分子 細(xì)胞與組織教學(xué)-生物大分子蛋白質(zhì)的化學(xué)特性結(jié)構(gòu)與功能ppt課件

1、生物大分子蛋白質(zhì)的化學(xué)生物大分子蛋白質(zhì)的化學(xué)特性、構(gòu)造與功能特性、構(gòu)造與功能第三章第三章蔡蓉蔡蓉, M.D. & Ph.D生物化學(xué)與分子細(xì)胞生物學(xué)系生物化學(xué)與分子細(xì)胞生物學(xué)系主要內(nèi)容主要內(nèi)容 蛋白質(zhì)的空間構(gòu)造蛋白質(zhì)的空間構(gòu)造 蛋白質(zhì)空間構(gòu)造和功能的關(guān)系蛋白質(zhì)空間構(gòu)造和功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)4 Levels of Protein Structure蛋白質(zhì)的空間構(gòu)造蛋白質(zhì)的空間構(gòu)造 第一節(jié)第一節(jié)一、蛋白質(zhì)的二級(jí)構(gòu)造一、蛋白質(zhì)的二級(jí)構(gòu)造蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的部分空間蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的部分空間構(gòu)造，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相

2、對(duì)空構(gòu)造，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。定義定義: : 主要的化學(xué)鍵：氫鍵主要的化學(xué)鍵：氫鍵 n所謂肽鏈主鏈骨架原子即所謂肽鏈主鏈骨架原子即N氨基氮、氨基氮、 C-碳原子和碳原子和Co羰基碳羰基碳3個(gè)原子個(gè)原子依次反復(fù)陳列。依次反復(fù)陳列。 蛋白質(zhì)二級(jí)構(gòu)造蛋白質(zhì)二級(jí)構(gòu)造一一-螺旋螺旋G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體萊納斯萊納斯卡爾卡爾鮑林鮑林萊納斯萊納斯卡爾卡爾鮑林鮑林Linus Carl Pauling，1901.2.28-1994.8.19.，美國(guó)著名化學(xué)家、量子化學(xué)和構(gòu)造生，美國(guó)著名化學(xué)家、量子化學(xué)和構(gòu)造生物學(xué)的先驅(qū)者之

3、一。物學(xué)的先驅(qū)者之一。1954年因在化學(xué)鍵方面的任務(wù)年因在化學(xué)鍵方面的任務(wù)獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，1962年因反對(duì)核彈在地面測(cè)試年因反對(duì)核彈在地面測(cè)試的行動(dòng)獲得諾貝爾和平獎(jiǎng)。的行動(dòng)獲得諾貝爾和平獎(jiǎng)。鮑林在生物大分子領(lǐng)域最初的任務(wù)是對(duì)血紅蛋白構(gòu)造鮑林在生物大分子領(lǐng)域最初的任務(wù)是對(duì)血紅蛋白構(gòu)造確實(shí)定。鮑林首先將確實(shí)定。鮑林首先將x-射線衍射晶體構(gòu)造測(cè)試的方法射線衍射晶體構(gòu)造測(cè)試的方法引入到蛋白質(zhì)構(gòu)造測(cè)定中來(lái)。結(jié)合血紅蛋白的晶體衍引入到蛋白質(zhì)構(gòu)造測(cè)定中來(lái)。結(jié)合血紅蛋白的晶體衍射圖譜，鮑林提出蛋白質(zhì)中的肽鏈在空間中是呈螺旋射圖譜，鮑林提出蛋白質(zhì)中的肽鏈在空間中是呈螺旋形陳列的，這就是最早的

4、形陳列的，這就是最早的 螺旋構(gòu)造模型。有科學(xué)史螺旋構(gòu)造模型。有科學(xué)史學(xué)者以為沃森和克里克提出的學(xué)者以為沃森和克里克提出的DNA雙螺旋構(gòu)造模型就雙螺旋構(gòu)造模型就是遭到了鮑林的影響。是遭到了鮑林的影響。1951年鮑林結(jié)合他在血紅蛋白年鮑林結(jié)合他在血紅蛋白進(jìn)展的實(shí)驗(yàn)研討，以及對(duì)肽鏈和肽平面化學(xué)構(gòu)造的實(shí)進(jìn)展的實(shí)驗(yàn)研討，以及對(duì)肽鏈和肽平面化學(xué)構(gòu)造的實(shí)際研討，提出了際研討，提出了螺旋和螺旋和折疊是蛋白質(zhì)二級(jí)構(gòu)造的根折疊是蛋白質(zhì)二級(jí)構(gòu)造的根本構(gòu)建單元的實(shí)際。這一實(shí)際成為本構(gòu)建單元的實(shí)際。這一實(shí)際成為20世紀(jì)生物化學(xué)假世紀(jì)生物化學(xué)假設(shè)干根本實(shí)際之一，影響深遠(yuǎn)。設(shè)干根本實(shí)際之一，影響深遠(yuǎn)。肌紅蛋白的三維空間構(gòu)造

