生物化學(xué)第二章2ppt課件

1、第四節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu) 初級結(jié)構(gòu)（共價結(jié)構(gòu)）二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu) 高級結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)）三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu) 在二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)之間還有另一些層次，如超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域。 一一. . 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋蛋白白質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的主主要要層層次次一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)primary structureprimary structuresecondary structuresecondary structureTertiary structureTertiary structurequariernary structurequarie

2、rnary structure超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 supersecondary structure supersecondary structureStructure domanStructure doman 一一. . 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 以胰島素為例，胰島素是動物胰臟中胰島以胰島素為例，胰島素是動物胰臟中胰島細胞分細胞分泌的一種分子量較小的激素蛋白，它的主要功能是降低泌的一種分子量較小的激素蛋白，它的主要功能是降低體內(nèi)血糖含量。臨床上用來治療糖尿病。體內(nèi)血糖含量。臨床上用來治療糖尿病。 最先由最先由SangerSanger于于19531953年完成測定胰島素一級

3、結(jié)構(gòu)年完成測定胰島素一級結(jié)構(gòu). . 20 世紀世紀50 年代末，美國學(xué)者年代末，美國學(xué)者Moore 等人完成牛等人完成牛胰核糖核酸酶全序分析。該酶由一條含胰核糖核酸酶全序分析。該酶由一條含124 個氨基個氨基酸殘基的多肽鏈組成，分子內(nèi)含有酸殘基的多肽鏈組成，分子內(nèi)含有4 個鏈內(nèi)二硫鍵個鏈內(nèi)二硫鍵，分子量為，分子量為12600，是水解核糖核酸分子中磷酸二，是水解核糖核酸分子中磷酸二酯鍵的一種酶。酯鍵的一種酶。二、蛋白質(zhì)的構(gòu)象和維持構(gòu)象的作用力 構(gòu)型構(gòu)型configurationconfiguration是指不對稱碳原子上相連的各是指不對稱碳原子上相連的各原子或取代基團的空間排布原子或取代基團的空

4、間排布D-D-構(gòu)型、構(gòu)型、L-L-構(gòu)型）。構(gòu)型）。 構(gòu)型的改變伴隨著共價鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)型的改變伴隨著共價鍵的斷裂和重新形成。 構(gòu)象構(gòu)象conformationconformation是指相同構(gòu)型的化合物中，與是指相同構(gòu)型的化合物中，與碳原子相連的各原子或取代基團在單鍵旋轉(zhuǎn)時形成的相對碳原子相連的各原子或取代基團在單鍵旋轉(zhuǎn)時形成的相對空間排布?？臻g排布。 構(gòu)象的改變不需要共價鍵的斷裂和重新形成。構(gòu)象的改變不需要共價鍵的斷裂和重新形成。維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的作用力維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的作用力a.鹽鍵鹽鍵 b.氫鍵氫鍵 c.疏水鍵疏水鍵 d.范得華力范得華力 e.二硫鍵二硫鍵三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

5、的概念三、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)的概念3.1 二級結(jié)構(gòu)的概念二級結(jié)構(gòu)的概念天然蛋白質(zhì)包括天然蛋白質(zhì)包括-螺旋、螺旋、 -折疊、折疊、 -轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)角、 無規(guī)則卷曲等二級結(jié)構(gòu)。無規(guī)則卷曲等二級結(jié)構(gòu)。 X- X-射線衍射技術(shù)研究表明，肽鍵射線衍射技術(shù)研究表明，肽鍵C-NC-N鍵介于單鍵和雙鍵介于單鍵和雙鍵之間，具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)，其中絕大多鍵之間，具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)，其中絕大多數(shù)都形成剛性的酰胺平面結(jié)構(gòu)。數(shù)都形成剛性的酰胺平面結(jié)構(gòu)。3.2 3.2 蛋白質(zhì)的構(gòu)象蛋白質(zhì)的構(gòu)象肽單位的構(gòu)象具有三個顯著的特征：肽單位的構(gòu)象具有三個顯著的特征：1肽單位是一個剛性的平面結(jié)構(gòu)肽單位是一個剛性的平

