八版第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

2023/2/11第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

(Chapter1:StructureandFunctionofproteins)教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成一、蛋白質(zhì)的元素組成二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位三、蛋白質(zhì)的輔基四、肽鍵和肽（一）肽鍵與肽鍵平面（二）肽（三）生物活性肽第二節(jié)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一、一級結(jié)構(gòu)二、二級結(jié)構(gòu)三、三級結(jié)構(gòu)四、四級結(jié)構(gòu)五、維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、一般性質(zhì)二、大分子性質(zhì)第五節(jié)

蛋白質(zhì)的分離、純化與結(jié)構(gòu)分析蛋白質(zhì)化學(xué)與中藥2023/2/122023/2/13蛋白質(zhì)(Protein)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，是生物體的基本組成成分，幾乎所有的細(xì)胞和組織都含蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是組織細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分，并參與幾乎所有的生命活動。蛋白質(zhì)在物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、物質(zhì)代謝、遺傳信息控制、損傷修復(fù)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫防御等以及高等動物的識別與記憶、感覺與思維等方面都起著重要的作用。第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成2023/2/14一、蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N四種元素組成，還含有少量的S。N元素是蛋白質(zhì)的特征元素，在蛋白質(zhì)分子中的含量比較恒定，約占16%。因此，可通過測定樣品中的含N量來計算出蛋白質(zhì)的含量。樣品蛋白質(zhì)含量=樣品含氮量×6.252023/2/15二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)單位（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)合成天然的蛋白質(zhì)的氨基酸共有20種，稱為標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，它們具有相應(yīng)的遺傳密碼。20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸中，脯氨酸是α-亞氨基酸，其余都是α-氨基酸。20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸中，除甘氨酸以外，其余19種氨基酸的α-碳原子都是手性碳原子，均為L-α-氨基酸。氨基酸的結(jié)構(gòu)2023/2/162023/2/17（二）氨基酸的分類分類依據(jù)分類R基結(jié)構(gòu)與性質(zhì)非極性脂肪族R基氨基酸、極性不帶電荷R基氨基酸、芳香族R基氨基酸、帶正電荷R基氨基酸、帶負(fù)電荷R基氨基酸R基酸堿性酸性氨基酸、堿性氨基酸、中性氨基酸人體內(nèi)能否自己合成必需氨基酸、非必需氨基酸分解產(chǎn)物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化生糖氨基酸、生酮氨基酸、生糖兼生酮氨基酸1.非極性脂肪族R基氨基酸2023/2/18習(xí)慣名稱符號分子量（Da）pK1pK2pKR等電點甘氨酸GlyG752.349.605.97丙氨酸AlaA892.349.696.01脯氨酸ProP1151.9910.966.48纈氨酸ValV1172.329.625.97亮氨酸LeuL1312.369.605.98異亮氨酸IleI1312.369.686.02甲硫氨酸MetM1492.289.215.742.極性脂肪族不帶電荷R基氨基酸2023/2/19習(xí)慣名稱符號分子量（Da）pK1pK2pKR等電點絲氨酸SerS1052.219.155.68蘇氨酸ThrT1192.119.625.87半胱氨酸CysC1211.9610.288.185.07天冬酰胺AsnN1322.028.805.41谷氨酰胺GlnQ1462.179.135.653.芳香族R基氨基酸2023/2/110其中酪氨酸的R基含酚羥基，具有極性。苯丙氨酸（R基為苯環(huán)）、色氨酸（R基為吲哚基）為非極性氨基酸。習(xí)慣名稱符號分子量（Da）pK1pK2pKR等電點苯丙氨酸PheF1651.839.135.48酪氨酸TyrY1812.209.1110.075.66色氨酸TrpW2042.389.395.894.帶正電荷R基氨基酸2023/2/111習(xí)慣名稱符號分子量（Da）pK1pK2pKR等電點賴氨酸LysK1462.188.9510.539.74組氨酸HisH1559.176.007.597.59精氨酸ArgR1742.179.0412.4810.765.帶負(fù)電荷R基氨基酸2023/2/112習(xí)慣名稱符號分子量（Da）pK1pK2pKR等電點天冬氨酸AspD1331.889.603.652.77谷氨酸GluE1472.199.674.253.22（三）氨基酸的性質(zhì)1.紫外吸收特征色氨酸和酪氨酸對280nm的紫外線有一吸收峰，由于大多蛋白質(zhì)含色氨酸和酪氨酸，測定樣品溶液280nm的吸光度，用于蛋白質(zhì)定量分析。2023/2/1132023/2/1142.茚三酮反應(yīng)α-氨基酸可與茚三酮水合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成藍(lán)紫色化合物。該化合物在570nm處有一個吸收峰，可用于氨基酸的定量分析。2023/2/1153.兩性電離和等電點氨基酸含有呈酸式電離的羧基和呈堿式電離的氨基，因此氨基酸是兩性電解質(zhì)，電離以后可以既帶正電荷又帶負(fù)電荷，稱為兼性離子。在某一pH條件下，氨基酸解離成陽離子和陰離子的傾向相等，溶液中的氨基酸以兼性離子形式存在，且凈電荷為零，此時溶液的pH值稱為氨基酸的等電點（isoelectricpoint,pI）。氨基酸的兩性電離2023/2/116三、蛋白質(zhì)的輔基2023/2/117分類輔基舉例糖蛋白糖類免疫球蛋白、凝集素、干擾素、人絨毛膜促性腺激素磷蛋白磷酸基酪蛋白核糖核蛋白核酸核糖體、端粒酶、信號識別顆粒血紅素蛋白血紅素血紅蛋白黃素蛋白黃素核苷酸琥珀酸脫氫酶金屬蛋白鐵鐵蛋白鋅醇脫氫酶、碳酸酐酶鈣鈣調(diào)蛋白鉬固氮酶銅銅藍(lán)蛋白2023/2/118（一）肽鍵與肽鍵平面

