《生物化學 蛋白質(zhì)PPT課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物化學 蛋白質(zhì)PPT課件（206頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1頁/共206頁n蛋白質(zhì)研究的歷史18331833年，從麥芽中分離淀粉酶；隨后從胃液中年，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)。分離到類似胃蛋白酶的物質(zhì)。18641864年，血紅蛋白被分離并結(jié)晶。年，血紅蛋白被分離并結(jié)晶。1919世紀末，證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成世紀末，證明蛋白質(zhì)由氨基酸組成，并合成了多種短肽。了多種短肽。2020世紀初，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)；完成胰島世紀初，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。素一級結(jié)構(gòu)測定。第2頁/共206頁2020世紀中葉，各種蛋白質(zhì)分析技術(shù)相繼建立，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；促進

2、了蛋白質(zhì)研究迅速發(fā)展；19621962年，確定了血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)。年，確定了血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)。2020世紀世紀9090年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究展年代，功能基因組與蛋白質(zhì)組研究展開。開。第3頁/共206頁n蛋白質(zhì)的生物學重要性分布廣：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)。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：含量高：蛋白質(zhì)是細胞內(nèi)最豐富的有機分子，占人體干重的蛋白質(zhì)是細胞內(nèi)最豐富的有機分子，占人體干重的4545，某些組，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達8080。1. 蛋白質(zhì)是生物體重要組成

3、成分第4頁/共206頁1 1）酶的生物催化作用）酶的生物催化作用第5頁/共206頁2 2）調(diào)控作用）調(diào)控作用參與基因調(diào)控：組蛋白、非組蛋白等參與基因調(diào)控：組蛋白、非組蛋白等參與代謝調(diào)控：如激素或生長因子等參與代謝調(diào)控：如激素或生長因子等第6頁/共206頁3 3）運動與支持）運動與支持機體的結(jié)構(gòu)蛋白：機體的結(jié)構(gòu)蛋白：頭發(fā)、骨骼、牙齒、肌肉等頭發(fā)、骨骼、牙齒、肌肉等第7頁/共206頁4 4）參與運輸貯存的作用）參與運輸貯存的作用第8頁/共206頁5 5）免疫保護作用）免疫保護作用抗原抗體反應(yīng)抗原抗體反應(yīng)凝血機制凝血機制第9頁/共206頁6 6）參與細胞間信息傳遞）參與細胞間信息傳遞信號傳導中的受體

4、、信息分子等信號傳導中的受體、信息分子等第10頁/共206頁作為生物催化劑（酶）作為生物催化劑（酶）代謝調(diào)節(jié)作用代謝調(diào)節(jié)作用免疫保護作用免疫保護作用物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲物質(zhì)的轉(zhuǎn)運和存儲運動與支持作用運動與支持作用參與細胞間信息傳遞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. 氧化供能第11頁/共206頁蛋白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的分子組成The Molecular Component of Protein第第 一一 節(jié)節(jié)第12頁/共206頁 蛋白質(zhì)的元素組成蛋白質(zhì)的元素組成主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些蛋白質(zhì)含有少量有些蛋白質(zhì)含有少量P或金屬元素或金屬元素Fe、Cu、Zn、Mn、C

5、o、Mo，個別，個別蛋白質(zhì)還含有蛋白質(zhì)還含有 I 。第13頁/共206頁 各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均為各種蛋白質(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)的含量克樣品中蛋白質(zhì)的含量 (g %)= 每克樣品含氮克數(shù)每克樣品含氮克數(shù) 6.251001/16%n蛋白質(zhì)元素組成的特點第14頁/共206頁一、氨基酸一、氨基酸 蛋白質(zhì)的基本組成單位蛋白質(zhì)的基本組成單位存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有僅有20

6、種，且均屬種，且均屬 L- -氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。第15頁/共206頁鏡子鏡子COOHNH2CNH2COOHCRL-構(gòu)型構(gòu)型D-構(gòu)型構(gòu)型HRH第16頁/共206頁H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H第17頁/共206頁非極性脂肪族氨基酸非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸堿性氨基酸二、氨基酸二、氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進行分類進行分類* * 20 20種氨基酸的英文名稱、縮寫符號及分類如下種氨基酸的英文名稱、縮寫符號及分類如下: :

7、第18頁/共206頁( (一一) )側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸氨基酸第19頁/共206頁( (二二) )側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸中性氨基酸第20頁/共206頁( (三三) )側(cè)鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸側(cè)鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸第21頁/共206頁( (四四) )側(cè)鏈含負性解離基團的氨基酸是酸性氨基酸側(cè)鏈含負性解離基團的氨基酸是酸性氨基酸第22頁/共206頁( (五五) )側(cè)鏈含正性解離基團的氨基酸屬于堿性側(cè)鏈含正性解離基團的氨基酸屬于堿性氨基酸氨基酸第23頁/共206頁Ly

