生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件

蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸為單位組成的一類重要的生物大分子，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。

蛋白質(zhì)的化學蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸為單位組成的一類重要的第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成

蛋白質(zhì)分子中主要的元素組成是：C、H、O、N、S等。其中N元素的含量相對穩(wěn)定，約為16%，故每克氮相當于6.25克蛋白質(zhì)。

第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)分子中主要的元素組成一、氨基酸(aminoacid)組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸。如將天然的蛋白質(zhì)完全水解，最后都可得到約二十種不同的氨基酸。除脯氨酸和甘氨酸外，其余均屬于L-α-氨基酸。

一、氨基酸(aminoacid)組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基L-α-氨基酸的結(jié)構(gòu)通式L-α-氨基酸的結(jié)構(gòu)通式生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件

為了表達蛋白質(zhì)或多肽結(jié)構(gòu)的需要，氨基酸的名稱常常使用三字母的簡寫符號來表示，有時也用單字母的簡寫符號來表示，單字母主要用于表示長鏈多肽的氨基酸順序。 為了表達蛋白質(zhì)或多肽結(jié)構(gòu)的需要，氨基酸的名稱常常使用三字生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（一）氨基酸的分類：

從結(jié)構(gòu)通式中可以看出，各種氨基酸的區(qū)別就在于側(cè)鏈R基的不同。組成蛋白質(zhì)的氨基酸按其α-碳原子上側(cè)鏈R的結(jié)構(gòu)分為20種，20種氨基酸可按R的結(jié)構(gòu)和極性的不同進行分類。

（一）氨基酸的分類： 從結(jié)構(gòu)通式中可以看出，各種氨基酸的區(qū)1.根據(jù)R基的化學結(jié)構(gòu)，20種常見氨基酸可以分為脂肪族、芳香族和雜環(huán)族三類。（1）脂肪族氨基酸 含一氨基一羧基的中性氨基酸：

Gly、Ala、Val、Leu、Ile

含羥基的氨基酸：Ser、Thr

含硫的氨基酸：Cys、Met

含酰胺基的氨基酸：Asn、Gln

含一氨基二羧基的酸性氨基酸：

Asp、Glu

含二氨基一羧基的堿性氨基酸：

Lys、Arg1.根據(jù)R基的化學結(jié)構(gòu)，20種常見氨基酸可以分為脂肪族、芳(2)芳香族氨基酸

Phe、Tyr、(Try)(3)雜環(huán)族氨基酸

His、Pro、(Try)(2)芳香族氨基酸2.根據(jù)R基極性來分，20種氨基酸可以分為四類。

(1)非極性R基氨基酸

Ala、Val、Leu、Ile、

Phe、Trp、Met、Pro2.根據(jù)R基極性來分，20種氨基酸可以分為四類。生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件(2)不帶電荷的極性R基氨基酸

R基中含有不解離的極性基團，能與水形成氫鍵。

Ser、Thr、Tyr(—OH)

Cys(—SH)

Asn、Gln(酰胺基) Gly的側(cè)鏈介于極性與非極性之間，有時也把它歸為非極性類。(3)帶正電荷的R基氨基酸（堿性氨基酸）

Lys、Arg、His(4)帶負電荷的R基氨基酸（酸性氨基酸）

Asp、Glu(2)不帶電荷的極性R基氨基酸(4)帶負電荷的R基氨基酸（一）氨基酸的分類：根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同，可將氨基酸進行分類：

1.酸性氨基酸——Glu，Asp；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶負電荷的氨基酸。

2.堿性氨基酸——His，Arg，Lys；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶正電荷的氨基酸。（一）氨基酸的分類：根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同，可將氨基酸3.中性氨基酸——

側(cè)鏈基團在中性溶液中不發(fā)生解離，因而不帶電荷的氨基酸?？煞譃椋?/p>

極性氨基酸：Tyr，Cys，Ser，Thr，Asn，Gln，Trp；

非極性氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Pro，Phe,Met。3.中性氨基酸——側(cè)鏈基團在中性溶液中不發(fā)生解離，因而不帶（二）氨基酸的理化性質(zhì)：1.物理性質(zhì)

無色結(jié)晶，每種氨基酸都有自己特有的結(jié)晶形狀，可用于鑒定。 熔點極高（200℃以上）。 有不同的味道。 除胱氨酸、半胱氨酸、酪氨酸外，氨基酸一般都溶于水，但在水中的溶解度差別較大。在稀酸、稀堿中溶解最好。 除脯氨酸溶于乙醇、乙醚之外，絕大多數(shù)氨基酸都不溶于有機溶劑。所以可用有機溶劑沉淀法生產(chǎn)氨基酸。（二）氨基酸的理化性質(zhì)：1.物理性質(zhì)2．兩性解離及等電點：

氨基酸分子是一種兩性電解質(zhì)。通過改變?nèi)芤旱膒H可使氨基酸分子的解離狀態(tài)發(fā)生改變。氨基酸分子帶有相等正、負電荷時，溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點（pI）。2．兩性解離及等電點：氨基酸的解離情況凈電荷+0-

正離子兩性離子負離子等電點pI氨基酸的解離情況凈電荷+03．紫外吸收性質(zhì)：

組成天然蛋白質(zhì)分子的20種氨基酸中，只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸對紫外光有光吸收。其吸收峰在280nm左右，以色氨酸吸收最強?？衫么诵再|(zhì)采用紫外分分光度法測定蛋白質(zhì)的含量。3．紫外吸收性質(zhì)：組成天然蛋白質(zhì)分子的20種氨基酸中，只有4．茚三酮反應：

氨基酸可與茚三酮縮合產(chǎn)生藍紫色化合物，其最大吸收峰在570nm。可利用此性質(zhì)測定氨基酸的含量。4．茚三酮反應：氨基酸可與茚三酮縮合產(chǎn)生藍二、肽(peptide)（一）肽鍵與肽鏈：蛋白質(zhì)是由若干氨基酸的氨基與羧基經(jīng)脫水縮合而連接起來形成的長鏈化合物。一個氨基酸分子的α-羧基與另一個氨基酸分子的α-氨基在適當?shù)臈l件下經(jīng)脫水縮合即生成肽。二、肽(peptide)（一）肽鍵與肽鏈：蛋白質(zhì)是由若干氨生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件兩氨基酸單位之間的酰胺鍵，稱為肽鍵。多肽鏈中的氨基酸單位稱為氨基酸殘基。多肽鏈具有方向性，頭端為氨基端（N端），尾端為羧基端（C端）。凡氨基酸殘基數(shù)目在50個以上，且具有特定空間結(jié)構(gòu)的肽稱蛋白質(zhì)；凡氨基酸殘基數(shù)目在50個以下，且無特定空間結(jié)構(gòu)者稱多肽。

兩氨基酸單位之間的酰胺鍵，稱為肽鍵。生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（二）生物活性肽：生物體內(nèi)具有一定生物學活性的肽類物質(zhì)稱生物活性肽。重要的有谷胱甘肽、神經(jīng)肽、肽類激素等。（二）生物活性肽：生物體內(nèi)具有一定生物學活性的肽類物質(zhì)稱生物1.谷胱甘肽（GSH）：全稱為γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其巰基可氧化、還原，故有還原型（GSH）與氧化型（GSSG）兩種存在形式。1.谷胱甘肽（GSH）：全稱為γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其谷胱甘肽的生理功用：解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作用；參與氧化還原反應：作為重要的還原劑，參與體內(nèi)多種氧化還原反應；保護巰基酶的活性：使巰基酶的活性基團-SH維持還原狀態(tài)；維持紅細胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對紅細胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。谷胱甘肽的生理功用：解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作2.多肽類激素：種類較多，生理功能各異。主要見于下丘腦及垂體分泌的激素。2.多肽類激素：種類較多，生理功能各異。主要見于下丘腦及垂第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由許多氨基酸單位通過肽鍵連接起來的，具有特定分子結(jié)構(gòu)的高分子化合物。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為劃分為一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。除一級結(jié)構(gòu)外，蛋白質(zhì)的二、三、四級結(jié)構(gòu)均屬于空間結(jié)構(gòu)，即構(gòu)象。構(gòu)象是由于有機分子中單鍵的旋轉(zhuǎn)所形成的。蛋白質(zhì)的構(gòu)象通常由非共價鍵（次級鍵）來維系。第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由許多氨基酸單位通過肽鍵一、蛋白質(zhì)分子中的非共價鍵(次級鍵)1.氫鍵：氫鍵(hydrogenbond)的形成常見于連接在一電負性很強的原子上的氫原子，與另一電負性很強的原子之間。氫鍵在維系蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定上起著重要的作用。氫鍵的鍵能較低(~12kJ/mol)，因而易被破壞。

