蛋白質的性質與功能講課講稿

蛋白質的性質與功能解離式與等電點++--pH＜pIpH＞pIpH=pI蛋白質等電點的特點（1）蛋白質的等電點是指靜電荷為零時環(huán)境的pH值。（2）每種蛋白質都有其特定的等電點。如胃蛋白酶1.0~2.5胰蛋白酶5.0~8.0魚精蛋白12.0~12.4（3）蛋白質的等電點既與其所含有的氨基酸的種類與數(shù)目有關，也與測定時所用溶液的種類和離子強度有關。（4）蛋白質在等電點時其緩沖能力、溶解度、導電性黏度、膨脹性等都最小。蛋白質的膠體性質（1）膠體穩(wěn)定的條件

質點大小10~1000唉質點帶有相同的電荷具有溶劑化層（2）蛋白質成為膠體的因素

蛋白質的分子量1萬~100萬

PH≠PI時，帶有某種靜電荷能形成水化層蛋白質的膠體性質（3）蛋白質膠體的性質

不能透過半透膜溶膠凝膠（濕）凝膠（干）蛋白質的沉淀作用沉淀作用蛋白質沉淀作用的實質就是破壞了蛋白質膠體穩(wěn)定所需的基本條件：水化層或帶電性蛋白質沉淀的方法（1）等電點沉淀法（酸/堿）（2）有機溶劑沉淀法（乙醇、丙酮、尿素、鹽酸胍）（3）鹽析法（硫酸銨、氯化鈉）鹽溶鹽析蛋白質沉淀的方法（4）重金屬鹽沉淀（Hg++，Cu++，Zn++，F(xiàn)e+++，etal）（5）生物堿試劑沉淀（單寧酸、苦味酸、鉬酸、三氯乙酸等）（6）免疫沉淀（抗原+抗體）（7）SDS沉淀（8）加熱沉淀、離心沉淀等蛋白質的水解作用水解過程：蛋白質蛋白胨短肽氨基酸方法：酸、堿、蛋白酶蛋白質水解程度的測定方法甲醛滴定法雙縮脲反應法蛋白質的顏色反應（1）.雙縮脲反應PRO+Cu++/OH-

紫紅色物質（沉淀）（540nm）

NH2NHCOCONH2蛋白質的顏色反應（2）.Folin-酚（試劑）反應（Tyr）PRO+Cu++/OH-（磷鎢酸+磷鉬酸）蘭色物質（500/700nm）（3）.Millon反應（Tyr）PRO+Millon試劑（亞/硝酸/汞）磚紅色物質（沉淀）

蛋白質的顏色反應（4）.蛋白黃色反應（Tyr，Phe）PRO+HNO3黃色物質5坂口反應（Arg）（奈酚，次溴酸鹽，堿）PRO+坂口試劑紅色沉淀（6）.乙醛酸反應（Trp）PRO+乙醛酸+濃硫酸紫色環(huán)4.2DENATURATION1.概念

變性作用，凝固作用天然蛋白質，變性蛋白質，凝固蛋白質復性，復性蛋白質

變性復性變性蛋白質的特點物理性質變化：吸光性、溶解度、黏度、結晶性、旋光度、圓二色性等化學性質變化：功能基團反應性生物活性變化：減少或完全喪失結構發(fā)生變化有時能部分復性營養(yǎng)性不變但消化性增強蛋白質變性的鑒定方法測定蛋白質的比活力或生物活性以天然蛋白質為對比，測定蛋白質物理性質的變化。如吸收光譜、圓二色性、旋光性、特性黏度、溶解性等以天然蛋白質為對比，測定蛋白質化學性質的變化用免疫法測定蛋白質的抗原性是否改變，抗原與抗體是否專一性結合