6、面結(jié)構(gòu).2肽平面中羰基氧與亞氨基氫幾乎總是處于相反肽平面中羰基氧與亞氨基氫幾乎總是處于相反的位置的位置.3C和亞氨基和亞氨基N 及及C與羰基與羰基C 之間的鍵是單鍵之間的鍵是單鍵，可以自，可以自 由旋轉(zhuǎn)由旋轉(zhuǎn).完全伸展的多肽主鏈構(gòu)象完全伸展的多肽主鏈構(gòu)象-碳原子碳原子酰胺平面酰胺平面=1800，=1800=00，=00的多肽主鏈構(gòu)象的多肽主鏈構(gòu)象酰胺平面酰胺平面=00，=00側(cè)鏈側(cè)鏈 因此，從理論上講，蛋白質(zhì)中的所有因此，從理論上講，蛋白質(zhì)中的所有C- CC- C單鍵和單鍵和C- NC- N單鍵都能自由旋轉(zhuǎn)而形成無數(shù)變化的構(gòu)象。單鍵都能自由旋轉(zhuǎn)而形成無數(shù)變化的構(gòu)象。 但事實上，一個天然蛋白質(zhì)多

7、態(tài)鏈在一定條件下只有但事實上，一個天然蛋白質(zhì)多態(tài)鏈在一定條件下只有一種或很少幾種構(gòu)象，而且相當(dāng)穩(wěn)定。一種或很少幾種構(gòu)象，而且相當(dāng)穩(wěn)定。 主要原因：主要原因： 1. a-螺旋螺旋(a-helix) 2. b-折疊折疊 (b-pleated sheet) 3. b-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 (b-turn) 4. 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲 (nonregular coil)3.3 二級結(jié)構(gòu)單元的種類1 1肽鏈中的酰胺平面繞肽鏈中的酰胺平面繞CC相繼相繼旋轉(zhuǎn)一定角度形成旋轉(zhuǎn)一定角度形成-螺旋，并盤螺旋，并盤繞前進。每隔繞前進。每隔3.63.6個氨基酸殘基，個氨基酸殘基，螺旋上升一圈；每圈間距螺旋上升一圈；每圈間距0.54n

8、m0.54nm，即每個氨基酸殘基沿螺旋中心，即每個氨基酸殘基沿螺旋中心軸上升軸上升0.15nm0.15nm，旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)100100。-螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：1.-1.-螺旋螺旋(-helix)(-helix)2 2螺旋體中所有氨基酸殘基側(cè)鏈都伸螺旋體中所有氨基酸殘基側(cè)鏈都伸向外側(cè)；向外側(cè)； 肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形成，鏈中的全部，鏈中的全部C=OC=O和和N-HN-H幾乎都平行于螺幾乎都平行于螺旋軸旋軸, ,氫鍵幾乎平行于中心軸氫鍵幾乎平行于中心軸; ; -螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：3 3絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)都是右手螺絕大多數(shù)

9、天然蛋白質(zhì)都是右手螺旋。每個氨基酸殘基的旋。每個氨基酸殘基的N-HN-H都與前面都與前面第四個殘基第四個殘基C=OC=O形成氫鍵。形成氫鍵。 -螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：螺旋結(jié)構(gòu)的主要特點：1.1.- -螺旋螺旋( (-helix)-helix)4 4） * * - -螺旋遇到螺旋遇到ProPro就會被中斷而就會被中斷而拐彎，因為脯氨酸是亞氨基酸。拐彎，因為脯氨酸是亞氨基酸。 * * 帶相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)帶相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)在肽鏈上時，不能形成鍵內(nèi)氫鍵，在肽鏈上時，不能形成鍵內(nèi)氫鍵，螺旋的穩(wěn)定性降低。螺旋的穩(wěn)定性降低。側(cè)鏈在側(cè)鏈在a-a-螺旋結(jié)構(gòu)中的作用：螺旋結(jié)構(gòu)中的作用：1.1

