生物化學(xué)課件之蛋白質(zhì)

生物化學(xué)課件之蛋白質(zhì)第1頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一主要內(nèi)容[教學(xué)時(shí)數(shù)]4學(xué)時(shí)[掌握內(nèi)容]：蛋白質(zhì)的基本組成單位和平均含氮量。20種氨基酸的名稱及三字母英文縮寫符號(hào)。氨基酸的理化性質(zhì)。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的定義及維系的鍵、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的定義及維系的鍵，肽單元和蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要類型，模體的概念。蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的定義及維系的鍵，結(jié)構(gòu)域的定義。蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的定義及維系的鍵，亞基的定義。蛋白質(zhì)變性的定義及影響因素，蛋白質(zhì)沉淀及維持蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定因素。蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的定義。[熟悉內(nèi)容]：氨基酸的分類，肽的概念基本結(jié)構(gòu)，蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)功能之間的關(guān)系。氨基酸和蛋白質(zhì)的紫外吸收作用。蛋白質(zhì)的分離和純化。[了解內(nèi)容]：生物活性肽，蛋白質(zhì)的模序結(jié)構(gòu)，分子病的定義。[自學(xué)內(nèi)容]：蛋白質(zhì)分類，多肽鏈中氨基酸的序列分析、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)測(cè)定第2頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)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。一、什么是蛋白質(zhì)?第3頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、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：普遍存在于生物界，動(dòng)物、植物、微生物主要是由蛋白質(zhì)構(gòu)成。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4頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）作為生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)作用（激素）3）免疫保護(hù)作用（抗體）4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ)（血紅蛋白、血漿運(yùn)鐵蛋白）5）運(yùn)動(dòng)與支持作用（肌動(dòng)蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白、肌原蛋白）6）控制生長(zhǎng)和分化（核蛋白）7）參與細(xì)胞間信息傳遞（受體蛋白）8)生物膜9)識(shí)別和記憶2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能3.氧化供能第5頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第二節(jié)第6頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、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7頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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)第8頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、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-氨基酸（甘氨酸除外）。第9頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.為a氨基酸（脯氨酸除外為a亞氨基酸）。2.是L型氨基酸（甘氨酸除外）。3.不同的氨基酸，其R側(cè)鏈不同，對(duì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和空間結(jié)構(gòu)有影響。第10頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一非極性疏水性氨基酸：脂肪族、芳香族、雜環(huán)極性中性氨基酸：羥基、酰胺、含巰基半胱氨酸、甘氨酸3.酸性氨基酸：羧基4.堿性氨基酸：氨基、胍基、咪唑基（二）氨基酸的分類*20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下:親水性氨基酸第11頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一甘氨酸

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12頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一色氨酸

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13頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一天冬氨酸

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

7.593.酸性氨基酸4.堿性氨基酸目錄第14頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）第15頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

半胱氨酸

+胱氨酸二硫鍵-HH第16頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離性質(zhì)2.紫外吸收性質(zhì)3.茚三酮反應(yīng)第17頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一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。1.兩性解離及等電點(diǎn)第18頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一等電點(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)。除堿性氨基酸外，其余氨基酸的等電點(diǎn)均小于pH7第19頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.紫外吸收色氨酸、酪氨酸、苯丙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20頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.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21頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第三節(jié)第22頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(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23頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的種類、數(shù)量和排列順序。一、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。第24頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）、肽鍵*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。是氨基酸的連接方式.第25頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵第26頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氨基酸殘基氨基酸在形成肽鏈時(shí)丟失了一分子水，肽鏈中的氨基酸分子已不完整,稱為氨基酸殘基(aminoacidresidue)。第27頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）肽（peptidepeptide）氨基酸借肽鍵相連而形成的化合物稱肽。根據(jù)氨基酸的組成個(gè)數(shù)可以依次稱為二肽、三肽、四肽……寡肽(oligopeptideoligopeptide)由10個(gè)以內(nèi)氨基酸連成的小肽多肽(polypeptide)由更多氨基酸連成的肽蛋白質(zhì)(protein)就是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈第28頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一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29頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（三）多肽鏈有方向性NH2MetPhePheCysSerThrValCOOH氨基末端(Ｎ－端)羧基末端(C－端)書寫多肽鏈時(shí)一般把氨基端放在左側(cè)，羧基端放在右側(cè)。蛋-苯丙-苯丙-半胱-絲-蘇-纈第30頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一主鏈：多肽鏈中由肽鍵連接成的長(zhǎng)鏈側(cè)鏈：各氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)所構(gòu)成的短鏈第31頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一級(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32頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的化學(xué)鍵氫鍵

