蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能(本)

緒論生物化學(xué)是研究生物體內(nèi)化學(xué)分子與化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)生命科學(xué)，從分子水平探討生命現(xiàn)象的本質(zhì)。主要研究生物體分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)以及遺傳信息傳遞的分子基礎(chǔ)與調(diào)控規(guī)律等。當(dāng)前第1頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第2頁\共有143頁\編于星期六\11點生物化學(xué)發(fā)展簡史

第一節(jié)當(dāng)前第3頁\共有143頁\編于星期六\11點一、敘述生物化學(xué)階段

18世紀(jì)中19世紀(jì)末初期階段主要研究生物體化學(xué)組成二、動態(tài)生物化學(xué)階段

20世紀(jì)初20世紀(jì)中蓬勃發(fā)展期三、分子生物學(xué)時期

20世紀(jì)50年代以后分子生物學(xué)時期

當(dāng)前第4頁\共有143頁\編于星期六\11點1953DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型里程碑70年代重組DNA技術(shù)建立80年代核酶發(fā)現(xiàn)，PCR技術(shù)20世紀(jì)末人類基因組計劃

基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)RNA組學(xué)糖組學(xué)轉(zhuǎn)錄組學(xué)代謝組學(xué)

當(dāng)前第5頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)代生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容

第二節(jié)當(dāng)前第6頁\共有143頁\編于星期六\11點1.生物分子的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)、核酸、糖2.物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)3.基因信息傳遞及其調(diào)控當(dāng)前第7頁\共有143頁\編于星期六\11點生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)

第三節(jié)當(dāng)前第8頁\共有143頁\編于星期六\11點一、生物化學(xué)已成為生物學(xué)各學(xué)科之間、醫(yī)學(xué)各學(xué)科之間相互聯(lián)系的共同語言。二、生物化學(xué)為推動醫(yī)學(xué)各學(xué)科發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。當(dāng)前第9頁\共有143頁\編于星期六\11點Diagnosisofdisease

clinicalbiochemistryexamination,bloodanalysis,genediagnosisTherapyofdiseasebiochemistrydrug,antimetabolites,geneticengineeringdrug,genetherapyTheresearchinmedicineallthetechnologyofbiochemistryandmolecularbiologyincommonuse

當(dāng)前第10頁\共有143頁\編于星期六\11點生物化學(xué)是應(yīng)用化學(xué)與分子生物學(xué)的基本理論和方法來研究生命現(xiàn)象的科學(xué)，其特點是在分子水平上探討生命現(xiàn)象的本質(zhì)。生物化學(xué)主要研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能及生命活動過程中所進(jìn)行的化學(xué)變化及其與生理機能關(guān)系。醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)生物化學(xué)的目的在于掌握生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，物質(zhì)代謝的基本規(guī)律及其調(diào)節(jié)，基因信息傳遞及調(diào)控，細(xì)胞間信息傳遞等，為今后學(xué)習(xí)和探討醫(yī)學(xué)理論及解決疾病的預(yù)防、診斷、治療等實際問題打下基礎(chǔ)。當(dāng)前第11頁\共有143頁\編于星期六\11點學(xué)習(xí)方法理解掌握準(zhǔn)確記憶Studystudyhard,andDaydayup!當(dāng)前第12頁\共有143頁\編于星期六\11點提前預(yù)警1.全國聯(lián)考：必考科目2.執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試3.考研當(dāng)前第13頁\共有143頁\編于星期六\11點第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofProtein第一篇生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能當(dāng)前第14頁\共有143頁\編于星期六\11點

主要內(nèi)容

一、蛋白質(zhì)的分子組成二、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系四、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)五、蛋白質(zhì)的分離與純化當(dāng)前第15頁\共有143頁\編于星期六\11點

目的要求

掌握1.蛋白質(zhì)一至四級結(jié)構(gòu)的概念、要點、主要化學(xué)鍵及模體(motif)、結(jié)構(gòu)域(domain)、分子伴侶(chaperon)的概念。2.蛋白質(zhì)重要的理化性質(zhì)。

熟悉1.蛋白質(zhì)的分子組成特點；氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)、分類、三字符號及理化性質(zhì)；肽及多肽鏈的兩端；谷胱甘肽。2.蛋白質(zhì)分離和純化的方法及其原理。

了解

1.蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。2.蛋白質(zhì)的分類；3.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系。

當(dāng)前第16頁\共有143頁\編于星期六\11點一、什么是蛋白質(zhì)?

蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。是生物體內(nèi)含量最多的并且具有重要生理功能的生物大分子。當(dāng)前第17頁\共有143頁\編于星期六\11點二、蛋白質(zhì)研究的歷史1833年，從麥芽中分離淀粉酶；隨后從胃液中分離到類似胃蛋白酶的物質(zhì)。1864年，血紅蛋白被分離并結(jié)晶。19世紀(jì)末，證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成了多種短肽。20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)；完成胰島素一級結(jié)構(gòu)測定。20世紀(jì)中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術(shù)相繼建立，促進(jìn)了蛋白質(zhì)研究迅速發(fā)展；1962年，確定了血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究地展開。當(dāng)前第18頁\共有143頁\編于星期六\11點三、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)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(dá)80％。1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分當(dāng)前第19頁\共有143頁\編于星期六\11點1）作為生物催化劑（酶）2）調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝（多肽激素）3）免疫保護(hù)作用（抗體）4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲作用（轉(zhuǎn)運蛋白和儲存蛋白）5）運動與支持作用（肌肉收縮蛋白）6）參與細(xì)胞間信息傳遞（第二信使）7）參與凝血作用（凝血因子）2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能:每克蛋白質(zhì)在體內(nèi)氧化可釋放約17Kj能量供機體利用。當(dāng)前第20頁\共有143頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)當(dāng)前第21頁\共有143頁\編于星期六\11點組成蛋白質(zhì)的元素主要有C（50~55%）、H（6~7%）、O（19%~24%）、N（13~19%）和S（0~4%）。

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

。當(dāng)前第22頁\共有143頁\編于星期六\11點各種蛋白質(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)元素組成的特點當(dāng)前第23頁\共有143頁\編于星期六\11點一、組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸均屬于L--氨基酸

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）。生物界也存有D-氨基酸，但不是構(gòu)成蛋白質(zhì)的成分。用酸、堿或蛋白酶水解蛋白質(zhì)，最終得到20種不同氨基酸，因此，組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸。當(dāng)前第24頁\共有143頁\編于星期六\11點OnlyL--aminoacidoccurinproteinStructuralfeaturesofL--aminoacidCHH3N+COO-R-chiralcarbon,不對稱碳原子R-sidegroupEachaminoacid(exceptproline,glycine)hasacarboxylgroup,anaminogroup,andadistinctivesidechain(R-group)bondedtothe-carbonatom當(dāng)前第25頁\共有143頁\編于星期六\11點H甘氨酸CH3丙氨酸L--氨基酸的通式RC+NH3COO-H當(dāng)前第26頁\共有143頁\編于星期六\11點1.非極性脂肪族氨基酸：共6種，其側(cè)鏈R基為疏水基團(tuán)、其水溶性最小。2.極性中性氨基酸：共6種，具有極性中性側(cè)鏈，水溶性大于前者。3.芳香族氨基酸：共有3種，苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。其苯基疏水性較強，酚基和吲哚基在一定條件下可解離。4.酸性氨基酸：其側(cè)鏈含酸性基團(tuán)羧基，共2種：天冬氨酸和谷氨酸。

5.堿性氨基酸：側(cè)鏈含堿性基團(tuán)氨基、胍基或咪唑基，共3種：賴氨酸、精氨酸和組氨酸。二、氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行分類當(dāng)前第27頁\共有143頁\編于星期六\11點(一)非極性脂肪族氨基酸—側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸當(dāng)前第28頁\共有143頁\編于星期六\11點(二)極性中性氨基酸—側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸當(dāng)前第29頁\共有143頁\編于星期六\11點(三)芳香族氨基酸—側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸p當(dāng)前第30頁\共有143頁\編于星期六\11點(四)酸性氨基酸—側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸當(dāng)前第31頁\共有143頁\編于星期六\11點(五)堿性氨基酸—側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸當(dāng)前第32頁\共有143頁\編于星期六\11點幾種特殊氨基酸脯氨酸（亞氨基酸）在蛋白質(zhì)合成后修飾時可被羥化為羥脯氨酸。當(dāng)前第33頁\共有143頁\編于星期六\11點

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH當(dāng)前第34頁\共有143頁\編于星期六\11點Name,Three-letterSymbol,andOne-letterSymbolalanine 丙氨酸 Ala Aarginine 精氨酸 Arg Rasparagine天冬酰氨 Asn Nasparticacid 天冬氨酸 Asp Dcystine 半胱氨酸 Cys Cglutamine 谷氨酰胺 Gln Qglutamicacid 谷氨酸 Glu Eglycine 甘氨酸 Gly Ghistidine 組氨酸 His Hleucine 亮氨酸 Leu Lisoleucine 異亮氨酸 Ile Ilysine 賴氨酸 Lys Kmethionine 甲硫氨酸 Met Mphenylalanine 苯丙氨酸 Phe Fproline 脯氨酸 Pro Pserine 絲氨酸 Ser Sthreonine 蘇氨酸 Thr Ttryptophan 色氨酸 Trp Wtyrosine 酪氨酸 Tyr Yvaline 纈氨酸 Val V當(dāng)前第35頁\共有143頁\編于星期六\11點三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)兩性解離及等電點氨基酸既含有酸性基團(tuán)（－COOH）又含有堿性基團(tuán)（－NH2），因此在酸性環(huán)境中結(jié)合質(zhì)子而帶正電荷，在堿性環(huán)境中失去質(zhì)子而帶負(fù)電荷。因此氨基酸是一種兩性電解質(zhì)，具有兩性解離性質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點(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及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)當(dāng)前第36頁\共有143頁\編于星期六\11點pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子當(dāng)前第37頁\共有143頁\編于星期六\11點（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)芳香族氨基酸的色氨酸、酪氨酸分子含共軛雙鍵，具有紫外吸收性質(zhì)，其最大吸收峰在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當(dāng)前第38頁\共有143頁\編于星期六\11點（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物氨基酸+水合茚三酮熱氨基酸氧化脫羧脫氨氧化產(chǎn)物+NH3+CO2水合茚三酮還原茚三酮還原物茚三酮紫藍(lán)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。當(dāng)前第39頁\共有143頁\編于星期六\11點四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈1.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(xué)鍵。（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)當(dāng)前第40頁\共有143頁\編于星期六\11點+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵當(dāng)前第41頁\共有143頁\編于星期六\11點兩個肽平面以一個Cα為中心發(fā)生旋轉(zhuǎn)當(dāng)前第42頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第43頁\共有143頁\編于星期六\11點2.肽(peptide)：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……依此類推。肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團(tuán)不全，已不是原來完整的氨基酸分子，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)。當(dāng)前第44頁\共有143頁\編于星期六\11點氨基末端：N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端。羧基末端：

