第二章 蛋白質(zhì)化學(xué)

1環(huán)境科學(xué)與工程系第二章蛋白質(zhì)2環(huán)境科學(xué)與工程系主要內(nèi)容2.1蛋白質(zhì)的分類2.2蛋白質(zhì)的組成單位-氨基酸2.3肽2.4蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)2.5蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系2.6蛋白質(zhì)的性質(zhì)與分離、分析技術(shù)3環(huán)境科學(xué)與工程系需要掌握的內(nèi)容蛋白質(zhì)的元素組成和分類氨基酸的分類和性質(zhì)肽的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，以及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的性質(zhì)4環(huán)境科學(xué)與工程系思考什么是蛋白質(zhì)？蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義？下列物質(zhì)中是否含有蛋白質(zhì)？瘦肉、皮膚、軟骨、骨骼、頭發(fā)人體缺少蛋白質(zhì)會怎么樣？健康之路-蛋白質(zhì)的作用/20121204/83946.shtml5環(huán)境科學(xué)與工程系蛋白質(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。蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，是含量最豐富的生物大分子，具有多種生物學(xué)功能，稱為功能大分子。6環(huán)境科學(xué)與工程系蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性蛋白質(zhì)是各組織的主要有機成分，干重45%，一般組織含17~20%。2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能

1）催化功能---酶

2）載運功能---膜蛋白、血紅蛋白

3）運動功能---鞭毛、肌肉蛋白

4）防御功能---免疫球蛋白

5）調(diào)控功能---激素、生物活性肽

6）結(jié)構(gòu)功能---皮、毛、骨、牙、細胞骨架

7）其他功能---動植物中有些蛋白質(zhì)主要是營養(yǎng)貯藏物。谷蛋白、卵清蛋白、酪蛋白；特殊功能蛋白：南極魚類血漿中抗凍蛋白

3.氧化供能7環(huán)境科學(xué)與工程系2.1★蛋白質(zhì)的分類

元素分析發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)一般含碳50~55%，氫6~8%，氧20~23%，氮15~18%，硫0~4%。有些蛋白質(zhì)還含有微量的磷、鐵、銅、碘、鋅和鉬等元素。蛋白質(zhì)的平均含氮量為16%，即每1g蛋白質(zhì)中的氮相當于6.25g蛋白質(zhì)。

樣品中蛋白質(zhì)含量=樣品中的含氮量×6.258環(huán)境科學(xué)與工程系2.1.1根據(jù)分子形狀分類球狀蛋白質(zhì)分子長軸：短軸<10，多數(shù)可溶于水。親水基團位于分子表面，疏水基團位于分子內(nèi)部。纖維狀蛋白質(zhì)分子長軸：短軸>10，難溶于水。（如膠原蛋白，多作為結(jié)構(gòu)蛋白）膜蛋白質(zhì)一般折疊成近球形，插入生物膜，也有一些通過非共價鍵或共價鍵結(jié)合在生物膜的表面。

細胞膜脂質(zhì)雙層上G蛋白偶聯(lián)受體的計算機模擬圖9環(huán)境科學(xué)與工程系2.1.2根據(jù)分子組成分類結(jié)合蛋白質(zhì)（1）核蛋白（2）糖蛋白與蛋白聚糖（3）脂蛋白（4）色蛋白（5）磷蛋白*根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分簡單蛋白質(zhì)：氨基酸如清蛋白、球蛋白結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分（稱為輔基）10環(huán)境科學(xué)與工程系2.1.3根據(jù)功能分類酶調(diào)節(jié)蛋白貯存蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白質(zhì)運動蛋白防御蛋白和毒蛋白受體蛋白質(zhì)支架蛋白結(jié)構(gòu)蛋白異常蛋白11環(huán)境科學(xué)與工程系2.2★蛋白質(zhì)的組成單位-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，除脯氨酸外，其余19種都是氨基位于

