多肽蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)

1、關(guān)于多肽蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)第1頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四兩種共振同一平面第2頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四由于碳碳雙鍵不能旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致分子中原子或原子團在空間的排列方式不同所產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象，稱為順反異構(gòu)。 兩個相同的原子或原子團排列在雙鍵的同一側(cè)稱為順式異構(gòu)。兩個相同的原子或原子團排列在雙鍵的兩側(cè)稱為反式異構(gòu)。第3頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四 由兩個-氨基酸縮合而成的肽稱為二肽，由多個 -氨基酸縮合而成的肽稱為多肽。 例如：第4頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四一般把含100個（有時是含50

2、個）以上氨基酸的多肽稱為蛋白質(zhì) 肽鏈中有游離氨基的一端（-NH2），稱為N端；有游離的羧基一端（-COOH），稱為C端。第5頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四2肽的命名 按氨基酸在鏈中的順序依次由N端排列至C端，以C端的氨基酸為母體，將N端的氨基酸寫在最前，肽鏈中其它氨基酸名稱中的“酸”改為“?！?例如：第6頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四 又如： 肽多用俗名，如催產(chǎn)素、胰島素等 1965年我國成功合成了世界上第一個具有生物活性的蛋白質(zhì)牛胰島素。這是我國的驕傲。牛胰島素結(jié)晶如右圖 第7頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四二

3、、多肽結(jié)構(gòu)的測定 1測定分子量 2氨基酸的定量分析現(xiàn)代用氨基酸分析 儀進行分離和測定3端基分析（測定N端和C端）第8頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（1）測定N-端2,4- 二硝基氟苯(DNFB)法 為標(biāo)記N端試劑 黃色的N（2，4二硝基苯基）氨基酸 第9頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（2）測定C-端羧肽酶水解法 在羧肽酶催化下，多肽鏈中只有C端的氨基酸能逐個斷裂下來 第10頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四三、多肽的合成 兩種氨基酸可生成四種二肽 例如 甘+丙 甘丙+丙甘+甘甘+丙丙第11頁，共135頁，2022年

4、，5月20日，0點13分，星期四1保護反應(yīng)基團（保護 -NH2）2活化反應(yīng)基團（活化-COOH）第12頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四 合成 還原第13頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四四、重要的多肽 1、催產(chǎn)素：腦垂體后葉分泌的一種激素， 1958年由北大合成異亮 酪 半胱S S谷 門冬 半胱脯亮 甘第14頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四2、胰島素 由16種51個氨基酸組成的激素蛋白，分子量約 為6000，正六面無色晶體。第15頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四一、 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成蛋白質(zhì)是一

5、類含氮有機化合物，除含有碳、氫、氧外，還有氮和少量的硫。某些蛋白質(zhì)還含有其他一些元素，主要是磷、鐵、碘、碘、鋅和銅等。這些元素在蛋白質(zhì)中的組成百分比約為： 碳 50 氫 7 氧 23 氮 16% 硫 03 其他 微 量2.6 Protein 蛋白質(zhì)第16頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四蛋白質(zhì)的生物學(xué)意義1. 生物體的組成成分2. 酶3. 運輸4. 運動5. 抗體6. 干擾素7. 遺傳信息的控制8. 細(xì)胞膜的通透性9. 高等動物的記憶、識別機構(gòu)第17頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四1.1蛋白質(zhì)的含氮量氮占生物組織中所有含氮物質(zhì)的絕大部分。因此，

6、可以將生物組織的含氮量近似地看作蛋白質(zhì)的含氮量。由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，所以，可以根據(jù)生物樣品中的含氮量來計算蛋白質(zhì)的大概含量：蛋白質(zhì)含量（克%）=每克生物樣品中含氮的克數(shù) 6.25第18頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四1.2 蛋白質(zhì)的大小與分子量蛋白質(zhì)是分子量很大的生物分子。對任一種給定的蛋白質(zhì)來說，它的所有分子在氨基酸的組成和順序以及肽鏈的長度方面都應(yīng)該是相同的，即所謂均一的蛋白質(zhì)。第19頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四蛋白質(zhì)分子量的上下限是人為規(guī)定的，因為這決定于蛋白質(zhì)和分子量概念的定義。某些蛋白質(zhì)是由兩個或更多個蛋白質(zhì)亞

