動(dòng)物生化第一單元蛋白質(zhì)

1、 蛋 白 質(zhì)沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命!蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)（protein）是生活細(xì)胞內(nèi)含量最豐富、功能最復(fù)雜的生物大分子，并參與了幾乎所有的生命活動(dòng)和生命過(guò)程。因此，研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能始終是生命科學(xué)最基本的命題。 蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必不可少的重要成分 蛋白質(zhì)占干重 人體中（中年人） 人體 45% 水55% 細(xì)菌 50%80% 蛋白質(zhì)19% 真菌 14%52% 脂肪19% 酵母菌 14%50% 糖類(lèi)1% 白地菌50% 無(wú)機(jī)鹽7%安徽阜陽(yáng)黑心奶粉（蛋白質(zhì)缺乏）造成嬰兒頭大四肢小照片蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能1.生物體的組成成分2. 酶3. 運(yùn)輸4. 運(yùn)動(dòng)5. 抗體6. 干擾素7. 遺傳信息的控制

2、8. 細(xì)胞膜的通透性9. 高等動(dòng)物的記憶、識(shí)別機(jī)構(gòu) 第一單元 蛋白質(zhì)化學(xué) 主要內(nèi)容：介紹蛋白質(zhì)的構(gòu)件單位氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類(lèi)、性質(zhì)及肽的概念，重點(diǎn)討論蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)和功能的相互關(guān)系。返回目錄 蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)第一節(jié) 蛋白質(zhì)的的分子組成第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第三節(jié) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其分離純化一:蛋白質(zhì)的元素組成二：蛋白質(zhì)的基本組成單位：氨基酸第一節(jié)：蛋白質(zhì)的分子組成N的含量平均為16%凱氏（Kjadehl）定氮法的理論基礎(chǔ)一：蛋白質(zhì)的元素組成 碳 50 氫 7 氧 23 氮 16% 硫 03 其他 微 量 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定： 凱氏定氮法 優(yōu)點(diǎn)：

3、對(duì)原料無(wú)選擇性，儀器簡(jiǎn)單， 方法也簡(jiǎn)單； 缺點(diǎn)：易將無(wú)機(jī)氮(如核酸中的氮) 都?xì)w入蛋白質(zhì)中,不精確。蛋白質(zhì)含量（%）= 每克樣品的含氮量（克） 6.25 100 凱氏定氮法： 這是19世紀(jì)丹麥化學(xué)家凱道爾所創(chuàng)造的方法，繼之又出現(xiàn)了一系列改良的凱氏法。蛋白質(zhì)含量的測(cè)定三聚氰胺會(huì)造成生殖、泌尿系統(tǒng)的損害，膀胱、腎部結(jié)石，并可進(jìn)一步誘發(fā)膀胱癌三聚氰胺 -蛋白精？凱氏定氮法的弊端？ 檢測(cè)的是非蛋白氮三聚氰胺也常被不法商人用作食品添加劑，以提升食品檢測(cè)中的蛋白質(zhì)含量指標(biāo)，因此三聚氰胺也被人稱(chēng)為“蛋白精”。三聚氰胺含氮量為66.6%，是牛奶的151倍，是奶粉的23倍。每100g牛奶中添加0.1克三聚氰胺，

4、就能提高0.4%蛋白質(zhì)。二 蛋白質(zhì)的基本構(gòu)件單位氨基酸 蛋白質(zhì)的水解（一）常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式（二）二十種常見(jiàn)的蛋白質(zhì)氨基酸分類(lèi)及結(jié)構(gòu)（三）氨基酸的性質(zhì)完全水解得到各種氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各種氨基酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。大多數(shù)的蛋白質(zhì)都是由20種氨基酸組成。這20種氨基酸被稱(chēng)為基本氨基酸。 蛋白質(zhì)的水解完全水解得到各種氨基酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各種氨基酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。大多數(shù)的蛋白質(zhì)都是由20種氨基酸組成。這20種氨基酸被稱(chēng)為基本氨基酸。1.酸水解 常用6 mol/L的鹽酸或4

