生物化學(xué)課件第三章 蛋白質(zhì)化學(xué)

第三章蛋白質(zhì)化學(xué)本章內(nèi)容蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的分類氨基酸的化學(xué)肽蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)及氨基酸的分離純化與測定蛋白質(zhì)化學(xué)Wearehere!Whereareweandhowdidwegethere?概念：蛋白質(zhì)（protein，簡寫pro):

是由20種L-氨基酸按一定的序列通過酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具較穩(wěn)定構(gòu)象并具一定生物功能的生物大分子。蛋白質(zhì)化學(xué)一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能1、功能多樣：蛋白質(zhì)功能的多樣性1)、催化作用幾乎所有的酶都是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)化學(xué)膜蛋白2）、生物體的結(jié)構(gòu)成分蛋白質(zhì)化學(xué)3）、運輸和儲存血紅蛋白在血中輸送氧肌紅蛋白在肌肉中輸送氧膜蛋白起運輸作用蛋白質(zhì)化學(xué)4）、運動作用：

動物的肌肉收縮、細菌的鞭毛運動蛋白質(zhì)化學(xué)5）、免疫保護作用抗體蛋白質(zhì)化學(xué)6）、激素作用：胰島素等7）、接受和傳遞信息的受體：

受體蛋白等8）、控制細胞生長、分化：

生長因子、阻遏蛋白9）、營養(yǎng)作用、記憶活動等方面起重要作用。2、功能復(fù)雜：蛋白質(zhì)功能的復(fù)雜性（酶催化功能受許多因素的影響，并表現(xiàn)出競爭性、可調(diào)節(jié)性等）蛋白質(zhì)化學(xué)二、蛋白質(zhì)的分類

分類原則：按分子形狀、分子組成、溶解度、生物功能（一）按分子形狀：球狀蛋白和纖維狀蛋白；

蛋白質(zhì)的分類1.纖維狀蛋白分子：種類:角蛋白、膠原蛋白、血纖維蛋白、肌纖維蛋白。功能:在生物體內(nèi)保護、支持、結(jié)締功能。四、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)膠原蛋白2.球蛋白分子：種類：血紅蛋白、肌紅蛋白、清蛋白、球蛋白、酶蛋白、激素蛋白、抗體等。分子組成簡單蛋白（按溶解度）結(jié)合蛋白（按輔基）清蛋白球蛋白谷蛋白醇溶蛋白精蛋白組蛋白硬蛋白核蛋白糖蛋白與蛋白聚糖脂蛋白色蛋白磷蛋白（二）按分子組成：簡單蛋白和結(jié)合蛋白；（三）按溶解度清蛋白、精蛋白、組蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、硬蛋白等。(四)按生物功能活性蛋白質(zhì):包括在生命過程中一切有活性的蛋白質(zhì)及其前體。如:激素蛋白質(zhì)、運輸?shù)鞍踪|(zhì)、保護或防御蛋白質(zhì)、毒蛋白質(zhì)等。非活性蛋白質(zhì)：這類型蛋白質(zhì)對生物體起保護或支持作用。如：硬蛋白、角蛋白。三、蛋白質(zhì)的組成（一）蛋白質(zhì)的元素組成：

C、H、O、N及少量的S

特點：N

在各種蛋白質(zhì)中的平均含量為16%

用定氮法可測定蛋白質(zhì)含量：

蛋白質(zhì)含量(g)=蛋白質(zhì)含氮量×6.25蛋白質(zhì)化學(xué)四、氨基酸的化學(xué)氨基酸（aminoacid,簡寫aa)：

蛋白質(zhì)的基本組成單位，是含氨基的羧酸。天然蛋白質(zhì)由20種氨基酸組成。氨基酸的化學(xué)（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)1、通式：α-氨基酸中α碳原子為不對稱碳原子（除甘氨酸）

氨基酸的化學(xué)2、

α-氨基酸的構(gòu)型：構(gòu)型：由于基團或原子在空間排列的不對稱性而引起的光學(xué)活性立體結(jié)構(gòu)稱立體構(gòu)型。立體構(gòu)型：氨基在左為L-型；氨基在右為D-型氨基酸的化學(xué)天然pr中的aa均為L-型；兩型aa的生理功能不同。氨基酸的化學(xué)（二）氨基酸的種類及結(jié)構(gòu)1、按結(jié)構(gòu)可分為：4大類（1）脂肪族側(cè)鏈：氨基酸的化學(xué)甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸絲氨酸脯氨酸蘇氨酸

