第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

biochemistry南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院生化教研室錢慰緒論

生物化學(xué)（Biochemistry）是研究生物體內(nèi)化學(xué)分子與化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)，從分子水平探討生命現(xiàn)象的本質(zhì)。

分子生物學(xué)（molecularbiology）研究核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及基因結(jié)構(gòu)、表達(dá)與調(diào)控。第一節(jié)生物化學(xué)與分子生物學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史1.蛋白質(zhì)是生命的主要基礎(chǔ)物質(zhì)

EmilFisher首先證明蛋白質(zhì)是由L--AA縮合而成的多肽。

Sumner

首先提純結(jié)晶出尿素酶，導(dǎo)致證明大部分酶為蛋白質(zhì)及與代謝的關(guān)系。

Sanger

胰島素的AA序列分析，為確定AA序列的第一個(gè)蛋白質(zhì)。繼而加深了對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及在生命活動(dòng)中的作用的認(rèn)識(shí)。2．物質(zhì)代謝通路圖的描繪

Krebs

提出TCAC為核心的代謝過程。4．遺傳信息傳遞中心法則的建立

1958年，Crick提出DNA-RNA-protein

5．基因工程技術(shù)的發(fā)展

1970

Smith

發(fā)現(xiàn)核酸內(nèi)切酶HinfI，為基因工程提供了有力的工具。

1982Palmiter

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的成功（生長(zhǎng)素導(dǎo)入小鼠受精卵）轉(zhuǎn)基因植物

1990

Blaese

把基因?qū)肴梭w---基因治療。3．生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)---核酸

Watson&Crick:

提出雙螺旋結(jié)構(gòu)7.細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的研究

1957年Sutherland發(fā)現(xiàn)cAMP，1965年提出第二信使學(xué)說---細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)里程碑。8.我國(guó)科學(xué)工作者對(duì)近代生物化學(xué)與分子生物學(xué)的貢獻(xiàn)6．人類基因組計(jì)劃及基因組后計(jì)劃:人類基因組的工作草圖已經(jīng)繪制成功，即完成了人類基因組序列的“工作框架圖”。弄清全部基因的位置、結(jié)構(gòu)和功能

第二節(jié)生物化學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系人類要了解各種生物的生長(zhǎng)、生殖、生理、遺傳、衰老、抗性、疾病、生命起源和演化等現(xiàn)象，都需要用生物化學(xué)的原理和方法進(jìn)行探討。生物化學(xué)是各門生物科學(xué)的基礎(chǔ)，特別是生理學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞學(xué)等各科的基礎(chǔ)，在分子生物學(xué)等新興學(xué)科中占有特別重要的位置；是后續(xù)一系列重要課程的基礎(chǔ)課，具有舉足輕重的重要地位。1．生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能包括蛋白質(zhì)、核酸、酶的分子結(jié)構(gòu)、主要理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。2．物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)

細(xì)胞內(nèi)所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，包括合成代謝、分解代謝以及物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化,人體各細(xì)胞中幾大類物質(zhì)的主要代謝變化及其與生理功能的關(guān)系，調(diào)節(jié)機(jī)制也是生物化學(xué)研究的重要內(nèi)容。3．基因信息的傳遞及其調(diào)控

4.分子生物學(xué)技術(shù)與應(yīng)用第三節(jié)本書的內(nèi)容第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofProteinSomefunctionsofproteins蛋白質(zhì)(Protein/Pr)是以氨基酸為基本組成單位、以肽鍵連接而成的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物大分子。含量多：約占人體固體成分的45%；約占細(xì)胞干重70%以上為什么說：蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)？種類多：一個(gè)大腸桿菌：＞3000種一個(gè)真核細(xì)胞：成千上萬種參與構(gòu)成各種細(xì)胞及組織

參與體內(nèi)的物質(zhì)代謝、細(xì)胞信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)及生理功能的調(diào)節(jié)控制特殊功能:催化、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、凝血與纖溶、識(shí)別、免疫等等氧化供能:17.15kJ/g蛋白質(zhì)功能多：CHONPS氨基酸蛋白質(zhì)沙土砌成磚磚塊壘成墻元素墻組成建筑物生命

第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的平均含氮量為16%C、H、O、N、S等應(yīng)用：微量凱氏定氮法蛋白質(zhì)含量(g)=蛋白質(zhì)含氮量×6.25

