第四章蛋白質(zhì)中醫(yī)

第四章蛋白質(zhì)中醫(yī)第四章蛋白質(zhì)中醫(yī)二、蛋白質(zhì)得生物學(xué)重要性1、蛋白質(zhì)就是生物體重要組成成分分布廣:所有器官、組織都含有蛋白質(zhì);細(xì)胞得各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)。含量高:蛋白質(zhì)就是細(xì)胞內(nèi)最豐富得有機(jī)分子,占人體干重得45％,某些組織含量更高,例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80％。1)作為生物催化劑(酶)2)代謝調(diào)節(jié)作用3)免疫保護(hù)作用4)物質(zhì)得轉(zhuǎn)運(yùn)與存儲(chǔ)5)運(yùn)動(dòng)與支持作用6)參與細(xì)胞間信息傳遞2、蛋白質(zhì)具有重要得生物學(xué)功能3、氧化供能第一節(jié)蛋白質(zhì)得分子組成

TheMolecularponentofProtein

組成蛋白質(zhì)得元素主要有C、H、O、N與S。

有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬,個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘。各種蛋白質(zhì)得含氮量很接近,平均為16％。由于體內(nèi)得含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主,因此,只要測(cè)定生物樣品中得含氮量,就可以根據(jù)以下公式推算出蛋白質(zhì)得大致含量:100克樣品中蛋白質(zhì)得含量(g%)=每克樣品含氮克數(shù)×6、25×1001/16%

蛋白質(zhì)元素組成得特點(diǎn)

——組成蛋白質(zhì)得基本單位存在自然界中得氨基酸有300余種,但組成人體蛋白質(zhì)得氨基酸僅有20種,且均屬L-氨基酸(甘氨酸除外)。二、氨基酸H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸(一)氨基酸得分類*20種氨基酸得英文名稱、縮寫符號(hào)及分類如下:甘氨酸

glycine

Gly

G

5、97丙氨酸

alanineAlaA

6、00纈氨酸

valineValV

5、96亮氨酸

leucineLeuL

5、98異亮氨酸

isoleucineIleI

6、02苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5、48脯氨酸

prolineProP

6、30非極性疏水性氨基酸色氨酸

tryptophanTryW

5、89絲氨酸

serineSerS

5、68酪氨酸

tyrosineTryY

5、66

半胱氨酸

cysteineCysC

5、07

蛋氨酸

methionine

MetM

5、74天冬酰胺

asparagineAsnN

5、41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5、65

蘇氨酸

threonineThrT5、602、極性中性氨基酸大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜天冬氨酸

asparticacidAspD

2、97谷氨酸

glutamicacidGluE

3、22賴氨酸

lysineLysK

9、74精氨酸

arginineArgR

10、76組氨酸

histidineHisH

7、593、酸性氨基酸4、堿性氨基酸

半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH(四)氨基酸得理化性質(zhì)1、兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸就是兩性電解質(zhì),其解離程度取決于所處溶液得酸堿度。等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)

在某一pH得溶液中,氨基酸解離成陽離子與陰離子得趨勢(shì)及程度相等,成為兼性離子,呈電中性。此時(shí)溶液得pH值稱為該氨基酸得等電點(diǎn)。pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸得兼性離子陽離子陰離子2、紫外吸收色氨酸、酪氨酸得最大吸收峰在280nm附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基,所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm得光吸收值就是分析溶液中蛋白質(zhì)含量得快速簡便得方法。芳香族氨基酸得紫外吸收3、茚三酮反應(yīng)氨基酸與茚三酮水合物共熱,可生成藍(lán)紫色化合物,其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸得含量存在正比關(guān)系,因此可作為氨基酸定量分析方法。三、肽*肽鍵(peptidebond)就是由一個(gè)氨基酸得

-羧基與另一個(gè)氨基酸得

-氨基脫水縮合而形成得化學(xué)鍵。(一)肽(peptide)+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵*肽就是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成得化合物。*兩分子氨基酸縮合形成二肽,三分子氨基酸縮合則形成三肽……*肽鏈中得氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全,被稱為氨基酸殘基(residue)。*由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成得肽稱為寡肽(oligopeptide),由更多得氨基酸相連形成得肽稱多肽(polypeptide)。N末端:多肽鏈中有自由氨基得一端C末端:多肽鏈中有自由羧基得一端多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)就是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成得一種結(jié)構(gòu)。N末端C末端牛核糖核酸酶(二)幾種生物活性肽

1、谷胱甘肽(glutathione,GSH)GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH得臨床作用:解毒與抗氧化能力

就是臨床上重要得保肝藥物、

第二節(jié)蛋白質(zhì)得分子結(jié)構(gòu)

TheMolecularStructureofProtein蛋白質(zhì)得分子結(jié)構(gòu)包括

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)高級(jí)結(jié)構(gòu)定義蛋白質(zhì)得一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸得排列順序。一、蛋白質(zhì)得一級(jí)結(jié)構(gòu)主要得化學(xué)鍵肽鍵,有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。一級(jí)結(jié)構(gòu)就是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象與特異生物學(xué)功能得基礎(chǔ)。二、蛋白質(zhì)得空間結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈(R基團(tuán))的構(gòu)象

。二級(jí)結(jié)構(gòu)定義:

主要得化學(xué)鍵:

氫鍵

(一)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)肽單元參與肽鍵得6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面,C