1.肽鍵：一個氨基酸的α-羧基和另一個氨基酸的α-氨基縮合失去一分子水形成。2023/2/1192.肽鍵平面肽鍵屬于單鍵，但具有部分雙鍵剛性的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。與肽鍵相連的原子始終處在同一個平面，稱為“肽鍵平面”（amideplane）。肽鍵平面肽鍵平面肽鍵2023/2/120肽鍵平面（二）肽1.肽是氨基酸的鏈狀縮合物多個氨基酸通過肽鍵連接起來的分子稱為肽。2-10個稱寡肽（oligopeptide），10個以上稱多肽（polypeptide）。2.蛋白質(zhì)是大分子肽在蛋白質(zhì)分子中，當(dāng)很多氨基酸通過肽鍵連接起來成為一條很長的鏈狀結(jié)構(gòu)時，稱為多肽鏈（polypeptidechain）。2023/2/121一些蛋白質(zhì)的分子量2023/2/122蛋白質(zhì)來源分子量（Da）氨基酸數(shù)肽鏈數(shù)細(xì)胞色素c人130001041核糖核酸酶A牛胰137001241溶菌酶C雞蛋清139301291肌紅蛋白人170531531糜蛋白酶A牛胰216002413糜蛋白酶原A牛胰220002451血紅蛋白人645005744白蛋白人685006091己糖激酶酵母1020009722RNA聚合酶大腸桿菌45000041585載脂蛋白B人51300045361谷氨酰胺合成酶大腸桿菌6190005628122023/2/123多肽鏈的結(jié)構(gòu)

