新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能

第三章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功效返回教學要求

返回掌握蛋白質(zhì)生物學主要性。掌握蛋白質(zhì)分子組成特點和基本單位。掌握蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)及其與功效關(guān)系。熟悉蛋白質(zhì)主要理化性質(zhì)。了解蛋白質(zhì)主要分離和純化方法。

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第1頁目錄第一節(jié)蛋白質(zhì)生理功效、元素組成及分類第二節(jié)蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位──氨基酸第三節(jié)肽第四節(jié)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)第五節(jié)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系第六節(jié)蛋白質(zhì)主要性質(zhì)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第2頁

蛋白質(zhì)（protein）是生活細胞內(nèi)含量最豐富、功效最復(fù)雜生物大分子，并參加了幾乎全部生命活動和生命過程。所以，研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功效一直是生命科學最基本命題。生物體最主要特征是生命活動，而蛋白質(zhì)是生命活動表達者，含有以下主要功效：催化功效；結(jié)構(gòu)功效；調(diào)整功效；防御功效；運動功效；運輸功效；信息功效；儲備功效第一節(jié)蛋白質(zhì)生理功效、元素組成及分類蛋白質(zhì)主要生理功效新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第3頁主要功效：催化功效；酶結(jié)構(gòu)功效；動物皮，毛等防御功效；抗體，補體，凝血酶運動功效；肌球蛋白，肌動蛋白運輸功效；血紅蛋白信息功效；膜蛋白貯存功效；卵清蛋白，新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第4頁蛋白質(zhì)主要元素組成：

C、H、O、N、S及P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se等微量元素。

碳50%氫7%氧23%氮16%硫0-3%微量磷、鐵、銅、碘、鋅、鉬



蛋白質(zhì)平均含N量為16％,這是凱氏定氮法測蛋白質(zhì)含量理論依據(jù)：

蛋白質(zhì)含量＝蛋白質(zhì)含N量×6.25新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第5頁三聚氰胺結(jié)構(gòu)式以下，試說明為何添加三聚氰胺能夠增加乳汁中蛋白含量原理？三聚氰胺中含氮66.67%新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第6頁

蛋白質(zhì)分類（1）

按組成：簡單蛋白：這類蛋白完全水解產(chǎn)物為-氨基酸，不含其它物質(zhì)；按其溶解度等理化性質(zhì)差異又可分為以下幾類。簡單蛋白質(zhì)：水解只產(chǎn)生AA結(jié)合蛋白：由簡單蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)組分結(jié)合而成，其非蛋白質(zhì)組分通常稱為輔基。結(jié)合蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)+輔基

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第7頁簡單蛋白質(zhì)分類新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第8頁結(jié)合蛋白質(zhì)分類結(jié)合蛋白：由簡單蛋白質(zhì)與非蛋白質(zhì)組分結(jié)合而成，其非蛋白質(zhì)組分通常稱為輔基。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第9頁（2）按蛋白質(zhì)起源分類動物性蛋白質(zhì)：肉類蛋白質(zhì)、乳類蛋白質(zhì)、蛋類蛋白質(zhì)植物性蛋白質(zhì)：蔬菜蛋白、谷類蛋白、油料種子蛋白單細胞蛋白質(zhì)（3）、按分子外形對稱程度：球狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)、膜蛋白質(zhì)（4）、按功效分：酶、運輸?shù)鞍?、營養(yǎng)和貯存蛋白、激素、受體蛋白、運動蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、防御蛋白。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第10頁第二節(jié)蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位──氨基酸一、氨基酸通式二、蛋白質(zhì)氨基酸、稀有蛋白質(zhì)氨基酸和非蛋白質(zhì)氨基酸概念三、二十種常見蛋白質(zhì)氨基酸分類、結(jié)構(gòu)及三字符號四、氨基酸性質(zhì)五、氨基酸生產(chǎn)和應(yīng)用新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第11頁蛋白質(zhì)完全水解得到各種氨基酸混合物，部分水解通常得到多肽片段。最終得到各種氨基酸混合物。所以，氨基酸是蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單元。大多數(shù)蛋白質(zhì)都是由20種氨基酸組成。這20種氨基酸被稱為基本氨基酸。

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第12頁

氨基酸通式新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第13頁氨基酸通式

注:L型-NH2基寫在分子左邊，D型寫在右邊。D型AA在自然界中存在于細菌細胞壁，短桿菌肽中。脯氨酸（Pro,P）氨基酸是含有氨基（-NH2）或亞氨基和羧基（-COOH）有機分子。氨基酸種類多，但組成蛋白質(zhì)含有遺傳密碼氨基酸只有20種，且都是L-型α-型氨基酸，Cα是不對稱C（除Gly），則：含有兩種立體異構(gòu)體[D-型和L-型]2.含有旋光性[左旋（-）或右旋（+）]新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第14頁氨基酸結(jié)構(gòu)共同點常見氨基酸有20種（自然界氨基酸大于20種）氨基酸結(jié)構(gòu)上共同點：一個氨基，一個羧基，一個H原子與-C相連（脯氨酸為-亞氨基酸）。除甘氨酸外，其余AA-C都是不對稱C原子，含有L和D型。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第15頁氨基酸分類

按其側(cè)鏈R結(jié)構(gòu)不一樣，可分為脂肪族、芳香族和雜環(huán)氨基酸三大類依據(jù)其側(cè)鏈R有沒有極性再分為中性極性氨基酸和中性非極性氨基酸二個亞類.中性極性氨基酸（polarAA）較親水,

（hydrophilic）親水性大極性較大。中性非極性氨基酸（non-polarAA）較疏水（hydrophobic）新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第16頁二十種常見蛋白質(zhì)氨基酸分類、結(jié)構(gòu)及三字符號

據(jù)營養(yǎng)學分類

必需ＡＡ非必需ＡＡ據(jù)R基團化學結(jié)構(gòu)分類

脂肪族ＡA（中性、含羥基或巰基、酸性、堿性）芳香族ＡA(Phe、Tyr、Trp)雜環(huán)ＡＡ(His、Pro)