天冬氨酸谷氨酸天冬酰胺谷氨酰胺半胱氨酸甲硫氨酸賴氨酸精氨酸（2）芳香族側(cè)鏈：苯丙氨酸酪氨酸氨基酸的化學(xué)（3）雜環(huán)氨基酸組氨酸色氨酸酸氨基酸的化學(xué)（4）雜環(huán)亞氨基酸脯氨酸氨基酸的化學(xué)2、按R基團的極性分：

極性氨基酸：

極性不帶電荷：絲、蘇、天冬酰胺、谷氨酰胺、酪、半胱、

極性帶負電荷：天冬、谷氨酸、(雙羧基)

極性帶正電荷：組、賴、精、(雙氨基)非極性氨基酸：甘、丙、纈、亮、異亮、苯丙、甲硫、脯、色氨基酸的化學(xué)3、按人體是否可合成來分：必需氨基酸：機體不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸。

賴、色、蘇、纈、甲硫、亮、異亮、苯丙半必需氨基酸：人體可合成，但幼兒期合成速度不能滿足需要。

組*、精*、非必需氨基酸：機體可自身合成的氨基酸。氨基酸的化學(xué)4、非蛋白質(zhì)氨基酸作為蛋白質(zhì)氨基酸合成的前體物質(zhì)非蛋白質(zhì)氨基酸也具有生物活性。如殺蟲殺菌作用，P45（三）氨基酸的重要理化性質(zhì)1、一般物理性質(zhì)：2、兩性解離與等電點（兩性性質(zhì)）：（1）氨基酸為兩性電解質(zhì)：

氨基酸的化學(xué)（2）aa解離方式取決于所處環(huán)境的pH：氨基酸的化學(xué)pH<PIpH>PIpH=PI在電場中，陽離子向負極移動；陰離子向陽極移動；調(diào)整pH，使aa凈電荷為零時，aa既不向陽極也不向陰極移動。FreeaminoacidsarealmostalwayszwitterionsCommentaryonthetopicofzwitterions:rs-mrs.fr/bip10/zwitter.htm（3）等電點（isoelectricpoint,縮寫為pI）規(guī)定aa凈電荷為為零時的溶液pH的為該aa的等電點氨基酸的化學(xué)（5）等電點的計算由式可知解離常數(shù)：氨基酸的化學(xué)R-R+R±K1=[R±][H+][R+]K2=[R±][R-][H+]由此可知：

已知在pI時，[R+]=[R-]，∴整理可得：K1K2=[R+]=[R±][H+][R±]K2K1[R-]=[H+][R±][H+]K1=[R±]K2[H+][H+]2氨基酸的化學(xué)兩邊取負對數(shù)：

-lg

[H+]2=-lg

K1－-lg

K2∵-lg

[H+]=pH-lg

K1=

pK1-lg

K2=

pK2∴2pH=pK1+pK2令pI為等電點時的pH，則

pI=?（pK1+pK2）Gly：pI=?（2.4+9.6)=5.97氨基酸的化學(xué)由此可知:

等電點相當(dāng)于該aa兩性離子狀態(tài)兩側(cè)

基團pK值之和的一半。

A、對側(cè)鏈R基不解離的中性氨基酸：

pI=1/2（pK1+pK2）即：等電點pH值與離子濃度無關(guān)，只取決于兼性離子兩側(cè)基團的pK值。pKavaluesofproteinfunctionalgroupsB、對有三個可解離基團的氨基酸：

如：酸性氨基酸、堿性氨基酸的pI計算：

a、先寫出其解離公式；

b、后取兼性離子兩側(cè)基團的pK值的平均值。如：天冬氨酸如賴氨酸：總結(jié)

a、各種aa的pI不同；

b、同一pH下，各種aa所帶電荷不同；

pH＜pI

：aa+pH＞pI：aa-

用離子交換、電泳將aa分開

c、處于pI時，aa溶解度最小，易沉淀；可分離aa。3、紫外吸收性質(zhì)：只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力，因其含有苯環(huán)共軛雙鍵的R側(cè)鏈。酪氨酸(Tyr)λmax：270nm苯丙氨酸(Phe)λmax

