生物化學(xué)課件之蛋白質(zhì)

生物化學(xué)課件之蛋白質(zhì)第1頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容[教學(xué)時(shí)數(shù)]4學(xué)時(shí)[掌握內(nèi)容]：蛋白質(zhì)的基本組成單位和平均含氮量。20種氨基酸的名稱及三字母英文縮寫符號(hào)。氨基酸的理化性質(zhì)。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的定義及維系的鍵、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的定義及維系的鍵，肽單元和蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要類型，模體的概念。蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的定義及維系的鍵，結(jié)構(gòu)域的定義。蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的定義及維系的鍵，亞基的定義。蛋白質(zhì)變性的定義及影響因素，蛋白質(zhì)沉淀及維持蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定因素。蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的定義。[熟悉內(nèi)容]：氨基酸的分類，肽的概念基本結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)功能之間的關(guān)系。氨基酸和蛋白質(zhì)的紫外吸收作用。蛋白質(zhì)的分離和純化。[了解內(nèi)容]：生物活性肽，蛋白質(zhì)的模序結(jié)構(gòu)，分子病的定義。[自學(xué)內(nèi)容]：蛋白質(zhì)分類，多肽鏈中氨基酸的序列分析、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)測(cè)定第2頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)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。一、什么是蛋白質(zhì)?第3頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一二、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：普遍存在于生物界，動(dòng)物、植物、微生物主要是由蛋白質(zhì)構(gòu)成。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4頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一1）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用（激素）3）免疫保護(hù)作用（抗體）4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)（血紅蛋白、血漿運(yùn)鐵蛋白）5）運(yùn)動(dòng)與支持作用（肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白、肌原蛋白）6）控制生長(zhǎng)和分化（核蛋白）7）參與細(xì)胞間信息傳遞（受體蛋白）8)生物膜9)識(shí)別和記憶2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能第5頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第二節(jié)第6頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一一、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7頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

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)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(diǎn)第8頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一二、氨基酸

——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9頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.為a氨基酸（脯氨酸除外為a亞氨基酸）。2.是L型氨基酸（甘氨酸除外）。3.不同的氨基酸，其R側(cè)鏈不同，對(duì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和空間結(jié)構(gòu)有影響。第10頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一非極性疏水性氨基酸：脂肪族、芳香族、雜環(huán)極性中性氨基酸：羥基、酰胺、含巰基半胱氨酸、甘氨酸3.酸性氨基酸：羧基4.堿性氨基酸：氨基、胍基、咪唑基（二）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:親水性氨基酸第11頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00纈氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

異亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非極性疏水性氨基酸目錄第12頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一色氨酸

tryptophanTryW

5.89絲氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTryY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

蘇氨酸

threonineThrT5.602.極性中性氨基酸目錄第13頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸目錄第14頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）第15頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

半胱氨酸

+胱氨酸二硫鍵-HH第16頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（二）氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離性質(zhì)2.紫外吸收性質(zhì)3.茚三酮反應(yīng)第17頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子

陽離子陰離子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。1.兩性解離及等電點(diǎn)第18頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一等電點(diǎn)(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(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。除堿性氨基酸外，其余氨基酸的等電點(diǎn)均小于pH7第19頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一2.紫外吸收色氨酸、酪氨酸、苯丙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(cè)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(jiǎn)便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收第20頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一3.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，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。第21頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第三節(jié)第22頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括

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)第23頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序。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24頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（一）、肽鍵*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。是氨基酸的連接方式.第25頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵第26頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一氨基酸殘基氨基酸在形成肽鏈時(shí)丟失了一分子水，肽鏈中的氨基酸分子已不完整,稱為氨基酸殘基(aminoacidresidue)。第27頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（二）肽（peptidepeptide）氨基酸借肽鍵相連而形成的化合物稱肽。根據(jù)氨基酸的組成個(gè)數(shù)可以依次稱為二肽、三肽、四肽……寡肽(oligopeptideoligopeptide)由10個(gè)以內(nèi)氨基酸連成的小肽多肽(polypeptide)由更多氨基酸連成的肽蛋白質(zhì)(protein)就是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈第28頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C末端：多肽鏈中有自由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)。第29頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（三）多肽鏈有方向性NH2MetPhePheCysSerThrValCOOH氨基末端(Ｎ－端)羧基末端(C－端)書寫多肽鏈時(shí)一般把氨基端放在左側(cè)，羧基端放在右側(cè)。蛋-苯丙-苯丙-半胱-絲-蘇-纈第30頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一主鏈：多肽鏈中由肽鍵連接成的長(zhǎng)鏈側(cè)鏈：各氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)所構(gòu)成的短鏈第31頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一一級(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)。目錄第32頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（一）維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的化學(xué)鍵氫鍵