只有20種喲！自然界有大約300多種氨基酸、百億種蛋白質(zhì)，但是，組成人體蛋白的氨基酸……。一、蛋白質(zhì)的基本組成單位---氨基酸編碼氨基酸(codingaminoacid)定義：合成蛋白質(zhì)的20種氨基酸在基因DNA分子中有特異遺傳密碼,稱編碼氨基酸.-CH3,-SH-COOH,-CH2OH-NH2,-CONH2氨基酸結(jié)構(gòu)通式COOHCNH2HR

NHNL--氨基酸（除甘氨酸）氨基酸的分類(根據(jù)側(cè)鏈R在中性溶液中的極性和解離狀態(tài))堿性氨基酸

3種酸性氨基酸

2種指中性溶液中不電離極性中性氨基酸8種非極性疏水性氨基酸

7種丙氨酸alanineAlaA6.00纈氨酸valineValV5.96亮氨酸leucineLeuL5.98

異亮氨酸isoleucineIleI6.02

苯丙氨酸phenylalaninePheF5.48脯氨酸prolineProP6.301.非極性疏水性氨基酸甘氨酸glycineGly

G

5.97色氨酸t(yī)ryptophanTrpW5.89絲氨酸serine

SerS

5.68酪氨酸

tyrosineTyr

Y

5.66

半胱氨酸cysteineCys

C5.07天冬酰胺

asparagine

Asn

N5.41

谷氨酰胺glutamine

GlnQ5.65

蘇氨酸

threonine

Thr

T5.602.極性中性氨基酸

蛋氨酸methionine

MetM

5.74天冬氨酸asparticacidAspD2.97谷氨酸glutamicacidGluE3.22賴氨酸lysineLysK9.74精氨酸arginineArgR10.76組氨酸histidineHisH7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）CH2CHCOONH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH修飾氨基酸：天然氨基酸的衍生物.如：脯氨酸——羥脯氨酸(Pro-Hyp)賴氨酸——羥賴氨酸(Lys-Hyp)谷氨酸——焦谷氨酸[Glu-(Pyro-GLu)]半胱氨酸——胱氨酸等

非蛋白質(zhì)氨基酸如：γ-氨基丁酸、鳥氨酸、瓜氨酸等

20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。

等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)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(cè)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(jiǎn)便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵(peptidebond)二、氨基酸通過肽鍵連接成生物大分子—蛋白質(zhì)*兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子三肽……*肽是由氨基酸通過肽鍵相連而形成的化合物。*肽鍵(peptidebond)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。*肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。*多肽鏈有方向性:N末端、C末端*由肽鍵連接各氨基酸殘基形成的長(zhǎng)鏈骨架，……N–Ca-C-N-Ca-C……，稱為多肽鏈主鏈；而連接于Ca上的各氨基酸的R基團(tuán)，稱為多肽鏈側(cè)鏈。*由十個(gè)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或多肽鏈(polypeptide)，蛋白質(zhì)通常指含有50個(gè)氨基酸以上的多肽。N-端C-端氨基酸殘基OHCN肽鍵蛋白質(zhì)分子中氨基酸的連接方式生物活性肽對(duì)生物機(jī)體的生命活動(dòng)具有生理作用或有益的肽類物質(zhì)稱生物活性肽。重要的有谷胱甘肽、神經(jīng)肽、肽類激素等。1.谷胱甘肽(GSH)全稱為γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其巰基可氧化、還原，故有還原型(GSH)與氧化型(GSSG)兩種存在形式。γ-羧基肽鍵肽鍵GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+谷胱甘肽的生理功用：解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作用；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)；保護(hù)巰基酶的活性：使巰基酶的活性基團(tuán)-SH維持還原狀態(tài)；維持紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對(duì)紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。2.多肽類激素及神經(jīng)肽種類較多，生理功能各異。主要有下丘腦及垂體分泌的激素(ACTH、催產(chǎn)素、加壓素、褪黑激素)、神經(jīng)肽(腦啡肽、內(nèi)啡肽等)。3.抗菌多肽及其他短桿菌肽S、多粘菌素E、α-鵝膏蕈堿等