人必需氨基酸LysTrpPheValMetLeuIleThr

Arg、His嬰兒期：Arg和His供給不足，屬半必需氨基酸據(jù)R基團極性分類極性R基團AA非極性R基團AA（８種）不帶電荷（７種）帶電荷：正電荷（３種）負電荷（２種）新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第17頁非極性R基團氨基酸新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第18頁不帶電荷極性R基團氨基酸新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第19頁帶電荷R基團氨基酸新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第20頁甘氨酸（Gly,G）丙氨酸（Ala,A）纈氨酸（Val,V）亮氨酸（Lue,L）異亮氨酸（Ile,I）中性脂肪族氨基酸R基均為中性烷基，R基對分子酸堿性影響很小，它們幾乎有相同等電點。（6.0±0.03）Gly是唯一不含手性碳原子氨基酸，所以不具旋光性從Gly至Ile，R基團疏水性增加

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第21頁含羥基或硫脂肪族氨基酸絲氨酸（Ser,S）蘇氨酸（Thr,T）半胱氨酸（Cys,C）甲硫氨酸（Met,M）Ser-CH2OH基（pKa=15）在生理條件下不解離,但在大多數(shù)酶活性中心都發(fā)覺有Ser殘基存在。Ser和Thr-OH往往與糖鏈相連，形成糖蛋白?！顲ysR中含巰基（-SH），含有兩個主要性質(zhì)：（1）在較高pH值條件，巰基離解。（2）兩個Cys巰基氧化生成二硫鍵，生成胱氨酸?！颩et在生物合成中是一個主要甲基供體。以下氨基酸中側(cè)鏈含有羥基是()新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第22頁酸性氨基酸及酰胺天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸（Glu,E）天冬酰胺（Asn,N）谷氨酰胺（Gln,Q）它們是唯一在生理條件下帶有負電荷兩個

氨基酸

R中含有酰胺基團（2種）酰胺基中氨基易發(fā)生氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第23頁堿性氨基酸

賴氨酸（Lys,K）精氨酸（Arg,R）組氨酸（His,H）雜環(huán)Lys側(cè)鏈氨基pKa為10.53，生理條件下，Lys側(cè)鏈帶有一個正電荷（—NH3+），側(cè)鏈氨基反應(yīng)活性增大。Arg是堿性最強氨基酸，側(cè)鏈上胍基是已知堿性最強有機堿，pKa值為12.48，生理條件下完全質(zhì)子化。His是pKa值最靠近生理pH值一個（游離氨基酸中為6.00，在多肽鏈中為7.35），是在生理pH條件下唯一含有緩沖能力氨基酸。His在酶酸堿催化機制中起主要作用新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第24頁雜環(huán)氨基酸

組氨酸（His,H）脯氨酸（Pro,P）Proα-亞氨基是環(huán)一部分，所以含有特殊剛性結(jié)構(gòu)。普通出現(xiàn)在兩段α-螺旋之間轉(zhuǎn)角處，Pro殘基所在位置必定發(fā)生骨架方向改變，新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第25頁芳香族氨基酸

苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸（Trp,W）在280nm處，Trp吸收最強，Tyr次之，Phe最弱。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第26頁

蛋白質(zhì)氨基酸：蛋白質(zhì)中常見20種氨基酸在少數(shù)蛋白質(zhì)中分離出一些不常見氨基酸，通常稱為稀有氨基酸。這些氨基酸都是由對應(yīng)基本氨基酸衍生而來，沒有遺傳密碼。蛋白質(zhì)生物合成后，經(jīng)專一酶催化形成。（主要存在于膠原蛋白中）（主要存在于組蛋白中）（主要存在于甲狀腺球蛋白中）稀有蛋白質(zhì)氨基酸：生物體內(nèi)氨基酸類別新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第27頁非蛋白質(zhì)氨基酸不參加蛋白質(zhì)組成，而是以游離狀態(tài)存在于生物體之中。在各種組織和細胞中找到180各種非蛋白質(zhì)氨基酸?？倎碚f，關(guān)于非蛋白質(zhì)氨基酸生物功效，報道不多。

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第28頁氨基酸性質(zhì)1、氨基酸物理性質(zhì)常見氨基酸均為無色結(jié)晶,其形狀因構(gòu)型而異溶解性：各種氨基酸在水中溶解度差異很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。

(2)熔點：氨基酸熔點極高，普通在200℃以上。(3)味感：其味隨不一樣氨基酸有所不一樣，有無味、有為甜、有味苦，谷氨酸單鈉鹽有鮮味，是味精主要成份。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第29頁2、氨基酸光學性質(zhì)

1、除甘氨酸外，全部天然α-氨基酸都有不對稱（手性）碳原子，所以全部天然氨基酸都含有旋光性。參加蛋白質(zhì)組成20種氨基酸中色氨酸(Trp)、酪氨酸(Tyr)苯丙氨酸(Phe)R基團中含有苯環(huán)共軛雙鍵系統(tǒng)，在近紫外光區(qū)（220-300nm）顯示特征吸收譜帶，最大光吸收（max）分別為279、278、和259nm。因為大多數(shù)蛋白質(zhì)都含有這些氨基酸殘基，所以用紫外分光光度法可測定蛋白質(zhì)含量。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第30頁TrpTyrPhe紫外吸收光譜

摩爾吸收系數(shù)波長(279)(278)(259)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第31頁

氨基酸性質(zhì)

（1）兩性解離和等電點（2）光學性質(zhì)（3）主要化學反應(yīng)

a.與茚三酮反應(yīng):用于氨基酸定量定性測定.

b.與2,4一二硝基氟苯(DNFB)反應(yīng)（sanger反應(yīng)）:用于蛋白質(zhì)N-端測定.

c.與苯異硫氰酯（PITC）反應(yīng)（Edman反應(yīng)），用于蛋白N-端測定，蛋白質(zhì)次序測定儀設(shè)計原理依據(jù)。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第32頁氨基酸兩性解離性質(zhì)

兩性離子：帶有數(shù)量相等正負兩種電荷離子兩性離子：帶有數(shù)量相等正負兩種電荷離子新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第33頁pH=pI

