第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

1、 第第 二二 章章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能Structure and Function of Protein 概概 述述蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)(protein)是由許多氨基酸是由許多氨基酸(amino (amino acids)acids)通過(guò)肽鍵通過(guò)肽鍵(peptide bond)(peptide bond)相連形成的高相連形成的高分子含氮化合物。分子含氮化合物。（一）蛋白質(zhì)的概念：（一）蛋白質(zhì)的概念：（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)作用（二）蛋白質(zhì)的生物學(xué)作用1. 1. 蛋白質(zhì)是生物體的重要組成成分蛋白質(zhì)是生物體的重要組成成分2. 2. 蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)具有重要的

2、生物學(xué)功能1 1）作為生物催化劑）作為生物催化劑2 2）代謝調(diào)節(jié)作用）代謝調(diào)節(jié)作用3 3）免疫保護(hù)作用）免疫保護(hù)作用4 4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)5 5）運(yùn)動(dòng)與支持作用）運(yùn)動(dòng)與支持作用6 6）參與細(xì)胞間信息傳遞）參與細(xì)胞間信息傳遞3. 3. 氧化供能氧化供能蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的分子組成第第 一一 節(jié)節(jié)一、一、蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素組成主要有主要有C C、H H、O O、N N和和S S。 有些蛋白質(zhì)含有少量有些蛋白質(zhì)含有少量P P或金屬元素或金屬元素FeFe、CuCu、ZnZn、MnMn、CoCo、MoMo，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有 I I 。蛋白質(zhì)的含氮量平均

3、為蛋白質(zhì)的含氮量平均為1616。 蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量 ( g % ) = ( g % ) = 含氮量含氮量( g % )( g % ) 6.256.25 二、氨基酸二、氨基酸 蛋白質(zhì)的基本組成單位蛋白質(zhì)的基本組成單位存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300300余種，但組余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有2020種，且均屬種，且均屬 L-L- - -氨基酸（甘氨酸除外）。氨基酸（甘氨酸除外）。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H 非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸 極性中性氨基酸極性中性氨基酸 酸性氨基酸酸性氨

4、基酸 堿性氨基酸堿性氨基酸（一）氨基酸的分類（一）氨基酸的分類 非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸2. 2. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸3. 3. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 4. 堿性氨基酸堿性氨基酸習(xí)慣分類方法習(xí)慣分類方法 芳香族氨基酸：芳香族氨基酸：TrpTrp、TyrTyr、PhePhe 含羥基氨基酸：含羥基氨基酸：SerSer、ThrThr、TyrTyr 含硫氨基酸：含硫氨基酸：CysCys、MetMet 雜環(huán)族氨基酸：雜環(huán)族氨基酸：HisHis 雜環(huán)族亞氨基酸：雜環(huán)族亞氨基酸：ProPro1.1.支鏈氨基酸：支鏈氨基酸：ValVal、LeuLeu、IleIle氨基酸趣味記憶法氨基

5、酸趣味記憶法氨基酸真難記氨基酸真難記 要記先記疏水側(cè)要記先記疏水側(cè)亮亮纈丙甘，亮亮纈丙甘， 苯丙脯色蛋；苯丙脯色蛋；中極側(cè)鏈氨基酸中極側(cè)鏈氨基酸 絲蘇酪半雙酰胺；絲蘇酪半雙酰胺；酸性天冬谷，堿性賴精組；酸性天冬谷，堿性賴精組；芳香酪苯色，羥基酪絲蘇；芳香酪苯色，羥基酪絲蘇；含硫半胱蛋，要問(wèn)營(yíng)養(yǎng)必需酸？含硫半胱蛋，要問(wèn)營(yíng)養(yǎng)必需酸？笨蛋！來(lái)宿舍晾一晾鞋。笨蛋！來(lái)宿舍晾一晾鞋。（苯丙、蛋、賴、蘇、色、亮、異亮、纈）（苯丙、蛋、賴、蘇、色、亮、異亮、纈）苯丙纈異亮，蘇亮賴蛋色。苯丙纈異亮，蘇亮賴蛋色。（二）氨基酸的理化性質(zhì)（二）氨基酸的理化性質(zhì)1. 1. 兩性解離及等電點(diǎn)兩性解離及等電點(diǎn)2. 2. 紫

