生物化學(xué)-第01章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

介紹重要生物分子——

蛋白質(zhì)、核酸、酶的結(jié)構(gòu)與功能

學(xué)習(xí)技巧：概念

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

主要功能

基本的理化性質(zhì)與應(yīng)用

比較：共性與差異第一篇

生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能一、蛋白質(zhì)(protein)的概念：

蛋白質(zhì)是由氨基酸(aminoacids)為基本單位組成的高分子化合物，是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。概述（StructureandFunctionofProtein）二、蛋白質(zhì)的重要性

蛋白質(zhì)是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的主體，絕大多數(shù)生命活動(dòng)由蛋白質(zhì)執(zhí)行，沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命。

蛋白質(zhì)的功能：

?

催化功能：酶

?

調(diào)節(jié)功能：激素與受體、基因調(diào)控

?

保護(hù)功能：抗體、凝血因子

?

運(yùn)輸和轉(zhuǎn)運(yùn)：載脂蛋白

?

運(yùn)動(dòng)：肌凝蛋白、肌動(dòng)蛋白第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成

TheMolecularComponentofProtein蛋白質(zhì)的元素組成：蛋白質(zhì)均含有C、H、O、N

四種元素，部分蛋白質(zhì)含

S等元素。

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(cè)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（凱氏定氮法）：100克樣品中蛋白質(zhì)的含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6.25×1001/16%蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)一、氨基酸（aminoacid）組成蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，均屬L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。甘氨酸側(cè)鏈為H，沒(méi)有L-和D-型之分，故只是a-氨基酸H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-HCHO|HO-C-H|CH2OHL–甘油醛

COOH|H2N-C-H|

R（側(cè)鏈基團(tuán)）

L--氨基酸

-碳原子(C)為不對(duì)稱(chēng)碳原子，有兩種構(gòu)型：L-型和D-型。非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸二、氨基酸可根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸疏水性側(cè)鏈(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是芳香族氨基酸

側(cè)鏈含羧基，易釋放H＋而帶負(fù)電荷--(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是酸性氨基酸

天冬氨酸

Asparticacid

天,Asp

谷氨酸

Glutamicacid

谷,

Glu(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于堿性氨基酸ε-氨基胍基咪唑基+++22

易接受H＋而帶正電荷

賴(lài)氨酸

Lysine

賴(lài),Lys

精氨酸

Arginine

精,Arg

組氨酸

Histidine

組,His

半胱氨酸：

半胱氨酸

二硫鍵

半胱氨酸

HOOC-CH-CH2--S—S--CH2-CH-COOH

NH2NH2

胱氨酸絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸：

側(cè)鏈含羥基（-OH），與磷酸化/脫磷酸等有關(guān)

脯氨酸、賴(lài)氨酸：

在某些蛋白質(zhì)合成加工時(shí)可修飾（羥化）成羥脯氨酸和羥賴(lài)氨酸三、氨基酸的理化性質(zhì)（自學(xué)）

四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈（一）肽(peptide)：氨基酸通過(guò)肽鍵連接形成的化合物肽鍵(peptidebond，酰胺鍵)：

一個(gè)氨基酸的-羧基與另一個(gè)氨基酸的-氨基脫水縮合而成的共價(jià)鍵。

R1

OR2H2N-CH-C-OH+H-N-CH-COOHH

R1

O

R2H2N-CH-C—N-CH-COOHH

肽鍵-H2O……N端C端多肽鏈：多個(gè)氨基酸通過(guò)肽鍵連接形成的鏈狀結(jié)構(gòu)。

多肽鏈的游離氨基末端稱(chēng)為N端多肽鏈的游離羧基末端稱(chēng)為C端

多肽鏈的方向：

N端→C端

氨基酸殘基（residue

residue

）：肽鏈中氨基酸因脫水形成肽鍵而基團(tuán)不全，稱(chēng)之~。寡肽

(oligopeptide)

