第一章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件1蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一

章StructureandFunctionofProtein主講教師：張濤世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件2第一章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其分離純化什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(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。蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)1.蛋白質(zhì)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(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)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(dá)80％。1）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用3）免疫保護(hù)作用4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)5）運(yùn)動(dòng)與支持作用6）控制生長和分化作用7）接受和傳遞信息的作用8）生物膜的功能2.蛋白質(zhì)具有多樣性的生物學(xué)功能3.氧化供能世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件6蛋白質(zhì)的分子組成

第一節(jié)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件7組成蛋白質(zhì)的元素主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件8

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。

測(cè)定生物樣品中的含氮量，就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件9三聚氰胺分子式：C3N6H6、C3N3(NH2)3

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件10一、氨基酸（aminoacid）

存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，除甘氨酸外，均屬L-α-氨基酸。氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件11（一）氨基酸的一般結(jié)構(gòu)

中心一個(gè)α

碳原子

Cα

連接一個(gè)氨基基團(tuán)NH2

一個(gè)羧基基團(tuán)COOH

一個(gè)氫原子H

一個(gè)不同的R基團(tuán)

側(cè)鏈

NH2HRCOOHCα世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件12L-氨基酸和D-氨基酸蛋白質(zhì)中只存在L-氨基酸世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件13非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸（二）氨基酸的分類科學(xué)出版社案例式教材《生物化學(xué)》課件14表2-1氨基酸的分類中文名英文名縮寫pKapI三字符一字符pK1（-COOH）pK2（-NH3+）pKR（R基）非極性疏水性氨基酸甘氨酸glycineGlyG2.349.605.97丙氨酸alanineAlaA2.349.696.01脯氨酸prolineProP1.9910.966.48纈氨酸valineValV2.329.625.97亮氨酸leucineLeuL2.369.605.98異亮氨酸isoleucineIleI2.369.686.02蛋氨酸methionineMetM2.289.215.74苯丙氨酸phenylalaninePheF1.839.135.48極性中性氨基酸酪氨酸t(yī)yrosineTyrY2.209.1110.075.66色氨酸t(yī)ryptophanTrpW2.389.395.89絲氨酸serineSerS2.219.155.68蘇氨酸t(yī)hreonineThrT2.119.625.87半胱氨酸cysteineCysC1.9610.288.185.07天冬酰胺asparagineAsnN2.028.805.41谷氨酰胺glutamineGlnQ2.179.135.65帶正電的堿性氨基酸賴氨酸lysineLysK2.188.9510.539.74組氨酸histidineHisH1.829.176.007.59精氨酸arginineArgR2.179.0412.4810.76帶負(fù)電的酸性氨基酸天冬氨酸asparticacidAspD1.889.603.652.77谷氨酸glutamicacidGluE2.199.674.253.22世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件151.非極性疏水性氨基酸甲硫氨酸世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件162.極性中性氨基酸世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件17+胱氨酸二硫鍵-HH二硫鍵的形成世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件183.帶正電荷的堿性氨基酸世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件194.帶負(fù)電荷的酸性氨基酸世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件20（三）氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件21在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件22pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI兼性離子陽離子陰離子世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件232.紫外吸收性質(zhì)

色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm

附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件243.呈色反應(yīng)

氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)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(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。茚三酮反應(yīng)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件25藍(lán)紫色化合物世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件26二、肽*肽鍵(peptidebond)是由一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。（一）肽與肽鍵氨基酸通過肽鍵縮合而成的化合物稱為肽(peptide)。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件27+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件28兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……由十個(gè)以內(nèi)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)。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件29多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件30氨基末端（N末端）：多肽鏈中有自由氨基的一端羧基末端（C末端）：多肽鏈中有自由羧基的一端多肽鏈有兩端絲氨酰-甘氨酰-酪氨酰-丙氨酰-亮氨酸(ser-gly-tyr-ala-leu)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件31肽單元（peptideunit）

參與肽鍵的6個(gè)原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件32肽鍵(C-N)具有部分雙鍵的性質(zhì)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件33（二）生物活性肽

