糜蛋白酶: R1=Phe Trp Tyr 另外Leu Met His水解速率慢梭菌蛋白酶: R1=Arg葡萄球菌蛋白酶: R1=Asp Glu胃蛋白酶：要求斷裂點(diǎn)兩側(cè)的殘基都是疏水性氨基酸,如Phe-Phe,由于二硫鍵 在酸性條件下穩(wěn)定,因此確定二硫鍵位置時(shí),

33、常用胃蛋白酶來水解溴化氫（CNBr)：R1=Met羥胺: R1=Asp R2=Gly 在pH9時(shí) Asp-Gly 在酸性條件下 Asn-Leu Asn-Ala蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定7、肽段氨基酸序列的測定(1)Edman法(2)質(zhì)譜法測定(3)根據(jù)核苷酸序列推斷法8、肽段的拼接尋找不同肽段的重疊部分，有部分重疊，可將肽段拼接起來。9二硫橋位置的確定對角線電泳選用胃蛋白酶水解蛋白質(zhì)的原因：（1）它的專一性不強(qiáng)，且點(diǎn)多，他要求斷裂點(diǎn)兩側(cè)的殘基都是疏水性氨基酸如Phe-Phe，這樣生成的肽段包括含有二硫橋的肽段都比較小，對后面的分離鑒定比較容易；（2）胃蛋白酶的作用

34、pH在酸性范圍內(nèi)(2)，這樣有利于防止二硫鍵發(fā)生交換反應(yīng)而造成麻煩。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)通常稱作蛋白質(zhì)的構(gòu)象或高級結(jié)構(gòu),是指蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間的分布和肽鏈的走向。二級結(jié)構(gòu)：主鏈骨架的局部空間結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)：二級結(jié)構(gòu)單位的集合體結(jié)構(gòu)域：多肽可以明顯區(qū)分的球狀區(qū)域三級結(jié)構(gòu)：整個(gè)多肽鏈所有原子的空間排布四級結(jié)構(gòu)：由亞基或分子締和而成的集合體研究蛋白質(zhì)構(gòu)象的方法: X射線衍射法 核磁共振法 圓二 紫外差光譜、熒光和熒光偏振等方法共價(jià)鍵次級鍵化學(xué)鍵 肽鍵一級結(jié)構(gòu)氫鍵 二硫鍵二、三、四級結(jié)構(gòu) 疏水鍵鹽鍵范德華力三、四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的作用力氫鍵一個(gè)電負(fù)性原子上共價(jià)連接的氫，

35、與另一個(gè)電負(fù)性原子之間的靜電作用力。鹽鍵也稱離子作用，既包括不同電荷間的靜電引力，也包括相同電荷間的靜電斥力。疏水作用是由于氨基酸疏水側(cè)鏈相互聚集形成的作用力。位于蛋白質(zhì)內(nèi)部或核心的氨基酸的側(cè)鏈幾乎全為疏水的，少量極性氨基酸則通過形成氫鍵或鹽鍵降低了極性。蛋白質(zhì)表面可能由極性和非極性氨基酸共同組成，極性氨基酸可與環(huán)境中的水相互作用。范德華力主要是由瞬間偶極誘導(dǎo)的靜電相互作用形成的，它是由于鄰近的共價(jià)結(jié)合原子電子分部的波動(dòng)引起的。離子鍵離子鍵(a)(a)氫鍵（氫鍵（b b）疏水作用力）疏水作用力(c)(c)范德華引力范德華引力(d)(d)配位配位鍵、二硫鍵鍵、二硫鍵(e)(e)穩(wěn)定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)

36、的作用力蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)指多肽主鏈有一定周期性的，由氫鍵維蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)指多肽主鏈有一定周期性的，由氫鍵維持的局部空間結(jié)構(gòu)。指多肽鏈主鏈在一級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)持的局部空間結(jié)構(gòu)。指多肽鏈主鏈在一級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步的盤旋或折疊，形成的周期性構(gòu)象，又稱為主鏈空間一步的盤旋或折疊，形成的周期性構(gòu)象，又稱為主鏈空間結(jié)構(gòu)，主鏈構(gòu)象結(jié)構(gòu)單元。結(jié)構(gòu)，主鏈構(gòu)象結(jié)構(gòu)單元。 維系二級結(jié)構(gòu)的力是維系二級結(jié)構(gòu)的力是 氫鍵。氫鍵。 二級結(jié)構(gòu)的主要形式二級結(jié)構(gòu)的主要形式 - -螺旋、螺旋、-折疊、折疊、-轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角、 -凸起、無規(guī)卷曲凸起、無規(guī)卷曲 - -螺旋（螺旋（ -helix-he

