考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)課件

第三章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第三章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能11.蛋白質(zhì)的功能、分類、化學(xué)組成及初級(jí)結(jié)構(gòu)2.蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)3.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系4.蛋白質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)5.蛋白質(zhì)的分離提純本章主要內(nèi)容1.蛋白質(zhì)的功能、分類、化學(xué)組成及初級(jí)結(jié)構(gòu)本章主要內(nèi)容2重點(diǎn)：氨基酸及蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)；蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系。難點(diǎn)：氨基酸的兩性電解質(zhì)性質(zhì)；蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)；血紅蛋白的協(xié)同效應(yīng)。重點(diǎn)：氨基酸及蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)與性3(1)蛋白質(zhì)功能的多樣性催化功能結(jié)構(gòu)組成儲(chǔ)存運(yùn)輸功能運(yùn)動(dòng)功能防御功能營養(yǎng)功能調(diào)節(jié)功能遺傳信息1.蛋白質(zhì)的功能、分類、組成及結(jié)構(gòu)(1)蛋白質(zhì)功能的多樣性催化功能結(jié)構(gòu)組成儲(chǔ)存運(yùn)輸功能運(yùn)動(dòng)功4蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，是構(gòu)成生物體最基本的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和功能物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，它參與了乎所有的生命活動(dòng)過程。

蛋白質(zhì)存在于所有的生物細(xì)胞中，5①按形狀可將蛋白質(zhì)分為：

纖維狀蛋白質(zhì)：多為結(jié)構(gòu)蛋白，毛發(fā)、絲等，多不溶于水，支撐保護(hù)作用。

球狀蛋白質(zhì)：具有廣泛的生物學(xué)功能。如酶、蛋白類激素等，溶解度好。（2）蛋白質(zhì)的分類①按形狀可將蛋白質(zhì)分為：（2）蛋白質(zhì)的分類6簡(jiǎn)單蛋白（simpleprotein）：僅有蛋白質(zhì)組成，水解后產(chǎn)生各種氨基酸。根據(jù)溶解度的不同：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、精蛋白合硬蛋白等7種。

②按結(jié)構(gòu)和功能可分為：簡(jiǎn)單蛋白（simpleprotein）：僅7結(jié)合蛋白（conjugatedprotein）：在蛋白質(zhì)分子中除了含有氨基酸成分外，還要有其他的成分的存在，才能保證其正常生物活性的蛋白質(zhì)。分子中包含蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)（輔基）兩部分。結(jié)合蛋白（conjugatedprotei8（3）蛋白質(zhì)的化學(xué)組成

①元素組成：蛋白質(zhì)是一類含氮有機(jī)化合物。碳50％-55%氫6.0-8.0％氧20-23％氮15-17%硫03-2.5%微量元素（磷、鐵、碘、鋅和銅等）（3）蛋白質(zhì)的化學(xué)組成①元素組成：蛋9蛋白質(zhì)的含氮量

大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，這是蛋白質(zhì)元素組成的一個(gè)特點(diǎn)，是凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量的計(jì)算基礎(chǔ)。

蛋白質(zhì)含量=蛋白氮6.25蛋白質(zhì)系數(shù)：即1克氮所代表的蛋白質(zhì)的克數(shù),即6.25。蛋白質(zhì)的含氮量大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，10②蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位－氨基酸

蛋白質(zhì)經(jīng)酸、堿和酶處理后，使其徹底水解得到產(chǎn)物為氨基酸，組成蛋白質(zhì)的常見20種氨基酸中除脯氨酸外，均為α-氨基酸：不變部分可變部分α碳原子②蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位－氨基酸蛋白質(zhì)經(jīng)酸、堿和酶11

蛋白質(zhì)分子量的變化范圍很大，從大約六千到一百萬道爾頓（Da），可高達(dá)數(shù)百萬甚至數(shù)千萬。③蛋白質(zhì)的大小與分子量蛋白質(zhì)分子量的變化范圍很大，從大約六千到一百萬道爾頓12

單體蛋白質(zhì)（monomericprotein）:由一條多肽鏈組成，如溶菌酶和肌紅蛋白。

寡聚（oligomeric）或多聚(multimeric)蛋白質(zhì)：由兩條或多條多肽組成，如血紅蛋白和己糖激酶。

亞基或亞單位（subunit）：每條多肽鏈。單體蛋白質(zhì)（monomericprotein）13

④氨基酸結(jié)構(gòu)和構(gòu)型結(jié)構(gòu)通式各種氨基酸的區(qū)別在于側(cè)鏈R基的不同蛋白質(zhì)中常見的氨基酸有20種。