凈電荷=0

pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3++H++

OH-+H++

OH-(pK′1)(pK′2)當氨基酸溶液在某一定pH值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液pH值即為該氨基酸等電點(isoelectricpoint，pI)。此時氨基酸溶解度最小。

氨基酸兩性解離性質(zhì)及等電點3、氨基酸化學性質(zhì)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第34頁氨基酸等電點應(yīng)用等電點是氨基酸特征常數(shù)，氨基酸不一樣，其等電點不一樣。當氨基酸處于等電點是，因為靜電引力作用，其溶解度最小，輕易發(fā)生沉淀。利用此特點可從氨基酸混合物溶液中分離某種氨基酸。在等電點以上pH,AA帶負電荷,在電場只向正極移動,反之向負極移動.溶液pH離等電點愈遠,AA攜帶凈電荷愈大.新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第35頁氨基酸等電點計算

可見，氨基酸pI值等于該氨基酸兩性離子狀態(tài)兩側(cè)基團pK′值之和二分之一。pI=2pK′1+pK′2一氨基一羧基AA等電點計算：pI=2pK′2+pK′R堿性AA等電點計算：pI=2pK′1+pK′R酸性AA等電點計算：新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第36頁練習甘氨酸解離常數(shù)是pK1=2.34,pK2=9.60，它等電點（pI）是（）。A、7.26B、5.97C、7.14D、10.77谷氨酸pK1(-COOH)為2.19，pK2(-NH3)為9.67，pK3R(-COOH)為4.25，其pI是（）。

A、4.25B、3.22C、6.96D、5.93新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第37頁氨基酸與茚三酮反應(yīng)(可定性定量測定AA)+3H20水合茚三酮(無色)NH3CO2RCHO+還原性茚三酮紫色化合物(弱酸)加熱水合茚三酮+2NH3+還原性茚三酮新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第38頁氨基酸與2,4一二硝基氟苯(DNFB)反應(yīng)

（sanger反應(yīng)）DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黃色)++HF弱鹼中氨基酸用于測定N末端AA新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第39頁氨基酸與苯異硫氰酯（PITC）反應(yīng)

（Edman反應(yīng)）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物(PTH-AA)（phenylisothiohydantion-AA）弱鹼中(400

C)(硝基甲烷400

C)H+新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第40頁3個反應(yīng)共同特點:與α-氨基反應(yīng)生成物溶于有機溶劑新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第41頁第三節(jié)肽一、肽(peptide)和肽鍵(peptidebond)概念二、天然存在活性肽生理活性肽功效類別：激素、抗菌素、輔助因子實例：谷胱甘肽(glutathione,GSH)

促甲狀腺素釋放因子（TRH）新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第42頁肽和肽鍵形成肽鍵肽平面一個氨基酸α-羧基和另一個氨基酸α-氨基脫水縮合而成化合物稱為肽。氨基酸之間脫水后形成酰胺鍵稱肽鍵（酰胺鍵）。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第43頁肽鍵(peptidebend)概念肽鍵（peptidebond）是蛋白質(zhì)分子中主要共價鍵，性質(zhì)比較穩(wěn)定。它雖是單鍵，但含有部分雙鍵性質(zhì)，難以自由旋轉(zhuǎn)而有一定剛性，所以形成肽鍵平面。包含連接肽鍵兩端C═O、Ｎ－Ｈ和2個Cα共6個原子空間位置處于一個相對靠近平面上，而相鄰2個氨基酸側(cè)鏈R又形成反式構(gòu)型，從而形成肽鍵與肽鏈復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第44頁肽單位★肽鍵結(jié)構(gòu)特點：（1）酰胺氮上孤對電子與相鄰羰基之間形成共振雜化體。（2）肽鍵含有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。（3）肽鍵含有平面性，組成肽鍵4個原子和2個Cα幾乎處于同一平面內(nèi)（酰氨平面）。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第45頁（4）其中C=O與N-H以及兩個Ca通常均呈反式構(gòu)型.（5）新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第46頁α-碳原子二面角（φ和ψ）

二面角

兩相鄰酰胺平面之間，能以共同Cα為定點而旋轉(zhuǎn)，繞Cα-N鍵旋轉(zhuǎn)角度稱φ角，繞C-Cα鍵旋轉(zhuǎn)角度稱ψ角。φ和ψ稱作二面角，亦稱構(gòu)象角。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第47頁★多肽鏈能夠看成由Cα串聯(lián)起來無數(shù)個酰胺平面組成新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第48頁完全伸展多肽主鏈構(gòu)象α-碳原子酰胺平面Φ=1800，ψ=1800Φ=00，ψ=00多肽主鏈構(gòu)象酰胺平面Φ=00，ψ=00(實際上不存在)側(cè)鏈非鍵合原子接觸半徑新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第49頁肽（peptide）是氨基酸經(jīng)過肽鍵相連化合物，蛋白質(zhì)不完全水解產(chǎn)物也是肽。肽按其組成氨基酸數(shù)目為2個、3個和4個等不一樣而分別稱為二肽、三肽和四肽等，普通含10個以下氨基酸組成稱寡肽（oligopeptide），由10個以上氨基酸組成稱多肽（polypeptide），它們都簡稱為肽。多肽（polypeptide）和蛋白質(zhì)分子中氨基酸均稱為氨基酸殘基（aminoacidresidue）。多肽和蛋白質(zhì)區(qū)分，首先是多肽中氨基酸殘基數(shù)較蛋白質(zhì)少，普通少于50個，而蛋白質(zhì)大多由100個以上氨基酸殘基組成

中間AA不存在-羧基和-氨基,稱AA殘基。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第50頁活性肽-具特殊生理功效，常游離存在。天然存在活性肽新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第51頁谷胱甘肽

谷胱甘肽在體內(nèi)參加氧化還原過程，作為一些氧化還原酶輔因子，或保護巰基酶，或預(yù)防過氧化物積累。（一）谷胱甘肽（GSH）第一個肽鍵與普通不一樣，由谷氨酸γ-羧基與半胱氨酸氨基組成，分子中半胱氨酸巰基是該化合物主要功效基團。