-碳原子上的

-氨基酸。除甘氨酸外，所有α-氨基酸分子中的α-碳原子都為不對稱碳原子。因此，除甘氨酸外的所有

-氨基酸均有旋光性。蛋白質(zhì)水解得到的均為L--氨基酸。12環(huán)境科學(xué)與工程系H甘氨酸CH3丙氨酸2.2.1★氨基酸的結(jié)構(gòu)通式R13環(huán)境科學(xué)與工程系什么是α-氨基酸，L-型氨基酸？—C—C—C—C—COOHαβγ—C—C—C—C(NH2)—COOHα-氨基酸—C—C—C(NH2)—C—COOHβ-氨基酸—C—C(NH2)—C—C—COOHγ-氨基酸COOHNH2—C—HRCOOHH—C—NH2RCOOHNH2—C—HRL-型AACOOHH—C—NH2RD-型AA14環(huán)境科學(xué)與工程系（1）蛋白質(zhì)中常見的氨基酸（20種）根據(jù)R基的化學(xué)結(jié)構(gòu),可將氨基酸分為脂肪族氨基酸、芳香族氨基酸、雜環(huán)氨基酸和雜環(huán)亞氨基酸四類。按照R基的極性，和在中性條件下帶電荷的情況分為四類：非極性R基氨基酸、不帶電荷的極性R基氨基酸、極性帶負電荷的R基氨基酸、極性帶正電荷的R基氨基酸

2.2.2★氨基酸的分類15環(huán)境科學(xué)與工程系非極性R基氨基酸促進了與水的作用，有時被認為為臨界氨基酸16環(huán)境科學(xué)與工程系不帶電荷的極性R基氨基酸介于極性和非極性之間，有時也歸入非極性17環(huán)境科學(xué)與工程系★極性帶負電荷的R基氨基酸★極性帶正電荷的R基氨基酸18環(huán)境科學(xué)與工程系

（2）蛋白質(zhì)中不常見的氨基酸：

有些氨基酸存在于某些蛋白質(zhì)中，但不常見。它們都是由相應(yīng)的常見氨基酸修飾生成的。5-羥賴氨酸；4-羥脯氨酸（3）非蛋白質(zhì)氨基酸：

一些氨基酸及其衍生物不參與構(gòu)建蛋白質(zhì)，但卻具有重要的作用。如：瓜氨酸、鳥氨酸、精氨琥珀酸等是氨基酸代謝過程中重要的中間體。

19環(huán)境科學(xué)與工程系2.2.3氨基酸的理化性質(zhì)

(1)兩性解離和等電點(2)氨基酸的化學(xué)性質(zhì)與水合茚三酮反應(yīng):用于氨基酸定量定性測定與甲醛反應(yīng)

與2,4一二硝基氟苯(DNFB)反應(yīng):用于蛋白質(zhì)N-端測定

與異硫氰酸苯酯反應(yīng)：用于蛋白N-端測定及氨基酸排序。與亞硝酸反應(yīng)與熒光胺反應(yīng)與5，5-雙硫基-雙（2-硝基苯甲酸）反應(yīng)20環(huán)境科學(xué)與工程系★氨基酸的兩性解離性質(zhì)及等電點（pI）

pH=pI

凈電荷=0

pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-(pK′1)(pK′2)

當氨基酸溶液在某一定pH值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負電荷相等，主要以兩性離子存在時，在電場中，不向任何一極移動，此時溶液的pH值即為該氨基酸的等電點(isoelctricpoint，PI)。21環(huán)境科學(xué)與工程系甘氨酸滴定曲線甘氨酸鹽酸鹽（A+）等電點甘氨酸（A

）甘氨酸鈉（A-）一氨基一羧基AA的等電點計算：pI=2pK′1+pK′222環(huán)境科學(xué)與工程系谷氨酸（A）和賴氨酸（B）滴定曲線和等電點計算一氨基二羧基AA的等電點計算：pI=2pK′1+pK′2二氨基一羧基AA的等電點計算：pI=2pK′2+pK′3BApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的OH-mL數(shù)加入的OH-mL數(shù)pHpH23環(huán)境科學(xué)與工程系氨基酸與茚三酮反應(yīng)+3H20茚三酮(無色)NH3CO2RCHO+還原性茚三酮紫色化合物(弱酸)加熱+2NH3+還原性茚三酮水合茚三酮24環(huán)境科學(xué)與工程系與2,4一二硝基氟苯(DNFB)反應(yīng)

（sanger反應(yīng)）DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黃色)++HF弱堿中氨基酸25環(huán)境科學(xué)與工程系與異硫氰酸苯酯（PITC）反應(yīng)

