第二章蛋白質(zhì)化學(xué)

第二章蛋白質(zhì)化學(xué)第一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日一、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。第二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日CαRH2NHCOOH氨基酸是什么？第三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日二、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(gè)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(jī)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％。第四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（1）作為生物催化劑（酶）（2）代謝調(diào)節(jié)作用（3）免疫保護(hù)作用（4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)（5）運(yùn)動(dòng)與支持作用（6）參與細(xì)胞間信息傳遞2、蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3、氧化供能第五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日本章主要內(nèi)容：?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)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系?第四節(jié)、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)?第五節(jié)、蛋白質(zhì)的分離純化第六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)、蛋白質(zhì)的分子組成第七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日組成蛋白質(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(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘

。第八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

（1）各種蛋白質(zhì)的含氮（N）量很接近，平均為16%。（2）通過樣品含氮量計(jì)算蛋白質(zhì)含量的公式：蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)：（3）測(cè)氮的方法：凱氏定氮法蛋白質(zhì)含量(g%)=含氮量(g%)×6.25第九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日計(jì)算題：？測(cè)得1g玉米樣品的含氮量為10mg，則樣品中蛋白質(zhì)的含量有

mg，蛋白質(zhì)的含量占樣品的百分含量為

%。第十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日答案：測(cè)得1g玉米樣品的含氮量為10mg，則樣品中蛋白質(zhì)的含量有

62.5

mg，蛋白質(zhì)的含量占樣品的百分含量為

6.25

%。第十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日一、氨基酸(aminoacids)

——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）。第十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日CαRH2NHCOOH氨基酸的結(jié)構(gòu)通式：第十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日1、非極性疏水性氨基酸（8種）2、極性不帶電荷氨基酸（7種）3、堿性氨基酸（3種）4、酸性氨基酸（2種）（一）氨基酸的分類*20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下:第十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日1、非極性疏水性氨基酸（8種）丙氨酸（Ala）,纈氨酸（Val）,亮氨酸（Leu）,異亮氨酸（Ile）,甲硫氨酸（Met）,脯氨酸（Pro）,苯丙氨酸（Phe）,色氨酸（Trp）,第十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日2、極性不帶電荷氨基酸（7種）甘氨酸（Gly）,絲氨酸（Ser）,蘇氨酸（Thr）,半胱氨酸（Cys）,酪氨酸（Tyr）,天冬酰胺（Asn）,谷氨酰胺（Gln）第十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日3、堿性氨基酸（3種）第十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日4、酸性氨基酸（2種）第十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

習(xí)慣分類方法1、芳香族氨基酸：Trp、Tyr、Phe2、含羥基氨基酸：Ser、Thr、Tyr3、含硫氨基酸：Cys、Met4、雜環(huán)族氨基酸：His5、雜環(huán)族亞氨基酸：Pro6、支鏈氨基酸：Val、Leu、Ile第十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日幾種特殊氨基酸?脯氨酸（Pro）（亞氨基酸）第二十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

?

半胱氨酸（Cys）：可形成二硫鍵。第二十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

小結(jié)：

據(jù)營(yíng)養(yǎng)學(xué)分類

必需ＡＡ非必需ＡＡ據(jù)R基團(tuán)極性分類極性R基團(tuán)AA非極性R基團(tuán)AA（8種）不帶電荷（7種）據(jù)氨基、羧基數(shù)分類一氨基一羧基ＡＡ一氨基二羧基ＡＡ(Glu、Asp)二氨基一羧基ＡＡ(Lys、His、Arg)

人的必需氨基酸Lys

Trp

Phe

Val

Met

Leu

Ile

Thr

Arg、His帶電荷：正電荷（３種）負(fù)電荷（２種）第二十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（二）氨基酸的理化性質(zhì)1、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溶液的酸堿度。第二十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日pH=pIH+pH>pIH+H+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子H2OH2O第二十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日甘

氨

酸

滴

定

曲

線甘氨酸鹽酸鹽（A+）等電點(diǎn)甘氨酸（A）甘氨酸鈉（A-）第二十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)：

氨基酸酸性解離和堿性解離的程度相等，分子所帶的凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH值就稱為該氨基酸等電點(diǎn)。pI=1/2（pK1+pK2）第二十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日2、紫外吸收特性在280nm附近

苯丙氨酸（Phe）色氨酸(Trp)酪氨酸(Tyr)芳香族氨基酸的紫外吸收第二十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日3、氨基酸的化學(xué)反應(yīng)?與茚三酮反應(yīng)?