：259nm色氨酸(Trp)λmax

：279nm

所以，測樣品280nm處的光吸收值，可知溶液中蛋白質(zhì)濃度。此法快速簡便。在280nm有最大光吸收4、氨基酸的重要化學(xué)性質(zhì)（1）與茚三酮的反應(yīng)：

α-氨基酸與水合茚三酮溶液共熱，引起aa氧化脫氨、脫羧，生成蘭紫色化合物（Pro呈黃色），色深與溶液中氨基濃度成正比。氨基酸的化學(xué)應(yīng)用：可定性或定量測定各種氨基酸。

a、根據(jù)顏色深淺，在570（440）nm處測OD值，可知樣品中氨基酸含量。

b、定量釋放的CO2可用測壓法測量，計算出參加反應(yīng)的aa量。

c、蛋白質(zhì)和多肽亦可反應(yīng)，但靈敏度差。氨基酸的化學(xué)其他化學(xué)反應(yīng)與甲醛反應(yīng)與亞硝酸的反應(yīng)與二硝基氟苯（DNFB）的反應(yīng)異硫氰酸苯酯的反應(yīng)C-端測定P56-57與熒光胺的反應(yīng)與5，5’-雙硫基-雙(2-硝基苯甲酸)的反應(yīng)氨基酸的化學(xué)與甲醛的反應(yīng)：氨基酸的甲醛滴定法R—CH—COO-NH3+R—CH—COO-NH2+H+OH-中和滴定HCHOR—CH—COO-NHCH2OHHCHOR—CH—COO-N(CH2OH)2與亞硝酸的反應(yīng)HN2—CH—COOH+HNO2R-CH-COOH+N2RCH+H2O桑格(Sanger)反應(yīng)DNP-AA與異硫氰酸苯酯（PITC）的反應(yīng)—N=C=S+N—CH—COOHHHRPITC—N—C—N—CH—COOHHHRSPTC-氨基酸—N—CHRSNCCOPTH-氨基酸pH8.3無水HF重復(fù)測定多肽鏈N端氨基酸排列順序，設(shè)計出“多肽順序自動分析儀”Edman反應(yīng)PTH-AA一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。肽鏈中的氨基酸已非完整分子，稱氨基酸殘基(animoacidresidue);N=C0.127nm鍵長=0.132nmN-C0.148nm五、肽1）肽鍵具高度穩(wěn)定性；2）具雙鍵性質(zhì)，不能自由轉(zhuǎn)動；3）肽單元呈平面化和剛性性質(zhì)；4）C=O與—NH反式排列。肽平面或酰胺平面：組成肽單位的4個原子和2個相鄰的α碳原子都處于同一個平面內(nèi)，此剛性結(jié)構(gòu)的平面稱為肽平面或酰胺平面。肽單位：實際就是一個肽平面二.肽單位

肽鍵的四個原子和與之相連的兩個α-碳原子所組成的基團。

二面角

兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的Cα為定點而旋轉(zhuǎn)，繞Cα-N鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱φ角，繞C-Cα鍵旋轉(zhuǎn)的角度稱ψ角。φ和ψ稱作二面角，亦稱構(gòu)象角酰胺平面與α-碳原子之間形成的二面角（φ和ψ

）三、肽鏈中AA的排列順序和命名通常在多肽鏈的一端含有一個游離的-氨基，稱為氨基端或N-端；在另一端含有一個游離的-羧基，稱為羧基端或C-端。氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨基酸殘基為終點的排列順序。如下面的五肽可表示為：

Ser-Gly-Tyr-Val-Leu肽鍵和肽的結(jié)構(gòu)如圖所示絲氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸

多肽鏈結(jié)構(gòu)示意圖四、肽鏈間/內(nèi)的連接——二硫鍵：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)概念：由肽鏈中相應(yīng)部位上兩個半胱氨酸脫氫連接而成，此稱胱氨酸殘基，是連接肽鏈內(nèi)或肽鏈間的主要橋鍵。功能：穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)；賦予一定生物活力。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)二硫鍵的連接，

