緒論+第01章蛋白質(zhì)

生物化學(xué)的概念

生物化學(xué)（biochemistry)是研究生物體內(nèi)化學(xué)分子與化學(xué)反應(yīng)的科學(xué)，從分子水平探索生命現(xiàn)象的本質(zhì)。生物化學(xué)主要研究生物體分子結(jié)構(gòu)與功能，物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)，以及遺傳信息傳遞的分子基礎(chǔ)與調(diào)控規(guī)律。第1頁(yè)/共110頁(yè)第一頁(yè)，共111頁(yè)。生物化學(xué)發(fā)展

生物化學(xué)作為一門(mén)獨(dú)立的自然科學(xué),只有近200年的歷史。但是其發(fā)展非常迅速，目前已成為自然科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快、最引人注目的學(xué)科之一。第2頁(yè)/共110頁(yè)第二頁(yè)，共111頁(yè)。第一節(jié)生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史18世紀(jì)：起始研究18世紀(jì)－20世紀(jì)初：初期階段（對(duì)糖、脂及氨基酸進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究,發(fā)現(xiàn)了核酸)20世紀(jì)初蓬勃發(fā)展（發(fā)現(xiàn)了人類(lèi)必需氨基酸、脂肪酸及維生素、激素，獲得晶體酶）20世紀(jì)后半葉分子生物學(xué)的崛起第3頁(yè)/共110頁(yè)第三頁(yè)，共111頁(yè)。分子生物學(xué)的發(fā)展

50年代初發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)完成了胰島素的氨基酸全序列分析年提出DNA雙螺旋模型70年代重組DNA技術(shù)的建立80年代發(fā)現(xiàn)核酶（ribozyme)80年代中期提出人類(lèi)基因組計(jì)劃90年代啟動(dòng)人類(lèi)基因組計(jì)劃2001年2月公布了人類(lèi)基因組草圖第4頁(yè)/共110頁(yè)第四頁(yè)，共111頁(yè)。J.D.WastenandF.H.crickAveryWatsonandCrick第5頁(yè)/共110頁(yè)第五頁(yè)，共111頁(yè)。Dolly第6頁(yè)/共110頁(yè)第六頁(yè)，共111頁(yè)。第二節(jié)當(dāng)代生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容1、生物分子的結(jié)構(gòu)與功能

2、物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)

3、基因信息傳遞及其調(diào)控第三節(jié)生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)

生物化學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的必修課，講述正常人體的生物化學(xué)以及疾病過(guò)程中的生物化學(xué)相關(guān)問(wèn)題，與醫(yī)學(xué)有著緊密的聯(lián)系。第7頁(yè)/共110頁(yè)第七頁(yè)，共111頁(yè)。參考書(shū)：《生物化學(xué)》（第三版），王鏡巖主編，高等教育出版社《Biochemistry(Secondedition)》，Garrett&Grisham主編（影印版），教育部高等教育司推薦國(guó)外優(yōu)秀生命科學(xué)教學(xué)用書(shū)第8頁(yè)/共110頁(yè)第八頁(yè)，共111頁(yè)。生物化學(xué)期末成績(jī)計(jì)算方法生物化學(xué)期末成績(jī)分為3部分（期末考試、實(shí)驗(yàn)和綜述書(shū)寫(xiě)）。成績(jī)計(jì)算方式：期末考試65％實(shí)驗(yàn)平時(shí)成績(jī)15％實(shí)驗(yàn)考試5％綜述15％第9頁(yè)/共110頁(yè)第九頁(yè)，共111頁(yè)。

