蛋白質(zhì)化學(xué)藥夜專升本PPT課件

1、學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容 生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能：生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能： 蛋白質(zhì)化學(xué)、核酸化學(xué)、酶蛋白質(zhì)化學(xué)、核酸化學(xué)、酶 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié) 糖、脂、氨基酸、核苷酸代謝，糖、脂、氨基酸、核苷酸代謝， 生物氧化、代謝聯(lián)系與調(diào)節(jié)生物氧化、代謝聯(lián)系與調(diào)節(jié) 遺傳信息的傳遞遺傳信息的傳遞 DNADNA復(fù)制、復(fù)制、RNARNA轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)生物合成、轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)生物合成、 基因表達調(diào)控、基因重組與基因工程基因表達調(diào)控、基因重組與基因工程 專題篇專題篇 細胞信息傳遞、癌基因、抑癌基因與生長因細胞信息傳遞、癌基因、抑癌基因與生長因子、血液生化、肝膽生化子、血液生化、肝膽生化第1頁/共98頁學(xué)習(xí)生化基本

2、方法與要求學(xué)習(xí)生化基本方法與要求基本概念要清楚基本概念要清楚重點內(nèi)容要掌握重點內(nèi)容要掌握章節(jié)之間會聯(lián)系章節(jié)之間會聯(lián)系課后復(fù)習(xí)很重要課后復(fù)習(xí)很重要第2頁/共98頁第3頁/共98頁第4頁/共98頁核蛋白是最簡單的生命形式 煙草花葉病毒阮病毒第5頁/共98頁分布廣：分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(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)。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)蛋白質(zhì)是細胞內(nèi)最豐富最豐富的有機分的有機分子，占人體干重的子，占人體干重的45，某些組織含量更高，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達例如脾、肺及橫紋肌等高達80。第6頁/共98頁1

3、1）生物催化劑：酶）生物催化劑：酶2 2）代謝調(diào)節(jié)作用：激素）代謝調(diào)節(jié)作用：激素 ，受體，受體，G G蛋白，等蛋白，等3 3）防御作用：免疫球蛋白）防御作用：免疫球蛋白 ，等，等4 4）物質(zhì)轉(zhuǎn)運：血紅蛋白）物質(zhì)轉(zhuǎn)運：血紅蛋白 ，等，等5 5）運動與支持：肌動蛋白，等）運動與支持：肌動蛋白，等6 6）營養(yǎng)和存儲：酪蛋白，卵清蛋白，等）營養(yǎng)和存儲：酪蛋白，卵清蛋白，等7 7）結(jié)構(gòu)蛋白）結(jié)構(gòu)蛋白 ：膠原蛋白，彈性蛋白，角蛋白：膠原蛋白，彈性蛋白，角蛋白 ，等，等8 8）其他：毒蛋白，甜味劑，等）其他：毒蛋白，甜味劑，等第7頁/共98頁第8頁/共98頁碳 50-5550-55氫 6-86-8氧 20-

4、2320-23氮 15-1715-17硫 0-30-3其他 微 量第9頁/共98頁第10頁/共98頁1、主要元素：、主要元素：碳、氫、氧、氮和硫，有些蛋白碳、氫、氧、氮和硫，有些蛋白質(zhì)還含有少量磷和金屬元素。質(zhì)還含有少量磷和金屬元素。2、特點：、特點：各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均含各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近，平均含氮量為氮量為16%。3、定氮法測定蛋白質(zhì)含量：、定氮法測定蛋白質(zhì)含量： 蛋白質(zhì)含量蛋白質(zhì)含量6.25樣品含氮量樣品含氮量 1/16%小結(jié)第11頁/共98頁二、結(jié)構(gòu)單位二、結(jié)構(gòu)單位氨基酸氨基酸（amino acid）（一）氨基酸的一般結(jié)構(gòu)式（一）氨基酸的一般結(jié)構(gòu)式存在自然界中的氨基酸有

5、存在自然界中的氨基酸有300多種，但組成人多種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20余種，余種，絕大多數(shù)蛋白質(zhì)只由20種氨基酸組成，且屬且屬 L-氨基酸氨基酸（甘氨酸，（甘氨酸，脯氨酸除外）。脯氨酸除外）。水解水解水解水解酸酸/堿堿/酶酶第12頁/共98頁第13頁/共98頁H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H第14頁/共98頁 脯氨酸脯氨酸（亞氨基酸）（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2第15頁/共98頁 按其側(cè)鏈按其側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)分類的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)分類非極性、疏水氨基