（Edman反應(yīng)）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物(PTH-AA)（phenylisothiohydantion-AA）弱堿中(400

C)(硝基甲烷400C)H+26環(huán)境科學(xué)與工程系2.3★肽*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共價鍵肽鍵，由此形成的化合物稱肽。2.3.1肽的結(jié)構(gòu)27環(huán)境科學(xué)與工程系多肽鏈(polypeptidechain)多個AAs通過肽鍵相連而成的多聚體。二肽（dipeptide）三肽(tripeptide)寡肽(oligopeptide)<10AAs多肽(polypeptide)>10AAs28環(huán)境科學(xué)與工程系氨基酸殘基(aminoacidresidue)肽鏈中的氨基酸分子因脫水縮合而稍有殘缺，稱為氨基酸殘基。氨基末端（aminoterminal）和羧基末端（carboxylterminal）通常在多肽鏈的一端含有一個游離的

-氨基，稱為氨基端或N-端(H)；在另一端含有一個游離的

-羧基，稱為羧基端或C-端(OH)。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為終點的排列順序。如上述五肽可表示為：

Ser-Val-Tyr-Asp-Gln主鏈（C-C-N-C）和側(cè)鏈(R)29環(huán)境科學(xué)與工程系多肽鏈30環(huán)境科學(xué)與工程系

多肽鏈31環(huán)境科學(xué)與工程系生物活性肽（biologicalactivepeptide，BAP）是能夠調(diào)節(jié)生物機體的生命活動或具有某些生理活性的寡肽和多肽的總稱。生物活性肽大多以非活性狀態(tài)存在于蛋白質(zhì)長鏈中，被酶解成適當?shù)拈L度時，其生理活性才會表現(xiàn)出來。已在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了幾百種活性肽，參與調(diào)解物質(zhì)代謝、激素分泌、神經(jīng)活動、細胞生長及繁殖等幾乎所有的生命活動。2.3.2生物活性肽的功能32環(huán)境科學(xué)與工程系2.3.2生物活性肽的功能

（1）谷胱甘肽(glutathione,GSH)結(jié)構(gòu):33環(huán)境科學(xué)與工程系谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽谷氨酸的

-羧基形成肽鍵－SH為活性基團為酸性肽是體內(nèi)重要的還原劑34環(huán)境科學(xué)與工程系GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+主要功能:（1）作為還原劑，保護蛋白質(zhì)或酶的巰基免遭氧化。（2）作為還原劑，清除體內(nèi)的H2O2。（3）保護核酸和蛋白質(zhì)免遭毒物損害。35環(huán)境科學(xué)與工程系（2）催產(chǎn)素和加壓素（九肽）（3）促腎上腺皮質(zhì)激素（4）腦肽—神經(jīng)肽（5）胰高血糖素（6）胃腸道活性肽36環(huán)境科學(xué)與工程系神經(jīng)肽(neuropeptide)：在神經(jīng)傳導(dǎo)過程中起信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用的肽類。腦啡肽（5肽）鎮(zhèn)痛作用，不上癮強啡肽（17肽）內(nèi)啡肽（31肽）抗精神分裂的作用37環(huán)境科學(xué)與工程系2.4★蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)為研究方便，將蛋白質(zhì)分為四個層次進行探討。一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)

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)38環(huán)境科學(xué)與工程系2.4.1

★蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)指多肽鏈中的氨基酸序列。首

N端（“H”）末

C端（“OH”）

其中的氨基酸稱氨基酸殘基(—NH—CO—)R

39環(huán)境科學(xué)與工程系我國1965年在世界上第一個用化學(xué)方法人工合成的蛋白質(zhì)就是這種牛胰島素。40環(huán)境科學(xué)與工程系

二硫鍵

半胱氨酸

半胱氨酸

胱氨酸-SH巰（讀“qiu”,音同球)基

價鍵牢固，穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)提問：維持蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的作用力是?鍵。