綜述的書(shū)寫(xiě)是素質(zhì)教育的一種形式。具體目的：學(xué)會(huì)查閱資料并提高對(duì)專(zhuān)業(yè)論文的閱讀和寫(xiě)作能力提高綜合能力和基本素質(zhì)。書(shū)寫(xiě)綜述目的第10頁(yè)/共110頁(yè)第十頁(yè)，共111頁(yè)。內(nèi)容要求1、綜述基本框架：由題目、中(英)文摘要、中(英)文關(guān)鍵詞、前言、正文、結(jié)束語(yǔ)、參考文獻(xiàn)七部分組成。2、正文不少于3000字。3、參考文獻(xiàn)要認(rèn)真閱讀，一般情況下不要選用綜述文章作為參考文獻(xiàn)。第11頁(yè)/共110頁(yè)第十一頁(yè)，共111頁(yè)。4、參考文獻(xiàn)不少于5篇，要按照規(guī)范的文獻(xiàn)引用格式：（1）

作者名字（一般寫(xiě)前3位）.文章題目.雜志名:出版時(shí)間,卷（期）:頁(yè)（××－××）（2）

作者名.書(shū)名.出版社.出版時(shí)間:頁(yè)（××－××）5、正文中論點(diǎn)要有相關(guān)參考文獻(xiàn)出處，并在正文相關(guān)內(nèi)容右上角用上標(biāo)標(biāo)出參考文獻(xiàn)序號(hào)，格式如：XX【序號(hào)】。6、綜述上交時(shí)間：在理論課結(jié)束前一周以班級(jí)為單位收齊上交。第12頁(yè)/共110頁(yè)第十二頁(yè)，共111頁(yè)。綜述的參考題目范圍如下1．生物芯片在XX中的應(yīng)用進(jìn)展2．蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展3．XX代謝紊亂與XX疾病4．XX致病基因的研究進(jìn)展5．分子伴侶（XX類(lèi)型）研究進(jìn)展6．XX細(xì)胞凋亡的研究進(jìn)展綜述文章1．生物芯片在XX中的應(yīng)用進(jìn)展2．蛋白質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展3．XX代謝紊亂與XX疾病4．XX致病基因的研究進(jìn)展5．分子伴侶（XX類(lèi)型）研究進(jìn)展6．XX細(xì)胞凋亡的研究進(jìn)展綜述文章第13頁(yè)/共110頁(yè)第十三頁(yè)，共111頁(yè)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第一章StructureandFunctionofProtein第14頁(yè)/共110頁(yè)第十四頁(yè)，共111頁(yè)。一、什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過(guò)肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。第15頁(yè)/共110頁(yè)第十五頁(yè)，共111頁(yè)。二、蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性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％。第16頁(yè)/共110頁(yè)第十六頁(yè)，共111頁(yè)。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(zhǎng)和分化7）接受和傳遞信息8）生物膜的功能9）某些生化藥物是蛋白質(zhì)或多肽2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能第17頁(yè)/共110頁(yè)第十七頁(yè)，共111頁(yè)。蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)第18頁(yè)/共110頁(yè)第十八頁(yè)，共111頁(yè)。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

。第19頁(yè)/共110頁(yè)第十九頁(yè)，共111頁(yè)。

各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為16％。由于體內(nèi)的含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，因此，只要測(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%蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)三聚氰胺(Melamine)，氰尿三酰胺。分子式C3H6N6，分子量126.15。氮含量占66%。第20頁(yè)/共110頁(yè)第二十頁(yè)，共111頁(yè)。一、氨基酸

——組成蛋白質(zhì)的基本單位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，且均屬L-α氨基酸（甘氨酸除外）。第21頁(yè)/共110頁(yè)第二十一頁(yè)，共111頁(yè)。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R第22頁(yè)/共110頁(yè)第二十二頁(yè)，共111頁(yè)。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（一）氨基酸的分類(lèi)*20種氨基酸的英文名稱(chēng)、縮寫(xiě)符號(hào)及分類(lèi)如下:第23頁(yè)/共110頁(yè)第二十三頁(yè)，共111頁(yè)。甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00纈氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

異亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非極性疏水性氨基酸目錄第24頁(yè)/共110頁(yè)第二十四頁(yè)，共111頁(yè)。色氨酸

tryptophanTryW

5.89絲氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTryY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

蘇氨酸

threonineThrT5.602.極性中性氨基酸目錄第25頁(yè)/共110頁(yè)第二十五頁(yè)，共111頁(yè)。天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴(lài)氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸目錄第26頁(yè)/共110頁(yè)第二十六頁(yè)，共111頁(yè)。幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）第27頁(yè)/共110頁(yè)第二十七頁(yè)，共111頁(yè)。

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH第28頁(yè)/共110頁(yè)第二十八頁(yè)，共111頁(yè)。（二）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。等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH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，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)。第29頁(yè)/共110頁(yè)第二十九頁(yè)，共111頁(yè)。pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽(yáng)離子陰離子第30頁(yè)/共110頁(yè)第三十頁(yè)，共111頁(yè)。2.紫外吸收色氨酸、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(jiǎn)便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收第31頁(yè)/共110頁(yè)第三十一頁(yè)，共111頁(yè)。3.茚三酮反應(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。第32頁(yè)/共110頁(yè)第三十二頁(yè)，共111頁(yè)。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(酰胺鍵）。（一）肽(peptide)第33頁(yè)/共110頁(yè)第三十三頁(yè)，共111頁(yè)。+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵第34頁(yè)/共110頁(yè)第三十四頁(yè)，共111頁(yè)。*肽(peptide)是由氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而形成的化合物。*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……*

肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱(chēng)為氨基酸殘基(residue)。*由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱(chēng)為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱(chēng)多肽(polypeptide)。第35頁(yè)/共110頁(yè)第三十五頁(yè)，共111頁(yè)。N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C末端：多肽鏈中有自由羧基的一端多肽鏈有兩端*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)。第36頁(yè)/共110頁(yè)第三十六頁(yè)，共111頁(yè)。N末端C末端牛核糖核酸酶第37頁(yè)/共110頁(yè)第三十七頁(yè)，共111頁(yè)。（二）幾種生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)第38頁(yè)/共110頁(yè)第三十八頁(yè)，共111頁(yè)。GSH過(guò)氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+第39頁(yè)/共110頁(yè)第三十九頁(yè)，共111頁(yè)。

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽

神經(jīng)肽(neuropeptide)2.多肽類(lèi)激素及神經(jīng)肽第40頁(yè)/共110頁(yè)第四十頁(yè)，共111頁(yè)。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)第41頁(yè)/共110頁(yè)第四十一頁(yè)，共111頁(yè)。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括

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)第42頁(yè)/共110頁(yè)第四十二頁(yè)，共111頁(yè)。定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。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。第43頁(yè)/共110頁(yè)第四十三頁(yè)，共111頁(yè)。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)。目錄第44頁(yè)/共110頁(yè)第四十四頁(yè)，共111頁(yè)。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

第45頁(yè)/共110頁(yè)第四十五頁(yè)，共111頁(yè)。（一）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。第46頁(yè)/共110頁(yè)第四十六頁(yè)，共111頁(yè)。

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(wú)規(guī)卷曲(randomcoil)

第47頁(yè)/共110頁(yè)第四十七頁(yè)，共111頁(yè)。（二）-螺旋(-helix)

目錄第48頁(yè)/共110頁(yè)第四十八頁(yè)，共111頁(yè)。第49頁(yè)/共110頁(yè)第四十九頁(yè)，共111頁(yè)。（三）-折疊(-pleatedsheet)

第50頁(yè)/共110頁(yè)第五十頁(yè)，共111頁(yè)。（四）-轉(zhuǎn)角(-turn

)和無(wú)規(guī)卷曲(randomcoil)-轉(zhuǎn)角無(wú)規(guī)卷曲是用來(lái)闡述沒(méi)有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。第51頁(yè)/共110頁(yè)第五十一頁(yè)，共111頁(yè)。（五）模體(motif)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，被稱(chēng)為模體(motif)。模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。第52頁(yè)/共110頁(yè)第五十二頁(yè)，共111頁(yè)。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體

