生化 CH1 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

第一篇:生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)是人體內(nèi)最主要的生物大分子，是生命活動的基礎(chǔ)和直接執(zhí)行者。核酸是人體內(nèi)另一種重要的生物大分子，是遺傳信息的貯存者和生命活動的最高指導者。酶是生命活動中化學反應的主要介導者。糖復合物在生命活動中同樣起著重要的作用，是繼蛋白質(zhì)和核酸之后生命科學發(fā)展中的又一里程碑。第一章

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能Chapter1

TheStructureandFunctionofProteinDepart.ofBiochem.&Mol.BiologyDa-QuanSun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。二、蛋白質(zhì)的生物學重要性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)；細胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細胞內(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80％。作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲運動與支持作用參與細胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能3.氧化供能本章結(jié)構(gòu)L1蛋白質(zhì)的分子組成L2蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)L3蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能L4蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及運用2016年職業(yè)醫(yī)師考試大綱要求1、氨基酸與多肽 （1）氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類（2）肽鍵與肽鏈 2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) （1）一級結(jié)構(gòu)（2）二級結(jié)構(gòu)（3）三級和四級結(jié)構(gòu)

3、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（1）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（2）蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

4、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

蛋白質(zhì)的等電點、沉淀和變性

·組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸的化學結(jié)構(gòu)和分類?！ぐ被岬睦砘再|(zhì)?！る逆I和肽?！さ鞍踪|(zhì)的一級結(jié)構(gòu)及高級結(jié)構(gòu)。·蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系?！さ鞍踪|(zhì)的理化性質(zhì)(兩性解離、沉淀、變性、凝固及呈色反應等)?！し蛛x、純化蛋白質(zhì)的一般原理和方法。

2016年西醫(yī)綜合考試考研大綱要求1,肽鍵和肽2,蛋白質(zhì)各級結(jié)構(gòu)的概念和維持作用力蛋白質(zhì)兩性解離、等電點及變性與沉淀3,蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系4，鹽析一、掌握內(nèi)容學習要點2016年期末考要求1、氨基酸的分類2、氨基酸通式3、血紅蛋白的變構(gòu)現(xiàn)象二、熟悉內(nèi)容學習要點1、電泳三、了解內(nèi)容L1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。各種蛋白質(zhì)的含氮量很穩(wěn)定和接近，平均為16％。蛋白質(zhì)元素組成的特點Section1Compoundsofprotein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：每克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g)

=每克樣品含氮克數(shù)×6.251/0.16一、蛋白質(zhì)的基本組成單位---L--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)的氨基酸有20種，且均屬于L-α-氨基酸（除脯氨酸和甘氨酸外），α-碳原子均為手性碳原子（甘氨酸除外）。這20種氨基酸都有各自的遺傳密碼，因此又稱為編碼氨基酸。L--aminoacid：

Anorganicacidwithanα-carbonatomlinkedtoacarboxylicacid,anaminogroup,ahydrogenatom,andasidechain(theRgroup).

Twentydifferentaminoacidsarethebuildingblocksofproteins.（一）L--氨基酸H甘氨酸CH3丙氨酸L-α-氨基酸的通式RC+NH3COO-H非極性疏水氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸（二）氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和極性質(zhì)分類1、側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性疏水氨

基酸2、側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性

氨基酸3、側(cè)鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸rpyr4、側(cè)鏈含負性解離基團的氨基酸是酸性氨基酸5、側(cè)鏈含正性解離基團的氨基酸屬于堿性

氨基酸幾種特殊氨基酸脯氨酸（亞氨基酸）甘氨酸（無旋光性）-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3半胱氨酸

+胱氨酸二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3（三）20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)氨基酸的兩性解離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。1、氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子2、含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)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3、氨基酸與茚三酮反應生成藍紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍紫色化合物，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。二、蛋白質(zhì)是通過肽鍵相連而成的肽鍵(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鍵（酰胺鍵）。（一）氨基酸通過肽鍵連接形成肽

