第03章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件

第三章

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

第一節(jié)

蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能與分類

第二節(jié)

蛋白質(zhì)的化學(xué)組成第三節(jié)

肽第四節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

第五節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第六節(jié)

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)（StructureandFunctionofProtein）定義：蛋白質(zhì)是由許多不同的氨基酸通過肽鍵縮合而成的生物大分子。蛋白質(zhì)是信息大分子，是DNA的遺傳信息的體現(xiàn)者。在生命活動(dòng)過程中發(fā)揮了極其重要的作用。第一節(jié)

蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能與分類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％。一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義1）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用3）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)4）參與細(xì)胞間信息傳遞5）運(yùn)動(dòng)作用6）免疫保護(hù)作用7）營(yíng)養(yǎng)與貯存8）保護(hù)與支持2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能二、蛋白質(zhì)的分類*根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分*根據(jù)蛋白質(zhì)形狀纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)單純蛋白質(zhì)按溶解度分類蛋白質(zhì)分類舉例溶解度白蛋白血清白蛋白溶于水、稀鹽、稀酸、稀堿，不溶于飽和硫酸銨溶液球蛋白血清球蛋白、纖維蛋白原溶于稀鹽、稀酸、稀堿，不溶于水、半飽和硫酸銨溶液谷蛋白麥谷蛋白溶于稀酸、稀堿；不溶于水、稀鹽。醇溶蛋白醇溶谷蛋白、醇溶玉米蛋白溶于70-80%乙醇中；不溶于水硬蛋白角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白不溶于水、稀中性鹽、稀酸、稀堿和一般不機(jī)溶劑組蛋白胸腺組蛋白溶于水、稀酸；不溶于稀氨水精蛋白魚精蛋白溶于水，稀酸，不溶稀氨水各種蛋白質(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)二、氨基酸蛋白質(zhì)是高分子化合物，可以受酸、堿或蛋白酶作用徹底水解，最終產(chǎn)生各種氨基酸。因此，蛋白質(zhì)的基本組成單位為氨基酸（一）氨基酸分類1、常見氨基酸基本結(jié)構(gòu)與構(gòu)型組成蛋白質(zhì)的20種常見氨基酸都是α-氨基酸（脯氨酸為α-亞氨基酸）。除脯氨酸外，其余氨基酸可以用下面的結(jié)構(gòu)通式表示。HRCCOOHNH2共同的結(jié)構(gòu)，即：一個(gè)羧基（-COOH）、一個(gè)氨基(-NH2)和一個(gè)氫原子與碳原子相連，結(jié)構(gòu)的差異表現(xiàn)在R基的不同。除甘氨酸（R為H）外，其他氨基酸的α碳原子都是手性碳原子，故具有旋光異構(gòu)現(xiàn)象，存在L-型和D-型兩種異構(gòu)體，組成天然蛋白質(zhì)的氨基酸均為L(zhǎng)-型COOHCOOHNH2CHHCNH2

RRL-a-氨基酸D-a-氨基酸常見氨基酸的分類原則：20種常見氨基酸根據(jù)R側(cè)鏈極性和帶電荷的不同，可將氨基酸分為四類。優(yōu)點(diǎn)：有利于反映不同氨基酸在蛋白質(zhì)中可能發(fā)揮的作用。非極性R基氨基酸色氨酸

tryptophanTryW

5.89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

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74脯氨酸

prolineProP

6.30絲氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTryY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

蘇氨酸

threonineThrT5.60極性中性R基氨基酸甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97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

7.59酸性氨基酸堿性氨基酸非極性氨基酸

其側(cè)鏈為烴基、吲哚環(huán)或甲硫基等非極性疏水基團(tuán)，共有8種。不帶電荷的極性氨基酸

其側(cè)鏈上有羥基、巰基或酰胺基等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)有親水性，在水溶液中不帶電荷堿性氨基酸

