1、 Protein structurel蛋白質存在于所有的生物細胞中，是構成生物體最基本的結構物質和功能物質。l蛋白質是生命活動的物質基礎，它參與了幾乎所有的生命活動過程。木瓜蛋白酶（組織蛋白酶）木瓜蛋白酶（組織蛋白酶） 概述概述 蛋白質是生命最基本、最重要的物質蛋白質是生命最基本、最重要的物質一概念一概念蛋白質是細胞內含量最高的組分，蛋白質是細胞內含量最高的組分，約占干細胞的一半重量。約占干細胞的一半重量。v蛋白質是一類含氮有機化合物蛋白質是一類含氮有機化合物： 碳、氫、氧、氮外，還有少量的硫。某些蛋白碳、氫、氧、氮外，還有少量的硫。某些蛋白質還含有其他元素；磷、鐵、碘、碘、鋅和銅質還含有其他

2、元素；磷、鐵、碘、碘、鋅和銅等。這些元素在蛋白質中的組成百分比約為：等。這些元素在蛋白質中的組成百分比約為：l 碳碳 5050l 氫氫 7 7l 氧氧 2323l 氮氮 16%16%l 硫硫 0303l 其他其他 微微 量量在這些化學元素中，氮的含量在不同蛋白質中很穩定，所以可以根據氮元素的含量測定蛋白質的含量： 蛋白質含量蛋白質氮X 6.25 這是蛋白質定量分析的理論基礎，經典的蛋白質含量測定方法就是先測定蛋白質氮的含量，再根據上述公式計算蛋白質的含量。 B1 B1 氨基酸蛋白質的基本單位氨基酸蛋白質的基本單位一一-氨基酸的一般結構氨基酸的一般結構 蛋白質水解的常見氨基酸只有蛋白質水解的常見

3、氨基酸只有2020多種，除多種，除GlyGly全為全為L-AAL-AA，且全為，且全為-AA -AA l除除甘氨酸甘氨酸和和脯氨酸脯氨酸外，其他均具有如下結構通式。外，其他均具有如下結構通式。各種氨基酸的區別在于各種氨基酸的區別在于側鏈側鏈R R基的不同基的不同。可根據可根據R R基的基的酸堿性酸堿性、極性極性及及結構結構等來分類等來分類R R基結構基結構-20AA-20AA可分為可分為脂肪族脂肪族、芳香族芳香族和和雜環族雜環族3 3類，便于記憶可將幾類分類法交叉使用。類，便于記憶可將幾類分類法交叉使用。 COOHCHH2NR -氨基酸氨基酸可變部分可變部分不變部分不變部分 甘氨酸甘氨酸 Gl

4、ycine 脂肪族氨基酸（脂肪族氨基酸（4 4類）類） 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸H2NCH CHOHO特點：特點：a a 無側鏈無側鏈b b 雙面角可自由轉雙面角可自由轉 動，無空間位阻動，無空間位阻c c 任意扭曲，柔性任意扭曲，柔性大大d d 常出現在需要運常出現在需要運動或轉折的肽鏈片動或轉折的肽鏈片段中段中 H2NCH CCH3OHO丙氨酸丙氨酸 Alanine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸特點：特點：a a 小，側鏈只有一小，側鏈只有一個甲基個甲基b b 無化學活性無化學活性c c 在蛋白質分子中在蛋白質分子中可處于內部和表面可處于內部和表面

5、 纈氨酸纈氨酸 ValineH2NCH CCHOHOCH3CH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸 亮氨酸亮氨酸 LeucineH2NCH CCH2OHOCH CH3CH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸 異亮氨酸異亮氨酸 IleucineH2NCH CCHOHOCH3CH2CH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸a a 帶有分支的支鏈氨基酸，產生的位帶有分支的支鏈氨基酸，產生的位阻更大阻更大b b 易于在蛋白質分子中固定于一定的易于在蛋白質分子中固定于一定的位置，并位置，并有利于鏈的折疊有利于鏈的折疊 絲氨

6、酸絲氨酸 Serine H2NCH CCH2OHOOH 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .含羥基或硫氨含羥基或硫氨基酸基酸 絲氨酸絲氨酸 Serine 蘇氨酸蘇氨酸 ThreonineH2NCH CCHOHOOHCH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .含羥基或硫氨含羥基或硫氨基酸基酸a a 側鏈帶有羥基，可形成氫鍵，側鏈帶有羥基，可形成氫鍵，也可通過水分子間接形成氫鍵也可通過水分子間接形成氫鍵b b 化學性質活潑，具有重要功能化學性質活潑，具有重要功能 半胱氨酸半胱氨酸 CysteineH2NCH CCH2OHOSH 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .含羥基或硫氨基酸含羥基