種類有多種

變性劑天然存在的活性肽活性肽(activepeptide)：存在于生物體內(nèi)，具各種特殊生物學(xué)功能的肽。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(1)谷光甘肽C—NH—-CH-C-NH-CH2COOHCH2=—O—=O—SH—COOH—CHNH2—CH2CH2αβγδ—γGlu-Cys-GlySS—γGlu-Cys-Gly︱還原型谷胱甘肽（GSH）氧化型谷胱甘肽（GSSG）2GSHGS-SG-2H+2H二硫鍵γ-GluCysGly（二）催產(chǎn)素和升壓素

均為9肽，第3位和第8位氨基酸不同。催產(chǎn)素使子宮和乳腺平滑肌收縮，具有催產(chǎn)和促使乳腺排乳作用。升壓素促進血管平滑肌收縮，升高血壓，減少排尿。牛催產(chǎn)素

Cys·Tyr·Ile·Gln·Asn·Cys·Pro·Leu·Gly-NH2

牛加壓素

Cys·Tyr·Phe·Gln·Asn·Cys·Pro·Arg·Gly-NH2（三）促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）

39肽，活性部位為第4~10位的7肽片段：

Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。（四）腦肽腦啡肽具有強烈的鎮(zhèn)痛作用（強于嗎啡），不上癮。Met-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leuβ-內(nèi)啡肽（31肽）具有較強的嗎啡樣活性與鎮(zhèn)痛作用。六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)格的界線，通常是將分子量在6000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質(zhì)。（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)定義：蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽連中AA的排列順序，包括二硫鍵的位置。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)2.一級結(jié)構(gòu)的意義例：胰島素胰臟中胰島β-細胞分泌的一種蛋白質(zhì)激素。功能：降低血糖。結(jié)構(gòu)：

A鏈：21aa；B鏈：30aa；

鏈間有兩對二硫鍵；在A鏈內(nèi)aa6和aa11間以二硫鍵連成小環(huán)。如：牛胰島素

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（二）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)概念：Pro空間結(jié)構(gòu)又稱Pro的構(gòu)象（高級結(jié)構(gòu)），指Pro分子中所有原子和基團在三維空間的排列及肽鏈的走向。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)1、蛋白質(zhì)分子中的非共價鍵：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（1）氫鍵：羧基上的氧與亞氨基上的氫原子所形成。作用：鏈內(nèi)維持二級結(jié)構(gòu)；鏈間為三、四級結(jié)構(gòu)所需。（2）疏水鍵：aa非極性側(cè)鏈形成。作用：維持三級結(jié)構(gòu)。（3）離子鍵：帶正負電荷的側(cè)鏈通過靜電引力形成。（4）范德華力：中性分子或原子間的作用力。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)次級鍵的特點與作用鍵能弱；數(shù)量多。所以，在維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中起重要作用。2、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1.二級結(jié)構(gòu)的定義蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈本身通過氫鍵沿一定方向盤繞、折疊而形成的構(gòu)象.它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。(注:二級結(jié)構(gòu)不涉及側(cè)鏈的構(gòu)象)主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲。（1）

α-螺旋(α-helix)

因肽鏈中aa殘基中的-NH與前三個aa的C=O間可形成氫鍵，使得肽鏈呈螺旋狀盤曲。氫鍵取向幾乎與中心軸平行。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)Pauling和Corey于1965年提出。多肽鏈中的各個肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺距為0.54nm,含3.6個氨基酸殘基；兩個氨基酸之間的距離為0.15nm;

每個aa殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100度.肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，每個氨基酸殘基的C=O氧與其后第四個氨基酸殘基的N-H氫形成氫鍵。絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)中的-螺旋幾乎都是右手螺旋。-螺旋都是由L-型氨基酸構(gòu)成的（Gly除外）。結(jié)構(gòu)特點(a)理想的右a螺旋。虛線代表氫鍵

綠色：C藍色：N紅色：O。此(b)右a螺旋。(c)左a螺旋。天然蛋白質(zhì)大部分為右手螺旋；（2）

β-折疊(β-pleatedsheet)