6、酸非極性、疏水氨基酸(非極性非極性R基氨基酸基氨基酸)： Val, Leu, Ile（支鏈）；（支鏈）；Met（含硫）；（含硫）；Phe , Trp （芳香族）；（芳香族）；Pro（亞氨基）；（亞氨基）；Ala（脂肪烴（脂肪烴 ）極性、中性氨基酸極性、中性氨基酸(不帶電荷的極性不帶電荷的極性R基氨基酸基氨基酸) ： Ser, Thr（含羥基）；（含羥基）；Tyr（芳香族）；（芳香族）；Cys（含（含硫）；硫）；Gln, Asn（含酰氨）（含酰氨） ；Gly（無旋光異構(gòu)）（無旋光異構(gòu)）（二）氨基酸的分類（二）氨基酸的分類第16頁/共98頁 酸性氨基酸（含有兩個羧基）：酸性氨基酸（含有兩個羧基）：

7、 Glu（含（含羧基）、羧基）、Asp（含（含羧基）羧基） 堿性氨基酸（含有兩個以上氨基）：堿性氨基酸（含有兩個以上氨基）： Arg（胍基）、（胍基）、His（咪唑基）、（咪唑基）、Lys（氨基）氨基）含硫氨基酸：含硫氨基酸：Met、Cys芳香族氨基酸：芳香族氨基酸：Phe、Tyr、Trp第17頁/共98頁1. 非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸第18頁/共98頁2. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸第19頁/共98頁3. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸第20頁/共98頁n蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位：蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位：L 氨基酸氨基酸 氨基酸：脯氨酸（亞氨基酸）除外氨基酸：脯氨酸（亞氨

8、基酸）除外 L氨基酸：甘氨酸（無不對稱氨基酸：甘氨酸（無不對稱C）除外）除外n 氨基酸結(jié)構(gòu)通式：氨基酸結(jié)構(gòu)通式：RCH(NH2)COOHn 常見氨基酸種類：常見氨基酸種類：20種。種。小結(jié)第21頁/共98頁(zwitterion)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+三、氨基酸的理化性質(zhì)三、氨基酸的理化性質(zhì)1、兩性解離第22頁/共98頁pH pI正

9、電荷正電荷 兩性離子兩性離子 負電荷負電荷負極移動（電場中）負極移動（電場中） 不移動不移動 正極移動正極移動n等電點（等電點（isoelectric point, pI）：在某一）：在某一pH環(huán)境中，環(huán)境中，氨基酸解離成陽性離子及陰性離子的趨勢相等，所帶氨基酸解離成陽性離子及陰性離子的趨勢相等，所帶凈電荷為零凈電荷為零，在電場中不泳動。此時，氨基酸所處環(huán)，在電場中不泳動。此時，氨基酸所處環(huán)境的境的pH值值稱為該氨基酸的等電點。稱為該氨基酸的等電點。第23頁/共98頁2、紫外吸收：、紫外吸收：nTrp、Tyr和和Phe在在280nm波波長附近具有最大長附近具有最大吸收峰，其中吸收峰，其中Trp

10、的最大吸收的最大吸收最接近最接近280nm第24頁/共98頁3、顯色反應(yīng)：、顯色反應(yīng)：（1）茚三酮反應(yīng)）茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮水合物共熱，生成氨基酸與茚三酮水合物共熱，生成藍紫色藍紫色化合物，其最大吸收峰化合物，其最大吸收峰為為570nm，可用于氨基酸定量分析。，可用于氨基酸定量分析。例外：例外：Pro黃色；黃色；Asn棕色棕色第25頁/共98頁n等電點（等電點（isoelectric point, pI）：在某一）：在某一pH環(huán)境中，環(huán)境中，氨基酸解離成陽性離子及陰性離子的趨勢相等，所帶凈電氨基酸解離成陽性離子及陰性離子的趨勢相等，所帶凈電荷為零，在電場中不泳動。此時，氨基酸所處環(huán)境的荷為

11、零，在電場中不泳動。此時，氨基酸所處環(huán)境的pH值稱為該種氨基酸的等電點值稱為該種氨基酸的等電點(pI)。等電點計算：兩性離子兩邊的等電點計算：兩性離子兩邊的pK值的算術(shù)平均值值的算術(shù)平均值。帶電狀態(tài)判定：帶電狀態(tài)判定： pI-pH （正數(shù)帶正電，負數(shù)帶負電）（正數(shù)帶正電，負數(shù)帶負電）n紫外吸收：紫外吸收：Trp、Tyr和和Phe在在280nm波長附近具有最大波長附近具有最大吸收峰，其中吸收峰，其中Trp的最大吸收最接近的最大吸收最接近280nm小結(jié)第26頁/共98頁 （一）氨基酸的成肽反應(yīng)-羧基和-氨基之間脫去一分子水形成的酰胺鍵，是蛋白質(zhì)中氨基酸間最基本的連接方式。三、肽鍵和多肽鏈第27頁/