引起蛋白質變性的因素物理因素：溫度紫外線超聲波機械作用化學因素酸堿有機溶劑重金屬離子生物堿試劑溫度的影響高溫一般而言。在溫度大于50℃的條件下，經過一定時間的處理，蛋白質都會發(fā)生不同程度的變性。并且在大多數(shù)情況下，蛋白質的熱變性都是不可逆的。但對于一些耐熱性比較好的蛋白質，在溫度小于50~60℃下的熱變性則是可逆的。如Rnase此外，蛋白質的熱變性除了受到溫度的影響外，還受到其他環(huán)境條件如狀態(tài)、酸堿度等的影響β-折疊片結構結構比α-螺旋結構更穩(wěn)定,含有高比例此結構的蛋白質,一般具有較高的變性溫度β-乳球蛋白質(51%β-折疊片結)75.6℃大豆lls球蛋白質(64%β-折疊片結構)84.5℃α-螺旋結構蛋白質,經加熱再冷卻,則通常轉變?yōu)棣?折疊片結構，反之，尚未發(fā)現(xiàn)

蛋白質最高穩(wěn)定性溫度取決于極性和非極性相互作用對蛋白質穩(wěn)定性貢獻相對值若極性相互作用超過非極性相互作用蛋白質在凍結溫度或低于凍結溫度比在較高溫度進穩(wěn)定，若蛋白質穩(wěn)定主要依靠疏水相互作用，蛋白質在室溫時比在凍結溫度時更穩(wěn)定。

低溫一般而言，在低溫或冷凍條件下，蛋白質/酶被冷鈍化，并且大部分的蛋白質/酶的冷鈍化是可逆的但部分具有復雜四級結構的蛋白質尤其是酶的冷鈍化是不可逆的。如固氮酶的鐵蛋白在0~1℃放置15小時后，就完全喪失了固氮能力同時，還有一種特殊情況，既在冷凍的情況下，某些存在于生物或食品中的酶活力不但不下降，反而上升，對食品的保鮮造成極大的危害冷凍處理對酶活力的特殊影響在凍結下部分酶活力的提高反應類型材料條件糖原分解魚、青蛙、肉-2.5~-6℃ATP降解魚、肉-2~-8℃H2O2分解土豆-0.8~-5℃H2O2分解豬肉-0.5~-4℃酚類氧化蔬菜、水果-2~-4℃酸堿的影響大部分的蛋白質的pH4~10的環(huán)境中是穩(wěn)定的，超過此范圍的酸或堿可以使蛋白質變性大多數(shù)情況下，蛋白質的酸堿變性都是可逆的不同的蛋白質的耐酸堿程度是不一樣的蛋白質的酸堿變性除了受到pH的影響外，還受到其他環(huán)境條件如狀態(tài)、溫度等的影響強酸、強堿可以使蛋白質發(fā)生水解vPH木瓜蛋白酶胃蛋白酶膽堿酯酶輔助因子對（-淀粉酶）PH-V曲線的影響357911加Ca++PHV變性作用的應用與預防4.3活性蛋白質與前體

ACTIVIPROTEINANDPRECURSOR前體就是指某些剛生物合成的蛋白質不具有生物學活力或生物學活力較低時的狀態(tài)激素與激素原酶與酶原激素與激素原胰島素促腎上腺皮質激素促黑激素胰高血糖素其他（人）胰島素Insulin前胰島素原（preproinsulin）（1條鏈，105Aa）

切掉N-signalpeptide（24Aa）胰島素原（proinsulin）（1條鏈，81Aa，3個2S鍵）

切除肽鏈中間31-60位的肽段（C肽）胰島素（insulin）（51Aa，A鏈30，B鏈21，3個2S鍵）-HNCHCO--HNCHCO-CH2CH2SSAB6771120192130酶與酶原

