第一章蛋白質(zhì)

1、第一章蛋白質(zhì)化學(xué)第一節(jié)概述一、蛋白質(zhì)的概念（一）蛋白質(zhì)的概念英文名稱(chēng)protein，字源出；蛋白質(zhì)的定義由20種左右L型a-氨基酸通過(guò)肽鍵構(gòu)成并具有穩(wěn)定的構(gòu)象和生物學(xué)功能的一類(lèi)復(fù)雜高分子含氮化合物。特點(diǎn)：*構(gòu)造復(fù)雜*功能多樣*分子量大*平均含氮量為16%*具有膠體性質(zhì)和性質(zhì)（二）蛋白質(zhì)在自然界的分布及重要性1.蛋白質(zhì)是一切生物體的重要組成成分 從高等動(dòng)植物到微生物 從最復(fù)雜的人類(lèi)到最簡(jiǎn)單的病毒例：蛋白質(zhì)在生物體中占干重為人體：45%橫紋?。?0%心臟：60%病毒： 花生：26%細(xì)菌：5080%酵母：46.6%小麥：約9%大豆：約36%（二）蛋白質(zhì)在自然界的分布及重要性2.凡是有生命的地方，基本

2、上都有蛋白質(zhì)在起作用。蛋白質(zhì)和核酸是生命的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)是生物表現(xiàn)千差萬(wàn)別的功能的基本物質(zhì)。3蛋白質(zhì)在食品加工中的重要性；蛋白質(zhì)的加工特性影響食品的營(yíng)養(yǎng)及感官品質(zhì);某些食品的制造利用蛋白質(zhì)的特性;二、蛋白質(zhì)的分類(lèi) 按分子形狀分兩類(lèi)：球狀蛋白和纖維狀蛋白 按蛋白質(zhì)的溶解度分七種：清蛋白、魚(yú)精蛋白、組蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶 蛋白和硬蛋白 按組成分成三類(lèi)：簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)、結(jié)合蛋白質(zhì)和衍生蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)=簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)+輔基 按蛋白質(zhì)的功能分兩類(lèi)：活性蛋白質(zhì)和非活性蛋白質(zhì)三、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能由20種AA組成的20肽，其順序異構(gòu)體有20！=21018種催化功能酶或輔酶如淀粉酶、蛋白酶調(diào)節(jié)功能激素蛋

3、白調(diào)節(jié)體內(nèi)新陳代謝如胰島素結(jié)構(gòu)成分或支持功能-結(jié)構(gòu)蛋白如膠原蛋白、a-角蛋白、絲纖蛋白等運(yùn)輸功能運(yùn)輸小分子和離子如血紅蛋白、色素蛋白、血清蛋白免疫防御功能保護(hù)自身生命活動(dòng)如免疫球蛋白、血纖維蛋白原及干擾素收縮或運(yùn)動(dòng)功能鞭毛運(yùn)動(dòng)和肌肉收縮如肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白營(yíng)養(yǎng)和貯存功能為機(jī)體提供養(yǎng)料如醇溶蛋白、卵清蛋白、酪蛋白生物膜受體功能接受和傳遞調(diào)節(jié)信息如激素受體蛋白和感覺(jué)蛋白（味覺(jué)蛋白）毒素蛋白如細(xì)菌毒素、蛇毒等控制生長(zhǎng)、分化和遺皮生長(zhǎng)因子、DNA蛋白等能如組蛋白、阻遏蛋白、表蛋白質(zhì)是生命現(xiàn)象的體現(xiàn)者四、蛋白質(zhì)的化學(xué)組成（一）蛋白質(zhì)的元素組成C：5055%O：2023%H：68% S：04% N：151

4、8%含氮量平均16%是蛋白質(zhì)重要特征利用蛋白質(zhì)含氮量16%特征可以進(jìn)行蛋白質(zhì)含量測(cè)定1克氮相當(dāng)于含6.25克蛋白質(zhì)樣品中蛋白質(zhì)含量(克%)=含氮(克)/每克樣 6.25 100不同來(lái)源蛋白質(zhì)系數(shù)不同:一般動(dòng)物: 6.25植物: 5.7牛奶: 6.38大米: 5.95（二）蛋白質(zhì)的分子組成1.蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物 蛋白質(zhì)的水解過(guò)程為:蛋白質(zhì) 月示 胨 多肽 二肽 -氨基酸分子量：10451032103500-103200100 -氨基酸(amino acid)是蛋白質(zhì)的基本組成單位（二）蛋白質(zhì)的分子組成2.蛋白質(zhì)水解作用分類(lèi)(1)完全水解(強(qiáng)酸強(qiáng)堿高溫作用,迅速?gòu)氐?產(chǎn)物氨基酸）酸法水解法，堿水解法