37、lix ）螺旋上升一周包含螺旋上升一周包含3.63.6個(gè)氨基酸殘個(gè)氨基酸殘基；每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)基；每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100100。；每；每兩個(gè)殘基之間的距離為兩個(gè)殘基之間的距離為0.15nm0.15nm；螺距螺距0.54nm0.54nm; ; - -螺旋中氨基酸殘基螺旋中氨基酸殘基側(cè)鏈側(cè)鏈伸向外伸向外側(cè)，相鄰的螺圈之間形成側(cè)，相鄰的螺圈之間形成氫鍵氫鍵（每個(gè)氨基酸殘基的每個(gè)氨基酸殘基的C=O C=O 都與前面都與前面第四個(gè)殘基第四個(gè)殘基N-HN-H形成氫鍵），形成氫鍵），氫鍵氫鍵的取向幾乎與軸平行。的取向幾乎與軸平行。 - -螺旋有螺旋有左手螺旋和右手螺旋左手螺旋和右手螺旋兩兩種。天然蛋白質(zhì)的種

38、。天然蛋白質(zhì)的 - -螺旋多為右螺旋多為右手螺旋。手螺旋。 -螺旋的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：螺旋的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：氨基端氨基端羧基端羧基端右手的比左手的更穩(wěn)定右手的比左手的更穩(wěn)定L-氨基酸組成的氨基酸組成的 - -螺旋：螺旋：偶極矩偶極矩帽化帽化3.63.61313影響蛋白質(zhì)影響蛋白質(zhì) - -螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素HNCOHO2.R2.R基的大小基的大小1.R1.R基的電荷基的電荷H2NCHCHOHOProProGlyGly3.-3.-碳原子有分支碳原子有分支 - -螺旋螺旋的類型的類型3.63.61313螺旋；螺旋；3 31010螺旋；螺旋；螺旋（螺旋（4.44.41616螺旋）螺旋） 多肽鏈呈鋸

39、齒狀（或扇面狀）排列成比較伸展的結(jié)構(gòu)；多肽鏈呈鋸齒狀（或扇面狀）排列成比較伸展的結(jié)構(gòu)；側(cè)鏈側(cè)鏈R R基團(tuán)交替地分布在片層平面的上下方，片層間有氫鍵相連；基團(tuán)交替地分布在片層平面的上下方，片層間有氫鍵相連；有平行式和反平行式兩種。有平行式和反平行式兩種。-折疊折疊結(jié)構(gòu)要點(diǎn)結(jié)構(gòu)要點(diǎn)N N端端C C端端N N端端C C端端N N端端C C端端 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( ( -turn-turn) ) （非重復(fù)性結(jié)構(gòu)）（非重復(fù)性結(jié)構(gòu)） - - 凸起（凸起（ -Bulge-Bulge）非重復(fù)性結(jié)構(gòu)非重復(fù)性結(jié)構(gòu)1 1、大多數(shù)為反平行、大多數(shù)為反平行 - -折疊中的一種不規(guī)則情況折疊中的一種不規(guī)則情況2 2、可引

40、起多肽鏈方向的改變，但改變的程度不如、可引起多肽鏈方向的改變，但改變的程度不如 轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。酶的活性部位。酶的活性部位。 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲纖維狀蛋白纖維狀蛋白 角蛋白：角蛋白：-角蛋白是毛發(fā)中主要蛋白質(zhì)角蛋白是毛發(fā)中主要蛋白質(zhì) 右手右手- - 螺旋螺旋 初初 原纖維（左旋原纖維（左旋的三股的三股- - 螺旋，螺旋，直徑直徑2nm2nm）微原纖維（直徑微原纖維（直徑8nm8nm） 大原纖維（直徑大原纖維（直徑200nm200nm） 超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)：超二級結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)折疊單位，折疊花式（motif）定義：定義：是指若

41、干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的、在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。種類：種類：（1）：左手卷曲螺旋（超螺旋）。有二股、三股和四股螺旋，是纖維狀蛋白的主要結(jié)構(gòu)元件。序列上存在七殘基重復(fù)序列。（2）：最常見的是Rossman折疊。（3）：反平行折疊片，最簡單的是發(fā)夾，它可形成曲折和希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 A A；B. B. X X ； C C ； D. D. - -曲折；曲折； E. E. 回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域1 1概念：概念：是指多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤繞折疊成的近似球狀的緊密結(jié)構(gòu)。對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基來說，多肽鏈往往有兩個(gè)或兩個(gè)以上相對獨(dú)立的結(jié)