答案：肽鍵、二硫鍵H2二硫鍵41環(huán)境科學(xué)與工程系★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)。胰島素的一級結(jié)構(gòu)302142環(huán)境科學(xué)與工程系2.4.2蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)通常稱作蛋白質(zhì)的構(gòu)象，或高級結(jié)構(gòu)，是指蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間的分布和肽鏈的走向。（1）維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力主要是次級鍵，即氫鍵和鹽鍵等非共價鍵，以及疏水作用（疏水鍵）和范德華力等。構(gòu)象是由于分子中存在可自由旋轉(zhuǎn)的原子，形成的分子空間特殊的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。肽鍵氨基酸殘基n

多肽鏈43環(huán)境科學(xué)與工程系

肽鍵中C-N鍵具有部分雙鍵性質(zhì)，因此組成酰胺的原子處于同一平面

共振形式肽單元:參與組成肽鍵的6個原子位于同一平面，又叫酰胺平面或肽鍵平面。它是蛋白質(zhì)構(gòu)象的基本結(jié)構(gòu)單位。HHHH46環(huán)境科學(xué)與工程系Cα是否可旋轉(zhuǎn)呢?多肽鏈＝通過可旋轉(zhuǎn)的α-碳原子連接的酰胺平面鏈

提問：是不是蛋白質(zhì)可以有無數(shù)種構(gòu)象？在特定狀態(tài)下呢？與什么有關(guān)答案：是；一種，受力47環(huán)境科學(xué)與工程系提問：影響蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力有哪些？內(nèi)力（內(nèi)因）蛋白質(zhì)分子內(nèi)各原子間作用力外力（外因）與溶劑及其他溶質(zhì)作用力原理—“內(nèi)因為主，外因通過改變內(nèi)因起作用”按不同種類內(nèi)力以及產(chǎn)生的構(gòu)象變化把構(gòu)象劃分為二、三、四級層次。48環(huán)境科學(xué)與工程系（2）★蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（secondarystructure）指多肽主鏈有一定周期性的，由氫鍵維持的局部空間結(jié)構(gòu)。定義：穩(wěn)定因素：

氫鍵

連在電負性強的半徑小的原子上的氫與另一個電負性強的原子之間的相互作用。

-C=O……H-O-H-C=O……H-N-49環(huán)境科學(xué)與工程系★肽單元(peptideunit)

參與組成肽鍵的6個原子位于同一平面，又叫酰胺平面或肽鍵平面。它是蛋白質(zhì)構(gòu)象的基本結(jié)構(gòu)單位。50環(huán)境科學(xué)與工程系肽單元HHHH51環(huán)境科學(xué)與工程系肽單元結(jié)構(gòu)特點：（1）肽鍵的C-N鍵長介于單鍵和雙鍵之間，具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。（2）肽鍵的-C=O和-N-H及兩個Cα均為反式構(gòu)型。（3）與Cα相連的單鍵可自由旋轉(zhuǎn)，Cα-C旋轉(zhuǎn)角度以ψ（psi）表示，Cα-N旋轉(zhuǎn)角以φ表示，即兩面角。這樣，兩個相鄰肽單元可以圍繞一個共用的Cα自由旋轉(zhuǎn)，而造成兩個肽單元在空間的不同位置。這就是肽鏈折疊、盤曲的基礎(chǔ)。52環(huán)境科學(xué)與工程系53環(huán)境科學(xué)與工程系

★蛋白質(zhì)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)

54環(huán)境科學(xué)與工程系★

-螺旋

結(jié)構(gòu)要點:

①多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成右手螺旋，側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。②每圈螺旋含3.6個氨基酸，螺距為0.54nm。③每個肽鍵的亞氨氫和第四個肽鍵的羰基氧形成的氫鍵保持螺旋穩(wěn)定。氫鍵與螺旋長軸基本平行。55環(huán)境科學(xué)與工程系56環(huán)境科學(xué)與工程系

O……（氫鍵）………H—C—（NH—CH—CO）3—N—RO······H—N由同一條肽鏈內(nèi)每隔3個氨基酸殘基的兩個肽鍵衍生而來

57環(huán)境科學(xué)與工程系★

-折疊①多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。②兩段以上的β-折疊結(jié)構(gòu)平行排列，兩鏈間可順向平行，也可反向平行。③兩鏈間的肽鍵之間形成氫鍵，以穩(wěn)固β-折疊結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長軸垂直。