10、.- -螺旋螺旋( (-helix)-helix)特征：兩條或多條伸特征：兩條或多條伸展的多肽鏈或一條展的多肽鏈或一條多肽鏈的若干肽段多肽鏈的若干肽段側(cè)向集聚，通過相鄰側(cè)向集聚，通過相鄰肽鏈主鏈上的肽鏈主鏈上的N-HN-H與與C=OC=O之間有規(guī)則的氫鍵之間有規(guī)則的氫鍵，形成鋸齒狀片層結(jié)，形成鋸齒狀片層結(jié)構(gòu)，即構(gòu)，即折疊片。折疊片。側(cè)鏈基團與側(cè)鏈基團與CC間的鍵間的鍵幾乎垂直于折疊平面幾乎垂直于折疊平面，R R基團交替地分布于基團交替地分布于片層平面兩側(cè)。片層平面兩側(cè)。 類別：平行類別：平行 反平行反平行維持維持-折疊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的力折疊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的力 氫鍵。氫鍵。由一條鏈上的羰基和另一條鏈上的

11、氨基之由一條鏈上的羰基和另一條鏈上的氨基之間形成，即氫鍵是在鏈與鏈之間形成的。間形成，即氫鍵是在鏈與鏈之間形成的。2、 -折疊( -pleated sheet) N N端在同一端。氨基酸端在同一端。氨基酸之間沿軸相距之間沿軸相距0.325nm0.325nmN N端不在同一端。端不在同一端。氨基酸之間沿軸相氨基酸之間沿軸相距距0.35nm0.35nm 3、 轉(zhuǎn)角-turn）特征：多肽鏈中氨特征：多肽鏈中氨基酸殘基基酸殘基n n的羰基的羰基上 的 氧 與 殘 基 上 的 氧 與 殘 基 n+3n+3的氮原上的的氮原上的氫之間形成氫鍵，氫之間形成氫鍵，肽鍵回折肽鍵回折1800 1800 。 無規(guī)卷曲

12、常出現(xiàn)在無規(guī)卷曲常出現(xiàn)在a-a-螺旋與螺旋與a-a-螺旋、螺旋、a-a-螺旋與螺旋與-折疊、折疊、 -折疊與折疊與-折疊之間。折疊之間。它是形成蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)所必需的。它是形成蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)所必需的。 又稱自由卷曲，是指沒有一定規(guī)律的又稱自由卷曲，是指沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。酶的功能部位常常處于這松散肽鏈結(jié)構(gòu)。酶的功能部位常常處于這種構(gòu)象區(qū)域。種構(gòu)象區(qū)域。4、無規(guī)則卷曲non-regular coil） 無無規(guī)規(guī)則則卷卷曲曲示示意意圖圖無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲細胞色素細胞色素C的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)四、四、 蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)中相鄰的二級結(jié)構(gòu)單位即單個蛋白

13、質(zhì)中相鄰的二級結(jié)構(gòu)單位即單個螺旋或螺旋或折疊或折疊或轉(zhuǎn)角組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間轉(zhuǎn)角組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能辯認的二級結(jié)構(gòu)組合體稱為蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)上能辯認的二級結(jié)構(gòu)組合體稱為蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)基本組合方式：基本組合方式：；( () )超二級結(jié)構(gòu)的定義（超二級結(jié)構(gòu)的定義（ supersecondary structure supersecondary structure ）（2） 類型在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進一步卷曲折疊成幾個相在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進一步卷曲折疊成幾個相對獨立、近似球形的三維實體，再由兩個或兩個以上這樣的對獨立、近似球形的三維實體，再由兩個或兩個

