蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能

1、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的多樣性蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的多樣性 山西大學(xué)生物技術(shù)研究所山西大學(xué)生物技術(shù)研究所 李玉英李玉英Diversity of Structure and Function of Protein問題討論：?jiǎn)栴}討論： 1.1.你能夠說出多少種富含蛋白質(zhì)的食品？你能夠說出多少種富含蛋白質(zhì)的食品？2.2.為什么有些食品中要添加某些氨基酸？為什么有些食品中要添加某些氨基酸？3.3.你知道蛋白質(zhì)在生命活動(dòng)中的主要作用有哪些？你知道蛋白質(zhì)在生命活動(dòng)中的主要作用有哪些？當(dāng)你購(gòu)買某些食品時(shí)當(dāng)你購(gòu)買某些食品時(shí), ,包裝上常附有食品成分說明包裝上常附有食品成分說明. .你你會(huì)發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)是許多食品的重要成分會(huì)

2、發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)是許多食品的重要成分, ,有時(shí)還會(huì)添加有時(shí)還會(huì)添加某些氨基酸的食品某些氨基酸的食品. .一、什么是蛋白質(zhì)一、什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸是由許多氨基酸(amino acids)通過肽鍵通過肽鍵(peptide bond)相連形成的高相連形成的高分子含氮化合物。分子含氮化合物。二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性二、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蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分分布廣：分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)蛋白質(zhì)是

3、細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的分子，占人體干重的45，某些組織含量更，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80。(1) (1) 構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)（結(jié)構(gòu)蛋白）（結(jié)構(gòu)蛋白）例：肌肉的收縮蛋白，生物膜系統(tǒng)中的蛋白，頭發(fā)，蛛絲和蠶例：肌肉的收縮蛋白，生物膜系統(tǒng)中的蛋白，頭發(fā)，蛛絲和蠶絲等絲等 圖圖2. 2. 蛋白質(zhì)功能的多樣性蛋白質(zhì)功能的多樣性The protein keratin is the chief structural components of hair, scales, horn, wool, nails and

4、 feathers.(2) (2) 參與生物體內(nèi)的各種生理功能參與生物體內(nèi)的各種生理功能（功能蛋白功能蛋白）催化功能催化功能：如細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化。而：如細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化。而絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì) 圖圖免疫功能免疫功能：有些蛋白質(zhì)有免疫功能。：有些蛋白質(zhì)有免疫功能。 如抗體，纖維蛋白如抗體，纖維蛋白，凝血酶，蛇毒，細(xì)菌毒素，凝血酶，蛇毒，細(xì)菌毒素， 植物毒蛋白植物毒蛋白 Chymotrypsin with its active siteFireflies emit light catalyzed by luciferase with ATP血紅蛋白血紅蛋

5、白： 運(yùn)輸氧運(yùn)輸氧 血漿脂蛋白：血漿脂蛋白：運(yùn)輸各種脂類運(yùn)輸各種脂類運(yùn)鐵蛋白運(yùn)鐵蛋白： 運(yùn)輸鐵離子運(yùn)輸鐵離子清清 蛋蛋 白白： 與多種微溶物質(zhì)結(jié)合形成與多種微溶物質(zhì)結(jié)合形成 復(fù)合物后運(yùn)輸復(fù)合物后運(yùn)輸運(yùn)輸功能：運(yùn)輸功能：肌紅肌紅蛋白蛋白和和血紅血紅蛋白蛋白Erythrocytes contain a large amount of hemoglobins, the oxygen-transporting protein.能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的貯存能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的貯存 植物種子和動(dòng)物卵：鐵蛋白植物種子和動(dòng)物卵：鐵蛋白運(yùn)動(dòng)功能運(yùn)動(dòng)功能肌肉收縮和細(xì)胞的游動(dòng)：肌肉收縮和細(xì)胞的游動(dòng)：actin and myos

6、in微管蛋白：微管蛋白：Tubulin 動(dòng)力蛋白：動(dòng)力蛋白：dynein 傳遞神經(jīng)沖動(dòng)傳遞神經(jīng)沖動(dòng) 視紫紅質(zhì) Rhodopsin ，乙酰膽堿 Acetylcholine Acetylcholine and its receptor參與物質(zhì)代謝調(diào)控參與物質(zhì)代謝調(diào)控：蛋白激酶蛋白激酶A,A,蛋白激酶蛋白激酶C,C,磷磷酸化酶酸化酶a,a,鈣調(diào)蛋白鈣調(diào)蛋白,G,G蛋白蛋白, ,腺苷酸環(huán)化酶等。腺苷酸環(huán)化酶等。參與生理功能調(diào)控：參與生理功能調(diào)控：多種生長(zhǎng)因子，如表皮生多種生長(zhǎng)因子，如表皮生長(zhǎng)因子等蛋白質(zhì)類激素，如胰島素等。長(zhǎng)因子等蛋白質(zhì)類激素，如胰島素等。參與基因調(diào)控：參與基因調(diào)控： 組蛋白、非組蛋白