除脯氨酸（亞氨基）以外，與羧基（-COOH）相鄰的α-碳原子（Cα）上都有一個(gè)氨基（-NH2），稱為α-氨基酸。不變部分可變部分

④氨基酸結(jié)構(gòu)和構(gòu)型結(jié)構(gòu)通式各種氨基酸的區(qū)別在14-氨基酸的立體異構(gòu)體

除甘氨酸外，其余19種氨基酸的α碳原子均是手性碳原子每一種氨基酸都有D-型和L-型，天然蛋白質(zhì)中所有氨基酸均為L(zhǎng)－型。-氨基酸的立體異構(gòu)體除甘氨酸外，其余19種氨基酸的15考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)ppt課件16Ⅰ編碼氨基酸：組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸Ⅱ非編碼稀有氨基酸Ⅲ非蛋白質(zhì)氨基酸⑤氨基酸的分類Ⅰ編碼氨基酸：組成蛋白質(zhì)的20種氨⑤氨基酸的分類17名稱

三字母符號(hào)

單字母符號(hào)

名稱

三字母符號(hào)

單字母符號(hào)

丙氨酸（alanine）

Ala

A

亮氨酸（leucine）

Leu

L

精氨酸（arginine）

Arg

R

賴氨酸(lysine)

Lys

K

天冬酰胺（asparagine）

Asn

N

甲硫氨酸（methionine）

Met

M

天冬氨酸（asparticacid）

Asp

D

笨丙氨酸（phenylalanine）

Phe

F

半胱氨酸（cysteine）

Cys

C

脯氨酸（proline）

Pro

P

谷氨酰胺（glutanine）

Gln

Q

絲胺酸（serine）

Ser

S

谷氨酸（glutamicacid）

Glu

E

蘇氨酸（threonine）

Thr

T

甘氨酸（Glycine）

Gly

G

色氨酸（tryptophan）

Trp

W

組氨酸（histidine）

His

H

酪氨酸（tyrosine）

Tyr

Y

異亮氨酸（isoleucine）

Ile

I

頡氨酸（valine）

Val

V

蛋白質(zhì)的20種常見氨基酸Ⅰ編碼氨基酸：20種常見的氨基酸名稱三字母符號(hào)單字母符號(hào)名稱三字母符號(hào)單字母符18

按其R側(cè)鏈極性和所帶電荷的不同，分為四大類：不帶電荷極性氨基酸：Gly,Ser,Thr,Cys,Tyr,Asn,Gln帶負(fù)電荷極性氨基酸：Asp,Glu帶正電荷極性氨基酸：His,Arg,Lys非極性氨基酸：Ala,Val,Leu,Ile,Pro,Phe,Trp,Met在中性pH條件下按其R側(cè)鏈極性和所帶電荷的不同，分為四大類：在中性19Ⅱ蛋白質(zhì)中稀有氨基酸

沒有相應(yīng)的三聯(lián)體遺傳密碼。由編碼氨基酸經(jīng)羥基化、甲基化、磷酸化等修飾形成的衍生物。例如：膠原蛋白和彈性蛋白中的

4-羥脯氨酸、5-羥賴氨酸等。Ⅱ蛋白質(zhì)中稀有氨基酸沒有相應(yīng)20膠原蛋白和彈性蛋白的組成部分與血液凝固有關(guān)參與細(xì)胞生長(zhǎng)和調(diào)節(jié)功能作用膠原蛋白和彈性蛋白的組成部分作用21Ⅲ非蛋白氨基酸

廣泛存在于各種細(xì)胞和組織中，呈游離或結(jié)合態(tài)，但并不存在蛋白質(zhì)中的一類氨基酸，大部分也是蛋白質(zhì)氨基酸的衍生物。

H2N-CH2-CH2-COOH

H2N-CH2-CH2-CH2-COOH-丙氨酸-氨基丁酸Ⅲ非蛋白氨基酸廣泛存在于各種細(xì)胞和組織22

細(xì)胞壁的重要組成部分（D－谷氨酸、D-丙氨酸）。重要的代謝物前體和中間產(chǎn)物（胍氨酸、鳥氨酸）。傳遞神經(jīng)沖動(dòng)的神經(jīng)遞質(zhì)（-氨基丁酸）?？咕鷼⑾x。

作用細(xì)胞壁的重要組成部分（D－谷氨酸、D-丙氨酸）。23（4）氨基酸的主要的理化性質(zhì)

無色晶體、有味（甜、鮮、苦）或無味，不同強(qiáng)度溶于水、稀酸、稀堿，但不溶于任何有機(jī)溶劑。除甘氨酸外，氨基酸均含有一個(gè)手性-碳原子，因此都具有旋光性。氨基酸的比旋光度是物理常數(shù)之一，是鑒別各種氨基酸的重要依據(jù)。①物理性質(zhì)：（4）氨基酸的主要的理化性質(zhì)無色晶體、有味24

天然蛋白質(zhì)分子的20種氨基酸，以色氨酸和酪氨酸對(duì)紫外光有較強(qiáng)的光吸收。其吸收峰在280nm左右，以色氨酸吸收最強(qiáng)。②紫外吸收性質(zhì)：天然蛋白質(zhì)分子的20種氨基酸，以色氨酸25氨基酸分子是一種兩性電解質(zhì)。氨基酸分子中同時(shí)帶有可解離的弱堿性基團(tuán)（-NH3→-NH4+）和弱酸性基團(tuán)（-COOH→-COO-）。③氨基酸的兩性解離與等電點(diǎn)氨基酸分子是一種兩性電解質(zhì)。③氨基酸的兩性26氨基酸的兩性解離氨基酸的兩性解離27

氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基或氨基形式存在，而是離解成兩性離子。

兩性離子（zwitterion）:帶有數(shù)量相等的正負(fù)兩種電荷的離子。

兩性離子氨基酸在結(jié)晶形態(tài)或在水溶液中，并不是以游離的羧基28CH3N+HRCRCOOHCH2NHR

氨基酸溶液在某一特定的pH時(shí)，正負(fù)電荷數(shù)量相等，凈電荷為零，在直流電場(chǎng)中，既不向正極移動(dòng)，也不向負(fù)極移動(dòng)。這時(shí)的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。

等電點(diǎn)(Isoelectricpoint,PI）CH3N+HRCRCOOHCH2NHR氨基酸溶液在某29pH=pIpH>pIpH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子中性分子pH=pIpH>pIpH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰30酸性溶液：pH<pI，氨基酸帶正電荷，電泳時(shí)向負(fù)極移動(dòng)。堿性溶液：pH>pI，氨基酸帶負(fù)電荷，電泳時(shí)向正極移動(dòng)。在一定PH值范圍內(nèi)，氨基酸溶液的PH值離等電點(diǎn)越遠(yuǎn)，氨基酸所帶的凈電荷愈大。

pI與pH的關(guān)系酸性溶液：pH<pI，氨基酸帶正電荷，電pI與pH的關(guān)系31

氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)，由于靜電引力的作用，溶解度最小，容易發(fā)生沉淀。

pI是氨基酸的特征常數(shù)。分離、純化和鑒定AA。氨基酸在等電點(diǎn)時(shí)，由于靜電引力的作用，溶解度最小32氨基酸等電點(diǎn)的確定：酸堿滴定（滴定曲線）根據(jù)pK值計(jì)算：等電點(diǎn)等于兩性離子兩側(cè)pK值的算術(shù)平均數(shù)。pI=————pK1+pK22氨基酸等電點(diǎn)的確定：酸堿滴定（滴定曲線）根據(jù)33考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)ppt課件34④氨基酸的化學(xué)反應(yīng)與印三酮：藍(lán)紫色物質(zhì)，氨基酸定量和定性分析。2，4－二硝基氟苯：黃色化合物，蛋白質(zhì)末端氨基酸分析。巰基：與金屬（Hg、Ag）離子結(jié)合④氨基酸的化學(xué)反應(yīng)與印三酮：藍(lán)紫色物質(zhì)，氨基酸定35

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次（5）蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次（5）蛋白質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)36

是指多肽鏈上各種氨基酸殘基的排列順序，又稱蛋白質(zhì)的初級(jí)結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)。①蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的概念(1)初級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)是指多肽鏈上各種氨基酸殘基的排列順序，又稱蛋白質(zhì)37考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)ppt課件38

一個(gè)氨基酸的α氨基(－NH2)與另一個(gè)氨基酸的α羧基(－COOH)縮合脫去1分子水形成的酰胺鍵，稱為肽鍵。②肽鍵(peptidebond)：一個(gè)氨基酸的α氨基(－NH2)與另一個(gè)氨基酸的α羧基39

由2個(gè)氨基酸分子縮合而成的肽，含一個(gè)肽鍵，稱為二肽。

含3個(gè)以上氨基酸的肽，稱為多肽（Polypeptide）。由多個(gè)氨基酸殘基彼此連接而成的鏈狀多肽，稱為多肽鏈（Ploypeptidechain）。二肽、多肽和多肽鏈二肽、多肽和多肽鏈40上圖為：絲氨酰-甘氨酰-酪氨酰-丙氨酰-異亮氨酸（N-端）（C-端）③氨基酸殘基(aminoacidresidue)

多肽鏈上的每個(gè)氨基酸，由于形成肽鍵而失去了一分子水，成為不完整的分子形式。稱為氨基酸殘基(aminoacidresidue)

上圖為：絲氨酰-甘氨酰-酪氨酰-丙氨酰-異亮氨酸（N-端）41

組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目;多肽鏈的氨基酸數(shù)目、種類和順序;多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置;其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序。C末端C末端N末端N末端④蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的組成

組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目;C末端C末端N末端N末端④蛋白42⑤蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的命名