(peptide)+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合導致基團不全，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)。N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端多肽鏈有兩端（方向性）：多肽鏈主鏈由肽鍵連接各氨基酸殘基形成的長鏈骨架。多肽的側(cè)鏈是指連接于Cα上的各氨基酸殘基的R基團。不同的R基團使多肽折疊成獨特的空間結(jié)構(gòu)，賦予多肽不同的理化性質(zhì)。多肽書寫與命名都是從N端到C端，如Gly-Ala-Leu，甘氨酰丙氨酰亮氨酸。N末端C末端牛核糖核酸酶（二）體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)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（功能肽）。重要的有谷胱甘肽、神經(jīng)肽、肽類激素等。GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSGGSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間的轉(zhuǎn)換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：作為體內(nèi)重要的還原劑；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。L2蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括:高級結(jié)構(gòu)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)蛋白質(zhì)的一、二、三、四級結(jié)構(gòu)是人為劃分的。Section

2Molecularstructureofprotein蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)：指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。Primarystructure:Inapolymer,thesequenceofaminoacidsandanyinterchainandintrachaindisulfidebondsofaprotein.Thissequenceisspecifiedbygeneticinformation.

一、氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)維系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的主要化學鍵為肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包含二硫鍵。一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)，它是由基因上遺傳密碼的排列順序所決定的。

*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。一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學功能的基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。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。二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)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。主要的化學鍵：氫鍵

（一）參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上參與肽鍵的6個原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個原子構(gòu)成了所謂的肽單元(peptideunit)

。peptideunit:Thesixatomsofthepeptidegroup(C1、C、O、N、H、C2)lieinasingleplane,withtheoxygenatomofthecarbonylgroupandthehydrogenatomoftheamidenitrogentranstoeachother.ThepeptideCONbondsareunabletorotatefreelybecauseoftheirpartialdouble-bondcharacter.RotationispermittedabouttheNOC-andtheC-OCbonds.

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)。Cα1和Cα2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型

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)?！锒嚯逆溈梢钥闯捎蒀α串聯(lián)起來的無數(shù)個肽平面組成

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)α-螺旋(α－h(huán)elix)

是多個肽鍵平面通過α-碳原子旋轉(zhuǎn)，相互之間緊密盤曲成穩(wěn)固的右手螺旋的構(gòu)象形式（順時針方向）。左手螺旋右手螺旋結(jié)構(gòu)要點：1）右手螺旋，螺旋的每圈有3.6個氨基酸殘基，螺旋間距離為0.54nm，每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100°。2）每個肽鍵的羰基氧與遠在第四個氨基酸氨基上的氫形成氫鍵（hydrogenbond），氫鍵的走向平行于螺旋軸，所有肽鍵都能參與鏈內(nèi)氫鍵的形成。—C—(NH—C—CO

)3N—OHHR3.613(ns)3）R側(cè)鏈基團伸向螺旋的外側(cè)。RRRRRRRRR螺旋的橫截面4）Pro的N上缺少H，不能形成氫鍵，經(jīng)常出現(xiàn)在α-螺旋的端頭，它改變多肽鏈的方向并終止螺旋。極大的R側(cè)鏈基團（存在空間位阻）連續(xù)存在的R側(cè)鏈帶有相同電荷的R側(cè)鏈（同種電荷的互斥效應）

β-折疊(β-pleatedsheet)：由若干肽段或肽鏈排列起來所形成的相當伸展的片層構(gòu)象。

Beta-sheet:Asheet-likestructureformedbytheinteractionbetweentwoormoreextendedpolypeptidechains.Itistheextended?conformation.2、-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)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；氨基酸殘基的R側(cè)鏈伸出在鋸齒的上方或下方。⑶借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。110°β-折迭包括平行式和反平行式兩種類型

蠶絲的絲心蛋白二級結(jié)構(gòu)------折疊

β-轉(zhuǎn)角(β-turn)是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu)。

無規(guī)卷曲(randomcoil)：無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)(構(gòu)象)。一般由2-16個AA殘基組成，常有親水AA殘基，常出現(xiàn)于球體表面。3、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在(了解)

RNase的分子結(jié)構(gòu)α-螺旋β-折迭β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲4、模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)(了解)

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，形成一個有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級結(jié)構(gòu)。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，稱為模體(motif)

。模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體模體常見的形式三、在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上多肽鏈進一步折疊形成蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)定義: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。

Tertiarystructure：Theoverallthree-dimensionalconformationofaproteininitsnativefoldedstate.