一、蛋白質(zhì)分子中的非共價鍵(次級鍵)1.氫鍵：氫鍵(hyd蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成2.疏水鍵：

非極性物質(zhì)在含水的極性環(huán)境中存在時，會產(chǎn)生一種相互聚集的力，這種力稱為疏水鍵或疏水作用力。蛋白質(zhì)分子中的許多氨基酸殘基側(cè)鏈也是非極性的，這些非極性的基團在水中也可相互聚集，形成疏水鍵，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的側(cè)鏈基團。

2.疏水鍵：3.離子鍵（鹽鍵）：

離子鍵(saltbond)是由帶正電荷基團與帶負電荷基團之間相互吸引而形成的化學鍵。在近中性環(huán)境中，蛋白質(zhì)分子中的酸性氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶負電荷，而堿性氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶正電荷，二者之間可形成離子鍵。3.離子鍵（鹽鍵）：蛋白質(zhì)分子中離子鍵的形成蛋白質(zhì)分子中離子鍵的形成4．范德華氏（vanderWaals)引力：原子之間存在的相互作用力。

4．范德華氏（vanderWaals)引力：二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中通過肽鍵連接起來的氨基酸的排列順序，即多肽鏈的線狀結(jié)構(gòu)。維系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的主要化學鍵為肽鍵。二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中通過胰島素（Insulin）由51個氨基酸殘基組成，分為A、B兩條鏈。A鏈21個氨基酸殘基，B鏈30個氨基酸殘基。A、B兩條鏈之間通過兩個二硫鍵聯(lián)結(jié)在一起，A鏈另有一個鏈內(nèi)二硫鍵。

胰島素（Insulin）由51個氨基酸殘基組成，分為A、B兩蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定

研究蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)從確定組成蛋白質(zhì)的單元結(jié)構(gòu)—氨基酸算起，已有150年的悠久歷史，直到1953年，Sanger首次闡明胰島素的氨基酸排列順序，為研究蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)開辟了道路。這在分子生物學的發(fā)展進程中是一個重要突破。目前關(guān)于核酸的一級結(jié)構(gòu)研究，由于Sanger等發(fā)明了加減法，可以得到了突飛猛進的發(fā)展。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定 研究蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)從確定組成蛋白

蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的研究包括氨基酸的組成、氨基酸的排列順序、二硫鍵位置、肽鏈數(shù)目和末端氨基酸種類等等。 蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的研究包括氨基酸的組成、氨基酸的排列順樣品必需純（>97%以上）；知道蛋白質(zhì)的分子量；知道蛋白質(zhì)由幾個亞基組成；測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計算每種氨基酸的個數(shù)。測定水解液中的氨量，計算酰胺的含量。測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求樣品必需純（>97%以上）；測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的主要意義：

一級結(jié)構(gòu)是研究高級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)?？梢詮姆肿铀疥U明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。可以為生物進化理論提供依據(jù)可以為人工合成蛋白質(zhì)提供參考順序。測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的主要意義：在鐮刀狀紅細胞貧血患者中，由于基因突變導致血紅蛋白β-鏈第六位氨基酸殘基由谷氨酸改變?yōu)槔i氨酸，血紅蛋白的親水性明顯下降，從而發(fā)生聚集，使紅細胞變?yōu)殓牭稜睢?/p>

在鐮刀狀紅細胞貧血患者中，由于基因突變導致血紅蛋白β-鏈第六生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件細胞色素c的一級結(jié)構(gòu)與生物進化的關(guān)系細胞色素c的一級結(jié)構(gòu)與生物進化的關(guān)系三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原子局部的空間結(jié)構(gòu)，但不包括與其他肽段的相互關(guān)系及側(cè)鏈構(gòu)象的內(nèi)容。維系蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要化學鍵是氫鍵。

三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原（一）蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)原則：

1.

由于C=O雙鍵中的π電子云與N原子上的未共用電子對發(fā)生“電子共振”，使肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。

2.與肽鍵相連的六個原子構(gòu)成剛性平面結(jié)構(gòu)，稱為肽單元或肽鍵平面。但由于α-碳原子與其他原子之間均形成單鍵，因此兩相鄰的肽鍵平面可以作相對旋轉(zhuǎn)。（一）蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)原則：1.

由于C=O雙鍵中的π電生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件肽鍵平面——由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，使參與肽鍵構(gòu)成的六個原子被束縛在同一平面上，這一平面稱為肽鍵平面或肽單元。肽鍵平面——由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，使參與肽鍵構(gòu)成的六個生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（二）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的類型：蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要包括α-螺旋，β-折迭，β-轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲等幾種類型。

（二）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的類型：蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要包括α-螺旋1.α-螺旋：1.α-螺旋：α-螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的有規(guī)律的螺旋構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴為一右手螺旋；⑵螺旋每圈包含3.6個氨基酸殘基，螺距為5.44埃；⑶螺旋以氫鍵維系。

α-螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的有規(guī)律的螺旋影響α-螺旋穩(wěn)定的因素有：⑴極大的側(cè)鏈基團（存在空間位阻）；⑵連續(xù)存在的側(cè)鏈帶有相同電荷的氨基酸殘基（同種電荷的互斥效應）；⑶有Pro等亞氨基酸存在（不能形成氫鍵）。

影響α-螺旋穩(wěn)定的因素有：2.β-折迭：2.β-折迭：β-折迭是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴由若干條肽段或肽鏈平行或反平行排列組成片狀結(jié)構(gòu)；⑵主鏈骨架伸展呈鋸齒狀；⑶借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。

β-折迭是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構(gòu)象，其3.β-轉(zhuǎn)角：3.β-轉(zhuǎn)角：β-轉(zhuǎn)角是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴主鏈骨架本身以大約180°回折;⑵回折部分通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成;⑶構(gòu)象依靠第一殘基的-CO基與第四殘基的-NH基之間形成氫鍵來維系。

β-轉(zhuǎn)角是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)4.無規(guī)卷曲：無規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的卷曲構(gòu)象。4.無規(guī)卷曲：無規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的卷曲在蛋白質(zhì)分子中，若干具有二級結(jié)構(gòu)的肽段在空間上相互接近，形成具有特殊功能的結(jié)構(gòu)區(qū)域，稱模序（motif)或超二級結(jié)構(gòu)。在蛋白質(zhì)分子中，若干具有二級結(jié)構(gòu)的肽段在空間上相互接近，形成四、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所有原子的空間排布，也就是一條多肽鏈的完整的三維結(jié)構(gòu)。維系三級結(jié)構(gòu)的化學鍵主要是非共價鍵（次級鍵），如疏水鍵、氫鍵、鹽鍵、范氏引力等，但也有共價鍵，如二硫鍵等。四、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所胰島素分子的三級結(jié)構(gòu)胰島素分子的三級結(jié)構(gòu)溶菌酶分子的三級結(jié)構(gòu)溶菌酶分子的三級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域：

在一級結(jié)構(gòu)上相距較遠的氨基酸殘基，通過三級結(jié)構(gòu)的形成，多肽鏈的彎折，彼此聚集在一起，從而形成一些在功能上相對獨立的，結(jié)構(gòu)較為緊湊的區(qū)域，稱為結(jié)構(gòu)域（domain）。

結(jié)構(gòu)域：生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件五、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（quaternarystructure)就是指蛋白質(zhì)分子中亞基的立體排布，亞基間的相互作用與接觸部位的布局。亞基(subunit)就是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的、每條具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈。維系蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的是氫鍵、鹽鍵、范氏引力、疏水鍵等非共價鍵。五、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（quaternary亞基的立體排布亞基的立體排布蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

——變構(gòu)效應當血紅蛋白的一個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。蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

——變構(gòu)效應當血紅蛋白的一個α亞血紅蛋白的氧飽和曲線血紅蛋白的氧飽和曲線血紅蛋白的變構(gòu)血紅蛋白的變構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次可總結(jié)為:一級結(jié)構(gòu)（肽鏈結(jié)構(gòu)，指多肽鏈中的氨基酸排列順序）↓二級結(jié)構(gòu)（多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)）↓超二級結(jié)構(gòu)（相鄰二級結(jié)構(gòu)的聚集體）↓結(jié)構(gòu)域（在空間上可明顯區(qū)分的相對獨立的區(qū)域性結(jié)構(gòu)）↓三級結(jié)構(gòu)（球狀蛋白質(zhì)中所有原子在空間的相對位置）↓四級結(jié)構(gòu)（亞基聚合體）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次可總結(jié)為:一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

