蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)課件

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蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)是指亞基間的空間排布、亞基間相互作用與接觸部位的布局，不包括亞基本身的空間結(jié)構(gòu)。亞基間以次級(jí)鍵相連，絕無(wú)共價(jià)鍵1.概念蛋白質(zhì)分子由兩條或兩條以上肽鏈組成，每條肽鏈各自形成了獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)，分子中的每一個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)肽鏈,稱為亞基亞基(subunit)2.維持蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力主要是疏水作用次級(jí)鍵鹽鍵、氫鍵牛胰核糖核酸酶的變性與復(fù)性β-巰基乙醇尿素或鹽酸胍透析有活性無(wú)活性1.一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)功能相似一級(jí)結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)功能不同胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)及種屬差異（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系A(chǔ)CTH促腎上腺素皮質(zhì)激素MSH促黑激素一級(jí)結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)功能不同由4個(gè)亞基組成血紅蛋白功能:運(yùn)輸O2二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）肌紅蛋白Mb與血紅蛋白Hb蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)決定生物學(xué)功能肌紅蛋白（1個(gè)亞基）與血紅蛋白（4個(gè)亞基）且一級(jí)結(jié)構(gòu)有較大差異，但均具有與氧可逆地結(jié)合的能力其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，都與血紅素（輔基）共價(jià)結(jié)合O2O2（二）血紅蛋白構(gòu)象變化與結(jié)合氧的能力變構(gòu)效應(yīng)蛋白質(zhì)分子與它的配體結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生變化,其功能也隨之變化的現(xiàn)象,稱為變構(gòu)效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)蛋白質(zhì)分子中的1個(gè)亞基與其的配體結(jié)合后,能影響其它亞基與配體的結(jié)合,稱為協(xié)同效應(yīng)促進(jìn)正協(xié)同效應(yīng)抑制負(fù)協(xié)同效應(yīng)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)（一）兩性解離和等電點(diǎn)蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)。在溶液中的帶電狀況主要取決于溶液的pH值PrCOOHNH3+PrCOO-NH3+PrCOO-NH2+OH-+H++OH-+H+pH=pIpH<pIpH>pI此時(shí)溶液的pH值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)等電點(diǎn)（pI）：在某一pH值溶液中，蛋白質(zhì)酸性基團(tuán)和堿性基團(tuán)的解離程度相當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)分子所帶正負(fù)電荷相等，凈電荷為零蛋白質(zhì)分子顆粒大小1-100nm之間,屬膠體顆粒范圍，在溶液中能形成穩(wěn)定的膠體蛋白質(zhì)的膠體原因：表面形成水化層表面同種電荷的斥力（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀與凝固變性后的蛋白稱為變性蛋白質(zhì)1.蛋白質(zhì)的變性作用在某些理化因素作用下.蛋白質(zhì)的構(gòu)象被破壞，失去其原有的性質(zhì)和生物活性，稱為蛋白質(zhì)的變性作用(denaturation)概念:常見(jiàn)的變性因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、尿素、胍、重金屬生物堿、化學(xué)因素物理因素劇烈振蕩熱、紫外線、超聲波、變性蛋白質(zhì)的主要特征:（2）生物活性喪失（4）變性蛋白質(zhì)容易消化（1）蛋白質(zhì)分子中的次級(jí)鍵斷裂,構(gòu)象破壞，但不涉及共價(jià)鍵的破壞,一級(jí)結(jié)構(gòu)不變（3）變性蛋白質(zhì)的溶解度常降低、粘度增加、擴(kuò)散系數(shù)減小當(dāng)破壞了維持蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素甚至蛋白質(zhì)的構(gòu)象時(shí)，蛋白質(zhì)就會(huì)從溶液中析出，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的沉淀。蛋白質(zhì)的沉淀(pre-cipitation)概念:應(yīng)用:(1)蛋白質(zhì)分離純化(2)解毒(3)臨床檢驗(yàn)(1)鹽析法(saltingout)向蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽使蛋白質(zhì)沉淀稱為鹽析常用的中性鹽：不破壞蛋白質(zhì)的構(gòu)象，蛋白質(zhì)不發(fā)生變性硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等使蛋白質(zhì)沉淀的方法概念：特點(diǎn)：作用原理:鹽離子與水親和力極強(qiáng)，奪去蛋白質(zhì)的水化層，減少分子間靜電斥力生物堿試劑(如鞣酸、苦味酸、鎢酸等)，某些酸類(主要是指三氯醋酸、磺酰水楊酸和硝酸等)，與帶正電的蛋白質(zhì)結(jié)合生成不溶性的鹽而沉淀(4)生物堿試劑和某些酸類沉淀法反應(yīng)溶液的pH<pI，確保蛋白質(zhì)以陽(yáng)離子形式存在

