第1章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能課件

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一章StructureandFunctionofProtein第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能一、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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：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％。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能1.催化功能-酶2.調(diào)節(jié)功能-激素、基因調(diào)控因子3.轉(zhuǎn)運功能-膜轉(zhuǎn)運蛋白、血紅/血清蛋白4.貯存功能-乳、蛋、谷蛋白5.運動功能-鞭毛、肌肉蛋白6.結(jié)構(gòu)成分-皮、毛、骨、牙、細(xì)胞骨架7.支架作用-接頭蛋白8.防御功能-免疫球蛋白9.異常功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponent

ofProtein第一節(jié)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N和S。

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

。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

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)元素組成的特點第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能一、氨基酸

——組成蛋白質(zhì)的基本單位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）。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能手性化合物是指分子量、分子結(jié)構(gòu)相同，但左右排列相反，如實物與其鏡中的映體。LevorotatoryDextorotatory,第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能----C-C-C-C-COOHγβα----C-C-C-C(NH2)-COOHα-氨基酸----C-C-C(NH2)-C-COOHβ-氨基酸----C-C(NH2)-C-C-COOHγ-氨基酸什么是α-氨基酸？第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能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（一）氨基酸的分類*20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號及分類如下:第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00纈氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

異亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非極性疏水性氨基酸第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能色氨酸

tryptophanTryW

5.89絲氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTryY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

蘇氨酸

threonineThrT5.602.極性中性氨基酸第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（二）氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離及等電點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(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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能pH=pI+OH-pH>pI+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能2.紫外吸收色氨酸、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第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能3.茚三酮反應(yīng)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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能二、肽*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）肽(peptide)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能*肽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……*

肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團(tuán)不全，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)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C末端：多肽鏈中有自由羧基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能N末端C末端牛核糖核酸酶第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（二）幾種生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能谷胱甘肽能幫助保持正常的免疫系統(tǒng)的功能，并具有抗氧化作用和整合解毒作用，半胱氨酸上的巰基為其活性基團(tuán)（故常簡寫為G-SH），易與某些藥物（如撲熱息痛）、毒素（如自由基、碘乙酸、芥子氣，鉛、汞、砷等重金屬）等結(jié)合，而具有整合解毒作用。谷胱甘肽具有廣譜解毒作用，不僅可用于藥物，更可作為功能性食品的基料，在延緩衰老、增強免疫力、抗腫瘤等功能性食品廣泛應(yīng)用。谷胱甘肽廣泛存在于動、植物中，在生物體內(nèi)有著重要的作用。在面包酵母、小麥胚芽和動物肝臟中的含量很高，達(dá)100～1000mg/100g，在人體血液中含26～34mg/100g，雞血中含58～73mg/100g，豬血中含10～15mg/100g，在西紅柿、菠蘿、黃瓜中含量也較高（12～33mg/100g），而在甘薯、綠豆芽、洋蔥、香菇中含量較低（0.06～0.7mg/100g）。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽

神經(jīng)肽(neuropeptide)2.多肽類激素及神經(jīng)肽第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括

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)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能定義蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。一、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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能一級結(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)及不同動物胰島素在A鏈中的差異第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能肽鍵----C-C-C-C-COOHγβα第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能肽鍵和肽單元肽單元兩個肽單元肽鍵中的4個原子及相鄰的2個α-C原子重復(fù)形成的長鏈結(jié)構(gòu)

----C-C-C-C-COOHγβα第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能①肽鍵中C-N鍵有部分雙鍵性質(zhì)

——不能自由旋轉(zhuǎn)②組成肽鍵原子處于同一平面（肽平面）③鍵長及鍵角一定④大多數(shù)情況以反式結(jié)構(gòu)存在第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能化學(xué)中的順式與反式 2-丁烯CH3CH=CHCH3順反異構(gòu)體順-2-丁烯反-2-丁烯第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能定義順反異構(gòu)是構(gòu)型異構(gòu)的一種形式雙鍵碳原子上所連的原子或基團(tuán)中兩個相同者的位置來決定異構(gòu)體的類型。同側(cè)：順式異構(gòu)(cis-isomerism)