氨基酸殘基的R基構(gòu)成多肽鏈的側(cè)鏈（sidechain），參與形成肽鍵的原子與α-碳原子一起構(gòu)成其主鏈骨架（backbone），保留了完整的α-羧基的末端稱羧基端或C端（C-terminus）；保留了完整的α-氨基的末端稱氨基端或N端（N-terminus）。側(cè)鏈N端C端主鏈骨架HOH（三）生物活性肽2023/2/124分類舉例（氨基酸數(shù)）功能（1）血液活性肽①血管緊張素Ⅱ（8）增大外周阻力，升高動脈血壓②緩激肽（9）抑制組織炎癥③胰高血糖素（29）促進(jìn)肝糖原分解（2）腦組織活性肽①促甲狀腺激素釋放激素（3）刺激垂體前葉促甲狀腺激素分泌②促性腺激素釋放激素（10）促進(jìn)黃體生成素和促卵泡激素分泌③生長激素釋放抑制激素（14）抑制生長激素等分泌④促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（41）促進(jìn)促腎上腺皮質(zhì)激素分泌⑤促腎上腺皮質(zhì)激素（39）刺激腎上腺皮質(zhì)激素分泌⑥抗利尿激素（9）增強(qiáng)腎臟鈉水重吸收，刺激血管收縮⑦催產(chǎn)素（9）刺激子宮收縮⑧促黑激素（18）調(diào)節(jié)黑素細(xì)胞代謝（3）神經(jīng)肽腦啡肽（5）神經(jīng)傳導(dǎo)，痛覺抑制（4）腸道活性肽①胃泌素14、17、34（14、17、34）②胰泌素（27）調(diào)節(jié)消化道運(yùn)動、消化腺分泌調(diào)節(jié)消化道運(yùn)動、消化腺分泌（5）其他組織活性肽①心鈉素（28）促進(jìn)腎臟排鈉排水，降低動脈血壓②降鈣素（32）防止血鈣血磷過高2023/2/125谷胱甘肽2023/2/126第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)2023/2/127一、一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（primarystructure）是指多肽鏈中氨基酸組成與排列順序。一級結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)，它包括氨基酸所有的共價連接，尤其是肽鍵和二硫鍵。氨基酸的排列順序是由遺傳密碼決定的，通過肽鍵連接起來，故肽鍵是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的主鍵。2023/2/128胰島素的一級結(jié)構(gòu)2023/2/129二、二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性和理化性質(zhì)主要由其空間結(jié)構(gòu)的完整性決定，空間結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)的二、三、四級結(jié)構(gòu)，又稱為高級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)（secondarystructure）是指蛋白質(zhì)分子中由于主鏈原子肽鍵平面的相對旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成的有規(guī)則的局部空間構(gòu)象，如α螺旋、β折疊、β轉(zhuǎn)角等。蛋白質(zhì)多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步聚集、折疊形成超二級結(jié)構(gòu)。2023/2/1301.α-螺旋α-螺旋（α-helix）是指肽鍵平面通過α-碳原子的旋轉(zhuǎn)，主鏈原子盤繞成右手螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋上升一圈大約需要3.6個氨基酸殘基，螺距為0.54nm，螺旋直徑為0.50nm，R基分布在螺旋的外側(cè)。相鄰兩個螺旋之間肽鍵的C=O與H–N形成氫鍵，從而使α-螺旋能夠穩(wěn)定。2023/2/131α-螺旋（α-helix）結(jié)構(gòu)示意圖0.50nm0.54nm氫鍵α-碳原子側(cè)鏈2023/2/1322.β-折疊β-折疊（β-pleatedsheet）是蛋白質(zhì)分子中肽鏈相對伸展的一種結(jié)構(gòu)形式，其主鏈通過肽鍵平面折疊成鋸齒狀。一個折疊單位含兩個氨基酸，R基交替排列在β-折疊兩側(cè)。同一條肽鏈內(nèi)的若干肽段或不同肽鏈之間所形成的數(shù)段β-折疊可以平行結(jié)合，形成裙褶樣結(jié)構(gòu)。相鄰β-折疊主鏈骨架的C=O和H–N之間形成氫鍵，使其構(gòu)象穩(wěn)定。數(shù)段結(jié)合的β-折疊可以是同相平行，也可以是反向平行。2023/2/133β-折疊（β-pleatedsheet）結(jié)構(gòu)示意圖2023/2/1343.β-轉(zhuǎn)角β-轉(zhuǎn)角（β-turn）是指蛋白質(zhì)分子中，肽鏈形成180°的回折，構(gòu)成一個轉(zhuǎn)角。一個β-轉(zhuǎn)角由4個氨基酸構(gòu)成，其中第1個氨基酸殘基的C=O與第4個氨基酸殘基的H–N之間形成氫鍵，使構(gòu)象穩(wěn)定。第2個氨基酸常為脯氨酸。2023/2/135β-轉(zhuǎn)角（β-turn）結(jié)構(gòu)示意圖

