藥學(xué)本科《生物化學(xué)》2 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

1、整理課件 第第 二二 章章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能Structure and Function of Protein整理課件 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)（Protein）是由許多氨基酸（是由許多氨基酸（amino acids）通過）通過肽鍵肽鍵（peptide bond）相連形成的高）相連形成的高分子含氮化合物分子含氮化合物蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能：蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能：1）生物催化劑（酶）生物催化劑（酶）2）代謝調(diào)節(jié)）代謝調(diào)節(jié)3）免疫保護(hù)）免疫保護(hù)4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和儲(chǔ)存）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和儲(chǔ)存5）運(yùn)動(dòng)和支持作用）運(yùn)動(dòng)和支持作用6）參與細(xì)胞間信息傳遞）參與細(xì)胞間信息傳遞整理課件第第 一一 節(jié)節(jié) 蛋

2、白質(zhì)的分子組成蛋白質(zhì)的分子組成The Molecular Componentof Protein整理課件碳碳(C) 50% 55%氫氫(H) 6% 8%氧氧(O) 19% 24%氮氮(N) 13% 19%硫硫(S) 0% 4% 少量的：少量的： 磷磷(P)、鐵、鐵(Fe)、銅、銅(Cu)、鋅、鋅(Zn)和碘和碘(I)等等 組成蛋白質(zhì)的元素：組成蛋白質(zhì)的元素：主要元素組成：主要元素組成：整理課件蛋白質(zhì)元素組成特點(diǎn)蛋白質(zhì)元素組成特點(diǎn)各種蛋白質(zhì)含氮量很接近，平均為各種蛋白質(zhì)含氮量很接近，平均為1616可根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量：可根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)的大致含量： 每克樣品中蛋白質(zhì)的含量

3、每克樣品中蛋白質(zhì)的含量 1/16%整理課件凱氏定氮法凱氏定氮法-只能檢測(cè)樣品中氮的含量，并只能檢測(cè)樣品中氮的含量，并不能鑒定蛋白質(zhì)的真?zhèn)尾荒荑b定蛋白質(zhì)的真?zhèn)?天然動(dòng)植物天然動(dòng)植物食物食物的主要成分只有蛋白質(zhì)含有的主要成分只有蛋白質(zhì)含有氮，其他主要成分（糖、脂）都不含氮氮，其他主要成分（糖、脂）都不含氮 非蛋白氮非蛋白氮 氮含量氮含量 性質(zhì)性質(zhì) 用途用途三聚氰胺三聚氰胺 66.6% 白色無味白色無味 化工原料化工原料 尿素尿素 46.6% 刺鼻刺鼻 農(nóng)業(yè)肥料農(nóng)業(yè)肥料 肼肼 86.1% 液態(tài)液態(tài) 火箭燃料火箭燃料整理課件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+NH3C

4、OO-H一、氨基酸一、氨基酸(amino acid，aa)蛋白質(zhì)的基本組成單位蛋白質(zhì)的基本組成單位整理課件構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的構(gòu)成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸種氨基酸(aa)的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：1. 均為均為L(zhǎng)氨基酸，各種氨基酸，各種aa的的R側(cè)鏈各不相同側(cè)鏈各不相同2. 碳原子上均連有一個(gè)氨基碳原子上均連有一個(gè)氨基(脯氨酸脯氨酸除外除外)3. - -碳原子為不對(duì)稱碳原子為不對(duì)稱(手性手性)碳原子碳原子(甘氨酸甘氨酸除外）除外）整理課件（一）氨基酸的分類（一）氨基酸的分類 根據(jù)氨基酸根據(jù)氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)側(cè)鏈基團(tuán)()的結(jié)構(gòu)和理化的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)，將其分為性質(zhì)，將其分為5類：類：1. 非極性氨基酸非極性氨基酸2

