《動物生物化學》本科教學PPT課件,動物生物化學,動物,生物化學,本科,教學,PPT,課件 第二章蛋白質的結構與功能蛋白質的結構與功能下一頁上一頁概述概述蛋白質的基本組成單位蛋白質的基本組成單位蛋白質的結構蛋白質的結構蛋白質結構與功能的關系蛋白質結構與功能的關系蛋白質的重要性質、分離純化與鑒定蛋白質的重要性質、分離純化與鑒定下一頁上一頁本章重點與難點本章重點與難點重點：重點：掌握組成蛋白質的氨基酸的結構特點、掌握組成蛋白質的氨基酸的結構特點、分類、三個字母代號及重要理化性質；掌握蛋分類、三個字母代號及重要理化性質；掌握蛋白質白質1-41-4級結構特點、作用力；了解蛋白質結級結構特點、作用力；了解蛋白質結構與功能的關系；了解蛋白質的重要理化性質構與功能的關系；了解蛋白質的重要理化性質難點：難點：氨基酸結構特點、酸堿性質、等電點；氨基酸結構特點、酸堿性質、等電點；蛋白質各級結構的概念和特點、結構與功能的蛋白質各級結構的概念和特點、結構與功能的關系；蛋白質重要理化性質的應用。關系；蛋白質重要理化性質的應用。下一頁上一頁v蛋白質的生物學意義和元素組成v蛋白質的分類v蛋白質在生產(chǎn)和生活中的應用2.1 概述 2022/10/9下一頁上一頁蛋白質的生物學意義l蛋白質作為生命現(xiàn)象的物質基礎之一，構成一切細胞和組織結構的最重要的組成成分，參與生物體內許多方面的重要功能。2022/10/9下一頁上一頁蛋白質的重要作用l l（一）酶的催化作用l l（二）轉運和貯存功能l l（三）運動功能l l（四）結構支持作用l l（五）免疫作用l l（六）生物膜功能2022/10/9下一頁上一頁l l（七）接受和傳遞信息l l（八）代謝調節(jié)功能l l（九）控制生長和分化l l（十）感染和毒性作用l l（十一）其他作用蛋白質的重要作用2022/10/9下一頁上一頁蛋白質的元素組成 元素組成：所有蛋白質都含有元素組成：所有蛋白質都含有 C C、HH、OO、N N 四種元素，大多數(shù)蛋白質還含有少量的四種元素，大多數(shù)蛋白質還含有少量的 S S，有些蛋白質還含有一些其它元素，如有些蛋白質還含有一些其它元素，如 P P、FeFe、CuCu、MoMo、I I等。等。各種蛋白質的含氮量都很接近，都在各種蛋白質的含氮量都很接近，都在16%16%左右，因此可通過測定生物樣品中的含左右，因此可通過測定生物樣品中的含氮量計算出樣品中蛋白質的含量，氮量計算出樣品中蛋白質的含量，1 1克氮就克氮就相當于相當于6.256.25克蛋白質?？说鞍踪|。2022/10/9下一頁上一頁由由于于體體內內的的含含氮氮物物質質以以蛋蛋白白質質為為主主，因因此此，只只要要測測定定生生物物樣樣品品中中的的含含氮氮量量，就就可可以以根根據(jù)據(jù)以以下下公式推算出蛋白質的大致含量：公式推算出蛋白質的大致含量：100克樣品中蛋白質的含量克樣品中蛋白質的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)每克樣品含氮克數(shù) 6.25100凱氏定氮法原理下一頁上一頁蛋白質的分類l l1根據(jù)蛋白質的化學組成 l l2根據(jù)蛋白質的溶解性和組成l l3根據(jù)蛋白質分子形狀l l4根據(jù)蛋白質生物功能 簡單蛋白質簡單蛋白質和結合蛋白質結合蛋白質分類分類表表球狀蛋白質球狀蛋白質和纖維狀蛋白質纖維狀蛋白質活性蛋白質活性蛋白質和非活性蛋白質非活性蛋白質2022/10/9下一頁上一頁類類 別別特點及分布特點及分布舉例舉例簡簡單單蛋蛋白白質質清蛋白溶于水，需飽和硫酸銨才能沉淀。廣泛分布于一切生物體中血清清蛋白、乳清蛋白球蛋白微溶于水，溶于稀鹽溶液，需半飽和硫酸銨沉淀。分布普遍血清球蛋白、肌球蛋白、大豆球蛋白等谷蛋白不溶于水、醇及中性鹽溶液，易溶于稀酸或稀堿。各種谷物中米谷蛋白、麥谷蛋白醇溶谷蛋白不溶于水，溶于7080乙醇中玉米蛋白精蛋白溶于水及稀酸，不溶于氨水，是堿性蛋白，含His.Arg多蛙精蛋白組蛋白溶于水及稀酸，能溶于氨水，堿性蛋白，含His.Lys多小牛胸腺組蛋白硬蛋白不溶于水、鹽、稀酸或稀堿溶液。分布于動物體內結締組織，毛、發(fā)、蹄、角等角蛋白、膠原、彈性蛋白、絲心蛋白等結結合合蛋蛋白白質質核蛋白輔基是核酸。存在于一切細胞中核糖體、脫氧核糖核蛋白體脂蛋白與脂類結合而成。廣泛分布于一切細胞中卵黃蛋白、血清-脂蛋白糖蛋白與糖類結合而成粘蛋白、-球蛋白、膜蛋白等磷蛋白以絲蘇殘基的-OH與磷酸成酯鍵結合而成。乳、蛋等生物材料中酪蛋白、卵黃蛋白血紅素蛋白輔基為血紅素。存在于一切生物體中血紅蛋白、細胞色素等黃蛋白輔基為FAD或FMN。存在于一切生物體中琥珀酸脫氫酶、D-氨基酸氧化酶等金屬蛋白與金屬元素直接結合鐵蛋白、乙醇脫氫酶(含鋅)、黃嘌呤氧化酶(含鉬、鐵)下一頁上一頁蛋白質在生產(chǎn)和生活中的應用在食品和飼料領域的應用基本營養(yǎng)要素在醫(yī)藥領域的應用生物多肽類藥物在輕化工等其他領域的應用催化劑、生產(chǎn)原材料等下一頁上一頁2.2 蛋白質的基本組成單位v氨基酸的分類v氨基酸的性質v氨基酸的結構下一頁上一頁 2.2.1氨基酸的結構與分類 -蛋白質的基本結構單位蛋白質的基本結構單位。組成蛋白質的氨基酸組成蛋白質的氨基酸結構通式結構通式特點：特點：L-L-型型-氨基酸；氨基酸；-碳原子是不對稱碳碳原子是不對稱碳原子。原子。下一頁上一頁氨基酸的結構特點：1、所有的氨基酸的共同特點是分子中同時具有1個羧基（COOH）和1個氨基（NH2），不同氨基酸之間的差異在于側鏈的R基團結構不同。同一分子上既有酸性羧基，又有堿性氨基。故為兩性化合物。下一頁上一頁2、除R=H的甘氨酸外，a碳原子均為不對稱碳原子，因而是光學活性物質，有D-型和L型兩種異構體，構成蛋白質的氨基酸除Gly外均為L-型異構體。D型氨基酸沒有營養(yǎng)價值，僅存在纈氨霉素、短桿菌肽等極少數(shù)寡肽之中，沒有在蛋白質中發(fā)現(xiàn)。下一頁上一頁構型與構象含義有根本的區(qū)別構型構型（configurationconfiguration）：）：是指在立體異構體中所有取是指在立體異構體中所有取代原子或基團在空間的取向。如幾何異構體中的順代原子或基團在空間的取向。如幾何異構體中的順式和反式，光學異構體中的式和反式，光學異構體中的D-D-型和型和L L型。構型的型。構型的轉變必須經(jīng)歷共價鍵的斷裂。轉變必須經(jīng)歷共價鍵的斷裂。構象構象（conformationconformation）：）：指分子中的原子或取代基團指分子中的原子或取代基團由于共價單鍵旋轉所可能形成的不同的立體異構體。