7、或硫氨基酸特點：特點：a a 易氧化形成帶有二硫易氧化形成帶有二硫鍵的胱氨酸鍵的胱氨酸b b 與金屬離子如與金屬離子如FeFe、ZnZn、CuCu等配位結合等配位結合c c 結合蛋白質中一些非結合蛋白質中一些非蛋白基團蛋白基團d d 在蛋白質空間結構中在蛋白質空間結構中成簇聚集，因此，常藏成簇聚集，因此，常藏在蛋白質分子內部，形在蛋白質分子內部，形成特定的模體（成特定的模體（motifmotif）結構結構 甲硫氨酸甲硫氨酸 MethionineH2NCHCCH2OHOCH2SCH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .含羥基或硫氨基酸含羥基或硫氨基酸特點：特點：a a 柔性大柔性大b b

8、常埋藏在蛋白質常埋藏在蛋白質分子內部分子內部 天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate H2NCH CCH2OHOCOHO 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .酸性氨基酸及酰酸性氨基酸及酰胺胺 天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸谷氨酸 GlutamateH2NCH CCH2OHOCH2COHO 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .酸性氨基酸及酸性氨基酸及酰胺酰胺a a 帶負電荷，可在蛋白質內形成帶負電荷，可在蛋白質內形成鹽鍵鹽鍵b b 常位于蛋白質分子常位于蛋白質分子表面表面，可與鈣結，可與鈣結合合c c 在肽段序列中成簇存在，使分子表在肽段序列中成簇存在，使分子表面形成不對稱電

9、荷分布。成為蛋白面形成不對稱電荷分布。成為蛋白質分子與其它大分子物質相互作用質分子與其它大分子物質相互作用的位點的位點 天冬酰胺天冬酰胺 AsparagineH2NCH CCH2OHOCNH2O 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .酸性氨基酸及酰酸性氨基酸及酰胺胺 谷酰胺谷酰胺 GlutamineH2NCHCCH2OHOCH2CNH2O 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .酸性氨基酸及酸性氨基酸及酰胺酰胺a a 側鏈雖有極性，但不解離，不帶電側鏈雖有極性，但不解離，不帶電荷荷b b 易形成氫鍵易形成氫鍵 賴氨酸賴氨酸 LysineH2NCH CCH2OHOCH2CH2CH2NH2 脂肪

10、族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .堿性氨基酸堿性氨基酸 賴氨酸賴氨酸 Lysine精氨酸精氨酸 ArginineH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NH 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .堿性氨基酸堿性氨基酸a a 一般帶正電荷，存在于蛋白質分子表面一般帶正電荷，存在于蛋白質分子表面b b 可與酸性氨基酸殘基、肽鏈可與酸性氨基酸殘基、肽鏈C C端、核酸端、核酸 中的磷酸基團形成鹽鍵中的磷酸基團形成鹽鍵c c 與蛋白質活性有關與蛋白質活性有關LysLys長側鏈可以自由伸展在外，與蛋白質結合長側鏈可以自由伸展在外，與蛋白質結合 功能有關功能有關ArgArg可沿著側鏈卷曲成疏水表

11、面埋藏在蛋白質分可沿著側鏈卷曲成疏水表面埋藏在蛋白質分子內，也可與蛋白質分子內的氧形成氫鍵從而穩子內，也可與蛋白質分子內的氧形成氫鍵從而穩定蛋白質，與定蛋白質，與酶的催化功能有關酶的催化功能有關 苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalanineH2NCHCCH2OHO2. 芳香族氨基酸芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸TyrosineH2NCHCCH2OHOOH2. 芳香族氨基酸芳香族氨基酸 苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸Tyrosine色氨酸色氨酸 TrytophanH2NCHCCH2OHOHN2. 芳香族氨基酸芳香族氨基酸雜環氨基酸雜環氨

12、基酸a Phea Phe疏水作用很強；而疏水作用很強；而TyrTyr、TrpTrp帶極性側鏈，帶極性側鏈，疏水性較差；疏水性較差；TyrTyr酚基易解離，易形成較強酚基易解離，易形成較強 的氫鍵，故常出現在分子內的氫鍵，故常出現在分子內b b 三種氨基酸三種氨基酸CC與芳環之間僅有一個可以轉與芳環之間僅有一個可以轉動的動的CC甲烯基，從而限制了側鏈的柔性，甲烯基，從而限制了側鏈的柔性，TrpTrp有大的吲哚環，影響更大有大的吲哚環，影響更大c c 側鏈環堆積不規則，常以相互垂直的側鏈環堆積不規則，常以相互垂直的“人人”字型排列，其存在形式對周圍結構有很大影字型排列，其存在形式對周圍結構有很大影

13、響響d d 芳香結構承擔蛋白質的紫外吸收，吸收在芳香結構承擔蛋白質的紫外吸收，吸收在280nm280nm最大最大 堿性氨基酸堿性氨基酸組氨酸組氨酸 HistidineH2NCH CCH2OHONNH3. 雜環氨基酸雜環氨基酸特點：特點：a a 含咪銼基含咪銼基b b 參與酶促反應中的質參與酶促反應中的質子傳遞反應，為多種酶子傳遞反應，為多種酶的活性中心的活性中心c c 易于金屬離子形成配易于金屬離子形成配位化合物，參與組成各位化合物，參與組成各種金屬蛋白質種金屬蛋白質 脯氨酸脯氨酸 Proline 亞氨基酸亞氨基酸HNCOHO3. 雜環氨基酸雜環氨基酸特點：特點：a a 具有固定的構型具有固定

