蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第1頁(yè)學(xué)習(xí)要求掌握：生物化學(xué)、生物大分子和分子生物學(xué)概念。蛋白質(zhì)元素組成及其特點(diǎn)；蛋白質(zhì)基礎(chǔ)組成單位--氨基酸種類、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及主要特點(diǎn)；蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系；蛋白質(zhì)主要理化性質(zhì)及其應(yīng)用；蛋白質(zhì)分離純化方法及其基礎(chǔ)原理。熟悉：當(dāng)代生物化學(xué)研究主要內(nèi)容。各種氨基酸結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)分類。了解：生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史、生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)關(guān)系。多肽鏈氨基酸序列分析；蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)測(cè)定。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第2頁(yè)什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)經(jīng)過(guò)肽鍵(peptidebond)相連形成高分子含氮化合物。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第3頁(yè)蛋白質(zhì)研究歷史1833年，從麥芽中分離淀粉酶；隨即從胃液中分離到類似胃蛋白酶物質(zhì)。1864年，血紅蛋白被分離并結(jié)晶。19世紀(jì)末，證實(shí)蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成了各種短肽。20世紀(jì)初，發(fā)覺(jué)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)；完成胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第4頁(yè)20世紀(jì)中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術(shù)相繼建立，促進(jìn)了蛋白質(zhì)研究快速發(fā)展；1962年，確定了血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代，功效基因組與蛋白質(zhì)組研究地展開(kāi)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第5頁(yè)蛋白質(zhì)生物學(xué)主要性分布廣：全部器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞各個(gè)個(gè)別都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富有機(jī)分子，占人體干重45％，一些組織含量更高，比如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。1.蛋白質(zhì)是生物體主要組成成份蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第6頁(yè)作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)整作用免疫保護(hù)作用物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和存放運(yùn)動(dòng)與支持作用參加細(xì)胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)含有主要生物學(xué)功效3.氧化供能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第7頁(yè)蛋白質(zhì)分子組成

TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第8頁(yè)組成蛋白質(zhì)元素主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少許磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第9頁(yè)各種蛋白質(zhì)含氮量很靠近，平均為16％。因?yàn)轶w內(nèi)含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，所以，只要測(cè)定生物樣品中含氮量，就能夠依據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%蛋白質(zhì)元素組成特點(diǎn)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第10頁(yè)一、組成人體蛋白質(zhì)20種氨基酸均屬于L-

-氨基酸

存在自然界中氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)氨基酸僅有20種，且均屬L-氨基酸（甘氨酸除外）。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第11頁(yè)H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸通式RC+NH3COO-H蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第12頁(yè)非極性脂肪族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、氨基酸可依據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行分類蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第13頁(yè)(一)側(cè)鏈含烴鏈氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第14頁(yè)(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷氨基酸是極性中性氨基酸蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第15頁(yè)(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)氨基酸是芳香族氨基酸蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第16頁(yè)(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)氨基酸是酸性氨基酸蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第17頁(yè)(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)氨基酸屬于堿性氨基酸蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第18頁(yè)幾個(gè)特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第19頁(yè)

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蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第20頁(yè)三、20種氨基酸含有共同或特異理化性質(zhì)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酸堿度。

等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液pH值稱為該氨基酸等電點(diǎn)。（一）氨基酸含有兩性解離性質(zhì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第21頁(yè)pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸兼性離子陽(yáng)離子陰離子蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第22頁(yè)（二）含共軛雙鍵氨基酸含有紫外吸收性質(zhì)色氨酸、酪氨酸最大吸收峰在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光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量快速簡(jiǎn)便方法。芳香族氨基酸紫外吸收蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第23頁(yè)（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物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。因?yàn)榇宋辗逯蹬c氨基酸含量存在正比關(guān)系，所以可作為氨基酸定量分析方法。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第24頁(yè)四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成多肽鏈肽鍵(peptidebond)是由一個(gè)氨基酸

-羧基與另一個(gè)氨基酸

-氨基脫水縮合而形成化學(xué)鍵。（一）氨基酸經(jīng)過(guò)肽鍵連接而形成肽(peptide)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第25頁(yè)+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第26頁(yè)肽是由氨基酸經(jīng)過(guò)肽鍵縮合而形成化合物。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)。由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多氨基酸相連形成肽稱多肽(polypeptide)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第27頁(yè)N末端：多肽鏈中有游離α-氨基一端C末端：多肽鏈中有游離α-羧基一端多肽鏈有兩端及其方向性：多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成一個(gè)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第28頁(yè)N末端C末端牛核糖核酸酶蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第29頁(yè)（二）體內(nèi)存在各種主要生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第30頁(yè)GSH過(guò)氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間轉(zhuǎn)換蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第31頁(yè)

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽神經(jīng)肽(neuropeptide)2.多肽類激素及神經(jīng)肽蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第32頁(yè)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第33頁(yè)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)包含:

高級(jí)結(jié)構(gòu)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)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第34頁(yè)定義:蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端氨基酸排列次序。一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)主要化學(xué)鍵:肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包含二硫鍵。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第35頁(yè)一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功效基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象唯一原因。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第36頁(yè)二、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子相對(duì)空間位置，并不包括氨基酸殘基側(cè)鏈構(gòu)象