8、s, KArg, RHis, Hguanidylimidazol第24頁/共206頁Asp, DGlu, Ecarboxylcarboxyl第25頁/共206頁methylthiomercaptoCys,CMet,M第26頁/共206頁hydroxySer,SThr,TTyr,Yhydroxy第27頁/共206頁Phenyl Phe,FTyr,YTrp,W第28頁/共206頁Val,VLeu,LIle,I第29頁/共206頁Gly,GAla,APro,P第30頁/共206頁carbonylcarbonylAsn,NGln,Q第31頁/共206頁習慣分類方法習慣分類方法1. 芳香族氨基酸芳香族氨

9、基酸：Trp、Tyr、Phe2. 含羥基氨基酸含羥基氨基酸：Ser、Thr、Tyr3. 含硫氨基酸含硫氨基酸：Cys、Met4. 雜環(huán)族氨基酸：雜環(huán)族氨基酸：His5. 雜環(huán)族亞氨基酸：雜環(huán)族亞氨基酸：Pro6. 支鏈氨基酸支鏈氨基酸：Val、Leu、Ile第32頁/共206頁氨基酸分類歸納：氨基酸分類歸納：堿性賴精組，酸性天和谷堿性賴精組，酸性天和谷芳香苯色酪，分支纈亮異芳香苯色酪，分支纈亮異含硫半甲硫，羥基酪蘇絲含硫半甲硫，羥基酪蘇絲You should know names, structures, 3-letter codes第33頁/共206頁幾種特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亞氨基酸）

10、（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2甘氨酸（無手性碳原子）第34頁/共206頁-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3第35頁/共206頁修飾氨基酸：修飾氨基酸：蛋白質(zhì)合成后通過修飾加工生成的氨基蛋白質(zhì)合成后通過修飾加工生成的氨基酸。沒有相應(yīng)的編碼。如：胱

11、氨酸、羥脯氨酸。沒有相應(yīng)的編碼。如：胱氨酸、羥脯氨酸（酸（Hyp）、羥賴氨酸（）、羥賴氨酸（Hyl）。）。非生蛋白氨基酸：非生蛋白氨基酸：蛋白質(zhì)中不存在的氨基酸。如：瓜氨酸、蛋白質(zhì)中不存在的氨基酸。如：瓜氨酸、鳥氨酸、同型半胱氨酸，是代謝途徑中產(chǎn)生鳥氨酸、同型半胱氨酸，是代謝途徑中產(chǎn)生的。的。 第36頁/共206頁Modified amino acids修飾氨基酸，無密碼子編碼修飾氨基酸，無密碼子編碼Selenium, SeSulfur, S羥脯氨酸羥脯氨酸羥賴氨酸羥賴氨酸第37頁/共206頁amino acids not-presented in proteins鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸不出

12、現(xiàn)在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氨基酸不出現(xiàn)在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氨基酸第38頁/共206頁三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì)n兩性解離及等電點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。處溶液的酸堿度。 等電點等電點(isoelectric point, pI) 在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和的溶液中，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pH值值稱為該氨基酸的稱為該氨基酸的等電點等電點。（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì)第39頁/共

13、206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CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+第40頁/共206頁The pI is the pH midway between pK value on either side of the isoelectric species. For Example Glycine Glutamate HistidinepI的的計計算算:第41頁/共206頁

14、pI = (pK1+pK2)/2第42頁/共206頁An acidic amino acid pI=(pK1+pKR)/2第43頁/共206頁A basic amino acid pI=(pKR+pK2)/2第44頁/共206頁（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì)色氨酸、酪氨酸色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在的最大吸收峰在 280 nm 附近。附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，有這兩種氨基酸殘基，所以測定蛋白質(zhì)溶液所以測定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡便的方法。的快速簡便的

15、方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收第45頁/共206頁（三）氨基酸與茚三酮反應(yīng)生成藍紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍藍紫色紫色化合物，其最大吸收峰在化合物，其最大吸收峰在570nm處。處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正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。比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。第46頁/共206頁茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng) 第47頁/共206頁第48頁/共206頁四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈肽鍵肽鍵( (peptide bond) )是由一個氨基酸的是由一個氨基酸的 - -羧

16、基與另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氨基脫水縮合而形成的化學鍵。的化學鍵。（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽 (peptide)第49頁/共206頁NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽鍵NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO第50頁/共206頁肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。合物。兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基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

17、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，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽稱多肽(polypeptide)。第51頁/共206頁N 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有游離游離-氨基氨基的一端的一端C 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有游離游離-羧基羧基的一端的一端n多肽鏈有兩端：多肽鏈多肽鏈(polypeptide chain)是指許多氨是指許多氨基酸之間以肽鍵

18、連接而成的一種結(jié)構(gòu)。基酸之間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)。第52頁/共206頁多肽鏈第53頁/共206頁 多肽鏈多肽鏈第54頁/共206頁N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶第55頁/共206頁（二）（二） 幾種生物活性肽幾種生物活性肽 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :第56頁/共206頁 谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的三肽三肽 谷氨酸的谷氨酸的 -羧基羧基形成肽鍵形成肽鍵 SH為活性基團為活性基團 為為酸性肽酸性肽 是體內(nèi)重要的是體內(nèi)重要的還原劑還原劑第57頁/共206頁GSH過氧過氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2

