第4章蛋白質(zhì)化學(xué)課件

第四章蛋白質(zhì)化學(xué)生命是蛋白體的存在方式，這種存在方式本質(zhì)上就在于這些蛋白體的化學(xué)組成部分的不斷自我更新。本章內(nèi)容蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的分類氨基酸的化學(xué)肽蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)的性質(zhì)蛋白質(zhì)及氨基酸的分離純化與測定蛋白質(zhì)化學(xué)概念：蛋白質(zhì)（protein，簡寫pro):

是由20種L-氨基酸按一定的序列通過酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具較穩(wěn)定構(gòu)象并具一定生物功能的生物大分子。蛋白質(zhì)化學(xué)一、蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能1、功能多樣：蛋白質(zhì)功能的多樣性1)、催化作用幾乎所有的酶都是蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)化學(xué)膜蛋白2）、生物體的結(jié)構(gòu)成分蛋白質(zhì)化學(xué)3）、運輸和儲存血紅蛋白在血中輸送氧肌紅蛋白在肌肉中輸送氧膜蛋白起運輸作用蛋白質(zhì)化學(xué)4）、運動作用：

動物的肌肉收縮、細菌的鞭毛運動蛋白質(zhì)化學(xué)5）、免疫保護作用抗體蛋白質(zhì)化學(xué)6）、激素作用：胰島素等7）、接受和傳遞信息的受體：

受體蛋白等8）、控制細胞生長、分化：

生長因子、阻遏蛋白9）、營養(yǎng)作用、記憶活動等方面起重要作用。2、功能復(fù)雜：蛋白質(zhì)功能的復(fù)雜性（酶催化功能受許多因素的影響，并表現(xiàn)出競爭性、可調(diào)節(jié)性等）蛋白質(zhì)化學(xué)二、蛋白質(zhì)的分類

分類原則：按分子形狀、分子組成、溶解度、生物功能（一）按分子形狀：球狀蛋白和纖維狀蛋白；（二）按分子組成：簡單蛋白和結(jié)合蛋白；（三）按溶解度：清蛋白、精蛋白、組蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、硬蛋白等。

蛋白質(zhì)的分類分子組成簡單蛋白（按溶解度）結(jié)合蛋白（按輔基）清蛋白球蛋白谷蛋白醇溶蛋白精蛋白組蛋白硬蛋白核蛋白糖蛋白與蛋白聚糖脂蛋白色蛋白磷蛋白(四)按生物功能活性蛋白質(zhì):包括在生命過程中一切有活性的蛋白質(zhì)及其前體。如:激素蛋白質(zhì)、運輸?shù)鞍踪|(zhì)、保護或防御蛋白質(zhì)、毒蛋白質(zhì)等。非活性蛋白質(zhì)：這類型蛋白質(zhì)對生物體起保護或支持作用。如：硬蛋白、角蛋白。三、蛋白質(zhì)的組成（一）蛋白質(zhì)的元素組成：

C、H、O、N及少量的S

特點：N

在各種蛋白質(zhì)中的平均含量為16%

用定氮法可測定蛋白質(zhì)含量：

蛋白質(zhì)含量(g)=蛋白質(zhì)含氮量×6.25蛋白質(zhì)化學(xué)四、氨基酸的化學(xué)氨基酸（aminoacid,簡寫aa)：

蛋白質(zhì)的基本組成單位，是含氨基的羧酸。天然蛋白質(zhì)由20種氨基酸組成。氨基酸的化學(xué)（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)1、通式：α-氨基酸中α碳原子為不對稱碳原子（除甘氨酸）