7、、阻遏蛋組蛋白、非組蛋白、阻遏蛋白、基因激活蛋白等。白、基因激活蛋白等。調(diào)控功能：調(diào)控功能：其他功能其他功能 抗凍蛋白：南極魚抗凍蛋白：南極魚 防衛(wèi)和開發(fā)作用的一些蛋白防衛(wèi)和開發(fā)作用的一些蛋白 ：溶血蛋白和溶血蛋白和神經(jīng)毒蛋白神經(jīng)毒蛋白 特殊的熱穩(wěn)定蛋白特殊的熱穩(wěn)定蛋白 ：Taq 酶酶 總之，一切生命活動(dòng)都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)總之，一切生命活動(dòng)都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者的主要承擔(dān)者三三. . 蛋白質(zhì)的分子組成（The molecule composition of protein）元素組成： 有些蛋白質(zhì)含有少量有些蛋白質(zhì)含有少量磷磷或金屬元素或金屬元素鐵、銅、鋅、錳

8、、鈷、鉬鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有還含有碘碘 。 各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為各種蛋白質(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(cè)由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋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：白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量克樣品中蛋白質(zhì)的含量 ( g % )= 每克樣品含氮克數(shù)每克樣品含氮克數(shù) 6.251001/16% 蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn). . 氨基酸氨基酸 組成蛋白質(zhì)的基本單位組成蛋白質(zhì)的基本單位存在自然

9、界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300300余種，但組余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有2020種，且均屬種，且均屬 L-L-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H 非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸 極性中性氨基酸極性中性氨基酸 酸性氨基酸酸性氨基酸 堿性氨基酸堿性氨基酸（一）氨基酸的分類（一）氨基酸的分類* * 20 20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下種氨基酸的英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下: :甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 al

10、anine Ala A 6.00纈氨酸纈氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 異亮氨酸異亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.30非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89絲氨酸絲氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine M

11、et M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 蘇氨酸蘇氨酸 threonine Thr T 5.602. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22賴氨酸賴氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)在中性溶液中解離后帶負(fù)電荷的

12、氨基側(cè)鏈基團(tuán)在中性溶液中解離后帶負(fù)電荷的氨基酸。酸。側(cè)鏈基團(tuán)在中性溶液中解離后帶正電荷的氨基酸。側(cè)鏈基團(tuán)在中性溶液中解離后帶正電荷的氨基酸。幾種特殊氨基酸幾種特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亞氨基酸）（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-C

13、OO-+NH3（二）氨基酸的理化性質(zhì)（二）氨基酸的理化性質(zhì)1. 1. 兩性解離及等電點(diǎn)兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處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。溶液的酸堿度。等電點(diǎn)等電點(diǎn)(isoelectric point, pI)(isoelectric point, pI) 在某一在某一pHpH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的電中性。此時(shí)溶液的pHpH值值稱為該氨基酸的稱為該氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)。pH=pI+OH-pHpI+H+O

14、H-+H+pH GTA(Val) F 分子進(jìn)化分子進(jìn)化 細(xì)胞色素細(xì)胞色素c c 是由是由104104個(gè)氨基酸組個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)。比較成的蛋白質(zhì)。比較5050種不同的種不同的生物，發(fā)現(xiàn)由生物，發(fā)現(xiàn)由3535個(gè)是保守的。個(gè)是保守的。凡與人類親緣關(guān)系越遠(yuǎn)的生物，凡與人類親緣關(guān)系越遠(yuǎn)的生物，其氨基酸順序與人類的差異越大。其氨基酸順序與人類的差異越大。從細(xì)胞色素從細(xì)胞色素c c的一級(jí)結(jié)構(gòu)看生物進(jìn)化的一級(jí)結(jié)構(gòu)看生物進(jìn)化F 蛋白質(zhì)前體的激活蛋白質(zhì)前體的激活 一些蛋白質(zhì)或酶在一些蛋白質(zhì)或酶在細(xì)胞中首先合成細(xì)胞中首先合成(翻譯翻譯)的是其前體的是其前體,在成為有在成為有功能的蛋白質(zhì)或酶之功能的蛋白質(zhì)或酶之前