5、；(2)不完全水解(稀酸稀堿酶催化,條件溫和，產(chǎn)物除氨基 酸外,還有肽和多肽）酶水解法；第二節(jié)氨基酸的結(jié)構(gòu)分類(lèi)及性質(zhì)一.氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)特征-氨基酸是含有NH2的有機(jī)酸NH2NH3+RCCOOHRCCOO-H特點(diǎn)：（1）都是-氨基酸；（2H（3）除甘氨酸（R基是H原子）外，都是L-型氨基酸，具有旋光性；氨基酸的構(gòu)型與旋光性COOHCOOHH C NH2N H2 C HRRD-型氨基酸氨基酸的構(gòu)型和旋光性是兩個(gè)不同的概念。L-型氨基酸構(gòu)型：D-型，L-型 旋光性：左旋（-）右旋（+）2.氨基酸的種類(lèi)及其結(jié)構(gòu)（1）常見(jiàn)氨基酸甘氨酸Gly(G)亮氨酸Leu(L)酪氨酸Tyr(Y) 蘇氨酸Th

6、y(T)丙氨酸Ala(A)異亮氨酸Ile(I)纈氨酸Val(V)苯丙氨酸Phe(F)色氨酸Try,Trp(W)絲氨酸Ser(S)半胱氨酸Cys(C)甲硫氨酸Met(M)天門(mén)冬氨酸Asp(D)谷氨酸Glu(E)天門(mén)冬酰胺Asn(N)谷氨酰胺Gln(Q)精氨酸Arg(R)賴(lài)氨酸Lys(K)組氨酸His(H) 脯氨P(pán)ro(P)（2）稀有氨基酸羥脯氨酸(Hyp)羥賴(lài)氨酸(Hyly)胱氨酸(Cys)根據(jù)R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)特點(diǎn)，巧記20種氨基酸的口訣：甘、丙、纈、亮、異、脂鏈，（脂肪鏈R基團(tuán)的5種） 絲、蘇、半、蛋、羥硫添。（含-OH，-S者共4種） 天、谷、精、賴(lài)、組、酸堿；（酸性堿性者5種）脯、酪、苯

7、、色、雜芳環(huán)（芳香環(huán)和雜環(huán)R集團(tuán)者4種）門(mén)冬酰胺、谷酰胺，（兩種酰胺）都有屬“常見(jiàn)”。（常見(jiàn)氨基酸都有特異的遺傳）二 .氨基酸的分類(lèi)（一）分類(lèi)氨基酸的四種分類(lèi)方法1. 根據(jù)氨基酸的酸堿性質(zhì)分類(lèi);2. 根據(jù)R基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi);3. 根據(jù)R基團(tuán)的極性分類(lèi);4. 根據(jù)營(yíng)養(yǎng)功能分類(lèi);（二）非蛋白質(zhì)氨基酸1.根據(jù)氨基酸的酸堿性質(zhì)分類(lèi)（1） 中性氨基酸：15種，最簡(jiǎn)單為Gly；（2） 酸性氨基酸：Asp，Glu；（3） 堿性氨基酸：Lys、Arg、His；2.根據(jù)R基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類(lèi)（1） 脂肪族氨基酸：Gly,Ala,Val,Leu,IleSer,Thr，Cys,Met,Asn,Gln,Asp,Glu

8、,Lys,Arg；（2） 芳香族氨基酸：Phe,Tyr,Try；（3） 雜環(huán)氨基酸：His；（4） 雜環(huán)亞氨基酸：Pro；3.根據(jù)R基團(tuán)的極性分類(lèi)（1） 非極性氨基酸脂肪烴側(cè)鏈Ala,Val,Leu,Ile；芳香環(huán)Phe,Try； 含硫氨基酸：Met；亞氨基酸：Pro（2） 極性氨基酸極性不帶電氨基酸7種：Ser，Thr，Tyr；Asn，Gln；Cys； 極性帶正電荷的氨基酸3種：Lys，Arg，His；極性帶負(fù)電荷的氨基酸2種：Asp、Glu；4.根據(jù)營(yíng)養(yǎng)功能分類(lèi)（1） 必需氨基酸人體和動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的，但自身不能合成，必需由食物中供 給的氨基酸；賴(lài)氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、異亮氨