5、. 不帶電荷的極性氨基酸不帶電荷的極性氨基酸4. 酸性氨基酸酸性氨基酸5. 堿性氨基酸堿性氨基酸3. 芳香族氨基酸芳香族氨基酸整理課件1. 非極性氨基酸非極性氨基酸包括包括7個(gè)：個(gè)：甘氨酸（甘氨酸（Gly）、丙氨酸（）、丙氨酸（Ala）、）、纈氨酸（纈氨酸（Val）、亮氨酸（）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸）、異亮氨酸（Ile）、甲硫氨酸（）、甲硫氨酸（Met）和脯氨酸（）和脯氨酸（Pro）整理課件2. 不帶電荷的極性氨基酸不帶電荷的極性氨基酸R-基含有基含有極性基團(tuán)極性基團(tuán)絲氨酸絲氨酸(Ser)、半胱氨酸半胱氨酸(Cys)天冬酰胺天冬酰胺(Asn)、 谷氨酰胺谷氨酰胺(Gln)、蘇氨酸蘇氨酸(

6、Thr) 、包括包括5個(gè)：個(gè)：整理課件3. 芳香族氨基酸芳香族氨基酸包括包括3個(gè)：個(gè)：色氨酸色氨酸(Trp)、苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)酪氨酸酪氨酸(Tyr) 、整理課件4. 酸性氨基酸酸性氨基酸R-基有基有COOH(COO-)帶負(fù)電荷帶負(fù)電荷整理課件5. 堿性氨基酸堿性氨基酸R-基有基有NH2(NH3+)賴氨酸賴氨酸(Lys)、精氨酸、精氨酸(Arg)、組氨酸、組氨酸(His)帶正電荷帶正電荷整理課件精氨酸（精氨酸（Arg）組氨酸（組氨酸（His）CHCHCH2CHNH3+COO-NHNH+CHCNH2NH2+NHCH2CH2CH2CHNH3+COO-整理課件1. 兩性解離及等電點(diǎn)兩性解離及

7、等電點(diǎn)（二）（二） 氨基酸的理化性質(zhì)氨基酸的理化性質(zhì)等電點(diǎn)等電點(diǎn)(pI)： aa酸性解離和堿性解離的程度相等，成為酸性解離和堿性解離的程度相等，成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH值就值就稱為該稱為該aa的等電點(diǎn)的等電點(diǎn)pI=1/2（pK1+pK2）除堿性除堿性aa外，其余氨基酸等電點(diǎn)均小于外，其余氨基酸等電點(diǎn)均小于pH7整理課件R CHNH2COOHRCHNH3+COO-RCHNH3+COOHRCHNH2COO-+ OH+ H+ OH+ H+pHpIpH=pI問題：組氨酸在問題：組氨酸在pH值為值為5.5的溶液中帶？電荷的溶液中帶？電荷 整理課件2. 紫外

8、吸收性質(zhì)紫外吸收性質(zhì)色氨酸色氨酸和和酪氨酸酪氨酸在在280nm波長(zhǎng)附近對(duì)紫波長(zhǎng)附近對(duì)紫外光有最大吸收峰外光有最大吸收峰據(jù)此可以通過測(cè)定蛋據(jù)此可以通過測(cè)定蛋白質(zhì)溶液白質(zhì)溶液280nm的吸光的吸光值快速測(cè)定其蛋白質(zhì)值快速測(cè)定其蛋白質(zhì)含量含量整理課件3. 茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)aa與水合茚三酮一起加熱，生成藍(lán)紫色的化與水合茚三酮一起加熱，生成藍(lán)紫色的化合物，在合物，在570nm處有最大吸收峰。據(jù)此亦可用處有最大吸收峰。據(jù)此亦可用作作aa含量分析含量分析整理課件（一）（一） 肽與肽鍵肽與肽鍵二、肽二、肽（peptide） 肽鍵（肽鍵（peptide bond）是由一個(gè)氨是由一個(gè)氨基酸的基酸的-羧基羧基與

9、另一個(gè)氨基酸的與另一個(gè)氨基酸的-氨氨基基脫去一分子水縮合而形成的化學(xué)鍵脫去一分子水縮合而形成的化學(xué)鍵整理課件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整理課件+HOCOCH2NH2HC苯丙氨酸苯丙氨酸肽鍵肽鍵COHOCH3HCCH2NH2HCNCOH苯丙氨酰丙氨酸苯丙氨酰丙氨酸COHOCH3NHHC丙氨酸丙氨酸HHOH整理課件肽鍵中與肽鍵中與-相連的氧原子和氫原子呈相連的氧原子和氫原子呈反式反式構(gòu)型構(gòu)

