生物化學(xué)蛋白質(zhì)PPT課件

1、 蛋白質(zhì)是有許多-氨基酸按一定序列通過以酰胺鍵(肽鍵)縮合而成的,具有穩(wěn)定的構(gòu)象并具有一定生物功能的生物大分子。 蛋白質(zhì)是一切生物細(xì)胞和組織(zzh)的主要組成部分，是生命活動(dòng)所依據(jù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 第1頁/共120頁第一頁，共120頁。一、蛋白質(zhì)的分類一、蛋白質(zhì)的分類(fn li) C H O N S（ 50%55%） （6%8%） （20523%） （15%17%） （03%）Others: P、Cu、Fe、Zn、Mn、Co、Se、I磷 銅 鐵 鋅 錳 鈷 硒 碘 蛋白質(zhì)氮元素的含量都相當(dāng)接近，一般在蛋白質(zhì)氮元素的含量都相當(dāng)接近，一般在15%1715%17，平均為，平均為1616。這是凱氏定氮

2、法測定。這是凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量的計(jì)算蛋白質(zhì)含量的計(jì)算(j sun)(j sun)基礎(chǔ)。基礎(chǔ)。 蛋白質(zhì)的元素蛋白質(zhì)的元素(yun s)組成：組成：第2頁/共120頁第二頁，共120頁。 6 .25 16的倒數(shù)，每測定的倒數(shù)，每測定(cdng)g 氮相當(dāng)于氮相當(dāng)于6 .25g的蛋白質(zhì)。也就是的蛋白質(zhì)。也就是1 g 氮所代表的蛋白質(zhì)量（克數(shù)）氮所代表的蛋白質(zhì)量（克數(shù)）蛋白質(zhì)含量(hnling)蛋白氮6 .25第3頁/共120頁第三頁，共120頁。1. 1.按分子的形狀或空間構(gòu)象分類按分子的形狀或空間構(gòu)象分類 A.A.纖維狀蛋白纖維狀蛋白 分子很不對(duì)稱，形狀類似纖維。分子很不對(duì)稱，形狀類似纖維。

3、 一般不溶于水。典型的有：膠原蛋白質(zhì)、彈性一般不溶于水。典型的有：膠原蛋白質(zhì)、彈性(tnxng)(tnxng)蛋白質(zhì)、角蛋白質(zhì)、絲蛋白質(zhì)等蛋白質(zhì)、角蛋白質(zhì)、絲蛋白質(zhì)等B.B.球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì) 分子的形狀接近球形，空間構(gòu)象比纖分子的形狀接近球形，空間構(gòu)象比纖維狀蛋白復(fù)雜。維狀蛋白復(fù)雜。 球狀蛋白質(zhì)的溶解性較好，能結(jié)晶，生物體內(nèi)的蛋球狀蛋白質(zhì)的溶解性較好，能結(jié)晶，生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)大多數(shù)屬于這一類。白質(zhì)大多數(shù)屬于這一類。 典型的有：胞質(zhì)酶類等典型的有：胞質(zhì)酶類等C. C. 膜蛋白質(zhì)膜蛋白質(zhì) 一般折疊成近球形。生物膜的多數(shù)功能一般折疊成近球形。生物膜的多數(shù)功能是通過膜蛋白實(shí)現(xiàn)的。是通過膜蛋白實(shí)現(xiàn)的

4、。第4頁/共120頁第四頁，共120頁。2. 2.按組成成分按組成成分(chng fn)(chng fn)分類分類A .A .簡單蛋白質(zhì)單純蛋白不含有非蛋白質(zhì)部分。這簡單蛋白質(zhì)單純蛋白不含有非蛋白質(zhì)部分。這類蛋白質(zhì)水解后的最終產(chǎn)物只有氨基酸。類蛋白質(zhì)水解后的最終產(chǎn)物只有氨基酸。 簡單蛋白質(zhì)按其溶解性又可分為簡單蛋白質(zhì)按其溶解性又可分為: :清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、組蛋清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、組蛋白以及硬蛋白等白以及硬蛋白等參見參見(cnjin)P18 表表2-1第5頁/共120頁第五頁，共120頁。B.B.結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白(dnbi)(dnbi)質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)

5、結(jié)合蛋白(dnbi)(dnbi)是指由單純是指由單純 蛋白蛋白(dnbi)(dnbi)和非蛋白和非蛋白(dnbi)(dnbi)成分結(jié)合而成分結(jié)合而成的蛋白成的蛋白(dnbi)(dnbi)質(zhì)。質(zhì)。 按其非氨基酸成分又可分為：按其非氨基酸成分又可分為： 核蛋白核蛋白(dnbi)(dnbi)、糖蛋白、糖蛋白(dnbi)(dnbi)與蛋白與蛋白(dnbi)(dnbi)聚糖、脂蛋白聚糖、脂蛋白(dnbi)(dnbi)、色蛋白、色蛋白(dnbi)(dnbi)（血紅素蛋白（血紅素蛋白(dnbi)(dnbi)、黃素蛋白、黃素蛋白(dnbi)(dnbi)）、磷蛋白）、磷蛋白(dnbi)(dnbi)、金屬蛋白、金

6、屬蛋白(dnbi)(dnbi)第6頁/共120頁第六頁，共120頁。3. 按功能分類 酶（催化功能）；調(diào)節(jié)蛋白；貯存蛋白質(zhì)；轉(zhuǎn)運(yùn)(zhun yn)蛋白質(zhì)；運(yùn)動(dòng)蛋白；防御蛋白和毒蛋白；受體蛋白；支架蛋白；結(jié)構(gòu)蛋白；異常蛋白。第7頁/共120頁第七頁，共120頁。（一） - -氨基酸結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)通式 HNCOHO脯 氨 酸 P ro二、蛋白質(zhì)的組成二、蛋白質(zhì)的組成(z chn)單位單位-氨基酸氨基酸氨基酸是含有氨基酸是含有(hn yu)氨基及羧基的有機(jī)化合氨基及羧基的有機(jī)化合物。物。氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。從細(xì)菌到人類，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。從細(xì)菌到人類，所有蛋白質(zhì)都

7、由所有蛋白質(zhì)都由20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸組成種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸組成 第8頁/共120頁第八頁，共120頁。構(gòu)型：根據(jù)(gnj)甘油醛構(gòu)型確定D型和L型1.1.根據(jù)甘油醛原則確定構(gòu)型根據(jù)甘油醛原則確定構(gòu)型2.2.自然界的氨基酸有兩種構(gòu)型，構(gòu)型和旋光自然界的氨基酸有兩種構(gòu)型，構(gòu)型和旋光方向沒有方向沒有(mi yu)(mi yu)必然聯(lián)系。必然聯(lián)系。3.3.組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是L L型，除甘氨酸型，除甘氨酸外都有旋光性。外都有旋光性。LAALAA第9頁/共120頁第九頁，共120頁。據(jù)營養(yǎng)據(jù)營養(yǎng)學(xué)分類學(xué)分類 必需必需非必需非必需據(jù)據(jù)R基團(tuán)化學(xué)基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)(jigu)分類分類 一氨基一羧