側(cè)鏈上有氨基、胍基或咪唑基，在水溶液中能結(jié)合H+而帶正電荷。酸性氨基酸

側(cè)鏈上有羧基，在水溶液中能釋放H+而帶負(fù)電荷。2、稀有氨基酸

4-羥脯氨酸胱氨酸二硫鍵HO—蛋白質(zhì)中含量較少的氨基酸。3、非蛋白質(zhì)的氨基酸不參與蛋白質(zhì)的組成，而是以游離的狀態(tài)存在于生物體之中。（二）氨基酸的理化性質(zhì)1.紫外吸收色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm

附近。苯丙氨酸的最大吸收峰為260nm大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這些氨基酸殘基，測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液蛋白質(zhì)含量的快捷的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收2.兩性解離及等電點(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。等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)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)。pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽(yáng)離子陰離子3、茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)茚三酮氨基酸茚三酮(還原型)醛茚三酮藍(lán)色或紫色化合物2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?？勺鳛榘被岫糠治龇椒ā?、Sanger反應(yīng)與2，4二硝基氟苯（DNFB）反應(yīng)生成相應(yīng)的DNP-氨基酸（黃色）應(yīng)用：該反應(yīng)常用于多肽鏈或蛋白質(zhì)的N—端氨基酸的分析。NH2NCHR1CNOHCHR2CNOHCHR3CNOHCHR1CNOHCHR2CNOHCHR3CNOHHNCSNHCNHCNCSOR1HH2NCHR2CNOHCHR3CNOH多肽(氨基酸=n)異硫氰酸苯酯苯氨基硫甲酰多肽苯乙內(nèi)酰硫脲衍生物6mol/L

HCl多肽(氨基酸=n-1)重復(fù)下一輪反應(yīng)CS

熒光時(shí)間5、Edman反應(yīng)一、基本概念肽:是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。肽鍵：一個(gè)Aa的α-羧基與另一個(gè)氨基酸分子的α-氨基縮合脫掉一分子的H2O而形成的化學(xué)鍵叫肽鍵（酰胺鍵）第三節(jié)肽+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵*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……*多肽鏈：許多Aa殘基通過肽鍵彼此連接而成的鏈狀多肽*由幾個(gè)到十幾個(gè)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)。氨基酸殘基(residue)：肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而成為不完整的分子形式。主鏈骨架（mainchainbackbone）由許多氨基酸殘基通過肽鍵連接而成的長(zhǎng)鏈，不包括側(cè)鏈R。N—末端

肽鏈中有游離的氨基的一端。寫在肽鏈的左邊C—末端

肽鏈中有游離的羧基的一端。寫在肽鏈的右邊N末端C末端牛核糖核酸酶肽單位與二面角肽單位（piptideunit）是主鏈骨架的重復(fù)單位，C-CONHC。肽平面：肽單位上的六個(gè)原子都位于同一個(gè)剛性平面稱肽平面。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、肽鍵具有雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)2、肽單位6個(gè)原子位于同一個(gè)剛性平面，酰胺平面3、方式排布：C==O與N—H或者Ca—C與Ca

—N4、一定的鍵長(zhǎng)和鍵角二面角：二面角決定多肽鏈主鏈置架的構(gòu)象二、幾種生物活性肽概念生物體內(nèi)很多以游離狀態(tài)存在，相對(duì)分子質(zhì)量小于6000，在構(gòu)象上較松弛、并且具有多種生物學(xué)功能的小肽。GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)

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)肽表一些生物活性肽的結(jié)構(gòu)與功能下丘腦分泌，促腺垂體分泌促甲狀腺素焦谷·組·脯-NH2促甲狀腺素釋放激素胰島