一級結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)1.一級結(jié)構(gòu)不同,生物功能各異

2.一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分相同,生物功能相同3.一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分改變,生物功能改變或喪失一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1.酶原的激活二、蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系2.蛋白質(zhì)前體與活性3.蛋白質(zhì)的別（變）構(gòu)作用：4.蛋白質(zhì)變性,生物功能喪失牛胰核糖核酸酶1.酶原的激活二、蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系2.蛋白質(zhì)前體與活性牛胰島素的激活牛胰島素的激活生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

（一）蛋白質(zhì)的兩性解離與等電點：由于蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的側(cè)鏈上存在游離的氨基和游離的羧基，因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性解離的性質(zhì)，因而也具有特定的等電點。

第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

各種蛋白質(zhì)分子由于所含的堿性氨基酸和酸性氨基酸的數(shù)目不同，因而有各自的等電點。 凡堿性氨基酸含量較多的蛋白質(zhì)，等電點就偏堿性，如組蛋白、精蛋白等。反之，凡酸性氨基酸含量較多的蛋白質(zhì)，等電點就偏酸性。 人體體液中許多蛋白質(zhì)的等電點在pH5.0左右，所以在體液中以負離子形式存在。 各種蛋白質(zhì)分子由于所含的堿性氨基酸和酸性氨基酸的數(shù)目不同（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：

蛋白質(zhì)分子的顆粒直徑已達1~100nm，處于膠體顆粒的范圍。因此，蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和表面電荷是穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶膠的兩個重要因素。（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)分子的顆粒直徑已達1~100

1.蛋白質(zhì)表面具有水化層 蛋白質(zhì)分子表面有許多親水的基團，如-NH2、-COOH、-OH、-SH、-CO-NH-等，在水溶液中能與水分子起水化作用(hydration)，使蛋白質(zhì)分子表面形成一個水化層。由于水化層的存在，蛋白質(zhì)顆粒彼此不能接近，因而增加了蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性，阻礙蛋白質(zhì)膠粒從溶液中沉淀出來。 1.蛋白質(zhì)表面具有水化層

2.蛋白質(zhì)表面具有同性電荷 蛋白質(zhì)表面的可解離基團，在適當?shù)膒H條件下，都帶有相同的電荷，能與周圍電性相反的離子構(gòu)成穩(wěn)定的雙電層(electricdoublelayer)，使蛋白質(zhì)顆粒不至于聚集沉淀。 2.蛋白質(zhì)表面具有同性電荷

蛋白質(zhì)顆粒由于水化層與雙電層兩方面的穩(wěn)定因素，所以作為膠體系統(tǒng)是相當穩(wěn)定的，如果破壞了這些因素，蛋白質(zhì)顆粒會相互聚集而沉淀。 蛋白質(zhì)顆粒由于水化層與雙電層兩方面的穩(wěn)定因素，所以作為膠生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件

與低分子物質(zhì)比較，蛋白質(zhì)分子擴散速度慢，不易透過半透膜，粘度大，在分離提純蛋白質(zhì)過程中，我們可利用蛋白質(zhì)的這一性質(zhì)，將混有小分子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液放于半透膜制成的囊內(nèi)，置于流動水或適宜的緩沖液中，小分子雜質(zhì)皆易從囊中透出，保留了比較純化的囊內(nèi)蛋白質(zhì)，這種方法稱為透析(dialysis)。 與低分子物質(zhì)比較，蛋白質(zhì)分子擴散速度慢，不易透過半透膜，（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固：

（1）

蛋白質(zhì)分子相互聚集而從溶液中析出的現(xiàn)象稱為沉淀。穩(wěn)定因素一旦改變?nèi)菀壮恋怼?/p>

（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固：

（2）蛋白質(zhì)的變性在某些物理或化學因素的作用下，蛋白質(zhì)嚴格的空間結(jié)構(gòu)被破壞（不包括肽鍵的斷裂），從而引起蛋白質(zhì)若干理化性質(zhì)和生物學性質(zhì)的改變，稱為蛋白質(zhì)的變性(denaturation)。（2）蛋白質(zhì)的變性引起蛋白質(zhì)變性的因素有：

①物理因素：高溫、高壓、紫外線、電離輻射、超聲波等；②化學因素：強酸、強堿、有機溶劑、重金屬鹽等。

引起蛋白質(zhì)變性的因素有：變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變：①物理性質(zhì)：旋光性改變，溶解度下降，沉降率升高，粘度升高，光吸收度增加等；②化學性質(zhì)：官能團反應性增加，易被蛋白酶水解。③生物學性質(zhì)：原有生物學活性喪失，抗原性改變。

變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變：對醫(yī)藥生產(chǎn)應用的意義

避免變性 在制備有生物活性的酶、蛋白質(zhì)、激素或其他制品時，要求所需成分不變性，所以應嚴格控制操作條件，必要時還可以加入保護劑、抑制劑以增強蛋白質(zhì)的抗變性能力。

利用變性 細菌蛋白、雜蛋白應變性除去。對醫(yī)藥生產(chǎn)應用的意義核糖核酸酶的變性與復性核糖核酸酶的變性與復性（3）凝固

加熱使蛋白質(zhì)變性并凝聚成塊狀稱為凝固。變性后的蛋白質(zhì)由于疏水基團的暴露而易于沉淀，但沉淀的蛋白質(zhì)不一定都是變性后的蛋白質(zhì)。因此，凡凝固的蛋白質(zhì)一定發(fā)生變性。

（3）凝固加熱使蛋白質(zhì)變性并凝聚成塊狀稱為凝固二、蛋白質(zhì)的分離與純化

（一）鹽析與有機溶劑沉淀：1.鹽析：在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。低鹽濃度可使大多數(shù)蛋白質(zhì)溶解度增加，這種現(xiàn)象稱為鹽溶作用(saltingin)。二、蛋白質(zhì)的分離與純化（一）鹽析與有機溶劑沉淀：

常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。鹽析時，溶液的pH在蛋白質(zhì)的等電點處效果最好。鹽析沉淀蛋白質(zhì)時，通常不會引起蛋白質(zhì)的變性。常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。鹽分段鹽析：半飽和硫酸銨溶液可沉淀血漿球蛋白，而飽和硫酸銨溶液可沉淀血漿清蛋白。

分段鹽析：2.有機溶劑沉淀蛋白質(zhì)：

凡能與水以任意比例混合的有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可用于沉淀蛋白質(zhì)。沉淀原理是：①脫水作用；②使水的介電常數(shù)降低，蛋白質(zhì)溶解度降低。

2.有機溶劑沉淀蛋白質(zhì)：3、重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)可以與重金屬離子結(jié)合成鹽沉淀，沉淀的條件以pH稍大于等電點為宜。因為此時蛋白質(zhì)分子有較多的負離子易與重金屬離子結(jié)合成鹽。重金屬沉淀的蛋白質(zhì)常是變性的。3、重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)可以與重金屬（二）層析：層析（chromatography)是一種利用混合物中各組分理化性質(zhì)的差異，在相互接觸的兩相（固定相與流動相）之間的分布不同而進行分離分析的技術(shù)方法。主要的層析技術(shù)有離子交換層析，凝膠層析，吸附層析及親和層析等。

（二）層析：層析（chromatography)是一種利用混生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（三）根據(jù)電離性質(zhì)不同的分離純化方法

1．電泳（electrophonesis）法

在外電場的作用下，帶電顆粒，例如不處于等電點狀態(tài)的蛋白質(zhì)分子，將各著向著與其電性相反的電極移動，這種現(xiàn)象稱為電泳。 蛋白質(zhì)在電場中移動的速度和方向主要取決于蛋白質(zhì)分子所帶電荷的性質(zhì)、數(shù)量以及蛋白質(zhì)分子的大小和形狀，在一定條件下，各種蛋白質(zhì)的電泳遷移率不同，因而可以達到蛋白質(zhì)分離的目的。 電泳法是分離和分析蛋白質(zhì)的重要方法。（三）根據(jù)電離性質(zhì)不同的分離純化方法 1．電泳（electr生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（四）超速離心：利用物質(zhì)密度的不同，經(jīng)超速離心后，分布于不同的液層而分離。超速離心也可用來測定蛋白質(zhì)的分子量，蛋白質(zhì)的分子量與其沉降系數(shù)S成正比。（四）超速離心：利用物質(zhì)密度的不同，經(jīng)超速離心后，分布于不同蛋白質(zhì)的分離純化