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第52頁還原性谷胱甘肽分子中肽鍵有何特點？還原性與氧化性谷胱甘肽結(jié)構(gòu)有何不一樣？(年考研題8分)

2GSH＋H2O2——GS-SG＋2H2O谷胱甘肽(氧化型)Glutathione(Oxidized)分子結(jié)構(gòu)式新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第53頁（二）催產(chǎn)素和升壓素

均為9肽，第3位和第9位氨基酸不一樣。催產(chǎn)素使子宮和乳腺平滑肌收縮，含有催產(chǎn)和促使乳腺排乳作用。升壓素促進血管平滑肌收縮，升高血壓，降低排尿。（三）促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）

39肽，活性部位為第4~10位7肽片段：

Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第54頁（四）腦肽腦啡肽含有強烈鎮(zhèn)痛作用（強于嗎啡），不上癮。Met-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leuβ-內(nèi)啡肽（31肽）含有較強嗎啡樣活性與鎮(zhèn)痛作用。（五）胰高血糖素由胰島α-細胞分泌（β-細胞分泌胰島素），29肽。胰高血糖素調(diào)整維持血糖濃度。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第55頁一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次劃分二、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)三、多肽主鏈折疊空間限制和維持蛋白質(zhì)構(gòu)象作用力四、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)五、蛋白質(zhì)超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域六、蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)七、蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)第四節(jié)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第56頁蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)主要層次一級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)primarystructuresecondarystructureTertiarystructurequariernarystructure超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域

supersecondarystructureStructuredoman一、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次劃分

蛋白質(zhì)是氨基酸以肽鍵相互連接線性序列。在蛋白質(zhì)中，多肽鏈折疊形成特殊形狀（構(gòu)象）（conformation）。在結(jié)構(gòu)中，這種構(gòu)象是原子三維排列，由氨基酸序列決定。蛋白質(zhì)有四種結(jié)構(gòu)層次：一級結(jié)構(gòu)primary），二級結(jié)構(gòu)（secondary），三級結(jié)構(gòu)（tertiary）和四級結(jié)構(gòu)（quaternary）（不總是有）。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第57頁二、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)

多肽鏈中氨基酸排列次序，包含二硫鍵位置稱為蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)。一級結(jié)構(gòu)中包含共價鍵（covalentbonds）主要指肽鍵（peptidebond）和二硫鍵（disulfidebond）這是蛋白質(zhì)最基本結(jié)構(gòu)，它內(nèi)寓著決定蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和生物功效信息。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第58頁牛胰島素一級結(jié)構(gòu)

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第59頁一級結(jié)構(gòu)測定1.獲取一定量純蛋白質(zhì)樣品，測其分子量，然后將樣品完全水解，確定該蛋白質(zhì)氨基酸種類、數(shù)目及每種氨基酸含量。2.

進行末端測定，確定該蛋白質(zhì)肽鏈數(shù)目，N-端和C-端是什么氨基酸。N-末端測定法：常采取2，4—二硝基氟苯法、Edman降解法、丹磺酰氯法。C-末端測定法：常采取肼解法、羧肽酶法。3.

肽鏈拆分經(jīng)末端分析，若該蛋白質(zhì)含有兩條以上肽鏈，而且肽鏈之間是經(jīng)過非共價鍵連接，使用蛋白質(zhì)變性劑將其變性后分開；若蛋白質(zhì)肽鏈之間經(jīng)過共價鍵相連，則可采取過甲酸氧化法或巰基乙醇還原法將其分開。4.

各肽鏈中氨基酸排列次序測定使用兩種以上方法將肽鏈部分水解成肽段，測各肽段氨基酸次序，然后使用片段重合法推測出完整肽鏈氨基酸次序。5.

確定二硫鍵和酰胺位置新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第60頁一級結(jié)構(gòu)測定

基本戰(zhàn)略：片段重合法＋氨基酸次序直測法關(guān)鍵點：a.測定蛋白質(zhì)分子量及其氨基酸組分

b.

測定肽鍵N－末端和C－末端

c.

應(yīng)用兩種或兩種以上肽鍵內(nèi)切酶分別在多肽鍵專一位點上斷裂肽鍵；也可用溴化氰法專一性地斷裂甲硫氨酸位點，從而得到一系列大小不等肽段。

d.

分離提純所產(chǎn)生肽段，并分別測定它們氨基酸次序

e.

將這些肽段次序進行跨切口重合，進行比較分析，推斷出蛋白質(zhì)分子全部氨基酸序列。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第61頁蛋白質(zhì)AA次序測定基本戰(zhàn)略

將肽段次序進行疊聯(lián)以確定完整次序?qū)㈦亩畏蛛x并測出次序?qū)Ｒ恍粤呀饽┒税被釡y定二硫鍵拆開純蛋白質(zhì)將大化小，逐段分析，制成兩套肽片段，找出重合位點，排出肽前后位置，最終確定蛋白質(zhì)完整序列。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第62頁胰蛋白酶專一水解Lys和Arg胰凝乳蛋白酶專一水解Phe,Trp,Tyr溴化氰專一水解Met如:Val-Phe-Asp-Lys-Gly-Phe-Val-Glu-Arg胰蛋白酶:Val-Phe-Asp-Lys和Gly-Phe-Val-Glu-Arg胰凝乳蛋白酶:Asp-Lys-Gly-Phe

、Val-Phe和Val-Glu-Arg新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第63頁蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)主要性，是因為其序列中不一樣氨基酸側(cè)鏈R大小、性質(zhì)不一樣，決定著肽鏈折疊盤曲形成不一樣空間結(jié)構(gòu)和功效。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第64頁蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu):指組成蛋白質(zhì)全部原子和基團在三維空間中構(gòu)型和構(gòu)象.新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第65頁（一）