8、基（中性一氨基一羧基（中性(zhngxng)AA(zhngxng)AA、含羥、含羥基或巰基基或巰基AAAA）GlyGly、AlaAla、ValVal、LeuLeu、IleIle、SerSer、ThrThr、CysCys、Met Met 芳香族芳香族A(PheA(Phe、Tyr)Tyr)雜環(huán)雜環(huán)(His(His、Trp);Trp);雜環(huán)亞雜環(huán)亞(Pro);據(jù)據(jù)R基團(tuán)基團(tuán)(j tun)極性分類極性分類極性極性R基團(tuán)基團(tuán)AA非極性非極性R基團(tuán)基團(tuán)AA（8種）種） Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、Trp不帶電荷不帶電荷（7種）種） Gly、Ser、Thr、Asn 、Gln 、

9、Tyr、Cys 帶電荷：正電荷帶電荷：正電荷（種）種）His、 Lys、Arg 負(fù)電荷負(fù)電荷（種）種）Asp、Glu據(jù)氨基、羧基數(shù)分類據(jù)氨基、羧基數(shù)分類一氨基二羧基一氨基二羧基( (酸性酸性AAAA及其酰胺）及其酰胺）GluGlu、 GlnGln、AspAsp、AsnAsn二氨基一羧基二氨基一羧基( (堿性堿性AAAA）LysLys、ArgArg人的必需氨基酸人的必需氨基酸LysLysTrpTrpPhePheValValMetMetLeuLeuIleIleThrThrArgArg、HisHis（半必需）（半必需）(二) 氨基酸的氨基酸的分類分類參見表參見表2-2脂肪族脂肪族AA第10頁/共12

10、0頁第十頁，共120頁。氨基酸的結(jié)構(gòu)氨基酸的結(jié)構(gòu)(jigu)、代號(hào)代號(hào)第11頁/共120頁第十一頁，共120頁。第12頁/共120頁第十二頁，共120頁。第13頁/共120頁第十三頁，共120頁。第14頁/共120頁第十四頁，共120頁。第15頁/共120頁第十五頁，共120頁。第16頁/共120頁第十六頁，共120頁。1 氨基酸的兩性解離氨基酸的兩性解離(ji l)性質(zhì)性質(zhì)及等電點(diǎn)及等電點(diǎn)pH = pI 凈電荷凈電荷(dinh)=0 pH pI凈電荷為負(fù)凈電荷為負(fù)CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H+ OH- + H+ OH-(pK 1)(pK 2) 當(dāng)氨基酸

11、溶液在某一定當(dāng)氨基酸溶液在某一定pH值時(shí)，使某特定氨基酸分子上所帶正負(fù)值時(shí)，使某特定氨基酸分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動(dòng)，此電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的時(shí)溶液的pH值即為該氨基酸的值即為該氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)(isoelectric point，pI)。（三）氨基酸的重要理化性質(zhì)（三）氨基酸的重要理化性質(zhì)第17頁/共120頁第十七頁，共120頁。123456789101112131.00.500.51.0H2NCH2COOH3NCH2COOH2NCH2COO+H3NCH2COOH3NCH2COOH+H3NCH2CO

12、OH+H3NCH2COO+pK1=9.60pI=5.97pK1=2.34ABHCl NaOHpH用標(biāo)準(zhǔn)用標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)NaOH(biozhn)NaOH和和HCIHCI進(jìn)行滴定，用進(jìn)行滴定，用NaOHNaOH和和HCIHCI的摩爾數(shù)對(duì)的摩爾數(shù)對(duì)pHpH值作圖值作圖規(guī)律(gul)pHpI aa “”pHpI aa “”pH=pI aa “0”第18頁/共120頁第十八頁，共120頁。表觀(bio un)解離常數(shù)以丙氨酸為例:參見參見(cnjin)P26第19頁/共120頁第十九頁，共120頁。 對(duì)側(cè)鏈對(duì)側(cè)鏈R R基不解離的中性基不解離的中性(zhngxng)(zhngxng)氨基酸氨基酸來說

13、，其等電點(diǎn)是它的來說，其等電點(diǎn)是它的pKlpKl和和pK2pK2的算術(shù)平均值。的算術(shù)平均值。pI=(pK1+pK2)/2第20頁/共120頁第二十頁，共120頁。對(duì)多氨基和多羧基氨基酸的解離(ji l) 解離(ji l)原則：先解離先解離COOH，隨后其他，隨后其他COOH；然后解離然后解離NH3+，隨后其他，隨后其他NH3+一般一般pI值等于兩個(gè)相近值等于兩個(gè)相近(xin jn)pK值之和的值之和的一半一半第21頁/共120頁第二十一頁，共120頁。ApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的加入的OH-mL數(shù)數(shù)加入的加入的OH-mL數(shù)數(shù)pHpH一氨基二羧基一氨基二羧基AAAA的的等

14、電點(diǎn)計(jì)算：等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2 pK1+pK2二氨基一羧基二氨基一羧基AAAA的的等電點(diǎn)計(jì)算：等電點(diǎn)計(jì)算：pI=2 pK2+pK3谷氨酸（A A）和賴氨酸（B B）滴定曲線(qxin)(qxin)和等電點(diǎn)計(jì)算第22頁/共120頁第二十二頁，共120頁。中性氨基中性氨基(nj)酸：酸：pK1為為羧基的解離常數(shù)，羧基的解離常數(shù)，pK2為為氨基氨基(nj)的解離常數(shù)。的解離常數(shù)。 pI=(pK1+pK2)/2酸性氨基酸性氨基(nj)酸：酸：pK1為為羧基的解離常數(shù)，羧基的解離常數(shù)，pK2為側(cè)鏈羧基的解離常數(shù)。為側(cè)鏈羧基的解離常數(shù)。 pI=(pK1+pK2)/2堿性氨基堿性氨基(nj)酸：酸： pK2

15、為為氨基氨基(nj)的解的解離常數(shù)，離常數(shù)，pK3為側(cè)鏈氨基為側(cè)鏈氨基(nj)的解離常數(shù)。的解離常數(shù)。 pI=(pK2+pK3)/2總結(jié)(zngji)第23頁/共120頁第二十三頁，共120頁。1.1.某氨基酸的等電點(diǎn)即為該氨基酸兩性離子兩邊(lingbin)(lingbin)的pKpK值和的一半。2.2.在氨基酸等電點(diǎn)以上任何pHpH，AAAA帶凈的負(fù)電荷，在電場中向陽極移動(dòng)；在氨基酸等電點(diǎn)以下任何pHpH，AAAA帶凈的正電荷，在電場中向陰極移動(dòng)。3.3.在一定pHpH范圍中，溶液的pHpH離AAAA等電點(diǎn)愈遠(yuǎn)，AAAA帶凈電荷愈多。小結(jié)小結(jié)(xi(xioji)oji)第24頁/共120頁

