一、什么是蛋白質?蛋白質（protein）是由許多氨基酸（aminoacids）通過肽鍵（peptidebond）相連形成的高分子含氮化合物。1二、蛋白質的生物學重要性1.蛋白質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；細胞的各個部分都含有蛋白質。含量高：蛋白質是細胞內最豐富的有機分子，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80％。231）作為生物催化劑（酶）2）代謝調節作用3）免疫保護作用4）物質的轉運和存儲5）運動與支持作用6）參與細胞間信息傳遞2.蛋白質具有重要的生物學功能3.氧化供能蛋白質的分子組成

第一節一、碳、氫、氧、氮是組成蛋白質的基本元素主要元素有碳（50％～55%）、氫（6%～8%）、氧（l9%～24%）、氮（13%～19%），

有些蛋白質含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質還含有碘。5

蛋白質元素組成的特點由于體內的含氮物質以蛋白質為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據以下公式推算出蛋白質的大致含量：6

各種蛋白質的含氮量很接近，平均為16％。100克樣品中蛋白質的含量（g%）=每克樣品含氮克數×6.25×1001/16%H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R二、氨基酸是蛋白質的基本結構單位存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質的氨基酸僅有20種.CNH2COOHH8

脯氨酸（亞氨基酸）1.蛋白質水解所得到的氨基酸都是α-氨基酸（脯氨酸為α-亞氨基酸）CH2CHCOONHCH2CH2CH2CHCOOHNHCH2CH2（一）氨基酸的結構特點甘氨酸

HCCOOHHNH22.不同的氨基酸主要體現在R基團的不同，除甘氨酸外，其他均為L-型氨基酸。1.按側基團結構和性質分類

（1）非極性疏水性氨基酸（2）極性中性氨基酸

（3）酸性氨基酸

（4）堿性氨基酸（二）氨基酸的分類11甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97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脯氨酸

prolineProP

6.30非極性疏水性氨基酸

蛋氨酸

methionine

MetM

5.7412色氨酸

tryptophanTrpW

5.89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

threonineThrT5.602.極性中性氨基酸13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

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸14（三）氨基酸的理化性質1.兩性解離及等電點L-氨基酸的通式R15pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子16氨基酸是兩性電解質，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點（isoelectricpoint,pI）

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。172.紫外吸收色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm

附近。大多數蛋白質含有這兩種氨基酸殘基，所以測定蛋白質溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質含量的快速簡便的方法。183.茚三酮反應氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關系，因此可作為氨基酸定量分析方法。蛋白質的分子結構

第二節20（一）肽鍵（peptidebond）

是由一個氨基酸的

-羧基與另一個氨基酸的

-氨基脫水縮合而形成的化學鍵。一、多肽鏈是蛋白質分子的結構基礎21+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵22*肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。*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……*

肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基（residue）。*由十個以內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）。23N端：多肽鏈中有自由氨基的一端C端：多肽鏈中有自由羧基的一端多肽鏈有兩端*多肽鏈（polypeptidechain）是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結構。24N末端C末端牛核糖核酸酶圖1-17生物活性肽

谷胱甘肽（glutathione,GSH）：2526（二）肽鍵平面參與肽鍵的6個原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，此同一平面上的6個原子構成了所謂的肽單元（peptideunit）

。27蛋白質的一級結構：

指氨基酸在蛋白質多肽鏈中的從N端至C端的排列二、多肽鏈中氨基酸殘基的順序排列是蛋白質的一級結構主要的化學鍵肽鍵，有些蛋白質還包括二硫鍵。28牛胰島素的一級結構三、多肽鏈局部的空間構象是蛋白質的二級結構是指多肽主鏈原子在局部空間的規律性排列，不包括氨基酸殘基側鏈的構象

蛋白質的二級結構：主要的化學鍵：

氫鍵

30

（二）蛋白質二級結構的主要形式

-螺旋（

-helix）

-折疊（

-pleatedsheet）

-轉角（

-turn）

無規卷曲（randomcoil）

模體（motif）

（一）形成二級結構的基礎

——肽鍵平面1、

-螺旋31α-螺旋結構的特點是：①多肽鏈以α-碳原子為轉折點，以肽鍵平面為單位，盤曲成一個右手螺旋。②每隔3.6個氨基酸殘基螺旋上升一圈，每個氨基酸殘基向上平移0.15nm,故螺距為0.54nm。③肽鍵平面與螺旋長軸平行，兩圈螺旋之間借肽鍵中的O與H原子形成許多氫鍵，使螺旋穩定。④肽鏈中氨基酸側鏈R分布在螺旋外側，其形狀、大小及電荷影響α-螺旋的形成。