5、mol/L的硫酸在105-110條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時(shí)間約20小時(shí)。 此法的優(yōu)點(diǎn)是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化。缺點(diǎn)是色氨酸被沸酸完全破壞； 含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解；門(mén)冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基。一般用5 mol/L氫氧化鈉煮沸10-20小時(shí)。由于水解過(guò)程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞，產(chǎn)率不高。該法的優(yōu)點(diǎn)是色氨酸在水解中不受破壞。2.堿水解目前用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶或稱(chēng)蛋白酶已有十多種。應(yīng)用酶水解多肽不會(huì)破壞氨基酸，也不會(huì)發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。 酸或堿能夠?qū)⒍嚯耐耆?，酶水解一般是部分水?3.酶水解生物體內(nèi)的氨基酸類(lèi)別 蛋白

6、質(zhì)氨基酸： 蛋白質(zhì)中常見(jiàn)的20種氨基酸 稀有的蛋白質(zhì)氨基酸：蛋白質(zhì)組成中，除上述20種常見(jiàn)氨基酸外，從少數(shù)蛋白質(zhì)中還分離出一些稀有氨基酸，它們都是相應(yīng)常見(jiàn)氨基酸的衍生物。如4-羥脯氨酸、5-羥賴(lài)氨酸等。 非蛋白質(zhì)氨基酸：生物體內(nèi)呈游離或結(jié)合態(tài)的氨基酸。（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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）。氫原子氨基羧基側(cè)鏈基團(tuán)-碳原子CCOOHHNH2R幾種特殊氨基酸 脯氨酸（亞氨基酸） 半胱氨酸 +胱氨酸二硫鍵-HH二十種常見(jiàn)蛋白質(zhì)氨基酸的分類(lèi)、結(jié)構(gòu)及三字符號(hào)據(jù)營(yíng)養(yǎng)學(xué)分類(lèi) 必需非必需據(jù)R基團(tuán)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi) 脂肪族A （中性

7、、含羥基或巰基、酸性、堿性）芳香族A(Phe、Tyr、Trp)雜環(huán)(His、Pro)據(jù)R基團(tuán)極性分類(lèi)極性R基團(tuán)AA非極性R基團(tuán)AA（種）不帶電荷（種）據(jù)氨基、羧基數(shù)分類(lèi)一氨基一羧基一氨基二羧基(Glu、Asp)二氨基一羧基(Lys、His、Arg)人的必需氨基酸LysTrpPheValMetLeuIleThrArg、His帶電荷：正電荷（種）負(fù)電荷（種）芳香族氨基酸苯丙氨酸 （Phe,F）酪氨酸 （Tyr,Y）色氨酸 （Trg,W）雜環(huán)氨基酸組氨酸 （His,H）脯氨酸 （Pro,P） 人體所需的八種必需氨基酸 纈氨酸(Val) 異亮氨酸(Ile) 亮氨酸(Leu)苯丙氨酸(Phe) 蛋氨酸(

8、Met) 色氨酸(Try)蘇氨酸(Thr) 賴(lài)氨酸(Lys) 嬰兒時(shí)期所需: 精氨酸(Arg)、組氨酸(His) 早產(chǎn)兒所需：色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys) 寫(xiě)一本蛋色書(shū)來(lái)賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸（三）氨基酸的理化性質(zhì) 1、物理性質(zhì)： 溶解度：水中溶解度差別較大， 不溶于有機(jī)溶劑。 光吸收性：可見(jiàn)光區(qū)無(wú)光吸收，紫外光區(qū)苯丙氨酸、 酪氨酸、色氨酸有光吸收。 味感：不同味道 甜味：甘氨酸、絲氨酸 鮮味：谷氨酸鈉 酸味：谷氨酸、天冬氨酸 為什么有的魚(yú)吃起來(lái)特別鮮嫩？2、氨基酸的兩性性質(zhì)（重點(diǎn)） 氨基酸具有氨基、羧基等能接受H+而成NH3+具堿性能電離出H+而成COO-具酸性 兩性電離和等電點(diǎn) +H3NCH