9、酸、蘇氨酸、蛋氨酸、 纈氨酸（2） 非必需氨基酸（3） 半必需氨基酸組氨酸，精氨酸和酪氨酸（兒童必需的氨基酸）（二）非蛋白質(zhì)氨基酸重要的非蛋白質(zhì)氨基酸有：-丙氨酸：泛酸及輔酶A的組成成分； 鳥(niǎo)氨酸、瓜氨酸：尿素循環(huán)的中間體；D-谷氨酸、D-丙氨酸：參與細(xì)菌細(xì)胞壁組成的肽聚 糖；D-苯丙氨酸：組成抗生素短桿菌肽；三 .氨基酸的性質(zhì)（一）氨基酸的物理性質(zhì)1. 氨基酸均為無(wú)色結(jié)晶體或粉末，可用于鑒定；2. 氨基酸的熔點(diǎn)較高，一般都大于200；3. 光吸收性質(zhì)芳香族氨基酸具有特征紫外吸收，280nm吸光值測(cè)定蛋白質(zhì)含量；4. 溶解性質(zhì)溶于水，在稀酸、稀堿中溶解度好，不溶于有機(jī)溶劑；5. 旋光性質(zhì)-比旋

10、光值Dt，旋光性物質(zhì)的特征常數(shù)；（二）氨基酸的化學(xué)性質(zhì)1.解離和等電點(diǎn)NH2NH3+RCCOOHRCCOO-HH兼性離子離子是指在同一氨基酸分子上帶有能放出質(zhì)子的-NH3 正離子和能接受質(zhì)子的COO 負(fù)離子+-NH3+NH3+NH2OH-OH-RCHCOOHRCHCOO-R CHCOOH+H+在酸性溶液中正離子pHpIn 等電點(diǎn)：當(dāng)調(diào)節(jié)氨基酸溶液pH值，是氨基酸分子上的-NH3+基和COO-基的解離度完全相等時(shí)，即氨基酸所帶凈電荷為零，在電場(chǎng)中既不向陰極移動(dòng)也不向陽(yáng)極移動(dòng)，此時(shí)氨基酸所處溶液的pH值稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)，用pI表示。n 特點(diǎn)：溶解度最小。n 應(yīng)用：谷氨酸的生產(chǎn)；電泳法、離子交換

11、法分離氨基酸；氨基酸等電點(diǎn)的計(jì)算NH3+NH3+NH2KK21RCHCOOHRCHCOO-RCHCOOH+H+A+K1= A H+/ A+，K2= A- H+/ A，AA+= A H+/ K1A-= A K2/ H+A-當(dāng)?shù)竭_(dá)等電點(diǎn)時(shí)， A H+/ K1= A K2/ H+，即：K1K2= H+2方程兩邊取對(duì)數(shù)，lg H+=-lg K1 lg K2，即：2pH=pK1+pK2令pI為等電點(diǎn)是的pH，則pI=（pK1+pK2）/2天冬氨酸解離方程式如下：NH3+NH3+NH3+NH2KK21CHCOOHCH COO- CH2COOHAspCHCOO CH2COOAsp-CH COO CH2COO

12、Asp2-CH2COOHAsp+H+H+H+n 對(duì)于中性和酸性氨基酸：pI=（pK1+pK2）/2；n 對(duì)于堿性氨基酸：pI=（pK2+pK3）/2；pHpIpHC=O H-N。蛋白質(zhì)分子中氫鍵的形成H維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的非共價(jià)鍵在蛋白質(zhì)分子中，由于存在數(shù)目眾多的氫鍵，故氫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)上起著重要的作用。但氫鍵的鍵能較低(12kJ/mol)，易被破壞。2.疏水鍵：非極性物質(zhì)在含水的極性環(huán)境中存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種相互聚集的力，這種力稱(chēng)為疏水鍵或疏水作用力（hydrophobic interaction）。蛋白質(zhì)分子中的許多氨基酸殘基側(cè)鏈也是非極性的，這些非極性的基團(tuán)在水中也可相互聚集，形

13、成疏水鍵，如Leu，Ile， Val，Phe，Ala等的側(cè)鏈基團(tuán)。維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的非共價(jià)鍵離子鍵，又稱(chēng)為鹽鍵（salt bond）是由帶正電荷基團(tuán)與帶負(fù)電荷基團(tuán)之間相互吸引而形成的化學(xué)鍵。在近中性環(huán)境中，蛋白質(zhì)分子中的酸性氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶負(fù)電荷，而堿性氨基酸殘基側(cè)鏈電離后帶正電荷，二者之間可形成離子鍵。蛋白質(zhì)分子中離子鍵的形成維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的非共價(jià)鍵4范德華氏引力（van der Waals force)：原子之間存在的相互作用力。5. 二硫鍵6. 酯鍵（二）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure)是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈原子局部的空間結(jié)構(gòu)， 但與側(cè)