14、的構型b b 氨基與側鏈氨基與側鏈C C原子成環，原子成環， 有很強的立體化學效應有很強的立體化學效應c c 使肽鏈形成一個轉角而改使肽鏈形成一個轉角而改變主鏈方向變主鏈方向d d 對二級結構有破壞作用，對二級結構有破壞作用，但仍能出現在這些結構的末但仍能出現在這些結構的末端或彎曲部位，常暴露在蛋端或彎曲部位，常暴露在蛋白質分子表面白質分子表面帶負電帶負電 帶正電帶正電 不帶電極性不帶電極性R R基基 不帶電非極性不帶電非極性R R基基Asp Lys Ser Gln Ala PheAsp Lys Ser Gln Ala PheGlu Arg Thr Asn Val TrpGlu Arg Thr

15、 Asn Val Trp His Cys His Cys強強 TyrTyr強強 Ile ProIle Pro Gly Gly 弱弱 Leu Met Leu Met R R基極性大小與分離及反應性等密切相關基極性大小與分離及反應性等密切相關按極性分類如下（按極性分類如下（pH 7.0pH 7.0） 營養價值：營養價值： 必需必需AAAA： 人和哺乳動物不可缺少人和哺乳動物不可缺少但又不能合成的來自食物，但又不能合成的來自食物，8 8種種LeuLeu、LysLys、MetMet、PhePhe、IleIle、TrpTrp、ThrThr、ValVal 半必需半必需AAAA：雖能合成，但速度太慢。雖能合

16、成，但速度太慢。ArgArg、HisHis非必需非必需AAAA：剩余剩余AA AA l在少數蛋白質中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱在少數蛋白質中分離出一些不常見的氨基酸，通常稱為不常見蛋白質氨基酸。為不常見蛋白質氨基酸。l這些氨基酸都是由相應的基本氨基酸衍生而來的。這些氨基酸都是由相應的基本氨基酸衍生而來的。l其中重要的有其中重要的有4-4-羥基脯氨酸、羥基脯氨酸、5-5-羥基賴氨酸、羥基賴氨酸、N-N-甲基甲基賴氨酸、和賴氨酸、和3,5-3,5-二碘酪氨酸等。這些不常見蛋白質氨二碘酪氨酸等。這些不常見蛋白質氨基酸的結構如下。基酸的結構如下。NHHOCOOH4-羥基脯氨酸H2NCH2CHCH

17、2CH2CHCOOHOHNH25-羥基賴氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基賴氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 （1 1）依據蛋白質的外形分類）依據蛋白質的外形分類 按按照蛋白質的外形可分為按按照蛋白質的外形可分為球狀蛋白球狀蛋白質和質和纖維狀纖維狀 蛋白質蛋白質。l球狀蛋白質：球狀蛋白質：globular proteinglobular protein外形接近球形或橢圓外形接近球形或橢圓 形，溶解性較好，能形成結晶，大多數形，溶解性較好，能形成結晶，大多數 蛋白質屬于這一類蛋白質屬于這一類（絕大多數酶）（絕大多數酶）。l纖纖維狀蛋白質纖纖維

18、狀蛋白質：fibrous proteinfibrous protein分子類似纖維或分子類似纖維或 細棒。它又可分為細棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋白可溶性纖維狀蛋白 質質和和不溶性纖維狀蛋白質不溶性纖維狀蛋白質。按按照蛋白質的組成，可以分為按按照蛋白質的組成，可以分為簡單蛋白簡單蛋白(simple protein) (simple protein) 結合蛋白結合蛋白(conjugated protein) (conjugated protein) 又也稱為單純蛋白質；又也稱為單純蛋白質；這類蛋白質只含由這類蛋白質只含由 - -氨基氨基酸組成的肽鏈酸組成的肽鏈，不含其它成分。，不含其它成分。清蛋

19、白和球蛋白清蛋白和球蛋白：albumin and globulin廣泛存在于動廣泛存在于動物組織中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶物組織中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。于稀酸中。谷蛋白谷蛋白( (glutelin) )和醇溶谷蛋白和醇溶谷蛋白( (prolamin) )：植物蛋白：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀堿中，后者可溶于，不溶于水，易溶于稀酸、稀堿中，后者可溶于70708080乙醇中。乙醇中。精蛋白和組蛋白精蛋白和組蛋白：堿性蛋白質，存在與細胞核中。：堿性蛋白質，存在與細胞核中。硬蛋白硬蛋白：存在于各種軟骨、腱、毛、發、絲等組織中：存在于各種軟骨、腱、毛、發、