氨基酸的化學(xué)α2、α-氨基酸的構(gòu)型：構(gòu)型：由于基團或原子在空間排列的不對稱性而引起的光學(xué)活性立體結(jié)構(gòu)稱立體構(gòu)型。立體構(gòu)型：氨基在左為L-型；氨基在右為D-型氨基酸的化學(xué)天然pr中的aa均為L-型；天然單糖大多數(shù)是D-型糖。兩型aa的生理功能不同。氨基酸的化學(xué)3、α-氨基酸具旋光性（除甘氨酸外）★構(gòu)型與比旋光度無直接對應(yīng)關(guān)系氨基酸的化學(xué)（二）氨基酸的種類及結(jié)構(gòu)1、按結(jié)構(gòu)可分為：4大類（1）脂肪族側(cè)鏈：氨基酸的化學(xué)甘氨酸丙氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸絲氨酸脯氨酸蘇氨酸

天冬氨酸谷氨酸天冬酰胺谷氨酰胺半胱氨酸甲硫氨酸賴氨酸精氨酸（2）芳香族側(cè)鏈：苯丙氨酸酪氨酸氨基酸的化學(xué)（3）雜環(huán)氨基酸組氨酸色氨酸酸氨基酸的化學(xué)（4）雜環(huán)亞氨基酸脯氨酸氨基酸的化學(xué)2、按R基團的極性分：

極性氨基酸：

極性不帶電荷：絲、蘇、天冬酰胺、谷氨酰胺、酪、半胱、

極性帶負電荷：天冬、谷、

極性帶正電荷：組、賴、精、非極性氨基酸：甘、丙、纈、亮、異亮、苯丙、甲硫、脯、色氨基酸的化學(xué)3、按人體是否可合成來分：必需氨基酸：機體不能自身合成，必須由食物供給的氨基酸。

賴、色、蘇、纈、甲硫、亮、異亮、苯丙半必需氨基酸：人體可合成，但幼兒期合成速度不能滿足需要。

組*、精*、非必需氨基酸：機體可自身合成的氨基酸。氨基酸的化學(xué)4、非蛋白質(zhì)氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸也具有生物活性。鳥氨酸:尿素生成的中間產(chǎn)物瓜氨酸:尿素生成的中間產(chǎn)物（三）氨基酸的重要理化性質(zhì)1、一般物理性質(zhì)：2、兩性解離與等電點（兩性性質(zhì)）：（1）氨基酸為兩性電解質(zhì)：

氨基酸的化學(xué)（2）aa解離方式取決于所處環(huán)境的pH：氨基酸的化學(xué)在電場中，陽離子向負極移動；陰離子向陽極移動；調(diào)整pH，使aa凈電荷為零時，aa既不向陽極也不向陰極移動。（3）等電點（isoelectricpoint,縮寫為pI）規(guī)定aa凈電荷為為零時的溶液pH的為該aa的等電點氨基酸的化學(xué)（5）等電點的計算由式可知解離常數(shù)：氨基酸的化學(xué)R-R+R±K1=[R±][H+][R+]K2=[R±][R-][H+]由此可知：

已知在pI時，[R+]=[R-]，∴整理可得：K1K2=[R+]=[R±][H+][R±]K2K1[R-]=[H+][R±][H+]K1=[R±]K2[H+][H+]2氨基酸的化學(xué)兩邊取負對數(shù)：

-lg

[H+]2=-lg

K1－-lg

K2∵-lg

[H+]=pH-lg

K1=

pK1-lg

K2=

pK2∴2pH=pK1+pK2令pI為等電點時的pH，則

pI=?（pK1+pK2）Gly：pI=?（2.4+9.6)=5.97氨基酸的化學(xué)由此可知:

等電點相當(dāng)于該aa兩性離子狀態(tài)兩側(cè)

基團pK值之和的一半。

A、對側(cè)鏈R基不解離的中性氨基酸：

pI=1/2（pK1+pK2）即：等電點pH值與離子濃度無關(guān)，只取決于兼性離子兩側(cè)基團的pK值。B、對有三個可解離基團的氨基酸：

如：酸性氨基酸、堿性氨基酸的pI計算：

a、先寫出其解離公式；

b、后取兼性離子兩側(cè)基團的pK值的平均值。如：天冬氨酸如賴氨酸：總結(jié)

a、各種aa的pI不同；

b、同一pH下，各種aa所帶電荷不同；

pH＜pI

：aa+pH＞pI：aa-

用離子交換、電泳將aa分開

c、處于pI時，aa溶解度最小，易沉淀；可分離aa。3、紫外吸收性質(zhì)：只有芳香族氨基酸有紫外吸收能力，因其含有苯環(huán)共軛雙鍵的R側(cè)鏈。酪氨酸λmax：270nm苯丙氨酸λmax