19、H2O GSSG GSH還原酶還原酶NADPH+H+ NADP+ 主要功能主要功能: : GSH 有抗氧化劑的作用，可還原細胞有抗氧化劑的作用，可還原細胞內(nèi)產(chǎn)生的過氧化氫內(nèi)產(chǎn)生的過氧化氫第58頁/共206頁谷胱甘肽的生理功用：谷胱甘肽的生理功用：解毒作用：解毒作用：參與氧化還原反應(yīng)：參與氧化還原反應(yīng)：保護巰基酶的活性：保護巰基酶的活性：抗氧化劑作用，維持紅細胞膜的穩(wěn)定：抗氧化劑作用，維持紅細胞膜的穩(wěn)定： 第59頁/共206頁肽類激素：如促甲狀腺素釋放激素（肽類激素：如促甲狀腺素釋放激素（TRH）神經(jīng)肽神經(jīng)肽(neuropeptide)2. 肽類激素及神經(jīng)肽肽類激素及神經(jīng)肽第60頁/共206頁蛋

20、蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 分分 子子 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)The Molecular Structure of Protein 第第 二二 節(jié)節(jié)第61頁/共206頁蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括：蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括： 一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu) (primary structure)二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu) (secondary structure)三級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu) (tertiary structure)四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu) (quaternary structure)高級結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)第62頁/共206頁第63頁/共206頁定義：定義：蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。的排列順序。一、蛋白質(zhì)的

21、一級結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)主要化學鍵：主要化學鍵：肽鍵肽鍵二硫鍵二硫鍵的位置屬于一級結(jié)構(gòu)研究范疇。的位置屬于一級結(jié)構(gòu)研究范疇。 第64頁/共206頁胰島素的一級結(jié)構(gòu)胰島素的一級結(jié)構(gòu)3021一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學功能功能的基礎(chǔ)的基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素唯一因素。第65頁/共206頁二、二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間蛋白質(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結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并

22、不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。n定義: : n主要的化學鍵：氫鍵氫鍵 第66頁/共206頁（一）參與肽鍵形成的（一）參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上個原子在同一平面上參與肽鍵的參與肽鍵的6個原子個原子C 1、C、O、N、H、C 2位于同一平位于同一平面，面，C 1和和C 2在平面上所處的位置為反式在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同構(gòu)型，此同一平面上的一平面上的6個原子構(gòu)成了所謂的個原子構(gòu)成了所謂的肽單元肽單元 (peptide unit) 。第67頁/共206頁 由于C=OC=O雙鍵中的電子云與N N原子上的未共用電子對發(fā)生“電子共振”，使肽

23、鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。第68頁/共206頁肽單元肽單元RCCCOORNCN肽單元肽單元HHHH第69頁/共206頁（一）參與肽鍵形成的（一）參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上個原子在同一平面上參與肽鍵的參與肽鍵的6個原子個原子C 1、C、O、N、H、C 2位于同一平位于同一平面，面，C 1和和C 2在平面上所處的位置為反式在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同構(gòu)型，此同一平面上的一平面上的6個原子構(gòu)成了所謂的個原子構(gòu)成了所謂的肽單元肽單元 (peptide unit) 。第70頁/共206頁第71頁/共206頁 - -螺旋螺旋 ( -helix) - -折疊折疊 ( -

24、pleated sheet) - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( -turn) 無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲 (random coil) （二）-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)n蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)第72頁/共206頁n - -螺旋第73頁/共206頁第74頁/共206頁0.54nm-helix第75頁/共206頁R-residue stretch out ,steric interactions第76頁/共206頁Top view第77頁/共206頁第78頁/共206頁 -螺旋螺旋: 多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成多肽鏈主鏈圍繞中心軸形成右手螺旋右手螺旋，側(cè)鏈側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)。伸向螺旋外側(cè)。 每圈螺旋含每圈螺旋含3.6個氨基酸個氨

25、基酸，螺距為，螺距為0.54nm。 每個肽鍵的亞氨氫和第四個肽鍵的羰基氧形每個肽鍵的亞氨氫和第四個肽鍵的羰基氧形成的氫鍵保持螺旋穩(wěn)定。成的氫鍵保持螺旋穩(wěn)定。氫鍵氫鍵與螺旋長軸基本平與螺旋長軸基本平行。行。第79頁/共206頁（三）（三） - -折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu)第80頁/共206頁第81頁/共206頁 -pleated sheet第82頁/共206頁 -pleated sheet第83頁/共206頁（三）（三） - -折疊折疊多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊成鋸多肽鏈充分伸展，相鄰肽單元之間折疊成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的上下方。齒狀結(jié)構(gòu)，側(cè)鏈位于鋸齒結(jié)構(gòu)的