9、COO-R兩性離子形式 兩性化合物：象氨基酸這樣在同一個(gè)分子上帶有性質(zhì)相反的酸堿兩種解離基團(tuán)的化合物為兩性化合物（兩性電解質(zhì)）。等電點(diǎn)（pI)：在一定的PH溶液中，氨基酸所帶正負(fù)電荷相等，靜電何為零，此時(shí)溶液的PH值為該氨基酸的等電點(diǎn)。兩性離子：帶有數(shù)量相等的正負(fù)兩種電荷的離子氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)（pI）pH = pI 凈電荷=0（兩性離子）不移動(dòng) pH pI凈電荷為負(fù)（負(fù)離子）向正極移動(dòng)CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H+ OH- + H+ OH-(pK1)(pK2)氨基酸等電點(diǎn)的利用：1）等電點(diǎn)時(shí)溶解度最小，易沉淀2）分離等電點(diǎn)不同的氨基酸。（電泳

10、法、離子交換法） 氨基酸等電點(diǎn)的特點(diǎn)： 1. 凈電荷數(shù)等于零，在電場(chǎng)中不移動(dòng)； 2. 此時(shí)氨基酸的溶解度最小。3、重要化學(xué)反應(yīng) 與2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)（sanger反應(yīng)）:用于蛋白質(zhì)N-端測(cè)定. 與苯異硫氰酯（PITC）的反應(yīng)（Edman反應(yīng)）：用于蛋白N-端測(cè)定，蛋白質(zhì)順序測(cè)定儀設(shè)計(jì)原理的依據(jù)。 與茚三酮反應(yīng):用于氨基酸定量定性測(cè)定 成肽反應(yīng)：氨基酸合成肽的反應(yīng)基礎(chǔ)氨基酸與茚三酮反應(yīng)+3H20茚三酮(無(wú)色)NH3CO2 RCHO+還原性茚三酮紫色化合物(弱酸)加熱+ 2NH3 +還原性茚三酮還原性茚三酮用于氨基酸定量定性測(cè)定* 肽是由氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而形成的化合物。* 兩分

11、子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽* 肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱(chēng)為氨基酸殘基(residue)。* 由十個(gè)以?xún)?nèi)氨基酸相連而成的肽稱(chēng)為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱(chēng)多肽(polypeptide)。本節(jié)重點(diǎn)蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)元素組成特點(diǎn)氨基酸的結(jié)構(gòu)通式和三個(gè)字母縮寫(xiě)氨基酸理化性質(zhì)： 1 兩性解離和等電點(diǎn)的概念 2紫外吸收的性質(zhì) 肽與肽鍵習(xí)題1.天然蛋白質(zhì)中含有的20種氨基酸的結(jié)構(gòu)，（ ）。 A、全部是L型 B、全部是D型 C、部分是L型，部分是D型 D、除甘氨酸外都是L型2.精氨酸的 pI 值為 10.76, 將其溶于 pH7

12、 的緩沖液中，則精氨酸應(yīng)帶 _ 電荷（正、負(fù)或是不帶電）3.在生理pH情況下，下列氨基酸中（ ）帶凈負(fù)電荷。 A、Pro B、Lys C、His D、Glu氨基酸的應(yīng)用1，醫(yī)藥工業(yè) 氨基酸輸液 必需氨基酸：蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴(lài)氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸 半必需氨基酸：精氨酸、組氨酸是幼兒所必需的。治療藥劑1，精氨酸：對(duì)治療高氨血癥、肝機(jī)能障礙等疾病頗有效果；2，天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復(fù)疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。3，半胱氨酸：能促進(jìn)毛發(fā)的生長(zhǎng)，可用于治療禿發(fā)癥；甲酯鹽酸鹽可用于治療支氣管炎等；組氨酸：可擴(kuò)張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾病的治療。2