-細(xì)胞分泌的激素，調(diào)節(jié)糖代謝H·組·絲·谷胺·甘·蘇·苯丙·蘇·絲·天·酪·絲·賴·酪·亮·天·絲·精·精·丙·谷胺·天·苯丙·纈·谷胺·色·亮·蛋·天胺·蘇·OH胰高血糖素（牛）神經(jīng)遞質(zhì)H·精·脯·賴·脯·谷胺·苯丙·甘·亮·蛋·OHP物質(zhì)血管疏張肽H·精·脯·脯·甘·苯丙·絲·脯·苯丙·精·OH血漿緩激肽（牛）垂體后葉分泌，促進(jìn)腎保留水H·半·酪·苯丙·谷胺·天胺·半·脯·精·甘·NH2抗利尿激素（加壓素）升高血壓，刺激腎上腺皮質(zhì)分泌醛固酮H·天·精·纈·酪·異·組·脯·苯丙·OH血管緊張素-II（牛）腦內(nèi)存在的抑制疼痛的阿片樣肽H·酪·甘·甘·苯丙·蛋·OH蛋氨酸腦啡肽生理活性分子結(jié)構(gòu)生物活性肽SS一、概述蛋白質(zhì)分子是指蛋白質(zhì)中具有完整生物功能的最小結(jié)構(gòu)單位。構(gòu)象與構(gòu)型

構(gòu)型是指在具有相同分子式的立體異構(gòu)體中取代基團(tuán)在空間的相對(duì)取向。構(gòu)型的改變需要共價(jià)鍵的變化。

構(gòu)象是指具有相同結(jié)構(gòu)式和相同構(gòu)型的分子在空間里可能的多種形態(tài)。是由單鍵的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的。第四節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)研究蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的主要方法X射線衍射技術(shù)

測(cè)定晶體蛋白質(zhì)分子構(gòu)象。光譜技術(shù)

測(cè)定溶液中蛋白質(zhì)分子構(gòu)象。包括紫外光譜、熒光光譜、核磁共振。蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)層次一級(jí)結(jié)構(gòu)（多肽鏈Aa排列順序）二級(jí)結(jié)構(gòu)（多肽鏈主鏈骨架的局部空間結(jié)構(gòu)）超二級(jí)結(jié)構(gòu)（二級(jí)結(jié)構(gòu)單位的集合體）結(jié)構(gòu)域（structuraldomain二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)形成相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域）三級(jí)結(jié)構(gòu)（一條多肽鏈所有原子的空間排布）四級(jí)結(jié)構(gòu)（亞基締合而成）二、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)（一）、概念蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈中各種氨基酸殘基的排列順序，即氨基酸序列。主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。SerGlyIleValGluGlnCysCysThrIleCysSerLeuTyrGlnLeuGluAsnTyrCysAsnPheValAsnGlnHisLeuCysGlySerHisLeuValGluAlaLeuTyrLeuValCysGlyGlyGluArgPhePheTyrThrProLysThrNH215101520COOHA鏈NH2151015202530HOOCB鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)，是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，是在分子水平上闡述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與其功能關(guān)系的基礎(chǔ)。（二）多肽鏈的氨基酸序列分析1、測(cè)序前的準(zhǔn)備測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量及氨基酸組成N端分析以確定蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目斷裂二硫鍵分離單一多肽鏈2、多肽鏈的氨基酸序列測(cè)定和重疊組合對(duì)多肽鏈進(jìn)行限制性水解成小片段Edman降解法進(jìn)行小片段肽段的序列分析對(duì)各片段序列進(jìn)行比較疊加，拼出完整的多肽序列確定二硫鍵的位置氨基酸的組成分析：2苯、6丙、3蛋、4甘、2精、1賴、3亮、1酪、2絲、1蘇、1天、1纈、1異、1組多肽鏈的N端和C端的確定：H-甘，天-OH多肽的水解和肽段的測(cè)序：胰蛋白酶水解：甘-丙-丙-蘇-蛋-組-酪-苯-精甘-丙-絲-蛋-丙-亮-異-賴苯-甘-亮-蛋-丙-纈-絲-精亮-甘-丙-天溴化氰水解：甘-丙-丙-蘇-蛋組-酪-苯-精-甘-丙-絲-蛋丙-亮-異-賴-苯-甘-亮-蛋丙-纈-絲-精-亮-甘-丙-天多肽段的組合疊加：甘-丙-丙-蘇-蛋-組-酪-苯-精甘-丙-丙-蘇-蛋組-酪-苯-精-甘-丙-絲-蛋甘-丙-絲-蛋-丙-亮-異-賴丙-亮-異-賴-苯-甘-亮-蛋苯-甘-亮-蛋-丙-纈-絲-精丙-纈-絲-精-亮-甘-丙-天亮-甘-丙-天H-甘-丙-丙-蘇-蛋-組-酪-苯-精-甘-丙-絲-蛋-丙-亮-異-賴-苯-甘-亮-蛋-丙-纈-絲-精-亮-甘-丙-天-OH兩種水解作用所得肽鏈的測(cè)序與組合三、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)定義

