第01章蛋白質的結構與功能(7版)

1、1第第 一一 章章蛋白質的結構與功能蛋白質的結構與功能Structure and Function of ProteinStructure and Function of Protein2n什么是蛋白質什么是蛋白質? ?蛋白質蛋白質(protein)(protein)是由許多是由許多氨基酸氨基酸通過通過肽鍵肽鍵相連形成的高分相連形成的高分子含子含氮氮化合物?；衔铩?第第 一一 節(jié)節(jié)蛋白質的分子組成蛋白質的分子組成The Molecular Component of ProteinThe Molecular Component of Protein4總特點：總特點：結構基礎結構基礎蛋白質是所有

2、細胞、組織、器官的蛋白質是所有細胞、組織、器官的重要組成成分重要組成成分生物催化劑（酶）生物催化劑（酶）代謝調節(jié)作用代謝調節(jié)作用免疫保護作用免疫保護作用物質的轉運和存儲物質的轉運和存儲運動與支持作用運動與支持作用參與細胞間信息傳遞參與細胞間信息傳遞其他功能其他功能功用功用含量高、含量高、種類繁多、功能多樣種類繁多、功能多樣普遍存在、普遍存在、功能基礎功能基礎氧化供能氧化供能5元素組成：元素組成：分子組成分子組成：主要含主要含C C、H H、O O、N N 和和S S有些蛋白含磷有些蛋白含磷/ /鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬個別蛋白質含碘個別蛋白質含碘（平均（平均1616） 體內

3、的含氮物質體內的含氮物質主要是蛋白質主要是蛋白質得出計算公式得出計算公式 100 100克生物樣品中蛋白質的含量克生物樣品中蛋白質的含量 ( g % )( g % ) 每克樣品含氮克數(shù)每克樣品含氮克數(shù) 6.256.25100100氨基酸是蛋白質分子的基本組成單位氨基酸是蛋白質分子的基本組成單位6一、蛋白質的基本組成單位氨基酸 存在自然界中的氨存在自然界中的氨基酸有基酸有300300余種，但組余種，但組成人體蛋白質的氨基成人體蛋白質的氨基酸僅有酸僅有2020種種，且均屬，且均屬 L-L- - -氨基酸氨基酸（甘氨酸、甘氨酸、脯氨酸除外脯氨酸除外）。）。 7H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-

4、氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H8非極性脂肪族氨基酸非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸堿性氨基酸二、氨基酸二、氨基酸可根據(jù)側鏈結構和理化性質可根據(jù)側鏈結構和理化性質進行分類進行分類9( (一一) )側鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族側鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸氨基酸亞氨基亞氨基10( (二二) )側鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性側鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸中性氨基酸（甲硫氨酸）（甲硫氨酸）11( (三三) )側鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸側鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸12天

5、冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22賴氨酸賴氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7.59（四）（四） 酸性氨基酸酸性氨基酸（兩個羧基）（兩個羧基）（五）（五） 堿性氨基酸堿性氨基酸（兩個以上氨基）（兩個以上氨基）目目 錄錄13其它分類也能體現(xiàn)氨基酸的性質其它分類也能體現(xiàn)氨基酸的性質如如亞亞氨基酸（環(huán)狀）氨基酸（環(huán)狀）Pro含硫含硫氨基酸氨基酸Cys （半胱）（半胱） 、Met（蛋）（蛋） 含含羥基羥基氨

6、基酸氨基酸Tyr（酪）（酪） 、Ser （絲）、（絲）、 Thr（蘇）（蘇）羥基的磷酸化與去磷酸化調節(jié)羥基的磷酸化與去磷酸化調節(jié)142020種氨基酸如何記？種氨基酸如何記？ 亞亞氨基酸（環(huán)狀）氨基酸（環(huán)狀） Pro（脯）（脯）含硫含硫氨基酸氨基酸Cys （半胱）（半胱） 、Met（蛋）（蛋） 含含羥基羥基氨基酸氨基酸 Tyr（酪）（酪） 、Ser （絲）、（絲）、 Thr（蘇）（蘇） 酸性：酸性：Asp（天冬）、（天冬）、 Glu （谷）（谷）堿性：堿性：Lys（賴）、（賴）、Arg（精）、（精）、His（組）（組）甘（甘（Gly）、丙（）、丙（Ala）、纈（）、纈（Val）、）、亮（亮（Le