由于共價單鍵旋轉所可能形成的不同的立體異構體。在這種立體結構中，原子或基團的空間位置改變，在這種立體結構中，原子或基團的空間位置改變，不涉及共價鍵的斷裂。不涉及共價鍵的斷裂。下一頁上一頁 氨基酸的分類 以氨基酸是否參加蛋白質的組成為依據(jù)，以氨基酸是否參加蛋白質的組成為依據(jù)，將氨基酸分為兩大類：將氨基酸分為兩大類：組成蛋白質的氨基酸組成蛋白質的氨基酸 編碼氨基酸（有密碼子）編碼氨基酸（有密碼子）非編碼氨基酸（無密碼子）非編碼氨基酸（無密碼子）非蛋白質氨基酸非蛋白質氨基酸下一頁上一頁 根據(jù)氨基酸根據(jù)氨基酸R R基側鏈的極性，基側鏈的極性，可將氨基酸分為：可將氨基酸分為：疏水性氨基酸（非極性氨基酸）親水性氨基酸（極性氨基酸）編碼蛋白質的氨基酸分類不帶電荷的極性氨基酸不帶電荷的極性氨基酸帶正電荷的堿性氨基酸帶正電荷的堿性氨基酸帶負電荷的酸性氨基酸帶負電荷的酸性氨基酸Asp GluLys ArgHisSer Thr TyrAsn Gln CysGlyAla Val Ala Val IleIleLeuLeu Pro Met Pro Met phephe TrpTrp 下一頁上一頁 根據(jù)生物體的需要，根據(jù)生物體的需要，可將氨基酸分為：可將氨基酸分為：必需氨基酸半必需氨基酸非必需氨基酸其余氨基酸其余氨基酸Arg HisLysLys、Val Val IleIleLeuLeu phephe Met Met TrpTrpThrThr 編碼蛋白質的氨基酸分類下一頁上一頁編碼蛋白質氨基酸的結構、代號中性氨基酸中性氨基酸下一頁上一頁下一頁上一頁下一頁上一頁下一頁上一頁下一頁上一頁下一頁上一頁下一頁上一頁非編碼氨基酸l l屬于氨基酸的衍生物，也稱為修飾氨基酸。l l如：胱氨酸、羥賴氨酸、羥脯氨酸、L-甲狀腺素等下一頁上一頁非編碼氨基酸（胱氨酸）下一頁上一頁羥脯氨酸與羥賴氨酸下一頁上一頁非蛋白質氨基酸l l不是蛋白質的組成成分不是蛋白質的組成成分l l以游離或結合的形式存在于生物界以游離或結合的形式存在于生物界l l大都是常見氨基酸的衍生物大都是常見氨基酸的衍生物l l還有些是還有些是-,-,-,-,-,-,和和D-D-型氨基酸型氨基酸l l一些是代謝中間產(chǎn)物，如瓜氨酸、鳥氨酸；一些是代謝中間產(chǎn)物，如瓜氨酸、鳥氨酸；-氨基丁酸等氨基丁酸等下一頁上一頁2.2.2氨基酸的理化性質兩性解離與等電點 光學性質與吸收光譜化學反應下一頁上一頁一般理化性質氨基酸為無色晶體或粉末狀，不同氨基酸其晶氨基酸為無色晶體或粉末狀，不同氨基酸其晶體形狀不相同體形狀不相同。氨基酸熔點高，一般在氨基酸熔點高，一般在200200300300C C。氨基酸一般溶于水（除氨基酸一般溶于水（除CysCys，TyrTyr外），易溶外），易溶稀酸稀堿，絕大多數(shù)氨基酸不溶于有機溶劑。稀酸稀堿，絕大多數(shù)氨基酸不溶于有機溶劑。各種氨基酸有不同的味感。各種氨基酸有不同的味感。氨基酸的比旋光度氨基酸的比旋光度。下一頁上一頁兩性解離與等電點 氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)時主要氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)時主要以以兩性離子兩性離子的形式存在的形式存在。下一頁上一頁具有酸堿性質，是兩性電解質。下一頁上一頁 等電點(isoelectric point,pI)在溶液的某一在溶液的某一pHpH條件下，氨基酸解離成陽離子條件下，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。此時溶液的中性。此時溶液的pHpH值值稱為該氨基酸的稱為該氨基酸的等電點等電點。下一頁上一頁pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性離子氨基酸的兼性離子 陽離子陽離子陰離子陰離子下一頁上一頁等電點的計算：等電點的計算：中性氨基酸：以中性氨基酸：以GlyGly為例為例 K1=Gly H+Gly+K2=Gly-H+GlypIpI時，時，Gly+=Gly-Gly H+K1=Gly K2H+H+2=K1K2pH=（pK1+pK2）/2pI=（pK1+pK2）/2pI =（2.34+9.60）/2=5.97Gly下一頁上一頁下一頁上一頁酸性氨基酸，以酸性氨基酸，以AspAsp為例：為例：下一頁上一頁l l側鏈不含離解基團的中性氨基酸:pI=(pK1+pK2)/2 l l對于側鏈含有可解離基團的氨基酸，其pI值為兩性離子兩邊的pK值的算術平均值。酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR-COO-)/2 堿性氨基酸：pI=(pK2+pKR-NH2)/2 下一頁上一頁當溶液的當溶液的pHpHpIpI，氨基酸帶凈負電荷，在電場中氨基酸帶凈負電荷，在電場中將向正極移動；將向正極移動；當溶液的當溶液的pHpHpIpI，氨基酸帶氨基酸帶凈正電荷凈正電荷，在電場中在電場中將向負極移動；將向負極移動；當溶液的當溶液的pHpHpIpI，氨基酸帶凈電荷為零，在電場氨基酸帶凈電荷為零，在電場中不移動。中不移動。在一定在一定pHpH范圍內范圍內，溶液的溶液的pHpH離離pIpI愈遠愈遠，氨基酸氨基酸所攜帶的凈電荷愈大所攜帶的凈電荷愈大。結論：下一頁上一頁光學性質與吸收光譜 芳香族氨基酸在pH8時紫外吸收光譜下一頁上一頁 芳香族氨基酸有紫外吸收特性芳香族氨基酸有紫外吸收特性，所以所以280280nmnm處吸收處吸收的測定的測定，是定量蛋白質濃度最常用的方法是定量蛋白質濃度最常用的方法。紫外吸收性受溶液紫外吸收性受溶液pHpH的影響的影響下一頁上一頁氨基酸的化學反應（1）茚三酮反應 茚三酮在弱酸中與茚三酮在弱酸中與-氨基酸共熱，引起氨基氨基酸共熱，引起氨基酸的氧化脫氨，脫羧反應，最后，茚三酮與反應酸的氧化脫氨，脫羧反應，最后，茚三酮與反應產(chǎn)物氨和還原茚三酮反應，生成藍紫色物質產(chǎn)物氨和還原茚三酮反應，生成藍紫色物質。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關系，因此可作為氨基酸定量分析方法。系，因此可作為氨基酸定量分析方法。兩個亞氨基酸兩個亞氨基酸 脯氨酸和羥脯氨酸脯氨酸和羥脯氨酸與茚三酮與茚三酮反應形成反應形成黃色黃色化合物化合物下一頁上一頁下一頁上一頁 （2）甲醛反應-甲醛滴定法下一頁上一頁 不僅用于測定氨基酸含量，也常用來測不僅用于測定氨基酸含量，也常用來測定蛋白質水解程度。