：259nm色氨酸λmax

：279nm

所以，測樣品280nm處的光吸收值，可知溶液中蛋白質(zhì)濃度。此法快速簡便。在280nm有最大光吸收4、氨基酸的重要化學(xué)性質(zhì)（1）與茚三酮的反應(yīng)：

α-氨基酸與水合茚三酮溶液共熱，引起aa氧化脫氨、脫羧，生成蘭紫色化合物（Pro呈黃色），色深與溶液中氨基濃度成正比。氨基酸的化學(xué)應(yīng)用：可定性或定量測定各種氨基酸。

a、根據(jù)顏色深淺，在570（440）nm處測OD值，可知樣品中氨基酸含量。

b、定量釋放的CO2可用測壓法測量，計算出參加反應(yīng)的aa量。

c、蛋白質(zhì)和多肽亦可反應(yīng)，但靈敏度差。氨基酸的化學(xué)其他化學(xué)反應(yīng)與甲醛反應(yīng)與亞硝酸的反應(yīng)與二硝基氟苯（DNFB）的反應(yīng)異硫氰酸苯酯的反應(yīng)與熒光胺的反應(yīng)與5，5’-雙硫基-雙(2-硝基苯甲酸)的反應(yīng)氨基酸的化學(xué)與甲醛的反應(yīng)：氨基酸的甲醛滴定法R—CH—COO-NH3+R—CH—COO-NH2+H+OH-中和滴定HCHOR—CH—COO-NHCH2OHHCHOR—CH—COO-N(CH2OH)2與亞硝酸的反應(yīng)NH2—CH—COOH+HNO2R-CH-COOH+N2ROH+H2O與2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反應(yīng)NO2FO2N+HN—CH—COOHRNO2O2NHN—CH—COOHR+HF弱堿性DNP-氨基酸H2N—CH—COOH+RNCH3CH3O=S=OCl5-二甲氨基萘磺酰氯（DNS-Cl）pH9.740℃NCH3CH3O=S=OHN—CH—COOHRDNS-氨基酸取代DNFB測定蛋白質(zhì)N端氨基酸，靈敏度高與異硫氰酸苯酯（PITC）的反應(yīng)—N=C=S+N—CH—COOHHHRPITC—N—C—N—CH—COOHHHRSPTC-氨基酸—N—CHRSNCCOPTH-氨基酸pH8.3無水HF重復(fù)測定多肽鏈N端氨基酸排列順序，設(shè)計出“多肽順序自動分析儀”（7）與熒光胺反應(yīng)：根據(jù)熒光強度測定氨基酸含量（ng級）。（8）與5,5′-雙硫基-雙（2-硝基苯甲酸）反應(yīng)：H2N—CHCH2SSHNO2HOOCSNO2COOHCOOH+SSNO2NO2HOOCCOOHH2N—CH—COOH+CH2SHpH8.0硫代硝基苯甲酸測定Cys含量與金屬離子反應(yīng)紙層析五、肽——一個氨基酸的α-羧基和另一個氨基酸的α-氨基脫水縮合而成的化合物。氨基酸之間脫水后形成的鍵稱肽鍵（酰胺鍵）。