20、絲等組織中，分為角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。，分為角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。 結合蛋白質結合蛋白質除含有氨基酸外，還含有糖、脂肪、除含有氨基酸外，還含有糖、脂肪、核酸、磷酸以及色素等非蛋白成分，核酸、磷酸以及色素等非蛋白成分，稱結合蛋白質（綴合蛋白質）。稱結合蛋白質（綴合蛋白質）。由簡單蛋白與其它非蛋白成分結合而成，由簡單蛋白與其它非蛋白成分結合而成，色蛋白：色蛋白：由簡單蛋白與色素物質結合而成由簡單蛋白與色素物質結合而成。如血紅蛋白、葉綠蛋白和細胞色素等。糖蛋白：糖蛋白：由簡單蛋白與糖類物質組成由簡單蛋白與糖類物質組成。如細胞膜中的糖蛋白等。脂蛋白：脂蛋白：由簡單蛋白與脂類

21、結合而成由簡單蛋白與脂類結合而成。 如血清-，-脂蛋白等。核蛋白：核蛋白：由簡單蛋白與核酸結合而成。由簡單蛋白與核酸結合而成。如細胞核中的核糖核蛋白等。二蛋白質的功能二蛋白質的功能1.1.催化功能催化功能酶酶 新陳代謝的所有化學反應都新陳代謝的所有化學反應都是酶催化的。如核糖核酸酶、胰蛋白酶等。是酶催化的。如核糖核酸酶、胰蛋白酶等。2 2調節功能調節功能調節蛋白調節蛋白 如胰島素、促生長如胰島素、促生長素等。素等。3.3.結構功能結構功能結構蛋白結構蛋白 體表和機體構架部分體表和機體構架部分，具保護、支持功能如，具保護、支持功能如角蛋白、彈性蛋白角蛋白、彈性蛋白等。等。4.4.轉運功能轉運功能

22、轉運蛋白轉運蛋白 輸送和傳遞小分子物輸送和傳遞小分子物質。如血紅蛋白、脂蛋白等。質。如血紅蛋白、脂蛋白等。5.5.免疫功能免疫功能免疫蛋白免疫蛋白 防御致病微生物或防御致病微生物或病毒的抗體。如免疫球蛋白、凝血酶等。病毒的抗體。如免疫球蛋白、凝血酶等。6.6.運動功能運動功能收縮和游動蛋白收縮和游動蛋白 如肌肉運動如肌肉運動的肌動蛋白。的肌動蛋白。7.7.儲存功能儲存功能貯存蛋白貯存蛋白 有的有貯藏氨基酸有的有貯藏氨基酸的作用，以備機體及其胚胎或幼體生長的作用，以備機體及其胚胎或幼體生長發育的需要。如卵清蛋白、鐵蛋白等發育的需要。如卵清蛋白、鐵蛋白等8 8生物膜的功能生物膜的功能膜蛋白膜蛋白

23、用于生物膜的用于生物膜的通透、信號傳遞等。通透、信號傳遞等。 肽鍵肽鍵: :一個一個AAAA的的-氨氨基與另一個基與另一個AAAA的的-羧羧基之間失水形成的酰基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵。胺鍵稱為肽鍵。三、三、 蛋白質的結構肽蛋白質的結構肽（一）蛋白質的一級結構兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個氨基酸組成的兩個氨基酸組成的肽稱為二肽，由多個氨基酸組成的肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為肽則稱為多肽。組成多肽的氨基酸單元稱為氨基酸殘氨基酸殘基。基。肽：肽：AAAA通過肽鍵連接通過肽鍵連接形成的鏈狀化合物。形成的鏈狀化合物。* * 組成蛋白質的多肽組成蛋白質的多肽鏈數目鏈數目. .* * 多

24、肽鏈的氨基酸順多肽鏈的氨基酸順序序l多肽鏈內或鏈間二硫多肽鏈內或鏈間二硫鍵的數目和位置。鍵的數目和位置。其中最重要的是多肽鏈其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋的氨基酸順序，它是蛋白質生物功能的基礎。白質生物功能的基礎。書寫從書寫從N-N-末端到末端到C-C-末端。用末端。用AAAA的的3 3字母字母縮寫符號或單字母符號連續排列縮寫符號或單字母符號連續排列 （二）、蛋白質的二級結構（二）、蛋白質的二級結構二級結構：蛋白質主鏈折疊產生的，由氫二級結構：蛋白質主鏈折疊產生的，由氫鍵維系的有規則的構象。不包括與肽鏈其鍵維系的有規則的構象。不包括與肽鏈其他區段的相互關系及側鏈構象。他區段的相互關系

25、及側鏈構象。常見的有：常見的有：-螺旋、螺旋、-折疊、折疊、-轉角、轉角、無規卷曲無規卷曲等等 lA A多肽鏈的主鏈圍繞一個多肽鏈的主鏈圍繞一個“中中心軸心軸”螺旋上升，每隔螺旋上升，每隔3.63.6個個AAAA上升一圈，螺距上升一圈，螺距0.54nm0.54nm，每個肽，每個肽基的基的C CO O與前面第與前面第4 4個肽基的個肽基的N-HN-H之間成氫鍵（之間成氫鍵（1313元環），元環），-螺螺旋也稱旋也稱3.63.61313- -螺旋。螺旋。lB B螺圈間氫鍵的取向與中心軸螺圈間氫鍵的取向與中心軸平行，是維系平行，是維系-螺旋的主要作螺旋的主要作用力。用力。lC CR R側鏈在螺旋的外