13、，化學(xué)工業(yè)維生素B6:可采用丙氨酸或天冬氨酸為原料合成。葉酸：需要用谷氨酸為原料合成。氨基酸表面活性劑：?；劝彼徕c、十六烷基-L-賴(lài)氨酰-L-賴(lài)氨酸甲酯二鹽酸、月桂酰-L-精氨酸乙酯鹽酸等具有較強(qiáng)的抗菌殺菌活性，且無(wú)刺激性。聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作為合成皮革的表面處理劑；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯與磷酸高級(jí)烷基酯結(jié)合得到化合物可作為可塑劑，穩(wěn)定劑等。3，食品工業(yè)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑；谷氨酸鈉味精；天冬氨酸鈉：可用于清涼飲料，能增加清涼感并使香味濃厚爽口；天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：甜味素APM4，農(nóng)業(yè)殺蟲(chóng)劑：刀豆氨酸、5-羥色氨酸可使南方毛蟲(chóng)拒食而死；半胱氨酸可殺死黃瓜蠅；甘氨酸乙酯衍生的二硫代

14、磷酸鹽具有較強(qiáng)的殺蚜蟲(chóng)和殺螨效果；殺菌劑：N-月桂酰纈氨酸可作為治療稻瘟??；-1，4環(huán)己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等；除草劑：如N-3,4二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等；5，化妝品工業(yè)氨基酸能調(diào)節(jié)皮膚pH的變動(dòng)，對(duì)細(xì)菌的防護(hù)作用，也可作為皮膚、毛發(fā)的營(yíng)養(yǎng)成分，增加皮膚、毛發(fā)的光澤。防止皮膚干燥的自然保濕因子的主要成分是甘氨酸、羥基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、絲氨酸等游離氨基酸。在化妝品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些維生素，可防止皮膚老化。思考題用凱式定氮法測(cè)得10g樣品中氮含量為0.1g,則其蛋白質(zhì)含量為 g， %。第二節(jié) 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)一、肽鍵與肽二、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu) （

15、一）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) （二）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) （三）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸的成肽反應(yīng)2H20甘氨酸甘氨酸二酮吡嗪肽鍵肽鍵加 熱乙二醇+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵肽鍵比一般C-N鍵短肽鍵為一平面氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的連接方式 肽鍵* 肽鍵：是由一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。肽鍵與肽(peptide)四肽的結(jié)構(gòu)命名為：絲氨酰纈氨酰酪氨酰天冬氨酰谷胺氨酸 簡(jiǎn)寫(xiě)為： Ser絲-Val纈-Tyr酪-Asp天-Gln谷胺肽鏈的書(shū)寫(xiě)和命明多肽鏈有兩端N 末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C 末端：多肽鏈中有自由羧基的一端肽鏈的方向性： N 末端C 末端N末端C末端牛核糖核酸酶天然

16、存在的活性肽 類(lèi)別：激素、抗菌素、輔助因子 實(shí)例：谷胱甘肽(glutathione) 短桿菌肽促甲狀腺素釋放因子（TRH） -天冬氨酰-苯丙氨酸甲酯（甜味劑）（二） 幾種生物活性肽 1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH)GSH過(guò)氧化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH還原酶NADPH+H+ NADP+ 催產(chǎn)素和升壓素 均為9肽谷胱甘肽在體內(nèi)參與氧化還原過(guò)程，作為某些氧化還原酶的輔因子，或保護(hù)巰基酶，或防止過(guò)氧化物積累。蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽鏈(polypeptide)以特殊方式結(jié)合而成的生物大分子。 蛋白質(zhì)與多肽并無(wú)嚴(yán)格的界線(xiàn)，通常是將分子量在6000道爾頓以上的多

17、肽稱(chēng)為蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大, 從大約6000到1000000道爾頓甚至更大。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要層次一級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)primary structuresecondary structureTertiary structurequariernary structure超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域 supersecondary structureStructure doman蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternary structur

18、e)高級(jí)結(jié)構(gòu)概念：多肽鏈中氨基酸的排列順序主要鍵：肽鍵,有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵意義：決定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（一） 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)HPhe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His- Leu-Val- Glu- Ala- Leu- Tyr Leu -Val-Cys-GlyGlu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-AlaOHB鏈15710151920212530HGly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-AsnOH1510