6、外吸收紫外吸收 3. 3. 茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng) 1. 1. 兩性解離及等電點(diǎn)兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。于所處溶液的酸堿度。等等電點(diǎn)電點(diǎn)(isoelectric point, pI)(isoelectric point, pI) 在某一在某一pHpH的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈性離子，呈電中性電中性。此時(shí)溶液的。此時(shí)溶液的pHpH值稱為值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。該氨基酸的等電點(diǎn)。2. 2. 紫外吸收紫外吸收 色氨酸、酪

7、氨酸色氨酸、酪氨酸在在 280 nm280 nm 波長(zhǎng)處具波長(zhǎng)處具有特異性吸收峰。有特異性吸收峰。由于大多數(shù)蛋白由于大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這些氨基酸殘質(zhì)含有這些氨基酸殘基，故通過(guò)測(cè)量基，故通過(guò)測(cè)量280nm280nm波長(zhǎng)的紫外吸光度可波長(zhǎng)的紫外吸光度可對(duì)蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行定對(duì)蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行定量分析。量分析。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收 3. 3.茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)（氨基酸呈色反應(yīng)）（氨基酸呈色反應(yīng)）氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，最大吸收峰在藍(lán)紫色化合物，最大吸收峰在570nm570nm處。處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在由于此吸收峰值

8、與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。法。（三）氨基酸的臨床應(yīng)用（三）氨基酸的臨床應(yīng)用1.1.作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑2.2.疾病的診斷疾病的診斷3.3.疾病的治療疾病的治療作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑作為營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑營(yíng)養(yǎng)不良（災(zāi)荒、貧困、兒童過(guò)早斷奶）營(yíng)養(yǎng)不良（災(zāi)荒、貧困、兒童過(guò)早斷奶）吸收障礙（慢性胃腸炎、膽道阻塞）吸收障礙（慢性胃腸炎、膽道阻塞）蛋白質(zhì)分解增加（糖尿病、晚期腫瘤、燒傷）蛋白質(zhì)分解增加（糖尿病、晚期腫瘤、燒傷）在農(nóng)村也可見于嚴(yán)重蛔蟲、鉤蟲感染等在農(nóng)村也可見于嚴(yán)重蛔蟲、鉤蟲感染等 疾病診斷疾病診斷例如：預(yù)測(cè)肝昏迷的發(fā)生例如：預(yù)測(cè)肝昏迷的發(fā)生

9、正常人血中支鏈氨基酸和芳香族氨基酸含量之正常人血中支鏈氨基酸和芳香族氨基酸含量之比為比為3 3：1 1，嚴(yán)重肝昏迷時(shí)會(huì)出現(xiàn)比值下降。，嚴(yán)重肝昏迷時(shí)會(huì)出現(xiàn)比值下降。疾病治療疾病治療例如：高血氨癥例如：高血氨癥谷氨酸通過(guò)與氨結(jié)合生成谷氨酰胺來(lái)降低血氨；谷氨酸通過(guò)與氨結(jié)合生成谷氨酰胺來(lái)降低血氨；精氨酸鈉通過(guò)促進(jìn)剩余健康肝細(xì)胞的尿素生成作精氨酸鈉通過(guò)促進(jìn)剩余健康肝細(xì)胞的尿素生成作用來(lái)消耗血氨，達(dá)到降低血氨的目的。用來(lái)消耗血氨，達(dá)到降低血氨的目的。三、肽三、肽 肽鍵肽鍵(peptide bond)(peptide bond)：是由一個(gè)氨基酸的：是由一個(gè)氨基酸的 - -羧基與另一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基

10、酸的 - -氨基脫水縮合而形氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。成的化學(xué)鍵。（一）肽（一）肽(peptide)(peptide)多肽鏈多肽鏈（二）（二） 生物活性肽生物活性肽 1. 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)(glutathione, GSH)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): : 谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽 谷氨酸的谷氨酸的 - -羧基形成肽鍵羧基形成肽鍵 SHSH為活性基團(tuán)為活性基團(tuán) 為酸性肽為酸性肽 是體內(nèi)重要的還原劑是體內(nèi)重要的還原劑GSHGSH過(guò)氧過(guò)氧化物酶化物酶H H2 2O O2 2 2GSH 2GSH 2H2H2 2O O GSSG G