7、基(多肽鏈)通過非共價結(jié)合而成的，稱寡聚蛋白質(zhì)。有些寡聚蛋白質(zhì)的分子量可高達數(shù)百萬甚至數(shù)千萬。第20頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四1.3蛋白質(zhì)水解蛋白質(zhì)和多肽的肽鍵與一般的酰胺鍵一樣可以被酸堿或蛋白酶催化水解，酸或堿能夠?qū)⒍嚯耐耆?，酶水解一般是部分水?多肽是由氨基酸以酰胺鍵形式連接而成的線性大分子。它在生物體內(nèi)可以單獨存在，但是更多的則是作為蛋白質(zhì)的組成部分。蛋白質(zhì)是由一個或多個多肽鏈通過共價鍵（主要是二硫鍵）或非共價力結(jié)合而成。應(yīng)用化學(xué)或物理方法，可以將蛋白質(zhì)拆分成多肽組分。第21頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四完全水解得到各種氨基

8、酸的混合物，部分水解通常得到多肽片段。最后得到各種氨基酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單元。大多數(shù)的蛋白質(zhì)都是由20種氨基酸組成。這20種氨基酸被稱為基本氨基酸。第22頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（1）酸水解常用6 mol/L的鹽酸或4 mol/L的硫酸在105-110條件下進行水解，反應(yīng)時間約20小時。此法的優(yōu)點是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化。缺點是色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解；門冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基。第23頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（2）堿水解一般用5 mo

9、l/L氫氧化鈉煮沸10-20小時。由于水解過程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞，產(chǎn)率不高。部分的水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化。該法的優(yōu)點是色氨酸在水解中不受破壞。第24頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（3）酶水解目前用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶（proteolytic enzyme）或稱蛋白酶（proteinase）已有十多種。應(yīng)用酶水解多肽不會破壞氨基酸，也不會發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。 最常見的蛋白水解酶有以下幾種：第25頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四Trypsin ：R1=賴氨酸Lys和精氨酸Arg側(cè)鏈（專一性較強，水解速度快）。肽

10、鏈水解位點胰蛋白酶第26頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四或胰凝乳蛋白酶（Chymotrypsin）：R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr; 亮氨酸Leu，蛋氨酸Met和組氨酸His水解稍慢。肽鏈水解位點糜蛋白酶第27頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四Pepsin：R1和R2R1=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr; 亮氨酸Leu以及其它疏水性氨基酸水解速度較快。肽鏈水解位點胃蛋白酶第28頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四thermolysin)：R2=苯丙氨酸Phe,色氨酸Trp,酪氨酸Tyr; 亮氨

11、酸Leu，異亮氨酸Ileu,蛋氨酸Met以及其它疏水性強的氨基酸水解速度較快。肽鏈水解位點嗜熱菌蛋白酶第29頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四分別從肽鏈羧基端和氨基端水解肽鏈水解位點羧肽酶和氨肽酶第30頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四二、 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是由一條或多條多肽(polypeptide)鏈以特殊方式結(jié)合而成的生物大分子。蛋白質(zhì)與多肽并無嚴(yán)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(zhì)。蛋白質(zhì)分子量變化范圍很大, 從大約6000到1000000道爾頓甚至更大。第31頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星

12、期四示例第32頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四第33頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四第34頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四第35頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四2.1 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(Primary structure)包括組成蛋白質(zhì)的多肽鏈數(shù)目.多肽鏈的氨基酸順序，以及多肽鏈內(nèi)或鏈間二硫鍵的數(shù)目和位置。其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。第36頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定蛋白質(zhì)氨基酸順序的測定是蛋白

13、質(zhì)化學(xué)研究的基礎(chǔ)。自從1953年F.Sanger測定了胰島素的一級結(jié)構(gòu)以來，現(xiàn)在已經(jīng)有上千種不同蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)被測定。 第37頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四1，樣品必需純（97%以上）；2，知道蛋白質(zhì)的分子量；3，知道蛋白質(zhì)由幾個亞基組成；4，測定蛋白質(zhì)的氨基酸組成；并根據(jù)分子量計算每種氨基酸的個數(shù)。5，測定水解液中的氨量，計算酰胺的含量。（1）測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)的要求第38頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（2）測定步驟(1)，多肽鏈的拆分。由多條多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，必須先進行拆分。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第39頁，共135頁，2022

14、年，5月20日，0點13分，星期四幾條多肽鏈借助非共價鍵連接在一起，稱為寡聚蛋白質(zhì)，如，血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為二聚體；可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開多肽鏈(亞基).第40頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(2)，測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目。通過測定末端氨基酸殘基的摩爾數(shù)與蛋白質(zhì)分子量之間的關(guān)系，即可確定多肽鏈的數(shù)目。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第41頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(3)，二硫鍵的斷裂幾條多肽鏈通過二硫鍵交聯(lián)在一起。可在可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍存在下，用過量的-巰基乙醇處理，使二硫鍵還原為