：10個(gè)以?xún)?nèi)的氨基酸連接成的肽多肽(polypeptide)

：11個(gè)以上的氨基酸連接成的肽，為多肽鏈(polypeptidechain)蛋白質(zhì)：51個(gè)以上的氨基酸組成的肽（為多肽鏈）肽的分類(lèi)（二）生物活性肽概念：指具有特定生物學(xué)活性的低分子量的肽（寡肽和多肽）。1、谷胱甘肽（glutathione，GSH）Glu-Cys-Gly（還原型）GSH過(guò)氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間的轉(zhuǎn)換?還原型GSH能保護(hù)蛋白質(zhì)的巰基免遭氧化。

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽

神經(jīng)肽(neuropeptide)2.多肽類(lèi)激素及神經(jīng)肽第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)分為：空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）(conformation)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次一級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

(primarystructure)概念：指多肽鏈中氨基酸的排列順序。

維持一級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵主要是肽鍵。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)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。肽鍵的特性肽鍵長(zhǎng)

0.132nmC-N單鍵

0.149nmC=N雙鍵

0.127nm肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì)（不能旋轉(zhuǎn)）主鏈骨架原子：N、C、CoCαCαC0N參與肽鍵形成的6個(gè)原子在同一平面上參與肽鍵的6個(gè)原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元(peptideunit)

。肽平面的旋轉(zhuǎn)：兩個(gè)相鄰的肽平面圍繞

C的單鍵(C-N與C-C鍵)旋轉(zhuǎn)，形成各種形式的主鏈構(gòu)象。CαCα二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

(secondarystructure)概念：指多肽鏈上某段主鏈原子的空間排布，由主鏈氫鍵維系其構(gòu)象。不涉及側(cè)鏈構(gòu)象?；拘问剑?）-螺旋(-helix)

2）-折疊(-pleatedsheet)3）-轉(zhuǎn)角(-turn)

4）不規(guī)則卷曲(randomcoil)

1）-螺旋的特點(diǎn)

(-helix)主鏈圍繞中心軸呈右手螺旋上升，上升一圈含3.6個(gè)氨基酸殘基；主鏈氫鍵（每個(gè)肽鍵的N-H

與第四個(gè)肽鍵的C=O形成的氫鍵）維持螺旋穩(wěn)定;側(cè)鏈位于外側(cè)。纖維狀蛋白：如毛發(fā)的-角蛋白、肌球蛋白幾乎全部是-螺旋球狀蛋白：如肌紅蛋白70％為-

螺旋；溶菌酶5％為-螺旋若酸性或堿性氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)，會(huì)破壞

-螺旋的形成。2）-折疊的特點(diǎn)

（-pleatedsheet）兩條以上多肽鏈或一條多肽鏈的若干肽段互相靠攏，平行排列，形成鋸齒狀折疊的片層結(jié)構(gòu)；通過(guò)主鏈間氫鍵并聯(lián)成片；側(cè)鏈交替伸向片層的上方和下方（側(cè)鏈較?。┬Q絲蛋白3）-轉(zhuǎn)角(-turn)的特點(diǎn)多肽鏈中出現(xiàn)的大約180°轉(zhuǎn)折；通常由4個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成；第一個(gè)殘基的

C=O與第四個(gè)殘基的N-H形成氫鍵維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

兩種主要類(lèi)型的β－轉(zhuǎn)角β－轉(zhuǎn)角的特定構(gòu)象在一定程度上取決與他的組成氨基酸,某些氨基酸如脯氨酸和甘氨酸經(jīng)常存在其中.4）不規(guī)則卷曲

（randomcoil）多肽鏈中沒(méi)有規(guī)律性的肽段卷曲。但相同蛋白質(zhì)的相應(yīng)部位有相同的卷曲。5）模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱(chēng)為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形式有3種：αα，βαβ，ββ。(motif)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，稱(chēng)為模體(motif)