11、SSG GSH GSH還原酶還原酶NADPHNADPH+H H+ + NADPNADP+ + 主要功能主要功能: : GSHGSH上的氫，在谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的催化下，上的氫，在谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的催化下，能還原細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的能還原細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的H2O2H2O2，使其變成，使其變成H2OH2O，同時(shí)，同時(shí)GSHGSH成為氧成為氧化型即化型即GSSGGSSG，后者又在谷胱甘肽還原酶催化下，再生成，后者又在谷胱甘肽還原酶催化下，再生成GSHGSH。 因此，因此，GSHGSH是細(xì)胞內(nèi)十分重要的還原劑。是細(xì)胞內(nèi)十分重要的還原劑。 種類較多，生理功能各異。種類較多，生理功能各異。 多肽類激素主要見于垂體及下

12、丘腦分泌的激素，多肽類激素主要見于垂體及下丘腦分泌的激素，如催產(chǎn)素（如催產(chǎn)素（9 9肽）、加壓素（肽）、加壓素（9 9肽）、促腎上腺皮肽）、促腎上腺皮質(zhì)激素（質(zhì)激素（3939肽）、促甲狀腺素釋放激素（肽）、促甲狀腺素釋放激素（3 3肽）。肽）。 神經(jīng)肽主要與神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用相關(guān)，包括腦啡神經(jīng)肽主要與神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)作用相關(guān)，包括腦啡肽（肽（5 5肽）、肽）、 - -內(nèi)啡肽（內(nèi)啡肽（3131肽）、強(qiáng)啡肽（肽）、強(qiáng)啡肽（1717肽）肽）等。等。2. 2. 多肽類激素及神經(jīng)肽多肽類激素及神經(jīng)肽蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 第第 二二 節(jié)節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括：蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括：一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)

13、 (primary structure)(primary structure)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu) (secondary structure)(secondary structure)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu) (tertiary structure)(tertiary structure)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu) (quaternary structure)(quaternary structure)高級(jí)結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)定義：定義：蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)分子中氨基酸的蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)分子中氨基酸的排列順序。排列順序。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)主要化學(xué)鍵：肽鍵主要化學(xué)鍵：肽鍵二硫鍵的位置屬于一級(jí)

14、結(jié)構(gòu)研究范疇。二硫鍵的位置屬于一級(jí)結(jié)構(gòu)研究范疇。 一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)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(duì)空間位置，構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。穩(wěn)定因素：穩(wěn)定因素： 氫鍵氫鍵 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式 - -螺旋螺旋 ( ( -helix ) -helix ) - -折疊折疊 ( ( -p

15、leated sheet )-pleated sheet ) - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( ( -turn )-turn ) 無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲 ( random coil ) ( random coil ) （一）（一） - -螺旋螺旋結(jié)構(gòu)要點(diǎn)結(jié)構(gòu)要點(diǎn): : 多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成右手螺旋，側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。右手螺旋，側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。 每圈螺旋含每圈螺旋含3.63.6個(gè)氨基酸，螺距為個(gè)氨基酸，螺距為0.54nm0.54nm。 每個(gè)肽鍵的亞氨氫和第四個(gè)肽鍵的羰基氧形成每個(gè)肽鍵的亞氨氫和第四個(gè)肽鍵的羰基氧形成的氫鍵保持螺旋穩(wěn)定。氫鍵與螺旋長(zhǎng)軸基本平行。的氫鍵保持螺旋穩(wěn)定。氫鍵與螺

16、旋長(zhǎng)軸基本平行。（三）（三） - -折疊折疊多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊成鋸多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。 兩段以上的兩段以上的- -折疊結(jié)構(gòu)平行排列折疊結(jié)構(gòu)平行排列 ，兩鏈間，兩鏈間可順向平行，也可反向平行可順向平行，也可反向平行 。兩鏈間的肽鍵之間形成氫鍵，以穩(wěn)固兩鏈間的肽鍵之間形成氫鍵，以穩(wěn)固- -折疊折疊結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長(zhǎng)軸垂直。結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長(zhǎng)軸垂直。（四）（四） - -轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲 - -轉(zhuǎn)角：轉(zhuǎn)角：無(wú)規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)。無(wú)規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)。 肽鏈內(nèi)

