1、.生物大分子蛋白質(zhì)的化學(xué)生物大分子蛋白質(zhì)的化學(xué)特性、結(jié)構(gòu)與功能特性、結(jié)構(gòu)與功能第三章第三章蔡蓉蔡蓉, 生物化學(xué)與分子細(xì)胞生物學(xué)系生物化學(xué)與分子細(xì)胞生物學(xué)系.主要內(nèi)容主要內(nèi)容 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì).4 Levels of Protein Structure.蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu) 第一節(jié)第一節(jié).一、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間蛋白質(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結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不

2、涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。定義定義: : 主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵：氫鍵氫鍵 .n所謂肽鏈主鏈骨架原子即所謂肽鏈主鏈骨架原子即N（氨基氮）、（氨基氮）、 C（-碳原子）和碳原子）和Co（羰基碳）（羰基碳）3個原子個原子依次重復(fù)排列。依次重復(fù)排列。 .蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu).（一）（一）-螺旋螺旋.G蛋白偶聯(lián)受體蛋白偶聯(lián)受體.萊納斯萊納斯卡爾卡爾鮑林鮑林萊納斯萊納斯卡爾卡爾鮑林（鮑林（Linus Carl Pauling，1901.2.28-1994.8.19.），美國著名化學(xué)家、量子化學(xué)和結(jié)構(gòu)生），美國著名化學(xué)家、量子化學(xué)和結(jié)構(gòu)生物學(xué)的先驅(qū)者之一。物

3、學(xué)的先驅(qū)者之一。1954年因在化學(xué)鍵方面的工作年因在化學(xué)鍵方面的工作取得諾貝爾化學(xué)獎，取得諾貝爾化學(xué)獎，1962年因反對核彈在地面測試年因反對核彈在地面測試的行動獲得諾貝爾和平獎。的行動獲得諾貝爾和平獎。鮑林在生物大分子領(lǐng)域最初的工作是對血紅蛋白結(jié)構(gòu)鮑林在生物大分子領(lǐng)域最初的工作是對血紅蛋白結(jié)構(gòu)的確定。鮑林首先將的確定。鮑林首先將x-射線衍射晶體結(jié)構(gòu)測試的方法射線衍射晶體結(jié)構(gòu)測試的方法引入到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定中來。結(jié)合血紅蛋白的晶體衍引入到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定中來。結(jié)合血紅蛋白的晶體衍射圖譜，鮑林提出蛋白質(zhì)中的肽鏈在空間中是呈螺旋射圖譜，鮑林提出蛋白質(zhì)中的肽鏈在空間中是呈螺旋形排列的，這就是最早的形排列

4、的，這就是最早的 螺旋結(jié)構(gòu)模型。有科學(xué)史螺旋結(jié)構(gòu)模型。有科學(xué)史學(xué)者認(rèn)為沃森和克里克提出的學(xué)者認(rèn)為沃森和克里克提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型就雙螺旋結(jié)構(gòu)模型就是受到了鮑林的影響。是受到了鮑林的影響。1951年鮑林結(jié)合他在血紅蛋白年鮑林結(jié)合他在血紅蛋白進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究，以及對肽鏈和肽平面化學(xué)結(jié)構(gòu)的理進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究，以及對肽鏈和肽平面化學(xué)結(jié)構(gòu)的理論研究，提出了論研究，提出了螺旋和螺旋和折疊是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的基折疊是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)建單元的理論。這一理論成為本構(gòu)建單元的理論。這一理論成為20世紀(jì)生物化學(xué)若世紀(jì)生物化學(xué)若干基本理論之一，影響深遠(yuǎn)。干基本理論之一，影響深遠(yuǎn)。.肌紅蛋白的三維空間結(jié)構(gòu)肌紅蛋白

5、的三維空間結(jié)構(gòu).（三）（三） -折疊折疊.（三）（三） -轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在普遍存在 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。分肽鏈結(jié)構(gòu)。（四）（四）.（五）超二級結(jié)構(gòu)和模體（五）超二級結(jié)構(gòu)和模體在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合，被稱為個有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)組合形式有二級結(jié)構(gòu)組合形式有3種：種：， 。.

