蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

什么是生物化學(xué)？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)，它主要應(yīng)用化學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)的原理和方法，在分子水平上探討生命的本質(zhì)，即研究組成生物體的分子結(jié)構(gòu)與功能、物質(zhì)代謝與調(diào)節(jié)及遺傳信息傳遞的分子基礎(chǔ)與調(diào)控規(guī)律。現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五

一、生物化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

（一）敘述生物化學(xué)階段(初期階段)

（

18世紀(jì)中葉-20世紀(jì)初）

主要研究生物體的化學(xué)組成現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（二）動(dòng)態(tài)生物化學(xué)階段(蓬勃發(fā)展階段)

（20世紀(jì)初-20世紀(jì)中葉）

發(fā)現(xiàn)多種激素

確定生物體內(nèi)主要物質(zhì)的代謝途徑

發(fā)現(xiàn)人類(lèi)必需氨基酸、必需脂肪酸

及多種維生素

酶學(xué)研究進(jìn)一步深入（三）分子生物學(xué)時(shí)期（20世紀(jì)后半葉-至今）

在營(yíng)養(yǎng)學(xué)、內(nèi)分泌學(xué)、酶學(xué)、物質(zhì)代謝等方面都取得了很大的進(jìn)展。例如現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五Watson和Crick于1953年提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,是進(jìn)入分子生物學(xué)時(shí)期的標(biāo)志。

DNA克隆使基因操作無(wú)所不能基因組學(xué)及其他組學(xué)的研究現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（四）、我國(guó)科學(xué)家對(duì)生物化學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)1.古代用曲作酶催化谷物發(fā)酵2.吳憲等創(chuàng)立了血糖測(cè)定法，在蛋白質(zhì)研究中提出了蛋白質(zhì)變性學(xué)說(shuō)3.1965年我國(guó)科學(xué)家首先用人工的方法合成了具有生物學(xué)活性的牛胰島素4.在酶學(xué)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，生物膜結(jié)構(gòu)等方面都有舉世矚目的成就5.近年來(lái)在基因方面的研究也作出了重要貢獻(xiàn)現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五日常生活中的“生化現(xiàn)象”1.雞蛋要煮熟了吃2.子女和父母長(zhǎng)的很像3.通過(guò)丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（谷丙轉(zhuǎn)氨酶）的活性可以作為判斷肝臟疾病的指標(biāo)4.有的人喝酒之后會(huì)出現(xiàn)面部發(fā)紅的現(xiàn)象5.各種遺傳代謝病現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五二、當(dāng)代生物化學(xué)研究的主要內(nèi)容（一）理論１.生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)、核酸、酶物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)

糖類(lèi)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)；核苷酸、生物氧化3.基因信息傳遞及其調(diào)控

復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯；基因表達(dá)調(diào)控；

基因重組與基因工程4.有關(guān)專題

肝膽生化、血液生化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（二）實(shí)驗(yàn)

生物化學(xué)是一門(mén)實(shí)驗(yàn)性基礎(chǔ)學(xué)科。每一項(xiàng)重要理論的提出，都源于實(shí)驗(yàn)，又回過(guò)來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)將設(shè)想上升為理論，理論又在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的同時(shí)向?qū)嶒?yàn)提出新的要求。二者相輔相成，共同促進(jìn)了整個(gè)學(xué)科的發(fā)展?，F(xiàn)在是9頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五三、生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)*生物化學(xué)技術(shù)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的重要手段，與醫(yī)藥衛(wèi)生各學(xué)科關(guān)系密切。*生物化學(xué)理論與技術(shù)加快了臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展。*生物化學(xué)是多種考試的必考科目?，F(xiàn)在是10頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五四、生物化學(xué)的特點(diǎn)概念模糊，理論抽象，代謝繁雜，內(nèi)容枯燥?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五

五、如何學(xué)好生物化學(xué)三步曲：課前預(yù)習(xí)：了解大體內(nèi)容課時(shí)認(rèn)真：做好筆記課后復(fù)習(xí)：當(dāng)天，章后現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第1章StructureandFunctionofProtein現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五什么是蛋白質(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?，F(xiàn)在是14頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(zhì)研究的歷史1833年，從麥芽中分離淀粉酶；隨后從胃液中分離到類(lèi)似胃蛋白酶的物質(zhì)。1864年，血紅蛋白被分離并結(jié)晶。19世紀(jì)末，證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成了多種短肽。20世紀(jì)初，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)；完成胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五20世紀(jì)中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術(shù)相繼建立，促進(jìn)了蛋白質(zhì)研究迅速發(fā)展；1962年，確定了血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)90年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究的展開(kāi)?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性分布廣：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％，占細(xì)胞干重的70％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護(hù)作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)與支持作用參與細(xì)胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能所以,蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ),沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命.現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五組成蛋白質(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。現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五各種蛋白質(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/100g)=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)現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五一、組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸絕大多數(shù)屬于L--氨基酸