16、第二十四頁，共120頁。 (1)與茚三酮反應(yīng) 茚三酮在弱酸性溶液中與-氨基酸共熱，氨基酸被氧化脫氨、脫羧反應(yīng)生成醛、CO2和NH3，最后(zuhu)茚三酮與反應(yīng)產(chǎn)物氨和還原茚三酮發(fā)生作用，生成藍(lán)紫色化合物。 兩個(gè)亞氨基酸脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮反應(yīng)并不釋放NH3，而直接形成黃色化合物。HNCOHO脯 氨 酸 ProOH羥羥2 2 氨基酸的化學(xué)性質(zhì)氨基酸的化學(xué)性質(zhì)(huxu xngzh)(huxu xngzh)茚三酮茚三酮第25頁/共120頁第二十五頁，共120頁。NH3CO2 RCHO+還原茚三酮還原茚三酮+(弱酸弱酸)加熱加熱3H20氨基酸與茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮反應(yīng)(fnyng)(fny

17、ng)水合水合(shuh)茚三酮茚三酮+ NH3 +水合茚三酮水合茚三酮還原茚三酮還原茚三酮藍(lán)紫色化合物藍(lán)紫色化合物第26頁/共120頁第二十六頁，共120頁。(2) (2) 與甲醛與甲醛(ji (ji qun)qun)的反應(yīng)的反應(yīng) 氨基可以與甲醛反應(yīng)，生成羥甲基化合物。 由于氨基酸在溶液中以偶極離子形式存在，所以不能用酸堿滴定測定含量(hnling)。與甲醛反應(yīng)后，氨基酸不再是偶極離子，其滴定終點(diǎn)可用一般的酸堿指示劑指示，因而可以滴定，這叫甲醛滴定法，可用于測定氨基酸。 第27頁/共120頁第二十七頁，共120頁。(3) (3) 與與2 2，4-4-二硝基氟苯的反應(yīng)二硝基氟苯的反應(yīng)(fnyn

18、g) (Sanger(fnyng) (Sanger反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)(fnyng)） 在弱堿性溶液中，氨基酸的在弱堿性溶液中，氨基酸的- - 氨基很容易與氨基很容易與2 2，4-4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFBDNFB）作用，生成穩(wěn)定的黃色）作用，生成穩(wěn)定的黃色2 2，4-4-二硝基苯基氨基酸（簡寫為二硝基苯基氨基酸（簡寫為DNP-DNP-氨基酸）。氨基酸）。 第28頁/共120頁第二十八頁，共120頁。+DNFB（dinitrofiuorobenzene）氨基酸氨基酸弱堿中弱堿中DNP-AA(黃色黃色)（sanger反應(yīng)(fnyng)）+ HF第29頁/共120頁第二十九頁，共120

19、頁。 與丹磺酰氯反應(yīng)（DNS） 丹磺酰氯是二甲(r ji)氨基萘磺酰氯的簡稱+HCI第30頁/共120頁第三十頁，共120頁。(4) 與異硫氰酸苯酯反應(yīng)(fnyng)（Edman反應(yīng)(fnyng)） 在弱堿性條件下，氨基酸中的-氨基還可以與異硫氰酸苯酯（PITC）反應(yīng)(fnyng)，產(chǎn)生相應(yīng)的苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸）。在無水酸中，PTC-氨基酸即環(huán)化為苯硫乙內(nèi)酰脲（PTH），后者在酸中極穩(wěn)定。 這個(gè)反應(yīng)(fnyng)首先被Edman用于鑒定多肽或蛋白質(zhì)的N-末端氨基酸。第31頁/共120頁第三十一頁，共120頁。+PITC弱堿中弱堿中(400 C)(無水氫氟酸中無水氫氟酸中)H+苯

20、氨基苯氨基(nj)(nj)硫甲酰氨基硫甲酰氨基(nj)(nj)酸（酸（PTC-PTC-氨基氨基(nj)(nj)酸）酸）（Edman反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)）苯硫乙內(nèi)酰脲苯硫乙內(nèi)酰脲(PTH-AA)第32頁/共120頁第三十二頁，共120頁。兩個(gè)相鄰氨基酸的羧基(su j)和氨基之間脫水縮和形成的酰胺鍵稱為肽鍵。氨基酸形成肽鍵后，稱為氨基酸殘基。肽鍵連接氨基酸殘基形成二肽、寡肽、多肽鏈和蛋白質(zhì)。三、肽三、肽第33頁/共120頁第三十三頁，共120頁。肽鍵(ti jin)N=CN=C 0.127nm 0.127nm鍵長鍵長=0.132nm=0.132nmN-CN-C 0.148nm0.148nm肽鍵

21、中的C-NC-N鍵具有部分雙鍵(shun jin)(shun jin)性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。在大多數(shù)情況下，以反式結(jié)構(gòu)存在。參見參見(cnjin)p32第34頁/共120頁第三十四頁，共120頁。肽平面肽平面(pngmin)(pngmin)或酰胺或酰胺平面平面(pngmin)(pngmin)：CNCCOH 組成肽單位(dnwi)的4個(gè)原子和2個(gè)相鄰的碳原子都處于同一個(gè)平面內(nèi)，此剛性結(jié)構(gòu)的平面稱為肽平面或酰胺平面。肽單位：實(shí)際就是肽單位：實(shí)際就是(jish)一個(gè)肽平面一個(gè)肽平面 肽鍵的四個(gè)原子和與之相連的兩個(gè)-碳原子所組成的基團(tuán)。參見參見p32第35頁/共120頁第三十五頁，共120頁。 二面角

22、兩相鄰酰胺平面之間，能以兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的共同的CC為定點(diǎn)而旋轉(zhuǎn)，繞為定點(diǎn)而旋轉(zhuǎn)，繞C-NC-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱角，繞角，繞C-CC-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱角。角。和和稱作二面角，亦稱構(gòu)象角稱作二面角，亦稱構(gòu)象角酰胺平面酰胺平面(pngmin)(pngmin)與與-碳原子之間形成的二面角碳原子之間形成的二面角（ 和和 ）第36頁/共120頁第三十六頁，共120頁。 通常在多肽鏈的一端含有一個(gè)游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個(gè)游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。 氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為終點(diǎn)的排列順序。如下面(xi