17、形成肽鏈內(nèi)形成180180回折?；卣?。 含含4 4個(gè)氨基酸殘基，第一個(gè)個(gè)氨基酸殘基，第一個(gè)氨基酸殘基與第四個(gè)形成氫鍵。氨基酸殘基與第四個(gè)形成氫鍵。 第二個(gè)氨基酸殘基常為第二個(gè)氨基酸殘基常為ProPro。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 范德華力等。范德華力等。 穩(wěn)定因素：穩(wěn)定因素：整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)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。如：肌紅蛋白如：肌紅蛋白 (Mb) (Mb) 結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域 (domain) (domain) 大分子蛋白質(zhì)的

18、三級(jí)結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€(gè)或大分子蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)常可分割成一個(gè)或數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域。行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域。亞基之間的結(jié)合力主要是氫鍵和離子鍵。亞基之間的結(jié)合力主要是氫鍵和離子鍵。四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的四級(jí)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，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。每條具有完整三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈，稱為亞每條具有完整三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈，稱為亞基基 (subunit)(subunit)。血紅蛋白（血紅蛋白

19、（HbHb）的四級(jí)結(jié)構(gòu)）的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第第 三三 節(jié)節(jié)（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ) 一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)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、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無(wú)活性非折疊狀態(tài)，無(wú)活性（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系例：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

20、N-Val His Leu Thr Pro Val Glu C(146) 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”。（一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)（一）肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu) 二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 HbHb與與MbMb一樣能可逆地與一樣能可逆地與O O2 2結(jié)合，結(jié)合， HbHb與與O O2 2結(jié)結(jié)合后稱為氧合合后稱為氧合HbHb。氧合。氧合HbHb占總占總HbHb的百分?jǐn)?shù)（稱的百分?jǐn)?shù)（稱血氧飽和度）隨血氧飽和度）隨O O2 2濃度變化而改變。濃度變化而改變。（二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧（

21、二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧 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) (cooperativity) 一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)。力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)。 促進(jìn)作用稱為正協(xié)同效應(yīng)促進(jìn)作用稱為正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity)(positive cooperativity)抑制作用稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)抑制作用稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negativ

22、e cooperativity)(negative cooperativity)（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾?。ㄈ┑鞍踪|(zhì)構(gòu)象改變與疾病 蛋白質(zhì)構(gòu)象病：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)蛋白質(zhì)構(gòu)象?。喝舻鞍踪|(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象誤，盡管其一級(jí)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(shí)可導(dǎo)致發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生。疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)構(gòu)象病的機(jī)理：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折蛋白質(zhì)構(gòu)象病的機(jī)理：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣疊后相互聚集，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)為蛋白質(zhì)淀纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋

23、白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。粉樣纖維沉淀的病理改變。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老這類疾病包括：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。瘋牛病瘋牛病瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, (prion protein, PrP)PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrPPrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPPrPc c。PrPPrPc c在在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為-折疊折疊的的PrPPrPscsc，從而致

24、病。，從而致病。PrPPrPc c-螺旋螺旋PrPPrPscsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病第四節(jié)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的兩性電離一、蛋白質(zhì)的兩性電離 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pHpH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)。 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)( isoelectric point, pI)( isoelectric point, pI) 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pHpH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、

25、時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的此時(shí)溶液的pHpH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)二、蛋白質(zhì)的膠體性質(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 1萬(wàn)至萬(wàn)至100100萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)1 1100nm100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。為膠粒范圍之內(nèi)。 維持蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素：維持蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素：顆粒表面電荷顆粒表面電荷水化膜水化膜+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)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)

26、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)的聚沉溶液中蛋白質(zhì)的聚沉三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固 蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(denaturation)(denaturation)在某些物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)分在某些物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)分子的特定空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性子的特定空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。質(zhì)改變和生物活性的喪失。造成變性的因素：造成變性

27、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 。 變性的本質(zhì)：變性的本質(zhì)： 破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)變性后的性質(zhì)改變：蛋白質(zhì)變性后的性質(zhì)改變：溶解度降低、粘度增加、結(jié)晶能力消失、溶解度降低、粘度增加、結(jié)晶能力消失、生物活性喪失及易受蛋白酶水解。生物活性喪失及易受蛋白酶水解。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(lái)消毒及臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來(lái)消毒及滅菌。滅菌。防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。（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，稱為復(fù)性。象和功能，稱為復(fù)性。復(fù)性復(fù)性(renaturation)(renaturation) 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有