19、2015A鏈711621SSSS牛胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)SS（二）蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)包含的內(nèi)容1、多肽鏈數(shù)目.2、多肽鏈的氨基酸順序3、二硫鍵的數(shù)目和位置。HPhe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His- Leu-Val- Glu- Ala- Leu- Tyr Leu -Val-Cys-GlyGlu-Arg-Gly-Phe-Phe-Tyr-Thr-Pro-Lys-AlaOHB鏈15710151920212530HGly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Ala-Ser-Val-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys

20、-AsnOH15102015A鏈711621SSSS牛胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)SS二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象、高級(jí)結(jié)構(gòu)） 蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間的排列分布和肽鏈的走向。R基團(tuán)間的相互作用及穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維構(gòu)象的作用力a.鹽鍵 b.氫鍵 c.疏水鍵 d.范得華力 e.二硫鍵多肽鏈共價(jià)鍵次級(jí)鍵化學(xué)鍵 肽鍵一級(jí)結(jié)構(gòu)氫鍵二硫鍵二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵鹽鍵范德華力三、四級(jí)結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)分子中的共價(jià)鍵與次級(jí)鍵（一）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)肽鏈主鏈上原子或基團(tuán)在空間有規(guī)律的排布，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈。定義 主要的化學(xué)鍵： 氫鍵 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式 -螺旋 ( -helix ) -折疊 ( -pleated s

21、heet ) -轉(zhuǎn)角 ( -turn ) 無(wú)規(guī)卷曲 ( random coil ) （1）-螺旋特點(diǎn) 右手螺旋 每周含3.6個(gè)殘基 螺距0.54nm 作用鍵：氫鍵R側(cè)鏈基團(tuán)伸向螺旋的外側(cè)。RRRRRRRRR螺旋的橫截面Pro的N上缺少H，不能形成氫鍵，經(jīng)常出現(xiàn)在-螺旋的端頭，它改變多肽鏈的方向并終止螺旋。- 螺旋的橫截面-螺旋毛發(fā)橫切面和毛發(fā)-角蛋白的結(jié)構(gòu) 原纖維 細(xì)胞-螺旋角質(zhì)層（鱗狀細(xì)胞） 微纖維 微纖維 大纖維（2）-折疊特點(diǎn)鋸齒狀順向平行、逆向平行作用鍵：氫鍵折疊（-pleated sheet） A.堆積的-折疊片的三維結(jié)構(gòu)絲心蛋白(fibroin)結(jié)構(gòu) B.交替層中的Ala(或Ser

22、)殘基和Gly殘基側(cè)鏈(H原子)的連鎖瘋牛病又叫牛腦海綿狀病 1、癥狀： 主要是一些神經(jīng)癥狀，腦神經(jīng)會(huì)逐漸變得像海綿狀的奶酪體，成為名副其實(shí)地“一腦子糨糊”。 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)脾氣改變，容易緊張、激怒；姿勢(shì)和步態(tài)改變，難以站立，身體平衡障礙，運(yùn)動(dòng)失調(diào)；產(chǎn)奶量下降，體重下降。潛伏期長(zhǎng)，一般28年。癥狀出現(xiàn)后，進(jìn)行性加重，一般只需2個(gè)星期到6個(gè)月，瘋牛以死亡而告終?；疾∨Ｄ挲g多在35歲。檢測(cè)和治療狀況： 到目前為止，對(duì)瘋牛病尚無(wú)有效的治療方法，亦無(wú)有效的生前檢測(cè)手段，一般是通過(guò)尸檢腦組織，經(jīng)病理檢驗(yàn)而確診。 瘋牛病腦組織病理特征是廣泛海綿狀空泡，膠質(zhì)細(xì)胞增生，神經(jīng)元退行性變，淀粉樣蛋白沉積，這些