15、巰基，然后用烷基化試劑保護生成的巰基，以防止它重新被氧化。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第42頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四可以通過加入鹽酸胍方法解離多肽鏈之間的非共價力；應(yīng)用過甲酸氧化法或巰基還原法拆分多肽鏈間的二硫鍵。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第43頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四1作用：這些反應(yīng)可用于巰基的保護。巰基（-SH）的保護第44頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(4)測定每條多肽鏈的氨基酸組成，并計算出氨基酸成分的分子比；蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第45頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(5)分析多

16、肽鏈的N-末端和C-末端。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第46頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四多肽鏈端基氨基酸分為兩類：N-端氨基酸(amino-terminal)和C-端氨基酸。在肽鏈氨基酸順序分析中，最重要的是N-端氨基酸分析法。末端基氨基酸測定第47頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四Sanger法。2,4-二硝基氟苯在堿性條件下，能夠與肽鏈N-端的游離氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。在酸性條件下水解，得到黃色DNP-氨基酸。該產(chǎn)物能夠用乙醚抽提分離。不同的DNP-氨基酸可以用色譜法進行鑒定。末端基氨基酸測定 二硝基氟苯（DNFB）法第48頁

17、，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四在堿性條件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以與N-端氨基酸的游離氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸。此法的優(yōu)點是丹磺酰-氨基酸有很強的熒光性質(zhì)，檢測靈敏度可以達到110-9mol。末端基氨基酸測定 丹磺酰氯法第49頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四此法是多肽鏈C-端氨基酸分析法。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(zhì)而與C-端氨基酸分離。末端基氨基酸測定 肼解法第50頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四氨肽酶是一種

18、肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的N-端逐個的向里水解。根基不同的反應(yīng)時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，按反應(yīng)時間和氨基酸殘基釋放量作動力學(xué)曲線，從而知道蛋白質(zhì)的N-末端殘基順序。最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸殘基為N-末端的肽鍵速度最大。末端基氨基酸測定氨肽酶法第51頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四羧肽酶是一種肽鏈外切酶，它能從多肽鏈的C-端逐個的水解。根基不同的反應(yīng)時間測出酶水解所釋放出的氨基酸種類和數(shù)量，從而知道蛋白質(zhì)的C-末端殘基順序。目前常用的羧肽酶有四種：A,B,C和Y；A和B來自胰臟；C來自柑桔葉；Y來自面包酵母。羧肽酶A能水解除Pro,Ar

19、g和Lys以外的所有C-末端氨基酸殘基；B只能水解Arg和Lys為C-末端殘基的肽鍵。末端基氨基酸測定羧肽酶法第52頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(6)多肽鏈斷裂成多個肽段，可采用兩種或多種不同的斷裂方法將多肽樣品斷裂成兩套或多套肽段或肽碎片，并將其分離開來。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第53頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四 酶解法:胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜熱菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶多肽鏈的選擇性降解第54頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四 化學(xué)法：(Cyanogen bromide)溴化氰水解法，它能選擇性地切割由

20、甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵。多肽鏈的選擇性降解第55頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(7)測定每個肽段的氨基酸順序。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第56頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四Edman （苯異硫氰酸酯法）氨基酸順序分析法實際上也是一種N-端分析法。此法的特點是能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進行標(biāo)記和解離。Edman氨基酸順序分析法第57頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四第58頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(8)確定肽段在多肽鏈中的次序。 利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間的交

21、錯重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第59頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(9)確定原多肽鏈中二硫鍵的位置。蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的測定第60頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四一般采用胃蛋白酶處理沒有斷開二硫鍵的多肽鏈，再利用雙向電泳技術(shù)分離出各個肽段，用過甲酸處理后，將每個肽段進行組成及順序分析，然后同其它方法分析的肽段進行比較，確定二硫鍵的位置。二硫鍵位置的確定第61頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四2.2 蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(Secondary)結(jié)構(gòu)是指肽鏈的主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走

22、向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角。1蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)第62頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（1）-螺旋 -helix在-螺旋中肽平面的鍵長和鍵角一定；肽鍵的原子排列呈反式構(gòu)型；相鄰的肽平面構(gòu)成兩面角；第63頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四多肽鏈中的各個肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,含20.6個氨基酸殘基；兩個氨基酸之間的距離為0.15nm;肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個氨基酸殘基的酰胺基團的-CO基與第四個氨基酸殘基酰