疏水鍵鹽鍵配位鍵二硫鍵范德華力二、蛋白質(zhì)的構(gòu)象第33頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一氫鍵負(fù)電性很強(qiáng)的原子（如氧或氮）和與氧或氮共價(jià)結(jié)合的氫原子相互吸引，這種作用力稱為氫鍵。第34頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一疏水相互作用

由非極性基團(tuán)受到水分子排斥相互聚集在一起的作用力。第35頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一離子鍵由異性電荷間的靜電吸引形成的。第36頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一目錄第37頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（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)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38頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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39頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1.肽單元參與肽鍵的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

(peptideunit)

。蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的基本組成單位—肽鍵平面（肽單元）（peptideunit)第40頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一肽單元（肽鍵平面、酰胺平面）肽鍵中的Ｃ＝Ｏ和Ｃ－Ｎ均不能自由旋轉(zhuǎn)，肽鍵(-CONH-)中的４個(gè)原子和２個(gè)α碳原子(Cα)被約束在一個(gè)剛性平面（即肽鍵平面）上，構(gòu)成一個(gè)肽單元(peptideunit)。第41頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一肽鍵的特點(diǎn)是氮原子上的孤對(duì)電子與羰基具有明顯的共軛作用。C-N具有雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)組成肽鍵的原子處于同一平面。肽單位是剛性平面C-N相連的氫和氧與兩個(gè)a碳原子反向分布第42頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.-螺旋目錄以肽鍵平面為單位,以α-碳原子為轉(zhuǎn)折盤旋形成右手螺旋第43頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一a.以肽鍵平面為單位,以α-碳原子為轉(zhuǎn)折盤旋形成右手螺旋b.主鏈原子構(gòu)成螺旋的主體,側(cè)鏈(R基團(tuán)）在其外部。c.每3.6個(gè)氨基酸旋轉(zhuǎn)一周，螺距為0.54nm，每?jī)蓚€(gè)氨基酸之間的垂直距離為0.15nm，肽鍵平面與螺旋長(zhǎng)軸平行。d.氫鍵是a-螺旋穩(wěn)定的主要次級(jí)鍵，一個(gè)肽單位N上的氫原子與第四個(gè)肽單位羰基上的氧原子形成氫鍵，所有的肽鍵都可以形成氫鍵。作用：增強(qiáng)了機(jī)械強(qiáng)度，具有彈性第44頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一d.α-螺旋參數(shù)：每3.6個(gè)氨基酸殘基繞成一個(gè)螺圈(3600)螺距為0.540.54nmnm每個(gè)氨基酸殘基上升0.54/3.6=0.150.15nmnm第45頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.β-折疊（β-pleatedsheetsheet）肽鍵平面呈伸展的鋸齒狀排列形成的結(jié)構(gòu)稱β－折疊。第46頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一-折疊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.形狀2.穩(wěn)定鍵3.R基團(tuán)影響第47頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.β-轉(zhuǎn)角(β-turn)肽鏈出現(xiàn)1800回折的轉(zhuǎn)角處結(jié)構(gòu)稱為β-轉(zhuǎn)角。*常見(jiàn)于球狀蛋白質(zhì)分子表面*第一個(gè)殘基的C=O與第四個(gè)殘基的N-H形成氫鍵*第二個(gè)殘基常為脯氨酸Pro第48頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.無(wú)規(guī)卷曲(randomcoil)沒(méi)有確定規(guī)律性的肽鍵構(gòu)象常見(jiàn)于球狀蛋白質(zhì)分子中，在其它類型二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段之間起活節(jié)作用，有利于整條肽鏈盤曲折疊第49頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（三）超二級(jí)結(jié)構(gòu)在多肽鏈內(nèi)順序上相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中靠近，彼此相互作用，形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)（模體(motif)）。主要有三種形式α螺旋組合（α