定蛋白質水解程度。氨基酸以兩性離子形式存在氨基酸以兩性離子形式存在,直接用酸直接用酸堿滴定法很難測定其含量。堿滴定法很難測定其含量。若加入中性甲醛，與氨基酸的-氨基結合，生成羥甲基衍生物，釋放出H，就可以用酚酞做指示劑，用堿滴定釋放出來的H。每釋放出一個H，就相當于有一個氨基氮，通過氨基氮量計算氨基酸的量。-工業(yè)上常用的測定氨基氮的原理和方法。下一頁上一頁（3 3）桑格（）桑格（Sanger)Sanger)反應反應 2.42.4一二硝基氟苯（一二硝基氟苯（DNFBDNFB）DNP-氨基酸，黃色，層析法鑒定,被Sanger用來測定多肽的NH2末端氨基酸 下一頁上一頁（4）與熒光胺反應 氨基酸可與熒光胺反應，產(chǎn)生熒光產(chǎn)物，氨基酸可與熒光胺反應，產(chǎn)生熒光產(chǎn)物，可用熒光分光光度計測定氨基酸含量。可用熒光分光光度計測定氨基酸含量。下一頁上一頁（4）丹磺酰氯（DNS-Cl，5-二甲基氨基萘-1-磺酰氯）反應常用于多肽鏈-NH2末端氨基酸的標記和微量氨基酸的定量測定。下一頁上一頁（5）異硫氰酸苯酯反應 （EdmanEdman反應）反應）在在弱堿弱堿性條件下，氨基酸中的性條件下，氨基酸中的-氨基還可以與氨基還可以與異硫氰酸苯酯（異硫氰酸苯酯（PITCPITC）反應，產(chǎn)生相應的苯氨基硫反應，產(chǎn)生相應的苯氨基硫甲酰氨基酸（甲酰氨基酸（PTC-PTC-氨基酸）。在無水酸中，氨基酸）。在無水酸中，PTC-PTC-氨基酸即環(huán)化為苯硫乙內酰脲（氨基酸即環(huán)化為苯硫乙內酰脲（PTHPTH），），后者在酸后者在酸中極穩(wěn)定。中極穩(wěn)定。這個反應首先被這個反應首先被EdmanEdman用于鑒定多肽或蛋白質用于鑒定多肽或蛋白質的的N-N-末端氨基酸。末端氨基酸。下一頁上一頁+PITC弱堿中弱堿中(400 C)苯硫乙內酰脲苯硫乙內酰脲(PTH-AAPTH-AA)(無水氫氟酸中無水氫氟酸中)H+苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸）（Edman反應）反應）下一頁上一頁 （6）與亞硝酸反應 含含游離游離-氨基氨基的氨基酸能與亞硝酸起反應，定量的氨基酸能與亞硝酸起反應，定量地放出氮氣，氨基酸被氧化成羥酸。測定地放出氮氣，氨基酸被氧化成羥酸。測定N N2 2 的體積，的體積，即可算出氨基酸的含量即可算出氨基酸的含量。Van Van SlykeSlyke 氨基氮測定法氨基氮測定法就是根據(jù)此反應原理就是根據(jù)此反應原理。含含亞氨酸亞氨酸的脯氨酸則不能與亞硝酸反應。的脯氨酸則不能與亞硝酸反應。下一頁上一頁1紙層析法2薄層層析法3離子交換柱層析法4高效液相層析法 5紙電泳 氨基酸的分離與分析下一頁上一頁 制備氨基酸有4種途徑：從蛋白質水解液中分離提?。粦冒l(fā)酵法生產(chǎn)；應用酶的催化反應生成氨基酸；有機合成法。適宜于中小規(guī)模的生產(chǎn)可大規(guī)模生產(chǎn)氨基酸的生產(chǎn)（制備）下一頁上一頁 蛋白質的基本組成對生物體具有其他特殊的生理作用，參與許多代謝作用，不少已用來治療疾病。用于食品強化劑、調味劑、著色劑、甜味劑和增味劑用于飼料添加劑調節(jié)皮膚pH值和保護皮膚的功能氨基酸的應用狀況下一頁上一頁2.3 肽l l肽的基本概念肽的基本概念l l肽命名肽命名、書寫閱讀與分類、書寫閱讀與分類l l天然活性肽天然活性肽l l肽類的應用和發(fā)展前景肽類的應用和發(fā)展前景下一頁上一頁肽的基本概念l 肽肽是由氨基酸構成的聚合物。是由氨基酸構成的聚合物。氨氨基基酸酸之之間間通通過過一一個個氨氨基基酸酸的的羧羧基基與與另另一一個個氨氨基基酸酸氨氨基基脫脫水水縮縮合合形形成成酰酰胺胺鍵鍵（肽肽鍵鍵）連連接接而成。而成。下一頁上一頁肽鍵：-CO-NH-下一頁上一頁肽的命名、書寫閱讀與分類l l由由兩兩個個氨氨基基酸酸組組成成的的肽肽叫叫二二肽肽，三三個個稱稱三三肽肽，2020個以內又稱為寡肽。個以內又稱為寡肽。2020個以上稱多肽。個以上稱多肽。l l一一般般的的肽肽都都有有一一個個游游離離的的氨氨基基（N N端端）和和一一個個游游離離的羧基（的羧基（C C端）。閱讀和書寫方向是從端）。閱讀和書寫方向是從N N端到端到C C端。端。l l多多肽肽化化合合物物的的名名稱稱，通通常常按按照照肽肽內內氨氨基基酸酸殘殘基基的的排排列列順順序序，以以殘殘基基名名稱稱（如如某某某某氨氨酰酰）從從N N端端依依次次閱閱讀到讀到C C端，并以端，并以C C端殘基全名結束肽的名稱。端殘基全名結束肽的名稱。l l絕大多數(shù)肽為線性結構，少數(shù)肽為環(huán)狀結構。絕大多數(shù)肽為線性結構，少數(shù)肽為環(huán)狀結構。下一頁上一頁命名舉例氨基末端羧基末端 下列五肽命名為下列五肽命名為丙氨酰谷氨酰亮氨酰纈氨丙氨酰谷氨酰亮氨酰纈氨酰組氨酸酰組氨酸：下一頁上一頁注意：l l在開鏈肽的N端和C端可以有游離的氨基和羧基，而有的開鏈肽的N端或C端的游離的氨基或羧基被別的基團結合（如烷基化、?；龋┗騈端殘基自身環(huán)化。下一頁上一頁l 例例如如促促甲甲狀狀腺腺素素釋釋放放激激素素的的N N端端殘殘基基是是谷谷氨氨酸酸，此此殘殘基基易易于于自自身身環(huán)環(huán)化化成成焦焦谷谷氨氨酰?；ò卑被c與谷谷氨氨酸酸的的 羧羧基基脫脫水水縮縮和和而而成成）。舉 例下一頁上一頁 谷胱甘肽（GSH）它它的的分分子子中中有有一一個個特特殊殊的的 肽肽鍵鍵，是是由由谷谷氨氨酸酸的的 羧羧基基與與半半胱胱氨氨酸酸的的 氨氨基基縮縮合合而而成成。由由于于GSHGSH中中含含有有一一個個活活潑潑的的巰巰基基很很容容易易氧氧化化，二二分分子子GSHGSH脫脫氫氫以以二二硫硫鍵鍵相相連連成成氧氧化化型型的的谷谷胱胱甘甘肽肽（GSSGGSSG）。）。下一頁上一頁谷胱甘肽的生理功用：l l解毒作用：解毒作用：與毒物或藥物結合，消除其毒性作用；與毒物或藥物結合，消除其毒性作用；l l參參與與氧氧化化還還原原反反應應：作作為為重重要要的的還還原原劑劑，參參與與體體內內多種氧化還原反應；多種氧化還原反應；l l保保護護巰巰基基酶酶的的活活性性：使使巰巰基基酶酶的的活活性性基基團團-SHSH維維持持還原狀態(tài)；還原狀態(tài)；l l維維持持紅紅細細胞胞膜膜結結構構的的穩(wěn)穩(wěn)定定：消消除除氧氧化化劑劑對對紅紅細細胞胞膜膜結構的破壞作用。結構的破壞作用。