是指多肽鏈主鏈骨架中局部空間結(jié)構(gòu)，不包括側(cè)鏈的構(gòu)象。

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)無規(guī)卷曲(randomcoil)二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本形式主要化學(xué)鍵

氫鍵1、α-螺旋

指多肽鏈中肽平面通過α-碳原子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，沿長(zhǎng)軸方向，按規(guī)律盤繞形成的一種緊密螺旋構(gòu)象，又稱3.613-螺旋特點(diǎn)a、沿中心軸一圈一圈地上升，形成一個(gè)螺旋式的構(gòu)象。每一圈包括3.6個(gè)氨基酸殘基，非整數(shù)，螺距0.54nm。b、兩個(gè)螺旋之間形成鏈內(nèi)氫鍵，羰基氧與其前第三個(gè)肽平面氨基上的氫生成氫鍵，氫鍵封閉環(huán)內(nèi)有13個(gè)原子，α-螺旋僅靠氫鍵維持。c、R側(cè)鏈，位于α-螺旋的外側(cè)，對(duì)螺旋的形成與穩(wěn)定有較大影響。d、有右手螺旋和左手螺旋之分，蛋白質(zhì)中幾乎都是右手螺旋。2、β-折疊β-折疊股：多肽鏈中一段較伸展的周期性折疊成的鋸齒形的主鏈構(gòu)象。β-折疊片：兩條β-折疊股彼此平行排列，以氫鍵相連，從而形成β-折疊片。R基團(tuán)交錯(cuò)伸向鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方。有順向平行和逆向平行兩種。3、β-轉(zhuǎn)角

一條多肽鏈的主鏈發(fā)生180℃的轉(zhuǎn)彎，這種回折角處就是β-轉(zhuǎn)角。由4個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成，由第一個(gè)肽單位的羧基碳上的氧與第三個(gè)肽單位氨基上的氫生成氫鍵。Ⅰ型

穩(wěn)定Ⅱ型

不穩(wěn)定RROOCCCCCHHNNOCCHN4、無規(guī)卷曲主鏈骨架某些片段中，大多數(shù)的二面角（Φ、Ψ）都不相同，其構(gòu)象不規(guī)則。四、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域超二級(jí)結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)中，相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)單位組合在一起，相互作用，從而形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)集合體，充當(dāng)更高層級(jí)的構(gòu)件。

結(jié)構(gòu)域

一條長(zhǎng)的多肽鏈，在超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上組裝成n個(gè)相對(duì)獨(dú)立的，且具有一定生物學(xué)功能的球狀區(qū)域，稱為結(jié)構(gòu)域。具有特定的生物學(xué)功能。磷酸丙糖異構(gòu)酶丙酮酸激酶結(jié)構(gòu)域1

五、三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)定義一條多肽鏈，通過各種二級(jí)結(jié)構(gòu)組裝，借助非共價(jià)鍵的作用形成了緊密的球狀構(gòu)象，這種球狀構(gòu)象、就是蛋白質(zhì)分子三級(jí)結(jié)構(gòu)（適用于球蛋白）廣義的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指：多肽鏈中所有原子在三維空間中的排布。主要的化學(xué)鍵主要是疏水作用力，另外，還有氫鍵、鹽鍵、配位鍵主鍵：肽鍵副鍵