332、β-片層β-片層結構特點是：①多肽鏈在一空間平面內伸展，各肽鍵平面之間折疊成鋸齒狀（或扇形）結構。②β-片層可以由一條多肽鏈折返而成，也可以由兩條以上多肽鏈順向或逆向平行、排列而成。③當兩條多肽鏈接近時，彼此的肽鏈相互形成氫鍵以使結構穩定，氫鍵的方向與折疊的長軸垂直。④肽鏈中氨基酸側鏈R伸出在片層“鋸齒”上下。353、

-轉角

-轉角：肽鏈主鏈出現180°回折。無規卷曲是用來闡述沒有確定規律性的那部分肽鏈結構。4、無規卷曲5.模體

是指在多肽鏈內，順序鄰近的兩個或三個二級結構肽段，在空間折疊中靠近，形成一個特殊的二級結構聚集體構象，發揮特殊的功能，常見的有α-螺旋組合（αα）、β-折疊組合（βββ）和α-螺旋β-折疊組合（βαβ）等。37疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學鍵蛋白質分子在二級結構的基礎上進一步盤曲、折疊而形成特定的空間格式稱蛋白質的三級結構

（一）蛋白質的三級結構四、多肽鏈中所有氨基酸殘基的相對空間位置是蛋白質的三級結構3839（二）結構域：在分子量較大的蛋白質多肽鏈中，常由數百個氨基酸殘基折疊成1個或數個球型結構單位，各行其功能，稱為結構域

40五、兩條以上多肽鏈構成的蛋白質具有四級結構由兩條或兩條以上具有三級結構的多肽鏈通過非共價鍵相互締合而成的蛋白質空間構象稱為蛋白質的四級結構。有些蛋白質分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級結構，稱為蛋白質的亞基（subunit）。41血紅蛋白的四級結構

蛋白質分子結構與功能的關系

第三節43一、蛋白質一級結構是空間結構和功能的基礎44蛋白質多種多樣的功能與各種蛋白質特定的空間構象密切相關。蛋白質構象是其功能活性的基礎，構象發生變化，其功能活性也隨之改變。

二、蛋白質空間結構表現其功能第四節蛋白質的理化性質及其應用46一、蛋白質具有兩性解離性質蛋白質分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側鏈中某些基團，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。1、蛋白質的等電點（isoelectricpoint,pI）

當蛋白質處于某一pH溶液時，蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等，凈電荷為零，呈兼性離子狀態，此時溶液的pH稱為蛋白質的等電點。2、利用蛋白質兩性解離和等電點性質，對蛋白質溶液進行電泳、離子交換層析、沉淀等方法，達到對蛋白質分離、純化鑒定和分子量測定等多種目的。48二、蛋白質溶液具有膠體性質蛋白質屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至10萬之間，其分子的直徑可達1～100nm，為膠粒范圍之內。*蛋白質膠體穩定的因素顆粒表面電荷水化膜

三、蛋白質具有沉淀性質分散在溶液中的蛋白質分子發生凝聚，并從溶液中析出的現象，稱為蛋白質的沉淀。常用的蛋白質沉淀方法

1.鹽析法：高濃度的中性鹽可以沉淀水溶液中的蛋白質，稱為鹽析。常用的中性鹽有硫酸銨、硫酸鈉、亞硫酸鈉和氯化鈉等。

2.有機溶劑法有機溶劑如乙醇、甲醇、丙酮等是脫水劑，能破壞蛋白質的水化膜而使蛋白質沉淀。

常用的蛋白質沉淀方法

3.某些酸類沉淀

有些酸如苦味酸、鎢酸、鞣酸、三氯乙酸、磺柳酸等化合物的酸根（用X-代表），可與蛋白質正離子結合成不溶性的蛋白鹽沉淀。4.重金屬鹽沉淀

重金屬離子如鉛、汞、銀、銅等，可與蛋白質的負離子結合，形成不溶性蛋白鹽沉淀。

52四、蛋白質具有變性性質*蛋白質的變性（denaturation）在某些理化因素的作用下，蛋白質的空間構象破壞，從而導致其理化性質的改變和生物學活性的喪失，這種現象稱為蛋白質的變性

若蛋白質變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質仍可恢復或部分恢復其原有的構象和功能，稱為蛋白質的復性（renaturation）

。53

造成變性的因素如加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強堿、重金屬離子及生物堿試劑等。

變性的特點蛋白質變性后，溶解度降低，易發生沉淀；黏度增加，結晶能力喪失；容易被蛋白酶水解，所以蛋白質變性后較易消化；蛋白質變性后即失去原有的生物學活性。如酶失去其催化活性、激素失去其調節活性、細菌蛋白失去其致病性等。54

應用臨床醫學上，變性因素常被應用來消毒及滅菌。此外,防止蛋白質變性也是有效保存蛋白質制劑（如疫苗等）的必要條件。

55五、蛋白質具有紫外吸收特征及呈色反應性質由于蛋白質分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質的OD280與其濃度呈正比關系，因此可作蛋白質定量測定。561.雙縮脈反