2,4一二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)?苯異硫氰酯（PITC）的反應(yīng)第二十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（1）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，但是脯氨酸例外，脯氨酸與茚三酮反應(yīng)，生成黃色的產(chǎn)物。第二十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黃色)++HF弱堿中氨基酸（2）2,4一二硝基氟苯的反應(yīng)（sanger反應(yīng)）第三十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（3）苯異硫氰酯（PITC）的反應(yīng)（Edman反應(yīng)）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物(PTH-AA)（phenylisothiohydantion-AA）弱堿中(400

C)重復(fù)測(cè)定多肽鏈N端氨基酸排列順序多肽順序自動(dòng)分析儀：第三十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日二、肽(peptide)

?肽鍵(peptidebond)是由一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。（一）肽鍵第三十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)中氨基酸的連接方式肽鍵第三十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日多肽鏈結(jié)構(gòu)示意圖

第三十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肽單位第三十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵第三十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肽平面

C

NOHCαCα0.133nm118012101160123012001220C-N：?jiǎn)捂I0.145nmC=N：雙鍵0.125nm第三十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肽單位第三十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肽單元

肽鍵(-CONH-)中的４個(gè)原子和２個(gè)α碳原子(Cα)被約束在一個(gè)剛性平面（即肽鍵平面）上，構(gòu)成一個(gè)肽單元(peptideunit)。第三十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

?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?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。第四十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日N末端C末端牛核糖核酸酶第四十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（二）幾種生物活性肽

1、谷胱甘肽(glutathione,GSH):廣泛存在于動(dòng)、植物和微生物細(xì)胞中，在酵母、小麥胚芽、動(dòng)物肝臟中含量比較高。第四十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日GSH過氧化物酶H2O22GSH

2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+

谷胱甘肽在體內(nèi)參與氧化還原過程，防止過氧化物積累。

人體血液：26-34mg/100g，動(dòng)物肝臟：100-1000mg/100g。第四十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日2、多肽類激素及神經(jīng)肽

由下丘腦分泌，其功能是促進(jìn)腺垂體釋放促甲狀腺素(調(diào)節(jié)糖代謝)。第四十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

TheMolecularStructureofProtein第二節(jié)、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第四十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日?一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)?二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)?三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)?四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括：第四十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要層次一級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)primarystructuresecondarystructuretertiarystructurequariernarystructure超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域

supersecondarystructurestructuredoman第四十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日?定義蛋白質(zhì)的一級(jí)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(jí)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。第四十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)3021第四十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日一級(jí)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)。第五十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日指肽鏈主鏈不同區(qū)段通過自身的相互作用，形成氫鍵，沿某一主軸盤旋折疊而形成的局部空間結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象單元。?定義

?主要的化學(xué)鍵：氫鍵二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)第五十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

蛋白質(zhì)二級(jí)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)

第五十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（一）、-螺旋(-helix)

第五十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日特征：（1）多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成右手螺旋，側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)；（2）每隔3.6個(gè)AA殘基螺旋上升一圈，螺距0.54nm；（3）每個(gè)氨基酸殘基的>N-H與前面第四個(gè)氨基酸殘基的>C=0形成氫鍵，肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成。第五十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日第五十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日類別：

平行反平行（二）、-折疊(-pleatedsheet)第五十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日特征：多肽鏈中氨基酸殘基n的羰基上的氧與殘基（n+3）的氮原上的氫之間形成氫鍵，肽鍵回折1800。（三）、

-轉(zhuǎn)角(-turn)

第五十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日無規(guī)則卷曲示意圖無規(guī)則卷曲細(xì)胞色素C的三級(jí)結(jié)構(gòu)（四）、無規(guī)卷曲

(randomcoil)

第五十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日超二級(jí)結(jié)構(gòu)(super-secondarystructure)