共價(jià)鍵：配位鍵、二硫鍵

非共價(jià)鍵

氫鍵

離子鍵

范德華引力

疏水鍵維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵

牛胰核糖核酸酶N端C端肌紅蛋白(Mb)六、四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)1、寡聚蛋白：由二條或幾條多肽鏈通過非共價(jià)鍵組成的蛋白質(zhì)。2、多聚蛋白：由幾十條、甚至更多多肽鏈聚合而成的蛋白質(zhì)。3、亞基：蛋白質(zhì)中具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。4、蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)：由相同或不同的亞基（或分子）按照一定的排布方式聚合而成的聚合體。包括亞基的種類，數(shù)目、空間排布及相互作用。5、作用力：亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用力、其次是氫鍵和離子鍵等。血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)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。七、血紅蛋白與肌紅蛋白氧合能力肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線第五節(jié)

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系

蛋白質(zhì)特定的功能都是由其特定的構(gòu)象決定的，蛋白質(zhì)特定的構(gòu)象又是由其一級(jí)結(jié)構(gòu)決定的。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系（一）、同功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的種屬差異和保守性。同功能蛋白質(zhì)是指來源于不同生物的具有同一生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)。又稱同源蛋白質(zhì)。守恒Aa殘基同功能蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)中始終不變的氨基酸殘基。

表中九種動(dòng)物之間胰島素分子一級(jí)結(jié)構(gòu)中存在的氨基酸殘基組成的差異不影響胰島素的生物活性。臨床上曾經(jīng)應(yīng)用豬和牛的胰島素治療人的糖尿病，取得了顯著的療效。胰島素分子中氨基酸殘基的差異部分來源氨基酸殘基的差異部分A8A9A10B30人ThrSerIleThr豬TheSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrSerIleSer牛AlaSerValAla羊AlaGlyValAla馬ThrGlyIleAla抹香鯨ThrSerIleAla鯨AlaSerThrAla

動(dòng)物體細(xì)胞色素C一級(jí)結(jié)構(gòu)的進(jìn)化樹圖中的數(shù)字表示該類動(dòng)物與其祖先相比細(xì)胞色素C一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸殘基的差異數(shù)（二）、一級(jí)結(jié)構(gòu)變異與分子病所謂分子病是指由于基因突變導(dǎo)致合成了異常蛋白質(zhì)或喪失合成蛋白質(zhì)的能力，而引起的疾病。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)（一）、蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性

變性

（denaturation）在某些物理或化學(xué)因素的作用下，維系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵斷裂，天然構(gòu)象被破壞，從而引起理化性質(zhì)改變，生物學(xué)活性喪失。

二、蛋白質(zhì)分子構(gòu)象與功能關(guān)系

變性蛋白質(zhì)的特性1、

生物功能喪失2、

物理性質(zhì)發(fā)生了改變3、

化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變

復(fù)性(renaturation)

蛋白質(zhì)的變性有些是可逆的，除去變性因素后，在適宜的條件下，變性蛋白質(zhì)可以從伸展態(tài)恢復(fù)到折迭態(tài)，并恢復(fù)所有的生物活性。這種現(xiàn)象稱之為復(fù)性。

造成變性的因素

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)。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）變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)如果是促進(jìn)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)一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象的改變，引起相鄰亞基發(fā)生構(gòu)象的改變，從而影響寡聚體中其它亞基與配體結(jié)合能力發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為變構(gòu)效應(yīng)（協(xié)同效應(yīng)cooperativity）。蛋白質(zhì)組(proteome)：一個(gè)組織或一個(gè)細(xì)胞中基因組所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，或在特定條件下，一個(gè)細(xì)胞內(nèi)所存在的所有蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)