C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端。多肽鏈有兩端：3.多肽鏈(polypeptidechain)：是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種鏈狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第45頁\共有143頁\編于星期六\11點N末端C末端牛核糖核酸酶當(dāng)前第46頁\共有143頁\編于星期六\11點（二）體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)生物活性小肽，有三肽、寡肽和多肽，在神經(jīng)傳導(dǎo)、代謝調(diào)節(jié)、生長、發(fā)育、繁殖等生命過程中起重要作用。

當(dāng)前第47頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第48頁\共有143頁\編于星期六\11點Glutathionereductaseactsintwosteps:First,NADPHreducestheenzymeandsecondthereducesGSSGtoform2GSH.當(dāng)前第49頁\共有143頁\編于星期六\11點谷胱甘肽的重要功能：

（1）保護(hù)作用：GSH的巰基具有還原性，它是體內(nèi)的重要還原劑，可保護(hù)體內(nèi)的蛋白質(zhì)或酶分子中的巰基不被氧化，從而保護(hù)蛋白質(zhì)或酶的生物活性。（2）抗氧化作用：細(xì)胞內(nèi)的代謝中，常產(chǎn)生強氧化劑H2O2,可氧化細(xì)胞內(nèi)的某些物質(zhì)產(chǎn)生毒性。GSH可在酶的催化下使H2O2還原成水，解除毒性。GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+當(dāng)前第50頁\共有143頁\編于星期六\11點（3）解毒作用：GSH的巰基具有噬核特性，能與外源性的噬電子毒物如：藥物、致癌物等發(fā)生結(jié)合，阻止毒物與細(xì)胞內(nèi)的DNA、RNA及蛋白質(zhì)結(jié)合，避免毒物影響它們的功能。當(dāng)前第51頁\共有143頁\編于星期六\11點

(1)肽類激素：許多激素屬寡肽或多肽：如促甲狀腺素釋放激素(3肽).催產(chǎn)素(9肽).加壓素(9肽).促腎上腺皮質(zhì)激素(39肽)。⑵神經(jīng)肽(neuropeptide)在神經(jīng)傳導(dǎo)過程中起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用如：腦啡肽.-內(nèi)啡肽.強啡肽.孤啡肽等。痛覺抑制，鎮(zhèn)痛。2.多肽類激素及神經(jīng)肽當(dāng)前第52頁\共有143頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)當(dāng)前第53頁\共有143頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括

一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)基本結(jié)構(gòu)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)空間構(gòu)象是蛋白質(zhì)特性和功能的基礎(chǔ)。有一條肽鏈形成的蛋白質(zhì)只有1—3級結(jié)構(gòu)，有兩條或兩條以上肽鏈形成的蛋白質(zhì)才具有四級結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第54頁\共有143頁\編于星期六\11點定義: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-端的氨基酸排列順序。一、氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)主要的化學(xué)鍵:肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。二硫鍵是蛋白質(zhì)肽鏈上兩個半胱氨酸的巰基氧化而形成的共價鍵。如牛胰島素一級結(jié)構(gòu)。

當(dāng)前第55頁\共有143頁\編于星期六\11點一級結(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)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。當(dāng)前第56頁\共有143頁\編于星期六\11點二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。定義:

主要的化學(xué)鍵：氫鍵

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)。當(dāng)前第57頁\共有143頁\編于星期六\11點（一）參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上X線衍射證明：肽鍵中的C-N鍵長0.132nm，介于C-N單鍵長（0.149nm）和雙鍵長（0.127nm）之間，故有一定雙鍵性質(zhì)，不能旋轉(zhuǎn)，從而使參與肽鍵的6個原子被固定在同一個平面上。參與肽鍵的6個原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個原子構(gòu)成了所謂的肽單元

(peptideunit)

。兩個單鍵的自由旋轉(zhuǎn)角度，決定兩個相鄰肽單元平面的相對空間位置，從而形成二級結(jié)構(gòu)的各種形式。當(dāng)前第58頁\共有143頁\編于星期六\11點