26、上下方。 兩段以上的兩段以上的 -折疊結(jié)構(gòu)平行排列折疊結(jié)構(gòu)平行排列 ，兩鏈間可，兩鏈間可順向平行，也可反向平行順向平行，也可反向平行 。兩鏈間的肽鍵之間形成氫鍵，以穩(wěn)固兩鏈間的肽鍵之間形成氫鍵，以穩(wěn)固 -折疊折疊結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長軸垂直。結(jié)構(gòu)。氫鍵與螺旋長軸垂直。 第84頁/共206頁Pro存在處往往形成存在處往往形成-轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角。（四）（四） - -轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲 - -轉(zhuǎn)角：轉(zhuǎn)角：第85頁/共206頁 - -轉(zhuǎn)角：轉(zhuǎn)角： 肽鏈內(nèi)形成肽鏈內(nèi)形成180180回折?；卣?。含含4 4個氨基酸殘基，第一個氨基酸殘基與個氨基酸殘基，第一個氨基酸殘基與第四個形成氫鍵。第四個形成氫鍵。 第二

27、個氨基酸殘基常為第二個氨基酸殘基常為ProPro。第86頁/共206頁第87頁/共206頁無規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)。無規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)。 第88頁/共206頁（五）模體（五）模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)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，形成一有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個個有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合，被稱為有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級結(jié)構(gòu)超二級結(jié)構(gòu)。二級結(jié)構(gòu)組合形式有二級結(jié)構(gòu)組合形式有3 3種：種：，第89頁/共206頁第90頁/共206頁二個或三個

28、具有二級結(jié)構(gòu)的肽段，在空間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，稱為上相互接近，形成一個特殊的空間構(gòu)象，稱為模體模體(motif) 。模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)。模體是具有特殊功能的超二級結(jié)構(gòu)。第91頁/共206頁鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu)- -螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角（或轉(zhuǎn)角（或環(huán)）環(huán)）-螺旋模體螺旋模體鏈鏈-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角- -鏈模體鏈模體鏈鏈-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角-螺旋螺旋-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角- -鏈模體鏈模體n模體常見的形式第92頁/共206頁第93頁/共206頁第94頁/共206頁第95頁/共206頁第96頁/共206頁螺旋折疊折疊螺旋折

29、疊折疊2 2個個HisHis和和2 2個個Cys Cys 與與ZnZn離子結(jié)合離子結(jié)合螺旋區(qū)螺旋區(qū) 與與 DNA DNA 結(jié)合結(jié)合第97頁/共206頁第98頁/共206頁第99頁/共206頁（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(chǔ)的。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)是以一級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成一段肽鏈其氨基酸殘基的側(cè)鏈適合形成 - -螺旋螺旋或或-折疊，它就會出現(xiàn)相應(yīng)的二級結(jié)構(gòu)。折疊，它就會出現(xiàn)相應(yīng)的二級結(jié)構(gòu)。 第100頁/共206頁影響二級結(jié)構(gòu)形成的因素影響二級結(jié)構(gòu)形成的因素氨基酸側(cè)鏈所帶電荷氨基酸側(cè)鏈所帶電荷 、大小及形狀。、大小及形狀。影響影響

30、-螺旋形成的因素：螺旋形成的因素： -折疊形成條件：折疊形成條件：要求氨基酸側(cè)鏈較小。要求氨基酸側(cè)鏈較小。第101頁/共206頁妨礙-螺旋形成的主要因素：（1）多個酸性）多個酸性AA相鄰或多個堿性相鄰或多個堿性AA相鄰，相鄰，R帶同種電荷相斥。帶同種電荷相斥。（2）Asn , Leu存在處，存在處，R側(cè)鏈大。側(cè)鏈大。（3）Pro存在，存在，Pro的的N原子位于剛性五元環(huán)中，原子位于剛性五元環(huán)中，妨礙盤曲而使肽鏈走向轉(zhuǎn)折，不能形成妨礙盤曲而使肽鏈走向轉(zhuǎn)折，不能形成-螺旋螺旋第102頁/共206頁-折疊形成的條件：折疊形成的條件：較小的較小的R R（如（如Gly , AlaGly , Ala）容許

31、兩條肽段彼此）容許兩條肽段彼此接近。接近。蠶絲蛋白中含大量蠶絲蛋白中含大量Gly,AlaGly,Ala，故富含，故富含-折疊。折疊。Pro存在處往往形成存在處往往形成-轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角。第103頁/共206頁三、在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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、氫鍵和疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 Van der Waals力等。力等。n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。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。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。n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第104頁/共206頁N

32、oncovalent bond第105頁/共206頁第106頁/共206頁 肌紅蛋白肌紅蛋白 (Mb) N 端端 C端端第107頁/共206頁纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域纖連蛋白分子的結(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)較為緊分子量較大的蛋白質(zhì)?？烧郫B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)域密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域 ( (domain) ) 。第108頁/共206頁（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊分子伴侶分子伴侶(chaperon)通過提供一個保護環(huán)境從而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)。加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)

33、象或形成四級結(jié)構(gòu)。分子伴侶可逆地分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨結(jié)合隨后松開，如此重復進行可防止錯誤的聚集發(fā)生，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。使肽鏈正確折疊。 分子伴侶也可分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結(jié)合與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚，使之解聚后，再誘導其正確折疊。后，再誘導其正確折疊。 分子伴侶在蛋白質(zhì)分子分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過程中折疊過程中二硫鍵的正確二硫鍵的正確形成起了重要的作用。形成起了重要的作用。 第109頁/共206頁伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用第110頁/共206頁亞基之間的結(jié)合主要是亞基