。模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體鋅指結(jié)構(gòu)α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體模體常見(jiàn)的形式6）氨基酸殘基的側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的影響蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)是以一級(jí)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-螺旋或β-折疊，它就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

（tertiarystructure）(一)三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置，即所有原子的空間排布。主要由次級(jí)鍵維系其構(gòu)象。

(包括主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象)多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)一步盤(pán)曲有生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)(特別是球狀蛋白)一般至少應(yīng)具備三級(jí)結(jié)構(gòu)。肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)胰島素的三級(jí)結(jié)構(gòu)磷酸丙糖異構(gòu)酶和丙酮酸激酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)維持三級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的鍵1.

次級(jí)鍵（起主要作用）——非共價(jià)鍵

1）疏水作用（疏水鍵）

2）離子鍵（鹽鍵）

3）氫鍵（主鏈氫鍵和側(cè)鏈氫鍵）

4）范德瓦氏力（VanderWaals——分子引力）2.二硫鍵

——共價(jià)鍵

蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中一個(gè)或數(shù)個(gè)折疊較緊密的區(qū)域，各行其功能，稱(chēng)之。（二）結(jié)構(gòu)域（domain）纖連蛋白（自學(xué)）（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)

（quaternarystructure）概念：指由兩條以上多肽鏈各自形成具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的亞基，并通過(guò)次級(jí)鍵相互連接的空間排布。亞基(subunit)：在四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中，每一條具有完整三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈，稱(chēng)之。

血紅蛋白（含4個(gè)亞基）血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)同二聚體：由兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的亞基組成的蛋白質(zhì)分子。異二聚體：由兩個(gè)結(jié)構(gòu)不同的亞基組成的蛋白質(zhì)分子。單獨(dú)的亞基一般無(wú)生物學(xué)功能；亞基間借次級(jí)鍵連接；兩條多肽鏈通過(guò)二硫鍵連接，不屬于四級(jí)結(jié)構(gòu)（如胰島素、抗體）五、蛋白質(zhì)的分類(lèi)

單純蛋白質(zhì)：完全由氨基酸組成結(jié)合蛋白質(zhì)：

蛋白質(zhì)部分+非蛋白質(zhì)部分（輔基）(輔基：寡糖、脂類(lèi)、色素、金屬離子等)纖維狀蛋白：長(zhǎng)軸／短軸>10球狀蛋白：

長(zhǎng)軸／短軸<10成分形狀六、蛋白質(zhì)組學(xué)（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”。（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái)

蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研究:雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)點(diǎn)的定位、切取蛋白質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)譜分析（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義

一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)*肽鏈中若關(guān)鍵部位的氨基酸發(fā)生改變，則無(wú)法形成正確的空間結(jié)構(gòu)。（如分子病）*但有時(shí)不是唯一的決定因素，還需分子伴侶協(xié)助

空間結(jié)構(gòu)決定生物學(xué)功能

（如變構(gòu)效應(yīng)、變性等）第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

TheRelationofStructureandFunctionofProtein（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無(wú)活性分子伴侶（chaperon）作用：蛋白質(zhì)合成時(shí)，協(xié)助蛋白質(zhì)形成正確的構(gòu)象。

?能與疏水肽段可逆結(jié)合，而防止疏水肽段錯(cuò)誤聚集。

?能與錯(cuò)誤聚集的疏水肽段結(jié)合，使之解聚，再誘導(dǎo)其正確折疊。

?協(xié)助二硫鍵正確配對(duì)*一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，但有時(shí)不是唯一的決定因素，還需分子伴侶協(xié)助。（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能。如：胰島素、催產(chǎn)素和抗利尿激素胰島素氨基酸殘基序號(hào)A5A6A10A30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla（三）氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素(cytochromeC)，比較它們的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。（四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val·his·leu·thr·pro·glu

·glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈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(dǎo)致的疾病，稱(chēng)為“分子病”。分子?。夯蛲蛔儭鞍踪|(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)改變→生物學(xué)功能或理化性質(zhì)改變→引起疾病。鐮刀形紅細(xì)胞貧血：

Hbβ6谷→纈，導(dǎo)致Hb聚集→紅細(xì)胞鐮變→易在網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)中破壞→貧血病蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)決定生物學(xué)功能（如變構(gòu)效應(yīng)、變性等）

蛋白質(zhì)變構(gòu)效應(yīng)：蛋白質(zhì)構(gòu)象改變

導(dǎo)致功能改變。二、蛋白質(zhì)的功能依賴(lài)特定空間結(jié)構(gòu)肌紅蛋白/血紅蛋白含有血紅素輔基血紅素結(jié)構(gòu)（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似肌紅蛋白(myoglobin，Mb)

肌紅蛋白是一個(gè)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有8段α-螺旋結(jié)構(gòu)。血紅素分子中的兩個(gè)丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的F8組氨酸殘基還與Fe2+形成配位結(jié)合，所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合。血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白具有4個(gè)亞基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu)，每個(gè)亞基可結(jié)合1個(gè)血紅素并攜帶1分子氧。Hb亞基之間通過(guò)8對(duì)鹽鍵，使4個(gè)亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀蛋白。Hb與Mb一樣能可逆地與O2結(jié)合，Hb與O2結(jié)合后稱(chēng)為氧合Hb。氧合Hb占總Hb的百分?jǐn)?shù)（稱(chēng)百分飽和度）隨O2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)合肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線變構(gòu)效應(yīng)(allostericeffect)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化，稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)。血紅蛋白變構(gòu)效應(yīng)：

Hb有兩種可互變的構(gòu)象

緊密態(tài)（T態(tài)）：脫氧Hb

松弛態(tài)（R態(tài)）：氧合HbPo2↑→O2與T態(tài)Hb第一亞基結(jié)合→構(gòu)象松弛→依次促進(jìn)第二、三、四亞基松弛而與O2結(jié)合→Hb呈R態(tài)Po2↓→R態(tài)變?yōu)門(mén)態(tài)→釋放O2α1亞基與O2結(jié)合β1亞基與O2親和力↑↓↓α亞基間鹽鍵斷裂β亞基間鹽鍵斷裂↓↓α2亞基與O2親和力↑β2亞基與O2親和力↑↓↓α、β亞基間鹽鍵斷裂Hb與O2親和力升高數(shù)百倍T態(tài)R態(tài)協(xié)同效應(yīng)(cooperativity)一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱(chēng)為協(xié)同效應(yīng)。如果是促進(jìn)作用則稱(chēng)為正協(xié)同效應(yīng)

(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱(chēng)為負(fù)協(xié)同效應(yīng)(negativecooperativity)（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)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(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生。蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)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)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類(lèi)疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常的PrP富含α-螺旋，稱(chēng)為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

（ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein）蛋白質(zhì)具有兩性電離特性

?

多肽鏈兩端氨基、羧基可電離

?

酸性和堿性氨基酸殘基側(cè)鏈上的羧基、氨基、胍基、咪唑基均可電離一、蛋白質(zhì)兩性電離和等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)

(pI)：當(dāng)溶液處于某一pH值時(shí)，蛋白質(zhì)電離成正、負(fù)電

荷的數(shù)量相等，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH值稱(chēng)為該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。

NH3+NH3+NH2COOHCOO-COO-

陽(yáng)離子兼性離子陰離子

pH<pIpH=pIpH>pIPPP←H+↑OH-↑→

不同的蛋白質(zhì)pI不同

?

體內(nèi)多數(shù)蛋白質(zhì)的pI在pH5附

近，在pH7.4的體液中，多數(shù)蛋

白質(zhì)以陰離子狀態(tài)存在。

?