12、共98頁 肽分類、命名肽分類、命名* * 肽肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。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兩分子氨基酸縮合形成二肽二肽，三分子氨基酸縮合，三分子氨基酸縮合則形成則形成三肽三肽* * 肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團不全，肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團不全，被稱為被稱為氨基酸殘基氨基酸殘基(residue)。* * 由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽多肽(polypeptide)。甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘

13、氨酸NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO第28頁/共98頁 多肽鏈多肽鏈蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)形式蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)形式n多肽鏈多肽鏈 (NHCHCONHCHCO)n多肽鏈的方向性：從多肽鏈的方向性：從N末端指向末端指向C末端。末端。第29頁/共98頁（二）生物活性肽：（二）生物活性肽：n谷胱甘肽谷胱甘肽n神經(jīng)肽：腦啡肽、內(nèi)神經(jīng)肽：腦啡肽、內(nèi)啡肽、強啡肽、啡肽、強啡肽、P物質(zhì)、物質(zhì)、Y肽肽n肽類激素：催產(chǎn)素、肽類激素：催產(chǎn)素、加壓素等加壓素等n其他：生長因子；短其他：生長因子；短桿菌桿菌S；甜味肽等；甜味肽等第30頁/共98頁 體內(nèi)許多激素屬寡肽或多

14、肽體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽第31頁/共98頁1、連接方式：、連接方式：肽鍵肽鍵n肽鍵肽鍵(peptide bond)：一個氨基酸的羧基與另一氨基酸：一個氨基酸的羧基與另一氨基酸的氨基縮水而成的酰胺鍵稱為肽鍵。（的氨基縮水而成的酰胺鍵稱為肽鍵。（CONH）n肽平面肽平面(peptide unit)：由肽鍵中的四個原子（：由肽鍵中的四個原子（-CO-NH-）和與之相鄰的兩個和與之相鄰的兩個 碳原子共同構(gòu)成的剛性平面碳原子共同構(gòu)成的剛性平面（CCONHC）。）。2、生物活性肽：、生物活性肽：n谷胱甘肽：谷胱甘肽：Glu-Cys-Gly，Glu以以羧基形成肽鍵羧基形成肽鍵 3、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)形式：多

15、肽鏈、蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)形式：多肽鏈n多肽鏈多肽鏈 (NHCHCONHCHCO)n多肽鏈的方向性：從多肽鏈的方向性：從N末端指向末端指向C末端。末端。小結(jié)第32頁/共98頁四、蛋白質(zhì)的分類四、蛋白質(zhì)的分類1、按照組成分類：、按照組成分類：單純蛋白、結(jié)合蛋白單純蛋白、結(jié)合蛋白n單純蛋白：只有氨基酸組分單純蛋白：只有氨基酸組分n結(jié)合蛋白：氨基酸組分其他組分（輔基）結(jié)合蛋白：氨基酸組分其他組分（輔基）2、按照結(jié)構(gòu)分類：、按照結(jié)構(gòu)分類：單體蛋白、寡聚蛋白單體蛋白、寡聚蛋白n單體蛋白：只有一條多肽鏈單體蛋白：只有一條多肽鏈n寡聚蛋白：數(shù)條多肽鏈非共價相互作用寡聚蛋白：數(shù)條多肽鏈非共價相互作用n超家族（超家

16、族（super-）、家族（）、家族（family）、亞家族（）、亞家族（sub-） 3、按照生物功能分類：、按照生物功能分類：酶、調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)運蛋白、運動酶、調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)運蛋白、運動蛋白、防御蛋白、營養(yǎng)蛋白、儲存蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、毒蛋白蛋白、防御蛋白、營養(yǎng)蛋白、儲存蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、毒蛋白4、根據(jù)形狀分類：、根據(jù)形狀分類：纖維蛋白、球狀蛋白纖維蛋白、球狀蛋白第33頁/共98頁第34頁/共98頁一級結(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

17、structure)纖維狀蛋白質(zhì)纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)第35頁/共98頁一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(primary structure) 多肽鏈中氨基酸的排列順序。第36頁/共98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37頁/共98頁N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶

