第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二章StructureandFunctionofProtein蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二章StructureandFu一、什么是蛋白質(zhì)？

蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸(aminoacid)為單位,通過肽鍵連接而成的一類高分子含氮化合物，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。一、什么是蛋白質(zhì)？蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸(二、蛋白質(zhì)的生物學重要性1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分(最主要)分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細胞內(nèi)最豐富的有機分子，占人體干重的45％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達80％。二、蛋白質(zhì)的生物學重要性1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分(最1）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用(TRH)3）免疫保護作用:IgA,IgM,IgM,IgG;4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲(Hb)5）運動與支持作用6）參與細胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能3.氧化供能1）作為生物催化劑（酶）2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能3.第一節(jié)

蛋白質(zhì)的分子組成第一節(jié)組成蛋白質(zhì)的元素

主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質(zhì)還含有碘。一.蛋白質(zhì)的元素組成組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N和S。

★各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。

由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%蛋白質(zhì)元素組成的特點（凱氏定氮法）★各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。由于體內(nèi)的含氮經(jīng)測定,一血清標本的含氮量為10g/L,那么,蛋白質(zhì)的濃度是(C)A、52.5g/LB、57.5g/LC、62.5g/LD、67.5g/LE、72.5g/L經(jīng)測定,一血清標本的含氮量為10g/L,那么,蛋白質(zhì)的濃度是

氨基酸——組成蛋白質(zhì)的基本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）。二.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本單位

氨基酸——組成蛋白質(zhì)的基本單位存在自然界中的氨基酸有30H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RH甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R一、氨基酸的分類根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同分為三大類：1.中性氨基酸——側(cè)鏈基團在中性溶液中不發(fā)生解離，因而不帶電荷的氨基酸?？煞譃椋?/p>

a)非極性氨基酸:Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro,Phe（疏水作用，維系蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)）

b)極性氨基酸：Cys,Ser,Thr,Asn,Gln,Met，Tyr，Trp（表層,易溶于水）一、氨基酸的分類根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同分為三大類：2.酸性氨基酸—Glu,Asp；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶負電荷的氨基酸。

3.堿性氨基酸—His,Arg,Lys；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶正電荷的氨基酸。2.酸性氨基酸—Glu,Asp；側(cè)鏈基團在中性溶液非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸（一）氨基酸的分類★20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號及分類如下:非極性疏水性氨基酸（一）氨基酸的分類★20種氨基酸的英文名稱甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00纈氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

異亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非極性疏水性氨基酸目錄甘氨酸glycineGly色氨酸

tryptophanTrpW

5.89絲氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTyrY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

蘇氨酸

threonineThrT5.602.極性中性氨基酸目錄色氨酸t(yī)ryptophanTrp天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸目錄天冬氨酸asparticacidAsp幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）幾種特殊氨基酸脯氨酸

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH八種營養(yǎng)必需氨基酸:人體不能自身合成,必需依賴食物供應(yīng)的氨基酸,有纈氨酸(Val),亮氨酸(Leu),異亮氨酸(Ile),苯丙氨酸(Phe),色氨酸(Trp),蛋氨酸(Met),蘇氨酸(Thr)以及賴氨酸(Lys).(口訣:借一倆本淡色書來)AA結(jié)構(gòu)中含苯環(huán),含S以及含OH的各有哪些氨基酸?八種營養(yǎng)必需氨基酸:人體不能自身合成,必需依賴食物供應(yīng)的氨基插播廣告插播廣告課外題：

調(diào)查氨基酸/多肽類的藥用功能和營養(yǎng)作用。Q1：初元是哪個公司產(chǎn)品？主要適用于何種人群？Q2：初元的主要成分可能是什么？課外題：

調(diào)查氨基酸/多肽類的藥用功能和營養(yǎng)作用。Q1：氨基酸的用途簡介1.精氨酸：能降低肝臟機能嚴重障礙所致的高氨血癥，對預防和推遲肝昏迷的到來有一定效果；2.天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。3.半胱氨酸：能促進毛發(fā)的生長，可用于治療脫發(fā)；4.組氨酸：可擴張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾病的治療。（一）在醫(yī)學上的應(yīng)用氨基酸的用途簡介1.精氨酸：能降低肝臟機能嚴重障礙所致的高氨氨基酸與多肽*肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的-羧基與另一個氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學鍵。（一）肽(peptide)氨基酸與多肽*肽鍵(peptidebond)是由一個氨基（二）食品工業(yè)上的應(yīng)用1.營養(yǎng)強化劑（復合氨基酸口服液、注射液）；2.谷氨酸鈉－味精；(中華料理店綜合癥)

3.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；4.天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：

——甜味素APM（二）食品工業(yè)上的應(yīng)用1.營養(yǎng)強化劑（復合氨基酸口服液、注射+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分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為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。*由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。(分界..)*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分子氨基酸第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件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多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(pN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多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(p多肽鏈方向性多肽鏈方向性N末端C末端牛核糖核酸酶N末端C末端牛核糖核酸酶（二）幾種生物活性肽

1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)（二）幾種生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathionGSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSS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)；保護巰基酶的活性：使巰基酶的活性基團-SH維持還原狀態(tài)；維持紅細胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對紅細胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作用；轉(zhuǎn)運氨基酸(谷胱甘肽循環(huán))谷胱甘肽的生理功用：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)