14、以上這樣的三維實體締合成三級結(jié)構(gòu)，這種相對獨立的三維實體稱為結(jié)三維實體締合成三級結(jié)構(gòu)，這種相對獨立的三維實體稱為結(jié)構(gòu)域。構(gòu)域。 形成意義：形成意義： 動力學(xué)上更為合理動力學(xué)上更為合理 蛋白質(zhì)酶活性部位往往位于結(jié)構(gòu)域之間，使其蛋白質(zhì)酶活性部位往往位于結(jié)構(gòu)域之間，使其更更 具柔性具柔性4.2 4.2 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域structure domainstructure domain）（1 1結(jié)構(gòu)域的定義結(jié)構(gòu)域的定義卵溶菌酶的三級結(jié)構(gòu)中的兩個結(jié)構(gòu)域卵溶菌酶的三級結(jié)構(gòu)中的兩個結(jié)構(gòu)域 -螺旋螺旋 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 -折疊折疊二硫鍵二硫鍵結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域1結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域2（2特點特點五、五、 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)

15、構(gòu)( (一一) )三級結(jié)構(gòu)的定義三級結(jié)構(gòu)的定義肌肌紅紅蛋蛋白白三三級級結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)153153個氨基酸殘基個氨基酸殘基 N His12CHis119Lys41124124個氨基酸殘基個氨基酸殘基ABC（二蛋白質(zhì)的三級的結(jié)構(gòu)特怔（二蛋白質(zhì)的三級的結(jié)構(gòu)特怔 具備三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般都是球蛋白，都具備三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般都是球蛋白，都有近似球狀或橢球狀的外形，而且整個分子排列緊有近似球狀或橢球狀的外形，而且整個分子排列緊密，內(nèi)部有時只能容納幾個水分子。密，內(nèi)部有時只能容納幾個水分子。分子表面往往有一個內(nèi)陷的空隙，它常常是蛋分子表面往往有一個內(nèi)陷的空隙，它常常是蛋白質(zhì)的活性中心。白質(zhì)的活性中心。 大多數(shù)非

16、極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成疏水核；大多數(shù)非極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成疏水核；而極性側(cè)鏈在分子表面，形成親水面。而極性側(cè)鏈在分子表面，形成親水面。 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次。具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子含有多種二級結(jié)構(gòu)具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子含有多種二級結(jié)構(gòu)單元。如具有三級結(jié)構(gòu)的球狀蛋白溶菌酶中含單元。如具有三級結(jié)構(gòu)的球狀蛋白溶菌酶中含有有螺旋、螺旋、- -折疊、折疊、- -轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲四種轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲四種二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu) （三維持三級結(jié)構(gòu)的作用力（三維持三級結(jié)構(gòu)的作用力二硫鍵二硫鍵 共價鍵共價鍵 疏水作用疏水作用非共價鍵次級鍵）非共價鍵次級鍵）氫鍵

17、氫鍵 離子鍵離子鍵范德華力范德華力六、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)六、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)六、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)六、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 實例：血紅蛋白實例：血紅蛋白 血紅蛋白由四條多肽鏈形成，是一種寡聚血紅蛋白由四條多肽鏈形成，是一種寡聚蛋白質(zhì)。這四條鏈主要通過非共價鍵相互作用締蛋白質(zhì)。這四條鏈主要通過非共價鍵相互作用締合在一起。血紅蛋白分子上有四個氧的結(jié)合部位合在一起。血紅蛋白分子上有四個氧的結(jié)合部位，因為每條鏈上含有一個血紅素輔基。，因為每條鏈上含有一個血紅素輔基。 煙草花葉病毒的外殼蛋白四級結(jié)煙草花葉病毒的外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)構(gòu)血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)141146煙草花葉病毒外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)的自我組裝煙