23、淀粉樣蛋白沉積是由一種叫做“朊蛋白”的蛋白質(zhì)發(fā)生異常結(jié)構(gòu)改變而重疊凝聚所致。 病因：瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變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。正常的PrP富含-螺旋，稱(chēng)為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為-折疊的PrPsc，從而致病。PrPc-螺旋PrPsc-折疊正常瘋牛病卷發(fā)(燙發(fā))的生物化學(xué)基礎(chǔ)永久性卷發(fā)(燙發(fā))是一項(xiàng)生物化學(xué)工程(biochemical engineering),角蛋白在濕熱條件下可以伸展轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)象，但在冷卻干燥時(shí)又可自發(fā)地恢復(fù)原狀。這是因?yàn)榻堑鞍椎膫?cè)鏈R基一般都比較大，不適于處在構(gòu)象狀態(tài)，此

24、外角蛋白中的螺旋多肽鏈間有著很多的二硫鍵交聯(lián)，這些交聯(lián)鍵也是當(dāng)外力解除后使肽鏈恢復(fù)原狀(螺旋構(gòu)象)的重要力量。這就是卷發(fā)行業(yè)的生化基礎(chǔ)。3. -轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲-轉(zhuǎn)角在-轉(zhuǎn)角部分，由四個(gè)氨基酸殘基組成;彎曲處的第一個(gè)氨基酸殘基的 -C=O 和第四個(gè)殘基的 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(lèi)結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。（3）-轉(zhuǎn)角 -turn無(wú)規(guī)則卷曲示意圖無(wú)規(guī)則卷曲無(wú)規(guī)卷曲是用來(lái)闡述沒(méi)有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。 （二）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 范德華力等。 主要的化學(xué)鍵一條多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，所有原子（主鏈+側(cè)鏈）相互作用形成的空間構(gòu)象。定義 蛋白質(zhì)的

25、三級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般都是球狀構(gòu)象：親水基團(tuán)在外側(cè)，疏水基團(tuán)在內(nèi)部。對(duì)于僅由一條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)，三級(jí)結(jié)構(gòu)是最高的結(jié)構(gòu)層次，具有生物學(xué)活性 肌紅蛋白 (Mb) N 端 C端核糖核酸酶三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖 N His12CHis119Lys41四、四級(jí)結(jié)構(gòu) （quaternary structre）定義：兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈 通過(guò)次級(jí)鍵結(jié)合而形成的空間結(jié)構(gòu) 疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 范德華力等亞基亞基特點(diǎn):亞基單獨(dú)存在無(wú)生理活性,只有在四級(jí)結(jié)構(gòu)中和其它亞基集合在一起才具有生理活性不同蛋白質(zhì)亞基數(shù)目不同,根據(jù)數(shù)目的不同把分為蛋白質(zhì)分為二聚體、四聚體亞基可以不同，也可以相同，根

26、據(jù)種類(lèi)的不同分為血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖4個(gè)亞基構(gòu)成2-亞基2-亞基血紅蛋白血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是它的氨基酸序列蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由氫鍵導(dǎo)致的肽鏈卷曲與折疊PrimarystructureSecondarystructure蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈自然形成的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是亞基的空間排列Polypeptide(single subunitof transthyretin)Transthyretin, with fouridentical polypeptide subunitsTertiarystructureQuaternarystructure從一級(jí)結(jié)構(gòu)到四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋

27、白蛋白質(zhì)的四個(gè)結(jié)構(gòu)水平第三節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能 蛋白質(zhì)復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)是其多種多樣生物學(xué)功能的基礎(chǔ)；而蛋白質(zhì)獨(dú)特的性質(zhì)和功能則是其結(jié)構(gòu)的反映。 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)包含了其分子的所有信息，并決定其高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)和其功能密切相關(guān)。 核糖核酸酶變性與復(fù)性作用Native ribonucleaseDenative reduced ribonucleaseNative ribonuclease8 M urea and -mercapotoethanolDialysis變性復(fù)性豬胰島素原激活成形成胰島素示意圖 （一）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1. 種屬差異與生物進(jìn)化 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異十分明顯