18、二二硫硫鍵鍵第38頁/共98頁一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)的多肽鏈中氨基酸的排列順序一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)的多肽鏈中氨基酸的排列順序n一級結(jié)構(gòu)體現(xiàn)生物信息：一級結(jié)構(gòu)體現(xiàn)生物信息：20n .多樣多樣n一級結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)及生物活性的基礎(chǔ)一級結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)及生物活性的基礎(chǔ).特異特異n一級結(jié)構(gòu)的連接鍵：肽鍵（主要）、二硫鍵一級結(jié)構(gòu)的連接鍵：肽鍵（主要）、二硫鍵小結(jié)第39頁/共98頁二、二級結(jié)構(gòu)二、二級結(jié)構(gòu)第40頁/共98頁肽鍵具部分雙鍵性，不能自由旋轉(zhuǎn)肽鍵中的四個原子（-CO-NH-）和與之相鄰的兩個碳原子（C 1、 C 2）位于同一剛性平面內(nèi)，稱為肽單元 。肽鍵上H與O的方向幾乎總是相反，稱反式肽單元（trans

19、-peptide unit），該構(gòu)型更穩(wěn)定。CNHHHORRCNHHHORR1.肽單元肽單元第41頁/共98頁2.2. - -螺旋存在于纖維狀蛋白質(zhì)（存在于纖維狀蛋白質(zhì)（角蛋白：皮膚、毛發(fā)、指角蛋白：皮膚、毛發(fā)、指甲、和角）和球狀蛋白質(zhì)中。甲、和角）和球狀蛋白質(zhì)中。第42頁/共98頁第43頁/共98頁3.-折疊(-pleated sheet)第44頁/共98頁 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角一般由四個氨基酸組成，一般由四個氨基酸組成，常見氨基酸：常見氨基酸：Pro,Gly以主鏈間氫鍵維持穩(wěn)定。以主鏈間氫鍵維持穩(wěn)定。多肽鏈中多肽鏈中180180度回折處度回折處形成的特定構(gòu)象。形成的特定構(gòu)象。第45頁/共98頁沒

20、有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)，存在于球狀蛋沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)，存在于球狀蛋白質(zhì)中。（常常是酶的功能部位）白質(zhì)中。（常常是酶的功能部位）第46頁/共98頁1、-螺旋螺旋(-helix)n右手螺旋：右手螺旋：3.6個個AA/圈，螺距圈，螺距0.54nm；n氫鍵維系：鏈內(nèi)氫鍵（氫鍵維系：鏈內(nèi)氫鍵（AA1AA4），平行長軸；），平行長軸；n側(cè)鏈伸出螺旋側(cè)鏈伸出螺旋蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈骨架多肽鏈骨架中原子的中原子的局部空局部空間間排列，排列，不涉及側(cè)鏈不涉及側(cè)鏈的構(gòu)象，也就是該肽段主鏈骨架的構(gòu)象，也就是該肽段主鏈骨架原子的相對空間位置，主要有原子的相對空間位置，主要有-螺旋、螺

21、旋、-折疊、折疊、-轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲角和無規(guī)則卷曲。維持二級結(jié)構(gòu)的力量為。維持二級結(jié)構(gòu)的力量為氫鍵氫鍵。小結(jié)第47頁/共98頁2、-折疊折疊(-pleated sheet)n多肽鏈充分伸展，肽平面折疊成鋸齒狀；多肽鏈充分伸展，肽平面折疊成鋸齒狀；n側(cè)鏈交錯位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方；側(cè)鏈交錯位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方；n氫鍵維系：氫鍵的方向垂直長軸；氫鍵維系：氫鍵的方向垂直長軸；n可有順平行片層和反平行片層結(jié)構(gòu)?？捎许樒叫衅瑢雍头雌叫衅瑢咏Y(jié)構(gòu)。3、其它、其它（1）肽鏈主鏈出現(xiàn)的）肽鏈主鏈出現(xiàn)的180回折部分稱回折部分稱-轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角。（2）蛋白質(zhì)分子中那些沒有確定規(guī)律性的部分肽）蛋白質(zhì)分子中那些沒有確

22、定規(guī)律性的部分肽鏈構(gòu)象稱為無規(guī)卷曲。鏈構(gòu)象稱為無規(guī)卷曲。第48頁/共98頁（三）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)（三）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)次級鍵介導(dǎo)蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)形次級鍵介導(dǎo)蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)形成成1、疏水鍵、疏水鍵2、離子鍵、離子鍵3、范德華力、范德華力第49頁/共98頁第50頁/共98頁蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指在一條多肽鏈中所有原子蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指在一條多肽鏈中所有原子的整體空間排布，包括主鏈和側(cè)鏈。三級結(jié)構(gòu)的形的整體空間排布，包括主鏈和側(cè)鏈。三級結(jié)構(gòu)的形成使得在序列中相隔較遠的氨基酸側(cè)鏈相互靠近。成使得在序列中相隔較遠的氨基酸側(cè)鏈相互靠近。 n長度縮短：球形、橢球形、桿狀，等長度縮短：球形、橢球形、桿狀，等n多