下一頁上一頁活性肽-激素類下一頁上一頁活性肽-抗生素類下一頁上一頁活性肽-在體內的重要作用l l生物的生長、發(fā)育、細胞分化、大腦活動、腫瘤病變、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物鐘規(guī)律及分子進化等均涉及到活性肽。生物活性肽是機體內傳遞信息、調節(jié)代謝和協(xié)調器官活動的重要化學信使。下一頁上一頁2.4 蛋白質分子的結構蛋白質的一級結構肽鍵一級結構測序蛋白質的三維結構蛋白質的二級結構超二級結構與結構域蛋白質的三級結構與作用力蛋白質的四級結構下一頁上一頁蛋白質的結構層次一級結構一級結構空間結構空間結構二級結構二級結構三級結構三級結構四級結構四級結構超二級結構超二級結構結構域結構域下一頁上一頁下一頁上一頁 蛋白質與多肽并無嚴格的界線，通常是將分子量在6000道爾頓以上的多肽稱為蛋白質。N 端端 C端端下一頁上一頁1、蛋白質的一級結構定義-蛋白質的一級結構指蛋白質中多肽鏈的數(shù)目；蛋白質的一級結構指蛋白質中多肽鏈的數(shù)目；多肽連中氨基酸的排列順序；包括二硫鍵的數(shù)目與多肽連中氨基酸的排列順序；包括二硫鍵的數(shù)目與位置。位置。氨基酸彼此之間通過氨基酸彼此之間通過肽鍵肽鍵連接，形成一條多肽鏈。連接，形成一條多肽鏈。下一頁上一頁肽肽鍵鍵中中的的C-NC-N鍵鍵具具有有部部分分雙雙鍵鍵性性質質，不不能能自自由旋轉。由旋轉。在大多數(shù)情況下，以反式結構存在。在大多數(shù)情況下，以反式結構存在。N=C 0.127nmN=C 0.127nm鍵長鍵長=0.132=0.132nmnmN-C 0.148nmN-C 0.148nm肽鍵肽鍵下一頁上一頁下一頁上一頁1.1.由由于于C=OC=O雙雙鍵鍵中中的的 電電子子云云與與N N原原子子上上的的未未共共用用電電子子對對發(fā)發(fā)生生“電電子子共共振振”，使使肽肽鍵鍵具具有有部部分分雙鍵的性質雙鍵的性質，不能自由旋轉。，不能自由旋轉。2.2.與與肽肽鍵鍵相相連連的的六六個個原原子子構構成成剛剛性性平平面面結結構構，稱稱為為肽肽單單元元或或肽肽鍵鍵平平面面。由由于于-碳碳原原子子與與其其他他原原子子之之間間均均形形成成單單鍵鍵，因因此此兩兩相相鄰鄰的的肽肽鍵鍵平平面面可以作相對旋轉。可以作相對旋轉。肽平面或酰胺平面：下一頁上一頁二面角 兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的C為定點而旋轉，繞C-N鍵旋轉的角度稱角，繞C-C鍵旋轉的角度稱角。和稱作二面角，亦稱構象角酰胺平面與-碳原子之間形成的二面角（和）下一頁上一頁蛋白質分子的一級結構測定方法一一.測定蛋白質分子量及肽鏈數(shù)目測定蛋白質分子量及肽鏈數(shù)目 二二.蛋白質中肽鏈的拆離蛋白質中肽鏈的拆離 三三.氨基酸組成分析、氨基酸末端分析氨基酸組成分析、氨基酸末端分析四四.肽鏈的部分降解及肽片斷的分離肽鏈的部分降解及肽片斷的分離五五.肽段氨基酸順序測定及肽段重疊肽段氨基酸順序測定及肽段重疊六六.二硫鍵與酰胺基的定位二硫鍵與酰胺基的定位下一頁上一頁下一頁上一頁將肽段順序進行疊聯(lián)以確定完整的順序將肽段順序進行疊聯(lián)以確定完整的順序 將肽段分離并測出順序將肽段分離并測出順序專一性裂解專一性裂解末端氨基酸測定末端氨基酸測定二硫鍵拆開二硫鍵拆開純蛋白質純蛋白質下一頁上一頁1 1測定蛋白質分子量及肽鏈數(shù)目a、樣品必須是均一的，純度應在97%以上；b、測定蛋白質的分子質量（電泳、層析、離心等），其誤差允許在10%左右。c、通過測定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質相對分子量之間的關系，即可確定多肽鏈的數(shù)目。下一頁上一頁蛋白質中肽鏈的拆離 幾條多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起?？稍趲讞l多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起?？稍? 8mol/Lmol/L尿素或尿素或6 6mol/Lmol/L鹽酸胍鹽酸胍存在下，存在下，用過量用過量的的-巰基乙醇巰基乙醇(還原法還原法)處理，使二硫鍵還原為巰處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用烷基化試劑（基，然后用烷基化試劑（ICHICH2 2COOHCOOH）保護生保護生成的巰基，以防止它重新被氧化。成的巰基，以防止它重新被氧化。下一頁上一頁胰島素胰島素 -巰基乙醇巰基乙醇碘乙酸碘乙酸二硫鍵的斷裂下一頁上一頁氨基酸組成分析、氨基酸末端分析下一頁上一頁 常常用用6 6 mol/Lmol/L的的鹽鹽酸酸或或4 4 mol/Lmol/L的的硫硫酸酸，110110真真空空水水解解10-2410-24小小時時左左右右可可使使蛋蛋白白質質完完全全水解。水解。優(yōu)點：不引起消旋作用，得到的是優(yōu)點：不引起消旋作用，得到的是L-L-氨基酸。氨基酸。缺缺點點：色色氨氨酸酸完完全全被被破破壞壞；羥羥基基氨氨基基酸酸（絲絲氨氨酸酸或或蘇蘇氨氨酸酸）有有一一小小部部分分被被分分解解；天天門門冬冬酰酰胺胺和和谷谷氨氨酰胺酰胺基被水解成了羧基。酰胺酰胺基被水解成了羧基。酸水解下一頁上一頁 一般用一般用5 5 mol/Lmol/L氫氧化鈉氫氧化鈉煮沸煮沸10-2010-20小時。小時。優(yōu)點：優(yōu)點：可使蛋白質完全水解，色氨酸在水解中不受破壞?？墒沟鞍踪|完全水解，色氨酸在水解中不受破壞。缺點：缺點：由由于于水水解解過過程程中中許許多多氨氨基基酸酸都都受受到到不不同同程程度度的的破破壞，產(chǎn)率不高。壞，產(chǎn)率不高。部部分分的的水水解解產(chǎn)產(chǎn)物物發(fā)發(fā)生生消消旋旋化化，其其產(chǎn)產(chǎn)物物是是D-D-型型和和L-L-型氨基酸的混合物。型氨基酸的混合物。堿水解下一頁上一頁N-末端分析二硝基氟苯法（FDNB法）二甲基氨基萘磺酰氯法（DNS-Cl法）異硫氰酸笨酯法（Edman法）C-末端分析肼解法還原法還原法羧肽酶法下一頁上一頁肼解法 是目前最好的方法 用色譜法鑒定 多肽與肼在無水條件下加熱，C-端氨基酸即從肽鏈上解離出來，其余的氨基酸則變成肼化物。肼化物能夠與苯甲醛縮合成不溶于水的物質而與C-端氨基酸分離。注:末端若為半胱氨酸或胱氨酸就不能用此法，必須烷基化后再肼解。下一頁上一頁下一頁上一頁羧肽酶的方法 是目前最有效也是最常用的方法。