23、胺基團的-NH基形成氫鍵。蛋白質(zhì)分子為右手-螺旋。第64頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四-螺旋第65頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（2）-折疊-折疊是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。肽鏈的主鏈呈鋸齒樁折疊構(gòu)象在-折疊中，-碳原子總是處于折疊的角上，氨基酸的R基團處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩個氨基酸之間的軸心距為0.35nm； -pleated sheet第66頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四-折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所

24、有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。-折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。-折疊第67頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（3）-轉(zhuǎn)角 -turn在-轉(zhuǎn)角部分，由四個氨基酸殘基組成;彎曲處的第一個氨基酸殘基的 -C=O 和第四個殘基的 N-H 之間形成氫鍵，形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。第68頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四2蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(Tertiary Structure)是指在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段

25、的側(cè)鏈基團相互作用在空間進一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。維系這種特定結(jié)構(gòu)的力主要有氫鍵、疏水鍵、離子鍵和范德華力等。尤其是疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)中起著重要作用。第69頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四第70頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四3. 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(Quaternary Structure)是指由多條各自具有一、二、三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價鍵連接起來的結(jié)構(gòu)形式；四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中：亞基(submit)，亞基通常由一條多肽鏈組成，有時含兩條以上的多肽鏈，單獨存在時一般沒有生物活性。 亞基有

26、時也稱為單體(monomer),僅由一個亞基組成的并因此無四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)如核糖核酸酶稱為單體蛋白質(zhì),由兩個或兩個以上亞基組成的蛋白質(zhì)統(tǒng)稱為寡聚蛋白質(zhì),多聚蛋白質(zhì)或多亞基蛋白質(zhì) 維持亞基之間的作用力主要是疏水力。第71頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四兩個亞基的結(jié)構(gòu)第72頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四2.3 蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)與多肽一樣，能夠發(fā)生兩性離解，也有等電點。在等電點時(Isoelectric point pI)，蛋白質(zhì)的溶解度最小，在電場中不移動。在不同的pH環(huán)境下，蛋白質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)不同。在等電點偏酸性溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負(fù)正荷，在

27、電場中向負(fù)極移動；在等電點偏堿性溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負(fù)電荷，在電場中向正極移動。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)電泳(Electrophoresis)。（1）蛋白質(zhì)的兩性離解和電泳現(xiàn)象第73頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四電泳蛋白質(zhì)在等電點pH條件下，不發(fā)生電泳現(xiàn)象。利用蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)象，可以將蛋白質(zhì)進行分離純化。第74頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四在堿性環(huán)境里，蛋白皆帶陰電荷，在電場中向陽極泳動蛋白質(zhì)等電點、分子量有差異，分子量小、負(fù)電荷多泳動最快；分子量大、負(fù)電荷較少者泳動較慢。 血清蛋白質(zhì)電泳： 白蛋白：0.550.69 球蛋白1： 0.030.0

28、8 球蛋白2 ：0.040.09 球蛋白 ：0.100.18 球蛋白 ：0.040.13 體檢:空腹，靜脈采血多發(fā)性骨髓瘤的早期診斷檢測第75頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四由于蛋白質(zhì)的分子量很大，它在水中能夠形成膠體溶液。蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典型性質(zhì)，如丁達爾現(xiàn)象、布郎運動等。由于膠體溶液中的蛋白質(zhì)不能通過半透膜，因此可以應(yīng)用透析法將非蛋白的小分子雜質(zhì)除去。（2）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)第76頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四當(dāng)一束光線透過膠體，從入射光的垂直方向可以觀察到膠體里出現(xiàn)的一條光亮的“通路”，這種現(xiàn)象叫丁達爾現(xiàn)象。膠體大小小于光的波長

29、，散射第77頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性與它的分子量大小、所帶的電荷和水化作用有關(guān)。改變?nèi)芤旱臈l件，將影響蛋白質(zhì)的溶解性質(zhì)在適當(dāng)?shù)臈l件下，蛋白質(zhì)能夠從溶液中沉淀出來。（3）蛋白質(zhì)的沉淀作用第78頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四在溫和條件下，通過改變?nèi)芤旱膒H或電荷狀況，使蛋白質(zhì)從膠體溶液中沉淀分離。在沉淀過程中，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都沒有發(fā)生變化，在適當(dāng)?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?？赡娉恋硎欠蛛x和純化蛋白質(zhì)的基本方法，如等電點沉淀法、鹽析法和有機溶劑沉淀法等。（3）蛋白質(zhì)的沉淀作用可逆沉淀第7