從N末端氨基酸殘基開始依次命名。中文氨基酸殘基命名法：中文單字表示法：絲-纈-酪-天冬-谷胺三字母符號(hào)表示法：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln單字母法：S-V-Y-D-Q⑤蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)的命名從N末端氨基酸殘基開始依次命名。43⑥蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定拆分多肽鏈斷開多肽鏈內(nèi)的二硫鍵測(cè)定每一肽鏈的氨基酸組成鑒定多肽鏈的N-末端和C-末端裂解多肽鏈為較小的肽段測(cè)定各肽段的氨基酸序列利用重疊肽確定多肽鏈中氨基酸的順序確定二硫鍵的位置⑥蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定拆分多肽鏈斷開多肽鏈內(nèi)的二硫鍵測(cè)定每44蛋白質(zhì)測(cè)序的重要方法N末端測(cè)定二硝基氟苯（DNFB）法：肽游離末端NH2與DNFB反應(yīng)生成DNP-肽，最后水解生成黃色DNP-氨基酸。丹磺酰氯（DNS）法：用DNS取代DNFB，生成DNS-氨基酸。苯異硫氰酸（PITC）法：生成PTH-氨基酸，從肽上斷裂下來。蛋白質(zhì)測(cè)序的重要方法N末端測(cè)定二硝基氟苯（DNFB）法：肽游45肼解法：最重要的化學(xué)方法，肽與肼反應(yīng)，除C-末端氨基酸游離外，其它氨基酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘被狨ｋ禄?。還原法：C-末端氨基酸用硼氫化鋰還原成相應(yīng)的α-氨基醇。羧肽酶法：最有效、最常用。C末端測(cè)定肼解法：最重要的化學(xué)方法，肽與肼反應(yīng)，除C-末端氨基酸游離外462蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)

（1）肽單位平面結(jié)構(gòu)和二面角（2）二級(jí)結(jié)構(gòu)（3）超二級(jí)結(jié)構(gòu)（4）結(jié)構(gòu)域（5）三級(jí)結(jié)構(gòu)（6）四級(jí)結(jié)構(gòu)2蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)（1）肽單位平面結(jié)構(gòu)和二面角47

蛋白質(zhì)的構(gòu)象（Conformation）

構(gòu)象（Conformation）：指蛋白質(zhì)分子中所有原子和基團(tuán)在空間的排布，又稱為空間結(jié)構(gòu)或三維結(jié)構(gòu)。原子或基團(tuán)由單鍵旋轉(zhuǎn)可能形成的不同的立體結(jié)構(gòu)。這種空間位置的改變并不涉及共價(jià)鍵的破裂。

蛋白質(zhì)的構(gòu)象（Conformation）48蛋白質(zhì)的構(gòu)型（Configuration）

指在相同結(jié)構(gòu)式的立體異構(gòu)體中原子或基團(tuán)在空間的取向。構(gòu)型只有共價(jià)鍵的破裂才能互變（氨基酸D型變L型）。蛋白質(zhì)的構(gòu)型（Configuration）指49維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵

氫鍵、范德華力、疏水作用力、離子鍵和二硫鍵等維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵50①肽單位（peptideunit）

肽單位或肽單元：肽鏈主鏈上的重復(fù)結(jié)構(gòu)，Cα-CO-NH-Cα。（1）肽單位和二面角①肽單位（peptideunit）肽51（N-端）（C-端）（N-端）（C-端）52A肽鍵的鍵長(zhǎng)是0.1325nm,比C－N單鍵(0.144nm)短些，比C=N雙鍵(0.124nm)長(zhǎng)些。肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。

B肽單位是剛性平面結(jié)構(gòu)，肽單位上的6個(gè)原子都位于同一個(gè)剛性平面上，稱為酰胺平面(amideplane)或肽平面。肽單位的特征A肽鍵的鍵長(zhǎng)是0.1325nm,比C－N單53

C在肽單位上，除Pro外，C＝O與N—H或者Cα一C與Cα一N，呈反式排布。C在肽單位上，除Pro外，C＝O與N—H或者Cα一54②肽單位與二面角(dihedralangle)

Cα原子位于相鄰二個(gè)肽平面的交線上，Cα原子上的Cα-N和Cα-C2鍵都是單鍵。肽平面1圍繞Cα-N單鍵旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度用Φ表示；肽平面2圍繞Cα-C2單鍵旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的角度用Ψ表示。Φ和Ψ稱為二面角。

②肽單位與二面角(dihedralangle)55肽平面1肽平面2C2肽平面1肽平面2C256肽鍵平面與二面角示意圖從Cα向N看，順時(shí)針形成的角度為正值。肽鍵平面與二面角示意圖從Cα向N看，順時(shí)針形成的角度為正值。57考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)ppt課件58③多肽鏈折疊的空間限制

肽平面繞Cα-N和Cα-C2鍵旋轉(zhuǎn)。Φ和Ψ可以取-180至+180之間的值。但Φ和Ψ的大小受肽鏈骨架和R基影響。③多肽鏈折疊的空間限制肽平面繞Cα-N和Cα-59由同一個(gè)原子連接的兩個(gè)肽鍵處于同一個(gè)平面的構(gòu)象中，Φ和Ψ角度定位0度。

肽平面1肽平面2C

肽平面1肽平面2C60考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)ppt課件61（2）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈本身（主鏈骨架）的折疊和盤繞方式。二級(jí)結(jié)構(gòu)的形式：α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角。不規(guī)則的無規(guī)卷曲。（2）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是62

1950年美國Pauling等人在研究纖維狀蛋白質(zhì)時(shí)，提出了α-螺旋，后來發(fā)現(xiàn)在球狀蛋白質(zhì)分子中也存在α-螺旋。