26、側側鏈在螺旋的外側lD.D. 蛋白質分子多為右手蛋白質分子多為右手 - -螺旋。螺旋。l - -折疊的結構特征折疊的結構特征A.A.是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列為折疊片，是由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列為折疊片，肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊。 B B相鄰肽鏈上的相鄰肽鏈上的-CO-CO-與與-NH-NH形成氫鍵，氫鍵幾乎垂直于肽形成氫鍵，氫鍵幾乎垂直于肽 鏈，維持片層間結構穩定。鏈，維持片層間結構穩定。C C肽鏈的肽鏈的R R側鏈基團在肽平面上、下交替出現。側鏈基團在肽平面上、下交替出現。D D折疊片分平行式、反平行式兩類，反平行更穩定。折疊片分平行式、反

27、平行式兩類，反平行更穩定。E E平行折疊片一般為大結構，平行折疊片一般為大結構，5 5個個股以上。股以上。 lA.-A.-轉角轉角是多肽主鏈回轉是多肽主鏈回轉180180所形成的部分，所形成的部分，它改變肽鏈的走向。由四個它改變肽鏈的走向。由四個AAAA殘基組成殘基組成; ;lB.-B.-轉角轉角的第一個氨基酸殘基的的第一個氨基酸殘基的 -C=O -C=O 和第四和第四個殘基的個殘基的 N-H N-H 形成氫鍵，維系形成氫鍵，維系-轉角的穩定。轉角的穩定。lC.-C.-轉角轉角中中GlyGly與與ProPro出現頻率高。出現頻率高。 這類結構主這類結構主要存在于球狀蛋白分子中。要存在于球狀蛋白

28、分子中。4 4、無規卷曲、無規卷曲（randon coilrandon coil，自由回轉），自由回轉） 指不能納入明確的二級結構的多肽區段。指不能納入明確的二級結構的多肽區段。雖然這些區段存在少數柔性的無序區段，但往往雖然這些區段存在少數柔性的無序區段，但往往既不是卷曲，也非無規。既不是卷曲，也非無規。 l蛋白質分子中若干相鄰的二級結構元件蛋白質分子中若干相鄰的二級結構元件彼此相互作用而形成的有規則的組合方彼此相互作用而形成的有規則的組合方式或二級結構串，稱為式或二級結構串，稱為超二級結構超二級結構、標標準折疊單位準折疊單位或或折疊花式折疊花式。l l蛋白質的三級結構蛋白質的三級結構是指在二

29、級結構基礎上，肽是指在二級結構基礎上，肽鏈的不同區段的側鏈基團相互作用在空間進一鏈的不同區段的側鏈基團相互作用在空間進一步盤繞、折疊形成的特定構象，包括主鏈和側步盤繞、折疊形成的特定構象，包括主鏈和側鏈在內所有原子的空間排布，但鏈在內所有原子的空間排布，但不包括不同肽不包括不同肽鏈間的相互關系鏈間的相互關系。l維系三級結構的力維系三級結構的力有氫鍵、二硫鍵、疏水作用、有氫鍵、二硫鍵、疏水作用、離子鍵和范德華力等。尤其是離子鍵和范德華力等。尤其是疏水作用疏水作用。 天然蛋白質受各種不同理化因素的影響、氫鍵、天然蛋白質受各種不同理化因素的影響、氫鍵、疏水鍵等次級鍵維系的高級結構被破壞，導致疏水鍵等

30、次級鍵維系的高級結構被破壞，導致生物學，理化性質的改變，這種現象稱為生物學，理化性質的改變，這種現象稱為蛋白蛋白質的變性作用質的變性作用。 l變性因素變性因素是熱、紫外光、激烈的攪拌以及強酸是熱、紫外光、激烈的攪拌以及強酸和強堿等。和強堿等。l變性變性: :蛋白質分子從原來有序的緊密結構變為無蛋白質分子從原來有序的緊密結構變為無序的松散結構，溶解度序的松散結構，溶解度粘度粘度，等電點改變，等電點改變，生物活性降低或喪失（酶），易被蛋白酶水解。生物活性降低或喪失（酶），易被蛋白酶水解。 l二硫鍵異構酶二硫鍵異構酶 新生蛋白質的二硫鍵的正確配對受蛋白質新生蛋白質的二硫鍵的正確配對受蛋白質二硫鍵異構

31、酶（二硫鍵異構酶（PDIPDI）的催化。）的催化。l分子伴侶（分子伴侶（ChaperoninChaperonin） 通過抑制新生肽鏈不適當的聚集，并排除與通過抑制新生肽鏈不適當的聚集，并排除與其他蛋白質的不合理結合，協助多肽鏈的正確其他蛋白質的不合理結合，協助多肽鏈的正確折疊。多為熱休克蛋白（折疊。多為熱休克蛋白（HSPHSP）如）如 Hsp70Hsp70等。等。l蛋白質的四級結構蛋白質的四級結構( (Quaternary StructureQuaternary Structure) )：由兩條或兩條以上的各具有三級結構的多肽鏈由兩條或兩條以上的各具有三級結構的多肽鏈借非共價鍵聚合而成的特定構