42、構(gòu)域締合成三級結(jié)構(gòu)。某些較小的蛋白質(zhì)分子只有一個(gè)結(jié)構(gòu)域，則結(jié)構(gòu)域和三級結(jié)構(gòu)是一個(gè)意思。2 2結(jié)構(gòu)域類型：結(jié)構(gòu)域類型：(根據(jù)二級結(jié)構(gòu)種類和組合方式)（1）反平行螺旋：（全結(jié)構(gòu)）（2）平行或混合型折疊片：（，結(jié)構(gòu)）（3）反平行折疊片結(jié)構(gòu)域：（全結(jié)構(gòu)）（4）富含金屬或二硫鍵結(jié)構(gòu)域： 指一條多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)（超二級結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)域）的基礎(chǔ)指一條多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)（超二級結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)域）的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步盤繞、折疊而成的具有特定肽鏈走向的緊密球狀結(jié)構(gòu)上，進(jìn)一步盤繞、折疊而成的具有特定肽鏈走向的緊密球狀結(jié)構(gòu), 或者說三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈上包括主鏈和側(cè)鏈在內(nèi)的所有原或者說三級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈上包括主鏈和側(cè)鏈在內(nèi)的所有原子

43、在三維空間內(nèi)的分布。維系三級結(jié)構(gòu)的力有疏水作用力、子在三維空間內(nèi)的分布。維系三級結(jié)構(gòu)的力有疏水作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵。氫鍵、范德華力、鹽鍵。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)鯨肌紅蛋白鯨肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)1963年由John Kendrew 用X射線晶體分析法測定的有三維結(jié)構(gòu)1 1）由一條多肽鏈（）由一條多肽鏈（153153個(gè)個(gè)AaAa殘基）和一個(gè)血紅素組成。殘基）和一個(gè)血紅素組成。2 2）多肽鏈主鏈主鏈骨架折疊、盤繞成）多肽鏈主鏈主鏈骨架折疊、盤繞成A,B,C,D,E,F,G,H 8A,B,C,D,E,F,G,H 8個(gè)肽段個(gè)肽段 3 3）8 8個(gè)肽段均為個(gè)肽段均為-螺旋結(jié)構(gòu)，兩

44、段之間的拐角處形成無規(guī)卷曲螺旋結(jié)構(gòu)，兩段之間的拐角處形成無規(guī)卷曲4 4）親水氨基酸分布于分子的外表面，）親水氨基酸分布于分子的外表面，MbMb溶于水溶于水5 5）疏水氨基酸包埋于分子內(nèi)部，形成疏水空穴，血紅素輔基位于其中）疏水氨基酸包埋于分子內(nèi)部，形成疏水空穴，血紅素輔基位于其中肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu) 血紅素（鐵卟啉）的結(jié)構(gòu)血紅素（鐵卟啉）的結(jié)構(gòu) 原卟啉原卟啉IXIX血紅素血紅素肌紅蛋白與血紅蛋白 亞基締合和四級結(jié)構(gòu)亞基締合和四級結(jié)構(gòu)概念：概念：由具有三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價(jià)鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；四級結(jié)構(gòu)包括亞基的種類、數(shù)目、空間排布以及相互作用。維持四級結(jié)構(gòu)的作用力是疏水鍵、離

45、子鍵、氫鍵、范德華引力。主要是疏水力。 四級締合的驅(qū)動(dòng)力四級締合的驅(qū)動(dòng)力 很多蛋白質(zhì)都是由幾條多肽鏈組成為一個(gè)活性單位,這些肽鏈相互以非共價(jià)鍵連結(jié)成一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的單位,這種肽鏈就稱為該蛋白質(zhì)的亞基. 亞基,分別以、命名。根據(jù)亞基數(shù)目的不同，可分為二聚體、三聚體、四聚體等。寡聚蛋白 (Oligomer protein)與多聚蛋白 (polymer protein)。1 1增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：2 2提高遺傳經(jīng)濟(jì)性和效率：提高遺傳經(jīng)濟(jì)性和效率：3 3使催化基團(tuán)匯集在一起：使催化基團(tuán)匯集在一起：4. 4. 具有協(xié)同性和別構(gòu)效應(yīng)：具有協(xié)同性和別構(gòu)效應(yīng)：四級締合在結(jié)構(gòu)和功能上的優(yōu)越性四級締合在