結(jié)構(gòu)特點：肽鏈伸展，按層排列,

在肽鏈的不同區(qū)段或不同肽鏈間形成氫鍵,維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)β-折疊有兩種類型平行：所有肽鏈的N端處于同一端，氫鍵不與肽鏈走向垂直。如：β-角蛋白。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)反平行：肽鏈的N端不處于同一端，氫鍵與肽鏈走向垂直。如：絲心蛋白。（3）β-轉(zhuǎn)角(β-turn)鏈內(nèi)形成氫鍵，多肽鏈出現(xiàn)180°的回折。此回折角稱β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)廣泛存在球狀蛋白中。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角（β-turn）為了緊緊折疊成緊密的球蛋白，多肽鏈常常反轉(zhuǎn)方向，成發(fā)夾形狀。一個氨基酸的羰基氧以氫鍵結(jié)合到相距的第四個氨基酸的氨基氫上。N—1CH—CC2CHN—HO=C3CHNC—4CH—NRRHOHRROHOβ-轉(zhuǎn)角經(jīng)常出現(xiàn)在連接反平行β-折疊片的端頭。（4）自由回轉(zhuǎn)(randomcoil)（亦稱無規(guī)則卷曲、自由繞曲）指無規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。通常酶蛋白的功能部位在此。3、超二級結(jié)構(gòu)(supersecondarystructures)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)指若干相鄰二級結(jié)構(gòu)單元組合彼此相互作用，形成有規(guī)則的在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體。此為二級結(jié)構(gòu)與三級結(jié)構(gòu)間的一種過渡構(gòu)象。如：αα，β×β；βαβ；等。4、結(jié)構(gòu)域(domains)：多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步繞曲折疊而成的相對獨立的三維實體稱結(jié)構(gòu)域。具有部分生物學(xué)功能。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)甘油醛3-P脫氫酶結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域與三級結(jié)構(gòu)的關(guān)系蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多肽鏈

二級結(jié)構(gòu)

超二級結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)域

三級結(jié)構(gòu)1、

定義

多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，沿三維空間多方向卷曲，進一步盤曲折疊形成特定的球狀分子結(jié)構(gòu)。

在三級結(jié)構(gòu)中，具有極性側(cè)鏈基團的AA殘基幾乎全部在分子的表面,而非極性殘基則被埋于分子內(nèi)部,不與水接確.而形成疏水的核心。三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)則卷曲

空穴α-螺旋2.維持三級結(jié)構(gòu)的作用力氫鍵范德華力疏水鍵（疏水相互作用）離子鍵（鹽鍵）二硫鍵疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用，它是使蛋白質(zhì)多肽鏈進行折疊的主要驅(qū)動力。3、三級結(jié)構(gòu)的特征：含多種二級結(jié)構(gòu)單元；有明顯的折疊層次；是緊密的球狀或橢球狀實體；分子表面有一空穴(活性部位)；疏水側(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水側(cè)鏈暴露在分子表面。實例：肌紅蛋白4、肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能（1）肌紅蛋白的功能：哺乳動物肌肉中儲存氧并運輸氧的蛋白。（2）肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)特點：1963年，Kendrew

a.一條多肽鏈，153個氨基酸殘基，一個血紅素輔基，分子量17600道爾頓。

b.肌紅蛋白的整個分子具有外圓中空的不對稱結(jié)構(gòu)，肽鏈共折疊成8段長度不等的-螺旋體（A-H），最長的有23個氨基酸殘基，最短的有7個氨基酸殘基。拐彎處多由Pro、Ser、Ile、Thr等組成。

c.具有極性側(cè)鏈的氨基酸殘基分布于分子表面，而帶非極性側(cè)鏈的氨基酸殘基多分布于分子內(nèi)部，使肌紅蛋白成為可溶性蛋白。肌紅蛋白血紅素輔基抹香鯨肌紅蛋白（Myoglobin）的三級結(jié)構(gòu)5、煤氣中毒的機制一氧化碳（CO）也能與血紅素Fe原子結(jié)合。由于CO與血紅素的結(jié)合能力是O2的200倍，因此，人體吸入少量的CO即可完全抑制肌紅蛋白或血紅蛋白與O2的結(jié)合，從而造成缺氧死亡。急救方法是盡快將病人轉(zhuǎn)移到富含O2的環(huán)境中（如新鮮空氣、純氧氣或高壓氧氣），使與血紅素結(jié)合的CO被O2置換出來。

6、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)