23、 mian)的五肽可表示為： Ser-Gly-Tyr-Val-Leu參見參見(cnjin)p31第37頁/共120頁第三十七頁，共120頁。肽鍵和肽的結(jié)構(gòu)如圖所示絲氨酰 甘氨酰 酪氨酰 丙氨酰 亮氨酸第38頁/共120頁第三十八頁，共120頁。 多肽鏈結(jié)構(gòu)(jigu)示意圖第39頁/共120頁第三十九頁，共120頁。（四）天然（四）天然(tinrn)存在的活性肽存在的活性肽 自然界中有自由存在的活性肽，主要有：1.谷胱甘肽（GSH）：三肽（GluCysGly），含有自由的巰基，具有(jyu)很強(qiáng)的還原性，可作為體內(nèi)重要的還原劑，保護(hù)某些蛋白質(zhì)或酶分子中的巰基免遭氧化，使其處于活性狀態(tài)。 分子(

24、fnz)中具有一個(gè)由谷氨酸的-羧基和半胱氨酸的-氨基脫水縮合的-肽鍵第40頁/共120頁第四十頁，共120頁。2.腦啡肽：為五肽，具有鎮(zhèn)痛(zhn tn)作用，它們?cè)谥袠猩窠?jīng)系統(tǒng)中形成，是體內(nèi)自己產(chǎn)生的一類鴉片劑。Met-腦啡肽腦啡肽 H Tyr Gly Gly PheMetOH Leu-腦啡肽腦啡肽 H Tyr Gly Gly phe LeuOH第41頁/共120頁第四十一頁，共120頁。3.牛催產(chǎn)素與加壓素： 均為九肽，分子中含有一對(duì)二硫鍵，兩者結(jié)構(gòu)類似。前者第八位為Leu，后者為Arg。前者可刺激子宮的收縮，促進(jìn)分娩。后者可促進(jìn)小動(dòng)脈收縮，使血壓升高，也有抗利尿(l nio)作用，參與水

25、、鹽代謝的調(diào)節(jié)。 牛催產(chǎn)素 S S CysTyrIleGlnAsnCysProLeuGly-NH2 牛加壓素 S S CysTyrPheGlnAsnCysProArgGly-NH2第42頁/共120頁第四十二頁，共120頁。四四 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu) 蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格(yng)的界線，通常是將分子量在6000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。第43頁/共120頁第四十三頁，共120頁。1.1.定義定義 1969 1969年，國際純化學(xué)與應(yīng)用年，國際純化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)委員會(huì)（化學(xué)委員會(huì)（IUPACIUPAC） 規(guī)定規(guī)定(gudng)(gudng)：2.2. 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)

26、構(gòu)指蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽鏈中多肽鏈中AAAA的排列順序，包括二硫鍵的的排列順序，包括二硫鍵的位置。位置。 ( (一一) )蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)2.2.一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)的意義的意義一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu) 高級(jí)結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu) 功能功能決定決定決定決定第44頁/共120頁第四十四頁，共120頁。例：牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)例：牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)第45頁/共120頁第四十五頁，共120頁。 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)又稱蛋白質(zhì)的構(gòu)象或高級(jí)(goj)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。 蛋白質(zhì)的高級(jí)(goj

27、)結(jié)構(gòu)包括二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)等。( (二二) )蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)第46頁/共120頁第四十六頁，共120頁。1 1 維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力 維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力主要是次級(jí)鍵，即氫鍵和鹽鍵維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力主要是次級(jí)鍵，即氫鍵和鹽鍵等非共價(jià)鍵，以及疏水作用力和范德華力等。等非共價(jià)鍵，以及疏水作用力和范德華力等。 氫鍵：氫鍵： x H y x H y 離子鍵（鹽鍵）：它是由帶相反電荷的兩個(gè)基團(tuán)離子鍵（鹽鍵）：它是由帶相反電荷的兩個(gè)基團(tuán) 間的靜電吸引所形成的間的靜電吸引所形成的 疏水作用力（疏水鍵）：是指非極性基團(tuán)即疏

28、水基團(tuán)為疏水作用力（疏水鍵）：是指非極性基團(tuán)即疏水基團(tuán)為 了避開水相而群集在一起的集合力了避開水相而群集在一起的集合力 范德華力：在物質(zhì)的聚集狀態(tài)范德華力：在物質(zhì)的聚集狀態(tài)(zhungti)(zhungti)中，分子與分子之中，分子與分子之 間存在著一種較弱的作用力間存在著一種較弱的作用力 二硫鍵二硫鍵 ：是兩個(gè)硫原子之間所形成的共價(jià)鍵：是兩個(gè)硫原子之間所形成的共價(jià)鍵第47頁/共120頁第四十七頁，共120頁。第48頁/共120頁第四十八頁，共120頁。蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈本身通過(tnggu)(tnggu)氫鍵沿一定方向盤繞、折疊而形成的構(gòu)象. .它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈

29、間形成的氫鍵。( (注: :二級(jí)結(jié)構(gòu)不涉及側(cè)鏈的構(gòu)象) )主要有- -螺旋、- -折疊、- -轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲。2 2 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)第49頁/共120頁第四十九頁，共120頁。 多肽鏈中的各個(gè)肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,0.54nm,含3.63.6個(gè)氨基酸殘基；兩個(gè)氨基酸之間的距離為0.15nm;0.15nm; 每個(gè)aaaa殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100100度. . 肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，每個(gè)氨基酸殘基的C=OC=O氧與其(yq)(yq)后第四個(gè)氨基酸殘基的N-HN-H氫形成氫鍵。 絕大多數(shù)

30、天然蛋白質(zhì)中的- -螺旋幾乎都是右手螺旋。- -螺旋都是由L-L-型氨基酸構(gòu)成的（GlyGly除外）。、 -螺旋(luxun)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)(1)- -螺旋(luxun)(luxun)結(jié)構(gòu)第50頁/共120頁第五十頁，共120頁。第51頁/共120頁第五十一頁，共120頁。第52頁/共120頁第五十二頁，共120頁。螺距螺距(luj)0.54nm每殘基的每殘基的軸向高度軸向高度(god)0.15nm每殘基繞軸每殘基繞軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)(xunzhun)100 o第53頁/共120頁第五十三頁，共120頁。、-螺旋(luxun)結(jié)構(gòu)形成的限制因素:凡是有凡是有Pro存在的地方存在的地方(dfng),不

31、能形成。因不能形成。因Pro形成的肽鍵形成的肽鍵N原子上沒有原子上沒有H,不可能形成氫鍵。不可能形成氫鍵。靜電斥力。若一段肽鏈有多個(gè)靜電斥力。若一段肽鏈有多個(gè)Glu或或Asp相鄰相鄰,則因則因pH=7.0時(shí)都帶負(fù)電荷時(shí)都帶負(fù)電荷,防礙防礙螺旋的形成螺旋的形成;同樣同樣多個(gè)堿性氨基酸殘基在一段肽段內(nèi)多個(gè)堿性氨基酸殘基在一段肽段內(nèi),正電荷相斥正電荷相斥,也防礙也防礙螺旋的形成。螺旋的形成。位阻。如位阻。如Asn、Leu側(cè)鏈很大，防礙側(cè)鏈很大，防礙螺旋的形成。螺旋的形成。第54頁/共120頁第五十四頁，共120頁。(2) -折疊(zhdi)（-pleated sheet） -折疊或-折疊片也稱-結(jié)構(gòu)