羧肽酶是一類肽鏈外切酶，它專一地從肽鏈的C端依次切下一個氨基酸殘基，釋放出游離的氨基酸。下一頁上一頁肽鏈的部分降解及肽片斷的分離酶解法：胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶 胃蛋白酶 嗜熱菌蛋白酶等化學法：溴化氰法羥胺法下一頁上一頁R1=Lys和Arg側鏈（專一性較強，水解速度快）。R2=Pro水解受抑。胰蛋白酶R1=Phe,Trp,Tyr時水解快;R2=Pro水解受抑。胰凝乳蛋白酶下一頁上一頁化學法：可獲得較大的肽段溴化氰水解法：它能選擇性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵。羥胺（NH2OH）：專一性斷裂-Asn-Gly-之間的肽鍵。也能部分裂解-Asn-Leu-之間的肽鍵以及-Asn-Ala-之間的肽鍵。下一頁上一頁Edman降解法DNS-Edman方法DABITC/PITC雙耦合法成功用于微量序列分析順序分析的最主要的方法肽段氨基酸順序測定及肽段重疊 使測定靈敏度，進一步提高下一頁上一頁所得資料：氨基末端殘基氨基末端殘基 H H 羧基末端殘基羧基末端殘基 S S 第一套肽段第一套肽段 第二套肽段第二套肽段 OUSOUS SEOSEO PSPS WTOUWTOU EOVEEOVE VERLVERL RLARLA APSAPS HOWTHOWT HOHO片段重疊法重建完整多肽鏈一級結構下一頁上一頁借助重疊法確定肽段次序末端殘基末端殘基 H SH S末端肽段末端肽段 HOWTHOWT APSAPS第一套肽段第一套肽段 HOWTHOWT OUSOUS EOVEEOVE RLARLA PSPS第二套肽段第二套肽段 HOHO WTOUWTOU SEOSEO VERLVERL APSAPS 推斷全順序推斷全順序 H O W T O U S E O V E R L A P SH O W T O U S E O V E R L A P S下一頁上一頁二硫鍵的定位:二硫鍵與酰胺基的定位1、采用胃蛋白酶水解：切點多，生成的肽段包括含二硫鍵的肽段都比較??；酸性環(huán)境下防止二硫鍵發(fā)生交換，二硫鍵穩(wěn)定。2、將所得的肽段利用對角線電泳技術進行分離。3、然后同其它方法分析的肽段進行比較，確定二硫鍵的位置。下一頁上一頁對角線電泳：把水解的混合肽段點到濾紙中央，在pH6.5的條件下，進行第一向電泳，肽段將按其大小及電荷的不同分離開來。然后把濾紙暴露在過甲酸蒸氣中，使-S-S-斷裂。這時每個含二硫鍵的肽段被氧化成一對含半胱氨磺酸的肽。濾紙旋轉90度角在與第一向完全相同的條件下進行第二向電泳。在這里，大多數(shù)肽段的遷移率未變，并將位于濾紙的一條對角線上，而含半胱氨磺酸的肽段比原來含二硫鍵的肽小而負電荷增加，結果它們都偏離了對角線。肽斑可用茚三酮顯色確定。下一頁上一頁+-+-第第二二向向第一向第一向a ab bBrownBrown和和HartlayHartlay對角線電泳圖解對角線電泳圖解pH6.5pH6.5圖中圖中a a、b b兩個斑點是兩個斑點是由一個二硫鍵斷裂由一個二硫鍵斷裂產(chǎn)生的肽段產(chǎn)生的肽段二硫鍵位置的確定下一頁上一頁酰胺基位置的確定用酸處理含酰胺基的肽鏈，使其產(chǎn)生游離的NH3和COOH。測出NH3的數(shù)量和可能形成的COOH的數(shù)量（不包括C端），如兩者相等，就可以確定酰胺基的位置。下一頁上一頁2、蛋白質的三維結構l l天天然然的的蛋蛋白白質質分分子子并并不不是是一一條條走走向向隨隨機機的的松松散散肽肽鏈鏈，每每一一種種都都具具有有自自己己特特定定的的空空間間結結構構。線線性性的的多多肽肽鏈鏈在在空空間間中中折折疊疊成成特特定定的的三三維維結結構構，這這種種空空間間結結構構通通常常稱稱為為蛋蛋白白質質的的高高級級結結構構或或分分子構象。子構象。l l肽鍵不能自由轉動，具有部分雙鍵性質。肽平肽鍵不能自由轉動，具有部分雙鍵性質。肽平面間的面間的二面角二面角（和和 ）決定肽鏈的構象決定肽鏈的構象。下一頁上一頁二面角（二面角（、）所決定的構象能否所決定的構象能否存在，主要取決于存在，主要取決于兩個兩個相鄰相鄰肽單位中肽單位中非鍵合原子之間的非鍵合原子之間的接近有無障礙。接近有無障礙。下一頁上一頁蛋白質的二級結構蛋白質的二級結構是指多肽鏈的主鏈本身通過蛋白質的二級結構是指多肽鏈的主鏈本身通過氫鍵沿一定方向盤繞、折疊而形成的構象。氫鍵沿一定方向盤繞、折疊而形成的構象。它只涉及肽鏈主鏈的構象及鏈內或鏈間形成的它只涉及肽鏈主鏈的構象及鏈內或鏈間形成的氫鍵。氫鍵。(注注:二級結構不涉及側鏈的構象二級結構不涉及側鏈的構象)主要有主要有-螺旋、螺旋、-折疊、折疊、-轉角、無規(guī)卷曲。轉角、無規(guī)卷曲。定義：下一頁上一頁多肽鏈中的各個肽平面圍繞多肽鏈中的各個肽平面圍繞同一軸旋轉，形成螺旋結構，同一軸旋轉，形成螺旋結構，螺距為螺距為0.540.54nmnm,含含3.63.6個氨基個氨基酸殘基；酸殘基；每個每個aaaa殘基沿軸旋殘基沿軸旋轉轉100100.肽鏈內形成氫鍵，氫鍵的取肽鏈內形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，向幾乎與軸平行，每個氨基每個氨基酸殘基的酸殘基的C=OC=O氧與其后第四氧與其后第四個氨基酸殘基的個氨基酸殘基的N-HN-H氫形成氫形成氫鍵。氫鍵。絕大多數(shù)天然蛋白質中的絕大多數(shù)天然蛋白質中的-螺旋幾乎都是螺旋幾乎都是右手螺旋。右手螺旋。螺旋下一頁上一頁左手螺旋與右手螺旋下一頁上一頁俯視圖螺旋結構表示法S SN N 多肽鏈主鏈的螺旋結構中以螺旋（也稱3.613螺旋）結構最為常見。下一頁上一頁下一頁上一頁凡是有凡是有ProPro、GlyGly存在的地方存在的地方,不能形成不能形成。因因兩個氨兩個氨基酸不能基酸不能形成形成螺旋所需二面角（螺旋所需二面角（-57-57-57-57、-47-47-47-47 ）。）。靜電斥力靜電斥力。若一段肽鏈有多個若一段肽鏈有多個帶相同電荷氨基酸帶相同電荷氨基酸相相鄰鄰,則因電荷相斥則因電荷相斥,防礙防礙 螺旋的形成。螺旋的形成。位阻位阻。如如AsnAsn、LeuLeu側鏈很大，防礙側鏈很大，防礙 螺旋的形成螺旋的形成。-螺旋結構形成的限制因素:下一頁上一頁-折疊 -折疊或折疊或 -折疊片也稱折疊片也稱 -結構或結構或 -構象，構象，它是蛋白質中第二種最常見的二級結構。它是蛋白質中第二種最常見的二級結構。