10、型（反式）（反式）（順式）（順式）CNOHCNOH因此，肽鍵具有因此，肽鍵具有部分雙鍵部分雙鍵性質(zhì)，性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)不能自由旋轉(zhuǎn)CN單鍵為單鍵為0.149nm，整理課件肽鍵的肽鍵的6個(gè)原子個(gè)原子C1 、C、N、O、H、 C 2位于位于同一平面，構(gòu)成同一平面，構(gòu)成肽單元肽單元(peptide unit)整理課件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MetPhe二肽二肽LysMetPhe三肽三肽CysThrLysMetPhe五肽五肽寡肽寡肽(oligopeptide) 由由10個(gè)以內(nèi)氨基酸連成的小肽個(gè)以內(nèi)氨基酸連成的小肽多肽多肽(polypeptide) 由

11、許多氨基酸連成的肽由許多氨基酸連成的肽多肽鏈（多肽鏈（polypeptide chain）是指許多氨基酸之是指許多氨基酸之 間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)間以肽鍵連接而成的一種結(jié)構(gòu)整理課件多肽鏈有兩端：多肽鏈有兩端： N末端末端：多肽鏈中有自由氨基的一端：多肽鏈中有自由氨基的一端 C末端末端：多肽鏈中有自由羧基的一端：多肽鏈中有自由羧基的一端CysMet Phe LysSer ThrValNH2COOH氨基末端氨基末端(端端)羧基末端羧基末端(C端端)整理課件氨基酸殘基氨基酸殘基(amino acid residue)：是指氨：是指氨 基酸在形成肽鏈時(shí)丟失了一分子水，肽鏈基酸在形成肽鏈時(shí)丟失了一分

12、子水，肽鏈 中的氨基酸分子已不完整中的氨基酸分子已不完整蛋白質(zhì)與多肽的區(qū)別：蛋白質(zhì)與多肽的區(qū)別：Peptide空間構(gòu)象不穩(wěn)定空間構(gòu)象不穩(wěn)定氨基酸殘基數(shù)較少氨基酸殘基數(shù)較少Protein空間構(gòu)象相對(duì)穩(wěn)定空間構(gòu)象相對(duì)穩(wěn)定 氨基酸殘基數(shù)較多氨基酸殘基數(shù)較多整理課件（二）生物活性肽（二）生物活性肽1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione，GSH)構(gòu)成第一個(gè)肽鍵的羧基是谷氨酸的構(gòu)成第一個(gè)肽鍵的羧基是谷氨酸的羧基羧基由谷氨酸由谷氨酸(Glu)、半胱氨酸、半胱氨酸(Cys)和甘氨酸和甘氨酸(Gly)組成的三肽組成的三肽GluCysGly(1)組成組成(2) 功能功能GSH是體內(nèi)重要的還原劑是體內(nèi)重要的

13、還原劑整理課件 由下丘腦分泌，其功能是促進(jìn)腺垂體釋放由下丘腦分泌，其功能是促進(jìn)腺垂體釋放促甲狀腺素促甲狀腺素(調(diào)節(jié)糖代謝調(diào)節(jié)糖代謝)2. 促甲狀腺素釋放激素促甲狀腺素釋放激素(1) 組成組成pyro-GluHisPro-NH2(2) 功能功能焦谷氨酸焦谷氨酸組氨酸組氨酸脯氨酰胺脯氨酰胺整理課件第第 二二 節(jié)節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)The Molecular structure of Protein整理課件一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)（primary structure）二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondary structure）三級(jí)結(jié)構(gòu)（三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiary structure）四級(jí)結(jié)構(gòu)（四

14、級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure）高級(jí)結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)或或空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)包括：蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)包括：整理課件一、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) 定義：定義： 指蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目、排列順序及指蛋白質(zhì)中氨基酸的數(shù)目、排列順序及共價(jià)連接共價(jià)連接主要的化學(xué)鍵：主要的化學(xué)鍵： 肽健肽健，有些蛋白質(zhì)還包括，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵二硫鍵 (P8) 氨基酸序列書寫：氨基酸序列書寫： 以以N-末端開始，末端開始，C-末端結(jié)束，依次編末端結(jié)束，依次編1、2、3CysMet Phe LysSer Thr ValNH2COOH整理課件胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)各種蛋白質(zhì)的各種