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽

神經(jīng)肽(neuropeptide)2.多肽類激素及神經(jīng)肽體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽神經(jīng)肽(neuropeptide種類較多，生理功能各異。多肽類激素主要見于下丘腦及垂體分泌的激素，如催產(chǎn)素（9肽）、加壓素（9肽）、促腎上腺皮質(zhì)激素（39肽）、促甲狀腺素釋放激素（3肽）。神經(jīng)肽主要與神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導作用相關(guān)，包括腦啡肽（5肽）、-內(nèi)啡肽（31肽）、強啡肽（17肽）等。種類較多，生理功能各異。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecular蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括

一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括高級結(jié)構(gòu)第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件★定義(primarystructure)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子中,從N端至C端的氨基酸的排列順序。一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)主要的化學鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵?！锒x(primarystructure)一、蛋白質(zhì)的一級氨基酸與多肽*肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的-羧基與另一個氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學鍵。（一）肽(peptide)氨基酸與多肽*肽鍵(peptidebond)是由一個氨基+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分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為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。*由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。(分界..)*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分子氨基酸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多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(p多肽鏈方向性多肽鏈方向性一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學功能的基礎(chǔ)。目錄一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學功能的基礎(chǔ)。目錄二、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中某一肽鏈或局部空間結(jié)構(gòu),即多肽鏈中主鏈原子的相對空間排列分布,并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。定義

(secondarystructure)主要的化學鍵：

氫鍵

二、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中某一肽鏈或局部空間結(jié)構(gòu),主鏈與側(cè)鏈由肽鍵和α-碳原子構(gòu)成的多肽鏈骨架稱為主鏈，伸展在外的R基團稱為側(cè)鏈。主鏈與側(cè)鏈（一）肽單元(肽平面)?1901～1994?TheNobelPrizeinChemistry(1954)L.Pauling肽平面是構(gòu)成二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)（一）肽單元(肽平面)?1901～1994L.Pau

肽鍵的C及N周圍三個鍵角之和均為360°，說明都處于一個平面上，也就是說肽單位的六個原子基本上同處于一個平面，是一個剛性平面，這就是肽鍵平面。 肽鍵的C及N周圍三個鍵角之和均為360°，說明都處于一個平參與肽鍵的6個原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，此同一平面上的6個原子構(gòu)成了所謂的肽單元(peptideunit)

。鍵長C-N=0.132nm參與肽鍵的6個原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件

蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式-螺旋(-helixβ-折疊β-轉(zhuǎn)角α-螺旋無規(guī)卷曲β-折疊β-轉(zhuǎn)角α-螺旋無規(guī)卷曲1.-螺旋（-helix）：1.-螺旋（-helix）：-螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的有規(guī)律的螺旋構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴為一右手螺旋,螺旋每圈包含3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm，直徑0.23nm⑵相鄰2圈α螺旋間第1個肽單位的C=O與第4個肽單位的N-H形成氫鍵，氫鍵方向與螺旋縱軸平行，鏈內(nèi)氫鍵是α螺旋穩(wěn)定的主要因素⑶側(cè)鏈基團位于螺旋外，其大小,形狀及電荷均影響α螺旋穩(wěn)定-螺旋的結(jié)構(gòu)特征-螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的有規(guī)律的影響-螺旋穩(wěn)定的因素有：⑴極大的側(cè)鏈基團（如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)

（存在空間位阻）；⑵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)）；⑶有Pro等亞氨基酸存在（不能形成氫鍵）。影響-螺旋穩(wěn)定的因素有：燙頭發(fā)是怎么回事？燙頭發(fā)是怎么回事？

燙發(fā)：頭發(fā)的基本成份是角質(zhì)蛋白，角質(zhì)蛋白由氨基酸組成，各種氨基酸原纖維通過螺旋式的結(jié)構(gòu)相互纏繞交聯(lián),濕熱情況下，涂上還原劑，頭發(fā)在濕熱情況下，α-螺旋被撐開，原來的二硫鍵破壞，形成了β構(gòu)象。除去還原劑，涂上氧化劑，建立新的二硫鍵（但不是原來的連接方式），頭發(fā)干燥后，回復α-螺旋，發(fā)生了卷曲。燙發(fā)：頭發(fā)的基本成份是角質(zhì)蛋白，角質(zhì)蛋白由氨基酸組成，2.-折疊2.-折疊-折疊是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴由若干條肽段或肽鏈平行或反平行排列組成片狀結(jié)構(gòu)；⑵主鏈骨架伸展呈鋸齒狀；⑶借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。氫鍵的方向與肽鏈長軸垂直(4)肽鏈中氨基酸的殘基的R側(cè)鏈分布在片層上下。-折疊的結(jié)構(gòu)特征-折疊是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構(gòu)象，其-折疊的平行式與反平行式排列-折疊的平行式與反平行式排列R-基團太大時，-折疊不易形成（影響兩肽段彼此靠近）。如：蠶絲蛋白中含有大量的-折疊，因為其結(jié)構(gòu)中含有大量的Ala和Gly（其R-基團?。?。R-基團太大時，-折疊不易形成3.-轉(zhuǎn)角（-turn）12433.-轉(zhuǎn)角（-turn）1243-轉(zhuǎn)角（-turn）是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴主鏈骨架本身以大約180°回折;⑵回折部分通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成;⑶構(gòu)象依靠第一殘基的-CO基與第四殘基的-NH基之間形成氫鍵來維系。

(4)常位于蛋白質(zhì)分子表面，為蛋白質(zhì)活性的重要空間結(jié)構(gòu)部分

-轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)特征-轉(zhuǎn)角（-turn）是多肽鏈180°回折部分所形成的一種