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)當(dāng)前第59頁\共有143頁\編于星期六\11點-螺旋：（1）多肽鏈主鏈圍繞中心軸有規(guī)律的盤繞上升，順時針走向，形成右手螺旋。（2）每3.6個氨基酸殘基形成一圈，螺距為0.54nm。（3）螺旋中每個肽鍵的N-H與前面相隔三個肽鍵（第四個肽鍵）的羰基氧（C=O)之間形成氫鍵。氫鍵的方向與螺旋軸平行，穩(wěn)定螺旋結(jié)構(gòu)。（4）多肽鏈上的氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。1951年，Pauling和Corey提出-螺旋結(jié)構(gòu)模型，其結(jié)構(gòu)特征是：當(dāng)前第60頁\共有143頁\編于星期六\11點-螺旋

-螺旋結(jié)構(gòu)是最常見形式，肌紅蛋白.血紅蛋白占70%，毛發(fā)角蛋白.肌球蛋白.表皮蛋白.纖維蛋白的肽鏈全長幾乎都卷曲成-螺旋。幾條-螺旋狀的多肽鏈可纏繞在一起形成纜索狀。

當(dāng)前第61頁\共有143頁\編于星期六\11點（三）-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)-折疊的特征：（1）肽鏈伸展，每個肽單元以C為旋轉(zhuǎn)點，相鄰C向相反方向旋轉(zhuǎn)，使肽單元平面呈折扇式折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，氨基酸側(cè)鏈R基交替位于上下方。（2）鋸齒狀結(jié)構(gòu)較短，5-8個氨基酸殘基。（3）兩條肽鏈或一條肽鏈回折時，可使鋸齒狀結(jié)構(gòu)平行排列，兩條鏈走向相反，也可走向相同。形成氫鍵。反平行肽鏈間距為0.70nm。

當(dāng)前第62頁\共有143頁\編于星期六\11點ModelofBetaSheetShowingH-BondingbetweenTwoStrandsoftheSheet.當(dāng)前第63頁\共有143頁\編于星期六\11點（四）-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在-轉(zhuǎn)角1.-轉(zhuǎn)角：常出現(xiàn)在肽鏈進(jìn)行180回折時的轉(zhuǎn)角上。特征：⑴由4個氨基酸殘基構(gòu)成，第一個氨基酸殘基肽鍵上的C=O與第四個氨基酸殘基肽鍵上的N-H形成氫鍵⑵第二個氨基酸殘基常為脯氨酸。其他常見的還有Gly、Asp、Asn。

2.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)當(dāng)前第64頁\共有143頁\編于星期六\11點（五）模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)1.超二級結(jié)構(gòu)的概念：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，形成一個有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級結(jié)構(gòu)。2.常見的二級結(jié)構(gòu)組合形式：有3種：αα，βαβ，ββ。當(dāng)前第65頁\共有143頁\編于星期六\11點3.模體（motif）的概念：模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)。是由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，稱為模體(motif)

。每個模體都有特征性的氨基酸序列，并發(fā)揮特殊功能。

4.模體的常見形式：α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體（見于多種DNA結(jié)合蛋白）；鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體（見于反平行-折疊的蛋白質(zhì)）；鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體（見于多種-螺旋/-折疊的蛋白質(zhì)）。模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第66頁\共有143頁\編于星期六\11點(a)amotif(b)ahairpinmotif(c)anmotif

當(dāng)前第67頁\共有143頁\編于星期六\11點鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)鈣結(jié)合模體：存在于鈣結(jié)合蛋白。組成：由-螺旋-環(huán)--螺旋三個肽段組成作用：結(jié)合鈣離子。通過環(huán)中幾個恒定的親水側(cè)鏈末端氧原子以氫鍵結(jié)合鈣離子。鈣結(jié)合模體和鋅結(jié)合模體鋅結(jié)合模體：存在于鋅指結(jié)構(gòu)中。組成：由一個-螺旋和2個反平行的-折疊組成。形似手指，能結(jié)合鋅離子故名。當(dāng)前第68頁\共有143頁\編于星期六\11點（六）氨基酸殘基側(cè)鏈對二級結(jié)構(gòu)形成的影響蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是以一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成-螺旋或β-折疊，它就會出現(xiàn)相應(yīng)的二級結(jié)構(gòu)。1.多種帶相同電荷的氨基酸相對集中的肽段，如多個酸性氨基酸聚集的肽段負(fù)電相斥；多個堿性氨基酸聚集的肽段正電相斥；影響-螺旋形成。2.側(cè)鏈較大的氨基酸殘基（天酰、亮），由于側(cè)鏈的位阻作用，影響-螺旋形成。3.脯氨酸存在的部位，也不能形成-螺旋。4.氨基酸殘基側(cè)鏈較小的肽段才能容易形成β-折疊當(dāng)前第69頁\共有143頁\編于星期六\11點三、在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊形成蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學(xué)鍵:是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。定義:（一）蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的概念：