第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)123n定義：指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序。一級(jí)結(jié)構(gòu)主要化學(xué)鍵是肽鍵，是共價(jià)鍵；蛋白質(zhì)分子中二硫鍵也是共價(jià)鍵，因而也屬于一級(jí)結(jié)構(gòu)的范疇。一級(jí)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)。牛胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)維系力：肽鍵、二硫鍵二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中的每一原子在三維空間的相對(duì)位置。是蛋白質(zhì)的特有性質(zhì)和生物學(xué)功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈中主鏈骨架原子在局部空間的排列分布狀況，并不涉及各R側(cè)鏈的空間排布。肽單元(peptideunit)ONHOCRNH2COOHCCCCCCOHHNNHHHHRRR肽鏈的主鏈原子中αC–C和αC—N之間的單鍵可以旋轉(zhuǎn)，此單鍵的旋轉(zhuǎn)決定兩個(gè)肽單元的相對(duì)關(guān)系。肽單元的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，使主鏈可以多種構(gòu)象出現(xiàn)。圍繞肽鍵C原子和N原子的三個(gè)鍵角之和均為360。，說明肽鍵及其相連的四個(gè)原子共處一個(gè)平面肽鍵的C-N鍵長(zhǎng)，比單鍵短，比雙鍵長(zhǎng)，具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：▲右手螺旋?！被釟埢腞基團(tuán)伸向螺旋外側(cè)。▲每3.6個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈，螺距為0.54nm。主鏈中每個(gè)肽鍵的亞氨基氫與后面第四個(gè)肽單元的羰基氧構(gòu)成氫鍵。-螺旋(-helix)-螺旋β-折疊(β-pleatedsheet)

結(jié)構(gòu)特點(diǎn):相鄰兩肽單元間折疊成鋸齒狀。

氨基酸殘基側(cè)鏈位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方。兩條以上肽鏈或一條肽鏈的若干肽段的鋸齒狀結(jié)構(gòu)可平行排列，兩條肽鏈走向可相同(順向平行)，也可相反(反向平行)。

穩(wěn)定因素是鏈間肽鍵的羰基氧與亞氨基氫形成的氫鍵.β-折疊

影響α-螺旋和β-折疊穩(wěn)定的因素：(1)極大的側(cè)鏈基團(tuán)(存在空間位阻);(2)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));(3)有Pro等亞氨基酸存在(不能形成氫鍵);(4)Gly:由于自由度過大而不穩(wěn)定。

β-轉(zhuǎn)角(β-turn)

多肽鏈180°回折時(shí)形成的一種二級(jí)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)特征為：

(1)主鏈骨架本身以大約180°回折;(2)回折部分通常由4個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成;(3)構(gòu)象依靠第一aa殘基的-CO基氧與第四個(gè)aa殘基的-NH基氫之間形成氫鍵來維系。無規(guī)卷曲(randomcoil)

在一級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。實(shí)際上這些區(qū)域是一些穩(wěn)定的、有序的非重復(fù)結(jié)構(gòu)。RNA酶的分子結(jié)構(gòu)α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲模體(motif)

在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，相互作用，形成一個(gè)具有特殊功能的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱為模體/模序/超二級(jí)結(jié)構(gòu)。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體

鋅指結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)一條多肽鏈中所有原子在空間的整體排布，包括主鏈和側(cè)鏈的全部構(gòu)象。維系因素：疏水鍵(主要作用力）、氫鍵、范德華力和離子鍵等非共價(jià)鍵，二硫鍵也是維系蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要因素。肌紅蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)ded范德華力e二硫鍵纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域

結(jié)構(gòu)域(domain)

大分子蛋白質(zhì)在三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上形成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊密的獨(dú)立折疊單位或局部區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有獨(dú)立的+功能，稱為結(jié)構(gòu)域。指能結(jié)合和穩(wěn)定另外一種蛋白質(zhì)的不穩(wěn)定構(gòu)象，并能通過有控制的結(jié)合和釋放，促進(jìn)新生多肽鏈的折疊，多聚體的裝配或降解及細(xì)胞器蛋白的跨膜運(yùn)輸?shù)囊活惖鞍踪|(zhì)。蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的正確形成，除了一級(jí)結(jié)構(gòu)為決定因素之外，還需要分子伴侶。熱休克蛋白(heatshockprotein,HSP)，伴侶蛋白，核素蛋白屬三類高度保守的蛋白家族，是現(xiàn)已鑒定的分子伴侶。分子伴侶(molecularchaperon)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，但不包括亞基內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)。具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈維系因素：氫鍵、疏水鍵和離子鍵等非共價(jià)鍵。血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)

定

義

維

系

力

一級(jí)結(jié)構(gòu)

氨基酸排列順序

肽鍵、二硫鍵

二級(jí)結(jié)構(gòu)

主鏈原子的相對(duì)空間位置

氫鍵

三級(jí)結(jié)構(gòu)