1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件34①GSH保護(hù)含—SH基的蛋白質(zhì)或酶免受氧化劑損害②GSH對(duì)維護(hù)生物膜的完整性和功能有重要的意義③GSH的巰基有噬核特性，能與外源的噬電子毒物如致癌劑或藥物結(jié)合，從而阻斷其與DNA,RNA和蛋白質(zhì)的結(jié)合。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件35GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件36

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽

神經(jīng)肽(neuropeptide)2.多肽類激素及神經(jīng)肽世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件373.抗生素肽抗生素肽是一類能抑制或殺死細(xì)菌的多肽。如短桿菌肽A、短桿菌素S、纈氨霉素（valinomycin）和博來霉素（blemycin）等。

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件38蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

第二節(jié)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件39蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件40一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)高級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件41定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中從N－端到C－端的氨基酸排列順序。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件42一級(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)。目錄牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件43牛胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由英國化學(xué)家F.Sanger于1953年測(cè)定完成的。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件44二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)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，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。定義

主要的化學(xué)鍵：

氫鍵

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件45

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件46（一）-螺旋目錄世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件47α-螺旋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：(1)多個(gè)肽鍵平面通過α-碳原子旋轉(zhuǎn)，相互之間緊密盤曲成穩(wěn)固的右手螺旋。主鏈呈螺旋上升，每隔3.6個(gè)氨基酸殘基上升一圈，相當(dāng)于0.54nm，每個(gè)氨基酸殘基向上平移0.15nm。這與X線衍射圖符合。(2)相鄰兩圈螺旋之間借肽鍵中C＝O和NH形成許多鏈內(nèi)氫鍵，即每一個(gè)氨基酸殘基中的NH和前面相隔三個(gè)殘基的C＝O之間形成氫鍵（圖2-17B）。肽鏈中的全部肽鍵都可形成氫鍵，這是穩(wěn)定α-螺旋的主要因素。氫鍵的方向與螺旋長軸基本平行。(3)肽鏈中氨基酸側(cè)鏈R分布在螺旋外側(cè)，其形狀、大小及電荷影響α-螺旋的形成。酸性或堿性氨基酸集中的區(qū)域，由于同性電荷相斥，不利于α-螺旋形成；較大的R基(如苯丙氨酸、色氨酸、異亮氨酸)集中的區(qū)域，也妨礙α-螺旋形成；脯氨酸因其α-碳原子位于五元環(huán)上，不易扭轉(zhuǎn)，加之它是亞氨基酸，不易形成氫鍵，故不易形成上述α-螺旋；甘氨酸的R基為H，空間占位很小，也會(huì)影響該處螺旋的穩(wěn)定。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件48α-螺旋中的氫鍵角蛋白中的α-螺旋

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件49（二）-折疊世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件50是由伸展的多肽鏈組成的。折疊片的構(gòu)象是通過一個(gè)肽鍵的羰基氧和位于同一個(gè)肽鏈的另一個(gè)酰氨氫之間形成的氫鍵維持的。氫鍵幾乎都垂直于伸展的肽鏈.世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件51β-折疊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：

（1）多肽鏈充分伸展，肽鏈平面之間折疊成鋸齒狀，相鄰肽鍵平面間呈110°角。氨基酸殘基的R側(cè)鏈伸出在鋸齒的上方或下方。（2）依靠兩條肽鏈或一條肽鏈內(nèi)的兩段肽鏈間的C＝O與NH形成氫鍵，使構(gòu)象穩(wěn)定。（3）兩段肽鏈可以是平行的，也可以是反平行的。即前者兩條鏈從“N端”到“C端”是同方向的，后者是反方向的。平行的β-折疊結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)殘基的間距為0.65nm；反平行的β-折疊結(jié)構(gòu)間距則為0.70nm。β-折疊結(jié)構(gòu)的形式十分多樣，正、反平行能相互交替。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件52反平行-折疊和平行-折疊世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件53（三）-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件54（四）超二級(jí)結(jié)構(gòu)和模體（motif）指在多肽鏈內(nèi)順序上相互鄰近的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中靠近，彼此相互作用，形成規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件55鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體

鋅指結(jié)構(gòu)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件56三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學(xué)鍵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。（一）定義世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件57纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域大分子蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€(gè)或數(shù)個(gè)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(jié)構(gòu)域(domain)