4.無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲（randomcoil）是指蛋白質(zhì)分子中的某些肽段，其走向沒有規(guī)律可循，肽鏈的肽鍵平面不規(guī)則排列，形成較為松散的二級空間結(jié)構(gòu)。2023/2/1362023/2/1375.超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)（supersecondarystructure）又叫模體（motif）或基序，是指二級結(jié)構(gòu)單元進(jìn)一步聚集和結(jié)合形成的特定構(gòu)象單元，如αα、βαβ、βββ等。超二級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)從二級結(jié)構(gòu)延伸到三級結(jié)構(gòu)的一個新的結(jié)構(gòu)層次，如螺旋-環(huán)-螺旋（HLH）、亮氨酸拉鏈和鋅指結(jié)構(gòu)。超二級結(jié)構(gòu)2023/2/1382023/2/139亮氨酸拉鏈亮氨酸疏水R基DNA2023/2/140鋅指結(jié)構(gòu)HisHisCysCysZnB

A

2023/2/141三、三級結(jié)構(gòu)

三級結(jié)構(gòu)（tertiarystructure）是指在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽鏈中相距較遠(yuǎn)的側(cè)鏈R基通過相互作用進(jìn)一步盤繞成特定的、不規(guī)則的空間構(gòu)象，其包括了主鏈和側(cè)鏈所有原子的空間排布。維系三級結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要有疏水鍵、氫鍵、離子鍵和范德華力等非共價鍵及二硫鍵等少量共價鍵。蛋白質(zhì)的多肽鏈在形成三級結(jié)構(gòu)時，其非極性的疏水側(cè)鏈形成疏水核，而大多數(shù)極性基團(tuán)則分布在分子的表面，形成親水區(qū)。1.部分蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)人肌紅蛋白：153個氨基酸構(gòu)成，包括8段α-螺旋（78%）及無規(guī)卷曲和β-折疊。整個分子呈球形，內(nèi)部幾乎都是疏水基團(tuán)，極性基團(tuán)位于表面。分子結(jié)構(gòu)有一凹陷的口袋區(qū)，結(jié)合有一個血紅素輔基。牛胰核糖核酸酶：124個氨基酸構(gòu)成，4個二硫鍵，3段較短α-螺旋和3段較長β-折疊。2023/2/142肌紅蛋白2023/2/143牛胰核糖核酸酶2023/2/1442.結(jié)構(gòu)域許多較大蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)中存在一個或多個穩(wěn)定的、相對緊密的且在構(gòu)象上常明顯可區(qū)分的球狀區(qū)域，這種結(jié)構(gòu)稱為結(jié)構(gòu)域（domain）。結(jié)構(gòu)域與結(jié)構(gòu)域之間常由無規(guī)卷曲的松散肽段相連，可通過適當(dāng)酶切與分子其他部分分開。一個結(jié)構(gòu)域常常由一個外顯子編碼，可有幾十個至幾百個氨基酸殘基組成。同一蛋白質(zhì)分子中的各結(jié)構(gòu)域相對獨立，并且具有不同的生理功能。2023/2/1452023/2/146Src結(jié)構(gòu)域（為蛋白酪氨酸激酶）2023/2/147四、四級結(jié)構(gòu)

由兩條或更多的多肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)分子，還要具備四級結(jié)構(gòu)（quaternarystructre）才具有活性。在四級結(jié)構(gòu)中，每一條肽鏈都有特定且相對獨立的三級結(jié)構(gòu)，稱為該蛋白質(zhì)的一個亞基。多個亞基之間按照特定的方式以非共價鍵結(jié)合，形成特定的空間結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。在四級結(jié)構(gòu)中，亞基與亞基之間通過疏水鍵、氫鍵、離子鍵和范德華力等非共價鍵相互作用而聚合在一起。2023/2/148血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)示意圖血紅蛋白由4個亞基構(gòu)成的異四聚體，包括兩個α-亞基，兩個β-亞基。2023/2/149