18、草花葉病毒外殼蛋白四級結(jié)構(gòu)的自我組裝( (二二) ) 維持四級結(jié)構(gòu)的作用力維持四級結(jié)構(gòu)的作用力v 疏水作用疏水作用v 氫鍵氫鍵v 離子鍵離子鍵v 范德華力范德華力 球狀蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的形成：球狀蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的形成：SummarySummary第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系關(guān)系一、一、 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能二、二、 蛋白質(zhì)高級構(gòu)象與功能蛋白質(zhì)高級構(gòu)象與功能 蛋白質(zhì)復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)是其多種多樣生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)是其多種多樣生物學(xué)功能的基礎(chǔ)；而蛋白質(zhì)獨特的性質(zhì)和功能則是其結(jié)構(gòu)的反映。蛋基礎(chǔ)；而蛋白質(zhì)獨特的性質(zhì)和功能則是其結(jié)構(gòu)的

19、反映。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)包含了其分子的所有信息，并決定其高級結(jié)白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)包含了其分子的所有信息，并決定其高級結(jié)構(gòu)，高級結(jié)構(gòu)和其功能密切相關(guān)。構(gòu)，高級結(jié)構(gòu)和其功能密切相關(guān)。 一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)，也決定蛋白一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)，也決定蛋白質(zhì)的功能質(zhì)的功能1 1、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的種屬差異與分子進化、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的種屬差異與分子進化 實例：細胞色素實例：細胞色素有些蛋白質(zhì)存在于不同的生物體中，但具有相同的生有些蛋白質(zhì)存在于不同的生物體中，但具有相同的生物學(xué)功能，這些蛋白質(zhì)被稱為同功能蛋白質(zhì)或同源蛋物學(xué)功能，這些蛋白質(zhì)被稱為同功能蛋白質(zhì)或同源蛋白質(zhì)。白質(zhì)。同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列中有許多位置的氨基酸殘基

20、同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列中有許多位置的氨基酸殘基對所有已研究過的物種來說都是相同的，因此稱為不對所有已研究過的物種來說都是相同的，因此稱為不變殘基變殘基 （ invariant residue invariant residue ）；）；但其他位置的氨基酸殘基對不同物種有相當(dāng)大的變化但其他位置的氨基酸殘基對不同物種有相當(dāng)大的變化，因而稱為可變殘基（，因而稱為可變殘基（ variable residue variable residue ）。）。同源蛋白質(zhì)中氨基酸序列的相似性稱為順序同源性。同源蛋白質(zhì)中氨基酸序列的相似性稱為順序同源性。一、一、 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能不不同同生生

21、物物來來源源的的細細胞胞色色素素c中中不不變變的的AA殘殘基基14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血紅素血紅素細胞色素細胞色素c c分子的空間結(jié)構(gòu)分子的空間結(jié)構(gòu)不變的不變的AAAA殘基殘基 35 35個不變的個不變的AAAA殘基，是殘基，是Cyt C Cyt C 的生物功的生物功能所不可缺少的。其中有的可能

22、參加維持分子能所不可缺少的。其中有的可能參加維持分子構(gòu)象；有的可能參與電子傳遞；有的可能參與構(gòu)象；有的可能參與電子傳遞；有的可能參與“識別并結(jié)合細胞色素還原酶和氧化酶。識別并結(jié)合細胞色素還原酶和氧化酶。不同生物與人的不同生物與人的Cytc的的AA差異數(shù)差異數(shù)目目生物生物 與人不同的與人不同的AA數(shù)目數(shù)目黑猩猩黑猩猩 0恒河猴恒河猴 1兔兔 9袋鼠袋鼠 10牛、豬、羊、狗牛、豬、羊、狗 11馬馬 12雞、火雞雞、火雞 13響尾蛇響尾蛇 14海龜海龜 15金槍魚金槍魚 21角餃角餃 23小蠅小蠅 25蛾蛾 31小麥小麥 35粗早鏈孢霉粗早鏈孢霉 43酵母酵母 44 2 2、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的變異與分