研究和闡述在不同條件下，蛋白質(zhì)組中全部蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與功能，影響因素及其相互聯(lián)系。一、蛋白質(zhì)的兩性解離和等電點(diǎn)

蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，其分子中除多肽鏈兩端的α-氨基和α-羧基外，側(cè)鏈上還有一些可解離R基團(tuán)，既有能解離出H+的酸性基團(tuán)，又有能結(jié)合H+的堿性基團(tuán)，因此蛋白質(zhì)是多價(jià)的兩性電解質(zhì)。

第六節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)*蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

當(dāng)溶液處于某一pH值時(shí)，蛋白質(zhì)分子所帶正、負(fù)電荷相等，即靜電荷為零，呈兼性離子狀態(tài)，此時(shí)溶液的pH稱為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pI）電泳在直流電場(chǎng)中，帶電粒子（蛋白質(zhì)分子）向相反電極移動(dòng)的現(xiàn)象。電泳的速度和方向，取決于它所帶電荷的性質(zhì)、數(shù)目及蛋白質(zhì)分子的大小和形狀。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)。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)是生物大分子,分子量6×103－106之間，其水溶液顆粒大小已達(dá)膠粒1—100nm范圍之內(nèi)，可以形成水化膜，故蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì)。*蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷；水化膜+++++++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)顆粒酸堿酸堿溶液中蛋白質(zhì)的聚沉酸堿脫水作用脫水作用脫水作用三、蛋白質(zhì)的沉淀1、

鹽折：高濃度的中性鹽（如硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等）破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)使蛋白質(zhì)從水溶液中沉淀出來。2、

有機(jī)溶劑沉淀：可與水混溶的有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮等，能破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化膜。3、

重金屬沉淀：堿性條件下，重金屬離子如Ag+、Hg2+、Cu2+、Pb2+等，可與蛋白質(zhì)負(fù)離子結(jié)合，形成不溶性的蛋白鹽沉淀。4、生物堿試劑沉淀反應(yīng)：鞣酸、苦味酸、鎢酸和三氯醋酸等均可使生物堿沉淀，故稱為生物堿試劑。一般為酸性物質(zhì)，可與蛋白質(zhì)正離子結(jié)合，變成不溶性的鹽而沉淀，條件為pH<pI。四、蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)蛋白質(zhì)分子中的肽鍵及組成氨基酸的各種特殊基團(tuán)可以和有關(guān)試劑呈現(xiàn)一定的顏色反應(yīng)?？捎糜诘鞍踪|(zhì)的定性、定量分析。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。五、蛋白質(zhì)紫外吸收光譜特征由于蛋白質(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。六、蛋白質(zhì)相對(duì)分子量的測(cè)定測(cè)定蛋白質(zhì)的相對(duì)分子量常用方法:

沉降速度法凝膠過濾法

SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳法

（一）凝膠過濾(gelfiltration)又稱分子篩層析層析(chromatography)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。凝膠過濾（gelfiltration）

凝膠過濾又稱分子篩層析，在層析柱內(nèi)填充惰性的微孔膠粒（如交聯(lián)葡聚糖），將蛋白質(zhì)溶液加入柱上部后，小分子物質(zhì)通過膠粒的微孔進(jìn)入膠粒，向下流動(dòng)的路徑加長(zhǎng)，移動(dòng)緩慢；大分子物質(zhì)不能或很難進(jìn)入膠粒內(nèi)部，通過膠粒間的空隙向下流動(dòng)，其流動(dòng)的路徑短，移動(dòng)速度較快，從而達(dá)到按不同分子量將溶液中各組分分開的目的（二）SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳常用于蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定。十二烷基硫酸鈉END第三章

蛋白質(zhì)

（多選題）

一、A型題（1-32)

1.使蛋白質(zhì)和酶分子顯示巰基的氨基酸是A.蛋氨酸B.胱氨酸C.半胱氨酸D.谷氨酸E.賴氨酸2.蛋白質(zhì)分子引起280nm光吸收的最主要成分是A.肽鍵B.半胱氨酸的-SH基C.苯丙氨酸的苯環(huán)D.色氨酸的吲哚環(huán)E.組氨酸的咪唑環(huán)