。定義:

主要化學(xué)鍵：氫鍵

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第37頁(yè)（一）參加肽鍵形成6個(gè)原子在同一平面上參加肽鍵6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上6個(gè)原子組成了所謂肽單元(peptideunit)

。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第38頁(yè)（一）參加肽鍵形成6個(gè)原子在同一平面上參加肽鍵6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上6個(gè)原子組成了所謂肽單元

(peptideunit)

。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第39頁(yè)

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)無(wú)規(guī)卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見(jiàn)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第40頁(yè)

-螺旋蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第41頁(yè)（三）

-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第42頁(yè)（四）

-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在

-轉(zhuǎn)角無(wú)規(guī)卷曲是用來(lái)闡述沒(méi)有確定規(guī)律性那個(gè)別肽鏈結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第43頁(yè)（五）模體是含有特殊功效超二級(jí)結(jié)構(gòu)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)覺(jué)二個(gè)或三個(gè)含有二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段，在空間上相互靠近，形成一個(gè)有規(guī)則二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形式有3種：αα，βαβ，ββ。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第44頁(yè)二個(gè)或三個(gè)含有二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段，在空間上相互靠近，形成一個(gè)特殊空間構(gòu)象，稱為模體(motif)

。模體是含有特殊功效超二級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第45頁(yè)鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子模體鋅指結(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(jiàn)形式蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第46頁(yè)（六）氨基酸殘基側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是以一級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。一段肽鏈其氨基酸殘基側(cè)鏈適合形成

-螺旋或β-折疊，它就會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)二級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第47頁(yè)三、蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要化學(xué)鍵:整條肽鏈中全部氨基酸殘基相對(duì)空間位置。即肽鏈中全部原子在三維空間排布位置。定義:（一）三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基相對(duì)空間位置蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第48頁(yè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第49頁(yè)肌紅蛋白(Mb)N端C端蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第50頁(yè)纖連蛋白分子結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域是三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上局部折疊區(qū)分子量較大蛋白質(zhì)?？烧郫B成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊密區(qū)域，并各行其功效，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第51頁(yè)（三）分子伴侶參加蛋白質(zhì)折疊分子伴侶(chaperon)經(jīng)過(guò)提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊整天然構(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疏水個(gè)別結(jié)合隨即松開(kāi)，如此重復(fù)進(jìn)行可預(yù)防錯(cuò)誤聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集肽段結(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(guò)程中二硫鍵正確形成起了主要作用。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第52頁(yè)伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中作用蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第53頁(yè)亞基之間結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。四、蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中各亞基空間排布及亞基接觸部位布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)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三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)亞基(subunit)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第54頁(yè)由2個(gè)亞基組成蛋白質(zhì)四級(jí)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)不一樣，則稱之為異二聚體(heterodimer)。血紅蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第55頁(yè)五、蛋白質(zhì)分類依據(jù)蛋白質(zhì)組成成份:單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)個(gè)別+非蛋白質(zhì)個(gè)別依據(jù)蛋白質(zhì)形狀:纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第56頁(yè)六、蛋白質(zhì)組學(xué)（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基礎(chǔ)概念蛋白質(zhì)組是指一個(gè)細(xì)胞或一個(gè)生物所表示全部蛋白質(zhì)，即“一個(gè)基因組所表示全套蛋白質(zhì)”。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第57頁(yè)（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率研究:雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)點(diǎn)定位、切取蛋白質(zhì)點(diǎn)質(zhì)譜分析（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究科學(xué)意義蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第58頁(yè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第59頁(yè)（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象基礎(chǔ)一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)結(jié)構(gòu)與功效基礎(chǔ)牛核糖核酸酶一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第60頁(yè)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(wú)活性蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第61頁(yè)（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相同蛋白質(zhì)含有相同高級(jí)結(jié)構(gòu)與功效胰島素氨基酸殘基序號(hào)A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第62頁(yè)（三）氨基酸序列提供主要生物化學(xué)信息一些廣泛存在于生物界蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素(cytochromeC)，比較它們一級(jí)結(jié)構(gòu)，能夠幫助了解物種進(jìn)化間關(guān)系。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第63頁(yè)（四）主要蛋白質(zhì)氨基酸序列改變可引發(fā)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)生變異所造成疾病，稱為“分子病”。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第64頁(yè)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)功效依賴特定空間結(jié)構(gòu)（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相同蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第65頁(yè)肌紅蛋白(myoglobin，Mb)