23、數(shù)同時含有多數(shù)同時含有-螺旋和螺旋和-折疊折疊n氨基酸位置由側(cè)鏈極性決定：非極性（內(nèi)）、極性（表氨基酸位置由側(cè)鏈極性決定：非極性（內(nèi)）、極性（表面，少數(shù)內(nèi)部）、帶電（表面）面，少數(shù)內(nèi)部）、帶電（表面）n次級鍵維系：疏水鍵、鹽鍵、氫鍵、范德華力、二硫鍵次級鍵維系：疏水鍵、鹽鍵、氫鍵、范德華力、二硫鍵n功能區(qū)：表面或特定部位功能區(qū)：表面或特定部位小結(jié)第51頁/共98頁（四）、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)（四）、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)血紅蛋白四聚體血紅蛋白四聚體n亞基亞基(subunit)：寡聚蛋白中的單條獨立的多肽鏈，具有：寡聚蛋白中的單條獨立的多肽鏈，具有獨立的一、二、三級結(jié)構(gòu)，單獨存在時一般無生物學(xué)活性。獨立的

24、一、二、三級結(jié)構(gòu)，單獨存在時一般無生物學(xué)活性。亞基之間以非共價鍵聯(lián)系，亞基可以相同或不同。亞基之間以非共價鍵聯(lián)系，亞基可以相同或不同。n亞基之間以非共價鍵聯(lián)系，包括疏水鍵（主要）、鹽鍵、亞基之間以非共價鍵聯(lián)系，包括疏水鍵（主要）、鹽鍵、氫鍵、范德華力氫鍵、范德華力n亞基可以相同或不同亞基可以相同或不同第52頁/共98頁蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)和生蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)和生物功能的基礎(chǔ)，一級結(jié)構(gòu)決定空物功能的基礎(chǔ)，一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)；但一級結(jié)構(gòu)并非決定空間結(jié)構(gòu)；但一級結(jié)構(gòu)并非決定空間結(jié)構(gòu)的唯一因素。空間結(jié)構(gòu)是間結(jié)構(gòu)的唯一因素。空間結(jié)構(gòu)是生物活性的直接體現(xiàn)。生物活性的直接體現(xiàn)。第53頁/共98

25、頁一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第54頁/共98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55頁/共98頁影響多肽鏈折疊的因素影響多肽鏈折疊的因素第56頁/共98頁圖解：助人為樂的分子伴侶太太很快出現(xiàn)在需要她盡力而為的場所（新生肽鏈的折疊，越膜，應(yīng)激反應(yīng)等情況），她主動去發(fā)現(xiàn)她應(yīng)該幫助的正在成長的新生肽姑娘（識別折疊中間物），熱情地伸出友誼之手（相互作用和結(jié)合），并發(fā)出警戒之言不！不！別往哪兒走！，防止她們誤入歧途掉進不可自拔的死亡深淵（防止錯誤的相互作用導(dǎo)致的無

26、效折疊和不可逆聚集），從而幫助她們沿著朝向正確目標的光明大道前進（有利于有效折疊成功能蛋白的正確折疊途徑）。新生肽姑娘健康地成長（正確折疊）。折疊好的蛋白質(zhì)小姐愉快地，昂首闊步地準備去做自己的貢獻（折疊成特定的空間構(gòu)并獲得生物活性的功能蛋白 )分子伴侶幫助新生肽鏈正確折疊第57頁/共98頁黑猩猩黑猩猩 0 恒河猴恒河猴 1豬、牛、羊豬、牛、羊 10 馬馬 12雞雞 13 海龜海龜 15金槍魚金槍魚 21 小蠅小蠅 25小麥小麥 35 酵母酵母 44不同生物和人的細胞色素c 中氨基酸組成的差異第58頁/共98頁第59頁/共98頁N-val his leu thr pro glu glu C(14