3.天然蛋白中不存在的氨基酸是A.半胱氨酸B.瓜氨酸C.脯氨酸D.蛋氨酸E.絲氨酸4.以下哪一種氨基酸不具備不對(duì)稱碳原子A.甘氨酸B.絲氨酸C.半胱氨酸D.蘇氨酸E.丙氨酸5.維系蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵是A.氫鍵B.肽鍵C.鹽鍵D.疏水鍵E.范德華力6.下列氨基酸不含極性側(cè)鏈的是A.絲氨酸B.蘇氨酸C.亮氨酸D.酪氨酸E.半胱氨酸7.下列對(duì)氨基酸的敘述錯(cuò)誤的是A.賴氨酸和精氨酸都是堿性氨基酸B.谷氨酸和天冬氨酸各含兩個(gè)氨基C.絲氨酸和酪氨酸均含羥基D.纈氨酸和亮氨酸屬支鏈氨基酸E.苯丙氨酸和酪氨酸均含苯環(huán)8.下列含有兩個(gè)羧基的氨基酸是A.丙氨酸B.酪氨酸C.賴氨酸D.甘氨酸E.谷氨酸9.組成蛋白質(zhì)的基本單位是A.L-α-氨基酸B.D-β-氨基酸C.L-β-氨基酸D.L,D-α-氨基酸E.D-β-氨基酸10.下列哪一物質(zhì)不屬于生物活性肽A.胰高血糖素B.短桿菌素SC.催產(chǎn)素D.胃泌素E.血紅素11.變性蛋白質(zhì)的特點(diǎn)是A.粘度下降B.喪失原有的生物活性C.顏色反應(yīng)減弱D.溶解度增加E.不易被胃蛋白酶水解12.蛋白質(zhì)變性是由于A.蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)改變B.蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的改變C.輔基的脫落D.蛋白質(zhì)水解E.以上都不是13.下列有關(guān)蛋白質(zhì)β片層結(jié)構(gòu)的敘述正確的是A.主鏈骨架呈鋸齒狀B.兩個(gè)相鄰的肽平面呈折紙狀C.β片層結(jié)構(gòu)是一種較伸展的肽鏈結(jié)構(gòu)D.若干矩齒狀肽鏈骨架平行或反平行排列，鏈間靠氫鍵維系E.以上都正確14.可用于蛋白質(zhì)定量的測(cè)定方法有A.雙縮脲法B.紫外吸收法C.Folin酚試劑法D.凱氏定氮法E.以上都可以．15.蛋白質(zhì)多肽鏈具有的方向性是A.從3＇端到5＇端B.從5＇端到3＇端C.從C端到N端D.從N端到C端E.以上都不是16.血漿蛋白質(zhì)的pI大多為pH5-6，它們?cè)谘褐械闹饕嬖谛问绞茿.兼性離子B.帶負(fù)電荷C.帶正電荷D.非極性分子E.疏水分子17.蛋白質(zhì)分子中的α螺旋和β片層都屬于A.一級(jí)結(jié)構(gòu)B.二級(jí)結(jié)構(gòu)C.三級(jí)結(jié)構(gòu)D.域結(jié)構(gòu)E.四級(jí)結(jié)構(gòu)18.α螺旋每上升一圈相當(dāng)于氨基酸殘基的個(gè)數(shù)是A.4.5B.3.6C.3.0D.2.7E.2.519.維持蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是A.疏水鍵B.鹽鍵C.肽鍵D.氫鍵E.二硫鍵20.關(guān)于蛋白質(zhì)分子三級(jí)結(jié)構(gòu)的描述，其中錯(cuò)誤的是A.具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈都具有生物學(xué)活性B.天然蛋白質(zhì)分子均有這種結(jié)構(gòu)C.三級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性主要是次級(jí)鍵維系D.親水基團(tuán)多聚集在三級(jí)結(jié)構(gòu)的表面E.決定盤曲折疊的因素是氨基酸殘基21.在生理pH下，下列哪一種是帶正電荷的氨基酸A.半胱氨酸B.谷氨酸C.賴氨酸D.色氨酸E.纈氨酸22.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)及高級(jí)結(jié)構(gòu)決定于A.亞基B.分子中鹽鍵C.氨基酸組成和順序D.分子內(nèi)部疏水鍵E.分子中氫鍵23.蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定因素是A.蛋白質(zhì)溶液的粘度大B.蛋白質(zhì)在溶液中有布朗運(yùn)動(dòng)C.蛋白質(zhì)分子表面帶有水化膜和同種電荷D.蛋白質(zhì)溶液有分子擴(kuò)散現(xiàn)象E.蛋白質(zhì)分子帶有電荷24.有關(guān)血紅蛋白(Hb)和肌紅蛋白(Mb)的敘述不正確的是A.都可以和氧結(jié)合B.Hb和Mb都含鐵C.都是含輔基的結(jié)合蛋白D.都具有四級(jí)結(jié)構(gòu)形式E.都屬于色蛋白類25.下面哪一種氨基酸是前體摻入多肽后才合成的A.脯氨酸B.賴氨酸C.羥脯氨酸D.谷氨酸E.絲氨酸26.有一蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物在pH6用陽(yáng)離子交換柱層析時(shí)，第一個(gè)被洗脫下來的氨基酸是A.Val(pI5.96)B.Lys(pI9.74)C.Asp(pI2.77)D.Arg(pI10.76)E.Tyr(pI5.66)27.經(jīng)測(cè)定，一血清標(biāo)本的含氮量為10g/L，那么，蛋白質(zhì)的濃度是多少A.52.5g/LB.57.5g/LC.62.5g/LD.67.5g/LE.72.5g/L二、B型選擇題(33-52)A.堿性氨基酸B.亞氨基酸C.芳香族氨基酸D.含硫氨基酸E.含羥基氨基酸33.脯氨酸34.色氨酸35.蛋氨酸36.絲氨酸37.組氨酸A．一級(jí)結(jié)構(gòu)B．二級(jí)結(jié)構(gòu)C．三級(jí)結(jié)構(gòu)D．四級(jí)結(jié)構(gòu)E．超二級(jí)結(jié)構(gòu)