蛋白質(zhì)一、二、三、四級結(jié)構(gòu)示意圖（B）二級結(jié)構(gòu)（α-螺旋）（A）一級結(jié)構(gòu)（C）三級結(jié)構(gòu)（B）二級結(jié)構(gòu)（β-折疊）（D）四級結(jié)構(gòu)血紅素輔基2023/2/150五、維持蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象的主要化學(xué)鍵

1.氫鍵氫鍵（hydrogenbond）是蛋白質(zhì)分子中最多的非共價鍵。是指當(dāng)氫原子與電負(fù)性很強(qiáng)的原子相連時，會帶上部分正電荷，與另一帶部分負(fù)電荷的原子產(chǎn)生靜電引力。2.離子鍵離子鍵（ionicinteractionorionicbond）又稱鹽鍵（saltbridge），是帶正電荷的基團(tuán)與帶負(fù)電荷的基團(tuán)之間所產(chǎn)生的靜電引力。

2023/2/151五、維持蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象的主要化學(xué)鍵

3.疏水鍵疏水鍵（hydrophobicinteraction）是指兩個疏水基團(tuán)為了避開水相而相互聚集在一起的作用力。4.范德華力范德華力（VanderWaalsinteractions）是指任何兩個原子間的距離保持范德華半徑時的一種靜電引力。5.二硫鍵二硫鍵（disulfidebondordisulfidebridge）由蛋白質(zhì)分子中兩個半胱氨酸殘基側(cè)鏈上的巰基（—SH）氧化脫氫產(chǎn)生。2023/2/152二硫鍵胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸2023/2/153蛋白質(zhì)分子中的主要次級鍵

離子鍵疏水鍵二硫鍵

氫鍵范德華力2023/2/154第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)與功能均有密切的關(guān)系。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其高級結(jié)構(gòu)，一級結(jié)構(gòu)含有其空間構(gòu)象的全部信息，而蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象決定蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能。通過對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)：①功能不同蛋白質(zhì)其氨基酸序列一定不同；②已經(jīng)闡明的數(shù)千種遺傳病都存在蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)異常；③不同物種具有相似功能的蛋白質(zhì)其一級結(jié)構(gòu)和構(gòu)象也相似。2023/2/155一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其構(gòu)象蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)相似則其功能也一致改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)可以直接影響其功能1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其構(gòu)象2023/2/1562.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)相似則其功能也一致2023/2/157胰島素的來源胰島素的一級結(jié)構(gòu)差異A-8A-9A-10B-30人蘇氨酸絲氨酸異亮氨酸蘇氨酸豬、狗蘇氨酸絲氨酸異亮氨酸丙氨酸牛丙氨酸絲氨酸纈氨酸丙氨酸羊丙氨酸甘氨酸纈氨酸丙氨酸馬蘇氨酸甘氨酸異亮氨酸丙氨酸兔蘇氨酸絲氨酸異亮氨酸絲氨酸3.改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)可以直接影響其功能2023/2/158正常β鏈：H-纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—谷氨酸—谷氨酸—異常β鏈：H-纈氨酸—組氨酸—亮氨酸—蘇氨酸—脯氨酸—纈氨酸—谷氨酸—

正常紅細(xì)胞鐮狀紅細(xì)胞2023/2/159二、空間構(gòu)象與功能的關(guān)系1.構(gòu)象決定性質(zhì)和功能蛋白質(zhì)根據(jù)構(gòu)象可分為纖維狀蛋白質(zhì)和球狀蛋白質(zhì)：纖維狀蛋白質(zhì)多為結(jié)構(gòu)蛋白；球狀蛋白質(zhì)主要是酶、調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和免疫球蛋白等。2.變構(gòu)改變活性（1）血紅蛋白變構(gòu)血紅蛋白的主要功能是對O2和CO2的運(yùn)輸。當(dāng)血紅蛋白結(jié)合氧之前叫脫氧血紅蛋白，分子構(gòu)象為緊張態(tài)（T態(tài)），當(dāng)血紅蛋白結(jié)合氧以后，α1β1與α2β2兩個二聚體彼此滑動15°，其構(gòu)象由T（tense）態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗沙趹B(tài)（R態(tài)），稱為氧合血紅蛋白。T態(tài)：亞基之間結(jié)合力強(qiáng)，氧合力弱R態(tài)：亞基之間結(jié)合力弱，氧合力強(qiáng)2023/2/1602023/2/161血紅蛋白結(jié)合氧前后構(gòu)象的變化