蛋白質(zhì)的分離和純化主要是利用蛋白質(zhì)之間各種特性的差異，包括蛋白質(zhì)分子的酸堿性質(zhì)、分子的大小和形狀、溶解度、吸附性質(zhì)和對配體分子的特異親合力。

蛋白質(zhì)的酸堿性質(zhì)：蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)。在蛋白質(zhì)分子中，可解離基團主要來自側(cè)鏈上的功能團，此外還有少數(shù)的末端α-羧基和α-氨基?？梢园训鞍踪|(zhì)分子看作是一個多價離子，所帶電荷的性質(zhì)和數(shù)量是由蛋白質(zhì)分子中的可解離基團的種類和數(shù)目以及溶液的pH所決定的。對某一種蛋白質(zhì)來說，在某一pH時，它所帶的正電荷與負電荷恰好相等，即凈電荷為零，這一pH稱蛋白質(zhì)的等電點。蛋白質(zhì)的等電點在中性鹽存在下可發(fā)生明顯的變化，這是由于蛋白質(zhì)分子中的可解離基團可與中性鹽中的陽離子或陰離子相結(jié)合。在沒有其他鹽類干擾時，蛋白質(zhì)的質(zhì)子供體基團解離出來的質(zhì)子數(shù)與質(zhì)子受體基團結(jié)合的質(zhì)子數(shù)相等時的pH稱為蛋白質(zhì)的等離子點。

蛋白質(zhì)分子的形狀：測定蛋白質(zhì)分子的形狀或構(gòu)象，最精確的方法是X射線晶體結(jié)構(gòu)分析，但這種方法只能測定晶體狀態(tài)的蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)。對于溶液中的蛋白質(zhì)分子的形狀，只能借助間接的方法來描述蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的輪廓。蛋白質(zhì)的分離純化蛋白質(zhì)的分離和純化主要是利用蛋白質(zhì)測定蛋白質(zhì)分子相對質(zhì)量的方法根據(jù)化學組成測定最低相對分子質(zhì)量：測定某一微量元素或某一氨基酸的含量如鐵原子或色氨酸，并假設蛋白質(zhì)分子中只有一個鐵原子或一個色氨酸，即最低相對分子質(zhì)量=鐵的原子量/鐵的百分含量滲透壓法：在半透膜存在時，蛋白質(zhì)溶液將產(chǎn)生滲透壓（平衡時的靜水壓力）。理想溶液的滲透壓與溶質(zhì)的濃度呈線性相關(guān)，其關(guān)系可用范托夫公式表示：π=cRT/Mr，在高分子溶液中，π/c=RT/Mr+Kc，滲透壓法簡單、準確、且不受蛋白質(zhì)分子的形狀和水化程度影響，但受pH的影響，不能區(qū)別溶液中蛋白質(zhì)分子是否均一。沉降法：離心力作用沉降速率法：單位離心場的沉降速度是個定值，稱沉降系數(shù)s。見P296頁沉降平衡法：沉降產(chǎn)生濃度梯度凝膠過濾法：標準蛋白質(zhì)（已知Mr和斯托克半徑）和待測蛋白質(zhì)必須具有相同的分子形狀（接近球體），分子形狀為線型或與凝膠發(fā)生吸附的蛋白質(zhì)不可用此法測定。SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法：加入SDS和少量巰基乙醇，則電泳遷移率主要取決于其相對分子質(zhì)量，而與電荷和分子形狀無關(guān)。測定蛋白質(zhì)分子相對質(zhì)量的方法根據(jù)化學組成測定最低相對分子質(zhì)量

蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)溶液屬于膠體系統(tǒng)，其具備形成膠體系的條件：分散相（蛋白質(zhì)分子顆粒）的質(zhì)點大小在1~100nm，能在分散介質(zhì)中作布朗運動；分散相的質(zhì)點帶同種電荷，不易凝聚成大顆粒而沉淀；分散相的質(zhì)點能與溶劑形成溶劑化層如水化層而不易凝聚。蛋白質(zhì)在溶液中的穩(wěn)定性是有條件的，相對的。如果條件改變，則蛋白質(zhì)就會從溶液中沉淀出來，如改變質(zhì)點大小、電荷或水化層等。沉淀蛋白質(zhì)的方法如下：鹽析法：加入大量的中性鹽，脫去水化層而沉淀有機溶劑沉淀法：加入極性的有機溶劑如甲醇等，脫去水化層并增加質(zhì)點間的相互作用而沉淀重金屬鹽沉淀法：當pH大于等電點時，蛋白質(zhì)顆粒帶凈負電荷，易與重金屬離子結(jié)合成不溶性鹽而沉淀生物堿或酸類沉淀法：當pH小于等電點時，蛋白質(zhì)顆粒帶凈正電荷，易與生物堿或酸根負離子結(jié)合成不溶性鹽而沉淀加熱變性沉淀法：蛋白質(zhì)因加熱變性而凝固蛋白質(zhì)沉淀法

蛋白質(zhì)純化的總目標是增加制品的純度，即設法除去變性的和不需要的蛋白質(zhì)以增加單位蛋白質(zhì)重量中所需蛋白質(zhì)的含量或生物活性。分離純化蛋白質(zhì)的程序為：前處理（細胞或組織處理）、粗分級分離（除去雜蛋白）和細分級分離。蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)溶液屬于膠體系統(tǒng)，其具備形成蛋白質(zhì)的分離純化方法分子大小透析和超過濾：透析指利用蛋白質(zhì)分子不能通過半透膜而與小分子分離；超濾是利用壓力或離心力使小分子溶質(zhì)通過半透膜而蛋白質(zhì)被截留在膜上而分離。密度梯度離心：蛋白質(zhì)顆粒在具有密度梯度的介質(zhì)中離心時，質(zhì)量和密度大的顆粒比質(zhì)量和密度小的顆粒沉降得快，且每種蛋白質(zhì)顆粒沉降到與其自身密度相等的介質(zhì)密度梯度時，即停止不前，最后各種蛋白質(zhì)在離心管中被分離成不同的區(qū)帶。見P302頁。凝膠過濾：即分子排阻層析。凝膠顆粒內(nèi)部為多孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。大分子最先流出層析柱。溶解度等電點沉淀和pH控制鹽溶和鹽析：中性鹽在低濃度時可增加蛋白質(zhì)的溶解度，即鹽溶。原因是蛋白質(zhì)分子吸附鹽類離子后，帶電層使蛋白質(zhì)分子彼此排斥，而與水分子相互作用加強；當離子強度增大到足夠高時，此時與蛋白質(zhì)疏水基團接觸的自由水被移去以溶劑化鹽離子，導致蛋白質(zhì)疏水基團暴露，使蛋白質(zhì)因疏水作用凝聚沉淀。有機溶劑分級分離法：一是降低介質(zhì)的介電常數(shù)，二是與蛋白質(zhì)爭奪水化水。溫度沉淀：溫度對溶解度有影響，低溫穩(wěn)定，高溫不穩(wěn)定。在0~40℃，大部分的球狀蛋白質(zhì)溶解度隨溫度升高而增加。蛋白質(zhì)的分離純化方法分子大小透析和超過濾：透析指利用蛋白質(zhì)分蛋白質(zhì)分離純化方法電荷電泳（凈電荷、分子大小、形狀）區(qū)帶電泳聚丙烯酰氨凝膠電泳（PAGE）毛細管電泳離子交換層析等電聚焦：外加電場時，蛋白質(zhì)混合物在具有pH梯度的介質(zhì)中移向并聚焦（停留）在等于其等電點的pH處，形成區(qū)帶。層析聚焦：層析柱中建立連續(xù)的pH梯度，蛋白質(zhì)樣品由柱上端隨緩沖液的展開而聚焦在各自的等電點pH處，形成區(qū)段。吸附：吸附層析，吸附劑（硅石、氧化鋁、活性碳）和疏水吸附劑，與待分離分子和雜質(zhì)分子的吸附與解吸能力不同。特異親和力：親和層析其它：如高效液相層析（HPLC）,快速蛋白液相層析（FPLC）蛋白質(zhì)分離純化方法電荷電泳（凈電荷、分子大小、形狀）區(qū)帶電泳