58環(huán)境科學(xué)與工程系59環(huán)境科學(xué)與工程系60環(huán)境科學(xué)與工程系平行式反平行式β-折迭包括平行式和反平行式兩種類型61環(huán)境科學(xué)與工程系

-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲

-轉(zhuǎn)角：無規(guī)卷曲：指沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)，但對一定的球蛋白而言，特定的區(qū)域有特定的卷曲方式，因此，將其歸入二級結(jié)構(gòu)。

①肽鏈內(nèi)形成180o回折。②含4個氨基酸殘基，第一個氨基酸殘基與第四個形成氫鍵。③第二個氨基酸殘基常為Pro。62環(huán)境科學(xué)與工程系

-轉(zhuǎn)角：63環(huán)境科學(xué)與工程系影響二級結(jié)構(gòu)形成的因素氨基酸側(cè)鏈所帶電荷、大小及形狀。影響α-螺旋形成的因素：β-折疊形成條件：

要求氨基酸側(cè)鏈較小。64環(huán)境科學(xué)與工程系α螺旋β折疊片β轉(zhuǎn)角自由回轉(zhuǎn)65環(huán)境科學(xué)與工程系RNase的分子結(jié)構(gòu)α-螺旋β-折迭β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲66環(huán)境與安全工程系（3）超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域是介于蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)層次的過渡態(tài)構(gòu)象。超二級結(jié)構(gòu)指若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的，在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體。蛋白質(zhì)分子中，二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個具有特殊功能的空間構(gòu)象，被稱為模體(motif)。模體也屬于超二級結(jié)構(gòu)。超二級結(jié)構(gòu)可以作為蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單元，組裝成結(jié)構(gòu)域或三級結(jié)構(gòu)，也可作為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中有某種特定功能的區(qū)域。67環(huán)境科學(xué)與工程系

組合組合組合motif的常見組合68環(huán)境科學(xué)與工程系纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域★結(jié)構(gòu)域

(domain)指多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步盤繞折疊成的近似球狀的緊密結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)域在空間上彼此分隔，各自有部分生物學(xué)功能。69環(huán)境科學(xué)與工程系結(jié)構(gòu)域Triosephosphateisomerase70環(huán)境科學(xué)與工程系(4)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。

★穩(wěn)定因素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

71環(huán)境科學(xué)與工程系氫鍵：連在電負性強的半徑小的原子上的氫與另一個電負性強的原子之間的相互作用。

-C=O……H-O-H-C=O……H-N-72環(huán)境科學(xué)與工程系疏水鍵:

疏水基團在水中避開水而聚集在一起的作用力。Ala，Leu，Ile，Trp，Pro范德華力（VanderWaals力）：分子間的靜電引力。0.3~0.5nm73環(huán)境科學(xué)與工程系鹽鍵（離子鍵）：正負離子間的靜電引力。

帶正電的基團：

α-NH3+Lys的ε-NH3+His的咪唑基Arg的胍基

帶負電的基團：

α-COO-Asp的

β-COO-

Glu的γ-ＣOO--NH3+……-OOC-74環(huán)境科學(xué)與工程系R基團間的相互作用及穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維構(gòu)象的作用力

a.鹽鍵b.氫鍵c.疏水鍵d.范得華力e.二硫鍵多肽鏈75環(huán)境科學(xué)與工程系

肌紅蛋白

(Mb)N端C端76環(huán)境科學(xué)與工程系分子伴侶

(chaperon)通過提供一個保護環(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)的一類蛋白質(zhì)。*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)進行可使肽鏈正確折疊。*與錯誤聚集的肽段結(jié)合，誘導(dǎo)其正確折疊。

*對蛋白質(zhì)分子中二硫鍵的正確形成起重要的作用。

作用：77環(huán)境科學(xué)與工程系★亞基之間的結(jié)合力為非共價鍵，包括氫鍵、離子鍵、疏水鍵、范德華力。(5)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)★蛋白質(zhì)分子中各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)?！锩織l具有完整三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈，稱為亞基(subunit)。78環(huán)境科學(xué)與工程系血紅蛋白（Hb）的四級結(jié)構(gòu)79環(huán)境科學(xué)與工程系煙草花葉病毒外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)的自我組裝

