第04章蛋白質(zhì)化學(xué)最終版

1、蛋白質(zhì)的化學(xué)蛋白質(zhì)的化學(xué)第第 四四 章章目的與要求：目的與要求：課時(shí)：課時(shí)：3 3第一節(jié)第一節(jié) 了解了解第二節(jié)第二節(jié) 掌握掌握第三節(jié)第三節(jié) 重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握第四節(jié)第四節(jié) 重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握第五節(jié)第五節(jié) 理解，理解，部分掌握，如蛋白質(zhì)的變性等部分掌握，如蛋白質(zhì)的變性等第六節(jié)第六節(jié) 了解了解第七節(jié)第七節(jié) 自學(xué)自學(xué)一、蛋白質(zhì)是構(gòu)成生物體的基本成分一、蛋白質(zhì)是構(gòu)成生物體的基本成分分布廣：分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高：含量高：蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人蛋白質(zhì)是細(xì)胞內(nèi)最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的體干

2、重的4545，某些組織含量更高，例如脾、肺及，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)橫紋肌等高達(dá)8080。第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)二、二、 蛋白質(zhì)具有多樣性的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)具有多樣性的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)生物催化生物催化運(yùn)動(dòng)、支持運(yùn)動(dòng)、支持免疫防御免疫防御代謝調(diào)節(jié)代謝調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)、貯存轉(zhuǎn)運(yùn)、貯存控制生長和分化控制生長和分化信息接受和傳遞信息接受和傳遞組成生物膜組成生物膜第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)的化學(xué)組成蛋白質(zhì)的化學(xué)組成一、一、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 c、h h、o o、n n和和s s。有些蛋白質(zhì)含有少量有些蛋白質(zhì)含有少量磷磷或金屬元素

3、或金屬元素鐵、銅、鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘碘 。 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1616。 蛋白質(zhì)的含量蛋白質(zhì)的含量 = 蛋白質(zhì)含氮量蛋白質(zhì)含氮量 6.25二、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本單位二、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本單位（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)c+nh3coo-hr rl-l-氨基酸的通式氨基酸的通式1. 氨基酸都是氨基酸都是兩性電解質(zhì)兩性電解質(zhì)2.組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是-氨基酸（氨基酸（脯氨酸例外脯氨酸例外）3.各種氨基酸的側(cè)鏈各種氨基酸的側(cè)鏈r的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同和性質(zhì)不同碳原子碳原子4

4、. 4. 組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是l-l-氨基酸（氨基酸（甘氨酸甘氨酸例外）例外）1 1非極性非極性r r基氨基酸基氨基酸, , 8種。種。 2 2極性不帶電荷極性不帶電荷r r基氨基酸基氨基酸, , 7 7種。種。3 3帶負(fù)電荷的帶負(fù)電荷的r r基氨基酸基氨基酸, , 2種種4 4帶正電荷的帶正電荷的r r基氨基酸，基氨基酸，3種種（二）氨基酸的分類（二）氨基酸的分類 p63p63甘氨酸甘氨酸 gly g 5.97丙氨酸丙氨酸 ala a 6.00纈氨酸纈氨酸 val v 5.96亮氨酸亮氨酸 leu l 5.98異亮氨酸異亮氨酸 ile i 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸

5、phe p 5.48脯氨酸脯氨酸 pro p 6.3021 1、非極性疏水氨基酸、非極性疏水氨基酸色氨酸色氨酸 try w 5.89絲氨酸絲氨酸 ser s 5.68酪氨酸酪氨酸 try y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cys c 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 met m 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asn n 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 gln q 5.65 蘇氨酸蘇氨酸 thr t 5.60 2 2、極性中性氨基酸、極性中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 asp d 2.97谷氨酸谷氨酸 glu e 3.22賴氨酸賴氨酸 lys k 9.74精氨酸精氨酸 arg r 10.76組氨酸組氨酸 his h 7

6、.593 3、酸性氨基酸、酸性氨基酸4 4、堿性氨基酸、堿性氨基酸q 必需氨基酸必需氨基酸指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食指體內(nèi)需要而又不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸，共有物供給的氨基酸，共有8種：種：ile、 met、 val、 leu、 trp 、 phe、 thr 、 lys 。 “一家寫兩三本書來一家寫兩三本書來”氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處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。溶液的酸堿度。氨基酸等電點(diǎn)氨基酸等電點(diǎn)(pi) (pi) 在某一在某一phph的溶液中，氨基酸解離成陽離子的溶液中，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