6、二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象，稱為上相互接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象，稱為模體模體(motif) 。模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)。模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)。.鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu)-螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角（或轉(zhuǎn)角（或環(huán)）環(huán)）-螺旋模體螺旋模體鏈鏈-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈模體鏈鏈-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈模體模體常見的形式模體常見的形式.二、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和范德華力等。疏水鍵、離子鍵、氫鍵和范德華力等。n主要的化學(xué)鍵主

7、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。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。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。n定義定義: :（一）三級結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸（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殘基的相對空間位置.Water-Soluble Globular Proteins. 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) N 端端 C端端.結(jié)構(gòu)域是三級結(jié)構(gòu)層次上的獨(dú)立功能區(qū)結(jié)構(gòu)域是三級結(jié)構(gòu)層次上的獨(dú)立功能區(qū)分子量較大的蛋白質(zhì)常可折疊成多個結(jié)構(gòu)較分子量較大的蛋白質(zhì)常可折疊成多個結(jié)構(gòu)較為緊密且穩(wěn)定的區(qū)域，并各行其功能，稱為為緊

8、密且穩(wěn)定的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域域 (domain) 。 大多數(shù)結(jié)構(gòu)域含有序列上連續(xù)的大多數(shù)結(jié)構(gòu)域含有序列上連續(xù)的100至至200個氨基酸殘個氨基酸殘基，若用限制性蛋白酶水解，含多個結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)基，若用限制性蛋白酶水解，含多個結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)常分解出常分解出獨(dú)立獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域，而各結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象可以基本的結(jié)構(gòu)域，而各結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象可以基本不改變，并保持其功能。不改變，并保持其功能。 超二級結(jié)構(gòu)則不具備這種特點(diǎn)。超二級結(jié)構(gòu)則不具備這種特點(diǎn)。 因此，結(jié)構(gòu)域也可看作是球狀蛋白質(zhì)的獨(dú)立折疊單位，因此，結(jié)構(gòu)域也可看作是球狀蛋白質(zhì)的獨(dú)立折疊單位，有較為獨(dú)立的三維空間結(jié)構(gòu)。有較為獨(dú)立的三維空間結(jié)構(gòu)。

9、.蛋白質(zhì)的多肽鏈須折疊成正確的空間構(gòu)象蛋白質(zhì)的多肽鏈須折疊成正確的空間構(gòu)象分子伴侶分子伴侶(chaperon)通過提供一個保護(hù)環(huán)境從而通過提供一個保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級結(jié)構(gòu)。加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級結(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)行可防止錯誤的聚集發(fā)生，后松開，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。使肽鏈正確折疊。 分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。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

10、二硫鍵的正確分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。形成起了重要的作用。 .亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。三、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的四級結(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，稱為觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。許多功能性蛋白質(zhì)分子含有許多功能性蛋白質(zhì)分子含有2條或條或2條以上條以上多肽鏈。每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)，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)的稱為蛋白質(zhì)的亞基亞基 (subunit)。.Quaternary S

11、tructure.血紅蛋白血紅蛋白(hemoglobin，Hb).四、維系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的非共價鍵四、維系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的非共價鍵 二級結(jié)構(gòu)：氫鍵二級結(jié)構(gòu)：氫鍵 三級結(jié)構(gòu)：疏水鍵三級結(jié)構(gòu)：疏水鍵 四級結(jié)構(gòu)：鹽鍵四級結(jié)構(gòu)：鹽鍵.五、二硫鍵五、二硫鍵.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第二節(jié)第二節(jié).（一）一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)（一）一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)一、蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)和功能一、蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系的關(guān)系牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)二二硫硫鍵鍵. 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇

12、巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(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（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。以及功能也相似。 氨基酸殘基序號氨基酸殘基序號 胰島素胰島素 A5 5 A6 6 A10 10 A3030 人人 Thr Ser Ile Thr 豬豬 Thr Ser Ile Ala 狗狗 Thr Ser Ile Ala 兔兔 Thr Gly Ile Ser 牛牛 Ala Gly Val Ala 羊羊 Ala Ser Val Ala 馬馬 Thr Ser Il

13、e Ala.（三）氨基酸序列提供重要的生物進(jìn)化信息（三）氨基酸序列提供重要的生物進(jìn)化信息一些廣泛存在于生一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素素(cytochrome C)，比，比較它們的一級結(jié)構(gòu)，可較它們的一級結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。的關(guān)系。 .（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病（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)胞貧血例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽鏈肽鏈HbA 肽肽 鏈鏈N-val his leu thr pro val glu C(146

14、) 這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為稱為“分子病分子病”。.n肌紅蛋白肌紅蛋白/ /血紅蛋白血紅蛋白含有血紅素輔基含有血紅素輔基血紅素結(jié)構(gòu)血紅素結(jié)構(gòu) 二、蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系二、蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似.n肌紅蛋白肌紅蛋白(myoglobin，Mb) 肌紅蛋白是一個只有三級肌紅蛋白是一個只有三級結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有8段段-螺螺旋結(jié)構(gòu)。旋結(jié)構(gòu)。血紅素分子中的兩個丙酸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側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個