無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。

4.無規(guī)卷曲（randomcoil）無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。（五）超二級結(jié)構(gòu)(模塊,模體)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象，被稱為模體(motif)。

模體可視為三級結(jié)構(gòu)的組成單位,是介于二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間的一個層次,屬于一種過渡結(jié)構(gòu)層次.（五）超二級結(jié)構(gòu)(模塊,模體)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個

蛋白質(zhì)分子中α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角等組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合體，其基本結(jié)合形式有:αα,ββ,βαβααβββαβΒαβαβ(Rossman折疊)蛋白質(zhì)分子中α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角等組合在一起鋅指結(jié)構(gòu)(螺旋-折疊-折疊模體)鋅指結(jié)構(gòu)(螺旋-折疊-折疊模體)第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指整條多肽鏈所有原子的空間排布，不僅包括主鏈的構(gòu)象，還包括各側(cè)鏈形成的特定構(gòu)象（結(jié)構(gòu)域）。結(jié)構(gòu)域（domain）:單個或多個超二級結(jié)構(gòu)進一步集結(jié)形成在蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)中可明顯區(qū)分的區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域又是蛋白質(zhì)分子上的一個功能單位，亦可稱為功能域。維持三級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的次級鍵包括:

氫鍵、離子鍵、疏水作用、vanderWaalsforce三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)目錄目錄氫鍵（hydrogenbond）的形成常見于連接在一電負性很強的原子上的氫原子，與另一電負性很強的原子之間，如>C=O┅┅H-N<。氫鍵（hydrogenbond）的形成常見于連接在一電負性

離子鍵（Ionicbond)離子鍵，又稱為鹽鍵是由帶正電荷基團與帶負電荷基團之間相互吸引而形成的化學鍵。在近中性環(huán)境中，蛋白質(zhì)分子中的酸性氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶負電荷，而堿性氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶正電荷，二者之間可形成離子鍵。

離子鍵（Ionicbond)

疏水鍵（hydrophobicinteraction）：非極性基團因避開水相而聚集在一起的作用力，這種力稱為疏水鍵或疏水作用力。這種力導致蛋白質(zhì)疏水氨基酸藏于分子內(nèi)部。

范德華氏引力（vanderWaalsforce)

原子之間存在的相互作用力。疏水鍵（hydrophobicinteraction）

肌紅蛋白(Mb)N端C端肌紅蛋白(Mb)N端C端第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件三級結(jié)構(gòu)的特征：含多種二級結(jié)構(gòu)單元；有明顯的折疊層次；是緊密的球狀或橢球狀實體；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。分子表面有一空穴(活性部位)；三級結(jié)構(gòu)的特征：四、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)

（quaternarystructure）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)由兩個或兩個以上具獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈以非共價方式結(jié)合所形成的大分子間構(gòu)象。其中上述指的具獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為亞基。亞基單獨存在不具有生物活性。四、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)

（quaternarystructu四級結(jié)構(gòu)特點⑴在具有四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)中，亞基單獨存在無活性⑵不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級結(jié)構(gòu)有些蛋白質(zhì)只有三級結(jié)構(gòu)也有生物活性⑶亞基間以次級鍵相連（疏水作用力為主）第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件均一四級結(jié)構(gòu):由相同的亞基構(gòu)成的四級結(jié)構(gòu)不均一四級結(jié)構(gòu):由不相同的亞基構(gòu)成的四級結(jié)構(gòu),如Hb均一四級結(jié)構(gòu):由相同的亞基構(gòu)成的四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)

血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件從一級結(jié)構(gòu)到四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白從一級結(jié)構(gòu)到四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是它的氨基酸序列蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是由氫鍵導致的肽鏈卷曲與折疊Primary

structureSecondary

structure蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是它的氨基酸序列蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是由氫鍵導致蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是多肽鏈自然形成的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)是亞基的空間排列Polypeptide

(singlesubunit

oftransthyretin)Transthyretin,withfour

identicalpolypeptidesubunitsTertiary

structureQuaternary

structure蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是多肽鏈自然形成的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)是根據(jù)分子形狀進行分類：

1）球狀蛋白；2）纖維狀蛋白根據(jù)化學組成進行分類：

1）單純蛋白；2）結(jié)合蛋白根據(jù)溶解度進行分離：

1）水溶性蛋白2）醇溶性蛋白3）不溶性蛋白。根據(jù)功能進行分類：酶蛋白、運輸?shù)鞍?、結(jié)構(gòu)蛋白五、蛋白質(zhì)分類根據(jù)分子形狀進行分類：五、蛋白質(zhì)分類第3節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能Section3TheRelationofStructureandFunctionofProtein.第3節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能Section3TheRe（一）一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)

一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)二硫鍵（一）一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性天然狀態(tài)，有催化活性尿素、去除尿素、非折疊1.一級結(jié)構(gòu)不同，生物學功能各異。如：加壓素與催產(chǎn)素(垂體后葉)

SS加壓素H2N半胱酪苯丙谷胺天胺半胱脯精甘催產(chǎn)素H2N…………異亮………亮……………38(二)、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

一級結(jié)構(gòu)→空間構(gòu)象→功能1.一級結(jié)構(gòu)不同，生物學功能各異。(二)、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)2.一級結(jié)構(gòu)中“關(guān)鍵”部分相同,其功能相同,關(guān)鍵部分發(fā)生改變,其生物活性也將發(fā)生改變。