27、6) HbSHbAN-val his leu thr pro val glu C(146) 分子?。╩olecular disease） ：鐮刀形紅細胞貧血病鐮刀形紅細胞貧血病第60頁/共98頁正常紅細胞正常紅細胞鐮形紅細胞鐮形紅細胞第61頁/共98頁第62頁/共98頁1、一級結(jié)構(gòu)中的保守序列決定空間結(jié)構(gòu)、一級結(jié)構(gòu)中的保守序列決定空間結(jié)構(gòu)（1）不同蛋白質(zhì)之間的比較：相似結(jié)構(gòu)相似功能、不同結(jié)）不同蛋白質(zhì)之間的比較：相似結(jié)構(gòu)相似功能、不同結(jié)構(gòu)不同功能構(gòu)不同功能（2）同一蛋白質(zhì)不同狀態(tài)的比較：一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)）同一蛋白質(zhì)不同狀態(tài)的比較：一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)【經(jīng)典舉例經(jīng)典舉例】蛋白變性與復(fù)性蛋白變

28、性與復(fù)性（3）保守序列、保守氨基酸改變，功能改變；保守氨基酸）保守序列、保守氨基酸改變，功能改變；保守氨基酸不變，功能不變不變，功能不變【經(jīng)典舉例經(jīng)典舉例】分子病分子病小結(jié)第63頁/共98頁2、一級結(jié)構(gòu)并非影響空間結(jié)構(gòu)的唯一因素、一級結(jié)構(gòu)并非影響空間結(jié)構(gòu)的唯一因素n分子伴娘分子伴娘(molecular chaperons，分子伴侶，分子伴侶)：在蛋白：在蛋白質(zhì)加工、折疊形成特定空間構(gòu)象及穿膜進入細胞器的轉(zhuǎn)質(zhì)加工、折疊形成特定空間構(gòu)象及穿膜進入細胞器的轉(zhuǎn)位過程中起關(guān)鍵作用的一類蛋白質(zhì)。位過程中起關(guān)鍵作用的一類蛋白質(zhì)。與未折疊的肽段（疏水部分）進行可逆的結(jié)合，輔助二與未折疊的肽段（疏水部分）進行可

29、逆的結(jié)合，輔助二硫鍵的正確形成；硫鍵的正確形成；引導(dǎo)肽鏈的正確折疊并集合多條肽鏈成為較大的結(jié)構(gòu)；引導(dǎo)肽鏈的正確折疊并集合多條肽鏈成為較大的結(jié)構(gòu)；可以解聚錯誤聚合的肽段，防止錯誤發(fā)生?？梢越饩坼e誤聚合的肽段，防止錯誤發(fā)生。第64頁/共98頁肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu) 二、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第65頁/共98頁肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線的氧解離曲線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結(jié)合后稱為結(jié)合后稱為氧合氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百分數(shù)的百分數(shù)（稱（稱百分飽和度百分飽

30、和度）隨）隨O2濃度變化濃度變化而改變。而改變。第66頁/共98頁第67頁/共98頁一個寡聚體蛋白質(zhì)的一個亞基與其配體結(jié)合后，能影一個寡聚體蛋白質(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，稱為為協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)(cooperativity) 。 正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng)(positive cooperativity)：促進作用促進作用負協(xié)同效應(yīng)負協(xié)同效應(yīng)(negative cooperativity)：抑制作用抑制作用別構(gòu)效應(yīng)（變位效應(yīng)，allosteric effect）：蛋白質(zhì)分子的特定部位與小分子化合物結(jié)合后，引起

31、空間構(gòu)象改變，從而促使生物學(xué)活性變化的現(xiàn)象。第68頁/共98頁瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變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。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第69頁/共98頁朊病毒致病過程中的構(gòu)象變化示意圖第70頁/共98頁1、空間結(jié)構(gòu)體現(xiàn)生物特異性、空

32、間結(jié)構(gòu)體現(xiàn)生物特異性2、空間結(jié)構(gòu)體現(xiàn)生物活性、空間結(jié)構(gòu)體現(xiàn)生物活性3、空間結(jié)構(gòu)的靈活性，體現(xiàn)了生物活性的可調(diào)節(jié)特性、空間結(jié)構(gòu)的靈活性，體現(xiàn)了生物活性的可調(diào)節(jié)特性空間結(jié)構(gòu)中的特定區(qū)域體現(xiàn)生物活性空間結(jié)構(gòu)中的特定區(qū)域體現(xiàn)生物活性小結(jié)n別構(gòu)效應(yīng)（別位效應(yīng)、變位效應(yīng)，別構(gòu)效應(yīng)（別位效應(yīng)、變位效應(yīng)，allosteric effect）：蛋白）：蛋白質(zhì)分子的特定部位（調(diào)節(jié)部位）與小分子化合物（效應(yīng)物）結(jié)質(zhì)分子的特定部位（調(diào)節(jié)部位）與小分子化合物（效應(yīng)物）結(jié)合后，引起空間構(gòu)象發(fā)生改變，從而促使生物學(xué)活性變化的現(xiàn)合后，引起空間構(gòu)象發(fā)生改變，從而促使生物學(xué)活性變化的現(xiàn)象稱為變構(gòu)效應(yīng)。包括正協(xié)同、負協(xié)同效應(yīng)象稱為