32、或-構(gòu)象，它是蛋白質(zhì)中第二種最常見的二級(jí)結(jié)構(gòu)。 -折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵進(jìn)行(jnxng)交聯(lián)而形成的，或一條肽鏈內(nèi)的不同肽段間靠氫鍵而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象第55頁/共120頁第五十五頁，共120頁。 - -折疊結(jié)構(gòu)幾乎所有肽鍵都參與鏈間氫鍵的形成，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。 - -折疊有兩種類型： 一種為平行式，即所有肽鏈的N-N-端都在同一邊。 另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向(fngxing)(fngxing)相反 - -折疊(zhdi)(zhdi)的特點(diǎn)第56頁/共120頁第五十六頁，共120頁。NNN平行平行(pngxng)式

33、式第57頁/共120頁第五十七頁，共120頁。NCN反平行反平行(pngxng)式式第58頁/共120頁第五十八頁，共120頁。蠶絲(cn s)心蛋白第59頁/共120頁第五十九頁，共120頁。 - -回折（或發(fā)夾結(jié)構(gòu)）在 - -轉(zhuǎn)角部分，由四個(gè)氨基酸殘基組成(z (z chn);chn);彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的 - -C=O C=O 和第四個(gè)殘基的 N-H N-H 之間形成氫鍵，形成一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。其特點(diǎn)是肽鏈回折180180度(3) -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角(zhunjio)目前發(fā)現(xiàn)的-轉(zhuǎn)角(zhunjio)多數(shù)都存在蛋白質(zhì)分子表面，它們的含量相當(dāng)豐富，約占

34、全部AA殘基的1/4。第60頁/共120頁第六十頁，共120頁。(4) (4) 無規(guī)卷曲(jun (jun q)q) 肽段在空間的不規(guī)則排布稱為無規(guī)則卷曲。 在一般球蛋白分子中，往往含有(hn yu)大量的無規(guī)則卷曲，它使蛋白質(zhì)肽鏈從整體上形成球狀構(gòu)象。 第61頁/共120頁第六十一頁，共120頁。細(xì)胞細(xì)胞(xbo)(xbo)色素色素C C的三級(jí)結(jié)構(gòu)的三級(jí)結(jié)構(gòu)無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲(jun q)第62頁/共120頁第六十二頁，共120頁。3 超二級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)（1 1）超二級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位（- -螺旋或- -折疊或- -轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間(kngjin)

35、(kngjin)上能夠辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。（2 2）超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類型： 、 、第63頁/共120頁第六十三頁，共120頁。第64頁/共120頁第六十四頁，共120頁。第65頁/共120頁第六十五頁，共120頁。第66頁/共120頁第六十六頁，共120頁。-鏈 希臘鑰匙構(gòu)象超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)類型類型 -曲折曲折(qzh)(qzh)-螺旋螺旋(luxun)第67頁/共120頁第六十七頁，共120頁。 定義：對(duì)于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個(gè)或兩個(gè)以上相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體締合而成三級(jí)結(jié)構(gòu)，這種相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體稱結(jié)構(gòu)域。 現(xiàn)在,結(jié)構(gòu)域的概念有三種(sn zhn

36、)不同而又相互聯(lián)系的涵義:即獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單位、獨(dú)立的功能單位和獨(dú)立的折疊單位。4 4 結(jié)構(gòu)域類型：類型： -螺旋螺旋(luxun)域；域； -折疊域；折疊域； +域；域； /域；無規(guī)則卷曲域；無規(guī)則卷曲+-回折域；回折域； 無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+ -螺旋螺旋(luxun)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域第68頁/共120頁第六十八頁，共120頁。結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域1結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域2 -折疊折疊(zhdi) -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角(zhunjio)二硫鍵二硫鍵 -螺旋螺旋(luxun)卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域第69頁/共120頁第六十九頁，共120頁。第70頁/共120頁第七十頁，共120頁。兩個(gè)

37、兩個(gè)(lin )鐵原子鐵原子蚯蚓血紅蛋白中四個(gè)-螺旋(luxun)組成的結(jié)構(gòu)域 -螺旋(luxun)域；免疫(miny)球蛋白VL -折疊結(jié)構(gòu)域 -折疊域；第71頁/共120頁第七十一頁，共120頁。丙酮酸激酶結(jié)構(gòu)域丙酮酸激酶結(jié)構(gòu)域4 4 / /結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域3-P-3-P-甘油醛脫氫酶結(jié)構(gòu)域甘油醛脫氫酶結(jié)構(gòu)域2 2+結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域1 1無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+ -+ -螺旋結(jié)構(gòu)域螺旋結(jié)構(gòu)域木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域2 2無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+-+-回折結(jié)構(gòu)域回折結(jié)構(gòu)域第72頁/共120頁第七十二頁，共120頁。第73頁/共120頁第七十三頁，共120頁。定義定

38、義 多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)基礎(chǔ)(jch)上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，沿三維空間多方向卷曲，進(jìn)一步盤曲折疊形成沿三維空間多方向卷曲，進(jìn)一步盤曲折疊形成特定的球狀分子結(jié)構(gòu)。特定的球狀分子結(jié)構(gòu)。 在三級(jí)結(jié)構(gòu)中，具有極性側(cè)鏈基團(tuán)的在三級(jí)結(jié)構(gòu)中，具有極性側(cè)鏈基團(tuán)的AA殘基殘基幾乎全部在分子的表面幾乎全部在分子的表面,而非極性殘基則被埋于而非極性殘基則被埋于分子內(nèi)部分子內(nèi)部,不與水接確不與水接確.而形成疏水的核心。而形成疏水的核心。5 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)第74頁/共120頁第七十四頁，共120頁。木瓜木

39、瓜(m u)蛋白酶蛋白酶組織組織(zzh)蛋蛋白酶白酶B第75頁/共120頁第七十五頁，共120頁。-折疊折疊-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲 空穴空穴-螺旋螺旋(luxun)(luxun)第76頁/共120頁第七十六頁，共120頁。維持維持(wich)(wich)三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力氫鍵范德華力疏水鍵（疏水相互作用(zuyng)）離子鍵（鹽鍵）二硫鍵疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用(zuyng)，它是使蛋白質(zhì)多肽鏈進(jìn)行折疊的主要驅(qū)動(dòng)力。第77頁/共120頁第七十七頁，共120頁。三級(jí)結(jié)構(gòu)的特征：含多種二級(jí)結(jié)構(gòu)單元；有明顯的折疊層次(cngc)；是緊密的球狀或橢球狀實(shí)體；分子表