鋅指結(jié)構(gòu)(Zincfinger)

（Loop）第53頁(yè)/共110頁(yè)第五十三頁(yè)，共111頁(yè)。（六）氨基酸殘基的側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是以一級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成-螺旋或β-折疊，它就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。第54頁(yè)/共110頁(yè)第五十四頁(yè)，共111頁(yè)。纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域（domain)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(chēng)為結(jié)構(gòu)域。第55頁(yè)/共110頁(yè)第五十五頁(yè)，共111頁(yè)。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

（tertiarystructure）疏水鍵、離子鍵、氫鍵、二硫鍵和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）定義第56頁(yè)/共110頁(yè)第五十六頁(yè)，共111頁(yè)。目錄第57頁(yè)/共110頁(yè)第五十七頁(yè)，共111頁(yè)。

肌紅蛋白(Mb)N端C端第58頁(yè)/共110頁(yè)第五十八頁(yè)，共111頁(yè)。（三）分子伴侶(chaperon)分子伴侶通過(guò)提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級(jí)結(jié)構(gòu)。*分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開(kāi)，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。*分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。*分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過(guò)程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。第59頁(yè)/共110頁(yè)第五十九頁(yè)，共111頁(yè)。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(chēng)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(chēng)為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。第60頁(yè)/共110頁(yè)第六十頁(yè)，共111頁(yè)。血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)

第61頁(yè)/共110頁(yè)第六十一頁(yè)，共111頁(yè)。第62頁(yè)/共110頁(yè)第六十二頁(yè)，共111頁(yè)。五、蛋白質(zhì)的分類(lèi)*根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分單純蛋白質(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)形狀纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)第63頁(yè)/共110頁(yè)第六十三頁(yè)，共111頁(yè)。六、蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念：蛋白質(zhì)組學(xué)是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。高通量、高效率第64頁(yè)/共110頁(yè)第六十四頁(yè)，共111頁(yè)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)第65頁(yè)/共110頁(yè)第六十五頁(yè)，共111頁(yè)。（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)系牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵第66頁(yè)/共110頁(yè)第六十六頁(yè)，共111頁(yè)。

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無(wú)活性第67頁(yè)/共110頁(yè)第六十七頁(yè)，共111頁(yè)。（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的空間結(jié)構(gòu)與功能

如：哺乳類(lèi)動(dòng)物的胰島素（三）氨基酸序列提供重要的生物進(jìn)化信息如：細(xì)胞色素C第68頁(yè)/共110頁(yè)第六十八頁(yè)，共111頁(yè)。（四）重要氨基酸與疾病例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血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(chēng)為“分子病”。第69頁(yè)/共110頁(yè)第六十九頁(yè)，共111頁(yè)。第70頁(yè)/共110頁(yè)第七十頁(yè)，共111頁(yè)。（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)系目錄第71頁(yè)/共110頁(yè)第七十一頁(yè)，共111頁(yè)。Hb與Mb一樣能可逆地與O2結(jié)合，Hb與O2結(jié)合后稱(chēng)為氧合Hb。氧合Hb占總Hb的百分?jǐn)?shù)（稱(chēng)百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。（二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧第72頁(yè)/共110頁(yè)第七十二頁(yè)，共111頁(yè)。肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線第73頁(yè)/共110頁(yè)第七十三頁(yè)，共111頁(yè)。*協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)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)合能力的現(xiàn)象，稱(chēng)為協(xié)同效應(yīng)。如果是促進(jìn)作用則稱(chēng)為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱(chēng)為負(fù)協(xié)同效應(yīng)