（一）三級結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中所有原子在三維空間的位置疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學鍵:

次級鍵肌紅蛋白（Mb）N端C端蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的特點外形呈球狀或纖維狀球狀蛋白質(zhì)形成疏水區(qū)（分子內(nèi)部）和親水區(qū)（分子表面）維系三級結(jié)構(gòu)的化學鍵主要是R之間的次級鍵可表現(xiàn)生物學活性并形成結(jié)構(gòu)域（domain)是含單一肽鏈蛋白質(zhì)的最高結(jié)構(gòu)形式所有蛋白質(zhì)都具有三級結(jié)構(gòu)纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域是三級結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū)分子量較大的蛋白質(zhì)常可折疊成多個結(jié)構(gòu)較為緊密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。

結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)分子上的一個功能單位，亦可稱為功能域。重要性：（1）蛋白質(zhì)的功能單位，二級與三級結(jié)構(gòu)的重要中間層次。（2）由該蛋白質(zhì)相應基因的DNA鏈上的不同外顯子編碼。具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白一定有生物學功能嗎?亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級結(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)。Quaternarystructure：Inproteinscontainingmorethanonepolypeptidechain,thespatialarrangementsofthosechains(subunits)andthenatureofcontactsamongthem.并非所有蛋白質(zhì)分子均具有四級結(jié)構(gòu)，含單一肽鏈的蛋白質(zhì)最高結(jié)構(gòu)形式是三級結(jié)構(gòu)。由2個亞基組成的蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)中，若亞基分子結(jié)構(gòu)相同，稱之為同二聚體(homodimer)，若亞基分子結(jié)構(gòu)不同，則稱之為異二聚體(heterodimer)。血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)特點

（3）亞基單獨存在時無生物活性或活性很小，只有通過亞基相互聚合成四級結(jié)構(gòu)時，蛋白質(zhì)才具有完整的生物活性。（1）有多個亞基；

（2）穩(wěn)定性主要靠亞基間的疏水鍵相互作用維持，鹽鍵、氫鍵、范德華力等次級鍵也有不同程度的作用。（4）構(gòu)成更大分子的聚合體。CrystalStructureofRibonucleaseAin50%DMFDecheneM,

etal.Proteins,2009,76:861-881.未活化活化后蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次小結(jié)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)（模體，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)（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）L3蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系Section

3

TheRelationofStructureandFunctionofProtein（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)是空間結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)二硫鍵

Thedenaturedproteinremainsitsprimarystructure,butnobiologicalfunction.Onlythecorrectformhastheenzymaticactivity.

Therenaturedproteinwillrestoreitsfunctionspartiallyorfullydependinguponthecorrectnessoftherefoldedstructure.DNA的堿基排列順序蛋白質(zhì)多肽鏈上的氨基酸排列順序蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象蛋白質(zhì)的功能

一級結(jié)構(gòu)是基礎(chǔ)，高級結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵（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)與功能胰島素氨基酸殘基序號A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla鐮刀狀紅細胞貧血：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?。這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導致的疾病，稱為“分子病”。（三）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病β-鏈

1234567Hb-AVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys…Hb-SVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys…Val取代Glu含氧-HbAO2O2粘性疏水斑點含氧HbS脫氧HbS疏水位點血紅蛋白分子凝集蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系小結(jié)：1、一級結(jié)構(gòu)不同，空間結(jié)構(gòu)各異，功能不同;2、一級結(jié)構(gòu)相似，空間結(jié)構(gòu)相近，功能相同;3、一級結(jié)構(gòu)中非關(guān)鍵部位氨基酸殘基發(fā)生變化，不影響生物活性;