7、u）、異亮（）、異亮（Ile）、）、天冬酰胺（天冬酰胺（ Asn ）、谷氨酰胺（）、谷氨酰胺（ Gln）三字經(jīng)三字經(jīng)芳香族：芳香族：TyrTyr（酪）、（酪）、PhePhe（苯）、（苯）、TrpTrp（色）（色）15營養(yǎng)學上對氨基酸的分類營養(yǎng)學上對氨基酸的分類必需氨基酸：必需氨基酸：非必需氨基酸：非必需氨基酸：動物自身不能合成而必須從食物動物自身不能合成而必須從食物中獲得，缺乏會導致營養(yǎng)不良。中獲得，缺乏會導致營養(yǎng)不良。人體有人體有8 8種種: :甲甲硫硫/ /蛋、蛋、色色、纈纈、異異亮、亮、 亮亮、苯苯丙、丙、蘇蘇、賴賴。8 8種以外種以外“假設借一兩本書來假設借一兩本書來”16修飾氨基酸：

8、修飾氨基酸：蛋白質合成后通過修飾加工生成的氨基酸。蛋白質合成后通過修飾加工生成的氨基酸。沒有相應的編碼。如：沒有相應的編碼。如：胱氨酸、羥脯氨酸胱氨酸、羥脯氨酸（Hyp）、羥賴氨酸（）、羥賴氨酸（Hyl）。）。非生蛋白氨基酸：非生蛋白氨基酸：蛋白質中不存在的氨基酸。如：蛋白質中不存在的氨基酸。如：瓜氨酸、鳥瓜氨酸、鳥氨酸、同型半胱氨酸氨酸、同型半胱氨酸，是代謝途徑中產生的。，是代謝途徑中產生的。 17pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI兼性離子兼性離子 CHNH3+COO-R CHNH3+COO-R三、氨基酸的理化性質三、氨基酸的理化性質1. 兩性解離兩性解離兩性電解質，其解兩

9、性電解質，其解離程度取決于所處離程度取決于所處溶液的酸堿度。溶液的酸堿度。CHNH2COOHR CHNH2COOHR陽離子陽離子CH COOHRNH3+CH COOHRNH3+陰離子陰離子CHNH2COO-R CHNH2COO-R18氨基酸的滴定曲線氨基酸的滴定曲線1. -COOH 首先被解離，隨后首先被解離，隨后-NH3 被解離，解離常數(shù)分別為被解離，解離常數(shù)分別為pK1和和pK2。2. 等電點等電點 (pI) pI1/2*（pK1 pK2）3. pH低于低于pI 氨基酸帶正電荷氨基酸帶正電荷4. pH高于高于 pI 氨基酸帶負電荷氨基酸帶負電荷192.2.芳香族氨基酸芳香族氨基酸紫外吸收紫

10、外吸收 色氨酸、酪氨酸色氨酸、酪氨酸芳香族氨基酸的吸收光譜芳香族氨基酸的吸收光譜280 nm:多數(shù)蛋白含這兩種多數(shù)蛋白含這兩種氨基酸殘基，測定氨基酸殘基，測定蛋白溶液蛋白溶液280nm光光吸收值可快速簡便吸收值可快速簡便分析蛋白含量。分析蛋白含量。0 240 250 260 270 280 290 300 310 波波 長長 (nm) 光光密密度度色氨酸色氨酸酪氨酸酪氨酸苯丙氨酸苯丙氨酸203. 茚三酮反應茚三酮反應(ninhydrin reaction) 氨基酸與茚三酮水合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍紫色化合物，共熱，可生成藍紫色化合物，其最大吸收峰在其最大吸收峰在570nm570n

