蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

生物化學(xué)與分子生物學(xué)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一章StructureandFunctionofProtein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。蛋白質(zhì)研究的歷史1833年，Payen和Persoz分離出淀粉酶。1838年，荷蘭科學(xué)家G.J.Mulder引入“protein”（源自希臘字proteios，意為primary）一詞

1864年，Hoppe-Seyler從血液分離出血紅蛋白，并將其制成結(jié)晶。19世紀(jì)末，F(xiàn)ischer證明蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，并將氨基酸合成了多種短肽。1951年,

Pauling采用X（射）線晶體衍射發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)——α-螺旋(α-helix)。1953年，F(xiàn)rederickSanger完成胰島素一級序列測定。1962年，JohnKendrew和MaxPerutz確定了血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代以后，隨著人類基因組計劃實施，功能基因組與蛋白質(zhì)組計劃的展開，使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的研究達到新的高峰。蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是生物體中含量最豐富的生物大分子，約占人體固體成分的45%，而在細(xì)胞中可達細(xì)胞干重的70%以上。1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分作為生物催化劑（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(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，個別蛋白質(zhì)還含有碘。

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：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%蛋白質(zhì)元素組成的特點一、組成人體蛋白質(zhì)的20種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)的氨基酸僅有20種，且均屬L-α-氨基酸（脯氨酸屬于L--亞氨基酸，而甘氨酸則屬于-氨基酸）。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H-氨基酸的立體異構(gòu)體（一）-氨基酸的立體異構(gòu)體（二）非極性脂肪族氨基酸（6）極性中性氨基酸（6）芳香族氨基酸（3）酸性氨基酸（2）堿性氨基酸（3）二、氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進行分類(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸甲硫氨酸(三)側(cè)鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團的氨基酸是酸性氨基酸(五)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）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-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)兩性解離及等電點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。（一）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（二）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（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)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。四、氨基酸通過肽鍵連接而形成蛋白質(zhì)或活性肽肽鍵(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(xué)鍵。（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵肽(peptide)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為脫水縮合而基團不全，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：多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)?！逆湹膬蓚€末端氨基酸殘基肽鍵氨基末端羧基末端多肽鏈的形成及其方向性多肽鏈的主鏈骨架應(yīng)該是

H2N-C-C—N-C-C—N-C-C……的重復(fù)。

AA殘基中的R基不參與成鍵,伸展向外。

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)GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間的轉(zhuǎn)換解毒作用：與毒物或藥物結(jié)合，消除其毒性作用；參與氧化還原反應(yīng)：作為重要的還原劑，參與體內(nèi)多種氧化還原反應(yīng)；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(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定：消除氧化劑對紅細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞作用。谷胱甘肽的生理功用：2.多肽類激素及神經(jīng)肽種類較多，生理功能各異。多肽類激素主要見于下丘腦及垂體分泌的激素，如促甲狀腺素釋放激素（3肽）、催產(chǎn)素（9肽）、加壓素（9肽）、促腎上腺皮質(zhì)激素（39肽）。神經(jīng)肽主要與神經(jīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用相關(guān)，包括腦啡肽（5肽）、-內(nèi)啡肽（31肽）、強啡肽（17肽）等。牛催產(chǎn)素與加壓素：

均為九肽，分子中含有一對二硫鍵，兩者結(jié)構(gòu)類似。前者第八位為Leu，后者為Arg。前者可刺激子宮的收縮，促進分娩。后者可促進小動脈收縮，使血壓升高，也有抗利尿作用，參與水、鹽代謝的調(diào)節(jié)。

牛催產(chǎn)素

SS Cys·Tyr·Ile·Gln·Asn·Cys·Pro·Leu·Gly-NH2

牛加壓素

SS Cys·Tyr·Phe·Gln·Asn·Cys·Pro·Arg·Gly-NH2

腦啡肽：為五肽，具有鎮(zhèn)痛作用，它們在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中形成，是體內(nèi)自己產(chǎn)生的一類鴉片劑。Tyr--Gly--Gly--Phe--Leu蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)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)除一級結(jié)構(gòu)外，蛋白質(zhì)的二、三、四級結(jié)構(gòu)都屬于空間結(jié)構(gòu)，即構(gòu)象（conformation）。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。定義: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。一、氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)主要的化學(xué)鍵:肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。一級結(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)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)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