15、蛋白質(zhì)的根本根本差異在于一級(jí)結(jié)構(gòu)的不同差異在于一級(jí)結(jié)構(gòu)的不同整理課件二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 定義：定義： 是指蛋白質(zhì)分子中一段多肽鏈的是指蛋白質(zhì)分子中一段多肽鏈的局部局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及到相對(duì)空間位置，并不涉及到aa側(cè)鏈側(cè)鏈R基基團(tuán)的構(gòu)象團(tuán)的構(gòu)象 主要的化學(xué)鍵主要的化學(xué)鍵：氫鍵：氫鍵 負(fù)電性很強(qiáng)的原子（如氧或氮）和與氧負(fù)電性很強(qiáng)的原子（如氧或氮）和與氧或氮共價(jià)結(jié)合的氫原子相互吸引的作用力或氮共價(jià)結(jié)合的氫原子相互吸引的作用力整理課件 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)類型：蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)類型：螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu) (heli

16、x) 折疊結(jié)構(gòu)折疊結(jié)構(gòu) (pleated sheet)-轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 (turn)無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲 (random coil)整理課件( (一一)螺旋螺旋由肽鍵平面由肽鍵平面( (肽單肽單元元) )盤旋形成的盤旋形成的右右手手螺旋狀構(gòu)象螺旋狀構(gòu)象1. 概念概念整理課件螺旋的結(jié)構(gòu)特征螺旋的結(jié)構(gòu)特征(1)(1)以肽鍵平面以肽鍵平面( (肽肽單元單元) )為單位為單位, ,以以-碳原子為轉(zhuǎn)折碳原子為轉(zhuǎn)折盤旋形成盤旋形成右手螺旋右手螺旋整理課件(2) 每個(gè)氨基酸殘基每個(gè)氨基酸殘基 繞成一個(gè)螺圈繞成一個(gè)螺圈(360(3600 0) )螺距為螺距為每個(gè)氨基酸上升每個(gè)氨基酸上升肽鍵平面與中心軸肽鍵平面與中心軸平

17、行平行整理課件(3)(3)主鏈原子構(gòu)成螺旋的主體主鏈原子構(gòu)成螺旋的主體, ,側(cè)鏈在其外部側(cè)鏈在其外部整理課件(4)(4)肽鍵的肽鍵的COCO和和NHNH 都形成都形成氫鍵氫鍵是穩(wěn)定螺旋的主是穩(wěn)定螺旋的主要作用力要作用力氫鍵的方向與中氫鍵的方向與中心軸大致平行心軸大致平行, ,整理課件（二）（二）折疊折疊 又叫又叫 -片層片層，由兩條或多條幾乎完全伸展，由兩條或多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵交聯(lián)而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象 在在 - -折疊中，折疊中， - -碳原子總是處于折疊的角碳原子總是處于折疊的角

18、上，氨基酸的上，氨基酸的R R基團(tuán)處于折疊的棱角上基團(tuán)處于折疊的棱角上整理課件 2. 折疊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)折疊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)() 相鄰肽鍵平面的夾角為相鄰肽鍵平面的夾角為1100 ，呈鋸齒狀排列；，呈鋸齒狀排列；側(cè)鏈基團(tuán)交錯(cuò)地分布在片層平面的兩側(cè)側(cè)鏈基團(tuán)交錯(cuò)地分布在片層平面的兩側(cè)整理課件整理課件()由氫鍵維持穩(wěn)定。其方向與折疊的長(zhǎng)軸接由氫鍵維持穩(wěn)定。其方向與折疊的長(zhǎng)軸接 近垂直近垂直() 條肽段平行排列構(gòu)成，肽段之間可條肽段平行排列構(gòu)成，肽段之間可 順向平行順向平行(均從均從N-C)，也可反向平行，也可反向平行整理課件(三三)轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角肽鏈出現(xiàn)肽鏈出現(xiàn)1800回折的轉(zhuǎn)角處結(jié)構(gòu)稱為回折的轉(zhuǎn)角處結(jié)構(gòu)稱為轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角2