當(dāng)兩個氨基酸通過肽鍵相互連接形成二肽，在一端仍然有游離的氨基和另一端有游離的羧基，每一端連接更多的氨基酸。氨基酸能以肽鍵相互連接形成長的、不帶支鏈的寡肽（25個氨基酸殘基以下）和多肽（多于25個氨基酸殘基）。多肽仍然有游離的α-氨基和α-羧基。肽鏈寫法：游離α-氨基在左，游離α-羧基在右，氨基酸之間用“-”表示肽鍵。H2N-絲氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸-COOHSer-Leu-Phe（S-L-F）肽鏈中的氨基酸已非完整分子，稱氨基酸殘基(animoacidresidue);天然存在的活性肽活性肽(activepeptide)：存在于生物體內(nèi)，具各種特殊生物學(xué)功能的肽。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（一）谷光甘肽（GSH）H2N-CHCH2CH2CO—COOHγ-GluNHCHCO—CH2SHCysNHCH2COOHGly2GSHGSSG（二）催產(chǎn)素和升壓素

均為9肽，第3位和第8位氨基酸不同。催產(chǎn)素使子宮和乳腺平滑肌收縮，具有催產(chǎn)和促使乳腺排乳作用。升壓素促進血管平滑肌收縮，升高血壓，減少排尿。（三）促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）

39肽，活性部位為第4~10位的7肽片段：

Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。（四）腦肽腦啡肽具有強烈的鎮(zhèn)痛作用（強于嗎啡），不上癮。Met-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-腦啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leuβ-內(nèi)啡肽（31肽）具有較強的嗎啡樣活性與鎮(zhèn)痛作用。（五）膽囊收縮素（六）胰高血糖素由胰島α-細胞分泌（β-細胞分泌胰島素），29肽。胰高血糖素調(diào)節(jié)維持血糖濃度。(七)抗菌肽六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型：指在立體異構(gòu)體中取代原子或基團在空間的取向。構(gòu)象：指這些取代基團在單鍵旋轉(zhuǎn)時可能形成的不同的立體異構(gòu)體。蛋白質(zhì)的構(gòu)象：指蛋白質(zhì)特有的空間結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)有不同的組織層次：（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是以肽鍵連接aa的線性序列。1、肽和肽鍵的結(jié)構(gòu)：

肽（peptide)：一個氨基酸的α-羧基和另一氨基酸的α-氨基脫水縮合而成的化合物。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)2、肽鏈的基本連接方式——肽鍵肽鍵(peptidebond)：為1個氨基酸的α-氨基和另一氨基酸的α-羧基之間脫水后形成的共價鍵，即酰胺鍵。此為蛋白質(zhì)中氨基酸連接的基本方式。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1）肽鍵具高度穩(wěn)定性；2）具雙鍵性質(zhì)，不能自由轉(zhuǎn)動；3）肽單元呈平面化和剛性性質(zhì)；4）C=O與—NH反式排列。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)3、肽鏈間/內(nèi)的連接——二硫鍵：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)概念：由肽鏈中相應(yīng)部位上兩個半胱氨酸脫氫連接而成，此稱胱氨酸殘基，是連接肽鏈內(nèi)或肽鏈間的主要橋鍵。功能：穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)；賦予一定生物活力。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)二硫鍵的連接，

種類有多種

變性劑例：胰島素胰臟中胰島β-細胞分泌的一種蛋白質(zhì)激素。功能：降低血糖。結(jié)構(gòu)：

A鏈：21aa；B鏈：30aa；

鏈間有兩對二硫鍵；在A鏈內(nèi)aa6和aa11間以二硫鍵連成小環(huán)。如：牛胰島素

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多肽（polypeptide)：多個氨基酸以肽鍵連接方式形成.