。定義:

主要的化學(xué)鍵：氫鍵

（一）肽單元參與肽鍵的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)

。

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

（二）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式-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為右手螺旋；⑵螺旋每圈包含3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm；⑶螺旋以氫鍵維系。

⑷R基團的形狀、大小及電荷影響其形成及穩(wěn)定性-螺旋的結(jié)構(gòu)特征影響-螺旋穩(wěn)定的因素有：極大的側(cè)鏈基團（存在空間位阻）；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(yīng)）；有Pro等亞氨基酸存在（不能形成氫鍵）。-折疊-折疊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主鏈骨架伸展呈鋸齒狀；⑵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)；⑶借相鄰主鏈之間的氫鍵維系。⑷R基團的大小會對其形成以及穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。-折疊的結(jié)構(gòu)特征-折疊的平行式與反平行式排列

-轉(zhuǎn)角由主鏈本身發(fā)生180°的回折形成；回折部分通常由4個氨基酸構(gòu)成；主要維持力是氫鍵。無規(guī)卷曲（randomcoil）：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。對于特定的蛋白質(zhì)分子而言，其無規(guī)卷曲部分的構(gòu)象則是特異的。核糖核酸酶分子中的二級結(jié)構(gòu)α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲三、多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步折疊形成三級結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和范德華力等。主要的化學(xué)鍵: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。定義:（一）三級結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置主要的化學(xué)鍵：維系三級結(jié)構(gòu)的力主要有疏水鍵、氫鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用。蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成H在蛋白質(zhì)分子中，由于存在數(shù)目眾多的氫鍵，故氫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)上起著重要的作用。但氫鍵的鍵能較低(~12kJ/mol)，易被破壞。

蛋白質(zhì)分子中離子鍵的形成

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。b+ccccbaaa維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的各種化學(xué)鍵a氫鍵b離子鍵c疏水鍵三級結(jié)構(gòu)中疏水鍵數(shù)量最多，往往居于球狀蛋白質(zhì)內(nèi)部。+

含多種二級結(jié)構(gòu)單元；是緊密的球狀或橢球狀實體；疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面。（一）球狀蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的特征

肌紅蛋白(Mb)的三級結(jié)構(gòu)153aa，1個血紅素輔基。8個螺旋區(qū)占75%，螺旋之間有無規(guī)卷曲，pro（100、120）位于轉(zhuǎn)角處。表面親水；內(nèi)部疏水纖連蛋白分子的結(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)大分子蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€或數(shù)個在空間上可明顯區(qū)別的局部區(qū)域，各有獨特的空間構(gòu)象，并承擔(dān)特定的生物學(xué)功能。Ig的結(jié)構(gòu)域：CH1～H3重鏈恒定區(qū)結(jié)構(gòu)域1、2、3；CL輕鏈恒定區(qū)結(jié)構(gòu)域；VL輕鏈可變區(qū)結(jié)構(gòu)域；VH重鏈可變區(qū)結(jié)構(gòu)域；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)。許多功能性蛋白質(zhì)分子含有2條或2條以上多肽鏈。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)。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)血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)血紅蛋白4個亞基，這4個亞基都可以與氧結(jié)合運輸氧，但每個亞基單獨存在時難以釋放氧，無運輸氧作用不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級結(jié)構(gòu)。亞基的種類,數(shù)目和亞基間締合方式各不同。單獨的亞基不具有活性。亞基間的聚合與疏松，聚合與解聚互為可逆，這也是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能活性的一種方式?；咎卣骶S持蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的主要作用力

在蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)中，亞基之間的作用力主要包括：氫鍵、離子鍵、范德華力和疏水鍵。即亞基之間主要是通過次級鍵彼此締合在一起?；瘜W(xué)鍵共價鍵次級鍵肽鍵二硫鍵氫鍵疏水鍵鹽鍵范德華力一級結(jié)構(gòu)二、三、四級結(jié)構(gòu)三、四級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)分子中的共價鍵與次級鍵蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)（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)是高級結(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

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（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)與功能一級結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象以及功能也相似。────────────────────────