蛋白質(zhì)純度的鑒定方法：采用物理化學方法如電泳、離心沉降、HPLC和溶解度分析等。純的蛋白質(zhì)電泳時，其電泳圖譜只呈現(xiàn)一個條帶或峰，離心時以單一的沉降速度移動；純的蛋白質(zhì)在一定的溶劑系統(tǒng)中具有恒定的溶解度，即溶解度曲線只有一個折點，在折點以前直線斜率為1，在折點以后斜率為零；此外，N-末端分析也用于純度鑒定（單體蛋白質(zhì)而言）。必須指出，采用任何單獨的一種方法鑒定純度只能作為蛋白質(zhì)均一性的必要條件而非充分條件，即蛋白質(zhì)往往在一種鑒定中表現(xiàn)為均一性，而在另一種鑒定中又表現(xiàn)為不均一性。蛋白質(zhì)含量測定與純度鑒定：

測定蛋白質(zhì)含量的常用方法有：凱氏定氮法、雙縮脲法、Folin-酚試劑法（Lowry法，標準測定方法）、紫外吸收法、染料（考馬斯亮藍）結(jié)合法、膠體金法（帶負電的疏水膠體，洋紅色，遇蛋白質(zhì)變藍色，靈敏度最高）蛋白質(zhì)純度的鑒定方法：采用物理化學方法如電泳、離心三、氨基酸順序分析

蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定，主要包括以下幾個步驟：

1.分離純化蛋白質(zhì)，得到一定量的蛋白質(zhì)純品。

2.取一定量的樣品進行完全水解，再用氨基酸自動分析儀，測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成。三、氨基酸順序分析蛋白質(zhì)多肽鏈的氨基酸順序分析，即蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的氨基酸組成分析蛋白質(zhì)的氨基酸組成分析

3.分析蛋白質(zhì)的N-端和C-端氨基酸。

通常采用2,4-二硝基氟苯（DNFB）法和肼解法分別確定蛋白質(zhì)的N-端和C-端氨基酸殘基。

3.分析蛋白質(zhì)的N-端和C-端氨基酸。DNFB法分析N-端氨基酸殘基DNFB法分析N-端氨基酸殘基Edman降解法測定氨基酸序列異硫氰酸苯酯Edman降解法測定氨基酸序列異硫氰酸苯酯肼解法分析C-端氨基酸殘基肼解法分析C-端氨基酸殘基氨基酸自動測序儀氨基酸自動測序儀

4.采用特異性的酶（如胰蛋白酶）或化學試劑（如溴化氰）將蛋白質(zhì)裂解成為長短不一的若干條肽段（必須作兩套）。

4.采用特異性的酶（如胰蛋白酶）或化學試劑（如溴化氰胰蛋白酶（trypsin)的裂解作用胰蛋白酶（trypsin)的裂解作用BrCN的裂解作用BrCN的裂解作用

將兩套不同肽段的氨基酸順序進行比較，以獲得完整的蛋白質(zhì)分子的氨基酸順序。將兩套不同肽段的氨基酸順序進行比較，以獲得完

例如，有一個肽段，通過氨基酸組成分析已知其為十肽，假如先以糜蛋白酶水解，則得到一套寡肽，再以胰蛋白酶水解此十肽，得到另一套寡肽。 ②胰蛋白酶水解Asn·Tyr·ArgAla·Phe·Gly·LysTrp·His·Val①糜蛋白酶水解

Arg·TrpGly·Lys·Asn·TyrAla·PheHis·Val 例如，有一個肽段，通過氨基酸組成分析已知其為十肽，假如先以Ala·Phe·Gly·Lys·Asn·Tyr·Arg·Trp·His·ValAla·Phe·Gly·Lys·Asn·Tyr·Arg·Tr 5二硫鍵定位

蛋白質(zhì)分子不經(jīng)任何處理，直接用酶水解，檢出其中二硫鍵的肽段，然后將二硫鍵拆開，分別測定兩個肽的順序，將此兩肽結(jié)構(gòu)與測出的一級結(jié)構(gòu)比較，就能找出相應的二硫鍵的位置。 5二硫鍵定位

(1)凝膠過濾或離子交換層析： 用以分離各肽段，然后用特殊的二硫鍵顯色反應找出含二硫鍵的肽。(1)凝膠過濾或離子交換層析：

(2)對角線電泳或?qū)游觯?/p>

1966年Brown及Hartlay提出用對角線電泳進行含－S-S-肽的定位，此方法是將水解后的肽混合物進行第一相電泳，樣品點在中間，電泳畢，將樣品紙條剪下，置于裝有過甲酸的器皿中，用過甲酸蒸氣處理2小時，使-S-S-斷裂，此時含-S-S-肽段的靜電荷發(fā)生了改變。 (2)對角線電泳或?qū)游觯?/p>

然后將紙條縫于另一張紙上，進行第二相電泳電泳，電泳條件與第一相相同，只是與第一次方向成直角。在第二相電泳中，那些不含-S-S-的電泳情況與第一相相同，因此電泳后各肽斑均坐落在紙的對角線上，而那些含-S-S-的肽由于被氧化，電荷發(fā)生變化，第二相電泳速度就與第一相不同，電泳結(jié)果這些肽斑就偏離對角線，肽斑可用茚三酮顯示。 對角線法由于其速度快，操作簡便以及能用于小分子樣品，是直接分離-S-S-肽的好方法。 然后將紙條縫于另一張紙上，進行第二相電泳電泳，電泳條件與生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件

含-S-S-肽被分離后，即可進行肽段順序分析，并與已測定的該蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)進行比較，即可找出相應的-S-S-位置。 含-S-S-肽被分離后，即可進行肽段順序分析，并與已測定生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件

今后蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定正朝自動化、快速化及微量化發(fā)展，關(guān)鍵問題仍然是進一步尋找蛋白裂解和肽分離的方法。 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定不斷有新方法和新思路出現(xiàn)，如X衍射法測定一級結(jié)構(gòu)；分離相應蛋白質(zhì)的mRNA，由mRNA的一級結(jié)構(gòu)排出蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)等。這些大膽的設想必將有助于蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)測定，使人們掌握更多的工具和方法去探索生命的奧秘。

今后蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定正朝自動化、快速化及微量化發(fā)展，蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定測定多肽鏈的數(shù)目蛋白質(zhì)測序的步驟拆分多肽鏈斷開多肽鏈內(nèi)的二硫鍵測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定各肽段的氨基酸序列利用重疊肽重建完整多肽鏈的一級結(jié)構(gòu)確定二硫鍵的位置蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定測定多肽鏈的數(shù)目蛋白質(zhì)測序拆分多肽鏈斷開

復習思考題1.蛋白質(zhì)有哪些重要的生物學功能？2.蛋白質(zhì)元素組成的特點？3.組成蛋白質(zhì)的氨基酸有多少種？如何分類。4.組成蛋白質(zhì)的氨基酸在結(jié)構(gòu)上有什么共同特點？5.什么是蛋白質(zhì)的稀有氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸？ 復習思考題1.蛋白質(zhì)有哪些重要的生物學功能？6.什么是氨基酸的等電點？如何計算？7.什么是肽鍵、肽單位和多肽鏈？肽單位和肽有什么特征？8.什么是蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)？如何測定？9.什么是蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)？有幾種基本類型？α-螺旋和β-折疊各有何特點？10.什么是超二級結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)域？11.什么是蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)？有何特點？12.維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的次級鍵有哪些？6.什么是氨基酸的等電點？如何計算？13.什么是蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)？14.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能之間有什么關(guān)系？15.什么是蛋白質(zhì)的等電點？穩(wěn)定蛋白質(zhì)膠體系統(tǒng)的因素是什么？16.蛋白質(zhì)的鹽溶和鹽析有何不同？17.什么是蛋白質(zhì)的變性？哪些因素可引起蛋白質(zhì)的變性？變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生了哪些變化？18.常用來測定蛋白質(zhì)含量的方法有幾種？其原理是什么？13.什么是蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)？19.蛋白質(zhì)分離純化的方法有哪些？20.為什么說蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定它的空間結(jié)構(gòu)？19.蛋白質(zhì)分離純化的方法有哪些？

蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸為單位組成的一類重要的生物大分子，是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。

蛋白質(zhì)的化學蛋白質(zhì)(protein)是由氨基酸為單位組成的一類重要的第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成

蛋白質(zhì)分子中主要的元素組成是：C、H、O、N、S等。其中N元素的含量相對穩(wěn)定，約為16%，故每克氮相當于6.25克蛋白質(zhì)。

第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)分子中主要的元素組成一、氨基酸(aminoacid)組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸。如將天然的蛋白質(zhì)完全水解，最后都可得到約二十種不同的氨基酸。除脯氨酸和甘氨酸外，其余均屬于L-α-氨基酸。