疏水鍵鹽鍵配位鍵二硫鍵范德華力二、蛋白質(zhì)的構(gòu)象第33頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一氫鍵負(fù)電性很強(qiáng)的原子（如氧或氮）和與氧或氮共價(jià)結(jié)合的氫原子相互吸引，這種作用力稱為氫鍵。第34頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一疏水相互作用

由非極性基團(tuán)受到水分子排斥相互聚集在一起的作用力。第35頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一離子鍵由異性電荷間的靜電吸引形成的。第36頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一目錄第37頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（二）蛋白質(zhì)的二級(jí)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(duì)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

第38頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

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39頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一1.肽單元參與肽鍵的6個(gè)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(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元

(peptideunit)

。蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的基本組成單位—肽鍵平面（肽單元）（peptideunit)第40頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一肽單元（肽鍵平面、酰胺平面）肽鍵中的Ｃ＝Ｏ和Ｃ－Ｎ均不能自由旋轉(zhuǎn)，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41頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛作用。C-N具有雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)組成肽鍵的原子處于同一平面。肽單位是剛性平面C-N相連的氫和氧與兩個(gè)a碳原子反向分布第42頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一2.-螺旋目錄以肽鍵平面為單位,以α-碳原子為轉(zhuǎn)折盤旋形成右手螺旋第43頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一a.以肽鍵平面為單位,以α-碳原子為轉(zhuǎn)折盤旋形成右手螺旋b.主鏈原子構(gòu)成螺旋的主體,側(cè)鏈(R基團(tuán)）在其外部。c.每3.6個(gè)氨基酸旋轉(zhuǎn)一周，螺距為0.54nm，每?jī)蓚€(gè)氨基酸之間的垂直距離為0.15nm，肽鍵平面與螺旋長(zhǎng)軸平行。d.氫鍵是a-螺旋穩(wěn)定的主要次級(jí)鍵，一個(gè)肽單位N上的氫原子與第四個(gè)肽單位羰基上的氧原子形成氫鍵，所有的肽鍵都可以形成氫鍵。作用：增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度，具有彈性第44頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一d.α-螺旋參數(shù)：每3.6個(gè)氨基酸殘基繞成一個(gè)螺圈(3600)螺距為0.540.54nmnm每個(gè)氨基酸殘基上升0.54/3.6=0.150.15nmnm第45頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一2.β-折疊（β-pleatedsheetsheet）肽鍵平面呈伸展的鋸齒狀排列形成的結(jié)構(gòu)稱β－折疊。第46頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一-折疊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.形狀2.穩(wěn)定鍵3.R基團(tuán)影響第47頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一3.β-轉(zhuǎn)角(β-turn)肽鏈出現(xiàn)1800回折的轉(zhuǎn)角處結(jié)構(gòu)稱為β-轉(zhuǎn)角。*常見于球狀蛋白質(zhì)分子表面*第一個(gè)殘基的C=O與第四個(gè)殘基的N-H形成氫鍵*第二個(gè)殘基常為脯氨酸Pro第48頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一4.無規(guī)卷曲(randomcoil)沒有確定規(guī)律性的肽鍵構(gòu)象常見于球狀蛋白質(zhì)分子中，在其它類型二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段之間起活節(jié)作用，有利于整條肽鏈盤曲折疊第49頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（三）超二級(jí)結(jié)構(gòu)在多肽鏈內(nèi)順序上相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中靠近，彼此相互作用，形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)（模體(motif)）。主要有三種形式α螺旋組合（α

α

），β折疊組合（βββ），α螺旋組合β折疊組合（βαβ）。主要是側(cè)鏈殘基作用的結(jié)果。第50頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體