11、m處。處。4.4.氨基酸的其它性質氨基酸的其它性質吸收吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關系）。峰值與氨基酸的含量存在正比關系）。21NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽鍵肽鍵NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO（一）肽（一）肽（peptide)肽鍵的形成肽鍵的形成四、蛋白質是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈22H3N CHR1CONHCHR2CONHNCH COHRnO肽鏈的兩個末端氨基酸殘基氨基酸殘基肽鍵肽鍵氨氨基基末末端端羧羧基基末末

12、端端23N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶24肽肽(peptide)(peptide)肽鍵肽鍵( peptide bond)寡肽寡肽(oligopeptide)多肽多肽(polypeptide)多肽鏈多肽鏈( polypeptide chain ）氨基酸殘基氨基酸殘基(residue)肽鏈兩端肽鏈兩端一組概念：一組概念：25（二）生物活性肽（二）生物活性肽人體內具有特殊生物活性的肽類，如：人體內具有特殊生物活性的肽類，如：l谷胱甘肽谷胱甘肽（glutathioneglutathione，GSHGSH）谷胱甘肽的結構谷胱甘肽的結構谷胱甘肽參加的反應及功能谷胱甘肽參加的反應及功能26l寡

13、肽、多肽類激素寡肽、多肽類激素神經(jīng)肽（神經(jīng)肽（neropeptideneropeptide）中有一些是多肽，）中有一些是多肽，如腦啡肽、內啡肽、強啡肽、如腦啡肽、內啡肽、強啡肽、P P物質等。物質等。促甲狀腺素釋放激素（促甲狀腺素釋放激素（3 3肽）、催產素（肽）、催產素（9 9肽）、肽）、加壓素（加壓素（9 9肽）等肽）等在神經(jīng)傳導過程中起信號轉導作用。在神經(jīng)傳導過程中起信號轉導作用。27第第 二二 節(jié)節(jié)蛋白質的分子結構蛋白質的分子結構The Molecular Structure of ProteinThe Molecular Structure of Protein28一級結構一級結構二

14、級結構二級結構三級結構三級結構四級結構四級結構高級結構高級結構/ /空間構象空間構象蛋白質結構蛋白質結構的四個層次的四個層次基礎結構基礎結構29一、蛋白質的一級結構一、蛋白質的一級結構(primary structure) 什么是？什么是？ 多肽鏈中從多肽鏈中從NC端氨基酸的端氨基酸的排列順序排列順序。 主要的化學鍵主要的化學鍵 肽鍵肽鍵有些蛋白質還包括有些蛋白質還包括二硫鍵二硫鍵30l可測序得到蛋白質一級結構的氨基酸序列可測序得到蛋白質一級結構的氨基酸序列 蛋白質數(shù)據(jù)庫（蛋白質數(shù)據(jù)庫（updated protein databaseupdated protein database）l一級結構

15、的闡明具有重要意義：一級結構的闡明具有重要意義：31二、蛋白質的二級結構二、蛋白質的二級結構(secondary structure) 蛋白質分子中蛋白質分子中某某一段肽鏈一段肽鏈的的局部局部空間結構，空間結構，即該段肽鏈即該段肽鏈主鏈骨架主鏈骨架原子的相對空間位置，原子的相對空間位置，不涉及氨基酸殘基側鏈的構象不涉及氨基酸殘基側鏈的構象 。( (關鍵詞關鍵詞: :局部局部、肽段、肽段、主鏈主鏈) )什么是？什么是？ 二級結構的二級結構的主要化學鍵主要化學鍵氫鍵氫鍵 二級結構的基本單位二級結構的基本單位 肽單元肽單元32（一）二級結構的基礎（一）二級結構的基礎肽單元肽單元( (peptide