四級結(jié)構(gòu)是指由兩個或兩個以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈按一定方式聚合而成的特定構(gòu)象的蛋白質(zhì)分子。其中每條多肽鏈稱為亞基。通常亞基只有一條多肽鏈，但有的亞基由兩條或多條多肽鏈組成，這些多肽鏈間多以二硫鍵相連亞基單獨存在時無生物學(xué)活性。一般來說具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白屬于寡聚蛋白。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)2.維持蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)的主要作用力在蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)中，亞基之間的作用力主要包括：氫鍵、離子鍵、范德華力和疏水鍵。即亞基之間主要是通過次級鍵彼此締合在一起。疏水鍵是最主要的作用力。3.血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能（1）血紅蛋白的結(jié)構(gòu)特點：a.是四個亞基的寡聚蛋白，574個AA殘基，分子量65000b.是由相同的兩條鏈和兩條鏈組成四聚體22，成人的血紅蛋白為22、胎兒的血紅蛋白為22c.鏈由141AA殘基組成，鏈由146AA殘基組成。四條肽鏈的三級結(jié)構(gòu)與肌紅蛋白相似，各自內(nèi)部有一個血紅素輔基。（2）血紅蛋白的功能：存在于動物血液的紅細胞中，具有運輸O2和CO2的功能；血紅蛋白還能和H+結(jié)合，從而可以維持體內(nèi)pH.血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)血紅素輔基化學(xué)鍵共價鍵次級鍵肽鍵二硫鍵氫鍵疏水鍵鹽鍵范德華力一級結(jié)構(gòu)二、三、四級結(jié)構(gòu)三、四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中的共價鍵與次級鍵蛋白質(zhì)的四種結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的排列順序。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)卷曲、折疊而成。通常分為二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定的方法?七、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系(一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與生物功能1、一級結(jié)構(gòu)的變化可能引起蛋白質(zhì)功能的變化蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系2、同功能的Pro具有相似一級結(jié)構(gòu)：不同來源的胰島素都由A、B鏈，51個aa組成，但一級結(jié)構(gòu)的aa種類并不完全相同。同功蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的種屬差異性

細胞色素C是真核細胞線粒體內(nèi)膜上一種含F(xiàn)e的蛋白質(zhì)，在生物氧化中起傳遞電子的作用。通過植物、動物和微生物等數(shù)百種生物的細胞色素C一級結(jié)構(gòu)的研究表明：（1）親緣關(guān)系越近，AA順序的同源性越大。（2）盡管不同生物間親緣關(guān)系差別很大，但與細胞色素C功能密切相關(guān)的AA順序卻有共同之處，即保守順序不變不同生物與人的細胞色素C相比較AA差異數(shù)目黑猩猩0雞、火雞13

牛豬羊10海龜15

狗驢11小麥35

粗糙鏈孢霉43酵母菌44生物與人不同的AA數(shù)目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠10牛、豬、羊、狗11馬12雞、火雞13響尾蛇14海龜15金槍魚21角餃23小蠅25蛾31小麥35粗早鏈孢霉43酵母44不同生物與人的Cytc的AA差異數(shù)目根據(jù)細胞色素C的順序種屬差異建立起來的進化樹圓圈代表分歧點3、一級結(jié)構(gòu)改變引起的分子?。喝纾虹牭缎拓氀⊙t蛋白僅一級結(jié)構(gòu)：

β6Glu換成β6Val

由此引起三級結(jié)構(gòu)多一疏水鍵，四級結(jié)構(gòu)發(fā)生線性締合，使之不正常地聚集成纖維狀血紅蛋白，致使紅細胞變形成鐮刀狀,輸氧功能下降,細胞脆弱易溶血.蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系正常紅細胞鐮刀形紅細胞正常型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys---β鏈

谷氨酸鐮刀型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys---β鏈

纈氨酸谷A（極性）纈A（非極性）(了解)由于纈氨酸上的非極性基團與相鄰非極性基團間在疏水力作用下相互靠攏，并引發(fā)所在鏈扭曲為束狀，整個蛋白質(zhì)由球狀變?yōu)殓牭缎?，與氧結(jié)合功能喪失，導(dǎo)致病人窒息甚至死亡，但病人可抗非洲瘧疾。3.一級結(jié)構(gòu)的局部斷裂與蛋白質(zhì)的激活胰島素原與胰島素（牛胰島素原的激活）