缺點(diǎn)：原理:常引起蛋白質(zhì)變性注意事項(xiàng):3.蛋白質(zhì)的凝固作用蛋白質(zhì)的凝固作用實(shí)際上是蛋白質(zhì)變性后進(jìn)一步發(fā)展的不可逆結(jié)果如加熱可使蛋白質(zhì)變?yōu)椴蝗菰偃芙獾哪龎K二、蛋白質(zhì)的分離純化(一)鹽析和有機(jī)溶劑沉淀(二)電泳(三)透析和超濾(四)層析(五)超速離心分類：根據(jù)支持物的不同，電泳電泳可分為：薄膜電泳、凝膠電泳……（二）電泳概念：帶電顆粒在電場(chǎng)中向著所帶電荷相反方向移動(dòng)稱為電泳。原理:不同的蛋白質(zhì)的因結(jié)構(gòu)、形狀和帶電量的不同而有不同的泳動(dòng)速度，從而達(dá)到分析和分離蛋白質(zhì)的目的應(yīng)用：電泳技術(shù)是生化常用分析技術(shù)之一利用壓力或離心力強(qiáng)行使水和小分子雜質(zhì)通過(guò)超濾膜(一種半透膜)除去，而蛋白質(zhì)留在膜上，稱為超過(guò)濾將蛋白質(zhì)溶液放在半透膜的袋內(nèi)，置于流動(dòng)的適當(dāng)?shù)木彌_液（如純水）中，小分子雜質(zhì)（如硫酸銨、氧化鈉等）從袋中透出，而蛋白質(zhì)保留于袋中從而將蛋白質(zhì)純化，這種方法稱為透析（三）透析透析工作圖半透膜原理層析種類：凝膠過(guò)（分子篩）離子交換層析（陰離子和陽(yáng)離子）親和層析(四)層析帶正電荷多蛋白緊密結(jié)合帶負(fù)電荷多蛋白流過(guò)層析柱陽(yáng)離子交換樹(shù)脂工作示意圖分子篩層析親和層析工作示意圖蛋白質(zhì)載體介質(zhì)配體結(jié)合洗脫洗脫介質(zhì)(六)超速離心三、多肽鏈中氨基酸的順序分析第一步：

分離提純蛋白質(zhì)，測(cè)定NH2末端的數(shù)目，確定蛋白質(zhì)分子是由幾條肽鏈構(gòu)成的，并分離出每條肽鏈。測(cè)定肽鏈的分子量,計(jì)算組成該肽鏈的氨基酸殘基數(shù)。及每種aa的百分組成。一般過(guò)程：肽鏈分子中氨基酸殘基數(shù)=肽鏈的分子量÷120

（各種的氨基酸殘基的平均分子量為120）再將肽鏈徹底水解，用離子交換層析法將各種的氨基酸分離a.丹磺酰氯法

丹磺酰氯是一種強(qiáng)熒光劑，它能專一地與鏈N-端α-氨基反應(yīng)生成丹磺酰-肽，后者水解生成的丹磺酰-氨基酸具有很強(qiáng)的熒光，可直接用電泳法或?qū)游龇ㄨb定出N-端是何種氨基酸。第二步測(cè)定肽鏈的氨基末端和羧基末端1.N末端的測(cè)定b.二硝基苯氟法：過(guò)時(shí)2.C末端的測(cè)定常用羧基肽酶法羧基肽酶專一地將肽鏈水解成片斷，分別進(jìn)行順序分析第三步肽鏈的局部水解胰蛋白酶的作用原理1.酶解法CNBr與Met反應(yīng)測(cè)定Pr的一級(jí)結(jié)構(gòu)

2.化學(xué)法層析鑒定就可N-端開(kāi)始確定被測(cè)肽段的氨基酸排列順序第四步肽段氨基酸順序分析一般采用Edman降解法弱堿條件異硫氰酸苯酯+N端α-氨基苯氨基硫甲酰肽(PTC-肽）酸性條件環(huán)化水解苯乙內(nèi)酰硫氨基酸(PTH-aa)失去原N-端氨基酸的肽剩下的肽可反復(fù)進(jìn)行上述處理，依次生成各種PTH-aa，Edman降解法的示意圖

一般常用多種方法使肽鏈斷裂，并分析出各肽段中的氨基酸順序。由于在不同部位斷鏈，只要找出多套肽段的重疊部位，然后組合排列對(duì)比，即可推斷肽段的排列順序，從而得出完整肽鏈中氨基酸的順序第五步肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的確定則其氨基酸排列順序?yàn)椋?/p>

Thr-Asn-Val-Lys-Ala-Trp-Gly-lys如測(cè)一個(gè)九肽測(cè)得N端氨基酸殘基為Thr又分別測(cè)得片段:

Ala-Ala-Trp-Gly-Lys

Val-Lys-Ala-Ala-TrpThr-Asn-Val-Lys另外，亦可以通過(guò)基因中核苷酸順序推測(cè)蛋白質(zhì)的氨基酸順序四、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.X射線晶體衍射法X-衍射圖代表射線穿過(guò)（蛋白質(zhì)）晶體的一系列平行剖面的各原子的電子密度，然后再借助計(jì)算機(jī)繪