40、面有一空穴(活性部位)；疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面。實(shí)例：肌紅蛋白第78頁/共120頁第七十八頁，共120頁。肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)與功能與功能（1 1）肌紅蛋白的功能：）肌紅蛋白的功能： 哺乳動(dòng)物肌肉中儲(chǔ)存氧并運(yùn)輸氧的蛋白。哺乳動(dòng)物肌肉中儲(chǔ)存氧并運(yùn)輸氧的蛋白。（2 2）肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：）肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：19631963年，年，KendrewKendrew a . a .一條多肽鏈，一條多肽鏈，153153個(gè)氨基酸殘基，一個(gè)血紅素輔基，分子量個(gè)氨基酸殘基，一個(gè)血紅素輔基，分子量1760017600道爾頓。道爾頓。 b. b.肌紅蛋白的整

41、個(gè)分子具有外圓中空的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，肽鏈共折疊成肌紅蛋白的整個(gè)分子具有外圓中空的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，肽鏈共折疊成8 8段長度不等的段長度不等的- -螺旋體螺旋體（A-HA-H），最長的有），最長的有2323個(gè)氨基酸殘基，最短的有個(gè)氨基酸殘基，最短的有7 7個(gè)氨基酸殘基。拐彎處多由個(gè)氨基酸殘基。拐彎處多由ProPro、SerSer、IleIle、ThrThr等組成。等組成。 c. c.具有極性側(cè)鏈的氨基酸殘基分布于分子表面，而帶非極性側(cè)鏈的氨基酸殘基多分布于分子具有極性側(cè)鏈的氨基酸殘基分布于分子表面，而帶非極性側(cè)鏈的氨基酸殘基多分布于分子內(nèi)部內(nèi)部(nib)(nib)，使肌紅蛋白成為可溶性蛋白。，使肌紅蛋白成

42、為可溶性蛋白。第79頁/共120頁第七十九頁，共120頁。肌紅蛋白血紅素輔基第80頁/共120頁第八十頁，共120頁。抹香鯨肌紅蛋白（Myoglobin）的三級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)第81頁/共120頁第八十一頁，共120頁。 四級(jí)結(jié)構(gòu)是指由兩 個(gè)或兩個(gè)以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈按一定(ydng)方式聚合而成的特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子。其中每條多肽鏈稱為亞基。 通常亞基只有一條多肽鏈，但有的亞基由兩條或多條多肽鏈組成，這些多肽鏈間多以二硫鍵相連,亞基單獨(dú)存在時(shí)無生物學(xué)活性。 一般來說具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白屬于寡聚蛋白。定義定義(dngy)(dngy)第82頁/共120頁第八十二頁，共120頁。維持蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)

43、構(gòu)(jigu)的主要作用力 在蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)中，亞基之間的作用力主要包括：氫鍵、離子鍵、范德華力和疏水鍵。即亞基之間主要是通過次級(jí)鍵彼此締合在一起。 疏水鍵是最主要的作用力。第83頁/共120頁第八十三頁，共120頁。血紅蛋白的結(jié)構(gòu)(jigu)與功能（1 1）血紅蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：a.a.是四個(gè)亞基的寡聚蛋白，574574個(gè)AAAA殘基，分子量6500065000b.b.是由相同的兩條鏈和兩條鏈組成四聚體2 22 2，成人的血紅蛋白為2 22 2、胎兒的血紅蛋白為2 22 2c. c. 鏈由141AA141AA殘基組成， 鏈由146AA146AA殘基組成。 四條肽鏈的三級(jí)結(jié)構(gòu)與肌紅蛋

44、白相似，各自內(nèi)部(nib)(nib)有一個(gè)血紅素輔基。（2 2）血紅蛋白的功能：存在于動(dòng)物血液的紅細(xì)胞中，具有運(yùn)輸O2O2和CO2CO2的功能；血紅蛋白還能和H+H+結(jié)合，從而可以維持體內(nèi)pH.pH.第84頁/共120頁第八十四頁，共120頁。血紅蛋白血紅蛋白(xuhng (xuhng dnbi)dnbi)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅素輔血紅素輔基基第85頁/共120頁第八十五頁，共120頁。化學(xué)鍵化學(xué)鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵次級(jí)次級(jí)(c (c j)j)鍵鍵肽鍵肽鍵(ti (ti jin)jin)二硫鍵二硫鍵氫鍵氫鍵(qn (qn jin)jin)疏水鍵疏水鍵鹽鍵鹽鍵范德華力范德華力一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二、三、四級(jí)

45、結(jié)構(gòu)二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵第86頁/共120頁第八十六頁，共120頁。(一一) 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 1.同功蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異性同功蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異性 細(xì)胞色素細(xì)胞色素C是真核細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上一種含是真核細(xì)胞線粒體內(nèi)膜上一種含F(xiàn)e的蛋白質(zhì)，在生物氧化中起傳遞電子的作用。的蛋白質(zhì)，在生物氧化中起傳遞電子的作用。通過植物、動(dòng)物和微生物等數(shù)百種生物的細(xì)胞通過植物、動(dòng)物和微生物等數(shù)百種生物的細(xì)胞色素色素C一級(jí)結(jié)構(gòu)的研究表明一級(jí)結(jié)構(gòu)的研究表明(biomng)： （1）親緣關(guān)系越近，）

46、親緣關(guān)系越近，AA順序的同源性越大。順序的同源性越大。 （2）盡管不同生物間親緣關(guān)系差別很大，但與）盡管不同生物間親緣關(guān)系差別很大，但與細(xì)胞色素細(xì)胞色素C功能密切相關(guān)的功能密切相關(guān)的AA順序卻有共同之順序卻有共同之處，即保守順序不變處，即保守順序不變五 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(jigu)與功能不同生物與人的細(xì)胞色素不同生物與人的細(xì)胞色素C C相比較相比較AAAA差異差異(chy)(chy)數(shù)目數(shù)目 黑猩猩黑猩猩 0 0 雞、火雞雞、火雞 13 13 牛豬羊牛豬羊 10 10 海龜海龜 15 15 狗驢狗驢 11 11 小麥小麥 35 35 粗糙鏈孢霉粗糙鏈孢霉43 43 酵母菌酵母菌 44 44第87頁