16、unit)peptide unit) l對肽單元的說明：對肽單元的說明：C C 1 1和和C C 2 2為反式為反式(trans)(trans)構型構型,O,O和和H H也是反式構型。也是反式構型。肽鍵肽鍵鍵長鍵長0.132nm0.132nm0.149 nm0.149 nm0.127 nm 0.127 nm 部分雙鍵性質部分雙鍵性質, ,不能自由旋轉不能自由旋轉。C C 1 1、C C、O O、N N、H H、C C 2 2 6 6個原子個原子在同一平面在同一平面, ,稱為稱為肽鍵平面肽鍵平面。肽鍵的肽鍵的C C及及N N周圍三個鍵角之和均為周圍三個鍵角之和均為360360。33肽鍵平面）肽鍵

17、平面）C1OHNC Co o酰胺平面酰胺平面-1酰胺平面酰胺平面-2OHNCoC3C2RH C C與羰基與羰基CoCo和和N N相連的單鍵能相連的單鍵能自由旋轉，角度為自由旋轉，角度為 、 , ,該旋轉角度決定了相鄰該旋轉角度決定了相鄰2 2肽單元肽單元的相對空間位置。的相對空間位置。34 蛋白質二級結構的主要形式：蛋白質二級結構的主要形式： -螺旋螺旋 ( -helix ) -折疊折疊 ( -pleated sheet ) -轉角轉角 ( -turn ) 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲 ( random coil ) 35外觀：右手螺旋外觀：右手螺旋 - -螺旋螺旋結構要點：結構要點：（二）（二） - -

18、螺旋螺旋 ( ( -helix ) -helix ) 螺距：螺距：3.63.6個氨基酸、個氨基酸、0.54nm0.54nm。維持因素：維持因素：氫鍵氫鍵。R R基團的位置：螺旋外側，基團的位置：螺旋外側， R R基團影響基團影響 - -螺旋螺旋的形成。的形成。36肽段折紙狀、鋸齒狀，相對伸展。肽段折紙狀、鋸齒狀，相對伸展。 - -折疊（折疊（ - -片層）片層）結構要點：結構要點：（三）（三） - -折疊折疊 ( ( -pleated sheet )-pleated sheet )幾個肽段順向平行、反向平行幾個肽段順向平行、反向平行0.70nm0.70nm。維持因素：維持因素：氫鍵氫鍵。R R

19、基團的位置：鋸齒的上下方?；鶊F的位置：鋸齒的上下方。37-螺旋和螺旋和 - -折疊結構比較折疊結構比較區(qū)別點區(qū)別點 -螺旋螺旋 -折疊折疊形形 狀狀 螺旋狀螺旋狀 鋸齒狀鋸齒狀氫氫 鍵鍵 鏈內，與長軸平行鏈內，與長軸平行 鏈間，與長軸垂直鏈間，與長軸垂直R-基團基團 較大較大 較小較小延伸性延伸性 較大較大 較小較小升升1AA殘基高度殘基高度 0 .15nm 0.36nm舉舉 例例 毛發(fā)角蛋白毛發(fā)角蛋白 蠶絲蛋白蠶絲蛋白38 4 4個個氨基酸殘基氨基酸殘基第二個常為脯氨酸第二個常為脯氨酸 180180 回折回折 氫鍵氫鍵維持維持 無無確定規(guī)律性的肽確定規(guī)律性的肽段的段的結構結構l - -轉角轉

20、角結構要點結構要點：l無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲：（四）（四） - -轉角和無規(guī)卷曲轉角和無規(guī)卷曲39無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲-轉角轉角-折疊折疊 -螺旋螺旋40二個或三個二級結構二個或三個二級結構空間上空間上靠靠近近特殊的構象特殊的構象特殊的特殊的功能功能（五）（五）模體（模體（motifmotif）或超二級結構）或超二級結構l定義定義l舉例舉例41 R基團的電荷基團的電荷 R基團的大小基團的大小 R基團的形狀基團的形狀（六）氨基酸側鏈基團（六）氨基酸側鏈基團R對二級結構的影響對二級結構的影響酸性或堿性酸性或堿性AAAA集中的區(qū)域集中的區(qū)域（同種電荷的相斥）（同種電荷的相斥）較大的較大的R R側鏈集中側鏈集中