-折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的多肽折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵進行交聯(lián)而形鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵進行交聯(lián)而形成的，或一條肽鏈內的不同肽段間靠氫鍵而成的，或一條肽鏈內的不同肽段間靠氫鍵而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構象形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構象。下一頁上一頁-折疊結構幾乎所有肽鍵都參與鏈間氫鍵的形成，折疊結構幾乎所有肽鍵都參與鏈間氫鍵的形成，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。氫鍵與鏈的長軸接近垂直。-折疊有兩種類型：折疊有兩種類型：一種為一種為平行式平行式，即所有肽鏈的，即所有肽鏈的N-N-端都在同一邊。端都在同一邊。另一種為另一種為反平行式反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。下一頁上一頁平行折疊下一頁上一頁反平行折疊下一頁上一頁下一頁上一頁在在-轉角部分，由四個氨基酸殘基組成轉角部分，由四個氨基酸殘基組成;彎曲處彎曲處的第一個氨基酸殘基的的第一個氨基酸殘基的-C=O C=O 和第四個殘基的和第四個殘基的 N-H N-H 之間形成氫鍵，形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)之間形成氫鍵，形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結構。狀結構。這類結構主要存在于球狀蛋白分子中，負責各這類結構主要存在于球狀蛋白分子中，負責各二級結構單元之間的連接。二級結構單元之間的連接。其特點是肽鏈回折其特點是肽鏈回折180180，對確定肽鏈的走向，對確定肽鏈的走向起著決定性的作用。起著決定性的作用。-回折(-轉角)下一頁上一頁目前發(fā)現(xiàn)的-轉角多數(shù)都存在蛋白質分子表面，它們的含量相當豐富，約占全部氨基酸殘基的1/4。下一頁上一頁轉角結構轉角下一頁上一頁轉角結構轉角下一頁上一頁突起 突起是在突起是在 折疊的折疊的2 2個相鄰的氫鍵中多出一個相鄰的氫鍵中多出一 個氨基酸殘基，形成一個突起，干擾其氫鍵配對。個氨基酸殘基，形成一個突起，干擾其氫鍵配對。（多發(fā)生在反平行式）（多發(fā)生在反平行式）下一頁上一頁突起的結構幾種情況下一頁上一頁無規(guī)卷曲或自由回轉無規(guī)卷曲與生物活性有關，對外界理化因子極為敏感。多肽鏈主鏈不規(guī)則隨機盤繞形成的構象。下一頁上一頁 超二級結構指蛋白質中相鄰的二級結構單位（-螺旋或-折疊或-轉角）組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能夠辨認的二級結構組合體。超二級結構的基本類型：、X、超二級結構下一頁上一頁下一頁上一頁下一頁上一頁迂回 A.迂回 B.希臘鑰匙 C.雙希臘鑰匙下一頁上一頁下一頁上一頁超二級結構類型超二級結構類型 X 下一頁上一頁結構域結構域的定義 是指在二級結構或超二級結構基礎上，是指在二級結構或超二級結構基礎上，多多肽鏈進一步卷曲折疊成相對獨立、近似球形的肽鏈進一步卷曲折疊成相對獨立、近似球形的組裝體，它是三級結構的局部性區(qū)域。組裝體，它是三級結構的局部性區(qū)域。類型：-螺旋域；-折疊域；+域；/域；無規(guī)則卷曲+-回折域；無規(guī)則卷曲+-螺旋結構域下一頁上一頁兩個鐵原子兩個鐵原子蚯蚓血紅蛋白中四個-螺旋組成的結構域-螺旋域螺旋域免疫球蛋白VL-折疊結構域-折疊域折疊域下一頁上一頁丙酮酸激酶結構域丙酮酸激酶結構域4 4/結構域結構域3-3-P-P-甘油醛脫氫酶結構域甘油醛脫氫酶結構域2 2+結構結構域域木瓜蛋白酶結構域木瓜蛋白酶結構域1 1無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+-螺旋結構螺旋結構域域木瓜蛋白酶結構域木瓜蛋白酶結構域2 2無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+-回折結構回折結構域域下一頁上一頁免疫球蛋白下一頁上一頁木瓜蛋白酶內的2個結構域彼此很不相同下一頁上一頁彈性蛋白酶的二個結構域彼此非常相似下一頁上一頁蛋白質的三級結構即多肽鏈中所有氨基酸殘基的空間關系，即多肽鏈中所有氨基酸殘基的空間關系，其具有二級結構、超二級結構或結構域。其具有二級結構、超二級結構或結構域。定義：多肽鏈在二級結構、超二級結構的基礎上，多肽鏈在二級結構、超二級結構的基礎上，主鏈構象和側鏈構象相互作用，進一步盤曲、主鏈構象和側鏈構象相互作用，進一步盤曲、折疊形成特定的球狀分子結構。折疊形成特定的球狀分子結構。下一頁上一頁肌紅蛋白的三級結構下一頁上一頁蛋白質的四級結構 由兩條或兩條以由兩條或兩條以上各自獨立具有三上各自獨立具有三級結構的多肽鏈通級結構的多肽鏈通過次級鍵相互締合過次級鍵相互締合而成的蛋白質結構。而成的蛋白質結構。其中每條多肽鏈稱其中每條多肽鏈稱為亞基。為亞基。定義：下一頁上一頁 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活性。一般來說具有四級結構的蛋白屬于寡聚蛋白。下一頁上一頁在蛋白質四級結構中，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。維持蛋白質四級結構的主要作用力下一頁上一頁（1 1）血紅蛋白的結構特點：）血紅蛋白的結構特點：a.a.是四個亞基的寡聚蛋白，是四個亞基的寡聚蛋白，574574個個AAAA殘基，分子量殘基，分子量6500065000。b.b.是由相同的兩條是由相同的兩條 鏈和兩條鏈和兩條 鏈組成四聚體鏈組成四聚體 2 2 2 2，成成人的血紅蛋白為人的血紅蛋白為 2 2 2 2、胎兒的血紅蛋白為、胎兒的血紅蛋白為 2 2 2 2c.c.鏈由鏈由141141AAAA殘基組成，殘基組成，鏈由鏈由146146AAAA殘基組成。殘基組成。四條肽鏈的三級結構與肌紅蛋白相似，各自內部有四條肽鏈的三級結構與肌紅蛋白相似，各自內部有一個血紅素輔基。一個血紅素輔基。（2 2）血紅蛋白的功能：存在于動物血液的紅細胞中，）血紅蛋白的功能：存在于動物血液的紅細胞中，具有運輸具有運輸OO2 2和和COCO2 2的功能；血紅蛋白還能和的功能；血紅蛋白還能和HH+結合，結合，從而可以維持體內從而可以維持體內pHpH。