(negativecooperativity)第74頁(yè)/共110頁(yè)第七十四頁(yè)，共111頁(yè)。第75頁(yè)/共110頁(yè)第七十五頁(yè)，共111頁(yè)。O2血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進(jìn)入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動(dòng)。第76頁(yè)/共110頁(yè)第七十六頁(yè)，共111頁(yè)。變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)。第77頁(yè)/共110頁(yè)第七十七頁(yè)，共111頁(yè)。（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：若蛋白質(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。第78頁(yè)/共110頁(yè)第七十八頁(yè)，共111頁(yè)。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。這類(lèi)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。第79頁(yè)/共110頁(yè)第七十九頁(yè)，共111頁(yè)。瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常的PrP富含α-螺旋，稱(chēng)為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病第80頁(yè)/共110頁(yè)第八十頁(yè)，共111頁(yè)。第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofprotein第81頁(yè)/共110頁(yè)第八十一頁(yè)，共111頁(yè)。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，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(chēng)為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。第82頁(yè)/共110頁(yè)第八十二頁(yè)，共111頁(yè)。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(wàn)至100萬(wàn)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第83頁(yè)/共110頁(yè)第八十三頁(yè)，共111頁(yè)。+++++++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)的聚沉第84頁(yè)/共110頁(yè)第八十四頁(yè)，共111頁(yè)。三、蛋白質(zhì)的變性*蛋白質(zhì)的變性(denaturation)在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無(wú)序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。第85頁(yè)/共110頁(yè)第八十五頁(yè)，共111頁(yè)。

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)。第86頁(yè)/共110頁(yè)第八十六頁(yè)，共111頁(yè)。

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

第87頁(yè)/共110頁(yè)第八十七頁(yè)，共111頁(yè)。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(chēng)為復(fù)性(renaturation)。第88頁(yè)/共110頁(yè)第八十八頁(yè)，共111頁(yè)。

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無(wú)活性第89頁(yè)/共110頁(yè)第八十九頁(yè)，共111頁(yè)。*蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)自溶液中析出的現(xiàn)象稱(chēng)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。*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。

第90頁(yè)/共110頁(yè)第九十頁(yè)，共111頁(yè)。四、蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長(zhǎng)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。第91頁(yè)/共110頁(yè)第九十一頁(yè)，共111頁(yè)。五、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)⒈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)。⒉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(chēng)為雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。第92頁(yè)/共110頁(yè)第九十二頁(yè)，共111頁(yè)。第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化TheSeparationandPurificationofProtein第93頁(yè)/共110頁(yè)第九十三頁(yè)，共111頁(yè)。一、透析及超濾法*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(kāi)的方法。*超濾法

應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過(guò)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。第94頁(yè)/共110頁(yè)第九十四頁(yè)，共111頁(yè)。二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀*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。*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。第95頁(yè)/共110頁(yè)第九十五頁(yè)，共111頁(yè)。*

免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動(dòng)物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識(shí)別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成抗原抗體復(fù)合物的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。第96頁(yè)/共110頁(yè)第九十六頁(yè)，共111頁(yè)。三、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)中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過(guò)蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù),稱(chēng)為電泳(elctrophoresis)

。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。

第97頁(yè)/共110頁(yè)第九十七頁(yè)，共111頁(yè)。幾種重要的蛋白質(zhì)電泳*SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定。*等電聚焦電泳，通過(guò)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。*雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。第98頁(yè)/共110頁(yè)第九十八頁(yè)，共111頁(yè)。四、層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過(guò)一個(gè)固態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，根據(jù)溶液中待分離的蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待分離的蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，并以不同速度流經(jīng)固定相而達(dá)到分離蛋白質(zhì)的目的。第99頁(yè)/共110頁(yè)第九十九頁(yè)，共111頁(yè)。蛋白質(zhì)分離常用的層析方法*離子交換層析：利用各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同進(jìn)行分離。*凝膠過(guò)濾(gelfiltration)又稱(chēng)分子篩層析，