21、，不利于，不利于-螺旋形成（空螺旋形成（空間位阻效應）間位阻效應）脯氨酸脯氨酸，不利于，不利于-螺旋形成（亞氨基酸）螺旋形成（亞氨基酸）42三、蛋白質的三級結構三、蛋白質的三級結構(tertiary structure)疏水鍵疏水鍵、離子鍵、氫鍵、離子鍵、氫鍵、Van derVan der Waals Waals力、力、二硫鍵二硫鍵等。等。 整條整條肽鏈肽鏈全部全部氨基酸氨基酸所有所有原子原子（一）什么是（一）什么是? ?主要的次級鍵主要的次級鍵：三維空間的位置排布三維空間的位置排布43N 端端 C端端 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) 44b+ccccbaaaH3NNHONH3CCOOCH3CH3

22、CH2OHCOH2NCNH2OOCCH2OHCH2OHCOOOHCHCH2CH3CH3CH3CHCH3SSCOO維持蛋白質分子構象的各種化學鍵維持蛋白質分子構象的各種化學鍵a 氫鍵氫鍵b 離子鍵離子鍵c 疏水鍵疏水鍵疏水鍵疏水鍵+ +45（二）結構域（二）結構域大分子蛋白質的三級結構?？煞指畛梢粋€或數(shù)大分子蛋白質的三級結構?？煞指畛梢粋€或數(shù)個球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使個球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使其功能，稱為結構域。其功能，稱為結構域。（三級結構中具有特異結構（三級結構中具有特異結構和獨立功能的區(qū)域）和獨立功能的區(qū)域）463-磷酸甘油醛脫氫酶亞基的結構域示意圖磷酸

23、甘油醛脫氫酶亞基的結構域示意圖 3- 3-磷酸甘油醛脫氫磷酸甘油醛脫氫酶，每個亞基由兩個結酶，每個亞基由兩個結構域組成，構域組成，N N端形成的端形成的第一個結構域能與第一個結構域能與NADNAD+ +結合，第二個結構域（結合，第二個結構域（147-333147-333氨基酸）能與氨基酸）能與底物底物3-3-磷酸甘油醛結合磷酸甘油醛結合。47分子伴侶通過提供一個保護環(huán)境從而加速蛋分子伴侶通過提供一個保護環(huán)境從而加速蛋 白質折疊成天然構象或形成四級結構。白質折疊成天然構象或形成四級結構。 1.能可逆地與未折疊肽段的疏水部分結合隨后松開，如此重復進行可防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。 2.2.

24、可與錯誤聚集的肽段結合，使之解聚后，再誘可與錯誤聚集的肽段結合，使之解聚后，再誘導其正確折疊。導其正確折疊。 3. 3. 在蛋白質分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起在蛋白質分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。了重要的作用。 具體作用：具體作用：（三）（三）分子伴侶分子伴侶(chaperon)(chaperon)48四級結構四級結構亞基亞基 (subunit)維持因素維持因素2或或2條以上條以上多肽鏈，多肽鏈，每一條多肽鏈具有每一條多肽鏈具有完完整的三級結構整的三級結構，并以，并以非共價鍵非共價鍵相連。相連。四級結構中每條具有完整四級結構中每條具有完整三級結構的多肽鏈三級結構的多肽鏈次級

25、鍵次級鍵：離子鍵、離子鍵、疏水鍵、疏水鍵、氫鍵氫鍵無共價鍵無共價鍵四、蛋白質的四級結構四、蛋白質的四級結構(quaternary structure)(quaternary structure)（多條肽鏈之間的作用）（多條肽鏈之間的作用）49一級結構一級結構二級結構二級結構三級結構三級結構四級結構四級結構定義定義肽鍵肽鍵氨基酸殘基氨基酸殘基基本單位基本單位主要鍵主要鍵備注備注模體模體肽單元肽單元整條肽鏈整條肽鏈亞基亞基氫鍵氫鍵疏離氫疏離氫VanVan離氫離氫結構域結構域亞基亞基蛋蛋白白質質結結構構層層次次比比較較50五、蛋白質的分類 * * 根據(jù)蛋白質組成成分根據(jù)蛋白質組成成分 單純蛋白質單純