相同的關(guān)鍵序列有相同的功能2.一級結(jié)構(gòu)中“關(guān)鍵”部分相同,其功能相同,關(guān)鍵部分發(fā)生改變InsulinofhumanInsulin細胞色素c的一級結(jié)構(gòu)與生物進化的關(guān)系：26個氨基酸殘基不變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與生物進化細胞色素c的一級結(jié)構(gòu)與生物進化的關(guān)系：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與生物進化3.一級結(jié)構(gòu)變化與疾病的產(chǎn)生-------分子病如：鐮刀狀紅細胞性貧血

Hb：6位Glu→Val3.一級結(jié)構(gòu)變化與疾病的產(chǎn)生-------分子病例：鐮刀形紅細胞貧血N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·val

·glu·····C(146)

這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導致的疾病，稱為“分子病”。例：鐮刀形紅細胞貧血N-val·his·leu·（一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)

二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

目錄（一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功肌紅蛋白包括二部分:1.珠蛋白:含153個氨基酸殘基，為1條肽鏈2.血紅素(輔基):卟啉環(huán)與Fe絡(luò)合而成的。

卟啉環(huán)中心的鐵原子有6個配位鍵，其中4個與四吡咯環(huán)的N原子相連，另2個沿垂直于卟啉環(huán)面的軸分布在環(huán)面的上下，這兩個鍵合部位分別稱為第5和第6配位.第5配位鍵與珠蛋白第93位His殘基的咪唑N配位結(jié)合；第6配位鍵處于開放狀態(tài)，是O2的結(jié)合部位。當?shù)?位被O2分子所占據(jù)時，即為氧合肌紅蛋白肌紅蛋白包括二部分:第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件血紅蛋白（Hb）存在于紅細胞中，它的主要功能是在血液中結(jié)合并轉(zhuǎn)運氧氣。Hb由四個亞基所組成的,成人的血紅蛋白亞基組成為α2β2.α-肽鏈有141個AA殘基,β-肽鏈有146個AA殘基,每個肽鏈都卷曲成球狀,都有一個空穴容納血紅素,所以說一分子的Hb能結(jié)合4分子的O2血紅蛋白（Hb）存在于紅細胞中，它的主要功能是在血液中結(jié)Hb與Mb一樣能可逆地與O2結(jié)合，Hb與O2結(jié)合后稱為氧合Hb。氧合Hb占總Hb的百分數(shù)（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。（二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧

Hb與Mb一樣能可逆地與O2結(jié)合，Hb與O2結(jié)合后稱為氧合H肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線*協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)

一個寡聚體蛋白質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)。

如果是促進作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱為負協(xié)同效應(yīng)

(negativecooperativity)*協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)一個寡聚體蛋第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件O2血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動。O2血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進入卟啉環(huán)的小孔中O2結(jié)合Fe2+Fe2+進入卟啉環(huán)中帶動相應(yīng)的His帶動F8螺旋肽鏈內(nèi)部化學鍵發(fā)生改變亞基間結(jié)合改變（松馳）其它亞基與O2結(jié)合能力變強O2結(jié)合Fe2+Fe2+進入卟啉環(huán)中帶動相應(yīng)的His帶動F8變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)。變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病

蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導致疾病發(fā)生。（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)的折蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導致疾病的機理：有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導致疾病的機理：有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后相互聚集，瘋牛病，羊瘙癢病

Kuru，CJD羊瘙癢病Madcow新幾內(nèi)亞Kuru病瘋牛病，羊瘙癢病

Kuru，CJD羊瘙癢病Madcow新幾典型的空泡，淀粉樣斑塊羊瘙癢病羊腦切片Kuru腦病理切片典型的空泡，淀粉樣斑塊羊瘙癢病羊腦切片Kuru腦病理切片第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。正常的PrP富含α-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變PrPcPrPsc正常瘋牛病第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與分離純化ThePhysicalandChemicalCharactersandSeparationandPurificationofProtein第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與分離純化一.蛋白質(zhì)分子的大小、形狀及分子量測定

1.

一般分子量為104-106,通常分子量低于1萬為多肽，而高于1萬為蛋白質(zhì).

細胞色素C為12398,α-淀粉酶為97600，脲酶為483000，煙草花葉病毒蛋白為40ⅹ106。

2.形狀:球形或纖維形(球形多為功能蛋白,纖維形多為一些結(jié)構(gòu)蛋白)一.蛋白質(zhì)分子的大小、形狀及分子量測定1.一般分子（一）蛋白質(zhì)的兩性電離

蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)，分子內(nèi)既有游離氨基，又有游離羧基，同時又側(cè)鏈基團如COOH、

ε-NH2、咪唑基、胍基等。在一定條件下，這些基團解離為帶電基團，從而是蛋白質(zhì)帶電，所帶電荷的性質(zhì)和數(shù)量與可解離基團有關(guān)，也與溶液的pH值有關(guān)。

一、理化性質(zhì)（一）蛋白質(zhì)的兩性電離一、理化性質(zhì)

當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點。

當pH>pI時蛋白質(zhì)為陰離子，在電場中可向陽極移動；而當pH<pI時蛋白質(zhì)作為陽離子，在電場中向陰極移動。當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負離（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。*蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素水化膜顆粒表面電荷（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質(zhì)在等電點的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質(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蛋白質(zhì)顆粒的表面電荷和水化膜+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷的蛋白(三).蛋白質(zhì)的變性、復性*蛋白質(zhì)的變性(denaturation)在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞（不包括肽鍵的斷裂）

，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無序的空間結(jié)構(gòu)，從而導致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。(三).蛋白質(zhì)的變性、復性*蛋白質(zhì)的變性(dena蛋白質(zhì)的變性