構(gòu)型與構(gòu)象構(gòu)型(configuration)：指一個不對稱化合物中不對稱中心上幾個原子或基團空間排布方式。在立體異構(gòu)體中取代原子或基團在空間取向.如單糖α—、β—構(gòu)型，氨基酸D—、L—構(gòu)型。當從一個構(gòu)型轉(zhuǎn)換成另一個構(gòu)型時候，會牽包括共價鍵形成或破壞。構(gòu)象(conformation)：指一個分子結(jié)構(gòu)中一切原子繞共價單鍵旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生不一樣空間排列方式。一個構(gòu)象變成另一個構(gòu)象不包括共價鍵形成或破壞。維持蛋白質(zhì)構(gòu)象作用力新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第66頁維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象作用力

a.鹽鍵b.氫鍵c.疏水鍵d.范得華力e.二硫鍵維持蛋白質(zhì)構(gòu)象作用力蛋白質(zhì)構(gòu)象穩(wěn)定原因：1）酰胺平面；2）R影響。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第67頁維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象作用力1.范得華力：靜電引力2.氫鍵：X-H…Y（N-H…O）3.鹽鍵：正負離子之間靜電引力（羧基，氨基之間）4.二硫鍵：兩個S原子之間共價鍵5.疏水鍵：兩個及以上疏水基團（非極性基團）作用。主要參加維持蛋白質(zhì)三、四級結(jié)構(gòu)。維持蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)主要是氫鍵，維持蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)主要是疏水鍵，維持蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)有疏水鍵、鹽鍵。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第68頁蛋白質(zhì)分子中共價鍵與次級鍵共價鍵次級鍵化學鍵

肽鍵一級結(jié)構(gòu)氫鍵二硫鍵二、三、四級結(jié)構(gòu)疏水鍵鹽鍵范德華力三、四級結(jié)構(gòu)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第69頁四、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)

(１)α－螺旋（α－h(huán)elix）(２)β－折疊（β-pleatedsheet）(３)β－轉(zhuǎn)角（β-turn）(４)無規(guī)則卷曲（nonregularcoil）

蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)（secondarystructure）是指蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈局部空間結(jié)構(gòu)，也就是該段肽鏈主鏈骨架原子相對空間位置。不包括氨基酸殘基側(cè)鏈構(gòu)象。是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)象單元．主要有以下類型：新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第70頁特征：1、每隔3.6個AA殘基螺旋上升一圈，螺距0.54nm;每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100°。2、每個氨基酸殘基>C=0與后面第4個氨基酸殘基>N-H形成氫鍵，肽鏈上全部肽鍵都參加氫鍵形成。

3、螺旋體中全部氨基酸殘基R側(cè)鏈都伸向外側(cè)，鏈中全部>C=0和>N-H幾乎都平行于螺旋軸;α－螺旋（α－h(huán)elix）形成原因：與ＡＡ組成和排列次序直接相關(guān)。多態(tài)性：多數(shù)為右手（較穩(wěn)定），亦有少數(shù)左手螺旋存在（不穩(wěn)定）；Pro影響新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第71頁1、已知某蛋白質(zhì)多肽鏈是-螺旋。該蛋白質(zhì)分子量為240000，求蛋白質(zhì)分子長度。(蛋白質(zhì)中一個氨基酸平均分子量為120)2、已知某蛋白質(zhì)多肽鏈一些節(jié)段是-螺旋，而另一些節(jié)段是-折疊。該蛋白質(zhì)分子量為240000，其分子長5.0610-5,求分子中-螺旋和-折疊百分率.(蛋白質(zhì)中一個氨基酸平均分子量為120,每個氨基酸殘基在-螺旋中長度0.15nm，在-折疊中長度為0.36nm)。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第72頁影響—α螺旋穩(wěn)定原因：酸性或堿性氨基酸集中區(qū)域，因為同電荷相斥，不利于α－螺旋形成；較大R基團(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中區(qū)域，也妨礙α－螺旋形成；脯氨酸因其α－碳原子位于五元環(huán)上，不易扭轉(zhuǎn)，加之它是亞氨基酸，不易形成氫鍵，故不易形成上述α－螺旋；甘氨酸R基為H，空間占位很小，也會影響該處α螺旋穩(wěn)定。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第73頁β－折疊（β-pleatedsheet）

特征：兩條或多條伸展多肽鏈（或一條多肽鏈若干肽段）側(cè)向集聚，經(jīng)過相鄰肽鏈主鏈上N-H與C=O之間有規(guī)則氫鍵，形成鋸齒狀片層結(jié)構(gòu)，即β－折疊片。類別：平行反平行

（較穩(wěn)定）NNCNNCCC平行反平行(全部肽鏈N-端都在同一邊)(相鄰兩條肽鏈方向相反)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第74頁

β－轉(zhuǎn)角（β-turn）

特征：第一個氨基酸殘基上C=O隔兩個氨基酸殘基與第四個氨基酸殘基上N-H之間形成氫鍵，肽鍵回折1800。

不很穩(wěn)定環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子表面。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第75頁無規(guī)則卷曲示意圖無規(guī)則卷曲細胞色素C三級結(jié)構(gòu)α-螺旋、β-片層之間用無規(guī)卷曲連接起來,使其含有柔性,有利于盤繞和折疊.新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第76頁蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)、乃至更高層次空間結(jié)構(gòu)形成，決定于其一級結(jié)構(gòu)。因為一級結(jié)構(gòu)中氨基酸殘基側(cè)鏈R大小與性質(zhì)不一樣，使肽鍵可形成不一樣α-螺旋、β-片層等二級結(jié)構(gòu)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第77頁五、蛋白質(zhì)超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域

蛋白質(zhì)中相鄰二級結(jié)構(gòu)單位（即單個α－螺旋或β－折疊或β－轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則、在空間上能辯認二級結(jié)構(gòu)組合體稱為蛋白質(zhì)超二級結(jié)構(gòu);是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)至三級結(jié)構(gòu)層次一個過渡態(tài)構(gòu)象層次。

基本組合方式：αα；β×β；βββ(１)超二級結(jié)構(gòu)（supersecondarystructure

）新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第78頁超二級結(jié)構(gòu)類型βββααβ×β12345

52341

Β-鏈βαββ-迂回回形拓撲結(jié)構(gòu)回形拓撲結(jié)構(gòu)β-迂回新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第79頁(2)結(jié)構(gòu)域（structuredomain）