14、鏈R的構(gòu)象無(wú)關(guān)，僅限于主鏈原子的局部空間排列。維系蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是氫鍵。蛋白質(zhì)立體結(jié)構(gòu)原則：1.由于C=O雙鍵中的電子云與N原子上的未共用電子對(duì)發(fā)生“電子共振”，使肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)（圖）。2.與肽鍵相連的六個(gè)原子構(gòu)成剛性平面結(jié)構(gòu)。但由于a-碳原子與其他原子之間均形成單鍵， 因此相鄰的平面結(jié)構(gòu)可以作相對(duì)旋轉(zhuǎn)。肽鍵平面（肽單位）肽鍵平面由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，使參與肽鍵構(gòu)成的六個(gè)原子被束縛在同一平面上，稱(chēng)為肽鍵平面（酰胺平面，肽單位）。肽鏈中從一個(gè)-碳原子到相鄰-碳原子之間的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為肽單位，即肽鏈主鏈上的重復(fù)結(jié)構(gòu)。肽鍵平面的形成肽鍵平面示意圖蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型

15、：蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要包括a-螺旋，b-折疊，b-轉(zhuǎn)角及無(wú)規(guī)卷曲等幾種類(lèi)型。1. a-螺旋（a-helix）：左手和右手螺旋1. a-螺旋（a-helix）-螺旋結(jié)構(gòu)特征：（1） 右手螺旋，類(lèi)似棒狀的結(jié)構(gòu),側(cè)鏈R伸向外；（2） 一個(gè)螺旋3.6個(gè)AA殘基，螺距為0.54nm，每個(gè)AA殘基沿軸上升0.15nm沿軸旋轉(zhuǎn)100；（3）螺旋結(jié)構(gòu)主要靠氫鍵穩(wěn)定；OHC （NH CH CO）3 NR-螺旋結(jié)構(gòu)常用SN表示，3.613影響a-螺旋形成和穩(wěn)定的因素：（1） 氨基酸R基所帶電荷性質(zhì)；多聚賴(lài)氨酸在pH7時(shí)以無(wú)規(guī)卷曲形式存在，在pH12時(shí)，賴(lài)氨酸即自發(fā)形成-螺旋結(jié)構(gòu)。（2） R基的大小u 連續(xù)兩個(gè)或兩

16、個(gè)以上Ile、Val、Leu，大R基，不易形成螺旋；（空間位阻）u 連續(xù)的幾個(gè)Ser或Thr，會(huì)破壞-螺旋；u 多肽鏈存在脯氨酸，-螺旋即被中斷，形成一個(gè)“節(jié)結(jié)”；2. b-折疊（b-pleated sheet）|又稱(chēng)為-片層結(jié)構(gòu)，兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起，所形成的扇面狀片層構(gòu)象；|相鄰肽鏈主鏈上的氨基和羰基之間形成有規(guī)則的氫鍵，維持這種片層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。2. b-折疊（b-pleated sheet）2. b-折疊（b-pleated sheet）-折疊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：肽鏈幾乎是完全伸展的，呈鋸齒狀；氨基酸殘基之間的軸心距為0.35nm；相鄰肽鏈或肽段上的 CO和NH形成氫鍵，

17、 氫鍵幾乎垂直與肽鍵;R側(cè)鏈基團(tuán)在肽平面上、下交替出現(xiàn)；平行和反平行式；b-折疊的平行式與反平行式排列3.b-轉(zhuǎn)角（b-turn）b-轉(zhuǎn)角（b-turn）的結(jié)構(gòu)特征b-轉(zhuǎn)角是多肽鏈180回折部分所形成的二級(jí)結(jié)構(gòu)，約占轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)的75。 主鏈骨架本身以大約180回折; 回折部分通常由四個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成; 構(gòu)象依靠第一殘基的-CO基與第四殘基的-NH基之間形成氫鍵來(lái)維系。4.無(wú)規(guī)卷曲（random coil）無(wú)規(guī)卷曲（自由回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)）為沒(méi)有一定規(guī)律的松散肽鏈的轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)，約占25%。對(duì)于特定的蛋白質(zhì)分子而言，其無(wú)規(guī)卷曲部分的構(gòu)象則是特異的。核糖核酸酶分子中的二級(jí)結(jié)構(gòu)-轉(zhuǎn)角 無(wú)規(guī)卷曲-螺旋-折疊例題一蛋白