具有二級結(jié)構(gòu)的多肽鏈，按照一定的規(guī)律進(jìn)一步盤繞折疊，通過氨基酸側(cè)鏈R基團(tuán)的相互作用形成非共價鍵連接構(gòu)成一定的空間構(gòu)象，即為蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)。形成:當(dāng)前第70頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第71頁\共有143頁\編于星期六\11點肌紅蛋白(Mb)N端C端單鏈蛋白，153個氨基酸殘基構(gòu)成,-螺旋占75%，8個螺旋區(qū)（A.B.C.D.E.F.G.H)兩個螺旋區(qū)之間有一段無規(guī)卷曲；有幾個β-折疊，Pro在轉(zhuǎn)角處。非共價鍵連接，球形結(jié)構(gòu)。內(nèi)部疏水基團(tuán)，表面親水基團(tuán)

（二）舉例：肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)當(dāng)前第72頁\共有143頁\編于星期六\11點（二）結(jié)構(gòu)域是三級結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū)大多數(shù)結(jié)構(gòu)域含有序列上連續(xù)的100~200個氨基酸殘基，用限制性蛋白酶水解時，含多個結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)常分成數(shù)個結(jié)構(gòu)域，各結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象基本不變，說明結(jié)構(gòu)域是球狀蛋白質(zhì)的獨立折疊單位，有較為獨立的三維結(jié)構(gòu)。

分子量較大的蛋白質(zhì)?？烧郫B成多個結(jié)構(gòu)較為緊密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。

纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域

當(dāng)前第73頁\共有143頁\編于星期六\11點（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊1.分子伴侶的定義：分子伴侶(chaperon)是一類通過提供一個保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。⑴分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開，如此重復(fù)進(jìn)行，可防止肽鏈錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。

2.分子伴侶的作用：在蛋白質(zhì)合成時肽鏈的正確折疊中發(fā)揮作用。許多分子伴侶是ATP酶，與未折疊的多肽結(jié)合后，水解ATP釋放能量，使多肽折疊成合適構(gòu)象時釋放當(dāng)前第74頁\共有143頁\編于星期六\11點3.分子伴侶的類型：目前已知參與蛋白質(zhì)折疊的分子伴侶分為三種類型：①熱休克蛋白70（Hsp70）；②伴侶蛋白；③核質(zhì)蛋白。⑵分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。⑶分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。因為只有肽鏈上二個特定位置的半胱氨酸正確對位形成二硫鍵，才能使蛋白質(zhì)形成正確的空間構(gòu)象。如果二硫鍵錯配，影響蛋白質(zhì)正?？臻g構(gòu)象的形成。有些分子伴侶具有二硫鍵形成酶的活性。

當(dāng)前第75頁\共有143頁\編于星期六\11點伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用當(dāng)前第76頁\共有143頁\編于星期六\11點四級結(jié)構(gòu)中，二個結(jié)構(gòu)不同亞基組成，稱異二聚體，二個相同亞基組成，稱同二聚體。亞基單獨存在無活性，必須形成完整的四級結(jié)構(gòu)才有生物活性。

四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級結(jié)構(gòu)2.維持鍵：主要是氫鍵和離子鍵。

1.概念：有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，才能表達(dá)生物功能。每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。亞基之間以非共價鍵連接維持特定的三維空間排布。這種蛋白質(zhì)分子中各個亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。

當(dāng)前第77頁\共有143頁\編于星期六\11點

3.舉例：血紅蛋白是由2β2亞基組成的四聚體，兩種亞基具有相似的三級結(jié)構(gòu)，四個亞基通過8條鹽鍵連接構(gòu)成四級結(jié)構(gòu)。每個亞基結(jié)合1個輔基血紅素，具有運氧和CO2的功能。每個亞基單獨存在時，雖能結(jié)合氧且與氧的親和力增強，但在組織中不能釋放氧，失去運氧功能。

血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)當(dāng)前第78頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第79頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第80頁\共有143頁\編于星期六\11點五、蛋白質(zhì)的分類(一）根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分（輔基）常見的輔基：有色化合物.寡糖.脂類.金屬離子、磷酸、核酸。如細(xì)胞色素、免疫球蛋白。

（二）根據(jù)蛋白質(zhì)形狀

1.纖維狀蛋白質(zhì)：形似纖維，長軸：短軸=10：1以上。多為結(jié)構(gòu)蛋白，如膠原蛋白。難溶于水。2.球狀蛋白質(zhì)：球形或橢圓形，多溶于水。生理活性蛋白質(zhì)，如酶、轉(zhuǎn)運蛋白、免疫球蛋白、蛋白質(zhì)激素等。當(dāng)前第81頁\共有143頁\編于星期六\11點六、蛋白質(zhì)組學(xué)（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”。（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺

蛋白質(zhì)組學(xué)的研究通常是高通量，高效率的研究，其基本技術(shù)路線主要包括：

1.雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì)：樣品中的不同蛋白質(zhì)可通過雙向電泳進(jìn)行分離，然后通過高靈敏度的染色（銀染、熒光染色），可分離得到數(shù)千種蛋白質(zhì)。當(dāng)前第82頁\共有143頁\編于星期六\11點

2.蛋白質(zhì)點的定位、切?。喝旧蟮哪z利用凝膠圖像分析系統(tǒng)成像，對蛋白質(zhì)點進(jìn)行定量分析，對感興趣的蛋白質(zhì)點進(jìn)行定位與切取，一般經(jīng)酶切后再脫鹽或濃縮，得到所感興趣的蛋白質(zhì)。