30、9頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四在強烈沉淀條件下，不僅破壞了蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性，而且也破壞了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)沉淀不可能再重新溶解于水。由于沉淀過程發(fā)生了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化，所以又稱為變性沉淀。如加熱沉淀、強酸堿沉淀、重金屬鹽沉淀和生物堿沉淀等都屬于不可逆沉淀。（3）蛋白質(zhì)的沉淀作用不可逆沉淀第80頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四蛋白質(zhì)的性質(zhì)與它們的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。某些物理或化學(xué)因素，能夠破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，引起蛋白質(zhì)理化性質(zhì)改變并導(dǎo)致其生理活性喪失。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性(denaturation)。（4）蛋白質(zhì)

31、的變性第81頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四蛋白質(zhì)的變性變性蛋白質(zhì)通常都是固體狀態(tài)物質(zhì)，不溶于水和其它溶劑，也不可能恢復(fù)原有蛋白質(zhì)所具有的性質(zhì)。所以，蛋白質(zhì)的變性通常都伴隨著不可逆沉淀。引起變性的主要因素是熱、紫外光、激烈的攪拌以及強酸和強堿等。第82頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四大部分蛋白質(zhì)均含有帶芳香環(huán)的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。這三種氨基酸的在280nm 附近有最大吸收。因此，大多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm 附近顯示強的吸收。利用這個性質(zhì)，可以對蛋白質(zhì)進行定性鑒定。（5）蛋白質(zhì)的紫外吸收第83頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13

32、分，星期四3.4 蛋白質(zhì)的分類(1) 依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類按照蛋白質(zhì)的外形可分為球狀蛋白質(zhì)和纖維狀蛋白質(zhì)。球狀蛋白質(zhì)：globular protein外形接近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于這一類。纖維狀蛋白質(zhì)：fibrous protein分子類似纖維或細(xì)棒。它又可分為可溶性纖維狀蛋白質(zhì)和不溶性纖維狀蛋白質(zhì)。第84頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（2）依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類按照蛋白質(zhì)的組成，可以分為簡單蛋白(simple protein) 和結(jié)合蛋白(conjugated protein) 。第85頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13

33、分，星期四簡單蛋白又稱為單純蛋白質(zhì)；這類蛋白質(zhì)只含由-氨基酸組成的肽鏈，不含其它成分。1，清蛋白和球蛋白：albumin and globulin廣泛存在于動物組織中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。2，谷蛋白(glutelin)和醇溶谷蛋白(prolamin)：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀堿中，后者可溶于7080乙醇中。3，精蛋白和組蛋白：堿性蛋白質(zhì)，存在與細(xì)胞核中。4，硬蛋白：存在于各種軟骨、腱、毛、發(fā)、絲等組織中，分為角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白。第86頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四結(jié)合蛋白由簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成，色蛋白：

34、由簡單蛋白與色素物質(zhì)結(jié)合而成。如血紅蛋白、葉綠蛋白和細(xì)胞色素等。糖蛋白：由簡單蛋白與糖類物質(zhì)組成。如細(xì)胞膜中的糖蛋白等。脂蛋白：由簡單蛋白與脂類結(jié)合而成。 如血清-，-脂蛋白等。核蛋白：由簡單蛋白與核酸結(jié)合而成。如細(xì)胞核中的核糖核蛋白等。第87頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四3.5 幾種重要的蛋白質(zhì)類型 1纖維狀蛋白 纖維狀蛋白質(zhì)(fibrous protein)廣泛地分布于脊椎和無脊椎動物體內(nèi)，它是動物體的基本支架和外保護成分， 占脊推動物體內(nèi)蛋白質(zhì)總量的一半成一半以上。這類蛋白質(zhì)外形呈纖維狀或細(xì)棒狀，分子軸比(長軸短軸)大于1()(小于：10的為球狀蛋白質(zhì))。分子

35、是有規(guī)則的線型結(jié)構(gòu)，這與其多膚鏈的有規(guī)則二級結(jié)構(gòu)有關(guān)，而有規(guī)則的線型二級結(jié)構(gòu)是它們的氨基酸順序的規(guī)則性反映。第88頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四纖維狀蛋白質(zhì)的類型 纖維狀蛋白質(zhì)可分為不溶性(硬蛋白)和可溶性二類，前者有角蛋白、膠原蛋白和彈性蛋白等；后者有肌球蛋白和纖維蛋白原等，但不包括微管(microtubule)、肌動蛋白細(xì)絲(actin filament)或鞭毛( flagella)，它們是球狀蛋白質(zhì)的長向聚集體(aggregate)。第89頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（1）角蛋白 Keratin角蛋白廣泛存在于動物的皮膚及皮膚的衍