一、氨基酸(aminoacid)組成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基L-α-氨基酸的結(jié)構(gòu)通式L-α-氨基酸的結(jié)構(gòu)通式生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件

為了表達蛋白質(zhì)或多肽結(jié)構(gòu)的需要，氨基酸的名稱常常使用三字母的簡寫符號來表示，有時也用單字母的簡寫符號來表示，單字母主要用于表示長鏈多肽的氨基酸順序。 為了表達蛋白質(zhì)或多肽結(jié)構(gòu)的需要，氨基酸的名稱常常使用三字生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（一）氨基酸的分類：

從結(jié)構(gòu)通式中可以看出，各種氨基酸的區(qū)別就在于側(cè)鏈R基的不同。組成蛋白質(zhì)的氨基酸按其α-碳原子上側(cè)鏈R的結(jié)構(gòu)分為20種，20種氨基酸可按R的結(jié)構(gòu)和極性的不同進行分類。

（一）氨基酸的分類： 從結(jié)構(gòu)通式中可以看出，各種氨基酸的區(qū)1.根據(jù)R基的化學結(jié)構(gòu)，20種常見氨基酸可以分為脂肪族、芳香族和雜環(huán)族三類。（1）脂肪族氨基酸 含一氨基一羧基的中性氨基酸：

Gly、Ala、Val、Leu、Ile

含羥基的氨基酸：Ser、Thr

含硫的氨基酸：Cys、Met

含酰胺基的氨基酸：Asn、Gln

含一氨基二羧基的酸性氨基酸：

Asp、Glu

含二氨基一羧基的堿性氨基酸：

Lys、Arg1.根據(jù)R基的化學結(jié)構(gòu)，20種常見氨基酸可以分為脂肪族、芳(2)芳香族氨基酸

Phe、Tyr、(Try)(3)雜環(huán)族氨基酸

His、Pro、(Try)(2)芳香族氨基酸2.根據(jù)R基極性來分，20種氨基酸可以分為四類。

(1)非極性R基氨基酸

Ala、Val、Leu、Ile、

Phe、Trp、Met、Pro2.根據(jù)R基極性來分，20種氨基酸可以分為四類。生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件(2)不帶電荷的極性R基氨基酸

R基中含有不解離的極性基團，能與水形成氫鍵。

Ser、Thr、Tyr(—OH)

Cys(—SH)

Asn、Gln(酰胺基) Gly的側(cè)鏈介于極性與非極性之間，有時也把它歸為非極性類。(3)帶正電荷的R基氨基酸（堿性氨基酸）

Lys、Arg、His(4)帶負電荷的R基氨基酸（酸性氨基酸）

Asp、Glu(2)不帶電荷的極性R基氨基酸(4)帶負電荷的R基氨基酸（一）氨基酸的分類：根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同，可將氨基酸進行分類：

1.酸性氨基酸——Glu，Asp；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶負電荷的氨基酸。

2.堿性氨基酸——His，Arg，Lys；側(cè)鏈基團在中性溶液中解離后帶正電荷的氨基酸。（一）氨基酸的分類：根據(jù)R側(cè)鏈基團解離性質(zhì)的不同，可將氨基酸3.中性氨基酸——

側(cè)鏈基團在中性溶液中不發(fā)生解離，因而不帶電荷的氨基酸?？煞譃椋?/p>

極性氨基酸：Tyr，Cys，Ser，Thr，Asn，Gln，Trp；

非極性氨基酸：Gly，Ala，Val，Leu，Ile，Pro，Phe,Met。3.中性氨基酸——側(cè)鏈基團在中性溶液中不發(fā)生解離，因而不帶（二）氨基酸的理化性質(zhì)：1.物理性質(zhì)

無色結(jié)晶，每種氨基酸都有自己特有的結(jié)晶形狀，可用于鑒定。 熔點極高（200℃以上）。 有不同的味道。 除胱氨酸、半胱氨酸、酪氨酸外，氨基酸一般都溶于水，但在水中的溶解度差別較大。在稀酸、稀堿中溶解最好。 除脯氨酸溶于乙醇、乙醚之外，絕大多數(shù)氨基酸都不溶于有機溶劑。所以可用有機溶劑沉淀法生產(chǎn)氨基酸。（二）氨基酸的理化性質(zhì)：1.物理性質(zhì)2．兩性解離及等電點：

氨基酸分子是一種兩性電解質(zhì)。通過改變?nèi)芤旱膒H可使氨基酸分子的解離狀態(tài)發(fā)生改變。氨基酸分子帶有相等正、負電荷時，溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點（pI）。2．兩性解離及等電點：氨基酸的解離情況凈電荷+0-

正離子兩性離子負離子等電點pI氨基酸的解離情況凈電荷+03．紫外吸收性質(zhì)：

組成天然蛋白質(zhì)分子的20種氨基酸中，只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸對紫外光有光吸收。其吸收峰在280nm左右，以色氨酸吸收最強?？衫么诵再|(zhì)采用紫外分分光度法測定蛋白質(zhì)的含量。3．紫外吸收性質(zhì)：組成天然蛋白質(zhì)分子的20種氨基酸中，只有4．茚三酮反應：

氨基酸可與茚三酮縮合產(chǎn)生藍紫色化合物，其最大吸收峰在570nm?？衫么诵再|(zhì)測定氨基酸的含量。4．茚三酮反應：氨基酸可與茚三酮縮合產(chǎn)生藍二、肽(peptide)（一）肽鍵與肽鏈：蛋白質(zhì)是由若干氨基酸的氨基與羧基經(jīng)脫水縮合而連接起來形成的長鏈化合物。一個氨基酸分子的α-羧基與另一個氨基酸分子的α-氨基在適當?shù)臈l件下經(jīng)脫水縮合即生成肽。二、肽(peptide)（一）肽鍵與肽鏈：蛋白質(zhì)是由若干氨生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件兩氨基酸單位之間的酰胺鍵，稱為肽鍵。多肽鏈中的氨基酸單位稱為氨基酸殘基。多肽鏈具有方向性，頭端為氨基端（N端），尾端為羧基端（C端）。凡氨基酸殘基數(shù)目在50個以上，且具有特定空間結(jié)構(gòu)的肽稱蛋白質(zhì)；凡氨基酸殘基數(shù)目在50個以下，且無特定空間結(jié)構(gòu)者稱多肽。

兩氨基酸單位之間的酰胺鍵，稱為肽鍵。生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（二）生物活性肽：生物體內(nèi)具有一定生物學活性的肽類物質(zhì)稱生物活性肽。重要的有谷胱甘肽、神經(jīng)肽、肽類激素等。（二）生物活性肽：生物體內(nèi)具有一定生物學活性的肽類物質(zhì)稱生物1.谷胱甘肽（GSH）：全稱為γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其巰基可氧化、還原，故有還原型（GSH）與氧化型（GSSG）兩種存在形式。1.谷胱甘肽（GSH）：全稱為γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其谷胱甘肽的生理功用：解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作用；參與氧化還原反應：作為重要的還原劑，參與體內(nèi)多種氧化還原反應；保護巰基酶的活性：使巰基酶的活性基團-SH維持還原狀態(tài)；維持紅細胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對紅細胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。谷胱甘肽的生理功用：解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作2.多肽類激素：種類較多，生理功能各異。主要見于下丘腦及垂體分泌的激素。2.多肽類激素：種類較多，生理功能各異。主要見于下丘腦及垂第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由許多氨基酸單位通過肽鍵連接起來的，具有特定分子結(jié)構(gòu)的高分子化合物。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為劃分為一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。除一級結(jié)構(gòu)外，蛋白質(zhì)的二、三、四級結(jié)構(gòu)均屬于空間結(jié)構(gòu)，即構(gòu)象。構(gòu)象是由于有機分子中單鍵的旋轉(zhuǎn)所形成的。蛋白質(zhì)的構(gòu)象通常由非共價鍵（次級鍵）來維系。第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由許多氨基酸單位通過肽鍵一、蛋白質(zhì)分子中的非共價鍵(次級鍵)1.氫鍵：氫鍵(hydrogenbond)的形成常見于連接在一電負性很強的原子上的氫原子，與另一電負性很強的原子之間。氫鍵在維系蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定上起著重要的作用。氫鍵的鍵能較低(~12kJ/mol)，因而易被破壞。