球狀蛋白質(zhì)折疊單位。在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽鏈組裝成幾個相對獨立、近似球形三維實體，再由兩個或兩個以上這么三維實體締合成三級結(jié)構(gòu)，這種相對獨立三維實體稱為結(jié)構(gòu)域。

形成意義：

動力學上更為合理

蛋白質(zhì)（酶）活性部位往往位于結(jié)構(gòu)域之間，使其更具柔性新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第80頁卵溶菌酶三級結(jié)構(gòu)中結(jié)構(gòu)域-螺旋-轉(zhuǎn)角-折疊結(jié)構(gòu)域新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第81頁α+β結(jié)構(gòu)域乳酸脫氫酶結(jié)構(gòu)域1α/β結(jié)構(gòu)域

丙酮酸激酶結(jié)構(gòu)域43-P-甘油醛脫氫酶結(jié)構(gòu)域2木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域1木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域2無規(guī)則卷曲+α-螺旋結(jié)構(gòu)域無規(guī)則卷曲+β-回折結(jié)構(gòu)域新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第82頁六、蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)

多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，經(jīng)過側(cè)鏈基團相互作用深入卷波折疊，借助次級鍵維系使α－螺旋、β－折疊片、β－轉(zhuǎn)角等二級結(jié)構(gòu)相互配置而形成特定構(gòu)象。三級結(jié)構(gòu)形成使肽鏈中全部原子都到達空間上重新排布。維系力:氫鍵、疏水鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水相互作用。當三級結(jié)構(gòu)形成就能夠行使蛋白質(zhì)功效了.

實例：肌紅蛋白核糖核酸酶新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第83頁肌紅蛋白三級結(jié)構(gòu)疏水氨基酸在分子內(nèi)部，親水氨基酸在分子表面。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第84頁肌紅蛋白是一條由153個氨基酸殘基和一個血紅素輔基組成肽鏈，分子中由八個肽段分別形成A～H八段α－螺旋，再深入經(jīng)過AB、CD等一些β－轉(zhuǎn)角與隨意卷曲連接，深入地折疊形成靠近球狀分子三級結(jié)構(gòu)。臨床上也經(jīng)過測定病人血中肌紅蛋白來判別診療心絞痛還是心肌梗死.新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第85頁核糖核酸酶三級結(jié)構(gòu)示意圖

N

His12CHis119Lys41由3個α－螺旋、5個β－折疊片和一些β－轉(zhuǎn)角等新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第86頁七、蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)

四級結(jié)構(gòu)是指由相同或不一樣稱作亞基（subunit）亞單位按照一定排布方式聚合而成蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。亞基本身都含有球狀三級結(jié)構(gòu)，普通只包含一條多肽鏈，也有由二條或二條以上由二硫鍵連接肽鏈組成。維持穩(wěn)定作用力:疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范得華力實例：血紅蛋白煙草花葉病毒外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第87頁血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第88頁血紅蛋白就是由兩條相同、各由141個氨基酸殘基組成α-亞基和兩條相同、各由146個氨基酸殘基組成β-亞基按特定方式接觸、排布組成一個球狀、靠近四面體分子結(jié)構(gòu)。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第89頁煙草花葉病毒外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)自我組裝

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第90頁第五節(jié)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系

一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功效二、蛋白質(zhì)高級構(gòu)象與功效蛋白質(zhì)復(fù)雜組成和結(jié)構(gòu)是其各種多樣生物學功效基礎(chǔ)；而蛋白質(zhì)獨特性質(zhì)和功效則是其結(jié)構(gòu)反應(yīng)。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)包含了其分子全部信息，并決定其高級結(jié)構(gòu)，高級結(jié)構(gòu)和其功效親密相關(guān)。

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第91頁一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)，

也決定蛋白質(zhì)功效1、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)種屬差異與同源性

實例：細胞色素Ｃ2、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)變異與分子病

實例：血紅蛋白質(zhì)異常病變鐮刀型貧血病3、蛋白質(zhì)前體激活與一級結(jié)構(gòu)

實例：胰島素原激活新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第92頁1、同源蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)種屬差異與生物進化概念：同源蛋白質(zhì)在不一樣生物體內(nèi)行使相同或相同功效蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與生物進化關(guān)系（考研8分）例子：血紅蛋白在不一樣脊椎動物中都含有輸送氧氣功效；細胞色素在全部生物中都是電子傳遞鏈組分。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第93頁同源蛋白質(zhì)特點：①同源蛋白質(zhì)氨基酸序列含有顯著相同性（序列同源性）②有許多位置氨基酸對全部種屬來說都是相同，稱不變殘基，不變殘基高度保守，是必需。除不變殘基以外，其它位置氨基酸對不一樣種屬有很大改變，稱可變殘基，可變殘基中，個別氨基酸改變不影響蛋白質(zhì)功效。③多肽鏈長度相同或相近意義：經(jīng)過比較同源蛋白質(zhì)氨基酸序列差異能夠研究不一樣物種間親源關(guān)系和進化。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第94頁細胞色素c分子空間結(jié)構(gòu)不變AA殘基

35個不變AA殘基，是CytC生物功效所不可缺乏。其中有可能參加維持分子構(gòu)象；有可能參加電子傳遞；有可能參加“識別”并結(jié)合細胞色素還原酶和氧化酶。生物與人不一樣AA數(shù)目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠10牛、豬、羊、狗11馬12雞、火雞13響尾蛇14海龜15金槍魚21角餃23小蠅25蛾31小麥35粗早鏈孢霉43酵母44

不一樣生物與人CytcAA差異數(shù)目新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第95頁

在研究蛋白質(zhì)多肽鏈生物合成時發(fā)覺，當編碼某氨基酸一個密碼子變成終止密碼子或變成編碼另一個氨基酸密碼子時，所合成得蛋白質(zhì)有生物活性不變，有生物活性會發(fā)生改變。請分析產(chǎn)生上述現(xiàn)象生化機制。

