生物化學(xué)蛋白質(zhì)

1、（三）一級結(jié)構(gòu)的種屬差異與分子進化 不同生物細胞色素C的氨基酸差異數(shù)（以人為基數(shù)） 差異數(shù) 差異數(shù) 黑猩猩 0 響尾蛇 14 猴子 1 海龜 15 免 9 金槍魚 21 豬 10 小麥 35 牛 10 酵母 51 狗 11 驢 12 雞 13,動物體細胞色素C一級結(jié)構(gòu)的進化樹 圖中的數(shù)字表示該類動物與其祖先相比細胞色素C一級結(jié)構(gòu)氨基酸殘基的差異數(shù),（四）一級結(jié)構(gòu)與分子病 例鐮刀狀紅細胞貧血 HbA 肽鏈 N-Val .his .leu .thr .pro .glu .glu .C (146) HbS 肽鏈 N-Val .his .leu .thr .pro .val .glu .C (146)

2、 這種由蛋白質(zhì)分子異常引起的疾病，稱分子病,肌紅蛋白與血紅蛋白的帶氧曲線 肌紅蛋白的氧飽和曲線為距形雙曲線,血氧飽和度為20%時仍能帶氧,肌肉 缺氧時(氧飽和度為5%)大量釋放氧,以供肌肉收縮需要;血紅蛋白的氧飽和曲線 為S形曲線,表明血紅蛋白四個亞基對氧的結(jié)合具有正協(xié)同效應(yīng)。,血紅素與氧結(jié)合：血紅素是4個吡咯環(huán)形成的鐵卟啉化合物，2價鐵離子居于中央。鐵離子有6個配位鍵，其中4個與4個吡咯環(huán)的N原子相連，1個與F8（-螺旋F中第8個殘基）組氨酸（93）相結(jié)合，氧分子則與第6個配位鍵相結(jié)合，血紅素未結(jié)合氧時，F(xiàn)e偏離卟啉平面約0.06nm，偏向-螺旋F8組氨酸側(cè)，當結(jié)合氧后，F(xiàn)e被拉入卟啉環(huán)中，

3、這樣帶動F8發(fā)生位移，進而引發(fā)一系列構(gòu)象改變。,氧分子與血紅蛋白的結(jié)合具有正協(xié)同效應(yīng) 緊張態(tài)（T態(tài)）：鐵原子偏離卟啉平面約0.06nm,偏向F8 His側(cè)， 121與22呈雙重對稱排布， 對氧的親和力低。 松弛態(tài)（R態(tài)）：鐵原子被氧分子拉入卟啉環(huán)中， 牽動作用Hb亞基三維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變， 亞基間鹽鍵斷裂，亞基間結(jié)合疏松， 121與22 之間移位15， 對氧的親和力高。,正常朊病毒蛋白結(jié)構(gòu) （顯示-螺旋）,朊病毒結(jié)構(gòu) （顯示-片層結(jié)構(gòu)）,朊病毒蛋白（prion protein, PrP）存在于人體神經(jīng)原、神經(jīng)膠質(zhì)細胞等多種細胞的細胞膜上的糖蛋白。朊病毒是正常朊病毒蛋白空間構(gòu)象由螺旋變成折疊所致。

4、朊病毒本身不能自我復(fù)制，但可以攻擊大腦的正常朊病毒蛋白，使之構(gòu)象改變并與其結(jié)合，形成朊病毒二聚體、四聚體。周而復(fù)始，腦組織中朊病毒不斷積蓄，造成腦組織發(fā)生退行性病變。,第 四 節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其提取、純化原理,（一）蛋白質(zhì)的兩性電離 NH+3 NH+ 3 NH3 P P P COOH COO- COO-,蛋白質(zhì)的陽離子 蛋白質(zhì)的兼性離子 蛋白質(zhì)的陰離子 （等電點）,+OH-,+H+,+OH-,+H+,蛋白質(zhì)膠體的性質(zhì)： （1）粘度大 （2）擴散速率慢 （3）不能透過半透膜,水化膜:帶電物質(zhì)在水中存在時形成的界限膜, 有固定作用,使物質(zhì)具有不能自由通透性, 使蛋白不易沉淀,蛋白質(zhì)的沉淀、變