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-氨基酸（甘氨酸除外）?，F(xiàn)在是22頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸二、氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸yrp現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.59（四）側(cè)鏈基團(tuán)中含羧基的氨基酸是酸性氨基酸（五）側(cè)鏈基團(tuán)中含氨基的氨基酸是堿性氨基酸目錄現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五其它分類(lèi)方法:①酸堿:天冬谷酸，賴組精堿②芳香族:色、酪、苯丙③含硫:半胱氨酸、蛋氨酸④支鏈：亮、異亮、纈⑤酰胺：天冬酰胺、谷氨酰胺⑥R含羥基：蘇、絲、酪⑦縮寫(xiě)相近：色Trp、酪Tyr、蘇Thr⑧營(yíng)養(yǎng)必需氨基酸：色賴苯丙蛋，蘇亮異亮纈⑨生酮：亮、賴；生糖：芳香族+蘇、亮；生酮兼生糖：余

現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2注意點(diǎn)：

①為亞氨基酸，此氨基仍能與另一羧基形成肽鍵

②亞氨基的N在環(huán)中，移動(dòng)的自由度受限制，當(dāng)脯氨酸處于多肽鏈中時(shí)，往往形成轉(zhuǎn)角

③可被修飾為羥脯氨酸

現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)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值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽(yáng)離子陰離子現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五

利用不同氨基酸pI不同（在某一pH條件下帶電不同），可對(duì)它們進(jìn)行電泳分離。例：下列各氨基酸在pH6.0條件下電泳結(jié)果原點(diǎn)+-

AspGluGlyLysArg2.83.26.09.710.8現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)苯丙氨酸、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現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍(lán)紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物（例外：脯氨酸與茚三酮反應(yīng)呈黃色），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?，F(xiàn)在是36頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈肽鍵(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）氨基酸通過(guò)肽鍵連接而形成肽(peptide)現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五肽是由氨基酸通過(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，被稱為氨基酸殘基(residue)。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)。現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端C末端：多肽鏈中有游離α-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)?，F(xiàn)在是40頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五N末端C末端牛核糖核酸酶現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（二）體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽

1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五GSH過(guò)氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間的轉(zhuǎn)換現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五谷胱甘肽的作用1、還原性:保護(hù)蛋白質(zhì)分子中的巰基，維持細(xì)胞膜完整性及酶分子的活性；2、抗氧化：保護(hù)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)；3、解毒：噬核特性，與嗜電子毒物結(jié)合?，F(xiàn)在是44頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五

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)肽現(xiàn)在是45頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括:

高級(jí)結(jié)構(gòu)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)現(xiàn)在是47頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五定義:

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。一、氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)主要的化學(xué)鍵:

肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵?，F(xiàn)在是48頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五一級(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)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素?，F(xiàn)在是49頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)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)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

現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（一）參與肽鍵形成的6個(gè)原子在同一平面上參與肽鍵的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，C1和C2處平面對(duì)角，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元(peptideunit)

。現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五

肽單元(peptideunit)蛋白質(zhì)的主鏈骨架是由一系列剛性的肽平面所組成。肽鍵兩端的α-碳原子所形成的單鍵可自由旋轉(zhuǎn)，此旋轉(zhuǎn)決定了兩個(gè)肽平面的相對(duì)關(guān)系，從而使多肽鏈折疊、盤(pán)曲成高級(jí)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在是52頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(-turn)無(wú)規(guī)卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見(jiàn)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五-螺旋現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五基本特點(diǎn)

a、單鏈、右手螺旋b、氨基酸殘基側(cè)鏈位于螺旋的外側(cè)c、每一螺旋由3.6氨基酸殘基組成,螺距0.54nmd、每個(gè)殘基的-NH和前面相隔三個(gè)殘基的-CO之間形成氫鍵e、氫鍵方向與螺旋縱軸平行，鏈內(nèi)氫鍵是α螺旋穩(wěn)定的主要因素現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（三）-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是56頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五基本特征

a、肽鍵平面充分伸展,折疊成鋸齒狀，

b、氨基酸殘基側(cè)鏈交替位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方

c、維系依靠肽鏈間的氫鍵，氫鍵的方向與肽鏈長(zhǎng)軸垂直

d、肽鏈的N末端在同一側(cè)---順向平行，反之為反向平行。

現(xiàn)在是57頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（四）-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在-轉(zhuǎn)角現(xiàn)在是58頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五

a、肽鏈出現(xiàn)1800轉(zhuǎn)回折的“U”結(jié)構(gòu)

b、由第1個(gè)氨基酸殘基的C=O

與第4個(gè)氨基酸殘基的N-H形成氫鍵

現(xiàn)在是59頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五無(wú)規(guī)卷曲無(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)?，F(xiàn)在是60頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（五）模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)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)有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形式有3種：αα，βαβ，ββ?，F(xiàn)在是61頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是62頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五二個(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)象具有特殊生物學(xué)功能，稱為模體(motif)

。模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在是63頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體模體常見(jiàn)的形式現(xiàn)在是64頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（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)。