33、變構(gòu)效應(yīng)。包括正協(xié)同、負協(xié)同效應(yīng)【經(jīng)典舉例經(jīng)典舉例】血紅蛋白（血紅蛋白（Hb）：由）：由22四聚體組成，每個亞基四聚體組成，每個亞基含有含有1個血紅素輔基；個血紅素輔基；Hb的氧解離曲線呈的氧解離曲線呈“S”型。型。n多種空間構(gòu)象，多種活性狀態(tài)多種空間構(gòu)象，多種活性狀態(tài)第71頁/共98頁4、空間構(gòu)象并非生物活性的唯一影響因素、空間構(gòu)象并非生物活性的唯一影響因素【舉例舉例】低溫下酶活性低，但并不影響構(gòu)象；鹽析時沉低溫下酶活性低，但并不影響構(gòu)象；鹽析時沉淀的酶無活性，但構(gòu)象不變。淀的酶無活性，但構(gòu)象不變。 5、蛋白構(gòu)象疾病：、蛋白構(gòu)象疾?。哄e誤構(gòu)象相互聚集，形成抗蛋白水錯誤構(gòu)象相互聚集，形成抗蛋白

34、水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病。解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病。n老年癡呆老年癡呆n瘋牛病瘋牛病n亨汀頓舞蹈病亨汀頓舞蹈病第72頁/共98頁第73頁/共98頁1 1、蛋白質(zhì)的兩性電離、蛋白質(zhì)的兩性電離 一、理化性質(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。 * 蛋白質(zhì)的等電點蛋白質(zhì)的等電點( isoelectric point, pI) 當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時

35、，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。第74頁/共98頁2 2、蛋白質(zhì)的紫外吸收、蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(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。第75頁/共98頁3 3、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)、蛋白質(zhì)的膠體性質(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1

36、100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。，為膠粒范圍之內(nèi)。 * * 蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷顆粒表面電荷水化膜水化膜第76頁/共98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)水化膜水化膜酸酸堿堿酸酸堿堿溶液中的蛋白質(zhì)溶液中的蛋白質(zhì)第77頁/共98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)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+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

37、膜水化膜酸酸堿堿酸酸堿堿4、蛋白質(zhì)的沉淀（Precipitation）第78頁/共98頁5、變性（Denaturation）、結(jié)絮和凝固第79頁/共98頁 概念：在某些理化因素作用下，蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象破壞，導(dǎo)致若干理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)的改變。 變性因素：1）物理因素：高溫、高壓、射線等2）化學(xué)因素：強酸、強堿、重金屬鹽等 變性后的表現(xiàn)：1）生物學(xué)活性消失2）理化性質(zhì)改變 變性的意義：高溫、高壓、紫外線殺菌；防止酶制劑失活，等第80頁/共98頁5 5、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)（1）茚三酮反應(yīng)）茚三酮反應(yīng)(ninhydrin reaction) 蛋白質(zhì)水解后產(chǎn)生的氨基酸可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。

38、蛋白質(zhì)水解后產(chǎn)生的氨基酸可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。（2）雙縮脲反應(yīng)）雙縮脲反應(yīng)(biuret reaction)蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅蛋白質(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)稱為共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。雙縮脲反應(yīng)可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。第81頁/共98頁1、兩性解離與等電點：同、兩性解離與等電點：同“氨基酸兩性解離氨基酸兩性解離”2、紫外吸收：最大吸收波長、紫外吸收：最大吸收波長280nm 3、膠體性質(zhì)：不能透過半透膜、膠體性質(zhì)：不能透過半透膜4、沉淀、凝固、沉淀、凝固蛋白質(zhì)在溶液中維

39、持穩(wěn)定的因素：蛋白質(zhì)在溶液中維持穩(wěn)定的因素： 表面電荷、水化層（溶劑化層）表面電荷、水化層（溶劑化層）變性蛋白不一定沉淀，沉淀蛋白也不一定變性變性蛋白不一定沉淀，沉淀蛋白也不一定變性（1）沉淀：不穩(wěn)定蛋白質(zhì)從溶液中析出（2）結(jié)絮：變性蛋白質(zhì)的絮狀沉淀，沉淀可溶于強酸、強堿（3）凝固：沉淀結(jié)塊，凝塊不溶于強酸、強堿小結(jié)沉淀沉淀/變性變性沉淀沉淀變性變性第82頁/共98頁（1）變性：）變性：在某些理化因素作用下，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞，在某些理化因素作用下，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變、生物活性喪失的現(xiàn)象稱為變性。變從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變、生物活性喪失的現(xiàn)象稱為變性。變性不涉及一