所有原子的空間排布

疏水作用、離子鍵、氫鍵、VanderWalls力、二硫鍵

四級(jí)結(jié)構(gòu)

亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用疏水作用、離子鍵、氫鍵

蛋白質(zhì)的分類蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和溶解度蛋白質(zhì)組成成分

結(jié)合蛋白質(zhì)

單純蛋白質(zhì)

球狀蛋白質(zhì)

纖維狀蛋白質(zhì)

膜蛋白蛋白質(zhì)的功能

活性蛋白質(zhì)非活性蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)?。「呒?jí)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的功能活性！

第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(一)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)多肽鏈中氨基酸的排列順序決定了肽鏈的折疊和卷曲方式

一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵

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)，無活性只要一級(jí)結(jié)構(gòu)不被破壞，即使空間結(jié)構(gòu)被破壞,在合適的環(huán)境下可以恢復(fù)原有的空間結(jié)構(gòu)---一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)2.一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部位的氨基酸殘基改變會(huì)引起蛋白質(zhì)功能的異常部分氨基酸殘基在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中處于關(guān)鍵位置,改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵作用的氨基酸殘基(缺失或替代)，就會(huì)影響和改變其空間結(jié)構(gòu)。如：鐮刀形紅細(xì)胞貧血1.一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的空間構(gòu)象及功能一級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位氨基酸殘基序列相同或相似(不同種族來源)，其空間結(jié)構(gòu)相同或相似。胰島素:一級(jí)結(jié)構(gòu)不完全相同,關(guān)鍵位置氨基酸相同,空間結(jié)構(gòu)相似.(二)一級(jí)結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)親水的谷氨酸疏水的纈氨酸6正常Hb(水溶性)異常Hb(聚集成絲)正常人鐮刀形紅細(xì)胞貧血紅細(xì)胞形狀改變，相互粘結(jié)，脆性增加。氧結(jié)合能力大大降低溶血性貧血

這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)蛋白質(zhì)特定空間結(jié)構(gòu)是特定生物學(xué)功能的基礎(chǔ)變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)一個(gè)蛋白質(zhì)與其配體結(jié)合后,蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化,使它更適合于功能需要。蛋白質(zhì)的變構(gòu)作用蛋白蛋白變構(gòu)效應(yīng)劑酶,血紅蛋白蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧氧分壓（mmHg)氧飽和度()%HbMb正協(xié)同效應(yīng):促進(jìn)結(jié)合負(fù)協(xié)同效應(yīng):抑制結(jié)合

協(xié)同效應(yīng)：一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一亞基與配體的結(jié)合能力。血紅素與O2的結(jié)合

肺部需氧組織氧分壓高低亞基狀態(tài)T→RR→T功能結(jié)合氧釋放氧

血紅蛋白分子T(緊張態(tài))和R(松弛態(tài))兩種構(gòu)象上的互變，引起結(jié)合O2和釋放O2的變化，從而完成了運(yùn)O2的功能.T態(tài)(tensestate)R態(tài)(relaxedstate)蛋白質(zhì)構(gòu)象?。河捎谙鄳?yīng)蛋白質(zhì)發(fā)生有害折疊、不能折疊或錯(cuò)誤折疊導(dǎo)致的蛋白質(zhì)錯(cuò)誤定位引起的疾病。錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)會(huì)相互作用而聚集，形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，臨床表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理性改變。蛋白質(zhì)空間構(gòu)象改變可引起疾病癡呆癥狀和NFT的數(shù)量正相關(guān)阿爾茨海默?。ˋlzheimer’sdisease，AD）主要病理特征異常過度磷酸化tau聚集形成的神經(jīng)纖維纏結(jié)(NFTs)淀粉樣蛋白(A)聚集形成的老年斑(SP)(Rileyetal.,AnnNeurol.,2002)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其應(yīng)用(一)蛋白質(zhì)的兩性電離蛋白質(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)。*蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectricpoint,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(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。pH<pICOOHNH3+pH=pICOO-NH3+COOHNH2pH>pICOO-NH2(二)蛋白質(zhì)的高分子性質(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(dá)1-100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。*蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷水化膜（三）蛋白質(zhì)的變性(denaturation)活性蛋白質(zhì)變性的蛋白質(zhì)作用機(jī)制：二硫鍵、非共價(jià)鍵破壞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的破壞主要表現(xiàn)：生物活性的喪失在某些理化因素作用下，蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象被破壞，導(dǎo)致其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失，稱為蛋白質(zhì)的變性。