38.蛋白質(zhì)變性，何結(jié)構(gòu)未破壞39.亞基具有幾級(jí)結(jié)構(gòu)40.有活性的血紅蛋白A.凝膠過濾B.離子交換層析C.親和層析D.超速離心E.聚丙烯酰胺凝膠電泳

41.根據(jù)蛋白質(zhì)的密度與形態(tài)來分離蛋白質(zhì)42.根據(jù)蛋白質(zhì)的生物學(xué)特性來分離蛋白質(zhì)43.根據(jù)蛋白質(zhì)分子量和所攜帶的電量來分離蛋白質(zhì)A.胰蛋白酶B.8mol/L尿素C.溴化氰D.2-巰基乙醇E.過甲酸

44.削弱或斷裂氫鍵45.還原二硫鍵46.水解賴氨酸或精氨酸羧基側(cè)肽鍵A.鹽鍵B.二硫鍵C.肽鍵D.疏水鍵E.3‘,5’-磷酸二酯鍵47.連接蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的鍵為48.連接核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)的鍵為49.在蛋白質(zhì)分子中谷氨酸和精氨酸側(cè)鏈之間可形成A.β-巰基乙醇B.鹽酸胍C.碘乙酸D.SDSE.以上都不是50.能與蛋白質(zhì)半胱氨酸的-SH反應(yīng)生成羧甲基衍生物的是51.使蛋白質(zhì)亞基解聚和變性但不向蛋白質(zhì)分子中引入負(fù)電荷的是52.SDS-聚丙烯酰胺凝膠