19、.結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征*第一個(gè)殘基的第一個(gè)殘基的C=O與第四個(gè)與第四個(gè)殘基的殘基的N-H形成形成氫鍵氫鍵*常見于球狀蛋白常見于球狀蛋白質(zhì)分子表面質(zhì)分子表面整理課件(四四)無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲概念概念沒有確定規(guī)律性沒有確定規(guī)律性的肽鍵構(gòu)象的肽鍵構(gòu)象常見于球狀蛋白質(zhì)分子中，在其常見于球狀蛋白質(zhì)分子中，在其它類型二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段之間起活節(jié)它類型二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段之間起活節(jié)作用，有利于整條肽鏈盤曲折疊作用，有利于整條肽鏈盤曲折疊整理課件整理課件(五五)超二級(jí)結(jié)構(gòu)超二級(jí)結(jié)構(gòu) 指在多肽鏈內(nèi)順序上相互鄰近指在多肽鏈內(nèi)順序上相互鄰近的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中靠近，的二級(jí)結(jié)構(gòu)常常在空間折疊中靠近，彼此相互作用，形成規(guī)則的二級(jí)結(jié)彼

20、此相互作用，形成規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體構(gòu)聚集體 具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)，具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)，被稱為被稱為模體模體（motif）整理課件鈣結(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 鋅指結(jié)構(gòu)鋅指結(jié)構(gòu) 整理課件三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)（一）定義（一）定義 一條肽鏈中一條肽鏈中全部氨基酸殘基全部氨基酸殘基的相對(duì)空的相對(duì)空間位置，也就是整條肽鏈所有原子在三維間位置，也就是整條肽鏈所有原子在三維空間的排布位置空間的排布位置主要的化學(xué)鍵：主要的化學(xué)鍵：疏水鍵疏水鍵、鹽鍵、鹽鍵(離子鍵離子鍵)、氫鍵、范德華力、氫鍵、范德華力整理課件含有含有 螺螺旋、旋、 -折疊、折疊、 -

21、轉(zhuǎn)角和無規(guī)轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲四種二級(jí)卷曲四種二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)整理課件疏水鍵示意圖疏水鍵示意圖疏水鍵疏水鍵由非極性由非極性基團(tuán)受到基團(tuán)受到水分子排水分子排斥相互聚斥相互聚集在一起集在一起的作用力的作用力整理課件離子鍵離子鍵由異性電荷間的靜電吸引形成由異性電荷間的靜電吸引形成整理課件氫鍵氫鍵負(fù)電性很強(qiáng)的原子（如氧或氮）和負(fù)電性很強(qiáng)的原子（如氧或氮）和與氧或氮共價(jià)結(jié)合的氫原子相互吸與氧或氮共價(jià)結(jié)合的氫原子相互吸引，這種作用力稱為氫鍵引，這種作用力稱為氫鍵整理課件整理課件（二）結(jié)構(gòu)域（二）結(jié)構(gòu)域 在較大的蛋白質(zhì)分子中，由于多肽鏈上相在較大的蛋白質(zhì)分子中，由于多肽鏈上相鄰的超二級(jí)結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系，形成兩個(gè)或多個(gè)穩(wěn)鄰

22、的超二級(jí)結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系，形成兩個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定的定的球形球形結(jié)構(gòu)單位，稱為結(jié)構(gòu)單位，稱為結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域整理課件 四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) (quaternary structure) 蛋白質(zhì)分子由兩條或兩條以上肽蛋白質(zhì)分子由兩條或兩條以上肽鏈組成，每條肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)鏈組成，每條肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)，稱為稱為亞基亞基亞基亞基(subunit)整理課件 蛋白質(zhì)分子中各個(gè)亞基的空間排蛋白質(zhì)分子中各個(gè)亞基的空間排布，以及亞基接觸部位的布局和相互布，以及亞基接觸部位的布局和相互作用作用蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 亞基間的結(jié)合力主要是亞基間的結(jié)合力主要是疏水鍵疏水鍵，其次是其次是離

23、子鍵離子鍵和和氫鍵氫鍵整理課件整理課件第第 三三 節(jié)節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系The Relation of Structure andFunction of Protein整理課件（一）（一） 一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)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)與功能的關(guān)系 以以124個(gè)氨基酸殘基組成的牛胰核糖核個(gè)氨基酸殘基組成的牛胰核糖核酸酶（酸酶（4對(duì)二硫鍵）為例說明對(duì)二硫鍵）為例說明整理課件整理課件牛胰核糖核酸酶的變性與復(fù)性牛胰核糖核酸酶的變性與復(fù)性-巰基乙醇巰基乙醇尿素或鹽酸胍尿素或鹽酸胍透析透析有活性有活性無活性無活性整理課件1. 一