15、堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電兩個堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的荷相連，加之肽鏈中的F8組氨組氨酸殘基還與酸殘基還與Fe2+形成配位結(jié)合，形成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。穩(wěn)定結(jié)合。 .血紅蛋白血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白具有血紅蛋白具有4個亞個亞基組成的四級結(jié)構(gòu)，每基組成的四級結(jié)構(gòu)，每個亞基可結(jié)合個亞基可結(jié)合1個血紅素個血紅素并攜帶并攜帶1分子氧。分子氧。Hb亞基之間通過亞基之間通過8對鹽鍵，使對鹽鍵，使4個亞基緊密個亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀結(jié)合而形成親水的球狀蛋白。蛋白。 .脫氧脫氧Hb亞基間和亞基內(nèi)的鹽鍵亞基間和亞基內(nèi)的

16、鹽鍵 .Hb與與Mb一樣能可逆地與一樣能可逆地與O2結(jié)合，結(jié)合， Hb與與O2結(jié)合后稱為結(jié)合后稱為氧合氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)（稱（稱百分飽和度百分飽和度）隨）隨O2濃度變化而改變濃度變化而改變。（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合與氧結(jié)合.肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線的氧解離曲線.協(xié)同效應(yīng)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)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)

17、象，稱為合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)。 如果是促進(jìn)作用則稱為如果是促進(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity)如果是抑制作用則稱為如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negative cooperativity).血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進(jìn)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)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動。入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動。.別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)效應(yīng)(allosteric effect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱為能的變化，稱為別構(gòu)效應(yīng)別構(gòu)效應(yīng)。.（三）蛋白

18、質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生：若蛋白質(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)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)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。致疾病發(fā)生。.蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理：有些蛋：有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解白質(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)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。為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類

19、疾病包括這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。.瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為為-折疊的折疊的PrPsc，從而致病。，從而致病。瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變.第三節(jié)第三節(jié)蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的重要理化性質(zhì).一、大分子親水膠體性質(zhì)一

20、、大分子親水膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至萬至100萬之巨，其分子的直徑可達(dá)萬之巨，其分子的直徑可達(dá)1100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。為膠粒范圍之內(nèi)。 顆粒表面電荷顆粒表面電荷 水化膜水化膜n蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素:.+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)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)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)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)顆粒不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸酸堿堿酸酸堿堿酸酸堿堿脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉溶液中蛋白

21、質(zhì)的聚沉.二、兩性解離與等電點(diǎn)二、兩性解離與等電點(diǎn)蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，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)，在一定的溶液氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液pH條條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成時，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，此時溶液的荷為零，此時溶液的pH稱為稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。n蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)( isoelectric point,

22、pI).三、紫外吸收特征與蛋白質(zhì)定量分析三、紫外吸收特征與蛋白質(zhì)定量分析由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收波長處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的峰。蛋白質(zhì)的A280與其濃度呈正比關(guān)系，因此與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測定。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)。三酮反應(yīng)。 蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與蛋白質(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)稱為硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙雙縮脲反應(yīng)縮

23、脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。程度。應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測定蛋白質(zhì)溶液應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測定蛋白質(zhì)溶液含量含量 茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)(ninhydrin reaction)雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)(biuret reaction).四、蛋白質(zhì)的變性四、蛋白質(zhì)的變性在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的在某些物理和化學(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。物活性的喪失。n蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(de

24、naturation).n造成變性的因素造成變性的因素: :如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、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重金屬離子及生物堿試劑等 。 n變性的本質(zhì)變性的本質(zhì): :破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。.n 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例:臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。滅菌。此外此外, 防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)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。制劑（如疫苗等）的必要條件。 .若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素若蛋白質(zhì)變性程度

25、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)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，稱為象和功能，稱為復(fù)性復(fù)性(renaturation) 。. 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(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。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。淀，但并不變性。 蛋白質(zhì)變性后

26、的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固蛋白質(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。的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。 n蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)沉淀n蛋白質(zhì)的凝固作用蛋白質(zhì)的凝固作用(protein coagulation).SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子，常用于蛋白質(zhì)分子量的測定。量的測定。等電聚焦電泳等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差異而分，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。離蛋白質(zhì)的電泳方法。雙向凝膠電泳雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。n幾種重要的蛋白質(zhì)電泳幾種重要的蛋白質(zhì)電泳: :.一、掌握一、掌握 1. 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能：1) 二級結(jié)構(gòu)的概念和各種二級結(jié)構(gòu)基本單元的特征二級結(jié)構(gòu)的概念和各種二級結(jié)構(gòu)基本單元的特征2) 三級結(jié)構(gòu)的概念及特點(diǎn)三級