肌紅蛋白是一個(gè)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)單鏈蛋白質(zhì)，有8段α-螺旋結(jié)構(gòu)。血紅素分子中兩個(gè)丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上正電荷相連，加之肽鏈中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)個(gè)別穩(wěn)定結(jié)合。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第66頁(yè)血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白含有4個(gè)亞基組成四級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)亞基可結(jié)合1個(gè)血紅素并攜帶1分子氧。Hb亞基之間經(jīng)過(guò)8對(duì)鹽鍵，使4個(gè)亞基緊密結(jié)合而形成親水球狀蛋白。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第67頁(yè)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百分?jǐn)?shù)（稱百分飽和度）隨O2濃度改變而改變。（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象改變可影響亞基與氧結(jié)合蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第68頁(yè)肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)氧解離曲線蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第69頁(yè)協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)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)合能力現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)。假如是促進(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)假如是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negativecooperativity)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第70頁(yè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第71頁(yè)O2血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進(jìn)入卟啉環(huán)小孔中，繼而引發(fā)肽鏈位置變動(dòng)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第72頁(yè)變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變伴隨其功效改變，稱為變構(gòu)效應(yīng)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第73頁(yè)（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引發(fā)疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)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)構(gòu)象發(fā)生改變，仍可影響其功效，嚴(yán)重時(shí)可造成疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第74頁(yè)蛋白質(zhì)構(gòu)象改變?cè)斐杉膊C(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)淀粉樣纖維沉淀病理改變。這類疾病包含：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第75頁(yè)瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引發(fā)一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常PrP富含α-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)作用下可轉(zhuǎn)變成全為β-折疊PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病瘋牛病中蛋白質(zhì)構(gòu)象改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第76頁(yè)第四節(jié)蛋白質(zhì)理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第77頁(yè)一、蛋白質(zhì)含有兩性電離性質(zhì)蛋白質(zhì)分子除兩端氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側(cè)鏈中一些基團(tuán)，在一定溶液pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷基團(tuán)。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)離子趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液pH稱為蛋白質(zhì)等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第78頁(yè)二、蛋白質(zhì)含有膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬(wàn)至100萬(wàn)之巨，其分子直徑可達(dá)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)定原因:蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第79頁(yè)+++++++帶正電荷蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷蛋白質(zhì)不穩(wěn)定蛋白質(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)聚沉蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第80頁(yè)三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引發(fā)變性在一些物理和化學(xué)原因作用下，其特定空間構(gòu)象被破壞，也即有序空間結(jié)構(gòu)變成無(wú)序空間結(jié)構(gòu)，從而造成其理化性質(zhì)改變和生物活性喪失。蛋白質(zhì)變性(denaturation)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第81頁(yè)造成變性原因:如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等。

變性本質(zhì):——破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第82頁(yè)

應(yīng)用舉例:臨床醫(yī)學(xué)上，變性原因常被應(yīng)用來(lái)消毒及滅菌。另外,預(yù)防蛋白質(zhì)變性也是有效保留蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）必要條件。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第83頁(yè)若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性原因后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或個(gè)別恢復(fù)其原有構(gòu)象和功效，稱為復(fù)性(renaturation)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第84頁(yè)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(wú)活性蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第85頁(yè)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。蛋白質(zhì)變性后絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。

蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)凝固作用(proteincoagulation)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第86頁(yè)四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰因?yàn)榈鞍踪|(zhì)分子中含有共軛雙鍵酪氨酸和色氨酸，所以在280nm波優(yōu)點(diǎn)有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)OD280與其濃度呈正比關(guān)系，所以可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第87頁(yè)蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生氨基酸也可發(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，展現(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(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測(cè)定蛋白質(zhì)溶液含量茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第88頁(yè)第五節(jié)蛋白質(zhì)分離純化與結(jié)構(gòu)分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第89頁(yè)一、透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中小分子化合物應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過(guò)有一定截留分子量超濾膜，到達(dá)濃縮蛋白質(zhì)溶液目標(biāo)。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(kāi)方法。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第90頁(yè)二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常見(jiàn)蛋白質(zhì)沉淀方法使用丙酮沉淀時(shí)，必須在0～4℃低溫下進(jìn)行，丙酮用量普通10倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)被丙酮沉淀后，應(yīng)馬上分離。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，造成蛋白質(zhì)沉淀。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第91頁(yè)免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動(dòng)物可取得抗該蛋白特異抗體。利用特異抗體識(shí)別對(duì)應(yīng)抗原蛋白，并形成抗原抗體復(fù)合物性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分離取得抗原蛋白。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第92頁(yè)三、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)在高于或低于其pI溶液中為帶電顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中泳動(dòng)而到達(dá)分離各種蛋白質(zhì)技術(shù),稱為電泳(elctrophoresis)

。依據(jù)支撐物不一樣，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第93頁(yè)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常見(jiàn)于蛋白質(zhì)分子量測(cè)定。等電聚焦電泳，經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)差異而分離蛋白質(zhì)電泳方法。雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究主要技術(shù)。幾個(gè)主要蛋白質(zhì)電泳:蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第94頁(yè)四、應(yīng)用相分配或親和原理可將蛋白質(zhì)進(jìn)行層析分離待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過(guò)一個(gè)固態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，依據(jù)溶液中待分離蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待分離蛋白質(zhì)組分在兩相中重復(fù)分配，并以不一樣速度流經(jīng)固定相而到達(dá)分離蛋白質(zhì)目標(biāo)。層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)原理蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能專業(yè)知識(shí)講座第95頁(yè)離子交換層析：利用各蛋白質(zhì)電荷量及性質(zhì)不一樣進(jìn)行分