Hb(T態(tài))HbO2(R態(tài))α1β1α2β215o（2）血紅蛋白氧解離曲線2023/2/162（3）血紅蛋白運(yùn)氧能力影響因素PCO2、2,3-二磷酸甘油酸（2,3-BPG）、體溫升高，pH降低時，血紅蛋白氧合力減弱，氧解離曲線右移。2,3-BPG是糖酵解2,3-BPG支路中間產(chǎn)物，糖酵解加強(qiáng)，其含量增加，使血紅蛋白氧合力減弱，促進(jìn)氧分子釋放，氧解離曲線右移。CO使血紅蛋白氧合力增強(qiáng)，氧解離曲線左移。2023/2/163（4）變構(gòu)蛋白與變構(gòu)效應(yīng)一些物質(zhì)能與蛋白質(zhì)相互作用，稱為蛋白質(zhì)的配體。蛋白質(zhì)分子中與配體結(jié)合的部位稱為配體結(jié)合位點或配體結(jié)合域。變構(gòu)蛋白常有兩個或多個配體結(jié)合位點，他們可結(jié)合相同或不同的配體。其中能使蛋白質(zhì)變構(gòu)的配體叫變構(gòu)劑，變構(gòu)劑結(jié)合的位點又叫調(diào)節(jié)部位。變構(gòu)效應(yīng)分異促效應(yīng)（變構(gòu)劑與配體是不同物質(zhì)）和同促效應(yīng)（即協(xié)同效應(yīng)，變構(gòu)劑與配體是相同物質(zhì)）；協(xié)同效應(yīng)又分為正協(xié)同效應(yīng)和負(fù)協(xié)同效應(yīng)。2023/2/1643.蛋白質(zhì)構(gòu)象病2023/2/1652023/2/166一、一般性質(zhì)1.蛋白質(zhì)的紫外吸收特征蛋白質(zhì)分子中的肽鍵吸收220nm紫外線；蛋白質(zhì)分子中的酪氨酸和色氨酸殘基的吸收280nm紫外線。蛋白質(zhì)溶液對280nm紫外線的的吸光度與濃度成正比，用于蛋白質(zhì)定量分析。2023/2/1672.蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)蛋白質(zhì)能與某些試劑產(chǎn)生特殊的顏色反應(yīng)，可以用于對蛋白質(zhì)的定量分析。茚三酮反應(yīng)：蛋白質(zhì)分子游離氨基與茚三酮反應(yīng)，呈藍(lán)紫色。雙縮脲反應(yīng)：2分子尿素脫氨縮合成雙縮脲，堿性條件下與Cu2+螯合成紫紅色。蛋白質(zhì)分子中肽鍵可發(fā)生雙縮脲反應(yīng)。酚試劑反應(yīng)：含磷鉬酸-磷鎢酸，堿性條件下與蛋白質(zhì)生成深藍(lán)色（磷鉬藍(lán)和磷鎢藍(lán)混合物）。米倫試劑反應(yīng)、考馬斯亮籃顏色反應(yīng)3.氨基端反應(yīng)2,4-二硝基氟苯、丹磺酰氯、異硫氰酸苯酯可與肽鏈氨基端的α-氨基反應(yīng)，水解后得到相應(yīng)的衍生物，通過層析鑒定。可用于分析蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。2023/2/1684.蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點蛋白質(zhì)分子的α-氨基和α-羧基雖然都參與形成肽鍵，但是在蛋白質(zhì)的側(cè)鏈上仍然存在一些可電離的基團(tuán)，如天冬氨酸和谷氨酸殘基的β-羧基和γ-羧基，賴氨酸的ε-氨基、精氨酸的胍基和組氨酸的咪唑基等，它們有的呈酸式電離，有的呈堿式電離，因此，蛋白質(zhì)和氨基酸一樣可以電離成兼性離子。在某一pH條件下，蛋白質(zhì)的凈電荷為零，則該pH值為蛋白質(zhì)的等電點（pI）。2023/2/1692023/2/170蛋白質(zhì)的等電點二、大分子特性1.蛋白質(zhì)溶液是膠體溶液蛋白質(zhì)的分子量在一萬到百萬之間，分子的直徑在膠體顆粒的范圍（1~100nm）。因此，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶于水中，可以形成膠體溶液。由于蛋白質(zhì)表面分布有很多親水的基團(tuán)，會結(jié)合很多水分子，形成水化膜，使蛋白質(zhì)顆粒不容易聚集起來。另一方面，蛋白質(zhì)分子在溶液pH值不等于pI時，往往帶有同種電荷而相互排斥。因此，蛋白質(zhì)溶液是穩(wěn)定親水膠體溶液。2023/2/1712.