書寫習(xí)慣：左N右C；一端是游離氨基；另一端為游離羧基。肽鏈中的氨基酸已非完整分子，稱氨基酸殘基(animoacidresidue);（二）蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)概念：Pro空間結(jié)構(gòu)又稱Pro的構(gòu)象（高級結(jié)構(gòu)），指Pro分子中所有原子和基團在三維空間的排列及肽鏈的走向。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)血紅蛋白四級結(jié)構(gòu)（1）纖維狀蛋白分子：種類:角蛋白、膠原蛋白、血纖維蛋白、肌纖維蛋白。功能:在生物體內(nèi)保護、支持、結(jié)締功能。四、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)膠原蛋白（2）球蛋白分子：種類：血紅蛋白、肌紅蛋白、清蛋白、球蛋白、酶蛋白、激素蛋白、抗體等。1、蛋白質(zhì)分子中的非共價鍵：蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（1）氫鍵：羰基上的氧與亞氨基上的氫原子所形成。作用：鏈內(nèi)維持二級結(jié)構(gòu)；鏈間為三、四級結(jié)構(gòu)所需。（2）疏水鍵：aa非極性側(cè)鏈形成。作用：維持三級結(jié)構(gòu)。（3）鹽鍵：帶正負電荷的側(cè)鏈通過靜電引力形成。（4）范德華力：一般稱原子、分子間或基團之間的短程作用力。它隨分子之間距離的增大而迅速減弱蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)次級鍵的特點與作用鍵能弱；數(shù)量多。所以，在維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中起重要作用。2、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽鏈本身的折疊和盤繞形式；α-螺旋結(jié)構(gòu)β-折疊結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)自由回轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（1）α-螺旋(α-helix)

因肽鏈中aa殘基中的-NH與前三個aa的C=O間可形成氫鍵，使得肽鏈呈螺旋狀盤曲。氫鍵取向幾乎與中心軸平行。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)——指蛋白質(zhì)多肽鏈本身的折疊和盤繞方式α-螺旋（α-helix）Pauling和Corey于1965年提出。結(jié)構(gòu)要點：1）螺旋的每圈有3.6個氨基酸，螺旋間距離為0.54nm，每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100°。2）每個肽鍵的羰基氧與遠在第四個氨基酸氨基上的氫形成氫鍵（hydrogenbond），氫鍵的走向平行于螺旋軸，所有肽鍵都能參與鏈內(nèi)氫鍵的形成?！狢—(NH—C—CO)3N—OHHR3.613(ns)(a)理想的右a螺旋。虛線代表氫鍵

綠色：C藍色：N紅色：O。此(b)右a螺旋。(c)左a螺旋。天然蛋白質(zhì)大部分為右手螺旋；（2）β-折疊(β-pleatedsheet)

結(jié)構(gòu)特點：肽鏈伸展，按層排列,

在肽鏈的不同區(qū)段或不同肽鏈間形成氫鍵,維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)β-折疊有兩種類型平行：所有肽鏈的N端處于同一端，氫鍵不與肽鏈走向垂直。如：β-角蛋白。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)反平行：肽鏈的N端不處于同一端，氫鍵與肽鏈走向垂直。如：絲心蛋白。（3）β-轉(zhuǎn)角(β-turn)鏈內(nèi)形成氫鍵，多肽鏈出現(xiàn)180°的回折。此回折角稱β-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)廣泛存在球狀蛋白中。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)β-轉(zhuǎn)角（β-turn）為了緊緊折疊成緊密的球蛋白，多肽鏈常常反轉(zhuǎn)方向，成發(fā)夾形狀。一個氨基酸的羰基氧以氫鍵結(jié)合到相距的第四個氨基酸的氨基氫上。N—1CH—CC2CHN—HO=C3CHNC—4CH—NRRHOHRROHOβ-轉(zhuǎn)角經(jīng)常出現(xiàn)在連接反平行β-折疊片的端頭。（4）自由回轉(zhuǎn)(randomcoil)（亦稱無規(guī)則卷曲、自由繞曲）指無規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。通常酶蛋白的功能部位在此。3、超二級結(jié)構(gòu)(supersecondarystructures)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)指若干相鄰二級結(jié)構(gòu)單元組合彼此相互作用，形成有規(guī)則的在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體。此為二級結(jié)構(gòu)與三級結(jié)構(gòu)間的一種過渡構(gòu)象。如：αα，β×β；βαβ；等。4、結(jié)構(gòu)域(domains)：多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進一步繞曲折疊而成的相對獨立的三維實體稱結(jié)構(gòu)域。具有部分生物學(xué)功能。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)甘油醛3-P脫氫酶結(jié)構(gòu)域幾種常見的結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蚯蚓血紅蛋白的結(jié)構(gòu)域四個α螺旋。免疫球蛋白VL的結(jié)構(gòu)域丙糖異構(gòu)酶結(jié)構(gòu)域與三級結(jié)構(gòu)的關(guān)系蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)多肽鏈