7、，呈和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的電中性。此時(shí)溶液的phph值值稱為該氨基酸的稱為該氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)。（三）、（三）、氨基酸的兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸的兩性解離及等電點(diǎn)c ch hr rcoocooh h3 3n n+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+coochh3n+ch3 k1coohchh3n+ch3coo

8、h2nch3 k2ala+ala+ala ala alaalahccoohc hh3n+ch2coohcoochh3n+ch2coohcoochh2nch2cooasp+asp+aspaspaspasp= k1 k2 k3ccch2coon +3hooh.紫外吸收苯丙氨酸：苯丙氨酸： maxmax259nm259nm酪氨酸：酪氨酸： maxmax278nm278nm色氨酸：色氨酸： maxmax279nm279nm含有這三種氨基酸的蛋白質(zhì)在含有這三種氨基酸的蛋白質(zhì)在280280nmnm波長下有最大光波長下有最大光吸收，可以測定蛋白質(zhì)的含量。吸收，可以測定蛋白質(zhì)的含量。 . .茚三酮的反應(yīng)茚三酮

9、的反應(yīng)a. a. 靈敏度靈敏度0.5-500.5-50g/ml g/ml b. b. 氨基酸與茚三酮生成的藍(lán)紫色物質(zhì)，在氨基酸與茚三酮生成的藍(lán)紫色物質(zhì)，在570nm570nm測定吸光值測定吸光值c.c.脯氨酸、羥脯氨酸與茚三酮生成黃色物質(zhì)，在脯氨酸、羥脯氨酸與茚三酮生成黃色物質(zhì)，在440nm440nm處測吸光值處測吸光值（三）氨基酸的分離與分析（三）氨基酸的分離與分析v 1.1. 自動(dòng)氨基酸分析儀自動(dòng)氨基酸分析儀1.蛋白質(zhì)完全酸水解2.水解液于ph 2上樣于鈉型陽離子交換柱3.用ph 3.5 0.2mol/l檸檬酸鈉溶液洗脫4.用ph 4.25 0.2mol/l檸檬酸鈉溶液洗脫5.分析洗脫譜上

10、各峰的位置和面積，與標(biāo)準(zhǔn)氨基酸圖譜比較分析 p66p66v 2. 2. 高效液相色譜高效液相色譜v 3.3. 離子交換層析離子交換層析v 4.4. 生物質(zhì)譜生物質(zhì)譜蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 分分 子子 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 第第 三三 節(jié)節(jié)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(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)定義定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵化學(xué)鍵肽鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。 肽鍵肽鍵是由一個(gè)氨基酸的是由一個(gè)氨基酸的

11、 - -羧基與另一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的 - -氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。 二硫鍵二硫鍵：兩個(gè)半胱氨酸的：兩個(gè)半胱氨酸的-sh-sh通過縮去一份子通過縮去一份子h2h2形成形成 的的-s-s-s-s-鍵。鍵。（一）肽鍵和肽鏈（一）肽鍵和肽鏈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肽鍵nh2-ch-c-n-ch-coohhhhonh2-ch-c-n-ch-coohhhho* * 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

12、化合物。* * 肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為不全，被稱為氨基酸殘基氨基酸殘基。* * 由十個(gè)以內(nèi)由十個(gè)以內(nèi)氨基酸氨基酸相連而相連而成成的的肽肽稱為稱為寡肽，寡肽，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。n 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有自由氨基自由氨基的一端的一端c 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有自由羧基自由羧基的一端的一端體內(nèi)多肽和蛋白質(zhì)生物合成時(shí)，是從氨基端開體內(nèi)多肽和蛋白質(zhì)生物合成時(shí)，是從氨基端開始，延長到羧基端終止。始，延長到羧基端終止。多肽鏈有兩端多肽鏈有兩端h2nch2coohcnhccch3oo

13、ohnch2chh丙氨酸丙氨酸絲氨酸絲氨酸甘氨酸甘氨酸n n末端末端c c末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶gshgsh過氧過氧化物酶化物酶h2o2 2gsh 2h2o gssg gshgsh還原酶還原酶nadph+h+ nadp+ 生物活性肽生物活性肽谷胱甘肽谷胱甘肽(gsh)一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。功能的基礎(chǔ)。（三）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測定的原理（三）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測定的原理c末端氨基酸分析n末端氨基酸分析n末端氨基酸分析a.a.二硝基氟苯（二硝基氟苯（dnfbdnfb）法：）法：p70p70b.b.二甲氨基萘磺酰氯法（二甲氨基萘磺酰氯法