。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件58細(xì)胞表面蛋白CD4分子4個(gè)相似結(jié)構(gòu)域世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件59肌紅蛋白(Mb)血紅素鐵原子世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件60肌紅蛋白的氨基酸分布

肌紅蛋白的空間模型。黃色示疏水性氨基酸，藍(lán)色示帶電荷的氨基酸，其他以白色表示。截面圖。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件61目錄世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件62亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)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)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)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(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件63血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)α鏈β鏈血紅素世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件64五、蛋白質(zhì)的分類根據(jù)蛋白質(zhì)的分子組成進(jìn)行分類單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)=蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分根據(jù)蛋白質(zhì)形狀和空間構(gòu)象進(jìn)行分類纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件65蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第三節(jié)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件66一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象和功能的基礎(chǔ)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件67（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件68有活性無活性有活性世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件69（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)案例：鐮狀紅細(xì)胞性貧血

N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈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，稱為“分子病”。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件70世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件71（a）正常紅細(xì)胞（b）鐮型紅細(xì)胞世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件72二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系目錄空間結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件73（一）蛋白質(zhì)的功能依賴于特定的空間結(jié)構(gòu)胰島素原轉(zhuǎn)變成胰島素世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件74首先合成的是一條108個(gè)氨基酸殘基的前胰島素原（preproinsulin）,然后經(jīng)剪切去掉N端24個(gè)氨基酸殘基的信號(hào)序列（signalsequence），形成84個(gè)氨基酸殘基的胰島素原(proinsulin)，同時(shí)在相應(yīng)的正確位置形成3個(gè)二硫鍵。當(dāng)激素在高爾基體包裝并分泌時(shí)，A、B鏈間33個(gè)殘基的C鏈才被切掉，形成具有兩條肽鏈的活性胰島素。信號(hào)肽部分是生物合成后向外分泌、輸送所需要的。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件75有活性無活性有活性世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件76（二）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變與疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象?。阂虻鞍踪|(zhì)折疊錯(cuò)誤或折疊不能導(dǎo)致構(gòu)象異常變化引起的疾病，稱為蛋白質(zhì)構(gòu)象病（proteinconformationaldiseases）。

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件77案例：克-雅氏病

(Creutzfeld-Jakobdisease,CJD)由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的人的神經(jīng)退行性病變。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常

疾病世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件78“朊病毒”（prion）最早是由美國加州大學(xué)Prusiner等提出的，Prusiner因這一發(fā)現(xiàn)而獲得1997年度的諾貝爾生理/醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。它是一組至今不能查到任何核酸，對(duì)各種理化作用具有很強(qiáng)抵抗力，傳染性極強(qiáng)的蛋白質(zhì)顆粒。朊病毒蛋白（prionprotein,PrP）是一類高度保守的糖蛋白，有兩種構(gòu)象：細(xì)胞型（正常型PrPc）和搔癢型（致病型PrPsc）。正常型朊蛋白（PrPc）廣泛表達(dá)于脊椎動(dòng)物細(xì)胞表面，二級(jí)結(jié)構(gòu)中僅存在α螺旋，它可能與神經(jīng)系統(tǒng)功能維持，淋巴細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及核酸代謝等有關(guān)。致病型朊病毒（PrPsc）有多個(gè)β折疊存在，是PrPc的構(gòu)象異構(gòu)體，兩者之間沒有共價(jià)鍵差異。PrPsc可脅迫PrPc轉(zhuǎn)化為PrPsc，實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制，并產(chǎn)生病理效應(yīng)；基因突變可導(dǎo)致細(xì)胞型PrPc中的α螺旋結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，至一定量時(shí)產(chǎn)生自發(fā)性轉(zhuǎn)化，β折疊增加，最終變?yōu)镻rPsc型；初始的和新生的PrPsc繼續(xù)攻擊另外兩個(gè)PrPc，這種類似多米諾效應(yīng)使PrPsc積累，直至致病。PrPsc可引起一系列致死性神經(jīng)變性疾病。這種與朊病毒蛋白構(gòu)象相關(guān)的疾病統(tǒng)稱為朊病毒病。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件79蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(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纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件80朊病毒病