Enzymeandzymogen/proenzyme胃蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶彈性蛋白酶凝血酶酶原激活：羧肽酶胰蛋白酶原腸激酶6肽胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原2×2肽胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶短肽羧肽酶原短肽兩種前提的不同功能信號肽在新生肽鏈的運輸中起識別和導向功能壽命很短在蛋白質運輸過程中被切除酶原/蛋白質原蛋白質或酶以蛋白質原或酶原形式的存在對自身有很好的保護作用4.4蛋白質的變構效應酶的變構效應變構效應（allostery)：當反應物或反應物以外的物質與蛋白質分子中的相應部位結合后，可以通過影響蛋白質分子構象的變化而使蛋白質的活性增加（正別構效應）或降低（負別構效應）的現(xiàn)象。當一些蛋白質在表現(xiàn)其生物功能時，其構象發(fā)生變化的現(xiàn)象別構酶：具有別構效應的酶別構酶的特點（1）一般為寡聚酶；（2）具有別構效應；（3）不遵守米氏方程[S]90%V/[S]10%VB﹤81C﹥81A=81血紅蛋白(hemoglobin,簡寫Hb)的別構效應

Hb在體內的主要功能為運輸氧氣，而Hb的別位效應，極有利于它在肺部與O2結合及在周圍組織釋放O2。

Hb是通過其輔基血紅素的Fe2+與氧發(fā)生可逆結合的，血紅素的鐵原子共有6個配位鍵，其中4個與血紅素的吡咯環(huán)的N結合，一個與珠蛋白亞基F螺旋區(qū)的第8位組氨酸殘基的咪唑基的N相連接，空著的一個配位鍵可與O2可逆地結合，結合物稱氧合血紅蛋白。

原卟啉

血紅素

血紅素中鐵與亞基和氧的結合

在血紅素中，四個吡咯環(huán)形成一個平面，在未與氧結合時Fe2+的位置高于平面0.7nm，一旦O2進入某一個α亞基的疏水“口袋”時，與Fe2+的結合會使Fe2+嵌入四吡咯平面中，也即向該平面內移動約0.75nm，鐵的位置的這一微小移動，牽動組氨酸殘基連同螺旋段的位移，再波及附近肽段構象，造成兩個α亞基間鹽鍵斷裂，使亞基間結合變松，并促進第二亞基的變構并氧合，后者又促進第三亞基的氧合使Hb分子中第四亞基的氧合速度為第一亞基開始氧合時速度的數(shù)百倍。此種一個亞基的別構作用，促進另一亞基變構的現(xiàn)象，稱為亞基間的協(xié)同效應(cooperativity)，所以在不同氧分壓下，Hb氧飽和曲線呈“S”型。

血紅蛋白T態(tài)和S態(tài)示意

4.5蛋白質與活性多肽的界限蛋白質分子量大于5000具有復雜有序特定的構象狀態(tài)構象的可變性很小具有特定的生物學功能完成生物體各種復雜的功能活性多肽分子量小于3000具有簡單或沒有一定的構象狀態(tài)，沒有螺旋體結構構象的可變性較大具有特定的生物學功能一般主要與生物體中信號的傳遞有關4.6蛋白質結構與功能的其他問題（1）蛋白質的一級結構與其構象及功能的關系

蛋白質一級結構是空間結構的基礎，特定的空間構象主要是由蛋白質分子中肽鏈和側鏈R基團形成的次級鍵來維持，在生物體內，蛋白質的多肽鏈一旦被合成后，即可根據(jù)一級結構的特點自然折疊和盤曲，形成一定的空間構象

一級結構相似的蛋白質，其基本構象及功能也相似例如，不同種屬的生物體分離出來的同一功能的蛋白質，其一級結構只有極少的差別，而且在系統(tǒng)發(fā)生上進化位置相距愈近的差異愈小。

分子病分子進化蛋白質的一級結構與功能的關系細胞色素C在全部104個氨基酸中，有30%為永不變化的（保守序列），他們與細胞色素C的功能密切相關。人-黑猩猩0Aa人-猴150~60萬年人-豬、牛、羊10人-狗、馬1270~75人-小麥35人-酵母44蛋白質的一級結構與功能的關系胰島素

A鏈B鏈891030人ThrSer