5、肌紅蛋白的三維空間構(gòu)造三三-折疊折疊三三-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在中普遍存在 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角無(wú)規(guī)卷曲是用來(lái)論述沒(méi)有確定規(guī)律性的那部無(wú)規(guī)卷曲是用來(lái)論述沒(méi)有確定規(guī)律性的那部分肽鏈構(gòu)造。分肽鏈構(gòu)造。四四五超二級(jí)構(gòu)造和模體五超二級(jí)構(gòu)造和模體在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)構(gòu)造的肽段，在空間上相互接近，構(gòu)成一有二級(jí)構(gòu)造的肽段，在空間上相互接近，構(gòu)成一個(gè)有規(guī)那么的二級(jí)構(gòu)造組合，被稱為超二級(jí)構(gòu)造。個(gè)有規(guī)那么的二級(jí)構(gòu)造組合，被稱為超二級(jí)構(gòu)造。二級(jí)構(gòu)造組合方式有二級(jí)構(gòu)造組合方式有3種：種：， 。二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)構(gòu)造的肽段，

6、在空間二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)構(gòu)造的肽段，在空間上相互接近，構(gòu)成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，稱為上相互接近，構(gòu)成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，稱為模體模體(motif) 。模體是具有特殊功能的超二級(jí)構(gòu)造。模體是具有特殊功能的超二級(jí)構(gòu)造。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鈣離子的模體鋅指構(gòu)造鋅指構(gòu)造-螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)角或環(huán)環(huán)-螺旋模體螺旋模體鏈鏈-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈模體鏈鏈-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈模體模體常見的方式模體常見的方式二、蛋白質(zhì)的三級(jí)構(gòu)造二、蛋白質(zhì)的三級(jí)構(gòu)造疏水鍵、離子鍵、氫鍵和范德華力等。疏水鍵、離子鍵、氫鍵和范德華力等。n主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵: :整條肽鏈中全部氨基酸殘基的

7、相對(duì)空間位置。整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。即肽鏈中一切原子在三維空間的排布位置。即肽鏈中一切原子在三維空間的排布位置。n定義定義: :一三級(jí)構(gòu)造是指整條肽鏈中全部氨基酸一三級(jí)構(gòu)造是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置殘基的相對(duì)空間位置Water-Soluble Globular Proteins 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) N 端端 C端端構(gòu)造域是三級(jí)構(gòu)造層次上的獨(dú)立功能區(qū)構(gòu)造域是三級(jí)構(gòu)造層次上的獨(dú)立功能區(qū)分子量較大的蛋白質(zhì)?？烧郫B成多個(gè)構(gòu)造較分子量較大的蛋白質(zhì)?？烧郫B成多個(gè)構(gòu)造較為嚴(yán)密且穩(wěn)定的區(qū)域，并各行其功能，稱為構(gòu)造為嚴(yán)密且穩(wěn)定的區(qū)域，并各行其功能，稱為構(gòu)造域域 (dom

8、ain) 。 大多數(shù)構(gòu)造域含有序列上延續(xù)的大多數(shù)構(gòu)造域含有序列上延續(xù)的100至至200個(gè)氨基酸殘個(gè)氨基酸殘基，假設(shè)用限制性蛋白酶水解，含多個(gè)構(gòu)造域的蛋白基，假設(shè)用限制性蛋白酶水解，含多個(gè)構(gòu)造域的蛋白質(zhì)常分解出獨(dú)立的構(gòu)造域，而各構(gòu)造域的構(gòu)象可以根質(zhì)常分解出獨(dú)立的構(gòu)造域，而各構(gòu)造域的構(gòu)象可以根本不改動(dòng)，并堅(jiān)持其功能。本不改動(dòng)，并堅(jiān)持其功能。 超二級(jí)構(gòu)造那么不具備這種特點(diǎn)。超二級(jí)構(gòu)造那么不具備這種特點(diǎn)。 因此，構(gòu)造域也可看作是球狀蛋白質(zhì)的獨(dú)立折疊單位，因此，構(gòu)造域也可看作是球狀蛋白質(zhì)的獨(dú)立折疊單位，有較為獨(dú)立的三維空間構(gòu)造。有較為獨(dú)立的三維空間構(gòu)造。 蛋白質(zhì)的多肽鏈須折疊成正確的空間構(gòu)象蛋白質(zhì)的多肽