異側(cè)：反式異構(gòu)(trans-isomerism)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能順反異構(gòu)體的不同點沸點：4℃沸點：1℃燃燒熱：2536KJ/mol燃燒熱：2532KJ/mol極性不同穩(wěn)定性不同第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能幾個順反異構(gòu)的典型例子人工合成的雌激素物質(zhì)由于羥基距離的不同，反式已烯雌酚的活性強于順式已烯雌酚順-己烯雌酚反-己烯雌酚雌二醇第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能馬來酸有毒，富馬酸無毒都是化工原料，但富馬酸有一定的醫(yī)藥作用馬來酸富馬酸第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能順鉑可抑制癌細(xì)胞的DNA復(fù)制過程，有較強的廣譜抗癌作用。臨床用于卵巢癌、前列腺癌、睪丸癌、肺癌、鼻咽癌等多種癌癥治療反鉑不僅不能治療癌癥,腎毒性也比順鉑大.順鉑反鉑第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能二、蛋白質(zhì)的二級結(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

第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

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)

第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（二）

-螺旋螺距0.54nm每圈含3.6個AA殘基

每個AA殘基占0.15nm

繞軸旋轉(zhuǎn)100°鏈內(nèi)形成氫鍵與軸平行多為右手螺旋第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能具有7個跨膜肽段的膜蛋白多肽鏈來回跨膜折疊7個α螺旋段反平行裝配如細(xì)菌紫膜質(zhì)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能胞外結(jié)構(gòu)域第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能大纖維鱗狀細(xì)胞皮層細(xì)胞微纖維微原纖維初原纖維

α螺旋第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（三）

-折疊由兩/多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成。肽鏈主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能β桶型膜蛋白—膜孔蛋白以大β折疊片形式橫跨膜如膜孔蛋白第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（四）

-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲

-轉(zhuǎn)角肽鏈主鏈骨架180°的回折結(jié)構(gòu)特點：由4個連續(xù)的AA殘基組成第一個殘基C=O第四個殘基NH第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

——泛指不能歸入明確的二級結(jié)構(gòu)如折疊片和螺旋的多肽片斷。無規(guī)卷曲（randomcoil）第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能富含金屬或二硫鍵（小的不規(guī)則）蛋白質(zhì)

鐵氧還原蛋白第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（五）模體在許多蛋白質(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，形成一個特殊的空間構(gòu)象，被稱為模體(motif)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體

鋅指結(jié)構(gòu)

第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（六）氨基酸殘基的側(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)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能一段肽鏈有多個酸性氨基酸殘基相鄰，則在pH7.0時這些殘基的游離羧基都帶負(fù)電荷，彼此相斥，妨礙α-螺旋的形成。同樣，多個堿性氨基酸殘基在一肽段內(nèi)，由于正電荷相斥，也妨礙α-螺旋的形成。天冬酰胺、亮氨酸的側(cè)鏈很大，也會影響α-螺旋形成。脯氨酸的結(jié)構(gòu)不利于形成α-螺旋。形成β-折疊的肽段要求氨基酸殘基的側(cè)鏈較小，才能容許兩條肽段彼此靠近。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能三、蛋白質(zhì)的三級結(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。（一）定義第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

肌紅蛋白(Mb)N端C端第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域大分子蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)常可分割成一個或數(shù)個球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能Ⅳ型膠原酶的結(jié)構(gòu)域動態(tài)圖第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（三）分子伴侶分子伴侶(chaperon)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)。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)行可防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。四、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)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，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)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)

血紅蛋白具有4個亞基組成的四級結(jié)構(gòu)。Hb各亞基的三級結(jié)構(gòu)與Mb極為相似。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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的一、二、三、四級結(jié)構(gòu)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能五、蛋白質(zhì)的分類（1）、依據(jù)外形分類球狀蛋白質(zhì)：globularprotein