47、/共120頁第八十七頁，共120頁。生物生物 與人不同的與人不同的AA數(shù)目數(shù)目黑猩猩黑猩猩 0恒河猴恒河猴 1兔兔 9袋鼠袋鼠 10牛、豬、羊牛、豬、羊 10狗狗 11馬馬 12雞、火雞雞、火雞 13響尾蛇響尾蛇 14海龜海龜(hi u) 15金槍魚金槍魚 21角餃角餃 23小蠅小蠅 25蛾蛾 31小麥小麥 35粗早鏈孢霉粗早鏈孢霉 43酵母酵母 44 不同生物不同生物(shngw)與人的與人的Cytc的的AA差異數(shù)目差異數(shù)目根據(jù)細(xì)胞色素根據(jù)細(xì)胞色素 C的的順序種屬差異建立順序種屬差異建立起來的進(jìn)化樹起來的進(jìn)化樹圓圈圓圈(yunqun)代表分歧點(diǎn)代表分歧點(diǎn)第88頁/共120頁第八十八頁，共12

48、0頁。2.2.蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分子病 分子病指蛋白質(zhì)分子中由于AAAA排列順序與正常蛋白質(zhì)不同而發(fā)生(fshng)(fshng)的一種遺傳病( (基因突變?cè)斐傻? )。鐮刀形貧血?。翰∫颍貉t蛋白AAAA順序的細(xì)微變化 -鏈鏈N端氨基酸排列端氨基酸排列(pili)順序順序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A（正常人）（正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys Hb-S（患（患 者）者） Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys鐮刀形貧血?。翰∪梭w內(nèi)血紅蛋白的含量乃至紅細(xì)胞的量都鐮刀形貧血?。翰∪梭w內(nèi)血紅蛋白的含量乃至紅細(xì)胞的量都

49、較正常人少，且紅細(xì)胞的形狀為新月形，即鐮刀狀。此種細(xì)較正常人少，且紅細(xì)胞的形狀為新月形，即鐮刀狀。此種細(xì)胞壁薄，而且脆性大，極易漲破而發(fā)生溶血；再者，發(fā)生鐮胞壁薄，而且脆性大，極易漲破而發(fā)生溶血；再者，發(fā)生鐮變的細(xì)胞粘滯加大，易栓塞血管；由于流速較慢，輸氧機(jī)能變的細(xì)胞粘滯加大，易栓塞血管；由于流速較慢，輸氧機(jī)能降低，使臟器官供血出現(xiàn)障礙，從而引起頭昏、胸悶而導(dǎo)致降低，使臟器官供血出現(xiàn)障礙，從而引起頭昏、胸悶而導(dǎo)致(dozh)死亡。死亡。第89頁/共120頁第八十九頁，共120頁。 谷氨酸在生理谷氨酸在生理pH值下為帶負(fù)電荷值下為帶負(fù)電荷R基氨基酸，基氨基酸，而纈氨酸卻是一種非極性而纈氨酸卻是一

50、種非極性R基氨基酸，就使得基氨基酸，就使得HbS分子分子(fnz)表面的荷電性發(fā)生改變，引起等表面的荷電性發(fā)生改變，引起等電點(diǎn)改變，溶解度降低，使之不正常地聚集成纖電點(diǎn)改變，溶解度降低，使之不正常地聚集成纖維狀血紅蛋白，致使紅細(xì)胞變形成鐮刀狀維狀血紅蛋白，致使紅細(xì)胞變形成鐮刀狀,輸氧功輸氧功能下降能下降,細(xì)胞脆弱易溶血細(xì)胞脆弱易溶血.第90頁/共120頁第九十頁，共120頁。3.3.一級(jí)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)的局部斷裂與蛋白質(zhì)的激活 胰島素原與胰島素（牛胰島素原的激活(j hu)） ArgLysArg（C肽）肽）第91頁/共120頁第九十一頁，共120頁。(二二) 蛋白質(zhì)的高級(jí)蛋白質(zhì)的高

51、級(jí)(goj)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)的功能通常取決于它的特定構(gòu)象。 某些蛋白質(zhì)表現(xiàn)其生物功能時(shí)，構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變整個(gè)分子的性質(zhì)(xngzh)(xngzh)，這種現(xiàn)象稱為別構(gòu)效應(yīng)。 如血紅蛋白是四個(gè)亞基的寡聚蛋白，其與氧的結(jié)合存在別構(gòu)效應(yīng)。而肌紅蛋白只有一個(gè)亞基，不存在別構(gòu)效應(yīng)。第92頁/共120頁第九十二頁，共120頁。第93頁/共120頁第九十三頁，共120頁。6.1 6.1 蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量（自學(xué)）（一）蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量（自學(xué)）（二）蛋白質(zhì)的兩性電離性質(zhì)和等電點(diǎn)（二）蛋白質(zhì)的兩性電離性質(zhì)和等電點(diǎn)（三）蛋白質(zhì)的變性（三）蛋白質(zhì)的變性(b

52、inxng)(binxng)與復(fù)性與復(fù)性（四）蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)（四）蛋白質(zhì)膠體性質(zhì) ( (五五) ) 蛋白質(zhì)的沉淀蛋白質(zhì)的沉淀 ( (六）蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)六）蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)（七）蛋白質(zhì)的測定（七）蛋白質(zhì)的測定6.2 6.2 蛋白質(zhì)的分離、分析技術(shù)（自學(xué)）蛋白質(zhì)的分離、分析技術(shù)（自學(xué)）六蛋白質(zhì)的性質(zhì)與分離六蛋白質(zhì)的性質(zhì)與分離(fnl)(fnl)、分、分析技術(shù)析技術(shù)第94頁/共120頁第九十四頁，共120頁。 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)：當(dāng)溶液在某一定蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)：當(dāng)溶液在某一定pHpH值時(shí)，使某特值時(shí)，使某特定蛋白質(zhì)分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，定蛋白質(zhì)分子上所帶正負(fù)電荷相等，成為兩性離子，在電場中即

53、不向陽極移動(dòng)也不向陰極在電場中即不向陽極移動(dòng)也不向陰極(ynj)(ynj)移動(dòng)，此移動(dòng)，此時(shí)溶液的時(shí)溶液的pHpH值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pIpI）。在等電）。在等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電場中不移動(dòng)。點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電場中不移動(dòng)。 在外液在外液pHpH低于等電點(diǎn)的溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶正電低于等電點(diǎn)的溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶正電荷，在電場中向負(fù)極移動(dòng)；在外液荷，在電場中向負(fù)極移動(dòng)；在外液pHpH高于等電點(diǎn)的溶高于等電點(diǎn)的溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動(dòng)。液中，蛋白質(zhì)粒子帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動(dòng)。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)電泳這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)電泳