32、象稱為蛋白質的借非共價鍵聚合而成的特定構象稱為蛋白質的四級結構。四級結構。l蛋白質分子中最小的共價單位通常稱為蛋白質分子中最小的共價單位通常稱為亞基亞基或或亞單位亞單位SubunitSubunit，一般由一條肽鏈構成。，一般由一條肽鏈構成。l維持亞基之間的化學鍵主要是維持亞基之間的化學鍵主要是疏水力疏水力。l多個亞基聚集而成的蛋白質常稱為多個亞基聚集而成的蛋白質常稱為寡聚蛋白寡聚蛋白。l往往這些亞基聚合成完整的構象才體現生物活往往這些亞基聚合成完整的構象才體現生物活性。性。l多肽鏈主鏈在熵驅動下折疊成多肽鏈主鏈在熵驅動下折疊成-螺旋、螺旋、 -折疊（折疊（H H鍵）等鍵）等二級結構二級結構，一

33、級序列，一級序列上相鄰的二級結構彼此靠近形成上相鄰的二級結構彼此靠近形成超二級超二級結構結構（疏水），由超二級結構進一步裝（疏水），由超二級結構進一步裝配成獨立的球狀實體配成獨立的球狀實體結構域結構域或三級結或三級結構（單結構域蛋白質），再由兩個或多構（單結構域蛋白質），再由兩個或多個結構域裝配成緊密的球狀或橢球狀個結構域裝配成緊密的球狀或橢球狀三三級結構級結構，三級結構的亞基締合成，三級結構的亞基締合成四級結四級結構構多聚體。多聚體。l1 1、增強結構穩定性，蛋白質的表面積與體積之、增強結構穩定性，蛋白質的表面積與體積之比降低比降低l2 2、提高遺傳經濟性和效率，特別是同多聚體蛋、提高遺傳經

34、濟性和效率，特別是同多聚體蛋白質白質l3 3、使催化基團匯集在一起，大大提高催化效率、使催化基團匯集在一起，大大提高催化效率l4 4、具有協同性和別構效應，調節生物活性、具有協同性和別構效應，調節生物活性三蛋白質結構與功能的統一性三蛋白質結構與功能的統一性 了解三維結構是理解蛋白質如何了解三維結構是理解蛋白質如何行使功能的基礎，而這種行使功能的基礎，而這種三維結構三維結構則取決于一級結構則取決于一級結構AAAA序列。序列。 球狀蛋白質的構象不是剛性、靜球狀蛋白質的構象不是剛性、靜止的而是柔性、動態的。止的而是柔性、動態的。 一）一） 一級結構與功能的關系一級結構與功能的關系 1 1同功蛋白質同

35、功蛋白質AAAA的種屬差異和分子進化的種屬差異和分子進化 同功蛋白質：同功蛋白質：不同種屬來源，行同種生物學不同種屬來源，行同種生物學功能的蛋白質。功能的蛋白質。 胰島素：人、豬、羊、鯨等雖種屬差異大，胰島素：人、豬、羊、鯨等雖種屬差異大，但其化學結構幾乎相同，僅但其化學結構幾乎相同，僅A A鏈的第鏈的第8 8、9 9、1010位，位，或或B B3030的的4 4個個AAAA有差異。有差異。 人們常用人們常用同功蛋白質在組成上的差異同功蛋白質在組成上的差異來推斷來推斷生物進化中親緣關系的遠近生物進化中親緣關系的遠近。鐮刀狀細胞貧血病鐮刀狀細胞貧血病; ;蛋白質中蛋白質中AAAA序序列在決定它的

36、三維結構及其生物列在決定它的三維結構及其生物功能。功能。 血紅蛋白血紅蛋白( (HbA HbA Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-His-Leu-Thr-Pro-GluGlu-Glu-Lys-Glu-Lys-HbS HbS Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-His-Leu-Thr-Pro-ValVal-Glu-Lys-Glu-Lys- 鐮刀狀細胞血紅蛋白可形成纖鐮刀狀細胞血紅蛋白可形成纖維狀沉淀，在缺氧時，病人細胞維狀沉淀，在缺氧時，病人細胞呈鐮刀狀，輸氧能力下降，引起呈鐮刀狀，輸氧能力下降，引起貧血。貧血。 2 2同種蛋白質中同種蛋白質中AAAA順序順序的個體差異