18、質(zhì)由a-螺旋和b-折疊結(jié)構(gòu)組成，分子量為240000，肽鏈外形長(zhǎng)為506nm，氨基酸殘基平均分子量為120，計(jì)算a-螺旋和- 折疊構(gòu)象所占比率。1 蛋白質(zhì)的總氨基酸殘基數(shù)= 240000/120 = 20002 設(shè)具有a-螺旋構(gòu)象的氨基酸殘基數(shù)為X，則有：506 = 0.15X + 0.35(2000-X) X = 9723 a-螺旋構(gòu)象所占比率= 972/2000 = 48.6% （三）超二級(jí)結(jié)構(gòu)在蛋白質(zhì)分子中，若干具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段在空間上相互接近，形成的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體，也可稱(chēng)為模體（motif)。 a-螺旋構(gòu)象的聚集體（aa型） a-螺旋和b-折疊構(gòu)象的聚集體（bab型） b-折疊構(gòu)象的

19、聚集體（bbb型和bcb型）超二級(jí)結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)層次上高于二級(jí)結(jié)構(gòu)，但沒(méi) 有聚集成具有功能的結(jié)構(gòu)域| 超二級(jí)結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu) (螺旋-折疊-折疊模體)轉(zhuǎn)錄因子MyoD的螺旋-環(huán)-螺旋模體 （四）結(jié)構(gòu)域（domain）對(duì)于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個(gè)或兩個(gè)以上相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體締合而成 三級(jí)結(jié)構(gòu)，這種三維實(shí)體就稱(chēng)結(jié)構(gòu)域。|蛋白質(zhì)分子中相對(duì)獨(dú)立的實(shí)體結(jié)構(gòu)（近乎球狀的三維實(shí)體部分） 。 結(jié)構(gòu)域（domain）結(jié)構(gòu)域通常是幾個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合，對(duì)于較小的蛋白質(zhì)分子，結(jié)構(gòu)域與三級(jí)結(jié)構(gòu)等同，即這些蛋白為單結(jié)構(gòu)域。結(jié)構(gòu)域一般由100200個(gè)氨基酸殘基組成，但大小范圍可達(dá) 40400 個(gè)殘基。結(jié)構(gòu)域之間常

20、形成裂隙,比較松散，往往是蛋白質(zhì)優(yōu)先被水解的部位。酶的活性中心往往位于兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的界面上。結(jié)構(gòu)域之間由“鉸鏈區(qū)”相連，使分子構(gòu)象有一定的柔性，通過(guò)結(jié)構(gòu)域之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使蛋白質(zhì)分子實(shí)現(xiàn)一定的生物功能。結(jié)構(gòu)域可作為結(jié)構(gòu)單位相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，水解出來(lái)后仍能維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，甚至保留某些生物活性（五）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)Whats tertiary structure of protein?蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure)指多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu),超二級(jí)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上,由于側(cè)鏈基團(tuán)間相互作用而進(jìn)一步盤(pán)旋或折疊形成的空間構(gòu)象。|蛋白質(zhì)分子或亞基內(nèi)所有原子的空間排布，也就是一條多肽鏈的完整的

21、三維結(jié)構(gòu)。|維系三級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要是非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵），如疏水鍵、氫鍵、鹽鍵、范氏引力、配位鍵等，但也有共價(jià)鍵，如二硫鍵等。胰島素分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)溶菌酶分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)磷酸丙糖異構(gòu)酶和酸激酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)（六）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)Whats quaternary structure of protein?& 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure）在由多條肽鏈構(gòu)成的蛋白質(zhì)分子中，具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子亞單位（亞基）彼此通過(guò)次級(jí)鍵相互連接聚合起來(lái)形成的空間構(gòu)象。 就是指蛋白質(zhì)分子中亞基的種類(lèi)、數(shù)量以及各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)中的空間排布，亞基間的相互作用與接觸部位的布局。（六）蛋白質(zhì)的四

22、級(jí)結(jié)構(gòu)F亞基（subunit）就是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的、每條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。F維系蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的是鹽鍵、疏水鍵、氫鍵、范氏引力等非共價(jià)鍵。亞基的立體排布方式血紅蛋白(hemoglobin)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系變構(gòu)效應(yīng)血紅蛋白的變構(gòu)血紅蛋白的變構(gòu)u 當(dāng)血紅蛋白的一個(gè)a亞基與氧分子結(jié)合以后，可引 起其他亞基的構(gòu)象發(fā)生改變，對(duì)氧的親和力增加， 從而導(dǎo)致整個(gè)分子的氧結(jié)合力迅速增高，使血紅蛋白的氧飽和曲線呈“S”形。& 變構(gòu)效應(yīng)：這種由于蛋白質(zhì)分子構(gòu)象改變而導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子功能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)（allosteric effect）。小結(jié)：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)層次一級(jí)結(jié)構(gòu)