15、需要激活前需要激活. 例如例如,胰島素胰島素(insulin ).的前體是胰島素原的前體是胰島素原(proinsulin),要在切除要在切除C肽之后才轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚噪闹蟛呸D(zhuǎn)變?yōu)榛钚缘囊葝u素的胰島素胰島素原的一級(jí)結(jié)構(gòu)胰島素原的一級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的正確折疊與分子伴侶蛋白質(zhì)的正確折疊與分子伴侶 多肽鏈的特定空間結(jié)構(gòu)是其功能的保證。多肽鏈的特定空間結(jié)構(gòu)是其功能的保證。肽鏈的正確折疊或者亞基的裝配常常需要由一些蛋白質(zhì)，例如熱激肽鏈的正確折疊或者亞基的裝配常常需要由一些蛋白質(zhì)，例如熱激蛋白蛋白（Heat shock protein , Hsp）和某些酶的幫助，并且消耗和某些酶的幫助，并且消耗ATPATP。但是

16、，這樣的蛋白質(zhì)與酶并不加入到最終的折疊產(chǎn)物或裝配復(fù)合物但是，這樣的蛋白質(zhì)與酶并不加入到最終的折疊產(chǎn)物或裝配復(fù)合物中。它們被稱為中。它們被稱為分子伴侶分子伴侶（molecular chaperone）。 分子伴侶分子伴侶分子伴侶分子伴侶(chaperon)通過提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從通過提供一個(gè)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(jí)結(jié)構(gòu)。而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級(jí)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(cuò)誤的聚集發(fā)生，后松開，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。使肽鏈正確折疊。 * *

17、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)分子折疊過程中二硫鍵的正確分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。形成起了重要的作用。 蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病 蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)的折疊發(fā)生：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)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(shí)可導(dǎo)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病

18、的機(jī)理：有些蛋：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解白質(zhì)錯(cuò)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)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。為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類疾病包括這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老：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。瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變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P

19、rP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)變成全在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為為-折疊的折疊的PrPsc，從而致病。，從而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病瘋牛病病牛的海綿樣腦組織瘋牛病病牛的海綿樣腦組織瘋牛病瘋牛病(BSE)可可能是由于朊蛋白能是由于朊蛋白（Pron protein，PrP）的錯(cuò)誤折疊引起的錯(cuò)誤折疊引起的的肌紅蛋白（肌紅蛋白（myoglobinmyoglobin） 是由一條肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成的結(jié)合蛋白，是由一條肽鏈和一個(gè)血紅素輔基組成的結(jié)合蛋白，是肌肉內(nèi)儲(chǔ)存氧的蛋白質(zhì)，它的氧飽和曲線為雙是肌肉內(nèi)儲(chǔ)

20、存氧的蛋白質(zhì)，它的氧飽和曲線為雙曲線型。曲線型。 血紅蛋白（血紅蛋白（hemoglobinhemoglobin） 是由含有血紅素輔基的4個(gè)亞基組成的寡聚蛋白。血紅蛋白負(fù)責(zé)將氧由肺運(yùn)輸?shù)酵庵芙M織，它的氧飽和曲線為S型。 肌紅肌紅蛋白蛋白和和血紅血紅蛋白蛋白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)合后稱為結(jié)合后稱為氧合氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)（稱（稱百分飽和度百分飽和度）隨）隨O2濃度變化而改變。濃度變化而改變。血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧 血紅蛋白和肌紅蛋白的氧合曲線血紅蛋白和肌紅蛋白的氧合曲線 與肌紅蛋白相比，

21、血紅蛋白的多個(gè)亞基之間的相互作用使其與氧的結(jié)合與肌紅蛋白相比，血紅蛋白的多個(gè)亞基之間的相互作用使其與氧的結(jié)合能力總體上削弱了（氧合曲線右移能力總體上削弱了（氧合曲線右移, ,由雙曲線轉(zhuǎn)變成由雙曲線轉(zhuǎn)變成S S形曲線），但是賦予了形曲線），但是賦予了其新的能力其新的能力 可以容易地將其結(jié)合的氧從氧分壓高的組織（肺泡）向氧可以容易地將其結(jié)合的氧從氧分壓高的組織（肺泡）向氧分壓低的組織（肌肉）輸送和轉(zhuǎn)移。分壓低的組織（肌肉）輸送和轉(zhuǎn)移。* 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)合一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)