①α-螺旋（3.613-螺旋）1950年美國Pauling等人在研究纖維狀蛋白質(zhì)時(shí)，提63

A每3.6個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈，每圈螺旋的高度為0.54nm，即每個(gè)氨基酸殘基沿軸上升0.15nm，螺旋上升時(shí)，每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100o。α-螺旋結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)如下：0.15nmA每3.6個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈，每圈螺64B相鄰的螺圈之間形成氫鏈，氫鍵封閉環(huán)包含13個(gè)原子(3.613-螺旋)。

B相鄰的螺圈之間形成氫鏈，氫鍵封閉環(huán)包含13個(gè)原子(3.665

Cα-螺旋有右手螺旋和左手螺旋之分，天然蛋白質(zhì)絕大部分是右手螺旋，到目前為止僅在嗜熱菌蛋白酶中發(fā)現(xiàn)了一段左手螺旋。D與α-碳原子相連的R側(cè)鏈位于螺旋的外側(cè)，對(duì)螺旋的形成和穩(wěn)定有較大影響。Cα-螺旋有右手螺旋和左手螺旋之分，天然蛋白質(zhì)絕大66②β-折疊（β-sheetstrand）

多肽鏈中一條較伸展的周期性折迭的鋸齒形主鏈。

Aβ-折疊主鏈骨架以一定的折疊形式形成一個(gè)折疊的片層。B在兩條相鄰的肽鏈之間形成氫鏈。②β-折疊（β-sheetstrand）多肽鏈中一67

Cβ-折疊有平行和反平行的兩種形式:Cβ-折疊有平行和反平行的兩種形式:68正常的Prion蛋白含有大量的α螺旋病變的Prion蛋白含有更多的β折疊α螺旋和β折疊的轉(zhuǎn)換正常的Prion蛋白含有大量的α螺旋病變的Prion蛋白含有69③β-轉(zhuǎn)角(β-turn)也稱發(fā)夾結(jié)構(gòu)或稱U形轉(zhuǎn)折

β-轉(zhuǎn)角：指蛋白質(zhì)的分子的多肽鏈經(jīng)常出現(xiàn)180o的回折，在回折角上的結(jié)構(gòu)就稱β-轉(zhuǎn)角。β-轉(zhuǎn)角由四個(gè)氨基酸組成，第一個(gè)氨基酸殘基的C=O與第四個(gè)氨基酸殘基的N-H之間形成氫鍵。③β-轉(zhuǎn)角(β-turn)也稱發(fā)夾結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角70123412341234123471④無規(guī)卷曲

無規(guī)卷曲是指沒有規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)，但許多蛋白質(zhì)的功能部位常常處于這種構(gòu)象區(qū)域。④無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲是指沒有規(guī)律性72核糖核酸酶分子中的二級(jí)結(jié)構(gòu)α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲核糖核酸酶分子中的二級(jí)結(jié)構(gòu)α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲73(3)蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)

超二級(jí)結(jié)構(gòu)（supersecondarystructure）：在蛋白質(zhì)中經(jīng)常存在由若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元按一定規(guī)律組合在一起，形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)集合體，又稱基序或模體（motif）。

(3)蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)（superse74考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)ppt課件75多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步卷曲折疊成為相對(duì)獨(dú)立、近似球形的具有一定功能的三維實(shí)體稱為結(jié)構(gòu)域。(4)結(jié)構(gòu)域（structuredomain）多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一76考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)ppt課件77Ag結(jié)合部位補(bǔ)體結(jié)合部位Ag結(jié)合部位補(bǔ)體結(jié)合部位78Ⅳ型膠原酶的結(jié)構(gòu)域Ⅳ型膠原酶的結(jié)構(gòu)域79(5)三級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽鏈再進(jìn)一步折疊盤繞成緊密的球狀結(jié)構(gòu)。只適用于球蛋白。三級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中所有原子的空間排布。(5)三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上80肌紅蛋白：含8個(gè)螺旋，5個(gè)無規(guī)轉(zhuǎn)曲肌紅蛋白：含8個(gè)螺旋，5個(gè)無規(guī)轉(zhuǎn)曲81(6)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)

四級(jí)結(jié)構(gòu):指相同或不同的亞基按照一定的排布方式聚合而成的聚合體。包括亞基的種類、數(shù)目、空間排布以及相互作。

亞基（subunit）：構(gòu)成蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的、每條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。(6)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu):指相同或不同的82血紅蛋白(hemoglobin)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四個(gè)亞基組成，2個(gè)α-亞基，2個(gè)β-亞基，每個(gè)亞基由一條多肽鏈與一個(gè)血紅素輔基組成。血紅蛋白(hemoglobin)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四83蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)層次843蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（1）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系①多肽的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)，稱為同功能蛋白質(zhì)。它們的氨基酸序列具有明顯的相似性，這種現(xiàn)象稱為序列同源，有明顯序列同源的蛋白質(zhì)，也稱同源蛋白質(zhì)。

3蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（1）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)85

一級(jí)結(jié)構(gòu)相似，可能會(huì)有相同的功能；一級(jí)結(jié)構(gòu)有差異，功能會(huì)不同。牛催產(chǎn)素Cys.Tyr.Ile.Gln.Asn.Cys.Pro.Leu.Gly-NH2Cys.Tyr.Phe.Gln.Asn.Cys.Pro.Arg.Gly-NH2.SS123456789SS