9、鏈須折疊成正確的空間構(gòu)象分子伴侶分子伴侶(chaperon)經(jīng)過(guò)提供一個(gè)維護(hù)環(huán)境從而經(jīng)過(guò)提供一個(gè)維護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或構(gòu)成四級(jí)構(gòu)造。加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或構(gòu)成四級(jí)構(gòu)造。分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨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，如此反復(fù)進(jìn)展可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，后松開，如此反復(fù)進(jìn)展可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。使肽鏈正確折疊。 分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。后，再誘導(dǎo)其正確折疊。 分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過(guò)程中二硫鍵的正確分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過(guò)程中二硫鍵的

10、正確構(gòu)成起了重要的作用。構(gòu)成起了重要的作用。 亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。三、蛋白質(zhì)的四級(jí)構(gòu)造三、蛋白質(zhì)的四級(jí)構(gòu)造蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的規(guī)劃和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)觸部位的規(guī)劃和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)構(gòu)造。構(gòu)造。許多功能性蛋白質(zhì)分子含有許多功能性蛋白質(zhì)分子含有2條或條或2條以上條以上多肽鏈。每一條多肽鏈都有完好的三級(jí)構(gòu)造，多肽鏈。每一條多肽鏈都有完好的三級(jí)構(gòu)造，稱為蛋白質(zhì)的亞基稱為蛋白質(zhì)的亞基 (subunit)。Quaternary Structure血紅蛋白血紅蛋白(hemoglobi

11、n，Hb)四、維系蛋白質(zhì)空間構(gòu)造的非共價(jià)鍵四、維系蛋白質(zhì)空間構(gòu)造的非共價(jià)鍵 二級(jí)構(gòu)造：氫鍵二級(jí)構(gòu)造：氫鍵 三級(jí)構(gòu)造：疏水鍵三級(jí)構(gòu)造：疏水鍵 四級(jí)構(gòu)造：鹽鍵四級(jí)構(gòu)造：鹽鍵五、二硫鍵五、二硫鍵蛋白質(zhì)構(gòu)造與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)造與功能的關(guān)系第二節(jié)第二節(jié)一一級(jí)構(gòu)造是空間構(gòu)象的根底一一級(jí)構(gòu)造是空間構(gòu)象的根底一、蛋白質(zhì)分子一級(jí)構(gòu)造和功能一、蛋白質(zhì)分子一級(jí)構(gòu)造和功能的關(guān)系的關(guān)系牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級(jí)構(gòu)造一級(jí)構(gòu)造二二硫硫鍵鍵 天然形狀，天然形狀，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊形狀，無(wú)活性非折疊形狀，無(wú)活性二一級(jí)構(gòu)造類似的蛋白質(zhì)具有類

12、似的高級(jí)二一級(jí)構(gòu)造類似的蛋白質(zhì)具有類似的高級(jí)構(gòu)造與功能構(gòu)造與功能一級(jí)構(gòu)造類似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象一級(jí)構(gòu)造類似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象以及功能也類似。以及功能也類似。 氨基酸殘基序號(hào)氨基酸殘基序號(hào) 胰島素胰島素 A5 A6 A10 A30 A5 A6 A10 A30 人人 Thr Ser Ile Thr Thr Ser Ile Thr 豬豬 Thr Ser Ile Ala Thr Ser Ile Ala 狗狗 Thr Ser Ile Ala Thr Ser Ile Ala 兔兔 Thr Gly Ile Ser Thr Gly Ile Ser 牛牛 Ala Gly Val Ala Ala

13、Gly Val Ala 羊羊 Ala Ser Val Ala Ala Ser Val Ala 馬馬 Thr Ser Ile Ala Thr Ser Ile Ala三氨基酸序列提供重要的生物進(jìn)化信息三氨基酸序列提供重要的生物進(jìn)化信息一些廣泛存在于生一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素素(cytochrome C)，比，比較它們的一級(jí)構(gòu)造，可較它們的一級(jí)構(gòu)造，可以協(xié)助了解物種進(jìn)化間以協(xié)助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。的關(guān)系。 四重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改動(dòng)可引起疾病四重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改動(dòng)可引起疾病例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val his leu thr pro