23、子病、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的變異與分子病實例：血紅蛋白質(zhì)異常病變實例：血紅蛋白質(zhì)異常病變鐮刀型貧血病鐮刀型貧血病 由于基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)發(fā)生變由于基因突變導(dǎo)致蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)發(fā)生變異，使蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能減退或喪失，甚異，使蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能減退或喪失，甚至造成生理功能的變化而引起的疾病，稱分至造成生理功能的變化而引起的疾病，稱分子病。子病。正常紅細胞與正常紅細胞與鐮刀形紅細胞鐮刀形紅細胞的掃描電鏡圖的掃描電鏡圖鐮刀形鐮刀形紅細胞紅細胞正常紅正常紅細胞細胞 -鏈鏈N端氨基酸排列順序端氨基酸排列順序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A正常人）正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro

24、-Glu-Glu-Lys Hb-S患患 者）者） Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys二、二、 蛋白質(zhì)高級構(gòu)象與功能蛋白質(zhì)高級構(gòu)象與功能 高級構(gòu)象決定蛋白質(zhì)的功能高級構(gòu)象決定蛋白質(zhì)的功能1 1 、蛋白質(zhì)高級構(gòu)象破壞，功能喪失、蛋白質(zhì)高級構(gòu)象破壞，功能喪失 實例：核糖核酸酶的變性與復(fù)性實例：核糖核酸酶的變性與復(fù)性2 2 、蛋白質(zhì)在表現(xiàn)生物功能時，構(gòu)象發(fā)生、蛋白質(zhì)在表現(xiàn)生物功能時，構(gòu)象發(fā)生一定變化變構(gòu)效應(yīng)）一定變化變構(gòu)效應(yīng)） 實例：血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能實例：血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)和輸氧功能核糖核酸酶變性與復(fù)性作用核糖核酸酶變性與復(fù)性作用Native ribonucle

25、aseDenative reduced ribonucleaseNative ribonuclease8 M urea and -mercapotoethanolDialysis變性變性復(fù)性復(fù)性別構(gòu)效應(yīng)：一些蛋白質(zhì)由于受某些因素的影別構(gòu)效應(yīng)：一些蛋白質(zhì)由于受某些因素的影響，其一級結(jié)構(gòu)不變而空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，響，其一級結(jié)構(gòu)不變而空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致其生物功能的改變，稱為蛋白質(zhì)的變構(gòu)導(dǎo)致其生物功能的改變，稱為蛋白質(zhì)的變構(gòu)現(xiàn)象或別構(gòu)現(xiàn)象。變構(gòu)現(xiàn)象是蛋白質(zhì)表現(xiàn)其現(xiàn)象或別構(gòu)現(xiàn)象。變構(gòu)現(xiàn)象是蛋白質(zhì)表現(xiàn)其生物功能的一種普遍而十分重要的現(xiàn)象，也生物功能的一種普遍而十分重要的現(xiàn)象，也是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)生物功能的極為

26、有效的方式。是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)生物功能的極為有效的方式。一個亞基的變構(gòu)作用，促進另一亞基變構(gòu)的一個亞基的變構(gòu)作用，促進另一亞基變構(gòu)的現(xiàn)象，稱為亞基間的協(xié)同效應(yīng)。現(xiàn)象，稱為亞基間的協(xié)同效應(yīng)。血紅蛋白輸氧功能和構(gòu)象變化血紅蛋白輸氧功能和構(gòu)象變化O2HbHb- O2O2血紅蛋白和肌紅蛋白的氧合曲線血紅蛋白和肌紅蛋白的氧合曲線活動肌肉毛細活動肌肉毛細血管中的血管中的PO20 20 40 60 80 100肺泡中的肺泡中的PO2肌紅蛋白肌紅蛋白血紅蛋白血紅蛋白13.33kPa2.67kPa第六節(jié)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)第六節(jié)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)一、一、 兩性解離性質(zhì)及等電點兩性解離性質(zhì)及等電點二、二、 蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)蛋白