α

），β折疊組合（βββ），α螺旋組合β折疊組合（βαβ）。主要是側(cè)鏈殘基作用的結(jié)果。第50頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體

鋅指結(jié)構(gòu)第51頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（四）結(jié)構(gòu)域大分子蛋白質(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，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。第52頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)側(cè)鏈原子的影響的影響R基的電荷性質(zhì)-多個(gè)帶相同電荷的氨基酸在肽鏈中連續(xù)出現(xiàn)（polyLys，polyGlu）R基的基團(tuán)大小-側(cè)鏈基團(tuán)較大的氨基酸殘基的集中部位(polyIle)脯氨酸，羥脯氨酸

都會(huì)妨礙α-螺旋的形成

β－折疊要求氨基酸殘基的側(cè)鏈較小第53頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（五）蛋白質(zhì)的三級(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。1定義二硫鍵(共價(jià)鍵)次級(jí)鍵：第54頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

肌紅蛋白(Mb)

N端C端第55頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2.分子伴侶分子伴侶(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。第56頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。(六）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的亞基之間相互作用，彼此以非共價(jià)鍵相連而形成更復(fù)雜的構(gòu)象，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)。第57頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)

第58頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第59頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第四節(jié)第60頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（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61頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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62頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，空間結(jié)構(gòu)及功能相似。

胰島素2.一級(jí)結(jié)構(gòu)不同，生物學(xué)功能各異。加壓素N-半胱-酪-苯丙-谷胺-天胺-半胱-脯-精-甘催產(chǎn)素----------亮--------------------------3.一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分相同其功能也相同。促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH)39肽1----------------24------------33-----39

活性必需部分種屬特異性4.一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分變化，其生物學(xué)活性也改變。基因突變、化學(xué)修飾定向改造關(guān)鍵氨基酸---藥物開(kāi)發(fā)5.一級(jí)結(jié)構(gòu)可幫助了解生物進(jìn)化。親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，氨基酸組成差異越大6.一級(jí)結(jié)構(gòu)變化與疾病第63頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)功能相似一級(jí)結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)功能不同表1-2哺乳類動(dòng)物胰島素氨基酸序列的差胰島素氨基酸殘基序號(hào)

B30A10A6A5AlaIleSerThr馬

AlaValSerAla羊

AlaValGlyAla牛

SerIleGlyThr兔

AlaIleSerThr狗

AlaIleSerThr豬

ThrIleSerThr人第64頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ACTH促腎上腺素皮質(zhì)激素MSH促黑激素第65頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第66頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一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)例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血

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”。例：糖尿病24位苯丙氨酸被亮氨酸取代第67頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一HbS與HbA的區(qū)別第68頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（一）蛋白質(zhì)的前體活化（二）蛋白質(zhì)的變構(gòu)現(xiàn)象1.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)系目錄血紅素結(jié)構(gòu)第69頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)第70頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一變構(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)。第71頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（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72頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(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73頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一瘋牛病中的蛋白質(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74頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一第五節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與分離純化ThePhysicalandChemicalCharactersandSeparationandPurificationofProtein第75頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、蛋白質(zhì)分子大小、形狀及分子量的測(cè)定分子篩層析法SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳生物質(zhì)譜第76頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固*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77頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

造成變性的因素?物理因素：高溫、高壓、紫外線、劇烈振蕩?化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、生物堿、尿素、重金屬

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)。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞，但不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)第78頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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。

變性作用的特征1生物活性的喪失2某些理化性質(zhì)的改變第79頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一若蛋白質(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)。蛋白質(zhì)的復(fù)性第80頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