14、glu glu C(146)HbS 肽鏈肽鏈HbA 肽肽 鏈鏈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，這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為稱為“分子病。分子病。n肌紅蛋白肌紅蛋白/ /血紅蛋白血紅蛋白含有血紅素輔基含有血紅素輔基血紅素構(gòu)造血紅素構(gòu)造 二、蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)造和功能的關(guān)系二、蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)造和功能的關(guān)系一血紅蛋白亞基與肌紅蛋白構(gòu)造類似一血紅蛋白亞基與肌紅蛋白構(gòu)造類似n肌紅蛋白肌紅蛋白(myoglobin，Mb) 肌紅蛋白是一個(gè)只需三級(jí)肌紅蛋白是一個(gè)只需三級(jí)構(gòu)造的單鏈蛋白質(zhì)，有構(gòu)造的單鏈蛋白質(zhì)，有8段段-

15、螺螺旋構(gòu)造。旋構(gòu)造。血紅素分子中的兩個(gè)丙酸血紅素分子中的兩個(gè)丙酸側(cè)鏈以離子鍵方式與肽鏈中的側(cè)鏈以離子鍵方式與肽鏈中的兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的荷相連，加之肽鏈中的F8組氨組氨酸殘基還與酸殘基還與Fe2+構(gòu)成配位結(jié)合，構(gòu)成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。穩(wěn)定結(jié)合。 血紅蛋白血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白具有血紅蛋白具有4個(gè)亞個(gè)亞基組成的四級(jí)構(gòu)造，每基組成的四級(jí)構(gòu)造，每個(gè)亞基可結(jié)合個(gè)亞基可結(jié)合1個(gè)血紅素個(gè)血紅素并攜帶并攜帶1分子氧。分子氧。Hb亞基之間經(jīng)過(guò)亞基之間經(jīng)過(guò)8對(duì)鹽鍵，使對(duì)鹽鍵，使4個(gè)亞基

16、嚴(yán)密個(gè)亞基嚴(yán)密結(jié)合而構(gòu)成親水的球狀結(jié)合而構(gòu)成親水的球狀蛋白。蛋白。 脫氧脫氧Hb亞基間和亞基內(nèi)的鹽鍵亞基間和亞基內(nèi)的鹽鍵 Hb與與Mb一樣能可逆地與一樣能可逆地與O2結(jié)合，結(jié)合， Hb與與O2結(jié)合后稱為氧合結(jié)合后稱為氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百分的百分?jǐn)?shù)稱百分飽和度隨數(shù)稱百分飽和度隨O2濃度變化而改動(dòng)。濃度變化而改動(dòng)。二血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基二血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合與氧結(jié)合肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線的氧解離曲線協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其

17、配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合才干的景象，稱為協(xié)同效應(yīng)。合才干的景象，稱為協(xié)同效應(yīng)。 假設(shè)是促進(jìn)作用那么稱為正協(xié)同效應(yīng)假設(shè)是促進(jìn)作用那么稱為正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity)假設(shè)是抑制造用那么稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)假設(shè)是抑制造用那么稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negative cooperativity)血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進(jìn)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(dòng)。入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動(dòng)。別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)效應(yīng)(allosteric effect)蛋白質(zhì)空間構(gòu)

18、造的改動(dòng)伴隨其功蛋白質(zhì)空間構(gòu)造的改動(dòng)伴隨其功能的變化，稱為別構(gòu)效應(yīng)。能的變化，稱為別構(gòu)效應(yīng)。三蛋白質(zhì)構(gòu)象改動(dòng)可引起疾病三蛋白質(zhì)構(gòu)象改動(dòng)可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。杭僭O(shè)蛋白質(zhì)的折疊發(fā)蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：假設(shè)蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，雖然其一級(jí)構(gòu)造不變，但蛋白質(zhì)的生錯(cuò)誤，雖然其一級(jí)構(gòu)造不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改動(dòng)，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可構(gòu)象發(fā)生改動(dòng)，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生。導(dǎo)致疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)構(gòu)象改動(dòng)導(dǎo)致疾病的機(jī)理：有些蛋蛋白質(zhì)構(gòu)象改動(dòng)導(dǎo)致疾病的機(jī)理：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常構(gòu)成抗蛋白水解白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常構(gòu)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)酶的淀粉樣纖維沉

19、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動(dòng)。為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改動(dòng)。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為全為-折疊的折疊的PrPsc，從而致病。，從而致病。瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改動(dòng)瘋牛病中的