二級結(jié)構(gòu)

超二級結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)域

三級結(jié)構(gòu)5、蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)概念：指蛋白質(zhì)多肽鏈上所有原子在三維空間的分布。較小蛋白質(zhì)分子：多為單結(jié)構(gòu)域，即三級結(jié)構(gòu)；較大蛋白質(zhì)分子：由2或2個以上結(jié)構(gòu)域結(jié)合成三級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)肌紅蛋白三級結(jié)構(gòu)6、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)亞基(subunit)

：幾條肽鏈以非共價鍵聯(lián)結(jié)成一穩(wěn)定的活性單位，這種肽鏈稱該蛋白質(zhì)的亞基。四級結(jié)構(gòu)：亞基間通過非共價鍵聚合而成的特定構(gòu)象。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)血紅蛋白:2個α亞基和2個β亞基。7.膠元螺旋三條多肽鏈纏繞在一起形成的螺旋.蛋白質(zhì)的四種結(jié)構(gòu)層次蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的排列順序。蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)卷曲、折疊而成。通常分為二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、三級結(jié)構(gòu)、四級結(jié)構(gòu)。一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)測定的原則?一級結(jié)構(gòu)確定的原則1)測定蛋白質(zhì)中氨基酸組成.2)蛋白質(zhì)的N端的C-端的測定.3)應(yīng)用兩種或兩種以上不同的水解方法將要測定的蛋白質(zhì)肽鏈斷裂,各得到一系列大小不同的肽鏈.4)分離提純產(chǎn)生的肽,并測定它們的序列.5)從有重疊結(jié)構(gòu)的各個肽的序列中推斷出蛋白質(zhì)中全部氨基酸排成順序.七、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系(一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與生物功能1、一級結(jié)構(gòu)不同,蛋白質(zhì)功能不同蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系2、一級結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分相同，

功能相同：不同來源的胰島素都由A、B鏈，51個aa組成，但一級結(jié)構(gòu)的aa種類并不完全相同。3、一級結(jié)構(gòu)改變引起的分子病：如：鐮刀型貧血病血紅蛋白僅一級結(jié)構(gòu)：

β6Glu換成β6Val

由此引起三級結(jié)構(gòu)多一疏水鍵，四級結(jié)構(gòu)發(fā)生線性締合，導(dǎo)致紅細胞發(fā)生溶血。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系分子病蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序與正常有所不同的遺傳病。正常型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys---β鏈

谷氨酸鐮刀型

---Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys---β鏈

纈氨酸谷A（極性）纈A（非極性）(了解)由于纈氨酸上的非極性基團與相鄰非極性基團間在疏水力作用下相互靠攏，并引發(fā)所在鏈扭曲為束狀，整個蛋白質(zhì)由球狀變?yōu)殓牭缎?，與氧結(jié)合功能喪失，導(dǎo)致病人窒息甚至死亡，但病人可抗非洲瘧疾。鐮刀狀貧血病—血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細胞，患者因此缺氧窒息正常細胞鐮刀形細胞它是最早認識的一種分子病。流行于非洲，死亡率極高，大部分患者童年時就夭折，活過童年的壽命也不長，它是由于遺傳基因突變導(dǎo)致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)的突變。（二）蛋白質(zhì)構(gòu)象與功