14、（dns-cldns-cl）靈敏度：靈敏度：1 1 1010-9-9molmol。n (c h3)2s o2c lh2nc hcroh nc hcros o2n (c h3)2+水解n (c h3)2s o2h nc hcroo h+氨基酸丹磺酰氯多肽n-端丹磺酰n-端氨基酸丹磺酰氨基酸c.c.edmanedman法（苯異硫氰酸，法（苯異硫氰酸，pitcpitc法）法）：p71p71，蛋白質(zhì)自動(dòng)分析儀，蛋白質(zhì)自動(dòng)分析儀 d.d.氨肽酶法：氨肽酶法：肽鏈外切酶，從多肽鏈的肽鏈外切酶，從多肽鏈的n-n-端逐個(gè)水解氨基酸。端逐個(gè)水解氨基酸。a a. .肼解法肼解法: :h2nchcrohnchcro

15、orncchhnohn-1n-端氨基酸 c-端氨基酸orncchh2nohh2nchcronhnh2+h+nh2nh2氨基酸酰肼c-端氨基酸c c末端氨基酸分析末端氨基酸分析b.b.羧肽酶法：肽鏈外切酶，從多肽鏈的羧肽酶法：肽鏈外切酶，從多肽鏈的c-c-端逐個(gè)水解氨基酸。端逐個(gè)水解氨基酸。大分子多肽氨基酸順序的確定：裂解大分子多肽氨基酸順序的確定：裂解a.a.化學(xué)裂解法：化學(xué)裂解法：溴化氰裂解法；羥胺溴化氰裂解法；羥胺nhnh2 2ohoh裂解法裂解法 b.b.酶裂法酶裂法: :胰蛋白酶，胃蛋白酶等胰蛋白酶，胃蛋白酶等確定肽段在多肽鏈中的次序確定肽段在多肽鏈中的次序：重疊法：重疊法 p72p7

16、2 利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間的交錯(cuò)重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸的交錯(cuò)重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序。順序。 1616肽，端肽，端h h 端端 法裂解：法裂解：ons ps eove rla howtons ps eove rla howt b b法裂解：法裂解：seo wton verl aps hoseo wton verl aps ho 重疊法重疊法確定序列：確定序列：howtonseoverlapshowtonseoverlaps分析已純化蛋白質(zhì)的氨基酸殘基組成分析已純化蛋白質(zhì)的氨基酸殘基組成測定多肽鏈的氨基末端與羧基末端為何種氨基酸

17、殘基測定多肽鏈的氨基末端與羧基末端為何種氨基酸殘基把肽鏈水解成片段，分別進(jìn)行分析把肽鏈水解成片段，分別進(jìn)行分析測定各肽段的氨基酸排列順序，一般采用測定各肽段的氨基酸排列順序，一般采用edman降解法降解法一般需用數(shù)種水解法，并分析出各肽段中的氨基酸一般需用數(shù)種水解法，并分析出各肽段中的氨基酸順序，然后經(jīng)過組合排列對(duì)比，最終得出完整肽鏈中氨順序，然后經(jīng)過組合排列對(duì)比，最終得出完整肽鏈中氨基酸順序的結(jié)果。基酸順序的結(jié)果。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測定蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測定按照三聯(lián)密碼的原則推演出氨基酸的序列按照三聯(lián)密碼的原則推演出氨基酸的序列分離編碼蛋白質(zhì)的基分離編碼蛋白質(zhì)的基因因測定測定dna序列序列排列出排列

18、出mrna序列序列5.5.核酸推導(dǎo)法測定蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)核酸推導(dǎo)法測定蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)鏈蛋白質(zhì)鏈dnamrna二、蛋白質(zhì)的構(gòu)象二、蛋白質(zhì)的構(gòu)象又稱為空間結(jié)構(gòu)，立體結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)，三維構(gòu)象等又稱為空間結(jié)構(gòu)，立體結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)，三維構(gòu)象等。蛋白質(zhì)分子中原子和基團(tuán)在三維空間上的排列，分蛋白質(zhì)分子中原子和基團(tuán)在三維空間上的排列，分布及肽鏈的走向。布及肽鏈的走向。（一）維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的化學(xué)鍵（一）維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的化學(xué)鍵1.1.氫鍵氫鍵2.2.疏水鍵疏水鍵 3.3.離子鍵（鹽鍵）離子鍵（鹽鍵） 4.4.范德華引力范德華引力 5.5.配位鍵配位鍵 6.6.二硫鍵二硫鍵cc二硫鍵二硫鍵（二）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