應(yīng)用舉例臨床醫(yī)學(xué)上，變性常被應(yīng)用來消毒及滅菌。此外,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。

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)

(四)蛋白質(zhì)的紫外吸收某些試劑可對(duì)蛋白質(zhì)分子中肽鍵或特殊氨基酸殘基發(fā)生顯色反應(yīng)，且產(chǎn)生的有色物質(zhì)量與蛋白質(zhì)濃度相關(guān)，可用于蛋白質(zhì)定性、定量檢測(cè)。如Folin-酚試劑、雙縮脲反應(yīng)、茚三酮等顯色反應(yīng)。

(五)蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)大多數(shù)蛋白質(zhì)均含有Tyr和Trp殘基，因其結(jié)構(gòu)上含有共軛雙鍵苯環(huán)，在280nm處有最大吸收峰。利用紫外分光光度法，可測(cè)定蛋白質(zhì)含量。（六）蛋白質(zhì)的沉淀

蛋白質(zhì)分子相互聚集而從溶液中析出的現(xiàn)象稱為沉淀。變性后的蛋白質(zhì)由于疏水基團(tuán)的暴露而易于沉淀，但沉淀的蛋白質(zhì)不一定都是變性后的蛋白質(zhì)。加熱使蛋白質(zhì)變性并凝聚成塊狀稱為凝固。因此，凡凝固的蛋白質(zhì)一定發(fā)生變性。沉淀蛋白質(zhì)的方法鹽析有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)重金屬鹽沉淀生物堿試劑沉淀蛋白質(zhì)有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)：凡能與水以任意比例混合的有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可用于沉淀蛋白質(zhì)。沉淀原理是：①脫水作用；②使水的介電常數(shù)降低，蛋白質(zhì)溶解度降低。

二、蛋白質(zhì)的分離與純化（一）丙酮沉淀、鹽析（二）電泳（三）透析與超濾（四）層析（五）離心+++++++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溶液中蛋白質(zhì)的聚沉蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù),稱為電泳。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。(二)電泳(elctrophoresis)

蛋白質(zhì)的兩性解離與電泳(四)層析(chromatography)

根據(jù)蛋白質(zhì)的形態(tài)、大小和電荷的不同而設(shè)計(jì)的物理分離方法。凝膠過濾層析、離子交換層析、親和層析等是目前最常用的層析方法。層析分離蛋白質(zhì)的原理待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過一個(gè)固態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，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(fù)分配，并以不同速度流經(jīng)固定相而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。離子交換層析是根據(jù)蛋白質(zhì)所帶電荷的差異進(jìn)行分離純化的一種方法.當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)混合溶液從凝膠柱頂進(jìn)入后，小分子蛋白質(zhì)通過凝膠網(wǎng)孔穿過一個(gè)又一個(gè)凝膠顆粒，其路程長(zhǎng)，受到的阻力較大，而大分子蛋白質(zhì)只能從凝膠顆粒的間隙向下移動(dòng)，路程短，阻力小。這樣大分子最先流出，小分子根據(jù)分子量從大到小流出，從而將不同大小的蛋白質(zhì)分開。凝膠過濾層析又稱排阻層析或分子篩，主要是根據(jù)蛋白質(zhì)的大小和形狀，即蛋白質(zhì)的質(zhì)量進(jìn)行分離和純化.(五)超速離心利用物質(zhì)密度的不同，經(jīng)超速離心后，分布于不同的液層而分離。超速離心也可用來測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量，蛋白質(zhì)的分子量與其沉降系數(shù)S成正比。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)（高級(jí)結(jié)構(gòu)）蛋白質(zhì)的功能總結(jié)：決定決定酶——作為特殊活性的蛋白質(zhì)，也符合其規(guī)律。蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)1.根據(jù)側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，氨基酸可以分成

和四種。2.蛋白質(zhì)分子中的無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)屬于

A.一級(jí)結(jié)構(gòu)

B.二級(jí)結(jié)構(gòu)

C.三級(jí)結(jié)構(gòu)

D.四級(jí)結(jié)構(gòu)

E.以上都不是3.什么是蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)?它的主要形式有哪幾種?

其穩(wěn)定因素是什么?4.蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)有幾層?簡(jiǎn)述其定義及維系力.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復(fù)習(xí)題：B復(fù)習(xí)題：1.名詞解釋：

motif、結(jié)構(gòu)域、分子伴侶、變構(gòu)效應(yīng)