1與C

2在平面上所處得位置為反式(trans)構(gòu)型,此同一平面上得6個(gè)原子構(gòu)成了所謂得肽單元(peptideunit)

。蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)得基本形式

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

(1)

-螺旋(2)

-折疊(3)

-轉(zhuǎn)角與無規(guī)卷曲

-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲就是用來闡述沒有確定規(guī)律性得那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。(二)蛋白質(zhì)得三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學(xué)鍵整條肽鏈中全部氨基酸殘基得相對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間得排布位置。定義亞基之間得結(jié)合力主要就是疏水作用,其次就是氫鍵與離子鍵。(三)蛋白質(zhì)得四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中各亞基得空間排布及亞基接觸部位得布局與相互作用,稱為蛋白質(zhì)得四級(jí)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈,每一條多肽鏈都有完整得三級(jí)結(jié)構(gòu),稱為蛋白質(zhì)得亞基(subunit)。血紅蛋白得四級(jí)結(jié)構(gòu)

肌紅蛋白與血紅蛋白的結(jié)構(gòu)蛋白結(jié)構(gòu)得層次總結(jié)三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能得關(guān)系TheRelationofStructureandFunctionofProtein鐮形紅細(xì)胞SickleCell一級(jí)結(jié)構(gòu)就是空間構(gòu)象得基礎(chǔ)(一)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能得關(guān)系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),無活性二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能得關(guān)系第三節(jié)蛋白質(zhì)得理化性質(zhì)與分離純化ThePhysicalandChemicalCharactersandSeparationandPurificationofProtein一、蛋白質(zhì)得兩性電離蛋白質(zhì)分子除兩端得氨基與羧基可解離外,氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán),在一定得溶液pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷得基團(tuán)。*蛋白質(zhì)得等電點(diǎn)(isoelectricpoint,pI)當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí),蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子得趨勢(shì)相等,即成為兼性離子,凈電荷為零,此時(shí)溶液得pH稱為蛋白質(zhì)得等電點(diǎn)。二蛋白質(zhì)得膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一,分子量可自1萬至100萬之巨,其分子得直徑可達(dá)1～100nm,為膠粒范圍之內(nèi)。*蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定得因素顆粒表面電荷水化膜+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)得聚沉三、蛋白質(zhì)得變性、沉淀與凝固*蛋白質(zhì)得變性(denaturation)在某些物理與化學(xué)因素作用下,其特定得空間構(gòu)象被破壞,也即有序得空間結(jié)構(gòu)變成無序得空間結(jié)構(gòu),從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變與生物活性得喪失。造成變性得因素變性的本質(zhì)——

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)。引起蛋白質(zhì)變性得原因可分為物理與化學(xué)因素兩類。物理因素可以就是加熱、加壓、乙醇、丙酮、紫外線照射、超聲波得作用等;化學(xué)因素有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑十二烷基磺酸鈉(SDS)等。應(yīng)用舉例臨床醫(yī)學(xué)上,變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。1、加熱、加壓。2、75%乙醇。3、紫外燈照射4、重金屬離子中毒得高蛋白洗胃。5、生物堿試劑檢測(cè)蛋白尿。此外,低溫防止蛋白質(zhì)變性也就是有效保存蛋白質(zhì)制劑(如疫苗等)得必要條件。

若蛋白質(zhì)變性程度較輕,去除變性因素后,蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有得構(gòu)象與功能,稱為復(fù)性(renaturation)。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),無活性*蛋白質(zhì)沉淀在一定條件下,蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外,肽鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集,因而從溶液中析出。變性得蛋白質(zhì)易于沉淀,有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀,但并不變性。*蛋白質(zhì)得凝固作用(proteincoagulation)蛋白質(zhì)變性后得絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固得凝塊,此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸與強(qiáng)堿中。

四、蛋白質(zhì)得紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵得酪氨酸與色氨酸,因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)得OD280與其濃度呈正比關(guān)系,因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。五、蛋白質(zhì)得呈色反應(yīng)⒈茚三酮反應(yīng)(ninhydrinreaction)

蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生得氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。⒉雙縮脲反應(yīng)(biuretreaction)蛋白質(zhì)與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)稱為雙縮脲反應(yīng),雙縮脲反應(yīng)可用來檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。1、丙酮沉淀、鹽析*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)就是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液,使蛋白質(zhì)表面電荷被中與以及水化膜被破壞,導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。六、蛋白質(zhì)得分離與純化2、電泳蛋白質(zhì)在高于或低于其pI得溶液中為帶電得顆粒,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)到分離各種蛋白質(zhì)得技術(shù),稱為電泳(elctrophoresis)

。根據(jù)支撐物得不同,可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。幾種重要得蛋白質(zhì)電泳*SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳,常用于蛋白質(zhì)分子量得測(cè)定。*等電聚焦電泳,通過蛋白質(zhì)等電點(diǎn)得差異而分離蛋白質(zhì)得電泳方法。*雙向凝膠電泳就是蛋白質(zhì)組學(xué)研究得重要技術(shù)。3、透析及超濾法*透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開得方法。*超濾法

應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過有一定截留分子量得超濾膜,達(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液得目得。4、層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)得原理待分離蛋白質(zhì)溶液(流動(dòng)相)經(jīng)過一個(gè)固態(tài)物質(zhì)(固定相)時(shí),根據(jù)溶液中待分離得蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親與力