24、級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)功能相似一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)功能相似胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)及種屬差異胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)及種屬差異（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)整理課件ACTH 促腎上腺素皮質(zhì)激素促腎上腺素皮質(zhì)激素MSH 促黑激素促黑激素2. 一級(jí)結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)功能不同一級(jí)結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)功能不同整理課件 蛋白質(zhì)分子中起關(guān)鍵作用的氨基酸蛋白質(zhì)分子中起關(guān)鍵作用的氨基酸殘基缺失或被替代，將嚴(yán)重影響空間殘基缺失或被替代，將嚴(yán)重影響空間構(gòu)象乃至生理功能構(gòu)象乃至生理功能例子：鐮刀狀紅細(xì)胞貧血例子：鐮刀狀紅細(xì)胞貧血 這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為致的疾病，稱為“分子

25、病分子病”整理課件HbS與與HbA的區(qū)別的區(qū)別-亞基第亞基第6位氨基酸位氨基酸正常人：正常人：Glu(GAG)患患 者：者：Val(GUG)整理課件二、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（一）蛋白質(zhì)的功能依賴于特定的空間結(jié)構(gòu)（一）蛋白質(zhì)的功能依賴于特定的空間結(jié)構(gòu)肌紅蛋白（肌紅蛋白（1個(gè)亞基）與血紅蛋白（個(gè)亞基）與血紅蛋白（4個(gè)亞基）個(gè)亞基）的一級(jí)結(jié)構(gòu)有較大差異，但均具有與氧可逆的一級(jí)結(jié)構(gòu)有較大差異，但均具有與氧可逆地結(jié)合的能力地結(jié)合的能力整理課件兩者分別與血紅素共價(jià)結(jié)合后，再通過血紅素兩者分別與血紅素共價(jià)結(jié)合后，再通過血紅素中的亞鐵離子與氧結(jié)合中的亞鐵離子與氧結(jié)合整理課件

26、O2整理課件氧氧飽飽和和度度靜脈血靜脈血?jiǎng)用}血?jiǎng)用}血氧分壓氧分壓P50100% - HbMb血紅蛋白與氧結(jié)合的血紅蛋白與氧結(jié)合的正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng)（二）血紅蛋白空間結(jié)構(gòu)變化與結(jié)合氧的能力（二）血紅蛋白空間結(jié)構(gòu)變化與結(jié)合氧的能力整理課件*協(xié)同效應(yīng)（協(xié)同效應(yīng)（cooperativity) 指一個(gè)亞基與其配體（指一個(gè)亞基與其配體（Hb中的配體中的配體為為O2）結(jié)合后，能影響蛋白質(zhì)分子中另）結(jié)合后，能影響蛋白質(zhì)分子中另一個(gè)亞基與配體的結(jié)合能力一個(gè)亞基與配體的結(jié)合能力促進(jìn)促進(jìn) 正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng)抑制抑制 負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng)整理課件O2血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子半徑變小，繼而引血紅素與氧結(jié)合后，鐵原子

27、半徑變小，繼而引起肽鏈構(gòu)象改變起肽鏈構(gòu)象改變 變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng) 蛋白質(zhì)分子與其它小分子物質(zhì)結(jié)合后構(gòu)象蛋白質(zhì)分子與其它小分子物質(zhì)結(jié)合后構(gòu)象發(fā)生改變發(fā)生改變, ,其功能也隨之變化的現(xiàn)象其功能也隨之變化的現(xiàn)象整理課件uMb只有三級(jí)結(jié)構(gòu)，對(duì)氧的親和力大，只有三級(jí)結(jié)構(gòu)，對(duì)氧的親和力大， 功能為儲(chǔ)存氧功能為儲(chǔ)存氧uHb有四個(gè)亞基，對(duì)氧的親和力相對(duì)要有四個(gè)亞基，對(duì)氧的親和力相對(duì)要 小，功能是在肺和肌肉組織間運(yùn)輸氧小，功能是在肺和肌肉組織間運(yùn)輸氧結(jié)論：空間結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)，在體內(nèi)發(fā)結(jié)論：空間結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)，在體內(nèi)發(fā) 揮不同的生理功能揮不同的生理功能整理課件（三）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改變與疾病（三）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)改