46、結(jié)構(gòu)和功能上的優(yōu)越性血紅蛋白的變構(gòu)與輸氧功能血紅蛋白的變構(gòu)與輸氧功能變構(gòu)作用（變構(gòu)作用（allosteric effect allosteric effect ）是）是指對于多亞指對于多亞基的蛋白質(zhì)或酶，效應(yīng)劑作用于某個(gè)亞基，引發(fā)基的蛋白質(zhì)或酶，效應(yīng)劑作用于某個(gè)亞基，引發(fā)其構(gòu)象改變，繼而引起其他亞基構(gòu)象的改變，導(dǎo)其構(gòu)象改變，繼而引起其他亞基構(gòu)象的改變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)或酶的生物活性的變化。致蛋白質(zhì)或酶的生物活性的變化。 這樣的效應(yīng)這樣的效應(yīng)劑也稱變構(gòu)劑。劑也稱變構(gòu)劑。血紅蛋白中的血紅蛋白中的4 4個(gè)亞基與氧分子的親和性不同。個(gè)亞基與氧分子的親和性不同。氧分子與血紅蛋白的一個(gè)亞基結(jié)合后，引起其構(gòu)氧分子

47、與血紅蛋白的一個(gè)亞基結(jié)合后，引起其構(gòu)象發(fā)生改變，這種變化在亞基之間傳遞，改變了象發(fā)生改變，這種變化在亞基之間傳遞，改變了其他亞基與氧的結(jié)合能力。其他亞基與氧的結(jié)合能力。血紅蛋白（血紅蛋白（hemeglobinhemeglobin）四級結(jié)構(gòu)）四級結(jié)構(gòu)氧合可以引發(fā)血紅蛋白氧合可以引發(fā)血紅蛋白4個(gè)亞基的個(gè)亞基的8對離對離子鍵相繼斷開，從緊湊的子鍵相繼斷開，從緊湊的T構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)樗蓸?gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)樗沙诘某诘腞構(gòu)象構(gòu)象結(jié)構(gòu)和功能有高度統(tǒng)一性2.5.1 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ) 一級結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)其基本構(gòu)象及功能也相似 在一級結(jié)構(gòu)中不變殘基的改變將影響其功能 2.5.2 蛋白質(zhì)

48、構(gòu)象與功能的關(guān)系2.5 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)的變性(denaturation)在某些物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)分子的特定空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。 變性的本質(zhì)： 破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。造成變性的因素： 化學(xué)化學(xué): :強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、胍、去強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、胍、去污劑、重金屬鹽、三氯醋酸、磷鎢酸、污劑、重金屬鹽、三氯醋酸、磷鎢酸、苦味酸、濃乙醇等苦味酸、濃乙醇等 物理：加熱、劇烈震蕩或攪拌、紫物理：加熱、劇烈震蕩或攪拌、紫外線及外線及X X射線、超聲波等射線、超聲波等 1.1.核糖核酸酶的變性與復(fù)性實(shí)

49、驗(yàn)：核糖核酸酶的變性與復(fù)性實(shí)驗(yàn)：2 2二硫橋在穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象中的作用二硫橋在穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象中的作用 應(yīng)用舉例 臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。 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。 蛋白質(zhì)變性后的性質(zhì)改變：溶解度降低、粘度增加、結(jié)晶能力消失、生物活性喪失及易受蛋白酶水解。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)象和功能，稱為復(fù)性。蛋白質(zhì)的復(fù)性(renaturation) 天然狀態(tài)，有催化活性尿素、-巰基乙醇 去除尿素、-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性 蛋白質(zhì)的結(jié)絮作用和凝固作用是變性程度深刻化的表現(xiàn)，這樣就達(dá)到不可逆的變性一級結(jié)構(gòu)相

50、似的蛋白質(zhì)其基本構(gòu)象及功能也相似同源蛋白質(zhì)：在不同的生物體內(nèi)具有同一功能的蛋白質(zhì)。如：血紅蛋白在不同的脊椎動(dòng)物中都具有輸送氧氣的功能，細(xì)胞色素在所有的生物中都是電子傳遞鏈的組分。同源蛋白質(zhì)的特點(diǎn)：多肽鏈長度相同或相近同源蛋白質(zhì)的氨基酸順序中有許多位置的氨基酸對所有種屬來說都是相同的，稱不變殘基，不變殘基高度保守，是必需的。除不變殘基以外，其它位置的氨基酸對不同的種屬有很大變化，稱可變殘基，可變殘基中，個(gè)別氨基酸的變化不影響蛋白質(zhì)的功能。通過比較同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列的差異可以研究不同物種間的親源關(guān)系和進(jìn)化，親源關(guān)系越遠(yuǎn)，同源蛋白的氨基酸順序差異就越大。一級結(jié)構(gòu)反映物種的進(jìn)化一級結(jié)構(gòu)反映物種的進(jìn)