牛加壓素（ADH）（OX）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似，可能會(huì)有相同的功能；一級(jí)結(jié)構(gòu)有差異86

②同功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的種屬差異脊椎動(dòng)物胰島素分子的51個(gè)氨基酸殘基中，只有24個(gè)氨基酸殘基始終保持不變,這些始終不變的氨基酸殘基，稱為保守氨基酸殘基(保守殘基)。胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)比較②同功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的種屬差異脊椎動(dòng)物胰島87

細(xì)胞色素C一級(jí)結(jié)構(gòu)與分子進(jìn)化（1）親緣關(guān)系越近，AA順序的同源性越大。不同生物與人的細(xì)胞色素C相比較AA差異

黑猩猩0雞、火雞13牛豬羊10海龜15狗驢11小麥35粗糙鏈孢霉43酵母菌44（2）盡管不同生物間親緣關(guān)系差別很大，但與細(xì)胞色素C功能密切相關(guān)的AA順序保守不變（26個(gè)AA）。細(xì)胞色素C一級(jí)結(jié)構(gòu)與分子進(jìn)化（1）親緣關(guān)系越近，AA順序的88

細(xì)胞色素C進(jìn)化樹細(xì)胞色素C進(jìn)化樹89

分子病(moleculardisease):指蛋白質(zhì)分子中由于AA排列順序與正常蛋白質(zhì)不同而發(fā)生的一種遺傳病(基因突變?cè)斐傻?。③一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分子病分子病(moleculardisease):指蛋白90血紅蛋白AA順序的細(xì)微變化正常人：HbA—βN6Glu病人：HbS—βN6ValHbAVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys（帶負(fù)電荷親水基團(tuán)）

HbSVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys（不帶電荷疏水基團(tuán)）鐮刀狀細(xì)胞貧血?。貉t蛋白AA順序的細(xì)微變化鐮刀狀細(xì)胞貧血?。?1

病人體內(nèi)血紅蛋白的含量乃至紅細(xì)胞的量都較正常人少，紅細(xì)胞的形狀為新月形，即鐮刀狀，病人體內(nèi)血紅蛋白的含量乃至紅細(xì)92細(xì)胞壁薄，脆性大，易漲破而發(fā)生溶血；細(xì)胞粘滯加大，易栓塞血管；由于流速較慢，輸氧機(jī)能降低，使臟器官供血出現(xiàn)障礙，從而引起頭昏、胸悶而導(dǎo)致死亡。臨床表現(xiàn)：細(xì)胞壁薄，脆性大，易漲破而發(fā)生溶臨床表現(xiàn)：93④一級(jí)結(jié)構(gòu)斷裂與功能激活

有些蛋白質(zhì)常以無活性的前體形式產(chǎn)生和貯存。在機(jī)體需要時(shí)，切去部分肽段之后，才變成有活性的蛋白質(zhì)。如參與蛋白質(zhì)消化的各種蛋白酶原（Proenzyme）

、參與血液凝固的凝血酶原、糖代謝的激素原（Prohormene）等。

④一級(jí)結(jié)構(gòu)斷裂與功能激活有些蛋白質(zhì)常以無活性的前94胰島素原與胰島素（牛胰島素原的激活）

胰島素原與胰島素（牛胰島素原的激活）95血紅蛋白變構(gòu)與運(yùn)輸氧的功能

血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)血紅蛋白與氧分子的結(jié)合血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)（2）高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系血紅蛋白變構(gòu)與運(yùn)輸氧的功能血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)（2）高級(jí)結(jié)構(gòu)96①血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)①血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)97②血紅蛋白與氧分子的結(jié)合

無氧存在時(shí)，生成去氧血紅蛋白；亞基之間由鹽鍵相互連接，使三、四級(jí)結(jié)構(gòu)受到了較大的約束，形成緊密構(gòu)象，導(dǎo)致與氧的親和力下降，成為低親和力型（緊張態(tài)）。

②血紅蛋白與氧分子的結(jié)合無氧存在時(shí)，生成去氧血紅蛋98有氧存在時(shí)，能夠與氧結(jié)合形成氧合血紅蛋白(HbO2)。三、四級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變化，維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的鍵斷裂，三級(jí)結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，構(gòu)象由緊密型變成松弛型，提高了氧的親和力，成為高親和型（松弛態(tài)）。有氧存在時(shí)，能夠與氧結(jié)合形成氧99緊張態(tài)脫氧血紅蛋白與氧合血紅蛋白構(gòu)象的轉(zhuǎn)變氧分壓高氧分壓低松弛態(tài)低親和力型高親和力型緊張態(tài)脫氧血紅蛋白與氧合血紅蛋白構(gòu)象的轉(zhuǎn)變氧分壓高氧分壓低松100③血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)③血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)101

肌紅蛋白存在于肌肉細(xì)胞中，和血紅蛋白亞基的三級(jí)結(jié)構(gòu)非常相似，肌紅蛋白的主要功能似儲(chǔ)存氧。肌紅蛋白存在于肌肉細(xì)胞中，和血紅102