(年考題13分)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第96頁2、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)突變—分子病分子病：基因突變引發(fā)某個功效蛋白某一個或幾個氨基酸殘基發(fā)生了遺傳性替換從而造成整個分子三維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，功效部分或全部喪失。例子：鐮刀形紅細胞貧血病生理條件下電荷：

Glu-

帶負電

親水;Va10不帶電

疏水-鏈N端氨基酸排列次序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…新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第97頁正常紅細胞與鐮刀形紅細胞掃描電鏡圖鐮刀形紅細胞正常紅細胞等電點改變,溶解度降低運輸氧功效下降,細胞溶血新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第98頁3、豬胰島素原激活成形成胰島素示意圖

胰島素原多個C鏈新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第99頁酶原激活酶原：不具催化活性酶前體稱為酶原（zymogen）酶原激活：使無活性酶原轉(zhuǎn)變成有活性酶過程稱為酶原激活。酶原激活機制為：酶原分子一級結(jié)構(gòu)改變造成了酶原分子空間結(jié)構(gòu)改變，使催化活性中心得以形成，故使其從無活性酶原形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚悦浮Ｐ掳娴鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第100頁胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原激活示意圖

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第101頁

高級構(gòu)象決定蛋白質(zhì)功效

1、蛋白質(zhì)高級構(gòu)象破壞，功效喪失

實例：核糖核酸酶變性與復(fù)性2、蛋白質(zhì)在表現(xiàn)生物功效時，構(gòu)象發(fā)生一定改變（變構(gòu)效應(yīng)）

實例：血紅蛋白變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功效新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第102頁核糖核酸酶變性與復(fù)性作用NativeribonucleaseDenativereducedribonucleaseNativeribonuclease8Mureaand-mercapotoethanolDialysis變性復(fù)性新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第103頁血紅蛋白輸氧功效和構(gòu)象改變O2HbHb-O2O2血紅蛋白和肌紅蛋白氧合曲線活動肌肉毛細血管中PO2020406080100肺泡中PO2MyoglobinHemoglobin別（變）構(gòu)效應(yīng)：在寡聚蛋白分子中，一個亞基，因為與配體結(jié)合，而發(fā)生構(gòu)象改變，引發(fā)相鄰其它亞基構(gòu)象與配體結(jié)合能力也發(fā)生改變現(xiàn)象。別構(gòu)效應(yīng)。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第104頁血紅蛋白別構(gòu)作用血紅蛋白運氧中有別構(gòu)作用：當血紅蛋白分子第一個亞基與氧結(jié)合后，該亞基構(gòu)象輕微改變，可造成4個亞基間鹽鍵斷裂，使亞基間空間排布和四級結(jié)構(gòu)發(fā)生輕微改變，血紅蛋白分子從較緊密T型轉(zhuǎn)變成較松弛R型構(gòu)象，從而使血紅蛋白其它亞基與氧結(jié)合輕易化，產(chǎn)生了正協(xié)同作用，展現(xiàn)出與肌紅蛋白不一樣“S”形氧解離曲線，完成其更有效運氧功效新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第105頁Mb與Hb結(jié)構(gòu)不一樣二者有以下不一樣之處：Mb是單體蛋白，Hb是寡聚蛋白，有四個亞基；Mb只有一個O2結(jié)合位點，而Hb有4個；Mb分子呈棱形，Hb分子展現(xiàn)球形；Hb亞基（α鏈、β鏈）與Mb一級結(jié)構(gòu)有很大差異，但它們?nèi)壗Y(jié)構(gòu)非常相同。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第106頁血紅蛋白變構(gòu)作用與運輸氧功效與肌紅蛋白相比，血紅蛋白四個亞基，分別能夠結(jié)合1個氧分子，血紅蛋白四個亞基之間相互作用使其與氧結(jié)合能力總體上減弱了（氧合曲線右移,由雙曲線轉(zhuǎn)變成S形曲線）在氧氣濃度低地方，在結(jié)合過程中，是一個比一個結(jié)合更輕易，也就是協(xié)同作用。在運輸?shù)降脱醺叨趸紩r候，與氧分子分離又會非?？焖?，這么就確保了氧氣運輸高速有效。血紅蛋白氧合曲線呈“S”型，這是血紅蛋白與氧結(jié)合時協(xié)同效應(yīng)結(jié)果，這對其運輸氧生理功效含有直接意義。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第107頁第六節(jié)蛋白質(zhì)主要性質(zhì)

一、蛋白質(zhì)相對分子量二、兩性解離性質(zhì)及等電點三、蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)四、蛋白質(zhì)沉淀五、蛋白質(zhì)變性與復(fù)性六、蛋白質(zhì)紫外吸收特征七、蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第108頁一、蛋白質(zhì)相對分子量蛋白質(zhì)相對分子量在6*103-106之間。測定分子量主要方法超離心法、凝膠過濾法、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第109頁蛋白質(zhì)分子量測定蛋白質(zhì)分子量方法：1.沉降速度法超速離心機蛋白質(zhì)分子大小和形狀相同，沉降速度相同。沉降系數(shù)（S）：一個蛋白質(zhì)分子在單位離心力沉降速度為恒定值，稱為沉降常數(shù)。S為沉降系數(shù)一個單位1x10-13秒新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第110頁2.凝膠過濾法（分子篩層析法）小分子進入凝膠內(nèi)，大分子被排阻，當用洗脫液洗脫時，被排阻分子量大先洗脫下來，分子量小后洗脫下來。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第111頁3.SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法：聚丙烯酰胺凝膠中電泳速度決定于蛋白質(zhì)分子大小，形狀和電荷數(shù)量SDS聚丙烯酰胺凝膠中電泳速度決定于分子大小。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第112頁SDS

原理：

當SDS（SodiumDodecylSulfate）與蛋白質(zhì)結(jié)合后，蛋白質(zhì)分子即帶有大量負電荷，并遠遠超出了其原來電荷，從而使天然蛋白質(zhì)分子間電荷差異就降低乃至消除了。與此同時蛋白質(zhì)在SDS作用下亞基有球形變成桿狀，掩蓋了形狀差異，所以各種SDS-蛋白質(zhì)復(fù)合物在電泳時產(chǎn)生泳動率差異，就反應(yīng)了分子量差異。在此條件下，樣品分子量對數(shù)與其在凝膠中遷移率呈直線關(guān)系?？捎孟率奖硎荆?/p>