23、二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域三級(jí)結(jié)構(gòu)亞基四級(jí)結(jié)構(gòu)小結(jié)：蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)層次一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域三級(jí)結(jié)構(gòu)亞基四級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)（氨基酸排列順序）二級(jí)結(jié)構(gòu)（-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角、無(wú)規(guī)卷曲）超二級(jí)結(jié)構(gòu)（二級(jí)結(jié)構(gòu)單位的集合）結(jié)構(gòu)域（在空間上可以明顯區(qū)分的區(qū)域）三級(jí)結(jié)構(gòu)（球狀蛋白質(zhì)中所有原子的空間位置）四級(jí)結(jié)構(gòu)（復(fù)合蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征，亞基的聚集體）小結(jié)：穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵 維系蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵 維系蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)：氫鍵 維系蛋白質(zhì)分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水鍵、氫鍵、范德華力、鹽鍵 維系蛋白質(zhì)分子的四級(jí)結(jié)構(gòu)：范德華力、鹽鍵、疏水鍵、氫鍵a 鹽鍵（離子鍵 ）d 范德華力b氫鍵e

24、二硫鍵c疏水相互作用力f 酯鍵小結(jié)：穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵 氫鍵、范德華力、疏水相互作用力、鹽鍵，均為次級(jí)鍵 氫鍵、范德華力雖然鍵能小，但數(shù)量大 疏水相互作用力對(duì)維持三級(jí)結(jié)構(gòu)特別重要 鹽鍵數(shù)量小 二硫鍵對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象很重要，二硫鍵越多，蛋白質(zhì)構(gòu)象越穩(wěn)定離子鍵氫鍵范德華力疏水相互作用力第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、性質(zhì)及等電點(diǎn)二、膠體性質(zhì)三、變性與復(fù)性作用 四、蛋白質(zhì)的沉淀作用五、沉降作用六、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)七、蛋白質(zhì)的紫外吸收性質(zhì)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、蛋白質(zhì)的解離與等電點(diǎn) 蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的側(cè)鏈上存在游離的 溶液pHpI時(shí)，蛋白質(zhì)所帶正負(fù)電荷相等；pHpI時(shí)，蛋白質(zhì)帶凈負(fù)電荷；pHpI

25、時(shí)，蛋白質(zhì)帶凈正電荷。& 等電點(diǎn)時(shí)特點(diǎn)：（1） 凈電荷為零（2） 一定離子強(qiáng)度的緩沖液：等離子點(diǎn)特征常數(shù)（3） 多數(shù)蛋白質(zhì)在水中等電點(diǎn)偏酸堿性AA/酸性AA0.21.72.90.34等電點(diǎn)1.06.710.78.2胃蛋白酶血紅蛋白細(xì)胞色素C菊糖酶（4）導(dǎo)電性、溶解度、黏度及滲透壓都最小。等電沉淀和蛋白電泳：遷移率與凈電荷量、分子大小、分子形狀等有關(guān)一、蛋白質(zhì)的解離與等電點(diǎn)電泳： Whats electrophoresis?帶電粒子在電場(chǎng)中移動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)為電泳（electrophoresis） 。一、蛋白質(zhì)的解離與等電點(diǎn)蛋白質(zhì)分子在一定pH的溶液中可帶凈的負(fù)電荷或正電荷，故可在電場(chǎng)中發(fā)生移動(dòng)。不同

26、蛋白質(zhì)分子所帶電荷量不同，且分子大小也不同，故在電場(chǎng)中的移動(dòng)速度也不同， 據(jù)此可互相分離。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)1、蛋白質(zhì)具有膠體溶液的性質(zhì)蛋白質(zhì)分子的顆粒直徑已達(dá)1100nm，處于膠體顆粒的范圍。（親水膠體）蛋白質(zhì)具有膠體溶液的性質(zhì)：布朗運(yùn)動(dòng)、丁道爾現(xiàn)象、不能透過(guò)半透膜、具有吸附力等。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)2、穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶膠的兩個(gè)重要因素：|水化膜通過(guò)氫鍵與水結(jié)合表面電荷在非等電點(diǎn)狀態(tài)下，雙電層，帶|同性電荷蛋白質(zhì)分子互相排斥。蛋白質(zhì)顆粒的表面電荷和水化膜+酸堿+堿酸+在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)脫水作用脫水作用脫水作用+帶正電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)