40、級結(jié)構(gòu)的變化。性不涉及一級結(jié)構(gòu)的變化。n理化性質(zhì)的變化：紫外吸收、化學(xué)活性及粘度上升，易被蛋理化性質(zhì)的變化：紫外吸收、化學(xué)活性及粘度上升，易被蛋白酶水解；溶解度下降、結(jié)晶能力喪失。白酶水解；溶解度下降、結(jié)晶能力喪失。5、變性、變性(denaturation)、復(fù)性、復(fù)性(renaturation)（2）復(fù)性）復(fù)性（3）應(yīng)用）應(yīng)用利用變性：酒精消毒，高壓滅菌利用變性：酒精消毒，高壓滅菌防止變性：低溫保存生物制品防止變性：低溫保存生物制品取代變性：乳品解毒取代變性：乳品解毒(用于急救重金屬中毒用于急救重金屬中毒)6、呈色反應(yīng)：雙縮脲反應(yīng)，等、呈色反應(yīng)：雙縮脲反應(yīng)，等雙縮脲反應(yīng)可檢測蛋白質(zhì)的水解程度

41、雙縮脲反應(yīng)可檢測蛋白質(zhì)的水解程度第83頁/共98頁二、蛋白質(zhì)的分離純化二、蛋白質(zhì)的分離純化1 1、透析及超濾法、透析及超濾法* 透析透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分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。開的方法。* * 超濾法超濾法 應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過應(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?？s蛋白質(zhì)溶液的目的。第84頁/共98頁2 2、鹽析、有機溶劑沉淀及免疫沉淀、鹽析、有機溶劑沉淀及免疫沉淀 *丙酮、乙醇等有機溶劑，丙酮、乙醇等有機溶劑，可破壞蛋白質(zhì)的水化層，

42、在可破壞蛋白質(zhì)的水化層，在04低溫下，使蛋白質(zhì)沉淀。環(huán)境溫度高等不良因低溫下，使蛋白質(zhì)沉淀。環(huán)境溫度高等不良因素影響下，有機溶劑可促使蛋白質(zhì)變性。素影響下，有機溶劑可促使蛋白質(zhì)變性。*鹽析鹽析(salt precipitation)是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉是將硫酸銨、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(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀?；け黄茐?，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。 * * 免疫沉淀法：免疫沉淀法：利用特異抗體識別相應(yīng)的抗原蛋白，并利用特異抗體識別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成抗原抗體復(fù)合物的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中形成抗原抗體復(fù)合物的

43、性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。分離獲得抗原蛋白。 第85頁/共98頁3 3、電泳、電泳蛋白質(zhì)在高于或低于其蛋白質(zhì)在高于或低于其pIpI的溶液中為帶電的顆粒，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)場中泳動而達到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù), , 稱為稱為電泳電泳(elctrophoresis) 。根據(jù)支撐物不同，分為薄膜電泳、凝膠電泳等第86頁/共98頁第87頁/共98頁幾種重要的蛋白質(zhì)電泳幾種重要的蛋白質(zhì)電泳*SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)分子量，常用

44、于蛋白質(zhì)分子量的測定。的測定。*等電聚焦電泳等電聚焦電泳，通過蛋白質(zhì)等電點的差異而分離，通過蛋白質(zhì)等電點的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。蛋白質(zhì)的電泳方法。*雙向凝膠電泳雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。第88頁/共98頁4、層析、層析(chromatography)或色譜法或色譜法待分離蛋白質(zhì)溶液（流動相）經(jīng)過一個固態(tài)物質(zhì)待分離蛋白質(zhì)溶液（流動相）經(jīng)過一個固態(tài)物質(zhì)（固定相）時，根據(jù)待分離蛋白質(zhì)的顆粒大小、電荷（固定相）時，根據(jù)待分離蛋白質(zhì)的顆粒大小、電荷多少及親和力等，使蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，多少及親和力等，使蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，并以不同速度流經(jīng)固定相而分離蛋白質(zhì)。并以不同速度流經(jīng)固定相而分離蛋白質(zhì)。第89頁/共98頁凝膠過濾（分子篩，凝膠過濾（分子篩，gel filtration；排阻色排阻色譜）：譜）：利用各蛋