沉降與沉降系數(shù)在離心力的作用下，蛋白質(zhì)顆粒發(fā)生沉降，對于某一特定蛋白質(zhì)顆粒，其沉降速度在單位離心力場強(qiáng)度下為一常數(shù)，稱為蛋白質(zhì)的沉降系數(shù)，用S（Svedberg，1S=10-13秒）表示。蛋白質(zhì)的沉降速度與蛋白質(zhì)的分子質(zhì)量和分子形狀有關(guān)，用沉降系數(shù)可以粗略地反映蛋白質(zhì)分子的大小。2023/2/1723.變性與復(fù)性天然蛋白質(zhì)在某些物理或化學(xué)因素作用下，其特定的天然空間構(gòu)象部分或全部改變，從而導(dǎo)致理化性質(zhì)改變和生物學(xué)活性的喪失，稱之為蛋白質(zhì)變性(denaturation)。變性蛋白質(zhì)表現(xiàn)為結(jié)晶性喪失、擴(kuò)散系數(shù)減小、溶解度降低、黏度增大、280nm吸光度增加、易被蛋白酶水解。2023/2/1733.變性與復(fù)性當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液的pH值接近其等電點，則加熱可以使蛋白質(zhì)形成較堅固的凝塊，該凝塊不溶于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，稱為蛋白質(zhì)凝固（coagulation）。有些蛋白質(zhì)變性是可逆的，當(dāng)變性程度較輕，去除使其變性的因素，能恢復(fù)或部分恢復(fù)其原來的空間構(gòu)象，并恢復(fù)其生物學(xué)活性，稱為蛋白質(zhì)復(fù)性（renaturation）。2023/2/1742023/2/175核糖核酸酶的變性與復(fù)性示意圖8M尿素或β-巰基乙醇透析第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離、純化與結(jié)構(gòu)分析一、蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)分子相互聚集從溶液中析出的現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)沉淀(precipitation)。使蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的因素主要有兩個：同種電荷和水化膜。如果破壞使蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的兩個因素（如調(diào)節(jié)溶液pH值至等電點或加入脫水劑），蛋白質(zhì)則會相互聚集而從溶液中析出沉淀。2023/2/1762023/2/177蛋白質(zhì)的沉淀示意圖1.鹽析法鹽析法（saltingout）是指向蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的中性鹽破壞蛋白質(zhì)的膠體穩(wěn)定性（中和電荷、破壞水化膜），從而使蛋白質(zhì)從溶液中析出沉淀的方法。常用的中性鹽：(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4等。沉淀下來的蛋白質(zhì)，一般不變性。2023/2/1782.有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)有機(jī)溶劑（如乙醇、丙酮等）沉淀蛋白質(zhì)，是利用它們的強(qiáng)親水性破壞水化膜，由于它們不能中和蛋白質(zhì)所帶電荷，因此，需要在等電點附近沉淀蛋白質(zhì)。在常溫下一般會發(fā)生變性，但是在低溫條件下，變性則發(fā)生得緩慢。2023/2/1793.重金屬離子沉淀蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)可與重金屬離子（如鉛、汞、銅、銀等）結(jié)合形成不溶性鹽而沉淀。需調(diào)節(jié)溶液的pH>pI。沉淀下來的蛋白質(zhì)一般發(fā)生了變性。2023/2/1804.生物堿試劑及某些酸類沉淀蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)也可以與生物堿試劑（苦味酸、鞣酸、鎢酸）或某