氨基酸殘基序號胰島素───────────────

A5A6A10A30────────────────────────

人ThrSerIleThr

豬ThrSerIleAla

狗ThrSerIleAla

兔ThrGlyIleSer

牛AlaGlyValAla

羊AlaSerValAla

馬ThrSerIleAla────────────────────────（三）氨基酸序列提供重要的生物進化信息一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素(cytochromeC)，比較它們的一級結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進化間的關(guān)系。（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val·his·leu·thr·pro·glu

·glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈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，稱為“分子病”。肌紅蛋白/血紅蛋白含有血紅素輔基血紅素結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu)（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似肌紅蛋白(myoglobin，Mb)

肌紅蛋白是一個只有三級結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有8段α-螺旋結(jié)構(gòu)。血紅素分子中的兩個丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的F8組氨酸殘基還與Fe2+形成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白具有4個亞基組成的四級結(jié)構(gòu)，每個亞基可結(jié)合1個血紅素并攜帶1分子氧。Hb亞基之間通過8對鹽鍵，使4個亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀蛋白。脫氧Hb亞基間和亞基內(nèi)的鹽鍵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?jǐn)?shù)（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線協(xié)同效應(yīng)(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(yīng)。如果是促進作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negativecooperativity)O2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。變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)定義：當(dāng)變構(gòu)劑與蛋白質(zhì)分子結(jié)合，使蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生一定變化，從而導(dǎo)致其功能的變化。酶活性升高或降低蛋白質(zhì)＋變構(gòu)劑功能改變

Hb＋O2T型R型與氧的親和力增大變構(gòu)酶＋小分子構(gòu)象改變變構(gòu)蛋白

變構(gòu)效應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是亞基間(蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu))的相互作用，它存在于多亞基蛋白和酶中，“S”曲線是變構(gòu)效應(yīng)的動力學(xué)特征。

與肌紅蛋白以及單獨存在的Ｈb的α或β亞基相比，因Ｈb屬四級結(jié)構(gòu)，構(gòu)象改變且有亞基相傳遞而有變構(gòu)效應(yīng)，故有協(xié)同效應(yīng)和可調(diào)功能，動力學(xué)曲線呈“Ｓ”型；肌紅蛋白和單獨存在的α或β亞基都是三級結(jié)構(gòu)，一條肽鏈，雖能結(jié)合氧，亦有構(gòu)象改變，但無亞基傳遞變構(gòu)信息，不能形成變構(gòu)效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)，動力學(xué)曲線呈矩形雙曲線。

由此可見結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系十分密切，結(jié)構(gòu)相似功能相近，結(jié)構(gòu)不同功效各異，結(jié)構(gòu)變化功能亦隨之變化，結(jié)構(gòu)愈高級功能愈復(fù)雜。（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結(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)重時可導(dǎo)致疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機理：有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后相互聚集，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)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。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。瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。正常的PrP富含α-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為β-折疊的PrPsc，從而致病。瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein一、蛋白質(zhì)具有兩性電離的性質(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(fù)電荷或正電荷的基團。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子，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)二、蛋白質(zhì)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:+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點的蛋白質(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溶液中蛋白質(zhì)的聚沉三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，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)改變和生物活性的喪失。蛋白質(zhì)的變性(denaturation)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)。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(xué)性質(zhì)：官能團反應(yīng)性增加，易被蛋白酶水解。③生物學(xué)性質(zhì)：原有生物學(xué)活性喪失，抗原性改變。

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。

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(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為復(fù)性(renaturation)。

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)，無活性在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。

蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)的凝固作用(proteincoagulation)四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的A280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測定。蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測定蛋白質(zhì)溶液含量茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein一、透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的小分子化合物應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過有一定截留分子量的超濾膜，達到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。透析(dialysis)超濾法利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開的方法。二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質(zhì)濃縮方法使用丙酮沉淀時，必須在0～4℃低溫下進行，丙酮用量一般10倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)被丙酮沉淀后，應(yīng)立即分離。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。鹽析(saltprecipitation)是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面電荷被中和以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成抗原抗體復(fù)合物的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。三、利用荷電性質(zhì)可電泳分離蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場中能向正極或負(fù)極移動。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動而達到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù),稱為電泳(elctrophoresis)

。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。

SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量的測定。等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。