血紅蛋白的結構與功能下一頁上一頁血紅素血紅素輔基輔基血紅蛋白四級結構血紅蛋白四級結構下一頁上一頁4.5 蛋白質結構與功能的關系蛋白質一級結構與功能的關系v 同源蛋白質一級結構的種屬差異性與生物進化同源蛋白質一級結構的種屬差異性與生物進化v 一級結構變異與分子病一級結構變異與分子病v 一級結構斷裂與功能激活一級結構斷裂與功能激活蛋白質空間結構與功能的關系下一頁上一頁蛋白質一級結構與功能的關系同源蛋白質一級結構的種屬差異與生物進化同源蛋白質一級結構的種屬差異與生物進化 不同生物與人的細胞色素不同生物與人的細胞色素C C相比較相比較AAAA差異數(shù)目差異數(shù)目 黑猩猩黑猩猩 0 0 雞、火雞雞、火雞 13 13 兔兔 10 10 金槍魚金槍魚 21 21 狗牛豬羊狗牛豬羊 11 11 小麥小麥 35 35 粗糙鏈孢霉粗糙鏈孢霉43 43 酵母菌酵母菌 44 44下一頁上一頁 細胞色素細胞色素C C是真核細胞線粒體內膜上一種是真核細胞線粒體內膜上一種含含F(xiàn)eFe的蛋白質，在生物氧化中起傳遞電子的作的蛋白質，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)百種生物的用。通過植物、動物和微生物等數(shù)百種生物的細胞色素細胞色素C C一級結構的研究表明：一級結構的研究表明：（1 1）親緣關系越近，親緣關系越近，AAAA順序的同源性越大。順序的同源性越大。（2 2）盡管不同生物間親緣關系差別很大，但盡管不同生物間親緣關系差別很大，但與細胞色素與細胞色素C C功能密切相關的功能密切相關的AAAA順序卻有共同順序卻有共同之處，即保守順序不變。之處，即保守順序不變。下一頁上一頁根據(jù)細胞色素根據(jù)細胞色素 C C的順序種的順序種屬差異建立起來的進化樹屬差異建立起來的進化樹下一頁上一頁分子病分子病指蛋白質分子中由于指蛋白質分子中由于AAAA排列順序與正常蛋白排列順序與正常蛋白質不同而發(fā)生的一種遺傳病質不同而發(fā)生的一種遺傳病(基因突變造成的基因突變造成的)。鐮刀形貧血?。虹牭缎呜氀。翰∪梭w內血紅蛋白的含量乃至紅細病人體內血紅蛋白的含量乃至紅細胞的量都較正常人少，且紅細胞的形狀為新月形，胞的量都較正常人少，且紅細胞的形狀為新月形，即鐮刀狀。此種細胞壁薄，而且脆性大，極易漲破即鐮刀狀。此種細胞壁薄，而且脆性大，極易漲破而發(fā)生溶血；再者，發(fā)生鐮變的細胞粘滯加大，易而發(fā)生溶血；再者，發(fā)生鐮變的細胞粘滯加大，易栓塞血管；由于流速較慢，輸氧機能降低，使臟器栓塞血管；由于流速較慢，輸氧機能降低，使臟器官供血出現(xiàn)障礙，從而引起頭昏、胸悶而導致死亡。官供血出現(xiàn)障礙，從而引起頭昏、胸悶而導致死亡。蛋白質一級結構的變異與分子病下一頁上一頁下一頁上一頁 谷氨酸在生理谷氨酸在生理pHpH值下為帶值下為帶負電荷負電荷R R基氨基酸基氨基酸，而纈，而纈氨酸卻是一種氨酸卻是一種非極性非極性R R基氨基酸基氨基酸，就使得，就使得HbSHbS分子表分子表面的荷電性發(fā)生改變，引起等電點改變，面的荷電性發(fā)生改變，引起等電點改變，溶解度降低溶解度降低，使之不正常地聚集成纖維狀血紅蛋白，致使紅細胞變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形成鐮刀狀,輸氧功能下降輸氧功能下降,細胞脆弱易溶血細胞脆弱易溶血.HbA:Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysHbS:Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys鏈12345678鐮刀型紅細胞貧血的分子基礎下一頁上一頁下一頁上一頁一級結構的局部斷裂與蛋白質的激活ArgLysArg（C肽）肽）胰島素原與胰島素（牛胰島素原的激活胰島素原與胰島素（牛胰島素原的激活)下一頁上一頁蛋白質空間結構與功能的關系 當血紅蛋白的一個當血紅蛋白的一個 亞基與氧分子結合以后，亞基與氧分子結合以后，可引起其他亞基的構象發(fā)生改變，對氧的親和力增可引起其他亞基的構象發(fā)生改變，對氧的親和力增加，從而導致整個分子的氧結合力迅速增高，使血加，從而導致整個分子的氧結合力迅速增高，使血紅蛋白的氧飽和曲線呈紅蛋白的氧飽和曲線呈“S”S”形。形。這種由于蛋白質這種由于蛋白質分子構象改變而導致蛋白質分子功能發(fā)生改變的現(xiàn)分子構象改變而導致蛋白質分子功能發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為象稱為變構效應變構效應。下一頁上一頁血紅蛋白的變構下一頁上一頁對對氧氧親親和和力力高高對對氧氧親親和和力力低低下一頁上一頁蛋蛋白白質質構構象象疾疾病?。喝羧舻暗鞍装踪|質的的折折疊疊發(fā)發(fā)生生錯錯誤誤，盡盡管管其其一一級級結結構構不不變變，但但蛋蛋白白質質的的構構象象發(fā)發(fā)生生改改變變，仍仍可可影影響響其其功功能能，嚴嚴重重時時可可導導致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。蛋白質構象改變與疾病下一頁上一頁蛋白質構象改變導致疾病的機理蛋白質構象改變導致疾病的機理：有些蛋：有些蛋白質錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解白質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)酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質淀粉樣纖維沉淀的病理改變。為蛋白質淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類疾病包括：這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。下一頁上一頁瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprion protein,protein,PrPPrP)引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。引起的一組人和動物神經(jīng)退行性病變。正常的正常的PrPPrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPPrPc c。