19、（二）蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)定義：定義：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)，即該結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。主要的化學(xué)鍵：主要的化學(xué)鍵： 氫鍵氫鍵 - -螺旋螺旋 - -折疊折疊 - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 無規(guī)線團(tuán)無規(guī)線團(tuán) 蛋白質(zhì)二級(jí)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)的主要形式形式肽鍵具有部分雙肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。參與自由旋轉(zhuǎn)。參與肽鍵的肽鍵的6個(gè)原子個(gè)原子c 1、c、o、n、h、c 2位于同一位于同一平面，稱為肽鍵平面，稱為肽鍵平面或平面或肽單

20、元肽單元 。1.1.肽單位肽單位2. 2. - -螺旋螺旋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：右手右手螺旋螺旋每螺旋圈包每螺旋圈包含含3.63.6個(gè)氨基個(gè)氨基酸殘基酸殘基氨基酸側(cè)鏈氨基酸側(cè)鏈伸向螺旋外側(cè)，伸向螺旋外側(cè)，對(duì)對(duì) - -螺旋的形螺旋的形成有一定影響。成有一定影響。3.3. - -折疊折疊要點(diǎn)：要點(diǎn)： 肽鍵平面折疊肽鍵平面折疊成鋸齒狀（折紙狀）成鋸齒狀（折紙狀）r r基團(tuán)交錯(cuò)位于基團(tuán)交錯(cuò)位于齒狀結(jié)構(gòu)上下方齒狀結(jié)構(gòu)上下方氫鍵氫鍵維持穩(wěn)定與維持穩(wěn)定與主鏈長軸垂直主鏈長軸垂直兩條以上肽鏈并兩條以上肽鏈并列時(shí)，列時(shí)， - -片層有片層有順式和反式平行順式和反式平行(4)r-(4)r-基團(tuán)太大時(shí)，基團(tuán)太大時(shí)，

21、- -折疊不易形成折疊不易形成- -折疊：順式和反式中的氫鍵折疊：順式和反式中的氫鍵4. 4. - -折角折角無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部無規(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)。分肽鏈結(jié)構(gòu)。 5.5.無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲角蛋白中的-螺旋和二硫鍵（三）超二級(jí)結(jié)構(gòu)（三）超二級(jí)結(jié)構(gòu)-模體模體 多肽鏈順序上相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中靠多肽鏈順序上相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中靠近，彼此相互作用，形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體，是近，彼此相互作用，形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體，是蛋白質(zhì)發(fā)揮特定功能的基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)發(fā)揮特定功能的基礎(chǔ)。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體合鈣離子的模體 鋅

22、指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu) 纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域 （四）結(jié)構(gòu)域（四）結(jié)構(gòu)域在較大的蛋白質(zhì)分子中，由多肽鏈上相鄰的超二級(jí)在較大的蛋白質(zhì)分子中，由多肽鏈上相鄰的超二級(jí)結(jié)構(gòu)緊密的聯(lián)系，進(jìn)一步折疊形成一個(gè)或多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)緊密的聯(lián)系，進(jìn)一步折疊形成一個(gè)或多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域三維實(shí)體，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域 。結(jié)構(gòu)域特點(diǎn)結(jié)構(gòu)域特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)域與分結(jié)構(gòu)域與分子整體以共價(jià)子整體以共價(jià)鍵相連鍵相連具有相對(duì)獨(dú)具有相對(duì)獨(dú)立的空間構(gòu)象立的空間構(gòu)象和生物學(xué)功能和生物學(xué)功能免疫球蛋白免疫球蛋白g g的立體結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 范德華力等。范德華力

23、等。 主要的化學(xué)鍵：次級(jí)鍵主要的化學(xué)鍵：次級(jí)鍵整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)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。( (五）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)五）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才具有生物學(xué)活性，三具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)才具有生物學(xué)活性，三級(jí)結(jié)構(gòu)一旦破壞，蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能喪失。級(jí)結(jié)構(gòu)一旦破壞，蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能喪失。胰島素分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)胰島素分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)（六）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（六）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)血紅蛋白血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖視頻