54、帶電粒子在電場中移動(dòng)的帶電粒子在電場中移動(dòng)的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。參見參見(cnjin)p506.1 蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量（一）蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量（自學(xué)自學(xué)）參見參見p51第95頁/共120頁第九十五頁，共120頁。電泳(din yn)蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)pH條件下，不發(fā)生電泳現(xiàn)條件下，不發(fā)生電泳現(xiàn)象。象。利用蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)利用蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)象，可以將不同帶電性象，可以將不同帶電性質(zhì)和不同大小、形狀的質(zhì)和不同大小、形狀的蛋白質(zhì)分子進(jìn)行分離蛋白質(zhì)分子進(jìn)行分離(fnl)純化。純化。 根據(jù)蛋白質(zhì)凈電荷的根據(jù)蛋白質(zhì)凈電荷的差異來分離差異來分離(fnl)蛋蛋白質(zhì)的一種方法是電泳

55、白質(zhì)的一種方法是電泳法。法。第96頁/共120頁第九十六頁，共120頁。(三) 蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性 A、蛋白質(zhì)的變性定義 天然蛋白質(zhì)因受物理、化學(xué)因素的影響，使蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象發(fā)生了異常變化，從而導(dǎo)致生物活性的喪失(sngsh)以及物理、化學(xué)性質(zhì)的異常變化。但一級(jí)結(jié)構(gòu)未遭破壞，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。參見參見(cnjin)p52第97頁/共120頁第九十七頁，共120頁。B、引起蛋白質(zhì)變性的主要(zhyo)因素：1.物理因素：物理因素： 加熱、高壓加熱、高壓(goy)、紫外線照射、紫外線照射、X-射線、超聲波、劇烈振蕩和攪拌等射線、超聲波、劇烈振蕩和攪拌等2.化學(xué)因素：化學(xué)因素： 強(qiáng)酸、強(qiáng)堿

56、、脲、去污劑（十二烷基硫酸強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、脲、去污劑（十二烷基硫酸鈉（鈉（SDS）、重金屬鹽、三氯醋酸、濃）、重金屬鹽、三氯醋酸、濃乙醇等。乙醇等。第98頁/共120頁第九十八頁，共120頁。C、蛋白質(zhì)的變性(binxng)后的表現(xiàn) 生物活性喪失；溶解度降低，對(duì)于球狀蛋白粘度增加；光吸收系數(shù)增大；生物化學(xué)性質(zhì)(huxu (huxu xngzh)xngzh)改變。 組分和分子量不變。第99頁/共120頁第九十九頁，共120頁。D、蛋白質(zhì)變性的本質(zhì)： 分子中各種( zhn)次級(jí)鍵斷裂，使其空間構(gòu)象從緊密有序的狀態(tài)變成松散無序的狀態(tài)，一級(jí)結(jié)構(gòu)不破壞。 變性后的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上雖有改變，但組成成分和相對(duì)分子

57、質(zhì)量不變。 第100頁/共120頁第一百頁，共120頁。E、蛋白質(zhì)的復(fù)性(f xn) 定義：如果引起變性的因素比較溫和，蛋白質(zhì)構(gòu)象僅僅是有些松散時(shí)，當(dāng)除去變性因素后，可根據(jù)熱力學(xué)原理緩慢地重新自發(fā)折疊恢復(fù)原來的構(gòu)象，這種現(xiàn)象(xinxing)稱作復(fù)性。第101頁/共120頁第一百零一頁，共120頁。核糖核酸酶變性與復(fù)性(f xn)作用天然狀態(tài)，有催化活性天然狀態(tài)，有催化活性 非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活性8 8 M M 尿素 - -巰基乙醇變性變性(binx(binxng)ng)天然狀態(tài)天然狀態(tài) S-S-S-S-鍵恢復(fù)鍵恢復(fù) 而且是正確配對(duì)而且是正確配對(duì)復(fù)性復(fù)性去除尿素及 - -巰基乙醇

58、第102頁/共120頁第一百零二頁，共120頁。如：NH3、COO 、OH、-SH、-CONH-等，它們都具有高度的親水性，當(dāng)與水接確時(shí)，極易吸附水分子，使蛋白質(zhì)顆粒外圍形成一層水化膜，將顆粒彼此隔開( ki)，不致因互相碰撞凝聚而沉淀。 由于蛋白質(zhì)分子量很大，在水溶液中形成直徑由于蛋白質(zhì)分子量很大，在水溶液中形成直徑1-100nm之間的顆粒，已達(dá)到膠體顆粒范圍的大小，因之間的顆粒，已達(dá)到膠體顆粒范圍的大小，因而具有膠體溶液的通性。而具有膠體溶液的通性。蛋白質(zhì)的水溶液能形成穩(wěn)定的親水膠體的原因：蛋白質(zhì)的水溶液能形成穩(wěn)定的親水膠體的原因：、蛋白質(zhì)多肽鏈上含有許多極性基團(tuán)。、蛋白質(zhì)多肽鏈上含有許多

59、極性基團(tuán)。 2、蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，在非等電狀態(tài)時(shí)，相同蛋、蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，在非等電狀態(tài)時(shí)，相同蛋白質(zhì)顆粒帶有同性電荷，與周圍的反離子構(gòu)成穩(wěn)定的白質(zhì)顆粒帶有同性電荷，與周圍的反離子構(gòu)成穩(wěn)定的雙電層。使蛋白質(zhì)顆粒之間相互排斥，保持一定距離，雙電層。使蛋白質(zhì)顆粒之間相互排斥，保持一定距離，不致不致(bzh)互相凝聚而沉淀?；ハ嗄鄱恋?。 蛋白質(zhì)溶液由于具有水化層與雙電層兩方面的穩(wěn)定因蛋白質(zhì)溶液由于具有水化層與雙電層兩方面的穩(wěn)定因素，所以作為膠體系統(tǒng)是相對(duì)穩(wěn)定的。素，所以作為膠體系統(tǒng)是相對(duì)穩(wěn)定的。參見參見p54第103頁/共120頁第一百零三頁，共120頁。蛋白質(zhì)膠體蛋白質(zhì)膠體(jio t)(

60、jio t)性質(zhì)性質(zhì)的應(yīng)用的應(yīng)用 由于膠體溶液中的蛋白質(zhì)不能通過半透膜，因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小分子雜質(zhì)(zzh)(zzh)除去。透析法：以半透膜提純蛋白質(zhì)的方法叫透析法半透膜：只允許溶劑小分子通過，而溶質(zhì)大分子不能通過，如羊皮紙、火棉膠、玻璃紙等第104頁/共120頁第一百零四頁，共120頁。第105頁/共120頁第一百零五頁，共120頁。(五)蛋白質(zhì)的沉淀(chndin) 蛋白質(zhì)在溶液中的穩(wěn)定性是有條件的、相對(duì)蛋白質(zhì)在溶液中的穩(wěn)定性是有條件的、相對(duì)的。如果加入適當(dāng)?shù)脑噭┦沟鞍踪|(zhì)分子處于等電的。如果加入適當(dāng)?shù)脑噭┦沟鞍踪|(zhì)分子處于等電點(diǎn)狀態(tài)或失去水化層（消除相同電荷，除去水膜點(diǎn)狀態(tài)或失去