正常結(jié)構(gòu)

randam結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的變性

變性的本質(zhì)——

破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。變性的本質(zhì)——破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)變性的因素一、物理因素

1.加熱：

加熱是引起蛋白質(zhì)變性的最常見因素，蛋白質(zhì)熱變性后結(jié)構(gòu)伸展變形，蛋白質(zhì)變性的因素一、物理因素2.低溫：

低溫處理可導致某些蛋白質(zhì)的變性，例如L-蘇氨酸胱氨酸酶在室溫下穩(wěn)定，但在0℃不穩(wěn)定；2.低溫：

3.機械處理：

有些機械處理如揉捏、攪打等，由于剪切力的作用使蛋白質(zhì)分子伸展，破壞了其中的α一螺旋，使蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生改變而導致變性。面團的揉制就是典型的例子。3.機械處理：4.其它因素：

如高壓、輻射等處理均能導致蛋白的變性。4.其它因素：二、化學因素

1.酸、堿因素：

大多數(shù)在特定的pH值范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，但在極端pH條下(強酸或強堿)，Pr分子內(nèi)部的可離解基團受強烈的靜電排斥作用而使分子伸展、變性。

二、化學因素2.金屬離子：

Ca2+、Mg2+離子是Pr分子中的組成部分，對穩(wěn)定Pr構(gòu)象起著重要作用除去Ca2+、Mg2+會大大地降低Pr對熱、酶的穩(wěn)定性；而Cu2+、Fe2+、Hg2+、Ag+等易與Pr分子中的-SH形成穩(wěn)定的化合物，而降低蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。

2.金屬離子：

3.有機溶劑：

有機溶劑可通過降低Pr溶液的介電常數(shù)，降低Pr分子間的靜電斥，導致其變性；或是進入蛋白質(zhì)的疏水性區(qū)域，破壞蛋白質(zhì)分子的疏水相互作用。這些作用力的改變均導致了蛋白質(zhì)構(gòu)象的改變，從而產(chǎn)生了變性。

3.有機溶劑：4.有機化合物：

高濃度的脲素和胍鹽(4～8mol／L)會導致蛋白質(zhì)分子中氫鍵的斷裂，因而導致蛋白質(zhì)的變性；而表面活性劑如十二烷基磺酸鈉(SDS)能在蛋白質(zhì)的疏水區(qū)和親水區(qū)間起作用，不僅破壞疏水相互作用，還能促使天然蛋白分子伸展，所以是一種很強的變性劑。4.有機化合物：5.還原劑：

巰基乙醇、半胱氨酸、二硫蘇糖醇等還原劑能使Pr分子中存在的二硫鍵還原，從而改變蛋白質(zhì)的構(gòu)象。

總的說來,蛋白質(zhì)的變性—般來講是有利的，但在某些情況下是必須避免的，如酶的分離、牛乳的濃縮等過程蛋白正變性會導致酶的失活或沉淀生成。5.還原劑：變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變：①物理性質(zhì)：旋光性改變，溶解度下降，沉降率升高，粘度升高，光吸收度增加等；②化學性質(zhì)：官能團反應(yīng)性增加，易被蛋白酶水解。③生物學性質(zhì)：原有生物學活性喪失，抗原性改變。

變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變：蛋白質(zhì)變性的可逆性：蛋白質(zhì)在體外變性后，絕大多數(shù)情況下是不能復性的；如變性程度淺，蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象未被嚴重破壞；或者蛋白質(zhì)具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，并經(jīng)特殊處理則可以復性。蛋白質(zhì)變性意義：消毒，滅菌蛋白質(zhì)變性的可逆性：若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復或部分恢復其原有的構(gòu)象和功能，稱為復性(renaturation)。若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復或部分恢

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性天然狀態(tài)，有催化活性尿素、去除尿素、非折疊（四）蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸,色氨酸和苯丙氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測定。（四）蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸,色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm附近。大多數(shù)蛋白（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)⒈茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)

在中性條件下蛋白質(zhì)或多肽也能同茚三酮試劑發(fā)生顏色反應(yīng)，生成蘭色或紫紅色化合物。茚三酮試劑與所有氨基酸均能反應(yīng)。（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)⒈茚三酮反應(yīng)(ninhydrinre⒉雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)

蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)，這是蛋白質(zhì)肽鍵特有的反應(yīng),氨基酸并無此反應(yīng).雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)的定性和定量分析，也可用于檢測蛋白質(zhì)的水解程度。⒉雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)3.酚試劑反應(yīng)在堿性條件下,蛋白質(zhì)分子中的酪氨酸、色氨酸可與酚試劑中的磷鉬鎢酸發(fā)生反應(yīng),生成一種藍色的化合物,顏色的深淺與蛋白質(zhì)的含量成正比.此法是測定蛋白質(zhì)濃度的常用方法.3.酚試劑反應(yīng)(六)蛋白質(zhì)沉淀反應(yīng)定義：蛋白質(zhì)在溶液中靠水化膜和電荷保持其穩(wěn)定性，水化膜和電荷一旦除去，蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性就被破壞，蛋白質(zhì)就會從溶液中沉淀下來，此現(xiàn)象即為蛋白質(zhì)的沉淀作用。變性的蛋白質(zhì)容易沉淀，但沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性。(六)蛋白質(zhì)沉淀反應(yīng)變性的蛋白質(zhì)容易沉淀，但沉淀的蛋白質(zhì)①加高濃度的鹽：中性鹽（如硫酸銨）能使蛋白質(zhì)發(fā)生可逆沉淀。鹽析沉淀一般不引起變性。②加有機溶劑：乙醇、丙酮等能使蛋白質(zhì)沉淀。③加熱:制豆腐④加重金屬鹽：重金屬鹽（如醋酸鉛）能使蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆沉淀。（牛奶解毒）⑤加某些酸（生物堿試劑）：生物堿試劑能使蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀。第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件1.6蛋白質(zhì)的分離純化與測定一、分離純化蛋白質(zhì)的意義