24、：蛋白質(zhì)的折疊視頻：蛋白質(zhì)的折疊三、蛋白質(zhì)和多肽合成的基本原理三、蛋白質(zhì)和多肽合成的基本原理（二）采用生物技術(shù)合成蛋白質(zhì)（二）采用生物技術(shù)合成蛋白質(zhì)（一）化學(xué)合成法的基本原理（一）化學(xué)合成法的基本原理1. 1. 氨基酸的基團(tuán)保護(hù)：氨基酸的基團(tuán)保護(hù)：氨基保護(hù)、羧基保護(hù)、側(cè)鏈基團(tuán)保護(hù)氨基保護(hù)、羧基保護(hù)、側(cè)鏈基團(tuán)保護(hù)2. 2. 多肽的液相合成多肽的液相合成 p80p803. 3. 多肽的固相合成多肽的固相合成 p81p811. 1. 基因工程基因工程2. 2. 細(xì)胞工程細(xì)胞工程3. 3. 酶工程酶工程 p82p82基因工程合成蛋白質(zhì)基因工程合成蛋白質(zhì)基因工程藥品基因工程藥品（1 1）. .傳統(tǒng)的蛋白

25、質(zhì)藥品（如動(dòng)物激素）：傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)藥品（如動(dòng)物激素）：控制某種物控制某種物質(zhì)合成基因質(zhì)合成基因轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因“工程菌工程菌”基因工基因工程藥品程藥品基因表基因表達(dá)產(chǎn)物達(dá)產(chǎn)物基因工程基因工程發(fā)酵分離提取從動(dòng)物組織中提取，生產(chǎn)量小，價(jià)格昂貴。（3 3）基因工程生產(chǎn)的藥品）基因工程生產(chǎn)的藥品重組人生長激素重組人白細(xì)胞介素 重組人干擾素 重組人胰島素發(fā)酵罐（2 2）基因工程方法生產(chǎn)藥品的方法：）基因工程方法生產(chǎn)藥品的方法：雜交瘤細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能第第 四四 節(jié)節(jié)一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的基礎(chǔ)一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的基礎(chǔ) 一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與

26、功能的關(guān)系 2. 一級(jí)結(jié)構(gòu)中一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)健部分相同，其功能相同關(guān)健部分相同，其功能相同-acthacth活性必需部分活性必需部分 -絲絲-酪酪-絲絲-24-絲絲-谷谷-苯丙苯丙-coo-h3n+1 2 3 24 31 33 39 -絲絲-酪酪-絲絲-24-亮亮-谷谷-苯丙苯丙-coo-h3n+ -絲絲-酪酪-絲絲-24-絲絲-谷胺谷胺-苯丙苯丙-coo- h3n+-人人豬豬牛牛剩剩2-10 喪失活性喪失活性 活性仍活性仍100 3.3.一級(jí)結(jié)構(gòu)中一級(jí)結(jié)構(gòu)中“關(guān)鍵關(guān)鍵”部分變化，其生物活性也改變部分變化，其生物活性也改變例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血n-val his leu thr

27、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) 4. 4. 一級(jí)結(jié)構(gòu)的變化與疾病的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)的變化與疾病的關(guān)系 這種由遺傳物質(zhì)這種由遺傳物質(zhì)dnadna突變引起的、在分子水平上僅存在突變引起的、在分子水平上僅存在微觀差異而導(dǎo)致的疾病，稱為微觀差異而導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病分子病”。二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 1. 1. 蛋白質(zhì)前體的活化蛋白質(zhì)前體的活化蛋白質(zhì)分子特定的空間構(gòu)象是蛋白質(zhì)實(shí)現(xiàn)其功蛋白質(zhì)分子特定的空間構(gòu)象是蛋白質(zhì)實(shí)現(xiàn)其功能或活性所必需能或活性所必需蛋白

28、質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，而一級(jí)結(jié)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，而一級(jí)結(jié)構(gòu)沒有變化，稱為構(gòu)沒有變化，稱為變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)。2. 2. 蛋白質(zhì)的變構(gòu)現(xiàn)象蛋白質(zhì)的變構(gòu)現(xiàn)象 3.3.蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象改變與疾病 因蛋白質(zhì)折疊錯(cuò)誤或折疊導(dǎo)致構(gòu)象異常變化引起的疾病，稱為蛋白質(zhì)構(gòu)象病。瘋牛病是由朊病毒蛋白瘋牛病是由朊病毒蛋白( prp)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。性病變。prpc-螺旋螺旋prpsc-折疊折疊 正常正常 瘋牛病瘋牛病不同生物與人的不同生物與人的cytccytc的的aaaa差異數(shù)目差異數(shù)目生物生物 aaaa差異差異數(shù)目數(shù)目黑猩猩黑猩