肌紅蛋白對(duì)氧的親和力很高，只要小量增加氧的濃度（氧分壓），肌紅蛋白可以迅速全部被氧飽和，其曲線上升到頂部，成為一條雙曲線。肌紅蛋白對(duì)氧的親和力很高，只103

血紅蛋白中的4個(gè)亞基與氧分子的親和性不同。氧分子與血紅蛋白的一個(gè)亞基結(jié)合后，引起其構(gòu)象發(fā)生改變，這種變化在亞基之間傳遞，改變了其它亞基與氧的結(jié)合能力。血紅蛋白中的4個(gè)亞基與氧分子的親和性不同104考研科目-動(dòng)物生物化學(xué)-第3章-蛋白質(zhì)ppt課件105

血紅蛋白開始時(shí)由于氧濃度較低，對(duì)氧的親和力較低，曲線升高較慢。隨著氧濃度增加，結(jié)合氧增加，曲線斜率也增加，當(dāng)全部飽和后，曲線處于水平，曲線呈“S”狀。血紅蛋白開始時(shí)由于氧濃度較低，對(duì)106

血紅蛋白與肌紅蛋白的氧結(jié)合曲線血紅蛋白與肌紅蛋白的氧結(jié)合曲線107蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：變構(gòu)效應(yīng)蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：變構(gòu)效應(yīng)108多亞基的寡聚蛋白質(zhì)分子或酶中，效應(yīng)劑作用于某個(gè)亞基，引發(fā)其構(gòu)象改變，繼而引起其它亞基構(gòu)象和功能的改變，導(dǎo)致蛋白質(zhì)或酶的生物活性的變化，這種作用稱為變構(gòu)作用，這樣的效應(yīng)劑也稱變構(gòu)劑。變構(gòu)作用（allostericeffect）多亞基的寡聚蛋白質(zhì)分子或酶中，效變構(gòu)作用（allos109在肺部，有利于脫氧血紅蛋白結(jié)合更多的氧。在肌肉中，有利于氧合血紅蛋白釋放更多的氧，滿足肌肉中的生物氧化。血紅蛋白S曲線的意義：在肺部，有利于脫氧血紅蛋白結(jié)合血紅蛋白S曲線的意義：1104蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)（1）蛋白質(zhì)變性(denaturation):

在理化因素作用下,蛋白質(zhì)分子內(nèi)的二硫鍵和非共價(jià)鍵被破壞,天然構(gòu)象發(fā)生變化,引起蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和活性的改變。4蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)（1）蛋白質(zhì)變性(denaturatio111

變性本質(zhì):

空間構(gòu)象的改變或破壞,不涉及一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變和肽鍵斷裂。變性因素：物理（熱、紫外線、高壓、劇烈振蕩等）和化學(xué)因素（酸、堿、有機(jī)溶劑、重金屬鹽等）。變性本質(zhì):112①生物活性的喪失：催化能力、生理調(diào)節(jié)作用、Ag和Ab結(jié)合能力。②物理性質(zhì)的改變：溶解度降低,粘度增加，擴(kuò)散系數(shù)降低；不能形成結(jié)晶。③化學(xué)性質(zhì)改變：易被酶降解。蛋白質(zhì)變性特征:①生物活性的喪失：催化能力、生理調(diào)節(jié)作用、Ag和Ab結(jié)合113蛋白質(zhì)變性有些是可逆的，在除去變性的因素后，蛋白質(zhì)可以從伸展?fàn)顟B(tài)恢復(fù)到折迭狀態(tài)，恢復(fù)蛋白質(zhì)原有的活性。蛋白質(zhì)變性可逆變性不可逆變性蛋白質(zhì)的復(fù)性（renaturation)蛋白質(zhì)變性有些是可逆的，在除去變性的因素后，蛋白質(zhì)可114核糖核酸酶的變性與復(fù)性去除變性劑并緩慢氧化天然構(gòu)象尿素，-巰基乙醇變性狀態(tài)核糖核酸酶的變性與復(fù)性去除變性劑天然構(gòu)象尿素，-巰基乙醇變115變性的利用：高溫高壓消毒紫外消毒酒精消毒變性的預(yù)防：低溫、防強(qiáng)酸、強(qiáng)堿重金屬等。變性的利用：116（2）新生肽的折疊

新生成的蛋白質(zhì)需要其他蛋白質(zhì)（分子伴侶）的參與才能形成正確的構(gòu)象。熱休克蛋白（2）新生肽的折疊新生成的蛋白質(zhì)需要其他蛋117（3）蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)

蛋白質(zhì)分子中，除N端和C端的α-羧基外，還有許多可解離的側(cè)鏈（β-羧基γ-羧基)，在一定條件下，上述基團(tuán)的解離可以使蛋白質(zhì)帶電。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。（3）蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)蛋白質(zhì)分子中，除N118（4）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)

蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典型性質(zhì)，如丁達(dá)爾現(xiàn)象、布郎運(yùn)動(dòng)等。由于膠體溶液中的蛋白質(zhì)不能通過半透膜，因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小分子雜質(zhì)除去。（4）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典119①中性鹽沉淀反應(yīng)：鹽析②有機(jī)溶劑沉淀反應(yīng)：同時(shí)降低介電常數(shù)③重金屬鹽沉淀反應(yīng)：蛋白質(zhì)分子與銅、汞、銀等結(jié)合為不溶性蛋白鹽而沉淀。④生物堿試劑的沉淀反應(yīng)：蛋白質(zhì)在pH<pI時(shí)帶正電荷,與苦味酸、磷鎢酸、鞣酸、三氯醋酸等結(jié)合沉淀。（5）蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)①中性鹽沉淀反應(yīng)：鹽析（5）蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)120（6）紫外吸收與成色反應(yīng)

蛋白質(zhì)中的Tyr、Trp和Phe殘基在近紫外區(qū)有光吸收，使蛋白質(zhì)在280nm有最大光吸收，這一特征可用于蛋白質(zhì)的定量檢測(cè)。（6）紫外吸收與成色反應(yīng)蛋白質(zhì)中的Tyr、121

反應(yīng)名稱試劑

顏色反應(yīng)有關(guān)基團(tuán)有此反應(yīng)的蛋白質(zhì)或氨基酸雙縮脲反應(yīng)NaOH、CuSO4紫紅色二個(gè)以上肽鍵所有蛋白質(zhì)millon反應(yīng)HgNO3、Hg(NO3及HNO3混合物紅色

Tyr黃色反應(yīng)濃HNO3及NH3黃色

Tyr、Phe乙醛酸反應(yīng)乙醛酸試劑及濃H2SO4紫色

Trp坂口反應(yīng)α-萘酚、NaClO紅色

胍基Arg酚試劑反應(yīng)(Folin反應(yīng))堿性CuSO4及磷鎢酸-鉬酸藍(lán)色酚基、吲哚基Tyr茚三酮反應(yīng)茚三酮藍(lán)色自由氨基及羧基α-氨基酸蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)—OHN有此反應(yīng)的蛋白質(zhì)或氨基酸雙縮脲反應(yīng)NaOH、CuS122

5蛋白質(zhì)分離提純

蛋白質(zhì)分離的一般程序:前處理、粗分級(jí)和細(xì)分級(jí)。

第一步前處理(pretreatment)：首先要求把蛋白質(zhì)從原來的組織或細(xì)胞中以溶解的狀態(tài)釋放出來，并保持原來的天然狀態(tài)，生物活性。

電動(dòng)搗碎機(jī)，勻漿器、超聲波破碎等。5蛋白質(zhì)分離提純蛋白質(zhì)分離的一般程序:前處理、123當(dāng)提取蛋白質(zhì)混合物后，選用一套適當(dāng)?shù)姆椒?，將所要的蛋白質(zhì)與其它雜蛋白質(zhì)分離開來。一般用鹽析、等電點(diǎn)沉淀和有機(jī)溶劑分級(jí)分離等。

第二步粗分離(roughfractionation)當(dāng)提取蛋白質(zhì)混合物后，選用一第二步粗分離(rou124

樣品經(jīng)粗分級(jí)以后，一般使用層析法包括凝膠過濾，離子交換層析，吸附層析以及親和層析等進(jìn)一步提純。必要時(shí)還可選擇電泳法。第三步細(xì)分級(jí)(finefractionation)樣品經(jīng)粗分級(jí)以后，一般使用層第三步細(xì)分級(jí)(fi125蛋白質(zhì)的分離（1）根據(jù)分子大小不同的分離方法

（2）利用溶解度差別的分離方法

（3）根據(jù)電荷不同的分離方法

（4）蛋白質(zhì)的選擇吸附分離

（5）親和層析

蛋白質(zhì)的分離（1）根據(jù)分子大小不同的分離方法

126

A沉降速度法一種蛋白質(zhì)分子在單位離心力場(chǎng)中的沉降速度是定值，稱為沉降常數(shù)。用S表示。

1×10-13秒作為沉降系數(shù)的單位。

①根據(jù)蛋白質(zhì)的分子量分離A沉降速度法①根據(jù)蛋白質(zhì)的分子量分離127B凝膠過濾法（分子篩）B凝膠過濾法（分子篩）128C透析與超慮

透析（dialysis）：由于蛋白質(zhì)不能通過半透膜，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。超慮（uitrafiltration）:利用壓力或離心力強(qiáng)行使水分子和其他小分子通過半透膜，達(dá)到濃縮和脫鹽的目的。C透析與超慮透析（dialysis）：由于蛋白129D密度梯度離心（densitygradient）蛋白質(zhì)在具有密度梯度的介質(zhì)中離心，質(zhì)量和密度大的顆粒比質(zhì)量小的顆粒沉降的快，并且每種蛋白顆粒沉降到與自身密度相等的介質(zhì)密度時(shí)，停滯不前，最后在離心管中分成各自獨(dú)立的區(qū)帶。D密度梯度離心（densitygradient）130

A蛋白質(zhì)兩性解離和等電點(diǎn)