27、二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)3.蛋白質(zhì)凝膠& 凝膠作用：蛋白質(zhì)顆粒周?chē)乃な遣痪鶆?使它們以一定的部位結(jié)合形成長(zhǎng)鏈。這些長(zhǎng)鏈又彼此結(jié)合成為復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的凝膠體。 溶膠：蛋白質(zhì)作為分散相，水為連續(xù)相形成的溶液。 凝膠：蛋白質(zhì)為連續(xù)相，水為分散相形成的網(wǎng)狀凝膠體。二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)3. 蛋白質(zhì)凝膠 凝膠具有脹潤(rùn)作用： 分類(lèi)：（1）可逆性凝膠（2）不可逆性凝膠 部分破壞水化膜、適當(dāng)加熱和遠(yuǎn)離等電點(diǎn)4. 蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)的應(yīng)用uu滲析（透析）超濾三、蛋白質(zhì)的變性、復(fù)性與凝固作用Whats denaturation of protein?&在某些物理或化學(xué)因素的作用下，蛋白質(zhì)嚴(yán)格的空間結(jié)構(gòu)被破壞（肽鍵不斷裂

28、，一級(jí)結(jié)構(gòu)不變），從而引起蛋白質(zhì)若干理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)的改變，稱(chēng)為蛋白質(zhì)的變性(denaturation)。變性的因素及作用機(jī)制1、變性理論蛋白質(zhì)的變性就是天然蛋白質(zhì)分子中肽鏈的高度規(guī)則的緊密排列方式因氫鍵及其他次級(jí)鍵的破壞而變成 不規(guī)則的松散排列方式。2、引起蛋白質(zhì)變性的因素：物理因素：高溫、高壓、紫外線、電離輻射、超聲波、機(jī)械攪拌化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、尿素、胍、重金屬鹽等。變性蛋白質(zhì)的性質(zhì)改變物理性質(zhì)：旋光性改變，溶解度下降，結(jié)晶能力下降，沉降率升高，粘度升高，光吸收度增加等；化學(xué)性質(zhì)：官能團(tuán)反應(yīng)性增加，呈色反應(yīng)增強(qiáng)，易被蛋白酶水解。生物學(xué)性質(zhì)：原有生物學(xué)活性喪失，抗原性改變。

29、蛋白質(zhì)變性的可逆性與復(fù)性&蛋白質(zhì)變性的可逆性復(fù)性：某些蛋白質(zhì)變性后可以在一定的條件下重新形成原來(lái)的空間結(jié)構(gòu)，并恢復(fù)原來(lái)部分理化特性和生物學(xué)活性，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為蛋白質(zhì)的復(fù)性（renaturation）。 蛋白質(zhì)在體外變性后，絕大多數(shù)情況下不能復(fù)性； 如變性程度淺，蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象未被嚴(yán)重破壞；或蛋白質(zhì)具有特殊的分子結(jié)構(gòu),并經(jīng)特殊處理則可以復(fù)性。核糖核酸酶的變性與復(fù)性尿素，b-巰基乙醇天然構(gòu)象去除變性劑并緩慢氧化變性狀態(tài)蛋白質(zhì)變性的可逆性與復(fù)性可逆變性：變性條件除去后仍可恢復(fù)天然狀態(tài)的變性。不可逆變性：變性條件除去后不能恢復(fù)天然狀態(tài)的變性。蛋白質(zhì)的熱變性與凝固作用1、熱變性 熱變性的定義 熱變性三個(gè)

30、階段 影響熱變性的因素:溫度、砂糖、H+濃度、蛋白質(zhì)含水量、電解質(zhì)；蛋白質(zhì)的熱變性與凝固作用2、蛋白質(zhì)的凝固作用天然蛋白質(zhì)變性后，變性蛋白質(zhì)分子互相凝集或相互穿插纏繞在一起的現(xiàn)象成為蛋白質(zhì)的凝固（coagulation） 。凝固作用分兩個(gè)階段：F 首先是變性；F 其次失去規(guī)律性的肽鏈聚集纏繞在一起而凝固或結(jié)絮;蛋白質(zhì)變性的應(yīng)用F理論上：研究蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能,分子量測(cè)定,亞單位拆分；F 生產(chǎn)生活中有利的一面：食品加工，消毒滅菌等；非蛋白生物物質(zhì)提取純化，終止酶促反應(yīng)；F 生產(chǎn)生活中不利的一面：活性蛋白制品（酶、抗體）的分離提取和保存；四、蛋白質(zhì)的沉淀作用1.Whats precipitati