類型：βαβ單元；βXβ單元；

β-迂回；回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一些已知功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)，也稱為模體(motif):

螺旋-回折-螺旋（helix-turn-helix，HTH）

鋅指（zineFinger,ZF）

亮氨酸拉鏈（leucinezipper,LZ）

螺旋-環(huán)-螺旋（helix-loop-helix,HLH）

EF手（EF-hand）第五十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日βββααβ×β12345

52341

Β-鏈βαββ-迂回回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)β-迂回第六十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日螺旋區(qū)-回折-螺旋識(shí)別特定的DNA堿基序列COOHNH2識(shí)別螺旋第六十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日Zn2+PheHisHisArgCysCysLeu鋅指結(jié)構(gòu)中Cys和His殘基構(gòu)成結(jié)合鋅的位點(diǎn)鋅指與DNA的作用DNA鋅指第六十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日亮氨酸拉鏈蛋白結(jié)合在一個(gè)回文的靶DNA序列上回文的靶DNA序列亮氨酸拉鏈蛋白第六十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日EF手圖象(鈣調(diào)蛋白的鈣結(jié)合位點(diǎn))Ca2+EhelixFhelixEF第六十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)域

(structuredomain)

具有獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單位、獨(dú)立的功能單位和獨(dú)立的折疊單位。丙糖磷酸異構(gòu)酶第六十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。?定義

?主要的化學(xué)鍵：三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。第六十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日第六十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肌紅蛋白（Myoglobin）的三級(jí)結(jié)構(gòu)第六十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日卵溶菌酶（egglysozyme）的三級(jí)結(jié)構(gòu)含有螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲四種二級(jí)結(jié)構(gòu)第六十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日?蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次。?大多數(shù)非極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成疏水核；而極性側(cè)鏈在分子表面，形成親水面。?分子表面往往有一個(gè)內(nèi)陷的空隙，它常常是蛋白質(zhì)的活性中心。球狀蛋白的三級(jí)的結(jié)構(gòu)特怔：第七十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。?定義

四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)?

亞基（subunit）

本身都具有球狀三級(jí)結(jié)構(gòu)，一般只包含一條多肽鏈，也有的由二條或二條以上由二硫鍵連接的肽鏈組成。對(duì)稱性是四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)最重要的性質(zhì)之一。第七十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日免疫球蛋白IgG的一級(jí)結(jié)構(gòu)

第七十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日IgG的空間結(jié)構(gòu)

第七十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日血紅蛋白（Hb）的四級(jí)結(jié)構(gòu)第七十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日血紅蛋白的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)第七十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日小結(jié)：蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)層次第七十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日五、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)第七十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日將肽段順序進(jìn)行疊聯(lián)以確定完整的順序

將肽段分離并測(cè)出順序?qū)Ｒ恍粤呀饽┒税被釡y(cè)定二硫鍵拆開純蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定思路第七十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日胰島素

-巰基乙醇碘乙酸二

硫

鍵

的

斷

裂第一步第七十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日第二步

測(cè)定肽鏈的氨基末端和羧基末端丹磺酰氯是一種強(qiáng)熒光劑，可鑒定出N-端氨基酸。1、N末端的測(cè)定丹磺酰氯法2、C末端的測(cè)定羧基肽酶法多肽第八十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（）（Arg.Lys）（脂肪族）胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶胰蛋白酶氨肽酶羧肽酶（Phe.Trp）1、

酶解法第三步肽鏈的局部水解第八十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日CNBr與Met反應(yīng)測(cè)定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)2、化學(xué)法第八十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日例：有一條由8個(gè)氨基酸組成的多肽鏈；Ala,Lys,Met,Ser,Thr,Tyr,(Gly)2;(1)用溴化氰裂解，得到兩條肽鏈：A:Ala,Gly,Lys,Thr；B:Gly,Met,Ser,Tyr(2)用胰蛋白酶水解，得到兩條肽鏈：A：Ala，Gly；B：Gly，Lys,Met,Ser,Thr,Tyr(3)用胰凝乳蛋白酶水解，得到兩條肽鏈：A：Gly,Tyr；B:Ala,Gly,Lys，Met,Ser,Thr已知Gly位于肽鏈的兩端，試推測(cè)該肽鏈的氨基酸排列順序。第八十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日Gly--Tyr--Ser--Met--Thr--Lys--Ala--Gly答案：第八十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日根據(jù)如下結(jié)果推斷多肽鏈的氨基酸排列順序：(1)氨基酸的組成：

