第01章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能課件

生物化學

人衛(wèi)七版皖醫(yī)生物化學教研室2012年2月緒論主講人：孫玲玲sunll@什么是生物化學？生物化學（biochemistry）

是研究生物體內(nèi)化學分子與化學反應的科學，它主要應用化學、物理學、數(shù)學的原理和方法，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與調(diào)控規(guī)律。

一、生物化學發(fā)展簡史

（一）敘述生物化學階段(初期階段)

（18世紀中葉-20世紀初）

主要研究生物體的化學組成（二）動態(tài)生物化學階段(蓬勃發(fā)展階段)

（20世紀初-20世紀中葉）

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)人類必需氨基酸、必需脂肪酸

及多種維生素

酶學研究進一步深入（三）分子生物學時期（20世紀后半葉-至今）

在營養(yǎng)學、內(nèi)分泌學、酶學、物質(zhì)代謝等方面都取得了很大的進展。例如Watson和Crick于1953年提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,是進入分子生物學時期的標志。

DNA克隆使基因操作無所不能基因組學及其他組學的研究二、當代生物化學研究的主要內(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、脂類、蛋白質(zhì)；核苷酸、生物氧化3.基因信息傳遞及其調(diào)控

復制、轉(zhuǎn)錄、翻譯；基因表達調(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、信號轉(zhuǎn)導（二）實驗

生物化學是一門實驗性基礎學科。每一項重要理論的提出，都源于實驗，又回過來指導實驗。實驗將設想上升為理論，理論又在指導實驗的同時向?qū)嶒炋岢鲂碌囊?。二者相輔相成，共同促進了整個學科的發(fā)展。三、生物化學與醫(yī)學*生物化學技術(shù)是基礎醫(yī)學研究的重要手段，與醫(yī)藥衛(wèi)生各學科關(guān)系密切。*生物化學理論與技術(shù)加快了臨床醫(yī)學的發(fā)展。*生物化學是多種考試的必考科目。四、生物化學的特點概念模糊，理論抽象，代謝繁雜，內(nèi)容枯燥。

五、如何學好生物化學三步曲：

課前預習：了解大體內(nèi)容課時認真：做好筆記課后復習：當天，章后蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第1章StructureandFunctionofProtein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)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世紀末，證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成了多種短肽。20世紀初，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)；完成胰島素一級結(jié)構(gòu)測定。20世紀中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術(shù)相繼建立，促進了蛋白質(zhì)研究迅速發(fā)展；1962年，確定了血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)。20世紀90年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究的展開。蛋白質(zhì)的生物學重要性分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細胞的各個部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：蛋白質(zhì)是細胞內(nèi)最豐富的有機分子，占人體干重的45％，占細胞干重的70％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達80％。1.蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲運動與支持作用參與細胞間信息傳遞2.蛋白質(zhì)具有重要的生物學功能3.氧化供能所以,蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎,沒有蛋白質(zhì)就沒有生命.蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)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，個別蛋白質(zhì)還含有碘。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）。H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H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)進行分類(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸(三)側(cè)鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸yrp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)鏈基團中含羧基的氨基酸是酸性氨基酸（五）側(cè)鏈基團中含氨基的氨基酸是堿性氨基酸目錄其它分類方法: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縮寫相近：色Trp、酪Tyr、蘇Thr⑧營養(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

幾種特殊氨基酸

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

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，移動的自由度受限制，當脯氨酸處于多肽鏈中時，往往形成轉(zhuǎn)角

③可被修飾為羥脯氨酸

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(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子

利用不同氨基酸pI不同（在某一pH條件下帶電不同），可對它們進行電泳分離。例：下列各氨基酸在pH6.0條件下電泳結(jié)果原點+-AspGluGlyLysArg2.83.26.09.710.8（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（三）氨基酸與茚三酮反應生成藍紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍紫色化合物（例外：脯氨酸與茚三酮反應呈黃色），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。四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基脫水縮合而形成的化學鍵。（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵肽是由氨基酸通過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為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。由十個以內(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)。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)。N末端C末端牛核糖核酸酶（二）體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間的轉(zhuǎn)換谷胱甘肽的作用1、還原性:保護蛋白質(zhì)分子中的巰基，維持細胞膜完整性及酶分子的活性；2、抗氧化：保護細胞的結(jié)構(gòu)；3、解毒：噬核特性，與嗜電子毒物結(jié)合。

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)肽蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein

第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括:

高級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)定義:

蛋白質(zhì)的一級結(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)的一級結(jié)構(gòu)主要的化學鍵:

肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學功能的基礎，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)二級結(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:

主要的化學鍵：氫鍵

（一）參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上參與肽鍵的6個原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，C1和C2處平面對角，此同一平面上的6個原子構(gòu)成了所謂的肽單元

(peptideunit)

。

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)決定了兩個肽平面的相對關(guān)系，從而使多肽鏈折疊、盤曲成高級結(jié)構(gòu)。

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)

-螺旋基本特點

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、每個殘基的-NH和前面相隔三個殘基的-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（三）

-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)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。