34、之間的結(jié)合主要是氫鍵氫鍵和和離子鍵離子鍵。四、四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級結(jié)構(gòu)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，稱為觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，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)，稱為蛋白每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的質(zhì)的亞基亞基 (subunit)。第111頁/共206頁 胰島素受體：胰島素受體：由由4 4個亞個亞基組成基組成(2 22 2) ) ，亞基與亞基與亞基形成

35、單體亞基形成單體(monomer)(monomer)，2 2個單體形成二聚體個單體形成二聚體(dimer)(dimer)。 第112頁/共206頁由由2個亞基組成的蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)中，若亞基分子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，稱之為結(jié)構(gòu)相同，稱之為同二聚體同二聚體(homodimer)，若亞基分子，若亞基分子結(jié)構(gòu)不同，則稱之為結(jié)構(gòu)不同，則稱之為異二聚體異二聚體(heterodimer)。 血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)第113頁/共206頁4 subunits血紅蛋白血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)的四級結(jié)構(gòu)第114頁/共206頁血紅蛋白的四個亞基緊密結(jié)合，血紅蛋白的四個亞基緊密結(jié)合，

36、亞基之間的維系鍵是亞基之間的維系鍵是亞基之間亞基之間的的8 8個鹽鍵個鹽鍵第115頁/共206頁第116頁/共206頁第117頁/共206頁第118頁/共206頁 * * 根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分 單純蛋白質(zhì)：單純蛋白質(zhì)：如，血清清蛋白如，血清清蛋白結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì) = = 蛋白質(zhì)部分蛋白質(zhì)部分 + + 非蛋白質(zhì)部分非蛋白質(zhì)部分 如：糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金屬蛋白等如：糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金屬蛋白等* * 根據(jù)蛋白質(zhì)形狀根據(jù)蛋白質(zhì)形狀 纖維狀蛋白質(zhì)：纖維狀蛋白質(zhì)：多為多為結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)蛋白，難溶于水，難溶于水球狀蛋白質(zhì)：球狀蛋白質(zhì)：多數(shù)具有多數(shù)具有生理活性，生理活性，多數(shù)可

37、溶多數(shù)可溶 如酶、免疫球蛋白等等如酶、免疫球蛋白等等第119頁/共206頁分類分類輔基輔基舉例舉例脂蛋白脂蛋白脂類脂類血漿脂蛋白（血漿脂蛋白（VLDL、LDL、HDL等）等）糖蛋白糖蛋白糖基或糖鏈糖基或糖鏈膠原蛋白、纖連蛋白等膠原蛋白、纖連蛋白等核蛋白核蛋白核酸核酸核糖體核糖體磷蛋白磷蛋白磷酸基團磷酸基團酪蛋白（酪蛋白（casein）血紅素蛋白血紅素蛋白血紅素（鐵卟啉）血紅素（鐵卟啉） 血紅蛋白、細胞色素血紅蛋白、細胞色素c黃素蛋白黃素蛋白黃素核苷酸（黃素核苷酸（FAD、FMN）琥珀酸脫氫酶琥珀酸脫氫酶金屬蛋白金屬蛋白鐵鐵鐵蛋白鐵蛋白鋅鋅乙醇脫氫酶乙醇脫氫酶鈣鈣鈣調(diào)蛋白鈣調(diào)蛋白錳錳丙酮酸羧化酶

38、丙酮酸羧化酶銅銅細胞色素氧化酶細胞色素氧化酶結(jié)合蛋白質(zhì)及其輔基結(jié)合蛋白質(zhì)及其輔基 第120頁/共206頁六、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)，即達的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達的一種基因組所表達的全套蛋白質(zhì)全套蛋白質(zhì)”。 第121頁/共206頁（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)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)點的定位、切取 蛋白質(zhì)點的質(zhì)譜分析蛋白質(zhì)點的質(zhì)譜分析 （三）蛋白質(zhì)組學研究的科學意義第122頁/

39、共206頁蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系The Relation of Structure and Function of Protein第第 三三 節(jié)節(jié)第123頁/共206頁（一）一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)（一）一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ) 一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)二二硫硫鍵鍵第124頁/共206頁 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有催化活性有催化活性尿素、尿素、-巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活性第125頁/共206頁（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

40、酸殘基序號A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla第126頁/共206頁Primary Structure Determines Function Similar primary structure, similar spatial conformation, similar function第127頁/共206頁（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一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細胞色物界的蛋白質(zhì)如細胞色素素(cyt

41、ochrome C)，比，比較它們的一級結(jié)構(gòu)，可較它們的一級結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進化間以幫助了解物種進化間的關(guān)系。的關(guān)系。 第128頁/共206頁（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾?。ㄋ模┲匾鞍踪|(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病n例：鐮刀形紅細胞貧血例：鐮刀形紅細胞貧血N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽鏈肽鏈HbA 肽肽 鏈鏈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，這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導致的疾病，稱為稱為“分子病分子病”。第129頁/共206頁第130頁/共206頁