能的關(guān)系

蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，活性喪失。蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系別（變）構(gòu)作用：含亞基的蛋白質(zhì)由于一個亞基的構(gòu)象改變而引起其余亞基和整個分子構(gòu)象、性質(zhì)和功能發(fā)生改變的作用。因別構(gòu)而產(chǎn)生的效應(yīng)稱別構(gòu)效應(yīng)。血紅蛋白是別構(gòu)蛋白，O2結(jié)合到一個亞基上以后，影響與其它亞基的相互作用。肌紅蛋白血紅蛋白在肺部O2的壓力在毛細血管中O2的壓力飽和度00.5120406080100120O2壓力八、蛋白質(zhì)的性質(zhì)

蛋白質(zhì)的性質(zhì)與其分子大小、結(jié)構(gòu)及其組成——aa的性質(zhì)密切相關(guān)。(一）分子量：

Pr為高分子有機物，分子量幾千—幾千萬。分子量測定方法：滲透壓法；

超速離心法；凝膠過濾法；聚丙烯酰胺電泳法等。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)超離心法在60000～80000r/min的高速離心力作用下，蛋白質(zhì)分子會沿旋轉(zhuǎn)中心向外周方向移動用光學(xué)方法測定界面移動的速度即為蛋白質(zhì)的離心沉降速度蛋白質(zhì)的沉降速度與分子大小和形狀有關(guān)沉降系數(shù)是溶質(zhì)顆粒在單位離心場中的沉降速度，用S表示。一個S單位，為1×10-13秒相對分子質(zhì)量越大，S值越大蛋白質(zhì)的沉降系數(shù)：1～200S由沉降系數(shù)S可根據(jù)斯維得貝格〔Svedberg〕方程計算蛋白質(zhì)分子的相對分子質(zhì)量：

M=RTs/D〔1－iρ〕R：氣體常數(shù)T：絕對溫度D：擴散系數(shù)ρ：溶劑的密度i:蛋白質(zhì)分子的微分比容凝膠過濾

章首凝膠過濾法商品名：

Sepharose-4BSephadex-G-75凝膠過濾所用介質(zhì)為凝膠珠，其內(nèi)部為多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一定型號的凝膠網(wǎng)孔大小一定，只允許相應(yīng)大小的分子進入凝膠顆粒內(nèi)部，大分子則被排阻在外洗脫時大分子隨洗脫液從顆粒間隙流下來，洗脫液體積小；小分子在顆粒網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中穿來穿去，歷程長，后洗脫下來，洗脫體積大測得幾種標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)的洗脫體積〔Ve〕以相對分子質(zhì)量對數(shù)（logM）對Ve作圖，得標(biāo)準(zhǔn)曲線logM=K1-K2

Ve再測出未知樣品洗脫體積〔Ve〕從標(biāo)準(zhǔn)曲線上可查出樣品蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法SDS:十二烷基硫酸鈉，變性劑普通蛋白質(zhì)電泳的泳動速率取決于荷質(zhì)比（凈電荷、大小、形狀）用SDS和巰基乙醇（打開二硫鍵）處理蛋白質(zhì)變性（肽鏈伸展）并與SDS結(jié)合，形成SDS-蛋白質(zhì)復(fù)合物不同蛋白質(zhì)分子的均帶負電（SDS帶負電）；且荷質(zhì)比相同（蛋白質(zhì)分子大，結(jié)合SDS多；分子小，結(jié)合SDS少）不同蛋白質(zhì)分子具有相似的構(gòu)象用幾種標(biāo)準(zhǔn)蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量的對數(shù)值對它們的遷移率作圖測出待測樣品的遷移率從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出樣品的相對分子質(zhì)量電泳章首電泳章首電泳migration章首優(yōu)點：快速，樣品用量少，可同時測幾個樣品缺點：誤差大，約為±10％（誤差主要來源于遷移距離的測量誤差）此方法只能測得亞基肽鏈的相對分子質(zhì)量(二)粘度蛋白質(zhì)分子體積很大,且表面水化作用(-R極性基團)→蛋白質(zhì)液體流動阻力大→粘度大.如果表面帶電荷→增加水化層厚度→使粘度更大.(三)滲透壓和透析蛋白質(zhì)分子量很大,摩爾濃度很小,滲透壓很低.由于蛋白質(zhì)分子體積很大,不能透過半透膜,而小分子物質(zhì)能透過半透膜,這樣可把蛋白質(zhì)分子與小分子物質(zhì)分開,這個過程叫透析.透析（四）兩性電離與等電點蛋白質(zhì)的性質(zhì)應(yīng)用電泳法：分離各種蛋白質(zhì)；鑒定蛋白質(zhì)的純度。此多用于科研、生產(chǎn)、臨床診斷等。（五）膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)水溶液為親水膠體。布郎運動、丁道爾現(xiàn)象、電泳現(xiàn)象，不能透過半透膜，具有吸附能力蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的原因：1）表面形成水膜（水化層）；2）電荷作用。蛋白質(zhì)的性質(zhì)超濾透析（六）蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng)蛋白質(zhì)沉淀的條件:1.脫去水化層