Met,Tyr,Ser,Phe,Gly,Lys,Ala；(2)用Sanger試劑得到唯一的DNP—Lys；(3)用溴化氰裂解，得到兩條肽鏈：A:Lys,Met；B:Tyr,Ser,Phe,Gly,Ala；(4)用羧肽酶處理，Gly迅速釋放；(5)用胰凝乳蛋白酶處理，含3條肽鏈：A:Tyr,Lys,Met；B:Ala,Gly；C:Ser,Phe試推測(cè)該肽鏈的氨基酸排列順序。第八十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日Lys--Met--Tyr--Ser--Phe--Ala--Gly答案：第八十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日

TheRelationofStructureandFunctionofProtein

第三節(jié)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第八十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)

一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵20世紀(jì)50年代末，美國(guó)學(xué)者Stanford

Moore等完成該酶的全序列分析。它是第一個(gè)被測(cè)出一級(jí)結(jié)構(gòu)的酶分子，含124個(gè)氨基酸，4對(duì)二硫鍵，分子量為12600。第八十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日天然狀態(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)，無活性第八十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血

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”。正常紅細(xì)胞鐮刀形紅細(xì)胞第九十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日正常紅細(xì)胞與鐮刀形紅細(xì)胞的掃描電鏡圖-鏈N端氨基酸排列順序12345678

Hb-A（正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…Hb-S（患者）Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…第九十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日正常：Glu

DNA模板鏈：3`CTT5`

5`3`

Glu遺傳密碼mRNA：

5`GAA3`非正常：ValDNA模板鏈：3`CAT5`

5`3`

Val遺傳密碼mRNA：5`GUA3`轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄

因?yàn)橥蛔儼l(fā)生在堿基（分子水平）上，所以稱為“分子病”。第九十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（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)系肌紅蛋白

血紅蛋白第九十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肌紅蛋白（Mb）:具有簡(jiǎn)單的三級(jí)結(jié)構(gòu)，是脊椎動(dòng)物肌肉中的一個(gè)小的胞內(nèi)蛋白，在潛水哺乳類（鯨、海豹、海豚）肌肉細(xì)胞中含量豐富，以致使他們的肌肉呈棕紅色。肌紅蛋白的主要作用是貯存氧，使這些動(dòng)物能長(zhǎng)期潛在水下。血紅蛋白（Hb）：具有四級(jí)結(jié)構(gòu)，存在于血液的紅細(xì)胞中，主要作用是結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)氧。第九十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肌紅蛋白（Mb）:153個(gè)AA+1個(gè)血紅素輔基（heme）血紅蛋白（Hb）：2個(gè)α亞基，2個(gè)β亞基：

α亞基：141個(gè)AA+1個(gè)血紅素輔基（heme）；

β亞基：146個(gè)AA+1個(gè)血紅素輔基（heme）肌紅蛋白

血紅蛋白第九十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日血液循環(huán)：在肺部經(jīng)氣體交換，富含O2的動(dòng)脈血經(jīng)心臟流向各組織器官，O2被消耗，缺O(jiān)2的靜脈血回流至心臟，再到肺部進(jìn)行氣體交換。第九十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日紅細(xì)胞：在成熟期間產(chǎn)生大量的血紅蛋白（每個(gè)紅細(xì)胞約含3億個(gè)血紅蛋白Hb分子）。并失去胞內(nèi)的細(xì)胞器核、線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，所以紅細(xì)胞是一種高度分化的細(xì)胞。第九十七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日O2血紅素（heme）與氧結(jié)合后：Fe2+

Fe3+第九十八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線當(dāng)氧飽和度YO2為50%時(shí)，肌紅蛋白（Mb）：PO2=2.8torr；血紅蛋白（Hb）：PO2=26torr。說明：肌紅蛋白與氧的親和力更高。肌紅蛋白（Mb）：雙曲線；血紅蛋白（Hb）：S形曲線第九十九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日*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，稱為協(xié)同效應(yīng)。