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81頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、蛋白質(zhì)的兩性電離與等電點(diǎn)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)。

第82頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一*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)。第83頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、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84頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一+++++++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85頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

五、蛋白質(zhì)沉淀

在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會(huì)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。機(jī)制：中性鹽沉淀反應(yīng)、有機(jī)溶劑沉淀反應(yīng)、加熱沉淀反應(yīng)、重金屬鹽沉淀反應(yīng)、生物堿制劑沉淀反應(yīng)*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86頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一六、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。3.酚試劑反應(yīng)在堿性條件下，酪氨酸、色氨酸可與酚試劑生成；藍(lán)色化合物，藍(lán)色程度與蛋白質(zhì)的量成正比。第87頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一七、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88頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一八、蛋白質(zhì)的免疫學(xué)性質(zhì)1抗原2抗體3蛋白質(zhì)免疫學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用第89頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、蛋白質(zhì)的提取1材料的選擇2組織細(xì)胞的破碎

3提取第六節(jié)、蛋白質(zhì)的分離和純化的基本原理第90頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、蛋白質(zhì)的分離和純化1、透析及超濾法2、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀3、電泳4、層析5、超速離心第91頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（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。第92頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一超濾法應(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93頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一有機(jī)溶劑沉淀法作用原理:使蛋白質(zhì)脫去水化層,又能降低溶液的介電常數(shù)使蛋白質(zhì)表面電荷減少，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子聚集而沉淀。常用有機(jī)溶劑:甲醇、乙醇、丙酮缺點(diǎn)：常會(huì)使蛋白質(zhì)變性注意事項(xiàng):必須在低溫下操作，盡量縮短處理的時(shí)間，及時(shí)將蛋白質(zhì)中殘存的有機(jī)溶劑除去。（二）丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀第94頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一丙酮沉淀*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。第95頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一鹽析法(saltingout)定義:向蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽使蛋白質(zhì)沉淀稱為鹽析常用的中性鹽：硫酸銨、硫酸鈉、氯化鈉等作用原理:鹽離子與水親和力極強(qiáng)奪去蛋白質(zhì)的水化層,減少分子間靜電斥力特點(diǎn)：不破壞蛋白質(zhì)的構(gòu)象，蛋白質(zhì)不發(fā)生變性。第96頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一調(diào)節(jié)鹽析所用的鹽濃度和溶液的pH值，可將溶液中混合的各種蛋白質(zhì)逐個(gè)分開(kāi)。稱為分段鹽析法血漿清蛋白血漿球蛋白半飽和(NH4)2SO4飽和(NH4)2SO4第97頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一*

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98頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（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99頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一幾種重要的蛋白質(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100頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1：菌體(插入原核翻譯增強(qiáng)子)2：菌體(未插入原核翻譯增強(qiáng)子)3：蛋白A+OGP4：Marker原核翻譯增強(qiáng)子的作用第101頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（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102頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一蛋白質(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)又稱分子篩層析，利用各蛋白質(zhì)分子大小不同分離。親和層析：根據(jù)配基特異性的分離純化方法第103頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一目錄第104頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一目錄第105頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一N-內(nèi)含肽-C

幾丁質(zhì)結(jié)合蛋白

幾丁質(zhì)

19肽19肽

一次性獲得19肽

目的蛋白

載體蛋白層析介質(zhì)親和層析原理

:第106頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一幾丁質(zhì)雜蛋白19肽（目的蛋白）載體蛋白123第107頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（五）超速離心*超速離心法(ultracentrifugation)既可以用來(lái)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)。第108頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一因?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。第109頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、蛋白質(zhì)的分離與純化的類型根據(jù)溶解度不同的分離純化方法1等電點(diǎn)沉淀2鹽析沉淀3低溫有機(jī)溶劑沉淀法4溫度對(duì)蛋白質(zhì)溶解度的影響第110頁(yè)，共121頁(yè)，2023年，2月20日，星期一根據(jù)分子大小不同的分