3.蛋白質(zhì)點的質(zhì)譜分析：將上述處理后得到的蛋白質(zhì)點樣在特殊材料表面上，在質(zhì)譜系統(tǒng)中進(jìn)行分析，從而得到蛋白質(zhì)的定性數(shù)據(jù)，與已有的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較，獲得蛋白質(zhì)信息。

當(dāng)前第83頁\共有143頁\編于星期六\11點（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義蛋白質(zhì)組學(xué)的研究不僅能解析基因表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)的表達(dá)與功能的全貌，為生命活動規(guī)律提供物質(zhì)基礎(chǔ)，而且為闡明及攻克多種疾病的發(fā)生、發(fā)展機制提供理論依據(jù)和解決途徑。當(dāng)前第84頁\共有143頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)當(dāng)前第85頁\共有143頁\編于星期六\11點（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)是高級結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)二硫鍵26849540587265當(dāng)前第86頁\共有143頁\編于星期六\11點天然狀態(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)，無活性當(dāng)前第87頁\共有143頁\編于星期六\11點大量實驗證明：一級結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間結(jié)構(gòu)和功能也相似。（二）一級結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級結(jié)構(gòu)與功能不同哺乳動物的胰島素分子都有A、B兩條鏈組成，并且二硫鍵的配對位置和空間構(gòu)象也極為相似，只是一級結(jié)構(gòu)僅有個別氨基酸差異，因此它們都有相同的生理功能。

當(dāng)前第88頁\共有143頁\編于星期六\11點哺乳動物胰島素氨基酸序列的差異胰島素氨基酸殘基序號A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla當(dāng)前第89頁\共有143頁\編于星期六\11點（三）氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素(cytochromeC)，比較它們的一級結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。物種間的親緣關(guān)系越接近，Cytc一級結(jié)構(gòu)越相似，其空間構(gòu)象和功能也越相似。如獼猴與人類親緣關(guān)系很接近，兩者Cytc一級結(jié)構(gòu)之差一個氨基酸殘基；人類和猩猩親緣關(guān)系最接近，其Cytc一級結(jié)構(gòu)完全相同。而其他動物與人類親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，其Cytc一級結(jié)構(gòu)也相差較多。

當(dāng)前第90頁\共有143頁\編于星期六\11點（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病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(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。蛋白質(zhì)分子中起關(guān)鍵作用的氨基酸殘基缺失或被替換，都會嚴(yán)重影響其空間構(gòu)象和功能，甚至導(dǎo)致疾病發(fā)生。例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血。當(dāng)前第91頁\共有143頁\編于星期六\11點PrimarystructureandfunctionPrimarystructuredeterminesfunction當(dāng)前第92頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第93頁\共有143頁\編于星期六\11點Mb和Hb都以血紅素為輔基的蛋白質(zhì)，血紅素是鐵卟啉化合物，是由4個吡環(huán)連接環(huán)化形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，F(xiàn)e2+位于中央。Fe2+6有個配位鍵，其中4個與吡環(huán)環(huán)的N配位結(jié)合，1個配位鍵與肌紅蛋白的93位組氨酸殘基結(jié)合，第6個配位鍵與氧結(jié)合，接近64位組氨酸。

血紅素結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu)（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似蛋白質(zhì)的特殊功能，取決于其特定空間構(gòu)象，因此，功能與構(gòu)象之間存在著密切關(guān)系。如肌紅蛋白和血紅蛋白。

當(dāng)前第94頁\共有143頁\編于星期六\11點Myoglobin(Mb):composedof8-helices.Hemeisburied.當(dāng)前第95頁\共有143頁\編于星期六\11點肌紅蛋白(myoglobin，Mb)

肌紅蛋白是一個只有三級結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有8段α-螺旋結(jié)構(gòu),稱A.B.C.D.E.F.G.H肽段。球形結(jié)構(gòu)，疏水側(cè)鏈在內(nèi)，親水側(cè)鏈在外，良好親水性。血紅素分子中的兩個丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的F8組氨酸殘基還與Fe2+形成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。當(dāng)前第96頁\共有143頁\編于星期六\11點血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白是由4個亞基組成的四級結(jié)構(gòu)，每個亞基可結(jié)合1個血紅素并攜帶1分子氧。1分子Hb共結(jié)合4分子氧。