22、合能后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)。 如果是促進(jìn)作用則稱為如果是促進(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity)如果是抑制作用則稱為如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng) (negative cooperativity)O2血紅素與氧結(jié)血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑合后，鐵原子半徑變小，就能進(jìn)入卟變小，就能進(jìn)入卟啉環(huán)的小孔中，繼啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的而引起肽鏈位置的變動(dòng)。變動(dòng)。 蛋白質(zhì)的變構(gòu)與血紅蛋白的輸氧功能蛋白質(zhì)的變構(gòu)與血紅蛋白的輸氧功能 變構(gòu)作用變構(gòu)作用（Allosteric effec

23、t ）是指效應(yīng)劑（變構(gòu)劑）作用于多亞基是指效應(yīng)劑（變構(gòu)劑）作用于多亞基的蛋白質(zhì)或酶的某個(gè)亞基后，導(dǎo)致其構(gòu)象改變，繼而引起其他亞基的蛋白質(zhì)或酶的某個(gè)亞基后，導(dǎo)致其構(gòu)象改變，繼而引起其他亞基構(gòu)象的改變，結(jié)果是蛋白質(zhì)或酶的生物活性的變化?？赡苁亲儤?gòu)激構(gòu)象的改變，結(jié)果是蛋白質(zhì)或酶的生物活性的變化?？赡苁亲儤?gòu)激活，也可能是變構(gòu)抑制?；睿部赡苁亲儤?gòu)抑制。血紅蛋白中的血紅蛋白中的4 4個(gè)亞基與氧分子的親和性不同。氧分子與血紅蛋白的個(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，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，從而改變了其

24、他亞基與氧的結(jié)合能力。（郵票模型）從而改變了其他亞基與氧的結(jié)合能力。（郵票模型）氧合可以引發(fā)維系血紅蛋白氧合可以引發(fā)維系血紅蛋白4個(gè)亞基的個(gè)亞基的8對(duì)離子鍵相繼斷開，從比較對(duì)離子鍵相繼斷開，從比較緊湊的緊湊的T構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^松弛的構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)楸容^松弛的R構(gòu)象。構(gòu)象。煤氣中毒的機(jī)制 一氧化碳（CO）也能與血紅素Fe原子結(jié)合。由于CO與血紅蛋白結(jié)合的能力是O2的200倍，因此，人體吸入少量的CO即可完全抑制血紅蛋白與O2的結(jié)合，從而造成缺氧死亡。 急救方法是盡快將病人轉(zhuǎn)移到富含O2的環(huán)境中（如新鮮空氣、純氧氣或高壓氧氣），使與血紅素結(jié)合的CO被O2置換出來。蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與分離純化蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

25、與分離純化The Physical and Chemical Characters and Separation and Purification of Protein（一）蛋白質(zhì)的兩性電離（一）蛋白質(zhì)的兩性電離 一、理化性質(zhì)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，蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基氨基酸殘基側(cè)鏈側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液中某些基團(tuán)，在一定的溶液pHpH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)。 * 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)( isoelectric point, pI) 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于

26、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稱為稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。（二）（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至萬至100萬之巨，其分子的直徑可達(dá)萬之巨，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)。 * * 蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷顆粒表面電荷水化膜水化膜+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)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)

27、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（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固 * 蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(denaturation)在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無被破壞，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)改變和序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生生物活性物活性

28、的喪失。的喪失。 造成變性的因素造成變性的因素如如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、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重金屬離子及生物堿試劑等 。 變性的本質(zhì)變性的本質(zhì) 破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。滅菌。此外此外, , 防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)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。制劑（如疫苗等）的必要條件。 若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋

29、白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)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，稱為象和功能，稱為復(fù)性復(fù)性(renaturation) 。 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，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狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活性蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.測(cè)定多肽鏈的數(shù)目（N-末端分析法）；2.；3.分析每一條多肽鏈的氨基酸組成；4.；56.測(cè)定各小肽段的氨基酸序列；7.重建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)；8.確定二硫鍵的位置。The amino acid sequence of short polypeptide chain

30、s can be determined by chemical methods.Sanger worked out the first amino acid sequence of a peptide (bovine insulin) in 1953.He accomplished this by using 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene(1- 氟氟-2，4-硝基苯）硝基苯）to react with the N-terminal residues of cleaved short peptides. 100 g of insulin were consumed over ten years to determine the sequence. The peptide chains were cut into 150 fragments of different lengths. He was awarded the Nobel Prize in 1958 in chemistry for this breakthrough invention.測(cè)定肽鏈氨基酸序列的其他方法測(cè)定肽鏈氨基酸序列的其他方法1.1.酶解法：酶解法：原理：利用肽鏈外切酶或稱外肽酶（原理：利用肽鏈外切酶或稱外肽酶（exopeptidaseexopep