31、on of protein?&外加一些因素去除蛋白質(zhì)膠體的穩(wěn)定因素后，使蛋白質(zhì)分子相互聚集而從溶液中析出的現(xiàn)象稱(chēng)為沉淀（precipitation）。變性后的蛋白質(zhì)由于疏水基團(tuán)的暴露而易于沉淀， 但沉淀的蛋白質(zhì)不一定都是變性后的蛋白質(zhì)。|四、蛋白質(zhì)的沉淀作用2. 沉淀種類(lèi)：可逆與不可逆3. 沉淀方法：| 沉淀后蛋白質(zhì)仍能保持生物活性的沉淀方法| 沉淀后蛋白質(zhì)失去生物活性的沉淀方法四、蛋白質(zhì)的沉淀作用2. 沉淀種類(lèi)：可逆與不可逆3. 沉淀方法：| 沉淀后蛋白質(zhì)仍能保持生物活性的沉淀方法（1） 鹽析中性鹽沉淀法（2） 有機(jī)溶劑沉淀法（3） 酸沉淀法蛋白質(zhì)仍能保持生物活性的沉淀方法（1）鹽析中性鹽沉

32、淀Whats salt precipitation of protein?& 鹽溶作用& 鹽析作用蛋白質(zhì)仍能保持生物活性的沉淀方法（1）鹽析中性鹽沉淀Whats salt precipitation of protein?& 定義：在蛋白質(zhì)溶液中加入大量中性鹽，以破壞蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)，使蛋白質(zhì)從溶液中沉淀析出，稱(chēng)為鹽析（salt precipitation）。& 作用機(jī)制:中和電荷的同時(shí)破壞水化膜;蛋白質(zhì)仍能保持生物活性的沉淀方法（1）鹽析中性鹽沉淀|常用的中性鹽：硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等。|鹽析時(shí)，pH在蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)處效果最好。|鹽析沉淀蛋白質(zhì)通常不會(huì)引起蛋白質(zhì)的變性。|優(yōu)點(diǎn)|鹽析應(yīng)用舉例

33、（1）鹽析中性鹽沉淀&分段鹽析：半飽和硫酸銨溶液可沉淀分子量較大的血漿球蛋白,而飽和硫酸銨溶液可沉淀分子量較小的血漿清蛋白。因此,使用不同濃度的硫酸銨溶液就可將分子量不同的蛋白質(zhì)進(jìn)行初步分離。蛋白質(zhì)仍能保持生物活性的沉淀方法（2）有機(jī)溶劑沉淀法 凡能與水以任意比例混合的有機(jī)溶劑，如乙醇、甲醇、等，均可用于沉淀蛋白質(zhì)。& 沉淀原理：脫水作用破壞水化膜；使水的介電常數(shù)降低，蛋白質(zhì)溶解度降低。蛋白質(zhì)仍能保持生物活性的沉淀方法（2）有機(jī)溶劑沉淀法&處理?xiàng)l件： 低溫操作；沉淀完全后盡快分離；（3）酸沉淀法&機(jī)制：破壞電荷，等電點(diǎn)沉淀。四、蛋白質(zhì)的沉淀作用3.沉淀方法：| 沉淀后蛋白質(zhì)仍能保持生物活性的沉

34、淀方法| 沉淀后蛋白質(zhì)失去生物活性的沉淀方法（1） 重金屬鹽沉淀法（2） 生物堿試劑沉淀法（除蛋白作用）（3） 熱凝固沉淀法（4） 抗體對(duì)抗原蛋白質(zhì)的沉淀五、蛋白質(zhì)的沉降作用沉降的概念沉降速率：v=dx/dt沉降常數(shù)與單位應(yīng)用：沉降速度法測(cè)定分子量的原理；梯度離心分離蛋白質(zhì)（氯化銫）；六、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)1.2.3.4.5.6.7.8.雙縮脲反應(yīng)茚三酮反應(yīng)考馬斯亮藍(lán)G250 福林酚試劑反應(yīng)黃色反應(yīng)-芳香族氨基酸的特有反應(yīng)米倫氏反應(yīng)酪氨酸的特有反應(yīng)乙醛酸反應(yīng)色氨酸的特有反應(yīng)坂口反應(yīng)精氨酸特有的反應(yīng)六、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)1.雙縮脲反應(yīng) 兩分子雙縮脲與堿性硫酸銅作用，生成粉紅色復(fù)合物 含有兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵的化合物，能發(fā)生同樣反應(yīng) 肽鍵的反應(yīng)，肽鍵