27、質(zhì)膠體性質(zhì)三、三、 蛋白質(zhì)的沉淀蛋白質(zhì)的沉淀四、四、 蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性五、五、 蛋白質(zhì)的紫外吸收特性蛋白質(zhì)的紫外吸收特性六、六、 蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)蛋白質(zhì)呈色反應(yīng) 一、蛋白質(zhì)兩性解離性質(zhì)和等電點一、蛋白質(zhì)兩性解離性質(zhì)和等電點pH = pI 凈電荷凈電荷=0 pH pI凈電荷凈電荷為負為負PrCOOHNH3+ + H+ OH- + H+ OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+為該蛋白質(zhì)的等電點為該蛋白質(zhì)的等電點 （isoelectric point，pI）。）。蛋白質(zhì)之所以能以穩(wěn)定的膠體存在主要是由于： 蛋白質(zhì)分子大小已達到膠體質(zhì)點范圍顆粒直徑在1100nm 之間），具有較

28、大表面積。 蛋白質(zhì)分子表面有許多極性基團，這些基團與水有高度親和性，很容易吸附水分子。實驗證明，每1g 蛋白質(zhì)大約可結(jié)合0.30.5g 的水，從而使蛋白質(zhì)顆粒外面形成一層水膜。 蛋白質(zhì)分子在非等電狀態(tài)時帶有同性電荷，即在酸性溶液中帶有正電荷，在堿性溶液中帶有負電荷。由于同性電荷互相排斥，所以使蛋白質(zhì)顆?；ハ嗯懦?，不會聚集沉淀。 蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)的應(yīng)用蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)的應(yīng)用 透析法透析法: :利用蛋白質(zhì)不能透過半透膜的的性質(zhì)，將含有小分利用蛋白質(zhì)不能透過半透膜的的性質(zhì)，將含有小分子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液放入透析袋再置于流水中，小分子雜質(zhì)被子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液放入透析袋再置于流水中，小分子雜質(zhì)被透析出，大分子

29、蛋白質(zhì)留在袋中，以達到純化蛋白質(zhì)的目的。透析出，大分子蛋白質(zhì)留在袋中，以達到純化蛋白質(zhì)的目的。這種方法稱為透析這種方法稱為透析dialysisdialysis）。）。 鹽析法鹽析法: :在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的硫酸銨、氯化鈉等在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的硫酸銨、氯化鈉等中性鹽，可有效地破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化層。同時又中和了中性鹽，可有效地破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化層。同時又中和了蛋白質(zhì)表面的電荷，從而使蛋白質(zhì)顆粒集聚而生成沉淀，這蛋白質(zhì)表面的電荷，從而使蛋白質(zhì)顆粒集聚而生成沉淀，這種現(xiàn)象稱為鹽析種現(xiàn)象稱為鹽析salting outsalting out）。）。三、蛋白質(zhì)的沉淀三、蛋白質(zhì)的沉淀 如果加入適當(dāng)?shù)脑噭┦沟鞍踪|(zhì)分子處于等電點狀態(tài)或如果加入適當(dāng)?shù)脑噭┦沟鞍踪|(zhì)分子處于等電點狀態(tài)或失去水化層消除相同電荷，除去水膜），蛋白質(zhì)膠體溶失去水化層消除相同電荷，除去水膜），蛋白質(zhì)膠體溶液就不再穩(wěn)定并將產(chǎn)生沉淀。液就不再穩(wěn)定并將產(chǎn)生沉淀。 沉淀方法類別沉淀方法類別: : 1 1、高濃度中性鹽鹽析）、高濃度中性鹽鹽析） 2 2、有機溶劑沉淀丙酮、乙醇等）、有機溶劑沉淀丙酮、乙醇等） 3 3、重金屬鹽類沉淀、重金屬鹽類沉淀Cu2+Cu2+、Hg2+Hg2+、Pb2+Pb2+、Ag+Ag+） 4 4、生物堿試劑和某些酸類沉淀、生物堿試劑和某些酸類沉淀 5 5、加熱變性沉淀、加熱變性沉淀 四、蛋