PrPPrPc c在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全為為-折疊的折疊的PrPPrPscsc，從而致病。從而致病。PrPPrPc c-螺旋螺旋PrPPrPscsc-折疊折疊正常牛正常牛瘋牛瘋牛下一頁上一頁4.6 蛋白質的重要性質、純化與鑒定蛋白質的重要性質蛋白質的重要性質蛋白質的兩性解離與等電點蛋白質的兩性解離與等電點蛋白質的膠體性質與沉淀蛋白質的膠體性質與沉淀蛋白質的變性與復性蛋白質的變性與復性蛋白質分離純化的原則與方法蛋白質分離純化的原則與方法分離純化的一般原則與基本步驟分離純化的一般原則與基本步驟分離純化的基本原理與方法分離純化的基本原理與方法蛋白質含量測定與純度鑒定蛋白質含量測定與純度鑒定下一頁上一頁蛋蛋白白質質分分子子除除兩兩端端的的氨氨基基和和羧羧基基可可解解離離外外，氨氨基基酸酸殘殘基基側側鏈鏈中中某某些些基基團團，在在一一定定的的溶溶液液pHpH條條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。當當?shù)暗鞍装踪|質溶溶液液處處于于某某一一pHpH時時，蛋蛋白白質質解解離離成成正正、負負離離子子的的趨趨勢勢相相等等，即即成成為為兼兼性性離離子子，凈凈電電荷為零，此時溶液的荷為零，此時溶液的pHpH稱為稱為蛋白質的等電點。蛋白質的等電點。蛋白質的重要性質蛋白質的兩性解離與等電點下一頁上一頁蛋白質的膠體性質與沉淀蛋白質分子量很大，在水溶液中形成直徑蛋白質分子量很大，在水溶液中形成直徑1-1001-100nmnm的顆粒，屬膠體顆粒范圍，而具有膠體溶液的通性。的顆粒，屬膠體顆粒范圍，而具有膠體溶液的通性。蛋白質的水溶液能形成穩(wěn)定的膠體溶液原因：蛋白質的水溶液能形成穩(wěn)定的膠體溶液原因：、蛋白質多肽鏈上含有許多極性基團。、蛋白質多肽鏈上含有許多極性基團。2 2、蛋白質是兩性電解質，相同蛋白質顆粒帶有同、蛋白質是兩性電解質，相同蛋白質顆粒帶有同性電荷，性電荷，與周圍的反離子構成穩(wěn)定的雙電層。與周圍的反離子構成穩(wěn)定的雙電層。使蛋白使蛋白質顆粒之間相互排斥，不致互相凝聚而沉淀。質顆粒之間相互排斥，不致互相凝聚而沉淀。下一頁上一頁如：如：NH3NH3、COOCOO 、OHOH、-SH-SH、-CONH-CONH-等，它們都具有高度的親水性，當與水接等，它們都具有高度的親水性，當與水接確時，極易吸附水分子，使蛋白質顆粒外圍形成一確時，極易吸附水分子，使蛋白質顆粒外圍形成一層水化膜，將顆粒彼此隔開，不致因互相碰撞凝聚層水化膜，將顆粒彼此隔開，不致因互相碰撞凝聚而沉淀。而沉淀。蛋白質溶液由于具有蛋白質溶液由于具有水化層與雙電層水化層與雙電層兩方面兩方面的穩(wěn)定因素，所以作為膠體系統(tǒng)是相對穩(wěn)定的。的穩(wěn)定因素，所以作為膠體系統(tǒng)是相對穩(wěn)定的。下一頁上一頁 由于膠體溶液中的蛋白質不能通過半透膜，因此可以應用透析法將非蛋白的小分子雜質除去。透析法：以半透膜提純蛋白質的方法叫透析法半透膜：只允許溶劑小分子通過，而溶質大分子不能通過，如羊皮紙、火棉膠、玻璃紙等蛋白質膠體性質的應用下一頁上一頁下一頁上一頁 蛋蛋白白質質在在溶溶液液中中的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性是是有有條條件件的的、相相對對的的。如如果果加加入入適適當當?shù)牡脑囋噭﹦┦故沟暗鞍装踪|質分分子子處處于于等等電電點點狀狀態(tài)態(tài)或或破破壞壞其其水水化化層層和和雙雙電電層層，蛋蛋白白質質膠膠體體溶溶液液就就不不再再穩(wěn)穩(wěn)定定并并將將產(chǎn)產(chǎn)生生沉沉淀淀。此此現(xiàn)現(xiàn)象象即即為為蛋蛋白白質質的的沉沉淀作用。淀作用。分可逆沉淀與不可逆沉淀。分可逆沉淀與不可逆沉淀。蛋白質的沉淀下一頁上一頁可逆沉淀n在在 溫和條件下，通過改變溶液的溫和條件下，通過改變溶液的pHpH或電荷狀況，或電荷狀況，使蛋白質從膠體溶液中沉淀分離。使蛋白質從膠體溶液中沉淀分離。n 在沉淀過程中，結構和性質都沒有發(fā)生變化，在沉淀過程中，結構和性質都沒有發(fā)生變化，在適當?shù)臈l件下，可以重新溶解形成溶液，所以這種在適當?shù)臈l件下，可以重新溶解形成溶液，所以這種沉淀又稱為非變性沉淀。沉淀又稱為非變性沉淀。n 可逆沉淀是分離和純化蛋白質的基本方法，如可逆沉淀是分離和純化蛋白質的基本方法，如等電點沉淀法、鹽析法和有機溶劑沉淀法等。等電點沉淀法、鹽析法和有機溶劑沉淀法等。下一頁上一頁 在蛋白質的水溶液中，加入大量高濃度的強電在蛋白質的水溶液中，加入大量高濃度的強電解質鹽如硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等，可破壞蛋質解質鹽如硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等，可破壞蛋質分子表面的水化層，中和它們的電荷，因而使蛋白分子表面的水化層，中和它們的電荷，因而使蛋白質沉淀析出，這種現(xiàn)象稱為質沉淀析出，這種現(xiàn)象稱為鹽析。鹽析。而低濃度的鹽溶液加入蛋白質溶液中，會導致而低濃度的鹽溶液加入蛋白質溶液中，會導致蛋白質的溶解度增加，該現(xiàn)象稱為蛋白質的溶解度增加，該現(xiàn)象稱為鹽溶鹽溶。鹽析與鹽溶下一頁上一頁 各種蛋白質的親水性及荷電性均有差別，因各種蛋白質的親水性及荷電性均有差別，因此不同蛋白質所需中性鹽濃度也有不同，只要調此不同蛋白質所需中性鹽濃度也有不同，只要調節(jié)中性鹽濃度，就可使混合蛋白質溶液中的幾種節(jié)中性鹽濃度，就可使混合蛋白質溶液中的幾種蛋白質分散沉淀析出，這種方法稱為蛋白質分散沉淀析出，這種方法稱為分段鹽析。分段鹽析。鹽析的機理鹽析的機理：破壞蛋白質的水化膜，中和表面的凈電荷。破壞蛋白質的水化膜，中和表面的凈電荷。鹽析法是最常用的蛋白質沉淀方法，該方法鹽析法是最常用的蛋白質沉淀方法，該方法不會使蛋白質產(chǎn)生變性。不會使蛋白質產(chǎn)生變性。下一頁上一頁 用弱酸或弱堿調節(jié)蛋白質溶液的pH處于等電點處，使蛋白質沉淀。弱酸或弱堿沉淀法機理：破壞蛋白質表面凈電荷。弱酸或弱堿沉淀法(等電點沉淀）下一頁上一頁酸酸酸酸堿堿堿堿堿堿酸酸溶液中蛋白質的聚沉溶液中蛋白質的聚沉下一頁上一頁 在蛋白質溶液中，加入能與水互溶的有機在蛋白質溶液中，加入能與水互溶的有機溶