5、性、凝固,穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水膠體性質(zhì)的兩個因素： 水化膜 顆粒表面電荷,Denaturation( 變性),定義: 蛋白質(zhì)的特定空間構(gòu)象被破壞,從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性喪失,稱蛋白質(zhì)變性.,變性蛋白質(zhì)理化性質(zhì)： （1）溶解度降低 （2）粘度增加，結(jié)晶能力消失 （3）生物活性喪失 （4）容易被蛋白酶水解,酚試劑呈色反應(yīng)（Lowry test）：除蛋白質(zhì)分子 中肽鍵與堿性Cu2+發(fā)生二縮脲反應(yīng)外，蛋 白質(zhì)分子中的色氨酸與酪氨酸殘基還將試 劑中的磷鎢酸和磷鉬酸鹽還原生成藍色化 合物（鉬藍）,蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與常用的純化方法,理化性質(zhì) 相應(yīng)的分離純化方法 分子大小和形態(tài) 差速離心、超濾、分子篩、透

6、析 溶解度 鹽析、萃取、分配層析、結(jié)晶 電荷差異 電泳、等電聚焦電泳、離子交換層析 生物功能專一性 親和層析,A：根據(jù)蛋白質(zhì)分子大小分離純化蛋白質(zhì),透 析,B：改變蛋白質(zhì)溶解度分離蛋白質(zhì),根據(jù)各種蛋白質(zhì)在一定的pH環(huán)境下所帶電荷種類 與數(shù)量不同的特點，將不同蛋白質(zhì)予以分離。 常用的方法有： 電泳 離子交換層析 等電聚焦,C：根據(jù)蛋白質(zhì)電荷性質(zhì)的分離方法,電 泳：帶電物質(zhì)在外加電場作用下 向相反電極移動的現(xiàn)象,等電聚焦（isoelectric focusing,IEF）:,在具有pH梯度的電場中進行的電泳。每種蛋白質(zhì)均有其特定的等電點，在pH呈梯度的電場中，按其等電點不同，帶有不同的電荷，于是向

7、與其帶電相反的電極方向泳動。這樣，在電泳時某一蛋白質(zhì)遷移到電場中某一處的pH等于其等電點時，該蛋白質(zhì)便因不帶電荷而停止泳動。這樣，各種蛋白質(zhì)按其等電點不同得以分離。,+ (H2SO4),(NaOH),pH3,pH10,+ (H2SO4),(NaOH),pI 4.5 5.1 6.0 7.9 8.1,pH3,pH10,將第一相膠條 加到第二相電 泳中，走向與 第一相垂直,雙向電泳（two dimensional electrophoresis）：,離子交換層析(ion exchange chromatography)：,凝膠過濾（gel filtration）： 凝膠過濾又稱分子篩層析，在層析柱內(nèi)

8、填充惰性的 微孔膠粒（如交聯(lián)葡聚糖），將蛋白質(zhì)溶液加入柱上部 后，小分子物質(zhì)通過膠粒的微孔進入膠粒，向下流動的 路徑加長，移動緩慢；大分子物質(zhì)不能或很難進入膠粒 內(nèi)部，通過膠粒間的空隙向下流動，其流動的路徑短， 移動速度較快，從而達到按不同分子量將溶液中各組分 分開的目的,丹酰氯法檢測多肽鏈N-端示意圖,蛋白質(zhì)組：一個組織或一個細胞中基因組所表達的全部 蛋白質(zhì)，或在特定條件下，一個細胞內(nèi)所存 在的所有蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)組與基因組的差別： 基因組：代表一個生物細胞內(nèi)的全部基因和染色體的核 苷酸組成。同一個體的所有體細胞均具有均一 的基因組，不受機體狀態(tài)的影響。,蛋白質(zhì)組： 不能從基因組簡單推出一個細

9、胞蛋白質(zhì)組組成，因細胞不是對所有基因同時表達；表達的基因因表達的mRNA不同，可翻譯出不同蛋白質(zhì)；同一蛋白質(zhì)前體經(jīng)不同剪接表現(xiàn)出不同的蛋白質(zhì)；同一種蛋白質(zhì)在不同的代謝調(diào)節(jié)條件下可表現(xiàn)出不同的構(gòu)象和不同的修飾。 同一個體的不同發(fā)育期中因基因的開關(guān)，同一組織或細胞中的 蛋白質(zhì)組組成不同；同一生長時期的不同組織器官的細胞中基因表 達不同，產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)組；不同的生理狀況（飽食、禁食、 應(yīng)激等）不同的基因表達出不同的蛋白質(zhì)組組成；不同的病理（腫 瘤、炎癥等）條件下不同基因開放而表達出不同的蛋白質(zhì)組；環(huán) 境因素（藥物等）均可影響細胞內(nèi)蛋白質(zhì)組的組成。 所以，組織器官的蛋白質(zhì)組具有多樣性、多變性和可調(diào)節(jié)性， 具有不同時、空的差異和深受機體內(nèi)、外條件的影響。,蛋白質(zhì)組學(xué) 研究和闡述在不同條件下，蛋白質(zhì)組中全部蛋白質(zhì)的 結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與功能，影響因素