80環(huán)境科學(xué)與工程系81環(huán)境科學(xué)與工程系電子顯微鏡下的人體頭發(fā)82環(huán)境科學(xué)與工程系大纖維鱗狀細胞皮層細胞微纖維微纖維原纖維

α螺旋燙發(fā)時還原劑加氧化劑形成新的錯位的二硫鍵好了83環(huán)境科學(xué)與工程系一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)

2.5.1蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)二硫鍵2.5★蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系84環(huán)境科學(xué)與工程系

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85環(huán)境科學(xué)與工程系一、同源細胞色素c的種屬差異與分子進化1、細胞色素c的氨基酸序列的種屬差異和分子進化2、細胞色素c的三級結(jié)構(gòu)的活性部位的保守性蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)包含了其分子的所有信息，并決定其高級結(jié)構(gòu)，高級結(jié)構(gòu)和其功能密切相關(guān)。

86環(huán)境科學(xué)與工程系生物與人不同的AA數(shù)目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠10牛、豬、羊、狗11馬12雞、火雞13響尾蛇14海龜15金槍魚21角餃23小蠅25蛾31小麥35粗早鏈孢霉43酵母44

不同生物與人的Cytc的AA差異數(shù)目根據(jù)細胞色素C的順序種屬差異建立起來的進化樹104AAs87環(huán)境科學(xué)與工程系不同生物來源的細胞色素c中不變的AA殘基14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血紅素細胞色素c分子的空間結(jié)構(gòu)不變的AA殘基35個不變的AA殘基，是CytC的生物功能所不可缺少的。其中有的可能參加維持分子構(gòu)象；有的可能參與電子傳遞；有的可能參與“識別”并結(jié)合細胞色素還原酶和氧化酶。104AAs中35AAs不變88環(huán)境科學(xué)與工程系2.5.1一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系例：鐮刀形紅細胞貧血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)89環(huán)境科學(xué)與工程系

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”。其他血紅蛋白疾?。旱刂泻Ｘ氀?0環(huán)境科學(xué)與工程系(1)肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)

2.5.2蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

91環(huán)境科學(xué)與工程系肌紅蛋白分子和血紅蛋白的

-亞基

myoglobin

βchainhemoglobin92環(huán)境科學(xué)與工程系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的百分數(shù)（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。(2)血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧

93環(huán)境科學(xué)與工程系肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線94環(huán)境科學(xué)與工程系蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

——變構(gòu)效應(yīng)（allostericeffect）

當血紅蛋白的一個α亞基與氧分子結(jié)合以后，可引起其他亞基的構(gòu)象發(fā)生改變，對氧的親和力增加，從而導(dǎo)致整個分子的氧結(jié)合力迅速增高，使血紅蛋白的氧飽和曲線呈“S”形。這種由于蛋白質(zhì)分子構(gòu)象改變而導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子功能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為變構(gòu)效應(yīng)（別構(gòu)現(xiàn)象）。所對應(yīng)的蛋白稱為變構(gòu)蛋白，例如血紅蛋白、變構(gòu)酶。95環(huán)境科學(xué)與工程系(R)relaxedstate(T)tensestate

血中氧分子的運送：Lung氧分子HemoglobinMyoglobinMuscle靜脈動脈環(huán)境氧高時Hb快速吸收氧分子環(huán)境氧低時Hb迅速釋放氧分子釋放氧分子后Hb變回

Tstate任何一個亞基接受氧分子后，會增進其它亞基吸附氧分子的能力96環(huán)境科學(xué)與工程系*★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)。促進作用稱為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)抑制作用稱為負協(xié)同效應(yīng)(negativecooperativity)97環(huán)境科學(xué)與工程系★變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)凡蛋白質(zhì)（或亞基）因與某小分子物質(zhì)相互作用而發(fā)生構(gòu)象變化，導(dǎo)致蛋白質(zhì)（或亞基）功能的變化，稱為蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)。98環(huán)境科學(xué)與工程系(3)蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病

蛋白質(zhì)構(gòu)象?。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，嚴重時可導(dǎo)致疾病發(fā)生。99環(huán)境科學(xué)與工程系蛋白質(zhì)構(gòu)象病的機理：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。100環(huán)境科學(xué)與工程系

瘋牛病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。PrPc