28、，但相同部分氨基酸對(duì)蛋白質(zhì)的功能起決定作用。根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，可以斷定它們?cè)谟H緣關(guān)系上的遠(yuǎn)近。生物 與人不同的AA數(shù)目黑猩猩 0恒河猴 1兔 9袋鼠 10牛、豬、羊、狗 11馬 12雞、火雞 13響尾蛇 14海龜 15金槍魚(yú) 21角餃 23小蠅 25蛾 31小麥 35粗早鏈孢霉 43酵母 44 不同生物與人的Cytc的AA差異數(shù)目根據(jù)細(xì)胞色素 C的順序種屬差異建立起來(lái)的進(jìn)化樹(shù)不同生物來(lái)源的細(xì)胞色素c中不變的AA殘基14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLy

29、sPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血紅素細(xì)胞色素c分子的空間結(jié)構(gòu)不變的AA殘基 35個(gè)不變的AA殘基，是Cyt C 的生物功能所不可缺少的。其中有的可能參加維持分子構(gòu)象；有的可能參與電子傳遞；有的可能參與“識(shí)別”并結(jié)合細(xì)胞色素還原酶和氧化酶。2. 一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化導(dǎo)致功能改變例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val his leu thr pro glu glu C(146) HbS 肽鏈HbA 肽 鏈N-val his leu thr pro val glu C(146) 這種由蛋白質(zhì)

30、分子氨基酸發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱(chēng)為“分子病”。分子病正常紅細(xì)胞與鐮刀形紅細(xì)胞的掃描電鏡圖-鏈N端氨基酸排列順序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A（正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys Hb-S（患 者） Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys鐮刀形紅細(xì)胞正常紅細(xì)胞血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白結(jié)合氧前后構(gòu)象的變化 當(dāng)血紅蛋白結(jié)合氧以后，11與22兩個(gè)二聚體彼此滑動(dòng)15，其構(gòu)象由T（tense）型轉(zhuǎn)變?yōu)镽（relaxed）型。Hb (T態(tài))HbO2 (R態(tài))112215第四節(jié)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)一、 兩性解離性質(zhì)及等電點(diǎn)二、 蛋白質(zhì)的紫

31、外吸收特性二、 蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)三、 蛋白質(zhì)的沉淀四、 蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性五、 蛋白質(zhì)呈色反應(yīng) 蛋白質(zhì)兩性解離性質(zhì)和等電點(diǎn)pH = pI 凈電荷=0 pH pI凈電荷為負(fù)PrCOOHNH3+ + H+ OH- + H+ OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+ 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液在某一定pH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，在電場(chǎng)中既不向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH值即為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) （isoelectric point，pI）一 蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點(diǎn)電泳：帶電顆粒在電場(chǎng)中移動(dòng)的現(xiàn)象。分子大小不同的蛋白質(zhì)所帶凈電荷密度不同，遷移率即異，在電泳時(shí)可以分開(kāi)。+ -

32、+等電聚焦電泳：當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在其等電點(diǎn)時(shí)，凈電荷為零，在電場(chǎng)中不再移動(dòng)。+5.06.07.0穩(wěn)定pH梯度5.06.07.0穩(wěn)定pH梯度通電+蛋白質(zhì)（色氨酸、酪氨酸）（苯丙氨酸） =280nm =260nm 紫外吸收（與蛋白質(zhì)濃度成正比）二、蛋白質(zhì)的紫外吸收性質(zhì)可以用來(lái)測(cè)蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)的紫外吸收10,000100010010 200 250 300波長(zhǎng)（nm）TrpPheTyr摩爾吸光度（M-1cm-1）從一級(jí)結(jié)構(gòu)到四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是它的氨基酸序列蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由氫鍵導(dǎo)致的肽鏈卷曲與折疊,主要有：蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是多肽鏈自然形成的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是亞基的空間排列Poly