研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能：要求純度高，不變性；提取活性的酶或蛋白質(zhì)：必須保持天然活性狀態(tài)；作為藥物或食品添加劑：純度要求一般。二、蛋白質(zhì)分離純化的一般步驟

原料的預處理→粗分級分離→細分級分離第六節(jié)、蛋白質(zhì)的分離純化1.6蛋白質(zhì)的分離純化與測定一、分離純化蛋白質(zhì)的意義研1.原料的選擇：要求含待分離的蛋白質(zhì)豐富，廉價，易得，容易收集，新鮮無腐敗。2.原料的預處理：要求把蛋白質(zhì)從原來的組織或細胞中以溶解的狀態(tài)釋放出來,并保持原來的天然狀態(tài),不丟失生物活性.為此動物材料應(yīng)先剔除結(jié)締組織和脂肪組織,種子材料應(yīng)先去殼去皮,然后選擇適當?shù)姆椒?將組織和細胞破碎以獲得蛋白質(zhì)抽提液.3.粗分級分離：常用鹽析法、有機溶劑分級分離、等電點沉淀法。4.細分級分離：也就是樣品的進一步純化.純化方法：電泳法、凝膠過濾法、離子交換層析、吸附層析法、親和層析等。1.原料的選擇：要求含待分離的蛋白質(zhì)豐富，廉價，易得，容易收(一)根據(jù)溶解度不同的分離方法影響蛋白質(zhì)溶解度的外部因素主要有:①溶液的PH值②離子強度③介電常數(shù)④溫度內(nèi)部因素:如氨基酸的組成,極性基團和非極性基團的多少等(一)根據(jù)溶解度不同的分離方法影響蛋白質(zhì)溶解度的外部因素主要陰極陽極pH=pIpH<pIpH>pI帶正電荷帶負電荷凈電荷為零導電率溶解度滲透壓粘度達到最低1.等電點沉淀和PH控制原因:在等電點時，蛋白質(zhì)分子以雙極離子存在，總凈電荷為零,顆粒無電荷間的排斥作用,易凝集成大顆粒，因而最不穩(wěn)定，溶解度最小，易沉淀析出。

電泳分離沉淀分離……陰極陽極pH=pIpH<pIpH>pI帶正pH=pI溶解度最小等電點沉淀與分離大部或全部沉淀下來pH<pI或

pH>pI仍留在溶液中蛋白質(zhì)的分離沉淀出來的蛋白質(zhì)可保持天然構(gòu)象，能再溶解于水并具有生物活性。pH=pI溶解度最小等電點沉淀與分離大部或全部沉淀下來2.鹽析沉淀①鹽離子電荷的中和作用，使蛋白質(zhì)溶解度下降；②鹽離子與蛋白質(zhì)分子爭奪水分子，降低了用于溶解蛋白質(zhì)的有效水量，減弱了蛋白質(zhì)的水合程度，破壞了蛋白表面的水化膜，導致蛋白質(zhì)溶解度下降；2.鹽析沉淀３．低溫有機溶劑沉淀法①破壞蛋白質(zhì)的水化膜②改變了介質(zhì)的介電常數(shù)４．溫度對蛋白質(zhì)溶解度的影響在一定的溫度范圍內(nèi)，約０～４０℃，大部分球狀蛋白質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而升高（但ＨＢ例外），在４０℃以上，大多蛋白質(zhì)開始變性，因此蛋白質(zhì)的分離一般在０℃或更低溫度進行３．低溫有機溶劑沉淀法１．透析及超濾法*透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開的方法。*超濾法

利用正壓或離心力強行使水和小分子溶質(zhì)通過半透膜，而蛋白質(zhì)被截留在膜上，以達到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。（二）根據(jù)分子大小不同的分離純化方法１．透析及超濾法*透析(dialysis)*超濾法（二２．層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理待分離蛋白質(zhì)溶液（流動相）經(jīng)過一個固態(tài)物質(zhì)（固定相）時，根據(jù)溶液中待分離的蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待分離的蛋白質(zhì)組分在兩相中反復分配，并以不同速度流經(jīng)固定相而達到分離蛋白質(zhì)的目的。２．層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理蛋白質(zhì)分離常用的層析方法*離子交換層析：利用各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同進行分離。凝膠過濾(gelfiltration)又稱分子篩層析，利用各蛋白質(zhì)分子大小不同分離。蛋白質(zhì)分離常用的層析方法目錄目錄（三）根據(jù)電離性質(zhì)不同的分離純化方法蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場中能向正極或負極移動。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動而達到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù),稱為電泳(elctrophoresis)

。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。

（三）根據(jù)電離性質(zhì)不同的分離純化方法蛋白質(zhì)在高于或低于其pI幾種重要的蛋白質(zhì)電泳*SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量的測定。*等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。*雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學研究的重要技術(shù)。幾種重要的蛋白質(zhì)電泳凝膠電泳法：凝膠電泳法：（四）根據(jù)配基特異性的分離純化方法

親和層析是利用蛋白質(zhì)分子對其配體分子特有的識別能力，也即生物學親和力建立起來的一種有效的純化分離方法．常用的生物親和關(guān)系有：

酶--底物;