（四）

-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在

-轉(zhuǎn)角

a、肽鏈出現(xiàn)1800轉(zhuǎn)回折的“U”結(jié)構(gòu)b、由第1個氨基酸殘基的C=O

與第4個氨基酸殘基的N-H形成氫鍵

無規(guī)卷曲無規(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)。（五）模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)組合形式有3種：αα，βαβ，ββ。

二個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象具有特殊生物學功能，稱為模體(motif)

。模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)。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-鏈模體模體常見的形式（六）氨基酸殘基的側(cè)鏈對二級結(jié)構(gòu)形成的影響蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是以一級結(jié)構(gòu)為基礎的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成

-螺旋或β-折疊，它就會出現(xiàn)相應的二級結(jié)構(gòu)。

影響因素:側(cè)鏈基團過大,產(chǎn)生位阻效應連續(xù)多個同性氨基酸出現(xiàn)脯氨酸其結(jié)構(gòu)特點甘氨酸的存在三、在二級結(jié)構(gòu)基礎上多肽鏈進一步折疊形成蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學鍵:整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。定義:（一）三級結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置三級結(jié)構(gòu)的重要性：

蛋白質(zhì)至少具有三級結(jié)構(gòu)才有生物學功能肌紅蛋白(Mb)N端C端纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域是三級結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū)分子量較大的蛋白質(zhì)常可折疊成多個結(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)。（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊分子伴侶(chaperon)通過提供一個保護環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級結(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，如此重復進行可防止錯誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導其正確折疊。分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。

伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用亞基之間的結(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結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。由2個亞基組成的蛋白質(zhì)四級結(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)。血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)注意:⑴在具有四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)中，亞基單獨存在無活性⑵不是所有的蛋白質(zhì)都具有四級結(jié)構(gòu)，有些蛋白質(zhì)只有三級結(jié)構(gòu)也有生物活性

五、蛋白質(zhì)的分類根據(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)六、蛋白質(zhì)組學（一）蛋白質(zhì)組學基本概念蛋白質(zhì)組是指一種細胞或一種生物所表達的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達的全套蛋白質(zhì)”。（二）蛋白質(zhì)組學研究技術(shù)平臺蛋白質(zhì)組學是高通量，高效率的研究:雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)點的定位、切取蛋白質(zhì)點的質(zhì)譜分析（三）蛋白質(zhì)組學研究的科學意義蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節(jié)（一）一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是高級結(jié)構(gòu)與功能的基礎牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)二硫鍵天然狀態(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)，無活性（二）一級結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級結(jié)構(gòu)與功能胰島素氨基酸殘基序號A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla（三）氨基酸序列提供重要的生物化學信息一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細胞色素(cytochromeC)，比較它們的一級結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進化間的關(guān)系。（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)生變異所導致的疾病，稱為“分子病”。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)相似肌紅蛋白(myoglobin，Mb)

肌紅蛋白是一個只有三級結(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丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個堿性氨基酸側(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。血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白具有4個亞基組成的四級結(jié)構(gòu)，每個亞基可結(jié)合1個血紅素并攜帶1分子氧。Hb亞基之間通過8對鹽鍵，使4個亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀蛋白。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的百分數(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)合肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線協(xié)同效應(cooperativity)一個寡聚體蛋白質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應。如果是促進作用則稱為正協(xié)同效應(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱為負協(xié)同效應(negativecooperativity)O2血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，就能進入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動。變構(gòu)效應(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。（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結(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，嚴重時可導致疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導致疾病的機理：有些蛋白質(zhì)錯誤折疊后相互聚集，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。瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動物神經(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)象改變第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein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，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點。蛋白質(zhì)的等電點(isoelectricpoint,pI)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1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達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:+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質(zhì)在等電點的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質(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)變成無序的空間結(jié)構(gòu)，從而導致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。蛋白質(zhì)的變性(denaturation)造成變性的因素:如加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強堿、重金屬離子及生物堿試劑等。

變性的本質(zhì):——破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。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；生物學性質(zhì)改變：分子結(jié)構(gòu)松散，易被蛋白酶水解；生物學活性喪失

應用舉例:臨床醫(yī)學上，變性因素常被應用來消毒及滅菌。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。

若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復或部分恢復其原有的構(gòu)象和功能，稱為復性(renaturation)。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)，無活性在一定條件下，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固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。

蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)的凝固作用(proteincoagulation)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)定量測定。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。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，此反應稱為雙縮脲反應，雙縮脲反應可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。五、應用蛋白質(zhì)呈色反應可測定蛋白質(zhì)溶液含量茚三酮反應(ninhydrinreaction)雙縮脲反應(biuretreaction)第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein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的方法。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，必須在0～4℃低溫下進行，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，導致蛋白質(zhì)沉淀。免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識別相應的抗原蛋白，并形成抗原抗體復合物的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。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，在電場中能向正極或負極移動。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動而達到分離各種蛋白質(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。

SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量的測定。等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點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)組學研究的重要技術(shù)。幾種重要的蛋白質(zhì)電泳:四、應用相分配或親和原理可將蛋白質(zhì)進行層析分離待分離蛋白質(zhì)