已發(fā)現(xiàn)的人類朊病毒病有：庫魯?。╧urudisease）、腦軟化?。℅SS）、紋狀體脊髓變性病或克-雅氏?。–reutzfeldt-Jakobdisease,CJD）、新變異型CJD（newvariantCJD,nvCJD）或稱人類瘋牛病和致死性家族性失眠癥（fatalfamilialinsomnia,FFI）。

動(dòng)物的朊病毒病有：牛海綿狀腦病或稱瘋牛病（bovinespongiformencephalopathy,BSE）、羊騷癢癥（scrapie,SC）等。與朊病毒蛋白構(gòu)象相關(guān)的疾病統(tǒng)稱為朊病毒病。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件81第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其分離純化世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件82（一）兩性電離及等電點(diǎn)一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)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pH條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)(isoelectricpoint,pI)

當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH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，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件83（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1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達(dá)1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。

蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷水化膜世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件84+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件85（三）蛋白質(zhì)的紫外吸收性質(zhì)由于蛋白質(zhì)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(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件86四、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)

蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件87酚試劑呈色反應(yīng)

是最為常用的蛋白質(zhì)定量方法（Lowry法）

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件88（五）蛋白質(zhì)的變性與沉淀1、蛋白質(zhì)的變性(denaturation)在某些理化因素的作用下，蛋白質(zhì)中維系其空間結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵（甚至二硫鍵）斷裂，使其空間結(jié)構(gòu)遭受破壞，造成其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件89造成變性的因素如加熱、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。

變性的本質(zhì)——

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)。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件90

應(yīng)用舉例臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。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。

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件91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)象和功能，稱為復(fù)性。蛋白質(zhì)的復(fù)性(renaturation)

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件92世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件932、蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)沉淀。

變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件943、蛋白質(zhì)的凝固作用(proteincoagulation)

蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。

世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件95二、蛋白質(zhì)的分離和純化蛋白質(zhì)的各種理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)是提取與純化的依據(jù)世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件96（一）改變蛋白質(zhì)的溶解度常用方法有：鹽析有機(jī)溶劑沉淀調(diào)節(jié)pH

改變溫度等世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件97

鹽析(saltprecipitation)

是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面電荷被中和以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件98丙酮沉淀

使用丙酮沉淀時(shí)，必須在0～4℃低溫下進(jìn)行，丙酮用量一般10倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)被丙酮沉淀后，應(yīng)立即分離。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件99（二）根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小不同的分離方法常用方法：

離心超濾凝膠過濾等世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件1001．離心離心（centrifugation）分離是利用機(jī)械的快速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，將不同密度的物質(zhì)分離開來的方法。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件101超速離心超速離心法(ultracentrifugation)既可以用來分離純化蛋白質(zhì)也可以用作測(cè)定蛋白質(zhì)的分子量。蛋白質(zhì)在離心場(chǎng)中的行為用沉降系數(shù)(sedimentationcoefficient,S)表示，沉降系數(shù)與蛋白質(zhì)的密度和形狀相關(guān)。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件102因?yàn)槌两迪禂?shù)S大體上和分子量成正比關(guān)系，故可應(yīng)用超速離心法測(cè)定蛋白質(zhì)分子量，但對(duì)分子形狀的高度不對(duì)稱的大多數(shù)纖維狀蛋白質(zhì)不適用。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件103

透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開的方法。

超濾法

應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過有一定截留分子量的超濾膜，達(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。2．透析與超濾世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件1043．凝膠過濾凝膠過濾（gel-filtrationchromatography）是按照天然蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量大小進(jìn)行分離的技術(shù)，又稱為分子篩層析或排阻層析。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件105世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件106（三）根據(jù)蛋白質(zhì)電荷性質(zhì)的分離方法常用的方法有：離子交換層析電泳等電聚焦世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件1071．離子交換層析離子交換層析（ionexchangechromatography）是利用蛋白質(zhì)兩性解離特性和等電點(diǎn)作為分離依據(jù)的一種方法。世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件108世圖出版社教材《生物化學(xué)》課件1092.電泳蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或