激素--受體；

抗原--抗體。

（四）根據(jù)配基特異性的分離純化方法

原理：先把待提純的某一蛋白質(zhì)的特異配基，通過適當?shù)幕瘜W反應(yīng)共價的連接到像瓊脂糖凝膠一類的載體表面的功能基上，在配基與多糖基質(zhì)間遷入一個連接臂使配基于凝膠之間保持足夠的距離，不致因載體表面的空間位阻而妨礙待分離的大分子與其配基的結(jié)合。原理：先把待提純的某一蛋白質(zhì)的特異配基，通過適當?shù)幕瘜W反應(yīng)共第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件三．蛋白質(zhì)的純度鑒定、含量測定和結(jié)構(gòu)分析（一）蛋白質(zhì)純度的鑒定１．層析法２．電泳法３．免疫化學法三．蛋白質(zhì)的純度鑒定、含量測定和結(jié)構(gòu)分析（一）蛋白質(zhì)純度的鑒(二)蛋白質(zhì)的含量測定１．克氏定氮法(經(jīng)典)２．福林－酚試劑法３．雙縮脲法４．紫外分光光度法５．ＢＣＡ比色法６．Ｂradford蛋白分析法(二)蛋白質(zhì)的含量測定本章小結(jié)蛋白質(zhì)的生物學作用：功能蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白Pr的組成（元素組成、化學組成）及含量的測定二十種aa的結(jié)構(gòu)、分類及名稱（三字縮寫符）氨基酸的重要理化性質(zhì)：兩性解離、茚三酮顯色Pr的一級結(jié)構(gòu)：肽、肽鍵、活性多肽及一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：二級結(jié)構(gòu)單元（-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角、無規(guī)則轉(zhuǎn)曲）、三級與四級結(jié)構(gòu)（超二級結(jié)構(gòu)、模體、結(jié)構(gòu)域、亞基）及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的性質(zhì)：大分子性質(zhì)、蛋白質(zhì)分子量的測定（離心法、凝膠過濾法、SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法）、兩性解離（等電點、電泳、離子交換）、膠體性質(zhì)、蛋白質(zhì)沉淀、蛋白質(zhì)變性本章小結(jié)蛋白質(zhì)的生物學作用：功能蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白習題在280nm波長附近具有最大吸收峰的氨基酸是

A．谷氨酸B．色氨酸

C．苯丙氨酸

D．組氨酸E．賴氨酸變性蛋白質(zhì)的主要特點是：

A．粘度下降B．溶解度增加

C．不易被蛋白酶水解

D．生物學活性喪失E．容易被鹽析出現(xiàn)沉淀

天然蛋白質(zhì)中不存在的氨基酸是A、半胱氨酸

B、瓜氨酸

C、絲氨酸

D、色氨酸E、丙氨酸習題在280nm波長附近具有最大吸收峰的氨基酸是A．谷氨酸4.α-螺旋每上升一圈相當于幾個氨基酸殘基A、4.5B、2.5C、2.7D、3.0E、3.65.鐮刀形紅細胞貧血病患者Hb分子中氨基酸替換及位置是A、α鏈第六位Glu-ValB、α鏈第六位Val-GluC、β鏈第六位Glu-ValD、β鏈第六位Val-GluE、以上都不是6.下列哪種試劑可使蛋白質(zhì)的二硫鍵打開A、溴化氰B、2,4二硝基氟苯C、β-巰基乙醇D、三氯醋酸E、碘乙酸7.下列氨基酸中哪一種是非必需氨基酸?A.亮氨酸B.酪氨酸C.賴氨酸D.蛋氨酸E.蘇氨酸4.α-螺旋每上升一圈相當于幾個氨基酸殘基使蛋白質(zhì)成為穩(wěn)定的親水膠體,有兩種因素,即＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿組成蛋白質(zhì)分子的堿性氨基酸有________、________和________；酸性氨基酸有________和________。谷胱甘肽是由3種氨基酸通過肽鍵連接而成，這3種氨基酸分別是________、________和________蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)的類型有________、________、________和________問答：蛋白質(zhì)功能有哪些？使蛋白質(zhì)成為穩(wěn)定的親水膠體,有兩種因素,即＿＿＿＿＿和＿＿＿蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二章StructureandFunctionofProtein蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二章StructureandFu一、什么是蛋白質(zhì)？

蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸(aminoacid)為單位,通過肽鍵連接而成的一類高分子含氮化合物，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。一、什么是蛋白質(zhì)？蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸(二、蛋白質(zhì)的生物學重要性1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分(最主要)分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細胞內(nèi)最豐富的有機分子，占人體干重的45％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達80％。二、蛋白質(zhì)的生物學重要性1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分(最1）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用(TRH)3）免疫保護作用:IgA,IgM,IgM,IgG;4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲(Hb)5）運動與支持作用6）參與細胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能3.氧化供能1）作為生物催化劑（酶）2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能3.第一節(jié)

蛋白質(zhì)的分子組成第一節(jié)組成蛋白質(zhì)的元素

主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質(zhì)還含有碘。一.蛋白質(zhì)的元素組成組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N和S。

★各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。

由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%蛋白質(zhì)元素組成的特點（凱氏定氮法）★各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。由于體內(nèi)的含氮經(jīng)測定,一血清標本的含氮量為10g/L,那么,蛋白質(zhì)的濃度是(C)A、52.5g/LB、57.5g/LC、62.5g/LD、67.5g/LE、72.5g/L經(jīng)測定,一血清標本的含氮量為10g/L,那么,蛋白質(zhì)的濃度是