成人Hb22，亞基141個氨基酸，亞基146個氨基酸。Hb亞基之間通過8對鹽鍵，使4個亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀蛋白。當(dāng)前第97頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第98頁\共有143頁\編于星期六\11點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?jǐn)?shù)（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。用氧分壓為橫座標(biāo)，氧飽和度為縱座標(biāo)作圖繪制氧解離曲線。（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合當(dāng)前第99頁\共有143頁\編于星期六\11點肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線Hb的氧解離曲線為S型，Mb的氧解離曲線為直角雙曲線?？梢奙b易與氧結(jié)合，而Hb在氧分壓低時較難結(jié)合氧，隨著氧分壓增高Hb結(jié)合氧的速度加快，故形成S形曲線。當(dāng)前第100頁\共有143頁\編于星期六\11點曲線說明，Hb的4個亞基結(jié)合O2時具有不同平衡常數(shù)，第1個亞基結(jié)合O2的平衡常數(shù)最小，一次遞增，第4個最大，所以曲線后半段呈直線上升。根據(jù)S形曲線的特征可知，Hb亞基結(jié)合O2存在協(xié)同效應(yīng)，即當(dāng)Hb的第一個亞基與O2結(jié)合后，促進(jìn)了第二個亞基與O2結(jié)合，第二個亞基與O2結(jié)合后，又促進(jìn)第三個亞基與O2結(jié)合，第三個亞基與O2結(jié)合后，又大大促進(jìn)第四個亞基與結(jié)合，這就是亞基間的協(xié)同效應(yīng).當(dāng)前第101頁\共有143頁\編于星期六\11點協(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(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negativecooperativity)當(dāng)前第102頁\共有143頁\編于星期六\11點Hb未結(jié)合氧時，Hb的α1/β1和α2/β2亞基呈對角排列，結(jié)構(gòu)較緊密，稱為緊張態(tài)（T），T態(tài)Hb與氧的親和力小，隨著與氧的結(jié)合，4個亞基間的鹽鍵斷裂，Hb的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使α1/β1和α2/β2的長軸形成150的夾角，結(jié)構(gòu)相對松弛，由T態(tài)變?yōu)镽態(tài)（松弛態(tài)），Hb完成了4分子氧的結(jié)合。解釋Hb結(jié)合O2的協(xié)同效應(yīng)理論，是通過用X線衍射法在分析Hb和氧合Hb結(jié)晶的三維結(jié)構(gòu)圖譜基礎(chǔ)上提出的，該理論認(rèn)為：當(dāng)前第103頁\共有143頁\編于星期六\11點當(dāng)前第104頁\共有143頁\編于星期六\11點TstateRstate-O2+O2當(dāng)前第105頁\共有143頁\編于星期六\11點O2Hb未結(jié)合氧時，血紅素中鐵原子半徑大于卟啉環(huán)中間的孔徑，F(xiàn)e不能進(jìn)入卟啉環(huán)中間的小孔，高出卟啉平面0.075nm，靠近F8肽段組氨酸殘基。當(dāng)?shù)谝环肿友跖c血紅素Fe2+以配位鍵結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進(jìn)入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動。當(dāng)前第106頁\共有143頁\編于星期六\11點變構(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)。Hb的亞基結(jié)合O2后引起亞基構(gòu)象改變，使Hb結(jié)合的O2能力改變，稱為Hb結(jié)合氧的變構(gòu)效應(yīng)。Hb稱為變構(gòu)蛋白，O2分子稱為變構(gòu)劑或效應(yīng)劑變構(gòu)效應(yīng)普遍存在，如酶與變構(gòu)劑結(jié)合，激素與相應(yīng)受體結(jié)合等都存在變構(gòu)效應(yīng)。當(dāng)前第107頁\共有143頁\編于星期六\11點（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(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(yán)重時可導(dǎo)致疾病發(fā)生。此類疾病被稱為蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)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。當(dāng)前第108頁\共有143頁\編于星期六\11點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)象改變當(dāng)前第109頁\共有143頁\編于星期六\11點第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein當(dāng)前第110頁\共有143頁\編于星期六\11點一、蛋白質(zhì)具有兩性電離的性質(zhì)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)，如谷氨酸和天冬氨酸側(cè)鏈上的羧基，賴氨酸側(cè)鏈上的氨基，精氨酸側(cè)鏈的胍基等，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)。NH3+

NH3+NH2

PPPCOOHCOO-COO-蛋白質(zhì)陽離子蛋白質(zhì)兼性離子蛋白質(zhì)陰離子（等電點）+OH-+H-+OH-+H+當(dāng)前第111頁\共有143頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)的等電點(isoelectricpoint,pI)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)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。

蛋白質(zhì)溶液的pH小于蛋白質(zhì)等電點時，蛋白質(zhì)帶正電荷；蛋白質(zhì)溶液的pH大于蛋白質(zhì)等電點時，蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷。人體各種蛋白質(zhì)的pI不同，大多數(shù)接近pH5.0，在體液pH7.4的條件下，解離成陰離子帶負(fù)電荷。少數(shù)因含酸性氨基酸較多，pI偏酸，稱酸性蛋白質(zhì)，如胃蛋白酶等；少數(shù)因含堿性氨基酸較多，pI偏堿，稱堿性蛋白質(zhì),如組蛋白等。當(dāng)前第112頁\共有143頁\編于星期六\11點二、蛋白質(zhì)具有膠體性質(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(dá)1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)，因此屬于膠體物質(zhì)。蛋白質(zhì)之所以能形成穩(wěn)定的膠體水溶液，取決于兩個穩(wěn)定因素：