29、猩 0恒河猴恒河猴 1兔兔 9牛、豬、羊、狗牛、豬、羊、狗 10響尾蛇響尾蛇 14海龜海龜 15金槍魚金槍魚 21蛾蛾 31小麥小麥 35酵母酵母 44 三、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與生物進(jìn)化三、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與生物進(jìn)化第五節(jié)第五節(jié)蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)的性質(zhì)一一、蛋白質(zhì)分子的大小、形狀及分子量測定、蛋白質(zhì)分子的大小、形狀及分子量測定1 1、分子篩層析、分子篩層析p87 表表4-92 2、sds-pagesds-pagesds-十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉二、蛋白質(zhì)的變性二、蛋白質(zhì)的變性 在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象發(fā)生改變或破壞，從而導(dǎo)致其理化性

30、質(zhì)改變和構(gòu)象發(fā)生改變或破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。生物活性的喪失。 天然狀態(tài)，有催化活性天然狀態(tài)，有催化活性非折疊狀態(tài)，無活性非折疊狀態(tài)，無活性尿素、尿素、 -巰基乙醇巰基乙醇1 1、變性的本質(zhì)、變性的本質(zhì) 破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。生物活性的喪失生物活性的喪失理化性質(zhì)的改變理化性質(zhì)的改變?nèi)纾吼ざ仍黾樱ソY(jié)晶能力，易被蛋白酶水解等。如：黏度增加，失去結(jié)晶能力，易被蛋白酶水解等。2 2、變性蛋白的特征、變性蛋白的特征3 3、變性作用的因素、變性作用的因素加熱、紫外線、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、加熱、紫外線、乙醇等有

31、機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等 。 酒精、紫外線消毒；酒精、紫外線消毒；高溫滅；高溫滅；除去雜蛋白；除去雜蛋白；避免活性成分變性。避免活性成分變性。4、變性作用的意義、變性作用的意義視頻：蛋白質(zhì)的變性視頻：蛋白質(zhì)的變性三三. .蛋白質(zhì)的兩性電離蛋白質(zhì)的兩性電離 * * 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pi) pi) 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一phph時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的液的phph稱為稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)

32、的等電點(diǎn)。p91p91表表4-104-10蛋白質(zhì)在其等電點(diǎn)時(shí)溶解度最低。蛋白質(zhì)在其等電點(diǎn)時(shí)溶解度最低。四、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)四、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)分子大小在膠粒范圍之內(nèi)。蛋白質(zhì)分子大小在膠粒范圍之內(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層水化層+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)水化膜水化膜水化膜水化膜2. 低溫低溫有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)：有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)：0 044低溫操作，低溫操作，丙酮用量一般丙酮用量一般1010倍于蛋白質(zhì)溶液體積，沉淀后，應(yīng)立即倍于蛋白質(zhì)溶液體積，沉淀后，應(yīng)立即分離，以防蛋白質(zhì)會(huì)變性，也可用乙醇沉

33、淀。分離，以防蛋白質(zhì)會(huì)變性，也可用乙醇沉淀。 1. 中性鹽沉淀蛋白質(zhì)：中性鹽沉淀蛋白質(zhì)：在蛋白質(zhì)溶液中加入大在蛋白質(zhì)溶液中加入大量的硫酸銨，硫酸鈉或氯化鈉等中性鹽，破壞蛋白質(zhì)量的硫酸銨，硫酸鈉或氯化鈉等中性鹽，破壞蛋白質(zhì)的水化膜和同種電荷，使蛋白質(zhì)顆粒相互聚集，發(fā)生的水化膜和同種電荷，使蛋白質(zhì)顆粒相互聚集，發(fā)生沉淀。沉淀。 五、蛋白質(zhì)沉淀反應(yīng)五、蛋白質(zhì)沉淀反應(yīng)3. 加熱沉淀反應(yīng)加熱沉淀反應(yīng)4. 重金屬鹽沉淀法重金屬鹽沉淀法 蛋白質(zhì)在溶液蛋白質(zhì)在溶液ph稍大于其等電點(diǎn)時(shí)，蛋稍大于其等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)解離成負(fù)離子白質(zhì)解離成負(fù)離子，易與重金屬離子結(jié)合，易與重金屬離子結(jié)合，生成不溶性的蛋白質(zhì)鹽沉淀。生成