42、第131頁/共206頁n肌紅蛋白肌紅蛋白/ /血紅蛋白血紅蛋白含有血紅素輔基含有血紅素輔基血紅素結(jié)構(gòu)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）（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似第132頁/共206頁HemeFe2+第133頁/共206頁His(F8)第134頁/共206頁structure of Mb and Hb Conjugated protein: aa+ Heme第135頁/共206頁Comparation of Mb and HbPrimary structure (consensus sequence)第136頁/共206頁Spacial s

43、tructure 第137頁/共206頁Myoglobulin:Globular protein, 153aa, 8 helix A-H, heme第138頁/共206頁crystal第139頁/共206頁Molecular structure of hemoglobincovalent noncovalent bond bond第140頁/共206頁Hb 2 2 2 141aa 2 146aa 4 heme 4O2 8 pairs of salt bond Tense state Relaxed state第141頁/共206頁n肌紅蛋白( (myoglobin，Mb) ) 肌紅蛋白是一個只

44、有三級肌紅蛋白是一個只有三級結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有8 8段段 - -螺螺旋結(jié)構(gòu)。旋結(jié)構(gòu)。血紅素分子中的兩個丙酸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)鏈上的正電兩個堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的荷相連，加之肽鏈中的F8F8組氨組氨酸殘基還與酸殘基還與FeFe2+2+形成配位結(jié)合，形成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。穩(wěn)定結(jié)合。 第142頁/共206頁n血紅蛋白( (hemoglobin，Hb) )血紅蛋白具有血紅蛋白具有4個亞個亞基組成的四級結(jié)構(gòu)，基組成的四級結(jié)構(gòu)，每每個亞基可

45、結(jié)合個亞基可結(jié)合1 1個血紅素個血紅素并攜帶并攜帶1 1分子氧分子氧。Hb亞基之間通過亞基之間通過8對鹽鍵，使對鹽鍵，使4個亞基緊密個亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀結(jié)合而形成親水的球狀蛋白。蛋白。 第143頁/共206頁肌紅蛋白肌紅蛋白 MbMb血紅蛋白血紅蛋白 HbHb第144頁/共206頁Hb與與Mb一樣能可逆地與一樣能可逆地與O2結(jié)合，結(jié)合， Hb與與O2 2結(jié)合后稱為結(jié)合后稱為氧合氧合Hb。氧。氧合合Hb占總占總Hb的百分數(shù)（稱的百分數(shù)（稱百分飽和度百分飽和度）隨）隨O2 2濃度變化而改變。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)合第145頁/共206頁肌紅蛋白肌紅蛋白

46、(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線的氧解離曲線第146頁/共206頁n協(xié)同效應(yīng)( (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，稱為一個亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)。 如果是促進作用則稱為如果是促進作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng) ( (positive cooperativity) )如果是抑制作用則稱為如果是抑制作用則稱為負協(xié)同效應(yīng)負協(xié)同效應(yīng)( (negative cooperativity) )第147頁/共206頁第14

47、8頁/共206頁Two status of Hblow O2 affinity T-state and high affinity R-state.第149頁/共206頁第150頁/共206頁Hb Hb 未與未與O O2 2結(jié)合的時候，結(jié)合的時候，F(xiàn)eFe2+2+位于卟啉環(huán)平面外側(cè)，位于卟啉環(huán)平面外側(cè)，與與F8His F8His 連接，當?shù)谝粋€連接，當?shù)谝粋€ O O2 2與與 FeFe2+2+結(jié)合后，被拉到結(jié)合后，被拉到平面中，使得牽動平面中，使得牽動F8F8螺旋片段，導致亞基之間鹽鍵螺旋片段，導致亞基之間鹽鍵斷裂、結(jié)合變松弛，使易于與第二個亞基結(jié)合斷裂、結(jié)合變松弛，使易于與第二個亞基結(jié)合第1

48、51頁/共206頁n變構(gòu)效應(yīng)(allosteric effect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱為蛋白質(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)變構(gòu)效應(yīng)。第152頁/共206頁變構(gòu)效應(yīng)與協(xié)同效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)與協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)：協(xié)同效應(yīng)：一個亞基與其配體（一個亞基與其配體（O2）結(jié)合后，）結(jié)合后，可影響寡聚體中另一亞基與配體的結(jié)合能力可影響寡聚體中另一亞基與配體的結(jié)合能力的現(xiàn)象稱為的現(xiàn)象稱為協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng) 起促進作用的，為起促進作用的，為正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng) 起抑制作用的，為起抑制作用的，為負協(xié)同效應(yīng)負協(xié)同效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)：變構(gòu)效應(yīng)：由于小分子（由于小分子（O2）與大分子（）與大分子（H