36、生物，如毛發(fā)、甲、角、鱗和羽等，屬于結(jié)構(gòu)蛋白。角蛋白中主要的是-角蛋白。-角蛋白主要由-螺旋構(gòu)象的多肽鏈組成。一般是由三條右手-螺旋肽鏈形成一個原纖維，原纖維的肽鏈之間有二硫鍵交聯(lián)以維持其穩(wěn)定性例如毛的纖維是由多個原纖維平行排列，并由氫鍵和二硫鍵作為交聯(lián)鍵將它們聚集成不溶性的蛋白質(zhì)。-角蛋白的伸縮性能很好，當(dāng)-角蛋白被過度-拉伸時，則氫鍵被破壞而不能復(fù)原。此時-角蛋白轉(zhuǎn)變成-折疊結(jié)構(gòu)，稱為-角蛋白。第90頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四毛發(fā)的結(jié)構(gòu) 一根毛發(fā)周圍是一層鱗狀細(xì)胞(scaIe cell)，中間為皮層細(xì)胞(cortical celI)。皮層細(xì)胞橫截面直徑約為2

37、0m。在這些細(xì)胞中，大纖維沿軸向排列。所以一根毛發(fā)具有高度有序的結(jié)構(gòu)。毛發(fā)性能就決定于螺旋結(jié)構(gòu)以及這樣的組織方式。第91頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四第92頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四角蛋白分子中的二硫鍵第93頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四卷發(fā)(燙發(fā))的生物化學(xué)基礎(chǔ)永久性卷發(fā)(燙發(fā))是一項生物化學(xué)工程(biochemical engineering),角蛋白在濕熱條件下可以伸展轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)象，但在冷卻干燥時又可自發(fā)地恢復(fù)原狀。這是因為角蛋白的側(cè)鏈R基一般都比較大，不適于處在構(gòu)象狀態(tài)，此外角蛋白中的螺旋多肽鏈間有著

38、很多的二硫鍵交聯(lián)，這些交聯(lián)鍵也是當(dāng)外力解除后使肽鏈恢復(fù)原狀(螺旋構(gòu)象)的重要力量。這就是卷發(fā)行業(yè)的生化基礎(chǔ)。第94頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四（2）-角蛋白絲心蛋白(fibroin)這是蠶絲和蜘蛛絲的一種蛋白質(zhì)。絲心蛋白具有抗張強度高，質(zhì)地柔軟的特性，但不能拉伸。它具有0.7nm周期，這與角蛋白在濕熱中伸展后形成的角蛋白很相似(0.65nm周期)。絲心蛋白是典型的反平行式公折疊片，多肽鏈取鋸齒狀折疊構(gòu)象，酰胺基的取向使相鄰的C為側(cè)鏈騰出空間，從而避免了任何空間位阻。在這種結(jié)構(gòu)中，側(cè)鏈交替地分布在折疊片的兩側(cè)。第95頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分

39、，星期四絲蛋白的結(jié)構(gòu)絲蛋白是由伸展的肽鏈沿纖維軸平行排列成反向-折疊結(jié)構(gòu)。分子中不含-螺旋。絲蛋白的肽鏈通常是由多個六肽單元重復(fù)而成。這六肽的氨基酸順序為： -（Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n-第96頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四第97頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四(3) 肌球蛋白和肌動蛋白肌肉的構(gòu)成第98頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四 骨骼肌以及很多非肌肉細(xì)胞含有兩種形成特有的纖維狀或絲狀結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)：肌球蛋白和肌動蛋白。按生物功能來說它們不是基本的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，它們參與需能的收縮活動。肌球

40、蛋白是一種很長的捧狀分子，有兩條彼此纏繞的“螺旋肽鏈的尾巴和一個復(fù)雜的“頭”。它的總分子量為450000，約160nm長，實際上含有六條肽鏈。長尾巴是由二條分子量各為200000的肽鏈組成，這兩條肽鏈稱為重鏈(heavy chain H鏈)。重鏈具有柔軟的可轉(zhuǎn)動鉸鏈。頭是球形的，含有重鏈的末端和四條輕鏈(light chain，L鏈)，其中兩條稱作L2，分子量為18000，另外兩條稱為Ll和L3,分子量分別為16000和25000。肌球蛋白分子的頭部具有酶活性，催化ATP水解成ADP和磷酸，并釋放能量。許多肌球蛋白分子裝配在一起形成骨骼肌的粗絲(thick filament)。肌球蛋白也存在于