氨基酸——組成蛋白質(zhì)的基本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）。二.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本單位

氨基酸——組成蛋白質(zhì)的基本單位存在自然界中的氨基酸有30H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RH甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R一、氨基酸的分類根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同分為三大類：1.中性氨基酸——側(cè)鏈基團在中性溶液中不發(fā)生解離，因而不帶電荷的氨基酸。可分為：

a)非極性氨基酸:Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro,Phe（疏水作用，維系蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)）

b)極性氨基酸：Cys,Ser,Thr,Asn,Gln,Met，Tyr，Trp（表層,易溶于水）一、氨基酸的分類根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同分為三大類：2.酸性氨基酸—Glu,Asp；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶負電荷的氨基酸。

3.堿性氨基酸—His,Arg,Lys；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶正電荷的氨基酸。2.酸性氨基酸—Glu,Asp；側(cè)鏈基團在中性溶液非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸（一）氨基酸的分類★20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號及分類如下:非極性疏水性氨基酸（一）氨基酸的分類★20種氨基酸的英文名稱甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00纈氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

異亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非極性疏水性氨基酸目錄甘氨酸glycineGly色氨酸

tryptophanTrpW

5.89絲氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTyrY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

蘇氨酸

threonineThrT5.602.極性中性氨基酸目錄色氨酸t(yī)ryptophanTrp天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸目錄天冬氨酸asparticacidAsp幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）幾種特殊氨基酸脯氨酸

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH八種營養(yǎng)必需氨基酸:人體不能自身合成,必需依賴食物供應(yīng)的氨基酸,有纈氨酸(Val),亮氨酸(Leu),異亮氨酸(Ile),苯丙氨酸(Phe),色氨酸(Trp),蛋氨酸(Met),蘇氨酸(Thr)以及賴氨酸(Lys).(口訣:借一倆本淡色書來)AA結(jié)構(gòu)中含苯環(huán),含S以及含OH的各有哪些氨基酸?八種營養(yǎng)必需氨基酸:人體不能自身合成,必需依賴食物供應(yīng)的氨基插播廣告插播廣告課外題：

調(diào)查氨基酸/多肽類的藥用功能和營養(yǎng)作用。Q1：初元是哪個公司產(chǎn)品？主要適用于何種人群？Q2：初元的主要成分可能是什么？課外題：

調(diào)查氨基酸/多肽類的藥用功能和營養(yǎng)作用。Q1：氨基酸的用途簡介1.精氨酸：能降低肝臟機能嚴重障礙所致的高氨血癥，對預防和推遲肝昏迷的到來有一定效果；2.天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。3.半胱氨酸：能促進毛發(fā)的生長，可用于治療脫發(fā)；4.組氨酸：可擴張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾病的治療。（一）在醫(yī)學上的應(yīng)用氨基酸的用途簡介1.精氨酸：能降低肝臟機能嚴重障礙所致的高氨氨基酸與多肽*肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的-羧基與另一個氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學鍵。（一）肽(peptide)氨基酸與多肽*肽鍵(peptidebond)是由一個氨基（二）食品工業(yè)上的應(yīng)用1.營養(yǎng)強化劑（復合氨基酸口服液、注射液）；2.谷氨酸鈉－味精；(中華料理店綜合癥)

3.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；4.天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：

——甜味素APM（二）食品工業(yè)上的應(yīng)用1.營養(yǎng)強化劑（復合氨基酸口服液、注射+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分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為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。*由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。(分界..)*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分子氨基酸第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件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多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(pN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多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(p多肽鏈方向性多肽鏈方向性N末端C末端牛核糖核酸酶N末端C末端牛核糖核酸酶（二）幾種生物活性肽

1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)（二）幾種生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathionGSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSS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)；保護巰基酶的活性：使巰基酶的活性基團-SH維持還原狀態(tài)；維持紅細胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對紅細胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作用；轉(zhuǎn)運氨基酸(谷胱甘肽循環(huán))谷胱甘肽的生理功用：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)

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽

神經(jīng)肽(neuropeptide)2.多肽類激素及神經(jīng)肽體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽神經(jīng)肽(neuropeptide種類較多，生理功能各異。多肽類激素主要見于下丘腦及垂體分泌的激素，如催產(chǎn)素（9肽）、加壓素（9肽）、促腎上腺皮質(zhì)激素（39肽）、促甲狀腺素釋放激素（3肽）。神經(jīng)肽主要與神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導作用相關(guān)，包括腦啡肽（5肽）、-內(nèi)啡肽（31肽）、強啡肽（17肽）等。種類較多，生理功能各異。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecular蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括

一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括高級結(jié)構(gòu)第2章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件★定義(primarystructure)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子中,從N端至C端的氨基酸的排列順序。一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)主要的化學鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。★定義(primarystructure)一、蛋白質(zhì)的一級氨基酸與多肽*肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的-羧基與另一個氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學鍵。（一）肽(peptide)氨基酸與多肽*肽鍵(peptidebond)是由一個氨基+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分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為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。*由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。(分界..)*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*兩分子氨基酸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多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(p多肽鏈方向性多肽鏈方向性一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學功能的基礎(chǔ)。目錄一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學功能的基礎(chǔ)。目錄二、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中某一肽鏈或局部空間結(jié)構(gòu),即多肽鏈中主鏈原子的相對空間排列分布,并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。定義

(secondarystructure)主要的化學鍵：

氫鍵

二