LogM=a–b應(yīng)用:測定蛋白質(zhì)分子量測定蛋白質(zhì)亞基數(shù)新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第113頁

二、蛋白質(zhì)兩性解離性質(zhì)和等電點

pH=pI

凈電荷=0

pH<pI凈電荷為正pH>pI凈電荷為負PrCOOHNH3++H++

OH-+H++

OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+

當?shù)鞍踪|(zhì)溶液在某一定pH值時，使某特定蛋白質(zhì)分子上所帶正負電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液pH值即為該蛋白質(zhì)等電點（isoelectricpoint，pI）。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第114頁

三、蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)

因為蛋白質(zhì)分子量很大，在水溶液中形成1-100nm顆粒，因而含有膠體溶液特征。可溶性蛋白質(zhì)分子表面分布著大量極性氨基酸殘基，對水有很高親和性，經(jīng)過水合作用在蛋白質(zhì)顆粒外面形成一層水化層，同時這些顆粒帶有電荷，因而蛋白質(zhì)溶液是相當穩(wěn)定親水膠體。

蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)應(yīng)用透析法:利用蛋白質(zhì)不能透過半透膜性質(zhì)，將含有小分子雜質(zhì)蛋白質(zhì)溶液放入透析袋再置于流水中，小分子雜質(zhì)被透析出，大分子蛋白質(zhì)留在袋中，以到達純化蛋白質(zhì)目標。這種方法稱為透析（dialysis）。

鹽析法:在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度硫酸銨、氯化鈉等中性鹽，可有效地破壞蛋白質(zhì)顆粒水化層。同時又中和了蛋白質(zhì)表面電荷，從而使蛋白質(zhì)顆粒集聚而生成沉淀，這種現(xiàn)象稱為鹽析（saltingout）。新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第115頁四、蛋白質(zhì)沉淀

假如加入適當試劑使蛋白質(zhì)分子處于等電點狀態(tài)或失去水化層（消除相同電荷，除去水膜），蛋白質(zhì)膠體溶液就不再穩(wěn)定并將產(chǎn)生沉淀。

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第116頁①鹽析法:大量中性鹽[（NH4）2SO4、Na2SO4、Nacl]，可有效地破壞蛋白質(zhì)顆粒水化層。同時又中和了蛋白質(zhì)表面電荷，從而使蛋白質(zhì)顆粒集聚而生成沉淀。②有機溶劑沉淀法：破壞水化膜，降低介電常數(shù)，丙酮、乙醇等③重金屬鹽沉淀：pH＞pI時帶負電荷，與重金屬離子（Hg2+.Pb2+.Cu2+

等）結(jié)成不溶性沉淀沉淀方法類別:

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第117頁④生物堿試劑和一些酸類沉淀法：pH小于等電時，蛋白質(zhì)帶正電荷，易與生物堿試劑和酸類負離子生成不溶性沉淀。生物堿試劑：單寧酸、苦味酸、鎢酸。酸類：三氯乙酸、磺基水楊酸。⑤加熱變性沉淀。⑥等電點沉淀法新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第118頁

●變性作用（denaturation）當日然蛋白質(zhì)受到一些物理原因和化學原因影響，使其分子內(nèi)部原有高級構(gòu)象發(fā)生改變時，蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和生物學功效都隨之改變或喪失，但并未造成其一級結(jié)構(gòu)改變，這種現(xiàn)象稱為變性作用（denaturation）。

引發(fā)變性主要原因是熱、紫外光、激烈攪拌以及強酸和強堿等。五、蛋白質(zhì)變性與復(fù)性新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第119頁

表征：生物活性喪失；物理性質(zhì)（溶解度、粘度、擴散系數(shù)、光譜特征等）和化學性質(zhì)（化學反應(yīng)，被酶解性）改變

應(yīng)用：變性滅菌、消毒；變性制食品；抗衰老……變作用

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第120頁●蛋白質(zhì)變性作用假如不過于猛烈，則是一個可逆過程，變性蛋白質(zhì)通常在除去變性原因后，可遲緩地重新自發(fā)折疊成原來構(gòu)象，恢復(fù)原有理化性質(zhì)和生物活性，這種現(xiàn)象成為復(fù)性（renaturation）。變性作用蛋白質(zhì)復(fù)性新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第121頁六、蛋白質(zhì)主要呈色反應(yīng)

雙縮脲反應(yīng)酚試劑反應(yīng)(Forlin)→蛋白質(zhì)定量、定性

茚三酮反應(yīng)測定慣用方法

考馬斯亮蘭

新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第122頁雙縮脲反應(yīng)

蛋白質(zhì)在堿性溶液中也能與硫酸銅發(fā)生相同反應(yīng)，產(chǎn)生紅紫色絡(luò)合物紅紫色絡(luò)合物(鹼性溶液)Cu2+新版蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能第123頁雙縮脲（NH3CONHCONH3）:凡含有兩個酰胺基或兩個直接連接肽鍵，這類化合物都有雙縮脲反應(yīng)。

紫色絡(luò)合物顏色深淺與蛋白質(zhì)濃度成正比.Folin—酚試劑法（Lowry法）Folin—酚試劑中磷鉬酸鹽,磷鎢酸鹽被蛋白質(zhì)中酪氨酸和苯丙氨酸殘基還原，產(chǎn)生深蘭色（鉬蘭和鎢蘭混合物）。在一定條件下，蘭色深度與蛋白量成正比。．Folin酚法靈敏度是雙縮脲法100倍.1976年由Bradford建立考馬斯亮蘭法:染料主要是與蛋白質(zhì)中堿性氨基酸（尤其是精氨酸）和芳香族氨基酸殘基相結(jié)合。在595nm下測定吸光度值A(chǔ)595，與蛋白質(zhì)濃度成正比.靈敏度高比Lowry