一、蛋白質(zhì)分子中的非共價鍵(次級鍵)1.氫鍵：氫鍵(hyd蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成2.疏水鍵：

非極性物質(zhì)在含水的極性環(huán)境中存在時，會產(chǎn)生一種相互聚集的力，這種力稱為疏水鍵或疏水作用力。蛋白質(zhì)分子中的許多氨基酸殘基側(cè)鏈也是非極性的，這些非極性的基團在水中也可相互聚集，形成疏水鍵，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的側(cè)鏈基團。

2.疏水鍵：3.離子鍵（鹽鍵）：

離子鍵(saltbond)是由帶正電荷基團與帶負電荷基團之間相互吸引而形成的化學鍵。在近中性環(huán)境中，蛋白質(zhì)分子中的酸性氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶負電荷，而堿性氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶正電荷，二者之間可形成離子鍵。3.離子鍵（鹽鍵）：蛋白質(zhì)分子中離子鍵的形成蛋白質(zhì)分子中離子鍵的形成4．范德華氏（vanderWaals)引力：原子之間存在的相互作用力。

4．范德華氏（vanderWaals)引力：二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中通過肽鍵連接起來的氨基酸的排列順序，即多肽鏈的線狀結(jié)構(gòu)。維系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的主要化學鍵為肽鍵。二、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中通過胰島素（Insulin）由51個氨基酸殘基組成，分為A、B兩條鏈。A鏈21個氨基酸殘基，B鏈30個氨基酸殘基。A、B兩條鏈之間通過兩個二硫鍵聯(lián)結(jié)在一起，A鏈另有一個鏈內(nèi)二硫鍵。

胰島素（Insulin）由51個氨基酸殘基組成，分為A、B兩蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定

研究蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)從確定組成蛋白質(zhì)的單元結(jié)構(gòu)—氨基酸算起，已有150年的悠久歷史，直到1953年，Sanger首次闡明胰島素的氨基酸排列順序，為研究蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)開辟了道路。這在分子生物學的發(fā)展進程中是一個重要突破。目前關(guān)于核酸的一級結(jié)構(gòu)研究，由于Sanger等發(fā)明了加減法，可以得到了突飛猛進的發(fā)展。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定 研究蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)從確定組成蛋白

蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的研究包括氨基酸的組成、氨基酸的排列順序、二硫鍵位置、肽鏈數(shù)目和末端氨基酸種類等等。 蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的研究包括氨基酸的組成、氨基酸的排列順樣品必需純（>97%以上）；知道蛋白質(zhì)的分子量；知道蛋白質(zhì)由幾個亞基組成；測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計算每種氨基酸的個數(shù)。測定水解液中的氨量，計算酰胺的含量。測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求樣品必需純（>97%以上）；測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的主要意義：

一級結(jié)構(gòu)是研究高級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)?？梢詮姆肿铀疥U明蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系?？梢詾樯镞M化理論提供依據(jù)可以為人工合成蛋白質(zhì)提供參考順序。測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的主要意義：在鐮刀狀紅細胞貧血患者中，由于基因突變導致血紅蛋白β-鏈第六位氨基酸殘基由谷氨酸改變?yōu)槔i氨酸，血紅蛋白的親水性明顯下降，從而發(fā)生聚集，使紅細胞變?yōu)殓牭稜睢?/p>

在鐮刀狀紅細胞貧血患者中，由于基因突變導致血紅蛋白β-鏈第六生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件細胞色素c的一級結(jié)構(gòu)與生物進化的關(guān)系細胞色素c的一級結(jié)構(gòu)與生物進化的關(guān)系三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原子局部的空間結(jié)構(gòu)，但不包括與其他肽段的相互關(guān)系及側(cè)鏈構(gòu)象的內(nèi)容。維系蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要化學鍵是氫鍵。

三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原（一）蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)原則：

1.

由于C=O雙鍵中的π電子云與N原子上的未共用電子對發(fā)生“電子共振”，使肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。

2.與肽鍵相連的六個原子構(gòu)成剛性平面結(jié)構(gòu)，稱為肽單元或肽鍵平面。但由于α-碳原子與其他原子之間均形成單鍵，因此兩相鄰的肽鍵平面可以作相對旋轉(zhuǎn)。（一）蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)原則：1.

由于C=O雙鍵中的π電生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件肽鍵平面——由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，使參與肽鍵構(gòu)成的六個原子被束縛在同一平面上，這一平面稱為肽鍵平面或肽單元。肽鍵平面——由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，使參與肽鍵構(gòu)成的六個生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（二）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的類型：蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要包括α-螺旋，β-折迭，β-轉(zhuǎn)角及無規(guī)卷曲等幾種類型。

（二）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的類型：蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)主要包括α-螺旋1.α-螺旋：1.α-螺旋：α-螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的有規(guī)律的螺旋構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴為一右手螺旋；⑵螺旋每圈包含3.6個氨基酸殘基，螺距為5.44埃；⑶螺旋以氫鍵維系。

α-螺旋是多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的有規(guī)律的螺旋影響α-螺旋穩(wěn)定的因素有：⑴極大的側(cè)鏈基團（存在空間位阻）；⑵連續(xù)存在的側(cè)鏈帶有相同電荷的氨基酸殘基（同種電荷的互斥效應）；⑶有Pro等亞氨基酸存在（不能形成氫鍵）。

影響α-螺旋穩(wěn)定的因素有：2.β-折迭：2.β-折迭：β-折迭是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構(gòu)象，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴由若干條肽段或肽鏈平行或反平行排列組成片狀結(jié)構(gòu)；⑵主鏈骨架伸展呈鋸齒狀；⑶借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。

β-折迭是由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的扇面狀片層構(gòu)象，其3.β-轉(zhuǎn)角：3.β-轉(zhuǎn)角：β-轉(zhuǎn)角是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特征為：⑴主鏈骨架本身以大約180°回折;⑵回折部分通常由四個氨基酸殘基構(gòu)成;⑶構(gòu)象依靠第一殘基的-CO基與第四殘基的-NH基之間形成氫鍵來維系。

β-轉(zhuǎn)角是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)4.無規(guī)卷曲：無規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的卷曲構(gòu)象。4.無規(guī)卷曲：無規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的卷曲在蛋白質(zhì)分子中，若干具有二級結(jié)構(gòu)的肽段在空間上相互接近，形成具有特殊功能的結(jié)構(gòu)區(qū)域，稱模序（motif)或超二級結(jié)構(gòu)。在蛋白質(zhì)分子中，若干具有二級結(jié)構(gòu)的肽段在空間上相互接近，形成四、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所有原子的空間排布，也就是一條多肽鏈的完整的三維結(jié)構(gòu)。維系三級結(jié)構(gòu)的化學鍵主要是非共價鍵（次級鍵），如疏水鍵、氫鍵、鹽鍵、范氏引力等，但也有共價鍵，如二硫鍵等。四、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所胰島素分子的三級結(jié)構(gòu)胰島素分子的三級結(jié)構(gòu)溶菌酶分子的三級結(jié)構(gòu)溶菌酶分子的三級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域：

在一級結(jié)構(gòu)上相距較遠的氨基酸殘基，通過三級結(jié)構(gòu)的形成，多肽鏈的彎折，彼此聚集在一起，從而形成一些在功能上相對獨立的，結(jié)構(gòu)較為緊湊的區(qū)域，稱為結(jié)構(gòu)域（domain）。

結(jié)構(gòu)域：生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件五、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（quaternarystructure)就是指蛋白質(zhì)分子中亞基的立體排布，亞基間的相互作用與接觸部位的布局。亞基(subunit)就是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的、每條具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈。維系蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的是氫鍵、鹽鍵、范氏引力、疏水鍵等非共價鍵。五、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（quaternary亞基的立體排布亞基的立體排布蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

——變構(gòu)效應當血紅蛋白的一個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。蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

——變構(gòu)效應當血紅蛋白的一個α亞血紅蛋白的氧飽和曲線血紅蛋白的氧飽和曲線血紅蛋白的變構(gòu)血紅蛋白的變構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次可總結(jié)為:一級結(jié)構(gòu)（肽鏈結(jié)構(gòu)，指多肽鏈中的氨基酸排列順序）↓二級結(jié)構(gòu)（多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)）↓超二級結(jié)構(gòu)（相鄰二級結(jié)構(gòu)的聚集體）↓結(jié)構(gòu)域（在空間上可明顯區(qū)分的相對獨立的區(qū)域性結(jié)構(gòu)）↓三級結(jié)構(gòu)（球狀蛋白質(zhì)中所有原子在空間的相對位置）↓四級結(jié)構(gòu)（亞基聚合體）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次可總結(jié)為:一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