影響因素:側(cè)鏈基團(tuán)過(guò)大,產(chǎn)生位阻效應(yīng)連續(xù)多個(gè)同性氨基酸出現(xiàn)脯氨酸其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)甘氨酸的存在現(xiàn)在是65頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五三、在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)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。定義:（一）三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置現(xiàn)在是66頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五三級(jí)結(jié)構(gòu)的重要性：蛋白質(zhì)至少具有三級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)功能現(xiàn)在是67頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是68頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五肌紅蛋白(Mb)N端

C端現(xiàn)在是69頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域是三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū)分子量較大的蛋白質(zhì)?？烧郫B成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)?，F(xiàn)在是70頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊分子伴侶(chaperon)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?，F(xiàn)在是71頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用現(xiàn)在是72頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級(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)?，F(xiàn)在是73頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五由2個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中，若亞基分子結(jié)構(gòu)相同，稱之為同二聚體(homodimer)，若亞基分子結(jié)構(gòu)不同，則稱之為異二聚體(heterodimer)。血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是74頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五注意:⑴在具有四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)中，亞基單獨(dú)存在無(wú)活性⑵不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級(jí)結(jié)構(gòu)，有些蛋白質(zhì)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)也有生物活性

現(xiàn)在是75頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五五、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)現(xiàn)在是76頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五六、蛋白質(zhì)組學(xué)（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”?，F(xiàn)在是77頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研究:雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)點(diǎn)的定位、切取蛋白質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)譜分析（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義現(xiàn)在是78頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)現(xiàn)在是79頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（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)是高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵現(xiàn)在是80頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五天然狀態(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)活性現(xiàn)在是81頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能胰島素氨基酸殘基序號(hào)A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla現(xiàn)在是82頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（三）氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素(cytochromeC)，比較它們的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系?，F(xiàn)在是83頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病例：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，稱為“分子病”?，F(xiàn)在是84頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五肌紅蛋白/血紅蛋白含有血紅素輔基血紅素結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu)（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似現(xiàn)在是85頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五肌紅蛋白(myoglobin，Mb)肌紅蛋白是一個(gè)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有8段α-螺旋結(jié)構(gòu)。血紅素分子中的兩個(gè)丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的F8組氨酸殘基還與Fe2+形成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合?，F(xiàn)在是86頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白具有4個(gè)亞基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)亞基可結(jié)合1個(gè)血紅素并攜帶1分子氧。Hb亞基之間通過(guò)8對(duì)鹽鍵，使4個(gè)亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀蛋白?，F(xiàn)在是87頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五Hb與Mb一樣能可逆地與O2結(jié)合，Hb與O2結(jié)合后稱為氧合Hb。氧合Hb占總Hb的百分?jǐn)?shù)（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合現(xiàn)在是88頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線現(xiàn)在是89頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五協(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，稱為協(xié)同效應(yīng)。如果是促進(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negativecooperativity)現(xiàn)在是90頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五現(xiàn)在是91頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五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)。現(xiàn)在是92頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五變構(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，稱為變構(gòu)效應(yīng)?，F(xiàn)在是93頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。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?，F(xiàn)在是94頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(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?，F(xiàn)在是95頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五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-折疊正常瘋牛病瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變現(xiàn)在是96頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein現(xiàn)在是97頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五一、蛋白質(zhì)具有兩性電離的性質(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)。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)。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)現(xiàn)在是98頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五二、蛋白質(zhì)具有膠體性質(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)。顆粒表面電荷水化膜蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素:現(xiàn)在是99頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五+++++++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)的聚沉現(xiàn)在是100頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性在某些物理和化學(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。蛋白質(zhì)的變性(denaturation)現(xiàn)在是101頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五造成變性的因素: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)?，F(xiàn)在是102頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五變性后理化性質(zhì)的改變理化性質(zhì)改變：溶解度降低，黏度增加，結(jié)晶能力喪失等；生物學(xué)性質(zhì)改變：分子結(jié)構(gòu)松散，易被蛋白酶水解；生物學(xué)活性喪失現(xiàn)在是103頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五

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。

現(xiàn)在是104頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五若蛋白質(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(renaturation)?，F(xiàn)在是105頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五天然狀態(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)活性現(xiàn)在是106頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融匯相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。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)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。

蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)的凝固作用(proteincoagulation)現(xiàn)在是107頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰由于蛋白質(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?，F(xiàn)在是108頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。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(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測(cè)定蛋白質(zhì)溶液含量茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)現(xiàn)在是109頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein現(xiàn)在是110頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五一、透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的小分子化合物應(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。透析(dialysis)超濾法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。現(xiàn)在是111頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質(zhì)沉淀方法使用丙酮沉淀時(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?，F(xiàn)在是112頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五免疫沉淀法：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。現(xiàn)在是113頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五三、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將蛋白質(zhì)分離蛋白質(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?，F(xiàn)在是114頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星期五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)。幾種重要的蛋白質(zhì)電泳:現(xiàn)在是115頁(yè)\一共有127頁(yè)\編輯于星