2.除去表面電荷1.加高濃度鹽類（鹽析）：加鹽使蛋白質(zhì)沉淀析出。分段鹽析：調(diào)節(jié)鹽濃度，可使混合蛋白質(zhì)溶液中的幾種蛋白質(zhì)分段析出。血清球蛋白（50%(NH4)2SO4飽和度），清蛋白（飽和(NH4)2SO4)。2.加有機溶劑3.加重金屬鹽4.加生物堿試劑和某些酸類沉淀劑單寧酸、苦味酸、鉬酸、鎢酸、三氯乙酸（七）蛋白質(zhì)的變性

（denaturation)1、概念：許多理化因素能破壞pro分子三維結(jié)構(gòu)中的氫鍵及其它弱鍵，導(dǎo)致pro活性喪失的現(xiàn)象。1）分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變：次級鍵破壞；2）分子表面結(jié)構(gòu)改變：疏水基團暴露。主要標(biāo)志：生物功能的喪失。蛋白質(zhì)的性質(zhì)2、變性蛋白在性質(zhì)上的變化1）溶解度降低；2）二、三級結(jié)構(gòu)破壞，但肽鍵未破壞，故其組成和分子量不變；3）化學(xué)反應(yīng)基團增加；4）失去螺旋結(jié)構(gòu)，對稱性下降，結(jié)晶能力喪失；5）對蛋白酶水解敏感性增加；6）生物活性降低或全部喪失。蛋白質(zhì)的性質(zhì)3、使蛋白質(zhì)變性的理化因素：1）物理因素：加熱、激烈振蕩、超聲波、

χ-射線、紫外線等；2）化學(xué)因素：A酸堿破壞鹽鍵；B乙醇、丙酮等有機溶劑進入pr間隙與之形成氫鍵，破壞pr分子內(nèi)各弱鍵；C脲溶液、鹽酸胍及某些去垢劑(SDS)可破壞氫鍵，暴露巰基，強化酸堿的破壞作用。蛋白質(zhì)的性質(zhì)4、可逆變性與不可逆變性可逆變性：凡變性未超過限度，pr活性可恢復(fù);

如：胃酶在80-90℃，失活；溫度降至37℃，恢復(fù)。不可逆變性：變性不可恢復(fù)。如：煮雞蛋。蛋白質(zhì)的性質(zhì)（八）呈色反應(yīng)

反應(yīng)試劑顏色反應(yīng)基團雙縮脲反應(yīng)

NaOH,稀CuSO4

紫紅色2個以上肽鍵Millon反應(yīng)

Millon,硝酸，亞硝酸

紅色

酚基黃色反應(yīng)

HNO3

黃、橘黃

苯環(huán)乙醛酸反應(yīng)乙醛酸H2SO4

紫紅吲哚坂口反應(yīng)

次氯酸鈉,萘酚，NaOH

紅色

胍基Folin酚試劑反應(yīng)

磷鎢酸-鉬酸

蘭色

酚基茚三酮反