ArgLysArg（C肽）（二）蛋白質(zhì)構(gòu)象與功

能的關(guān)系

蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，活性喪失。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系別（變）構(gòu)作用：含亞基的蛋白質(zhì)由于一個亞基的構(gòu)象改變而引起其余亞基和整個分子構(gòu)象、性質(zhì)和功能發(fā)生改變的作用。因別構(gòu)而產(chǎn)生的效應(yīng)稱別構(gòu)效應(yīng)。血紅蛋白是別構(gòu)蛋白，O2結(jié)合到一個亞基上以后，影響與其它亞基的相互作用。肌紅蛋白血紅蛋白在肺部O2的壓力在毛細血管中O2的壓力飽和度00.5120406080100120O2壓力八、蛋白質(zhì)的性質(zhì)

蛋白質(zhì)的性質(zhì)與其分子大小、結(jié)構(gòu)及其組成——aa的性質(zhì)密切相關(guān)。(一）分子量：

Pr為高分子有機物，分子量幾千—幾千萬。分子量測定方法：滲透壓法；

超速離心法；凝膠過濾法；聚丙烯酰胺電泳法等。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)(二)粘度蛋白質(zhì)分子體積很大,且表面水化作用(-R極性基團)→蛋白質(zhì)液體流動阻力大→粘度大.如果表面帶電荷→增加水化層厚度→使粘度更大.(三)滲透壓和透析蛋白質(zhì)分子量很大,摩爾濃度很小,滲透壓很低.由于蛋白質(zhì)分子體積很大,不能透過半透膜,而小分子物質(zhì)能透過半透膜,這樣可把蛋白質(zhì)分子與小分子物質(zhì)分開,這個過程叫透析.（四）兩性電離與等電點蛋白質(zhì)的性質(zhì)應(yīng)用電泳法：分離各種蛋白質(zhì)；鑒定蛋白質(zhì)的純度。此多用于科研、生產(chǎn)、臨床診斷等。（五）膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)水溶液為親水膠體。布郎運動、丁達爾現(xiàn)象、電泳現(xiàn)象，不能透過半透膜，具有吸附能力蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的原因：1）表面形成水膜（水化層）；2）電荷作用。蛋白質(zhì)的性質(zhì)丁達爾現(xiàn)象（六）蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)蛋白質(zhì)沉淀的條件:1.脫去水化層

2.除去表面電荷1.加高濃度鹽類（鹽析）：加鹽使蛋白質(zhì)沉淀析出。分段鹽析：調(diào)節(jié)鹽濃度，可使混合蛋白質(zhì)溶液中的幾種蛋白質(zhì)分段析出。血清球蛋白（50%(NH4)2SO4飽和度），清蛋白（飽和(NH4)2SO4)。2.加有機溶劑3.加重金屬鹽4.加生物堿試劑單寧酸、苦味酸、鉬酸、鎢酸、三氯乙酸能沉淀生物堿，稱生物堿試劑。（七）蛋白質(zhì)的變性

（denaturation)1、概念：許多理化因素能破壞pro分子三維結(jié)構(gòu)中的氫鍵及其它弱鍵，導(dǎo)致pro活性喪失的現(xiàn)象。1）分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變：次級鍵破壞；2）分子表面結(jié)構(gòu)改變：疏水基團暴露。主要標(biāo)志：生物功能的喪失。蛋白質(zhì)的性質(zhì)2、變性蛋白在性質(zhì)上的變化1）溶解度降低；2）二、三級結(jié)構(gòu)破壞，但肽鍵未破壞，故其組成和分子量不變；3）化學(xué)反應(yīng)基團增加；4）失去螺旋結(jié)構(gòu)，對稱性下降，結(jié)晶能力喪失；5）對蛋白酶水解敏感性增加；6）生物活性降低或全部喪失。蛋白質(zhì)的性質(zhì)3、使蛋白質(zhì)變性的理化因素：1）物理因素：加熱、激烈振蕩、超聲波、

χ-射線、紫外線等；2）化學(xué)因素：A酸堿破壞鹽鍵；B乙醇、丙酮等有機溶劑進入pr間隙與之形成氫鍵，破壞pr分子內(nèi)各弱鍵；C脲溶液、鹽酸胍及某些去垢劑(SDS)可破壞氫鍵，暴露巰基，強化酸堿的破壞作用。蛋白質(zhì)的性質(zhì)4、可逆變性與不可逆變性可逆變性：凡變性未超過限度，pr活性可恢復(fù);

如：胃酶在