37、和分子病的個體差異和分子病二）蛋白質空間結構與功能的關系二）蛋白質空間結構與功能的關系1 1變構現象變構現象變構現象變構現象: :有些蛋白質在完成其生物功能時往往有些蛋白質在完成其生物功能時往往發生一定的空間變化，以適應生理功能的需要，發生一定的空間變化，以適應生理功能的需要，這種現象稱變構現象，別構現象或變構作用。這種現象稱變構現象，別構現象或變構作用。 血紅蛋白有兩種構象，一種構象對氧親和力高（血紅蛋白有兩種構象，一種構象對氧親和力高（R R），），另一種現象對氧親和力低（另一種現象對氧親和力低（T T），當第一亞基與氧結），當第一亞基與氧結合作用導致另合作用導致另3 3個亞基的構象發生變

38、化，各亞基變得個亞基的構象發生變化，各亞基變得易于氧結合，這種一個亞基與氧結合后增加其余亞基易于氧結合，這種一個亞基與氧結合后增加其余亞基對氧的親和力的現象稱對氧的親和力的現象稱協同效應協同效應。 B3 B3 蛋白質分析法蛋白質分析法一分離純化的一分離純化的基本步驟基本步驟和原則和原則1 1取材取材 選取含有目的蛋白質豐富的材料選取含有目的蛋白質豐富的材料2 2組織細胞破碎組織細胞破碎，條件盡可能溫和，如勻漿法、，條件盡可能溫和，如勻漿法、研磨法、超聲波、溶菌酶、滲透壓休克法、壓榨法。研磨法、超聲波、溶菌酶、滲透壓休克法、壓榨法。3 3提取提取 必要時選用適當的溶液進行必要時選用適當的溶液進行

39、4 4分離純化分離純化 溶液中進行，根據待分離溶液中進行，根據待分離PrPr的特異的特異理化性質，設計分離純化方法理化性質，設計分離純化方法5 5結晶結晶 也是進一步純化的步驟也是進一步純化的步驟6 6鑒定鑒定 分析分析 所得所得PrPr的純度，含量，相對分子量的純度，含量，相對分子量 二分離純化的基本方法二分離純化的基本方法 蛋白質的性質：蛋白質的性質：溶解度溶解度、電荷性質、電荷性質、極性、分子大小、特異親和力極性、分子大小、特異親和力1 1鹽析與等電點沉淀鹽析與等電點沉淀 根據溶解度不同的分離方法根據溶解度不同的分離方法 A A鹽析鹽析 B B等電點等電點（蛋白不變性）（蛋白不變性）2

40、2離子交換層析根據電荷不同的分離離子交換層析根據電荷不同的分離R R+ +A A+B+BRR+ +B B+A+A 陰離子交換陰離子交換陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂 羧甲基纖維素羧甲基纖維素（CM-CelluloseCM-Cellulose） 離子化基團離子化基團CHCH2 2COOCOONaNa陰離子交換樹脂陰離子交換樹脂 DEAEDEAE纖維素纖維素（DEAE-CelluloseDEAE-Cellulose） 離子化基團離子化基團CHCH2 2CHCH2 2N(CN(C2 2H H5 5) )3 3OHOH蛋白質與離子交換樹脂的結合是靠相反電荷的蛋白質與離子交換樹脂的結合是靠相反電荷的靜電吸

41、引的，吸引力的大小與蛋白質的帶電量靜電吸引的，吸引力的大小與蛋白質的帶電量及溶液及溶液pHpH及離子強度。洗脫順序是帶相反電荷及離子強度。洗脫順序是帶相反電荷少，極性大的先出。少，極性大的先出。 3 3凝膠過濾凝膠過濾根據根據分子質量不同分子質量不同的分離的分離 凝膠過濾凝膠過濾又稱又稱分子排阻分子排阻或或分子篩分子篩原理：原理：比凝膠孔徑比凝膠孔徑大大的分子不能進入球內網狀結構的分子不能進入球內網狀結構 中中的分子部分的分子部分 小小的分子完全的分子完全所走路線不同得以分離，洗脫順序所走路線不同得以分離，洗脫順序大大中中小小 4 4親和層析親和層析根據特異親和力不同的分離根據特異親和力不同的

42、分離原理：原理：不同蛋白質對特定不同蛋白質對特定配體配體（LigandLigand）的）的特異而非共價結合的能力不同。特異而非共價結合的能力不同。1 1）特異配體共價接到載體（如瓊、脂糖），）特異配體共價接到載體（如瓊、脂糖），載體允許蛋白質通過載體允許蛋白質通過2 2）混合蛋白質通過多糖載體特異吸附）混合蛋白質通過多糖載體特異吸附3 3）改變條件洗下結合蛋白）改變條件洗下結合蛋白 親親和和層層析析l蛋白質在等蛋白質在等電點電點pHpH條件條件下，不發生下，不發生電泳現象。電泳現象。利用蛋白質利用蛋白質的電泳現象，的電泳現象，可以將蛋白可以將蛋白質進行分離質進行分離純化。純化。 在不同的在不同