20、蛋白質(zhì)構(gòu)象改動(dòng)第三節(jié)第三節(jié)蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)一、大分子親水膠體性質(zhì)一、大分子親水膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬(wàn)至萬(wàn)至100萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)1100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。為膠粒范圍之內(nèi)。 顆粒外表電荷顆粒外表電荷 水化膜水化膜n蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的要素蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的要素:+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)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)顆粒不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸酸堿堿酸酸

21、堿堿酸酸堿堿脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉溶液中蛋白質(zhì)的聚沉二、兩性解離與等電點(diǎn)二、兩性解離與等電點(diǎn)蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，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)，在一定的溶液氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液pH條條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。稱為蛋

22、白質(zhì)的等電點(diǎn)。n蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)( isoelectric point, pI)三、紫外吸收特征與蛋白質(zhì)定量分析三、紫外吸收特征與蛋白質(zhì)定量分析由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在和色氨酸，因此在280nm波優(yōu)點(diǎn)有特征性吸收波優(yōu)點(diǎn)有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的峰。蛋白質(zhì)的A280與其濃度呈正比關(guān)系，因此與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定?？勺鞯鞍踪|(zhì)定量測(cè)定。蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反響。三酮反響。 蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共

23、熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反響稱為雙硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反響稱為雙縮脲反響，雙縮脲反響可用來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解縮脲反響，雙縮脲反響可用來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。程度。運(yùn)用蛋白質(zhì)呈色反響可測(cè)定蛋白質(zhì)溶液運(yùn)用蛋白質(zhì)呈色反響可測(cè)定蛋白質(zhì)溶液含量含量 茚三酮反響茚三酮反響(ninhydrin reaction)雙縮脲反響雙縮脲反響(biuret reaction)四、蛋白質(zhì)的變性四、蛋白質(zhì)的變性在某些物理和化學(xué)要素作用下，其特定的在某些物理和化學(xué)要素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間構(gòu)造變成無(wú)空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間構(gòu)造變成無(wú)序的空間構(gòu)造，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改動(dòng)和生序的空間構(gòu)造，從而導(dǎo)

24、致其理化性質(zhì)改動(dòng)和生物活性的喪失。物活性的喪失。n蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(denaturation)n呵斥變性的要素呵斥變性的要素: :n如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等屬離子及生物堿試劑等 。 n變性的本質(zhì)變性的本質(zhì): :破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改動(dòng)蛋白破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改動(dòng)蛋白質(zhì)的一級(jí)構(gòu)造。質(zhì)的一級(jí)構(gòu)造。n 運(yùn)用舉例運(yùn)用舉例: :n臨床醫(yī)學(xué)上，變性要素常被運(yùn)用來(lái)消毒及滅菌。臨床醫(yī)學(xué)上，變性要素常被運(yùn)用來(lái)消毒及滅菌。n此外此外, , 防止蛋白量變性也是有效保管蛋白質(zhì)制防止蛋白量變性也是有效保管蛋白質(zhì)制劑如疫苗等的必要

25、條件。劑如疫苗等的必要條件。 假設(shè)蛋白量變性程度較輕，去除變性要假設(shè)蛋白量變性程度較輕，去除變性要素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的素后，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)性構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性(renaturation) 。 天然形狀，天然形狀，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊形狀，無(wú)活性非折疊形狀，無(wú)活性在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集，因此從溶液中析出。鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集，因此從溶液中析出。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉變性

26、的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。淀，但并不變性。 蛋白量變性后的絮狀物加熱可變成比較鞏固蛋白量變性后的絮狀物加熱可變成比較鞏固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。 n蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)沉淀n蛋白質(zhì)的凝固作用蛋白質(zhì)的凝固作用(protein coagulation)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定。子量的測(cè)定。等電聚焦電泳，經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差別而分等電聚焦電泳，經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差別而分別蛋白質(zhì)的電泳方法。別蛋白質(zhì)的電泳方法。雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研討的重要技術(shù)。雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研討的重要技術(shù)。n幾種重要的蛋白質(zhì)電泳幾種重要的蛋白質(zhì)電泳: :一、掌握一、掌握 1. 蛋白質(zhì)的構(gòu)造與功能：蛋白質(zhì)的構(gòu)造與功能：1) 二級(jí)構(gòu)造的概念和各種二級(jí)構(gòu)造根本單元的特征二級(jí)構(gòu)造的概念和各種二級(jí)