促進(jìn)作用稱為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)抑制作用稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negativecooperativity)第一百頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肌紅蛋白（Mb）在肺部：血液循環(huán)中的紅細(xì)胞富含O2。在肌肉組織中：肌紅蛋白（Mb）迅速接納來自血紅蛋白（Hb）的O2。第一百零一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線對(duì)于肌紅蛋白(Mb)：在動(dòng)脈血PO2：100torr，YO2=0.97；在靜脈血PO2：20torr，YO2=0.91。相差：0.06說明：肌紅蛋白能有效地將從肺部經(jīng)血液循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉細(xì)胞的氧儲(chǔ)存起來。第一百零二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日血紅蛋白（Hb）在肺部：血液循環(huán)中的紅細(xì)胞富含O2。在肌肉毛細(xì)血管中：富含O2血紅蛋白（Mb）緩慢地釋放O2，以供給肌肉細(xì)胞生命活動(dòng)的需要。第一百零三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線對(duì)于血紅蛋白(Hb)：在動(dòng)脈血PO2：100torr，YO2=0.97；在靜脈血PO2：20torr，YO2=0.25。相差：0.72說明：血紅蛋白能有效地將氧氣從肺部經(jīng)血液循環(huán)運(yùn)送至肌肉細(xì)胞中利用。第一百零四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日小結(jié)：在經(jīng)過肌肉組織時(shí)，富含O2的血紅蛋白將O2釋放出來，由肌紅蛋白接納。肌紅蛋白將O2儲(chǔ)存在肌肉細(xì)胞中。缺O(jiān)2的血紅蛋白回流至心臟，再到肺部進(jìn)行氣體交換。20torr100torr第一百零五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日1、血紅蛋白（Hb）的α亞基、β亞基和肌紅蛋白（Mb）在三級(jí)結(jié)構(gòu)上很相似，這反映在它們的功能相似性，即都能與氧結(jié)合。小結(jié)：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

myoglobin

βchainhemoglobin第一百零六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日小結(jié)：

2、由于肌紅蛋白（Mb）具有簡(jiǎn)單三級(jí)結(jié)構(gòu)，所以很容易與氧結(jié)合和解離，其主要功能：是儲(chǔ)存O2。在肌肉收縮線粒體中氧含量下降時(shí)，可立即供應(yīng)氧；3、血紅蛋白（Hb）由于具有復(fù)雜的四級(jí)結(jié)構(gòu)，與氧的結(jié)合具有協(xié)同效應(yīng)，所以其主要功能：是運(yùn)輸O2（從肺部轉(zhuǎn)運(yùn)至肌肉細(xì)胞中利用），而且還能運(yùn)輸H+，CO2。這也進(jìn)一步說明了：蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)決定了蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。第一百零七頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日（二）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病?

蛋白質(zhì)構(gòu)象?。喝舻鞍踪|(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)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。?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。第一百零八頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日瘋牛病瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病阮病毒病.swf2min第一百零九頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日第四節(jié)、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein第一百一十頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日一、蛋白質(zhì)的兩性電離pH=pI

凈電荷=0

pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負(fù)PrCOOHNH3++H++H+PrCOO-NH2PrCOO-NH3+

H+

H+第一百一十一頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)

由于蛋白質(zhì)分子量很大，在水溶液中形成1-100nm的顆粒，因而具有膠體溶液的特征。第一百一十二頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)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第一百一十三頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)的沉淀沉淀方法類別:1、高濃度中性鹽（鹽析、鹽溶）

2、酸堿（等電點(diǎn)沉淀）

3、有機(jī)溶劑沉淀

4、重金屬鹽類沉淀

5、生物堿試劑和某些酸類沉淀

6、加熱變性沉淀第一百一十四頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日三、蛋白質(zhì)的變性(denaturation)

變性的本質(zhì)——

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)。變性！沉淀??？第一百一十五頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日四、蛋白質(zhì)的紫外吸收光譜

蛋白質(zhì)在280nm有一特征吸收峰，可利用這一特性對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性定量鑒定。第一百一十六頁，共一百三十二頁，2022年，8月28日五、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)⒈茚三酮反