實(shí)際應(yīng)用：電泳、離子交換層析二、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與沉淀蛋白質(zhì)是高分子化合物，其顆粒在膠體顆粒（1～100nm)范圍內(nèi)，且蛋白質(zhì)顆粒表面有大量親水基團(tuán)，故蛋白質(zhì)屬親水膠體。蛋白質(zhì)能穩(wěn)定地溶于水中主要依靠?jī)蓚€(gè)因素：水化膜與表面電荷。

水化膜：

?

蛋白質(zhì)的親水基團(tuán)多位于顆粒表面，

吸引水分子形成水化膜。

?

能阻止蛋白質(zhì)相互聚集。

表面電荷：

?

在偏離蛋白質(zhì)pI的溶液中，蛋白質(zhì)

表面帶同種電荷。

?

同種電荷相互排斥，阻止蛋白質(zhì)聚集蛋白質(zhì)的沉淀：指蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象。若去除水化膜、減少表面電荷，蛋白質(zhì)極易發(fā)生沉淀（如鹽析、有機(jī)溶劑沉淀法）變性后疏水基團(tuán)暴露、肽鏈相互纏繞聚集，易發(fā)生沉淀并非所有沉淀蛋白質(zhì)都變性三、蛋白質(zhì)的變性和凝固蛋白質(zhì)變性（denaturation)：在某些理化因素作用下，蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象被破壞，導(dǎo)致理化性質(zhì)改變及生物學(xué)活性喪失。變性因素：加熱、紫外線、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬、有機(jī)溶劑、生物堿等變性特點(diǎn)：1.空間結(jié)構(gòu)破壞，一級(jí)結(jié)構(gòu)完整2.生物學(xué)活性喪失3.易被蛋白酶水解4.溶解度降低，變性后疏水基團(tuán)暴露、肽鏈相互纏繞聚集，易沉淀5.粘度增加6.結(jié)晶能力消失變性的應(yīng)用：消毒（碘酒、酒精、高溫等）保存大體標(biāo)本煮熟食物，利于消化保存生物制劑如疫苗等蛋白質(zhì)復(fù)性：去除變性因素后，少數(shù)變性蛋白質(zhì)可恢復(fù)其原有的空間結(jié)構(gòu)和功能的現(xiàn)象，稱(chēng)～。但多數(shù)蛋白質(zhì)變性后不能復(fù)性空間結(jié)構(gòu)完整生物學(xué)活性喪失生物學(xué)活性恢復(fù)蛋白質(zhì)凝固：變性蛋白質(zhì)經(jīng)再加熱，使松散的多肽鏈緊密地纏繞成比較堅(jiān)固的凝塊。（不可逆）四、蛋白質(zhì)的紫外吸收

蛋白質(zhì)中色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰為280nm波長(zhǎng)。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(cè)定。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)。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(chēng)為雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測(cè)定蛋白質(zhì)溶液含量茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)第五節(jié)蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein一、透析及超濾法可去除蛋白質(zhì)溶液中的小分子化合物應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過(guò)有一定截留分子量的超濾膜，達(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。1、透析(dialysis)2、超濾法利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開(kāi)的方法。1、透析透析袋：具有超小微孔，小分子物質(zhì)能通過(guò)，而大分子蛋白質(zhì)不能通過(guò)。Pr小分子物質(zhì)需多次更換袋外溶液

應(yīng)用壓力（離心力、正壓）使溶液中的小分子物質(zhì)透過(guò)含微孔的超濾膜，而大分子蛋白質(zhì)被截留。2.超濾Pr小分子物質(zhì)超濾膜離心管二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質(zhì)沉淀方法使用丙酮沉淀時(shí)，必須在0～4℃低溫下進(jìn)行，丙酮用量一般10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，也可用乙醇沉淀。鹽析(saltprecipitation)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化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動(dòng)物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識(shí)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)混合溶液中分離獲得抗原蛋白。三、利用荷電性質(zhì)可用電泳法將蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過(guò)蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù),稱(chēng)為電泳(elctrophoresis)

。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、