鋅指結(jié)構(gòu)第51頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（四）結(jié)構(gòu)域大分子蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€(gè)或數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。第52頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一一級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)側(cè)鏈原子的影響的影響R基的電荷性質(zhì)-多個(gè)帶相同電荷的氨基酸在肽鏈中連續(xù)出現(xiàn)（polyLys，polyGlu）R基的基團(tuán)大小-側(cè)鏈基團(tuán)較大的氨基酸殘基的集中部位(polyIle)脯氨酸，羥脯氨酸

都會(huì)妨礙α-螺旋的形成

β－折疊要求氨基酸殘基的側(cè)鏈較小第53頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（五）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學(xué)鍵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。1定義二硫鍵(共價(jià)鍵)次級(jí)鍵：第54頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

肌紅蛋白(Mb)

N端C端第55頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一2.分子伴侶分子伴侶(chaperon)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)。*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，使肽鏈正確折疊。*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。*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。第56頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。(六）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的亞基之間相互作用，彼此以非共價(jià)鍵相連而形成更復(fù)雜的構(gòu)象，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。第57頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)

第58頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一第59頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第四節(jié)第60頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（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)二硫鍵第61頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

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62頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，空間結(jié)構(gòu)及功能相似。

胰島素2.一級(jí)結(jié)構(gòu)不同，生物學(xué)功能各異。加壓素N-半胱-酪-苯丙-谷胺-天胺-半胱-脯-精-甘催產(chǎn)素----------亮--------------------------3.一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分相同其功能也相同。促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH)39肽1----------------24------------33-----39

活性必需部分種屬特異性4.一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分變化，其生物學(xué)活性也改變?；蛲蛔儭⒒瘜W(xué)修飾定向改造關(guān)鍵氨基酸---藥物開發(fā)5.一級(jí)結(jié)構(gòu)可幫助了解生物進(jìn)化。親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，氨基酸組成差異越大6.一級(jí)結(jié)構(gòu)變化與疾病第63頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)功能相似一級(jí)結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)功能不同表1-2哺乳類動(dòng)物胰島素氨基酸序列的差胰島素氨基酸殘基序號(hào)

B30A10A6A5AlaIleSerThr馬

AlaValSerAla羊

AlaValGlyAla牛

SerIleGlyThr兔

AlaIleSerThr狗

AlaIleSerThr豬

ThrIleSerThr人第64頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一ACTH促腎上腺素皮質(zhì)激素MSH促黑激素第65頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一第66頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一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)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”。例：糖尿病24位苯丙氨酸被亮氨酸取代第67頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一HbS與HbA的區(qū)別第68頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（一）蛋白質(zhì)的前體活化（二）蛋白質(zhì)的變構(gòu)現(xiàn)象1.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)系目錄血紅素結(jié)構(gòu)第69頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)第70頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)。第71頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。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。第72頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理：有些蛋白質(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)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。第73頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變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。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。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病第74頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與分離純化ThePhysicalandChemicalCharactersandSeparationandPurificationofProtein第75頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一一、蛋白質(zhì)分子大小、形狀及分子量的測(cè)定分子篩層析法SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳生物質(zhì)譜第76頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一二蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固*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。第77頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

造成變性的因素?物理因素：高溫、高壓、紫外線、劇烈振蕩?化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、生物堿、尿素、重金屬

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)。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞，但不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)第78頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

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。

變性作用的特征1生物活性的喪失2某些理化性質(zhì)的改變第79頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一若蛋白質(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)。蛋白質(zhì)的復(fù)性第80頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

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81頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一三、蛋白質(zhì)的兩性電離與等電點(diǎn)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(tuán)，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(tuán)。

第82頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一*蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH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，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。第83頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一四、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1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達(dá)1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。*蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷水化膜第84頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一+++++++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溶液中蛋白質(zhì)的聚沉第85頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一

五、蛋白質(zhì)沉淀

在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會(huì)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(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。機(jī)制：中性鹽沉淀反應(yīng)、有機(jī)溶劑沉淀反應(yīng)、加熱沉淀反應(yīng)、重金屬鹽沉淀反應(yīng)、生物堿制劑沉淀反應(yīng)*蛋白質(zhì)的凝固作用(proteincoagulation)蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。

第86頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一六、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)⒈茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)