49、bHb）亞基結(jié)合，導致蛋白質(zhì)分子構(gòu)象改變及功能亞基結(jié)合，導致蛋白質(zhì)分子構(gòu)象改變及功能變化的現(xiàn)象稱為變化的現(xiàn)象稱為變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)。 小分子物質(zhì)，稱為小分子物質(zhì)，稱為變構(gòu)效應(yīng)劑變構(gòu)效應(yīng)劑第153頁/共206頁（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)的折疊發(fā)生：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)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，嚴重時可導象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導致疾病發(fā)生。致疾病發(fā)生。第154頁/共206頁蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導致疾病的機理蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導致疾病的機理：有些蛋：有

50、些蛋白質(zhì)錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解白質(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)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。為蛋白質(zhì)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。第155頁/共206頁瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)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PrP富含富含-螺旋，稱為螺旋，稱為PrPc。

51、PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為為-折疊的折疊的PrPsc，從而致病。，從而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折疊折疊正常正常瘋牛病瘋牛病n瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變第156頁/共206頁 1986, England mad cow disease (牛腦海綿樣病) prion relative protein, PrP（朊病毒蛋白） m.w. 33 35 kD. Normal PrPc，40% -helix, little -folding sensitive to proteinaseAbnormal PrPSc 30% -helix 45%

52、-folding (- pleated-sheet ) PrPsc(-pleated sheet)NormalPrPc(-helix)mad cow disease第157頁/共206頁 正常朊病毒蛋白與朊病毒空間結(jié)構(gòu)的差異正常朊病毒蛋白與朊病毒空間結(jié)構(gòu)的差異 朊病毒（朊病毒（PrPsc）是蛋白質(zhì)，不含核酸。它是正常朊病毒蛋白（）是蛋白質(zhì)，不含核酸。它是正常朊病毒蛋白（PrPc）的空間）的空間構(gòu)象由構(gòu)象由 -螺旋變成螺旋變成 -片層結(jié)構(gòu)所致。因此，這類疾病又稱蛋白質(zhì)構(gòu)象病。朊病毒片層結(jié)構(gòu)所致。因此，這類疾病又稱蛋白質(zhì)構(gòu)象病。朊病毒本身不能復制，但它卻可以攻擊大腦的正常朊病毒蛋白，使其發(fā)生構(gòu)象改

53、變，本身不能復制，但它卻可以攻擊大腦的正常朊病毒蛋白，使其發(fā)生構(gòu)象改變，并與其結(jié)合，成為致病的朊病毒二聚體。此二聚體再攻擊正常的朊病毒蛋白。這并與其結(jié)合，成為致病的朊病毒二聚體。此二聚體再攻擊正常的朊病毒蛋白。這樣，腦組織中的朊病毒不斷積蓄，造成腦組織發(fā)生退行性變。樣，腦組織中的朊病毒不斷積蓄，造成腦組織發(fā)生退行性變。 正常朊病毒蛋白結(jié)構(gòu)正常朊病毒蛋白結(jié)構(gòu) （顯示（顯示 -螺旋螺旋） 朊病毒結(jié)構(gòu)朊病毒結(jié)構(gòu)（顯示（顯示 -片層結(jié)構(gòu)片層結(jié)構(gòu)）第158頁/共206頁第四節(jié)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)The Physical and Chemical Characters of Protein第159頁/共

54、206頁一、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，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，在一定的溶液氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團，在一定的溶液pH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。 PrNH3+COOHPrNH3+COO- -PrNH2COO- -OH- -H +OH- -H +兼性離子pH=pI陽離子pHpI第160頁/共206頁當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時，蛋白質(zhì)解離成時，蛋白質(zhì)解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶

55、液的荷為零，此時溶液的pH稱為稱為蛋白質(zhì)的等電點。蛋白質(zhì)的等電點。n蛋白質(zhì)的等電點( isoelectric point, pI)利用蛋白質(zhì)兩性電離的性質(zhì)，可通過電泳、利用蛋白質(zhì)兩性電離的性質(zhì)，可通過電泳、離子交換層析、等電聚焦等技術(shù)分離蛋白質(zhì)。離子交換層析、等電聚焦等技術(shù)分離蛋白質(zhì)。第161頁/共206頁二、蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì)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，分子量可自蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至萬至100萬之巨，其分子的直徑可達萬之巨，其分子的直徑可達1100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。為膠粒范圍之內(nèi)。 顆粒表面電荷顆粒表面電荷 水化膜水化膜n蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素:第

56、162頁/共206頁+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負電荷的蛋白質(zhì)帶負電荷的蛋白質(zhì)在等電點的蛋白質(zhì)在等電點的蛋白質(zhì)水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負電荷的蛋白質(zhì)帶負電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸酸堿堿酸酸堿堿酸酸堿堿脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉溶液中蛋白質(zhì)的聚沉第163頁/共206頁三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性三、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

57、其理化性質(zhì)改變和生序的空間結(jié)構(gòu)，從而導致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。物活性的喪失。n蛋白質(zhì)的變性(denaturation)第164頁/共206頁我國生物化學的開拓者吳憲吳憲教授蛋白質(zhì)研究領(lǐng)域內(nèi)國際上最具有權(quán)威性的綜述性叢書Advances in Protein Chemistry第47卷（1995年）發(fā)表了美國哈佛大學教授、蛋白質(zhì)研究的老前輩J. T. Eddsall的文章“吳憲與第一個蛋白質(zhì)變性理論（1931）Hsien Wu and the first Theory of Protein Denaturation(1931)”，對吳憲教授的學術(shù)成就給予了極高的評價。該卷還重新刊登了吳