34、不溶性的蛋白質(zhì)鹽沉淀。5. 生物堿試劑沉淀法生物堿試劑沉淀法 蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液ph小于其等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)解離成小于其等電點(diǎn)時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正離子，正離子，易與生物堿試劑結(jié)合，生成不溶性的易與生物堿試劑結(jié)合，生成不溶性的鹽而沉淀。鹽而沉淀。六、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)六、蛋白質(zhì)的顏色反應(yīng)（一）茚三酮反應(yīng)：氨基（一）茚三酮反應(yīng)：氨基 （二）雙縮脲反應(yīng)：肽鍵（二）雙縮脲反應(yīng)：肽鍵（三）酚試劑反應(yīng)（三）酚試劑反應(yīng)p93 p93 圖圖4-114-11七、蛋白質(zhì)的免疫學(xué)性質(zhì)七、蛋白質(zhì)的免疫學(xué)性質(zhì)v1.1.抗原，抗原性抗原，抗原性v2.2.抗體抗體v 單克隆抗體單克隆抗體v 多克隆抗體多克隆抗體v3.3.蛋白質(zhì)

35、免疫性質(zhì)的應(yīng)用蛋白質(zhì)免疫性質(zhì)的應(yīng)用v 免疫預(yù)防：疫苗免疫預(yù)防：疫苗v 免疫、診斷治療免疫、診斷治療骨髓瘤細(xì)胞骨髓瘤細(xì)胞致敏的致敏的b b淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞雜交瘤雜交瘤一、蛋白質(zhì)的提取一、蛋白質(zhì)的提取第六節(jié)第六節(jié) 蛋白質(zhì)的分離和純化基本原理蛋白質(zhì)的分離和純化基本原理二、蛋白質(zhì)的分離純化二、蛋白質(zhì)的分離純化1 1、等電點(diǎn)沉淀：、等電點(diǎn)沉淀： 蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最小。但是單純使用此方蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)溶解度最小。但是單純使用此方法不易使蛋白質(zhì)沉淀完全，常與其他方法配合使用。法不易使蛋白質(zhì)沉淀完全，常與其他方法配合使用。（一）根據(jù)溶解度不同的分離純化方法（一）根據(jù)溶解度不同的分離純化方法視頻：血紅蛋白

36、的提取視頻：血紅蛋白的提取 是將硫酸銨、是將硫酸銨、硫 酸 鈉 或 氯硫 酸 鈉 或 氯化 鈉 等 加 入化 鈉 等 加 入蛋白質(zhì)溶液，蛋白質(zhì)溶液，使 蛋 白 質(zhì) 表使 蛋 白 質(zhì) 表面 電 荷 被 中面 電 荷 被 中和 以 及 水 化和 以 及 水 化膜 被 破 壞 ，膜 被 破 壞 ，導(dǎo) 致 蛋 白 質(zhì)導(dǎo) 致 蛋 白 質(zhì)沉淀。沉淀。 2 2、鹽析沉淀：、鹽析沉淀：視頻：蛋白質(zhì)的鹽析視頻：蛋白質(zhì)的鹽析超過濾加壓加壓蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液半透膜半透膜支持膜的柵板支持膜的柵板超濾液超濾液（二）根據(jù)分子大小不同的分離純化方法（二）根據(jù)分子大小不同的分離純化方法 1.1.透析及超濾法透析及超濾法2.分子排阻層析未知未知logmrlogmr洗出洗出液中液中的蛋的蛋白質(zhì)白質(zhì)濃度濃度洗脫體積（洗脫體積（mlml）層析的主要設(shè)備3. 密度梯度離心密度梯度離心蔗糖密度梯度蔗糖密度梯度滴加樣品滴加樣品1.1.電泳法電泳法蛋白質(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，在電場中的溶液中為帶電的顆粒，在電場中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動(dòng)而達(dá)到分離各能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù)種蛋白質(zhì)的技術(shù), , 稱為稱為電泳。電泳。 （三）根據(jù)電離性質(zhì)的分離純化方法（三）根據(jù)電離性質(zhì)的