43、的pHpH環境下，蛋白質的電學性質不同。在等電環境下，蛋白質的電學性質不同。在等電點偏酸性溶液中，蛋白質粒子帶正電荷，在電場中向點偏酸性溶液中，蛋白質粒子帶正電荷，在電場中向正極移動；在等電點偏堿性溶液中，蛋白質粒子帶負正極移動；在等電點偏堿性溶液中，蛋白質粒子帶負電荷，在電場中向負極移動。這種現象稱為蛋白質電電荷，在電場中向負極移動。這種現象稱為蛋白質電泳泳( (ElectrophoresisElectrophoresis) )。兩性解離與等電點兩性解離與等電點 蛋白質除了末端的蛋白質除了末端的-NH-NH2 2、-COOH-COOH，還有酸、堿性，還有酸、堿性AAAA帶入的基團，蛋白質也是

44、兩性電解質，蛋白質可解帶入的基團，蛋白質也是兩性電解質，蛋白質可解離基團主要指側鏈基團，其解離情況比氨基酸復雜。離基團主要指側鏈基團，其解離情況比氨基酸復雜。等電點等電點：在某一：在某一pHpH值時，某蛋白質所帶正、負電荷恰值時，某蛋白質所帶正、負電荷恰好相等（凈電荷為零）這一好相等（凈電荷為零）這一pHpH值稱為該蛋白質的等電值稱為該蛋白質的等電點點pIpI，蛋白質在電場中不移動。，蛋白質在電場中不移動。 等離子點等離子點：在不含任何鹽的純水中測定蛋白質的等電點，在不含任何鹽的純水中測定蛋白質的等電點，所得所得pIpI等于等離子點。一般等于等離子點。一般pIpI并不等于等離子點。并不等于等離

45、子點。 lSDS-PAGE, SDS(SDS-PAGE, SDS(十二烷基磺酸鈉十二烷基磺酸鈉) )使蛋使蛋白質帶負電，消除了電荷差異，不同蛋白質帶負電，消除了電荷差異，不同蛋白質基本可根據不同分子量達到分離。白質基本可根據不同分子量達到分離。l常用于純度鑒定和分子量測定常用于純度鑒定和分子量測定l蛋白質氨基酸順序的測定是蛋白質化學研究的蛋白質氨基酸順序的測定是蛋白質化學研究的基礎。自從基礎。自從19531953年年F.SangerF.Sanger測定了胰島素的一測定了胰島素的一級結構以來，現在已經有上千種不同蛋白質的級結構以來，現在已經有上千種不同蛋白質的一級結構被測定。一級結構被測定。 l

46、1 1，樣品必需純（，樣品必需純（97%97%以上）；以上）；l2 2，知道蛋白質的分子量；，知道蛋白質的分子量；l3 3，知道蛋白質由幾個亞基組成；，知道蛋白質由幾個亞基組成；片斷重疊法的大體步驟：片斷重疊法的大體步驟：1 1）測定蛋白質分子中多肽鏈的數目，根據）測定蛋白質分子中多肽鏈的數目，根據N-N-末端或末端或C-C-末端殘末端殘基的摩爾數和蛋白質的相對分子質量確定多肽鏈數目基的摩爾數和蛋白質的相對分子質量確定多肽鏈數目2 2）拆分蛋白質分子的多肽鏈，用變性劑）拆分蛋白質分子的多肽鏈，用變性劑8mol/L8mol/L尿素、尿素、 6mol/L6mol/L鹽酸胍斷開多肽鏈的二硫橋，對肽鏈

47、進行拆分、分離鹽酸胍斷開多肽鏈的二硫橋，對肽鏈進行拆分、分離3 3）肽鏈完全水解）肽鏈完全水解AAAA組成分析組成分析4 4）鑒定多肽鏈的）鑒定多肽鏈的N-N-末端，末端，C-C-末端末端5 5）裂解多肽鏈成較小的片斷，分離測定片斷的氨基酸順序）裂解多肽鏈成較小的片斷，分離測定片斷的氨基酸順序6 6）比較兩套以上片斷的）比較兩套以上片斷的AAAA順序，拼湊出整個肽鏈的順序，拼湊出整個肽鏈的AAAA順序順序7 7）確定二硫鍵的位置）確定二硫鍵的位置 1 1）二硝基氟苯法（）二硝基氟苯法（DNFBDNFB、 FDNBFDNB法）法）2 2）丹璜酰氯（）丹璜酰氯（DNSDNS）法）法 丹璜酰氯二甲氨萘璜酰氯丹璜酰氯二甲氨萘璜酰氯 縮寫縮寫DNSDNS 原理與原理與DNFBDNFB相同，但丹璜酰基具有強烈的熒光，靈相同，但丹璜酰基具有強烈的熒光，靈敏度比敏度比DNFBDNFB法高。法高。3 3）苯異硫氰酸酯（）苯異硫氰酸酯（PITCPITC）法）法 EdmanEdman試劑試劑此法也用此法也用于測定于測定AAAA序列序列4 4）氨肽酶法）氨肽酶法 氨肽酶是一種肽鏈外切酶，能從氨肽酶是一種肽鏈外切酶，能從N-N-末端末端逐個向里切，測定不同時間釋放逐個向里切，測定不同時間釋放AAAA的種類和數量推測的種類和數量推測N N