26、蛋白質結合蛋白質結合蛋白質 = = 蛋白質部分蛋白質部分 + + 非蛋白質部分非蛋白質部分* * 根據(jù)蛋白質形狀根據(jù)蛋白質形狀 纖維狀蛋白質纖維狀蛋白質 多為結構蛋白，難溶于水多為結構蛋白，難溶于水球狀蛋白質球狀蛋白質 多為功能蛋白，易溶于水多為功能蛋白，易溶于水51第第 三三 節(jié)節(jié)蛋白質結構與功能的關系蛋白質結構與功能的關系The Relation of Structure The Relation of Structure and Function of Proteinand Function of Protein52（一）一級結構是空間構象的基礎（一）一級結構是空間構象的基礎一、一級結構

27、與功能的關系一、一級結構與功能的關系（二）一級結構與功能的關系（二）一級結構與功能的關系53（一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結構（一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結構二、空間結構與功能的關系二、空間結構與功能的關系54肌紅蛋白的三級結構示意圖肌紅蛋白的三級結構示意圖肌紅蛋白肌紅蛋白血紅素輔基血紅素輔基肌紅蛋白可在肌肉中儲存氧氣，由肌紅蛋白可在肌肉中儲存氧氣，由153153個個AAAA組成，含有一個血紅素輔基，共組成，含有一個血紅素輔基，共有有8 8個個 - -螺旋區(qū)，螺旋間有無規(guī)卷曲連接。肌紅蛋白多肽鏈纏繞形成球狀結構，螺旋區(qū)，螺旋間有無規(guī)卷曲連接。肌紅蛋白多肽鏈纏繞形成球狀結構，親水基團位于表面，而疏水基

28、團則掩埋于分子內部。親水基團位于表面，而疏水基團則掩埋于分子內部。55血紅素是血紅素是4 4個吡咯環(huán)相連形成的個吡咯環(huán)相連形成的平板狀平板狀鐵卟啉化合物，鐵卟啉化合物，F(xiàn)eFe2 2居于居于卟啉環(huán)的中央，卟啉環(huán)的中央， FeFe2 2有有6 6個配位鍵，其中個配位鍵，其中4 4個與吡咯環(huán)的個與吡咯環(huán)的N N原子原子相連，相連，1 1個與肽鏈中的個與肽鏈中的F8F8組氨酸組氨酸殘基結合，殘基結合，O O2 2則與第則與第6 6個配位鍵個配位鍵相結合。相結合。2 2個丙酸側鏈與肽鏈的兩個堿性個丙酸側鏈與肽鏈的兩個堿性aaaa殘基的正電荷相連。殘基的正電荷相連。56n血紅蛋白血紅蛋白(hemoglo

29、bin，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構，每基組成的四級結構，每個亞基可結合個亞基可結合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合而形成親水的球狀結合而形成親水的球狀蛋白。蛋白。 57Hb結構結構2 22 2：亞基間亞基間8 8條鹽鍵條鹽鍵每一亞基有螺旋區(qū)每一亞基有螺旋區(qū)A A、B B血紅素：血紅素：2 2個丙酸側鏈個丙酸側鏈兩個堿性兩個堿性aaaa殘殘基的正電荷基的正電荷F8F8組組aaaa殘基殘基離子鍵離子鍵N NN NN NN N- - -FeFeCOOCOO- -CHCH2 2CH

30、CH2 2COOCOO- -CHCH2 2CHCH2 2血血紅紅素素結結構構FeFe2+2+的的6 6個配位鍵之一個配位鍵之一58第一個氧分子與第一個氧分子與FeFe2+2+結合結合 FeFe2+2+半徑變小，半徑變小，進入卟啉平面進入卟啉平面牽動牽動F8F8組組aaaa殘基殘基牽動其它亞基牽動其它亞基Hb由由T型變型變R型型第二亞基結合第二亞基結合氧的速度氧的速度第三亞基結合第三亞基結合氧的速度氧的速度第四亞基結合氧第四亞基結合氧的速度的速度（二）血紅蛋白的構象變化與結合氧（二）血紅蛋白的構象變化與結合氧59變構效應變構效應(allosteric(allosteric effect): ef