一級結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)1.一級結(jié)構(gòu)不同,生物功能各異

2.一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分相同,生物功能相同3.一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分改變,生物功能改變或喪失一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1.酶原的激活二、蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系2.蛋白質(zhì)前體與活性3.蛋白質(zhì)的別（變）構(gòu)作用：4.蛋白質(zhì)變性,生物功能喪失牛胰核糖核酸酶1.酶原的激活二、蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系2.蛋白質(zhì)前體與活性牛胰島素的激活牛胰島素的激活生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

（一）蛋白質(zhì)的兩性解離與等電點：由于蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的側(cè)鏈上存在游離的氨基和游離的羧基，因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性解離的性質(zhì)，因而也具有特定的等電點。

第三節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

各種蛋白質(zhì)分子由于所含的堿性氨基酸和酸性氨基酸的數(shù)目不同，因而有各自的等電點。 凡堿性氨基酸含量較多的蛋白質(zhì)，等電點就偏堿性，如組蛋白、精蛋白等。反之，凡酸性氨基酸含量較多的蛋白質(zhì)，等電點就偏酸性。 人體體液中許多蛋白質(zhì)的等電點在pH5.0左右，所以在體液中以負離子形式存在。 各種蛋白質(zhì)分子由于所含的堿性氨基酸和酸性氨基酸的數(shù)目不同（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：

蛋白質(zhì)分子的顆粒直徑已達1~100nm，處于膠體顆粒的范圍。因此，蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和表面電荷是穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶膠的兩個重要因素。（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)：蛋白質(zhì)分子的顆粒直徑已達1~100

1.蛋白質(zhì)表面具有水化層 蛋白質(zhì)分子表面有許多親水的基團，如-NH2、-COOH、-OH、-SH、-CO-NH-等，在水溶液中能與水分子起水化作用(hydration)，使蛋白質(zhì)分子表面形成一個水化層。由于水化層的存在，蛋白質(zhì)顆粒彼此不能接近，因而增加了蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性，阻礙蛋白質(zhì)膠粒從溶液中沉淀出來。 1.蛋白質(zhì)表面具有水化層

2.蛋白質(zhì)表面具有同性電荷 蛋白質(zhì)表面的可解離基團，在適當?shù)膒H條件下，都帶有相同的電荷，能與周圍電性相反的離子構(gòu)成穩(wěn)定的雙電層(electricdoublelayer)，使蛋白質(zhì)顆粒不至于聚集沉淀。 2.蛋白質(zhì)表面具有同性電荷

蛋白質(zhì)顆粒由于水化層與雙電層兩方面的穩(wěn)定因素，所以作為膠體系統(tǒng)是相當穩(wěn)定的，如果破壞了這些因素，蛋白質(zhì)顆粒會相互聚集而沉淀。 蛋白質(zhì)顆粒由于水化層與雙電層兩方面的穩(wěn)定因素，所以作為膠生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件

與低分子物質(zhì)比較，蛋白質(zhì)分子擴散速度慢，不易透過半透膜，粘度大，在分離提純蛋白質(zhì)過程中，我們可利用蛋白質(zhì)的這一性質(zhì)，將混有小分子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液放于半透膜制成的囊內(nèi)，置于流動水或適宜的緩沖液中，小分子雜質(zhì)皆易從囊中透出，保留了比較純化的囊內(nèi)蛋白質(zhì)，這種方法稱為透析(dialysis)。 與低分子物質(zhì)比較，蛋白質(zhì)分子擴散速度慢，不易透過半透膜，（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固：

（1）

蛋白質(zhì)分子相互聚集而從溶液中析出的現(xiàn)象稱為沉淀。穩(wěn)定因素一旦改變?nèi)菀壮恋怼?/p>

（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固：

（2）蛋白質(zhì)的變性在某些物理或化學因素的作用下，蛋白質(zhì)嚴格的空間結(jié)構(gòu)被破壞（不包括肽鍵的斷裂），從而引起蛋白質(zhì)若干理化性質(zhì)和生物學性質(zhì)的改變，稱為蛋白質(zhì)的變性(denaturation)。（2）蛋白質(zhì)的變性引起蛋白質(zhì)變性的因素有：

①物理因素：高溫、高壓、紫外線、電離輻射、超聲波等；②化學因素：強酸、強堿、有機溶劑、重金屬鹽等。

引起蛋白質(zhì)變性的因素有：變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變：①物理性質(zhì)：旋光性改變，溶解度下降，沉降率升高，粘度升高，光吸收度增加等；②化學性質(zhì)：官能團反應性增加，易被蛋白酶水解。③生物學性質(zhì)：原有生物學活性喪失，抗原性改變。

變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變：對醫(yī)藥生產(chǎn)應用的意義

避免變性 在制備有生物活性的酶、蛋白質(zhì)、激素或其他制品時，要求所需成分不變性，所以應嚴格控制操作條件，必要時還可以加入保護劑、抑制劑以增強蛋白質(zhì)的抗變性能力。

利用變性 細菌蛋白、雜蛋白應變性除去。對醫(yī)藥生產(chǎn)應用的意義核糖核酸酶的變性與復性核糖核酸酶的變性與復性（3）凝固

加熱使蛋白質(zhì)變性并凝聚成塊狀稱為凝固。變性后的蛋白質(zhì)由于疏水基團的暴露而易于沉淀，但沉淀的蛋白質(zhì)不一定都是變性后的蛋白質(zhì)。因此，凡凝固的蛋白質(zhì)一定發(fā)生變性。

（3）凝固加熱使蛋白質(zhì)變性并凝聚成塊狀稱為凝固二、蛋白質(zhì)的分離與純化

（一）鹽析與有機溶劑沉淀：1.鹽析：在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出，稱為鹽析。低鹽濃度可使大多數(shù)蛋白質(zhì)溶解度增加，這種現(xiàn)象稱為鹽溶作用(saltingin)。二、蛋白質(zhì)的分離與純化（一）鹽析與有機溶劑沉淀：

常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。鹽析時，溶液的pH在蛋白質(zhì)的等電點處效果最好。鹽析沉淀蛋白質(zhì)時，通常不會引起蛋白質(zhì)的變性。常用的中性鹽有：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。鹽分段鹽析：半飽和硫酸銨溶液可沉淀血漿球蛋白，而飽和硫酸銨溶液可沉淀血漿清蛋白。

分段鹽析：2.有機溶劑沉淀蛋白質(zhì)：

凡能與水以任意比例混合的有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮等，均可用于沉淀蛋白質(zhì)。沉淀原理是：①脫水作用；②使水的介電常數(shù)降低，蛋白質(zhì)溶解度降低。

2.有機溶劑沉淀蛋白質(zhì)：3、重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)可以與重金屬離子結(jié)合成鹽沉淀，沉淀的條件以pH稍大于等電點為宜。因為此時蛋白質(zhì)分子有較多的負離子易與重金屬離子結(jié)合成鹽。重金屬沉淀的蛋白質(zhì)常是變性的。3、重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)可以與重金屬（二）層析：層析（chromatography)是一種利用混合物中各組分理化性質(zhì)的差異，在相互接觸的兩相（固定相與流動相）之間的分布不同而進行分離分析的技術(shù)方法。主要的層析技術(shù)有離子交換層析，凝膠層析，吸附層析及親和層析等。

（二）層析：層析（chromatography)是一種利用混生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（三）根據(jù)電離性質(zhì)不同的分離純化方法

1．電泳（electrophonesis）法

在外電場的作用下，帶電顆粒，例如不處于等電點狀態(tài)的蛋白質(zhì)分子，將各著向著與其電性相反的電極移動，這種現(xiàn)象稱為電泳。 蛋白質(zhì)在電場中移動的速度和方向主要取決于蛋白質(zhì)分子所帶電荷的性質(zhì)、數(shù)量以及蛋白質(zhì)分子的大小和形狀，在一定條件下，各種蛋白質(zhì)的電泳遷移率不同，因而可以達到蛋白質(zhì)分離的目的。 電泳法是分離和分析蛋白質(zhì)的重要方法。（三）根據(jù)電離性質(zhì)不同的分離純化方法 1．電泳（electr生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件生物化學：蛋白質(zhì)的化學課件（四）超速離心：利用物質(zhì)密度的不同，經(jīng)超速離心后，