2.表面電荷：顆粒表面基團(tuán)解離而帶電荷，同種電荷相斥，防止蛋白質(zhì)聚集而沉淀。

1.表面水化膜：由于蛋白質(zhì)顆粒表面多為親水基團(tuán)，可吸引水分子，使顆粒表面形成一層水化膜。如果設(shè)法除去蛋白質(zhì)的兩個穩(wěn)定因素，蛋白質(zhì)就會從溶液中沉淀析出。當(dāng)前第113頁\共有143頁\編于星期六\11點+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)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(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)的聚沉當(dāng)前第114頁\共有143頁\編于星期六\11點三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，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(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。蛋白質(zhì)的變性(denaturation)變性的本質(zhì):——破壞非共價鍵和二硫鍵，空間構(gòu)象改變，而肽鍵沒有破壞，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。當(dāng)前第115頁\共有143頁\編于星期六\11點造成變性的因素:如加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強堿、重金屬離子及生物堿試劑等。

變性后理化性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)的改變：溶解度降低、粘度增加、結(jié)晶能力消失，生物活性喪失、易被蛋白酶水解。

應(yīng)用舉例:臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(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。

當(dāng)前第116頁\共有143頁\編于星期六\11點*蛋白質(zhì)的復(fù)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(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性(renaturation)。例如：核糖核酸酶。

如果變性程度嚴(yán)重，除去變性因素后仍不能復(fù)原，稱為不可逆變性。當(dāng)前第117頁\共有143頁\編于星期六\11點天然狀態(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)，無活性當(dāng)前第118頁\共有143頁\編于星期六\11點在一定條件下，蛋白質(zhì)的疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融匯相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。蛋白質(zhì)變性后形成不溶性的絮狀物，此絮狀物仍可溶于強酸、強堿中，但再加熱可變成比較堅固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。

蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)的凝固作用(proteincoagulation)當(dāng)前第119頁\共有143頁\編于星期六\11點四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，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。當(dāng)前第120頁\共有143頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸可發(fā)生茚三酮反應(yīng)生成紫蘭色，從而用于蛋白質(zhì)含量測定

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)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測定蛋白質(zhì)溶液含量茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)當(dāng)前第121頁\共有143頁\編于星期六\11點第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein當(dāng)前第122頁\共有143頁\編于星期六\11點一、透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的小分子化合物透析(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。蛋白質(zhì)是高分子物質(zhì)，性質(zhì)之一是不能透過半透膜。據(jù)此，用具有超小微孔的半透膜如硝酸纖維素膜制成透析袋，將混有小分子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液裝入透析袋內(nèi)，放于水中。由于透析袋的微孔只能通過MW1萬以下的物質(zhì)，小分子雜質(zhì)進(jìn)入水中，蛋白質(zhì)保留袋內(nèi)，從而被分離純化。袋外吸水劑—聚乙二醇蛋白質(zhì)被濃縮。

當(dāng)前第123頁\共有143頁\編于星期六\11點二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質(zhì)沉淀方法丙酮沉淀法：丙酮、乙醇等有機溶劑沉淀蛋白質(zhì)的原理是破壞蛋白質(zhì)的兩個穩(wěn)定因素，使其沉淀。使用丙酮沉淀時，必須在0～4℃低溫下進(jìn)行，丙酮用量一般10倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)被丙酮沉淀后，應(yīng)立即分離。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過有一定截留分子量的超濾膜，達(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。超濾法當(dāng)前第124頁\共有143頁\編于星期六\11點鹽析(saltprecipitation)是將中性鹽硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面電荷被中和以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。

由于各種蛋白質(zhì)鹽析時所需鹽濃度和pH不同，所以可調(diào)整中性鹽濃度和pH使各種蛋白質(zhì)分別析出而分離。例如：血漿白蛋白和球蛋白的分離：調(diào)pH7.0左右，加硫酸銨半飽和—球蛋白沉淀析出；加硫酸銨全飽和—白蛋白沉淀析出。用鹽析法可得蛋白質(zhì)粗制品，要得純品需再用其他方法加以純化。當(dāng)前第125頁\共有143頁\編于星期六\11點免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成抗原抗體復(fù)合物的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。當(dāng)前第126頁\共有143頁\編于星期六\11點三、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將蛋白質(zhì)分離蛋白質(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(fù)極移動。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動而達(dá)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。當(dāng)前第127頁\共有143頁\編于星期六\11點薄膜電泳：

將蛋白質(zhì)樣品點在薄膜上置電泳槽中，兩端分別置正負(fù)電壓，如果蛋白質(zhì)帶正電荷就向負(fù)極移動，帶負(fù)電荷就向正極移動。凡帶電荷多而分子量小的移動速度快，帶電荷少而分子量大的移動速度慢，從而使蛋白質(zhì)被分離。當(dāng)前第128頁\共有143頁\編于星期六\11點凝膠電泳：采用各種凝膠作支持物，常用瓊脂糖凝膠、淀粉凝膠及聚丙烯酰胺凝膠。先將凝膠加至玻璃板或玻璃管內(nèi)制成凝膠板或凝膠柱，將蛋白質(zhì)樣品加在凝膠板或凝膠柱一端，放于電泳槽內(nèi)，兩端加正負(fù)電極。帶電荷