4、一級結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部位氨基酸殘基發(fā)生變化，可導致功能變化。二、蛋白質(zhì)的功能依賴特定的空間結(jié)構(gòu)肌紅蛋白/血紅蛋白含有血紅素輔基肌紅蛋白(myoglubin，Mb)是一個只有三級結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)。血紅蛋白(hemoglubin，Hb)是具有4個亞基組成的四級結(jié)構(gòu)的球狀蛋白。（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似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。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。血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合第一個亞基與02結(jié)合以后，促進第二及第三個亞基與02的結(jié)合，當前三個亞基與02結(jié)合后，又大大促進第四個亞基與02結(jié)合，這種現(xiàn)象稱為正協(xié)同效應。協(xié)同效應(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。如果是促進作用則稱為正協(xié)同效應(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱為負協(xié)同效應(negativecooperativity)Hb和Mb的氧解離曲線不同，前者為S狀曲線，后者為直角雙曲線。Hb與02結(jié)合存在變構(gòu)效應(allostericeffect)。變構(gòu)效應(allostericeffect)：蛋白質(zhì)與代謝物的結(jié)合引起蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)的改變并伴隨其功能的變化。這是因為未結(jié)合02時，Hb的結(jié)構(gòu)較為緊密，稱為緊張態(tài)(tensestate，T態(tài))

，T態(tài)Hb與02的親和力小。隨著02的結(jié)合，4個亞基羧基末端之間的鹽鍵斷裂，其結(jié)構(gòu)顯得相對松弛，稱為松弛態(tài)(relaxedstate，R態(tài))

，R態(tài)Hb與02的親和力大。T態(tài)和R態(tài)可相互轉(zhuǎn)換，如T態(tài)轉(zhuǎn)變成R態(tài)是逐個結(jié)合02而完成的。反之，氧合Hb的亞基逐個脫氧就從R態(tài)轉(zhuǎn)變成T態(tài)。Afigureforit.血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動。Mechanism:波耳效應及BPG的別構(gòu)效應(補充知識)

血紅蛋白上有CO2和BPG結(jié)合部位，因此，血紅蛋白還能運輸CO2

。波耳效應（

Bohreffect）：增加CO2的濃度、降低pH能顯著降低血紅蛋白對O2的親和力，促進O2的釋放。反之，高濃度的O2也能促使血紅蛋白釋放H+

和CO2

。Bohreffect:increaseintheconcentrationofH+andPco2reducesoxygenaffinitytohemoglobin.BPG（2,3-二磷酸甘油酸）的別構(gòu)效應:BPG通過與它的兩個β亞基形成鹽鍵穩(wěn)定了血紅蛋白的脫氧態(tài)的構(gòu)象，因而降低脫氧血紅蛋白的氧親和力。BPG進一步提高了血紅蛋白的輸氧效率。（二）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：盡管其一級結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤，構(gòu)象發(fā)生改變，影響其功能，嚴重時可導致疾病發(fā)生。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨亭頓舞蹈病、瘋牛病等。MadCowDiseaseandprionL4蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)具有與氨基酸相同和特殊的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的,其理化性質(zhì)也與氨基酸相同或者相近,如兩性電解質(zhì)、等電點、UV

Abs、呈色反應等；除此之外，蛋白還有氨基酸所沒有的新特性。Section

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PhysicalandChemicalPropertiesofProtein當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負離子的趨勢相等，凈電荷為零，此時溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點。蛋白質(zhì)的等電點(isoelectricpoint,pI)（一）蛋白質(zhì)具有兩性電解質(zhì)的性質(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，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。PCOOHNH3+PCOO-NH3+PCOO-NH2陽離子pH<pI陰離子pH>pI兼性離子pH=pIH+OH-H+OH-

蛋白質(zhì)溶液的pH大于pI時，該蛋白質(zhì)顆粒帶負電荷，反之則帶正電荷。（二）蛋白質(zhì)（兩性高分子）具有膠體性質(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1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。顆粒表面電荷水化膜蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素:水化膜+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質(zhì)在等電點的蛋白質(zhì)++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質(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（三）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞引起變性在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無序的空間結(jié)構(gòu)，從而導致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失的現(xiàn)象。蛋白質(zhì)的變性(denaturation)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)。

應用舉例:臨床醫(yī)學上，變性因素常被應用來消毒及滅菌。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。

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。

變性蛋白的下列性質(zhì)發(fā)生改變：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。

蛋白質(zhì)變性的可逆性：蛋白質(zhì)在體外變性后，絕大多數(shù)情況下是不能復性的；如變性程度淺，蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象未被嚴重破壞；或者蛋白質(zhì)具有特殊的分子結(jié)構(gòu)，并經(jīng)特殊處理則可以復性。

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)仍可恢復或部分恢復其原有的構(gòu)象和功能，稱為復性(renaturation)