41、非肌肉細(xì)胞內(nèi)。第99頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四 在骨骼肌中與粗絲緊密締合在一起的是細(xì)絲(thin filament)，它由肌動蛋白組成。肌動蛋白以兩種形式存在，球狀肌動蛋白(G肌動蛋白)和纖維狀肌動蛋白(F肌動蛋白)。纖維狀肌動蛋白實際上是一根由G肌動蛋白分子(分子量為46000)締合而成的細(xì)絲。兩根F肌動蛋白細(xì)絲彼此卷曲形成雙股繩索結(jié)構(gòu)。第100頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四第101頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四肌肉收縮過程第102頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四 (4)膠原蛋白

42、膠原蛋白或稱膠原(collagen)是很多脊椎動物和無脊椎動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白質(zhì)，它也屬于結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，使骨、腱、軟骨和皮膚具有機械強度。膠原蛋白至少包括四種類型，稱膠原蛋白I、H、HI和IV。下面主要討論膠原蛋白I。腱的膠原纖維具有很高的抗張強度(tensile strength)，約為20-30kgmm2， 相當(dāng)于12號冷拉鋼絲的拉力。骨鉻中的膠原纖維為骨骼提供基質(zhì)，在它的周圍排列著經(jīng)磷灰石(hydroxyapatite)磷酸鈣聚合物Ca10(PO4)6(OH)2結(jié)晶。脊椎動物的皮膚含有編織比較疏松，向各個方向伸展的膠原纖維。血管亦含有膠原纖維。第103頁，共135頁，2022年，5月2

43、0日，0點13分，星期四膠原蛋白的結(jié)構(gòu)第104頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四膠原蛋白在體內(nèi)以膠原纖維的形式存在。其基本組成單位是原膠原蛋白分子(tropocollagen)，長度為280nm，直徑為1.5nm，分子量為300000。原膠原蛋白分子經(jīng)多級聚合形成膠原纖維。在電子顯微鏡下，膠原纖維呈現(xiàn)特有的橫紋區(qū)帶，區(qū)帶間距為60-70nm，其大小取決于膠原的類型和生物來源；原膠原蛋白分子在膠原纖維中都是有規(guī)則地按四分之一錯位，首尾相接，并行排列組成纖維束。由于原膠原肽鏈上殘基所帶電荷不同，因而電子密度不同，這樣通過14錯位排列便形成間隔一定的（大約70nm)電子密度區(qū)

44、域，而呈現(xiàn)模紋區(qū)帶。第105頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四膠原蛋白的二級結(jié)構(gòu)是由三條肽鏈組成的三股螺旋，這是種右手超螺旋結(jié)構(gòu)。螺距為8.6nm，每圈每股包含30個殘基。其中每一股螺旋又是一種特殊的左手螺旋，螺距為0.95nm，每一螺圈含20.3個殘基,每一殘基沿軸向的距離為0.29nm。膠原三螺旋只存在于膠原纖維中。至今沒有在球狀蛋白質(zhì)中發(fā)現(xiàn)。組成原膠原蛋白分子的肽至少有五種，l(I)，l(II)，l(III)，1(IV)和2。膠原蛋白I是由兩條1(I)和一條2組合而成的三螺旋，1(I)22。這五種肽鏈氮基酸順序不同，它們的分子量介于95000到100000之間，含

45、1000個殘基左右.一級結(jié)構(gòu)分析表明，肽鏈的96%都是按三聯(lián)體的重復(fù)順序：(g1yxy)n排列而成。Gly數(shù)目占?xì)埢倲?shù)的三分之一x常為Pro，y常為Hpro(羥脯氨酸)和Hlys（羥賴氨酸）。 第106頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四膠原纖維中的交聯(lián)結(jié)構(gòu)第107頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四膠原蛋白第108頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四生物體內(nèi)膠原蛋白網(wǎng)第109頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四2球狀蛋白 球狀蛋白是結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，功能最多的一類蛋白質(zhì)。這類蛋白結(jié)構(gòu)緊密，分子的外層多為親水性

46、殘基，能夠發(fā)生水化；內(nèi)部主要為疏水性氨基酸殘基。因此，許多球蛋白分子的表面是親水性的，而內(nèi)部則是疏水性的。典型的球蛋白是血紅蛋白。血紅蛋白是一種結(jié)合蛋白。血紅蛋白含有四條肽鏈，每一條肽鏈各與一個血紅素相連接。血紅素同肽鏈的連接是血紅素的Fe原子以配價鍵與肽鏈分子中的組氨酸咪唑基的氮原子相連。第110頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四血紅蛋白第111頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四血紅蛋白是脊椎動物紅細(xì)胞主要組成部分，它的主要功能是運輸氧和二氧化碳。血紅蛋白中，血紅素Fe原子的第六配價鍵可以與不同的分子結(jié)合：無氧存在時，與水結(jié)合，生成去氧血紅蛋白