58、憲教授六十四年前關(guān)于蛋白質(zhì)變性的論文。一篇在1931年發(fā)表的論文居然在1995年仍然值得在第一流的叢書上重新全文刊登，不能不說是國際科學界的一件極為罕見的大事。第165頁/共206頁n造成變性的因素造成變性的因素: :如如加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強堿、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重金屬離子及生物堿試劑等 。 n變性的本質(zhì)變性的本質(zhì): :破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。第166頁/共206頁 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例臨床醫(yī)學上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及臨床醫(yī)學上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。滅菌。防止蛋白質(zhì)變

59、性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。（如疫苗等）的必要條件。 蛋白質(zhì)變性后的性質(zhì)改變：蛋白質(zhì)變性后的性質(zhì)改變：溶解度降低、粘度增加、結(jié)晶能力消失、溶解度降低、粘度增加、結(jié)晶能力消失、生物活性喪失及易受蛋白酶水解。生物活性喪失及易受蛋白酶水解。第167頁/共206頁若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素若蛋白質(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)后，蛋白質(zhì)仍可恢復或部分恢復其原有的構(gòu)象和功能，稱為象和功能，稱為復性復性(renaturation) 。第168頁/共206頁 天然狀態(tài)，天然狀態(tài)，有催化活性有催化活性尿素、尿素、

60、-巰基乙醇巰基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巰基乙醇巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活性第169頁/共206頁在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。鏈融會相互纏繞繼而聚集，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。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。的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。 n蛋白質(zhì)沉淀n蛋白質(zhì)的凝固作用(protein coagul

61、ation)第170頁/共206頁蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性，也不一定凝固； 變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，但也不一定沉淀； 凝固的蛋白質(zhì)一般沉淀，同時變性。第171頁/共206頁四、蛋白質(zhì)四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰在紫外光譜區(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，因此在和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收波長處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的峰。蛋白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測定?？勺鞯鞍踪|(zhì)定量測定。第172頁/共206頁第173頁/共206頁蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的

62、氨基酸也可發(fā)生茚蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。三酮反應(yīng)。 蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與蛋白質(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)稱為硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙雙縮脲反應(yīng)縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。程度。五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測定蛋白質(zhì)溶液含量1. 茚三酮反應(yīng)(ninhydrin reaction)2. 雙縮脲反應(yīng)(biuret reaction)第174頁/共206頁第五節(jié)第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析The Separation and Purif

63、ication and Structure Analysis of Protein第175頁/共206頁一、一、透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的小分子化合物小分子化合物應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過有一應(yīng)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)溶液定截留分子量的超濾膜，達到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。的目的。n透析(dialysis)n超濾法利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合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物分開的方法。第176頁/共206頁Dialysis: size, semipermeable membrane第

64、177頁/共206頁二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質(zhì)沉淀方法的蛋白質(zhì)沉淀方法使用使用丙酮沉淀丙酮沉淀時，必須在時，必須在04低溫下進行，低溫下進行，丙酮用量一般丙酮用量一般10倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)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，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。也可用乙醇沉淀。 鹽析鹽析(salt precipitation)是將硫酸銨、硫酸鈉或是將硫酸銨、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。被中和

65、以及水化膜被破壞，導致蛋白質(zhì)沉淀。 第178頁/共206頁免疫沉淀法：免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動物可獲得將某一純化蛋白質(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(yīng)的抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成抗原抗體復合物的性質(zhì)，可從抗原蛋白，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。蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。 第179頁/共206頁三、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將三、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)在高于或低于其蛋白質(zhì)在高于或低于其pIpI的溶液中為帶電的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

66、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)術(shù), , 稱為稱為電泳電泳(elctrophoresis) 。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。電泳等。 第180頁/共206頁*醋酸纖維薄膜電泳，醋酸纖維薄膜電泳，以以醋酸纖維薄膜作為支醋酸纖維薄膜作為支撐物。撐物。*聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳，以，以聚丙烯酰胺凝膠作聚丙烯酰胺凝膠作為支撐物。為支撐物。*SDS-PAGE,常用于蛋白質(zhì)分子量的測定。常用于蛋白質(zhì)分子量的測定。*等電聚焦電泳等電聚焦電泳，以兩性電解質(zhì)作為支持物。，以兩性電解質(zhì)作為支持物。*免疫電泳免疫電泳，以瓊脂或瓊脂糖凝膠為支持物。，以瓊脂或瓊脂糖凝膠為支持物。*二維電泳，二維電泳，等電聚焦等電聚焦+SDS-PAGE幾種常用的蛋白質(zhì)電泳第181頁/共206頁SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDSPAGE)第182頁/共206頁第183頁/共206頁第184頁/共206頁第185頁/共206頁二維電泳二維電泳第186頁/共