51、化- -分子進(jìn)化分子進(jìn)化細(xì)胞色素細(xì)胞色素C C的種屬差異性（以人為標(biāo)準(zhǔn)）的種屬差異性（以人為標(biāo)準(zhǔn)）一級結(jié)構(gòu)中不變殘基的改變將影響其功能 最早從分子水平證最早從分子水平證明的先天性遺傳病明的先天性遺傳病鐮刀形紅細(xì)胞貧血癥鐮刀形紅細(xì)胞貧血癥。2.6 蛋白質(zhì)的性質(zhì)與分離、分析技術(shù) 2.6.1 蛋白質(zhì)的性質(zhì) 1、蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量 2、蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn) 3、蛋白質(zhì)的變性 4、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 5、蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng) 6、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng) 7、蛋白質(zhì)的含量測定 2.6.2 蛋白質(zhì)的分離和分析技術(shù) 蛋白質(zhì)的性質(zhì)1.1.蛋白質(zhì)的相對分子量蛋白質(zhì)的相對分子量蛋白質(zhì)相對分子量在10 0001 000 00

52、0之間。測定分子量的主要方法有滲透壓法、超離心法、凝膠過濾法、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。最準(zhǔn)確可靠的方法是超離心法（Svedberg于1940年設(shè)計(jì)）蛋白質(zhì)顆粒在25-50X104 g離心力作用下從溶液中沉降下來。沉降系數(shù)（s）：單位離心場的沉降速度。沉降系數(shù)單位常用沉降系數(shù)單位常用S S，1S=11S=11010-13-13（s s）現(xiàn)在常用的方法凝膠過濾法和SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法，快速簡單準(zhǔn)確度較高，但測出的是亞基的相對分子質(zhì)量，若待測蛋白質(zhì)是多亞基的，需要配合使用凝膠過濾法測定蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量。測出某成分的百分含量,假定該成分在蛋白質(zhì)中只有一個(gè),則可用比例關(guān)系算出蛋白質(zhì)的最小相對分

53、子質(zhì)量 凝膠過濾的原理凝膠過濾的原理 葡聚糖凝膠葡聚糖凝膠 瓊脂糖凝膠瓊脂糖凝膠2.蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn) 蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)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pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。 PrNH3+COOHPrNH3+COO- -PrNH2COO- -OH- -H +OH- -H +兼性離子pH=pI陽離子pHpI利用蛋白質(zhì)兩性電離的性質(zhì)，可通過電泳、離子交換層析、等電聚焦等技術(shù)分離蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)( isoelectric point, pI) 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼

54、性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。 蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)，以兩性離子的形式存在，其總靜電荷為零，這樣的蛋白質(zhì)顆粒在溶液中因?yàn)闆]有相同電荷排斥的影響，容易結(jié)合成較大的聚集體，所以溶解度最小，容易沉淀析出。利用蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)可以將蛋白質(zhì)進(jìn)行分離純化。電泳：在電場的作用下，帶電顆粒向著與其電性相反的電極移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱電泳（electrophoresis）或離子泳（ionphoresis）.泳動(dòng)速度主要決定于它所帶的凈電荷量以及顆粒的大小和形狀。 在電場中，如果蛋白質(zhì)分子所帶正電荷多于負(fù)電荷，凈電荷為正，則向負(fù)電極移動(dòng)，反之，凈電荷為負(fù)，向正極移動(dòng)，一般來說，分子越小，帶電荷越多，電泳的速度越快，根據(jù)這一原理，可以將蛋白混合物中分離蛋白質(zhì)。自由界面電泳：將蛋白質(zhì)溶于緩沖溶液中通電進(jìn)行電泳，稱自由界面電泳。區(qū)帶電泳：將蛋白質(zhì)溶液加在浸了緩沖液的支持物上進(jìn)行電泳，不同組分形成帶狀區(qū)域，稱區(qū)帶電泳。用濾紙作支持物的稱為紙上電泳，用凝膠作支持物的稱凝膠電泳。圓盤電泳：在玻璃管中進(jìn)行的凝膠電泳，蛋白質(zhì)的不同組分形成的區(qū)帶如圓盤，稱圓盤電泳。平板電泳：在鋪有凝膠的玻璃板上進(jìn)行的電泳稱平板電泳。幾種重要的蛋白質(zhì)電泳*SDS-聚丙烯酰