47、(Hb)；有氧存在時，能夠與氧結(jié)合形成氧合血紅蛋白(HbO2)。血紅蛋白與氧的結(jié)合不牢固，容易離解。HbO2 的形成和離解受氧的分壓和pH等因素的影響，氧的分壓和pH較高時，有利于血紅蛋白與氧的結(jié)合，反之，則有利于離解。 第112頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四血紅素第113頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四血紅素在蛋白中的位置第114頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四血紅蛋白的功能血紅蛋白除了運輸氧和CO2外，還能夠?qū)ρ旱膒H起緩沖作用。因為HbO2在釋放出一分子氧的同時，結(jié)合一個氫質(zhì)子。這樣就可以消除由于呼吸作用產(chǎn)

48、生的CO2引起pH的降低。第115頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四煤氣中毒的機制一氧化碳（CO）也能與血紅素Fe原子結(jié)合。由于CO與血紅蛋白結(jié)合的能力是O2的200倍，因此，人體吸入少量的CO即可完全抑制血紅蛋白與O2的結(jié)合，從而造成缺氧死亡。急救方法是盡快將病人轉(zhuǎn)移到富含O2的環(huán)境中（如新鮮空氣、純氧氣或高壓氧氣），使與血紅素結(jié)合的CO被O2置換出來。 第116頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四免疫球蛋白免疫球蛋白是一類血漿糖蛋白(serum glycoprotein)。糖蛋白中的蛋白質(zhì)與糖是共價聯(lián)接的。免疫球蛋白是被脊椎動物作為抗體合成的。

49、它的合成場所是網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的細(xì)胞。這些細(xì)胞分布在脾、肝和淋巴節(jié)等組織中。當(dāng)一類外來的被稱為抗原的物質(zhì)，如多糖、核酸和蛋白質(zhì)等侵入機體時即引起抗體的產(chǎn)生，這就是所謂免疫反應(yīng)。抗體就是免疫球蛋白。 第117頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)第118頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四免疫球蛋白G人的免疫球蛋白可分為五大類，其分子量范圍從150000到950000道爾頓。免疫球蛋白M(IgM)是對一個抗原作出反應(yīng)時產(chǎn)生的第一個抗體。免疫球蛋白G(IgG)是一類最簡單的免疫球蛋白。IgG含有兩條相同的高分子量的重鏈(heavy chain)

50、和兩條相同的低分子量的輕鏈(light chain)。四條鏈通過二硫鍵共價聯(lián)接成Y字形結(jié)構(gòu)。每一免疫球蛋白分子含有二個抗原結(jié)合部位，它們位于Y形結(jié)構(gòu)的二個頂點。 第119頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四立體結(jié)構(gòu)模型第120頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四抗體的特點抗體具有兩個最顯著的特點，一是高度特異性，二是多樣性。高度特異性就是一種抗體一般只能與引起它產(chǎn)生的相應(yīng)抗原發(fā)生反應(yīng)?？乖贵w復(fù)合物往往是不溶的，因此常從溶液中沉淀出來，此即“沉淀反應(yīng)”。在體外，沉淀反應(yīng)已被廣泛用于研究抗原抗體反應(yīng)，并成為免疫學(xué)的基礎(chǔ)。多樣性就是它們可以和成千上萬的各

51、種抗原(天然的和人工的)起反應(yīng)。般說來，一個抗原與接受該抗原的動物關(guān)系愈遠(yuǎn)，則產(chǎn)生抗體所需的時間愈短，抗體反應(yīng)也愈強。第121頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四抗原抗體的作用第122頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四抗原某些低分子量的物質(zhì)可以與抗體結(jié)合，但它們本身不能刺激抗體的產(chǎn)生。如果它們與大分子緊密結(jié)合，則能刺激抗體的產(chǎn)生。這些小分子物質(zhì)稱為半抗原(hapten)。幾乎所有外來的蛋白質(zhì)都是抗原，并且每種蛋白質(zhì)都能誘導(dǎo)特異抗體的產(chǎn)生。一個人得體內(nèi)在任一個給定時刻大約有10000種抗體存在。 第123頁，共135頁，2022年，5月20日，0點13分，星期四抗體的產(chǎn)生