纖維狀蛋白質(zhì)：fibrousprotein

膜蛋白質(zhì)：membraneprotein

第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能簡單蛋白

simpleprotein

單純蛋白，僅由氨基酸組成結(jié)合蛋白

conjugatedprotein由簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成（2）、依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能簡

單

蛋

白清蛋白和球蛋白albuminandglobulin

廣泛存在于動物組織谷蛋白和醇溶谷蛋白glutelinandprolamin

植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸/堿精蛋白和組蛋白堿性蛋白存在于細(xì)胞核硬蛋白

第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能結(jié)

合

蛋

白色蛋白：簡單蛋白+色素物質(zhì)糖蛋白：簡單蛋白+糖類物質(zhì)脂蛋白：簡單蛋白+脂類結(jié)合核蛋白：簡單蛋白+核酸第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（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)與功能的關(guān)系牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)二硫鍵第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

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)，無活性第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（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)與功能一級結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象以及功能也相似。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能────────────────────────

氨基酸殘基序號胰島素───────────────

A5A6A10B30────────────────────────

人ThrSerIleThr

豬ThrSerIleAla

狗ThrSerIleAla

兔ThrGlyIleSer

牛AlaGlyValAla

羊AlaSerValAla

馬ThrSerIleAla────────────────────────第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)和促黑激素(α-MSH,β-MSH)共有一段相同的氨基酸序列，因此，ACTH也可促進(jìn)皮下黑色素生成但作用較弱。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

(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c(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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能從細(xì)胞色素c的一級結(jié)構(gòu)看生物進(jìn)化

物種進(jìn)化過程中越接近的生物，細(xì)胞色素的一級結(jié)構(gòu)越相似第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（四）一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系例：鐮刀形紅細(xì)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)

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”。纈第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能鐮刀狀貧血病—血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細(xì)胞，患者因此缺氧窒息正常細(xì)胞鐮刀形細(xì)胞它是最早認(rèn)識的一種分子病死亡率極高由于遺傳基因突變導(dǎo)致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)突變第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能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。（二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線氧飽和度氧分壓第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能(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(jìn)其它亞基吸附氧分子的能力第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能TstateRstate第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能*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)第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能血紅素與氧結(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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能變構(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)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病蛋白質(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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變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-折疊正常瘋牛病第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能正常的Prion蛋白含有大量的α螺旋病變的Prion蛋白含有更多的β折疊第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與分離純化ThePhysicalandChemicalCharactersandSeparationandPurificationofProtein第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（一）蛋白質(zhì)的兩性電離一、理化性質(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)，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(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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(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)。*蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷水化膜膠體是一種均勻混合物第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能+++++++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)的聚沉第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固*蛋白質(zhì)的變性(denaturation)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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

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。

變性的本質(zhì)——

破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

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。

第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能若蛋白質(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)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

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)，無活性第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能*蛋白質(zhì)沉淀在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會相互纏繞繼而聚集，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)的凝固作用(proteincoagulation)蛋白質(zhì)變性后的絮狀物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。

第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（四）蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)⒈茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)

蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。⒉雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能二、蛋白質(zhì)的分離和純化（一）透析及超濾法*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。*超濾法

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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能血液透析小分子溶出小分子被帶出透析機透析液加壓血液第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（二）丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀*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。*鹽析(saltprecipitation)是將硫酸銨、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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能鹽析向蛋白質(zhì)溶液中加入大量硫酸銨后蛋白質(zhì)會沉淀析出原因？蛋白質(zhì)脫去水化層而聚集沉淀鹽析（（NH4）2SO4）第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能*

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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（三）電泳蛋白質(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。

第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能幾種重要的蛋白質(zhì)電泳*SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量的測定。*等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。*雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能聚丙烯酰胺凝膠電泳第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能等電聚焦電泳等電聚焦電泳第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能雙向電泳雙向凝膠電泳第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能（四）層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理待分離蛋白質(zhì)溶液（流動相）經(jīng)過一個固態(tài)物質(zhì)（固定相）時，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。第1章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)分離常用的層析方法*離子交換層析：利用各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同進(jìn)行分離。*凝膠過濾(gelfiltra