33、peptide(single subunitof transthyretin)Transthyretin, with fouridentical polypeptide subunitsTertiarystructureQuaternarystructure 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)包含了其分子的所有信息，并決定其高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)和其功能密切相關(guān)。 一種重要的混合物-膠體 雨過(guò)天晴，當(dāng)太陽(yáng)升起時(shí)，你漫步在茂密的森林里，會(huì)看到縷縷陽(yáng)光穿過(guò)林木的枝葉鋪灑在地面上。你知道為什么會(huì)產(chǎn)生這美麗的景象嗎？返回三 蛋白質(zhì)膠體性質(zhì) 由于蛋白質(zhì)分子量很大，在水溶液中形成1-100nm的顆粒，因而具有膠體溶液的特征。 蛋

34、白質(zhì)溶液是穩(wěn)定親水膠體溶液穩(wěn)定因素：水化膜、同種電荷+蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)的應(yīng)用 透析:純化蛋白質(zhì) 鹽析:沉淀蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)親水膠體失去穩(wěn)定性，發(fā)生結(jié)絮沉淀的現(xiàn)象稱(chēng)為蛋白質(zhì)的沉淀。 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），蛋白質(zhì)膠體溶液就不再穩(wěn)定并將產(chǎn)生沉淀。 四、蛋白質(zhì)的沉淀作用+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用四、蛋白質(zhì)的沉淀作用蛋白質(zhì)的沉淀 沉淀方法類(lèi)別: 1、酸堿（等電點(diǎn)沉淀） 2、高濃度中性鹽（鹽析、鹽溶） 3、有機(jī)溶劑沉淀 4、重金屬鹽類(lèi)沉

35、淀 5、生物堿試劑和某些酸類(lèi)沉淀 6、加熱變性沉淀AggregateIonic strength溶解度+-+-+AmmoniumsulfateSodiumsulfateA little salting-in effectNH4+SO42-= hydrophobic鹽析法雞蛋白質(zhì)溶液加入飽和(NH4)2SO4溶液現(xiàn)象:蛋白質(zhì)溶液出現(xiàn)沉淀再加入蒸餾水現(xiàn)象:沉淀物溶解觀察與思考 （一） 鹽析法 定義：在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的中性鹽使蛋白質(zhì)沉淀析出。原理：破壞水化膜、中和電荷特點(diǎn)：蛋白質(zhì)不變性,可逆.應(yīng)用：1、鹽析沉淀蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)的沉淀作用2、分段鹽析：調(diào)節(jié)鹽濃度，用不同濃度的鹽使不同的蛋白質(zhì)分批

36、沉淀。 球蛋白（ 50%(NH4)2SO4飽和度）血清清蛋白（飽和(NH4)2SO4)。鹽溶：在低濃度的鹽溶液中，蛋白質(zhì)溶解度增加的現(xiàn)象。Membrane protein：Water-solubleprotein溶解度Water-solubleprotein-+-+-+-+-+-+-+-有機(jī)溶劑Solvent %= hydrophilic有機(jī)溶劑沉淀法 （二）有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì) 原理：破壞水化膜條件：pH=pI特點(diǎn)：常在低溫下進(jìn)行常用有機(jī)溶劑：乙醇、丙酮等蛋白質(zhì)的沉淀作用 (三）重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)原理：中和負(fù)電荷條件：pHpI特點(diǎn)：蛋白質(zhì)變性蛋白質(zhì)的沉淀作用觀察與思考雞蛋白質(zhì)溶液加入飽和CuSO4溶液現(xiàn)象:蛋白質(zhì)溶液出現(xiàn)沉淀再加入蒸餾水現(xiàn)象:沉淀物不溶解4.生物堿試劑：PHPI單寧酸、苦味酸酸、三氯乙酸能沉淀生物堿，稱(chēng)生物堿試劑。5.加熱凝固可逆沉淀可逆沉淀：在適當(dāng)?shù)臈l件下，沉淀蛋白可以重新溶解形成溶液。特點(diǎn)：蛋白質(zhì)沒(méi)有變性，這種沉淀又稱(chēng)為非變性沉淀。應(yīng)用：可逆沉淀是分離和純化蛋白質(zhì)的基本方法。種類(lèi)：等電點(diǎn)沉淀法、鹽析法和低溫有機(jī)溶劑沉淀法 等。不可逆沉淀不可逆沉