31、fect):正協(xié)同效應（正協(xié)同效應（positive） 負協(xié)同效應（負協(xié)同效應（negative）蛋白質空間結構的改變蛋白質空間結構的改變引起其功能的變化。引起其功能的變化。變構效應劑變構效應劑/ /配體配體協(xié)同效應協(xié)同效應(cooperativity(cooperativity) ) 幾個概念：幾個概念：60（三）蛋白質構象改變與疾?。ㄈ┑鞍踪|構象改變與疾病 蛋白質構象疾?。旱鞍踪|的折疊錯誤蛋白質構象疾?。旱鞍踪|的折疊錯誤構象改變構象改變 影響功能影響功能導致疾病。導致疾病。發(fā)病機理：蛋白質錯誤折疊相互聚集，形成抗蛋白發(fā)病機理：蛋白質錯誤折疊相互聚集，形成抗蛋白 水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產

32、生毒性。水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產生毒性。包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、 亨丁頓舞蹈病、瘋牛病等。亨丁頓舞蹈病、瘋牛病等。61瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病中的蛋白質構象改變PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折疊折疊!慢性進行性致死性神經(jīng)變性病慢性進行性致死性神經(jīng)變性病朊蛋白?。ǖ鞍讟嬒蟛。╇玫鞍撞。ǖ鞍讟嬒蟛。?2第第 四四 節(jié)節(jié)蛋白質的理化性質蛋白質的理化性質The Physical and Chemical Characters of The Physical and Chemical Characters of ProteinProtein63

33、一、一、蛋白質具有兩性電離的性質蛋白質具有兩性電離的性質當?shù)鞍踪|溶液處于某一當?shù)鞍踪|溶液處于某一pH時，蛋白質解離成時，蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電正、負離子的趨勢相等，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稱為稱為蛋白質的等電點。蛋白質的等電點。n蛋白質的等電點蛋白質的等電點( isoelectric point, pI)體液中蛋白質的存在形式體液中蛋白質的存在形式？陽離子陽離子pHpHpIpI陰離子陰離子pHpHpIpI兼性離子兼性離子pH=pH=pIpICOOCOO- -P PH H2 2N NCOOCOO- -P PH H3 3N N+

34、+COOHCOOHP PH H3 3N N+ +OH-+H+OH-+H+64二、蛋白質的膠體性質二、蛋白質的膠體性質 蛋白質膠體蛋白質膠體 的穩(wěn)定因素的穩(wěn)定因素蛋白質為生物大分子，分子直徑在蛋白質為生物大分子，分子直徑在膠粒范圍膠粒范圍。顆粒表面顆粒表面電荷電荷水化膜水化膜65三、蛋白質的變性、沉淀和凝固三、蛋白質的變性、沉淀和凝固 變性的本質變性的本質：破壞非共價鍵和二硫鍵，破壞非共價鍵和二硫鍵，肽鍵未肽鍵未 被破壞，被破壞，一級結構未改變。一級結構未改變。 應用：變性和防止變性可用來消毒滅菌和保存應用：變性和防止變性可用來消毒滅菌和保存 蛋白質制劑等。蛋白質制劑等。 1.蛋白質的蛋白質的變性變性(denaturation)與復性與復性定義定義：理化因素作用下理化因素作用下空間構象改變空間構象改變理理化性質改變，化性質改變，生物活性的喪失生物活性的喪失。復性復性(renaturation)：若去除變性因素后，蛋白：若去除變性因素后，蛋白 質仍可恢復原有的構象和功能質仍可恢復原有的構象和功能。66蛋白質分子相互聚集而從溶液中析出的現(xiàn)象稱為沉淀（precipitation）2. Whats precipitation of protein?