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)。⒉雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)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(cè)蛋白質(zhì)水解程度。3.酚試劑反應(yīng)在堿性條件下，酪氨酸、色氨酸可與酚試劑生成；藍(lán)色化合物，藍(lán)色程度與蛋白質(zhì)的量成正比。第87頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一七、蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長(zhǎng)處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。第88頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一八、蛋白質(zhì)的免疫學(xué)性質(zhì)1抗原2抗體3蛋白質(zhì)免疫學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用第89頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一一、蛋白質(zhì)的提取1材料的選擇2組織細(xì)胞的破碎

3提取第六節(jié)、蛋白質(zhì)的分離和純化的基本原理第90頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一二、蛋白質(zhì)的分離和純化1、透析及超濾法2、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀3、電泳4、層析5、超速離心第91頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（一）透析及超濾法*透析(dialysis)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。第92頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一超濾法應(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(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。第93頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一有機(jī)溶劑沉淀法作用原理:使蛋白質(zhì)脫去水化層,又能降低溶液的介電常數(shù)使蛋白質(zhì)表面電荷減少，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子聚集而沉淀。常用有機(jī)溶劑:甲醇、乙醇、丙酮缺點(diǎn)：常會(huì)使蛋白質(zhì)變性注意事項(xiàng):必須在低溫下操作，盡量縮短處理的時(shí)間，及時(shí)將蛋白質(zhì)中殘存的有機(jī)溶劑除去。（二）丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀第94頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一丙酮沉淀*使用丙酮沉淀時(shí)，必須在0～4℃低溫下進(jìn)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。第95頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一鹽析法(saltingout)定義:向蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽使蛋白質(zhì)沉淀稱為鹽析常用的中性鹽：硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等作用原理:鹽離子與水親和力極強(qiáng)奪去蛋白質(zhì)的水化層,減少分子間靜電斥力特點(diǎn)：不破壞蛋白質(zhì)的構(gòu)象，蛋白質(zhì)不發(fā)生變性。第96頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一調(diào)節(jié)鹽析所用的鹽濃度和溶液的pH值，可將溶液中混合的各種蛋白質(zhì)逐個(gè)分開。稱為分段鹽析法血漿清蛋白血漿球蛋白半飽和(NH4)2SO4飽和(NH4)2SO4第97頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一*

免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動(dòng)物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識(shí)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。第98頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（三）電泳蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中泳動(dòng)而達(dá)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。第99頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一幾種重要的蛋白質(zhì)電泳*SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定。*等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。*雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。第100頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一1：菌體(插入原核翻譯增強(qiáng)子)2：菌體(未插入原核翻譯增強(qiáng)子)3：蛋白A+OGP4：Marker原核翻譯增強(qiáng)子的作用第101頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（四）層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過一個(gè)固態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，根據(jù)溶液中待分離的蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待分離的蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，并以不同速度流經(jīng)固定相而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。第102頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)分離常用的層析方法*離子交換層析：利用各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同進(jìn)行分離。凝膠過濾(gelfiltration)又稱分子篩層析，利用各蛋白質(zhì)分子大小不同分離。親和層析：根據(jù)配基特異性的分離純化方法第103頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一目錄第104頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一目錄第105頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一N-內(nèi)含肽-C

幾丁質(zhì)結(jié)合蛋白

幾丁質(zhì)

19肽19肽

一次性獲得19肽

目的蛋白

載體蛋白層析介質(zhì)親和層析原理

:第106頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一幾丁質(zhì)雜蛋白19肽（目的蛋白）載體蛋白123第107頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一（五）超速離心*超速離心法(ultracentrifugation)既可以用來分離純化蛋白質(zhì)也可以用作測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量。*蛋白質(zhì)在離心場(chǎng)中的行為用沉降系數(shù)(sedimentationcoefficient,S)表示,沉降系數(shù)與蛋白質(zhì)的密度和形狀相關(guān)。第108頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一因?yàn)槌两迪禂?shù)S大體上和分子量成正比關(guān)系，故可應(yīng)用超速離心法測(cè)定蛋白質(zhì)分子量，但對(duì)分子形狀的高度不對(duì)稱的大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)不適用。第109頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一三、蛋白質(zhì)的分離與純化的類型根據(jù)溶解度不同的分離純化方法1等電點(diǎn)沉淀2鹽析沉淀3低溫有機(jī)溶劑沉淀法4溫度對(duì)蛋白質(zhì)溶解度的影響第110頁，共121頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)分子大小不同的分