28、變與疾病 若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，仍可級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生如：如：瘋牛病瘋牛病、致死性家族性失眠癥、致死性家族性失眠癥等等整理課件u 瘋牛病是瘋牛病是朊病毒蛋白朊病毒蛋白構(gòu)象改變引起的人和動(dòng)構(gòu)象改變引起的人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變物神經(jīng)退行性病變u 正常的朊病毒蛋白（正常的朊病毒蛋白（prion protein，PrP）富）富含含螺旋，稱為螺旋，稱為PrPCu PrPC在某種在某種未知蛋白質(zhì)未知蛋白質(zhì)的作用下，可轉(zhuǎn)變成的作用下，可轉(zhuǎn)變成全為全為 -

29、折疊的折疊的PrPSC，從而致病，從而致病PrPC螺旋螺旋 正常正常PrPSC -折疊折疊瘋牛病瘋牛病整理課件第第 四四 節(jié)節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其分離純化及其分離純化整理課件（一）兩性解離和等電點(diǎn)（一）兩性解離和等電點(diǎn) 蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)。在溶液中的帶電狀蛋白質(zhì)是兩性電解質(zhì)。在溶液中的帶電狀況主要取決于溶液的況主要取決于溶液的pH值值PrCOOHNH3+PrCOO-NH3+PrCOO-NH2pH=pIpHpI+OH-+H+OH-+H+等電點(diǎn)（等電點(diǎn)（pI）：）：在某一在某一pH值溶液中，蛋白質(zhì)酸值溶液中，蛋白質(zhì)酸性基團(tuán)和堿性基團(tuán)的解離程度相當(dāng)，蛋白質(zhì)分子性基團(tuán)和堿性基團(tuán)的解離程

30、度相當(dāng)，蛋白質(zhì)分子所帶正負(fù)電荷相等，凈電荷為零，此時(shí)溶液的所帶正負(fù)電荷相等，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)整理課件蛋白質(zhì)分子顆粒大小蛋白質(zhì)分子顆粒大小1100nm之間之間,屬膠屬膠體顆粒范圍，體顆粒范圍，蛋白質(zhì)形成穩(wěn)定膠體的原因：蛋白質(zhì)形成穩(wěn)定膠體的原因：u表面形成水化膜表面形成水化膜u表面同種電荷的斥力表面同種電荷的斥力（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)是親水膠體是親水膠體整理課件+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)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)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(fù)電荷的蛋白質(zhì)

31、帶負(fù)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)的沉聚溶液中蛋白質(zhì)的沉聚整理課件（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀與凝固（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀與凝固 變性后的蛋白稱為變性蛋白質(zhì)變性后的蛋白稱為變性蛋白質(zhì)1. 蛋白質(zhì)的變性（蛋白質(zhì)的變性（denaturation） 在某些理化因素作用下，蛋白質(zhì)的在某些理化因素作用下，蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞，失去其原有的性質(zhì)和空間結(jié)構(gòu)被破壞，失去其原有的性質(zhì)和生物學(xué)活性，稱為蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性，稱為蛋白質(zhì)的變性作用變性作用整理課件常見的變性因素：常見的變性因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、生物堿、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、生物堿、尿素、胍、重金屬尿素、胍、重金屬 化學(xué)因素：化學(xué)因素： 物理因素：物理因素：熱、熱、紫外線、超聲波、劇烈振蕩紫外線、超聲波、劇烈振蕩整理課件變性蛋白質(zhì)的主要特征變性蛋白質(zhì)的主要特征:（2）生物活性喪失）生物活性喪失（1）破壞非共價(jià)鍵）破壞非共價(jià)鍵(甚至二硫鍵甚至二硫鍵)，空間結(jié)構(gòu)被破，空間結(jié)構(gòu)被破壞，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)壞，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)變性的本質(zhì)變性的本質(zhì)（3）變性蛋白質(zhì)的溶解度降低）變性蛋白質(zhì)的溶解度降低 除去變性因素后，有的變性蛋白質(zhì)又可恢除去變性因素后，有的變性蛋白質(zhì)又可