第三章 蛋白質(zhì)化學.ppt

1、第三章 蛋白質(zhì)化學,本章主要內(nèi)容,蛋白質(zhì)概述 氨基酸化學 蛋白質(zhì)的共價結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì),重點、難點分析,重點： 蛋白質(zhì)中的一些基本概念； 二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)及三個字母縮寫； 氨基酸的兩性解離及pI，紫外吸收特性； 肽鍵的特性、構(gòu)象與構(gòu)型的區(qū)別；一二三四級結(jié)構(gòu)； 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（血紅蛋白）； 蛋白質(zhì)的性質(zhì)。 難點： 蛋白質(zhì)二、三、四級結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。,3.1 蛋白質(zhì)概述,P157,en.什么是蛋白質(zhì)??？,蛋白質(zhì)（protein）是由許多-氨基酸通過肽鍵相連形成的生物大分子含氮化合物。,蛋白質(zhì)：是一切生物體中普遍存在的，由天然氨基

2、酸通過肽鍵連接而成的生物大分子；其種類繁多，各具有一定的相對分子質(zhì)量，復雜的分子結(jié)構(gòu)和特定的生物功能；是表達生物遺傳性狀的一類主要物質(zhì)。,3.1.1 概念,1.蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)必不可少的重要成分,3.1.2 存在與功能,2.蛋白質(zhì)是一種生物功能的主要體現(xiàn)者P160,（1）酶的催化作用 （2）調(diào)節(jié)作用(多肽類激素) （3）運輸功能 （4）運動功能 （5）保護作用(干擾素、毒蛋白) （6）接受、傳遞信息的受體 （7）儲藏能量 （8）組成結(jié)構(gòu),碳 50-55 氫 6-8 氧 20-23 氮 15-17 硫 03 其他 微 量,3.1.3 組成,1. 元素組成P157,其中 N含量16,蛋白質(zhì)含量氮含

3、量/16蛋白氮6.25,蛋白質(zhì)含量？,凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量的理論依據(jù),2. 結(jié)構(gòu)組成,氨基酸是組成蛋白質(zhì)多肽鏈 的基本結(jié)構(gòu)單位。,1 形狀 球狀蛋白質(zhì) eg：血液中的血紅蛋白 纖維狀蛋白質(zhì) eg：羽毛中的角蛋白 膜蛋白 eg：細胞膜中蛋白 2 組成 單純蛋白質(zhì) eg： 血清白蛋白 成分 綴合蛋白質(zhì) eg： 糖蛋白 3 功能 活性蛋白 eg：激素 酶 非活性蛋白 eg：膠原蛋白 4 肽鏈 單體蛋白質(zhì) eg：溶菌酶 數(shù)目 寡聚蛋白 eg：己糖激酶（4） 多聚蛋白 eg：谷酰胺合成酶（12亞基）,3.1.4 分類P158,3.2.1 氨基酸的結(jié)構(gòu),3.2.2 氨基酸的分類,3.2.3 氨基酸的性

4、質(zhì),3.2 氨基酸化學,P123,3.2.1 氨基酸的結(jié)構(gòu),氨基酸（amino acid）是蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子。,是指含有氨基的羧酸。,什么是氨基酸？,氨基酸是含有氨基和羧基的一類有機化合物的通稱。 天然氨基酸現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的有180多種，但是參與蛋白質(zhì)組成的基本氨基酸（常見氨基酸）共有 種。 參與蛋白質(zhì)合成的氨基酸稱為蛋白質(zhì)氨基酸，反之則為非蛋白質(zhì)氨基酸。,20種氨基酸它們都有共同的基本結(jié)構(gòu)，屬于L-氨基酸。,20,（脯氨酸除外）,氨基酸（amino acid）,氫原子,氨基,羧基,側(cè)鏈基團,-碳原子,基本結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)通式,R側(cè)鏈基團,20種氨基酸的不同在于側(cè)鏈基團R-的不同。,1 脯氨酸 proli

5、ne (Pro),唯一的一種亞氨基酸,P124,2 甘氨酸 Glycine (Gly),分子量最小的氨基酸，沒有旋光性。,除甘氨酸外，均是L-氨基酸。,3 丙氨酸 alanine (Ala),4 纈氨酸 valine (Val),5 亮氨酸 leucine(Leu),6 異亮氨酸 isoleucine(Ile),7 甲硫氨酸 （蛋氨酸）methionine （Met）,含S的氨基酸,8 半胱氨酸 cysteine (Cys),巰基,半胱氨酸,+,胱氨酸,二硫鍵,-HH,半胱氨酸,9 絲氨酸 serine (Ser),10 蘇氨酸 (Thr) threonine,帶有OH的氨基酸,11 酪氨酸

6、tyrosine (Tyr),帶有羥基的芳香族氨基酸,12 苯丙氨酸 phenylalanine (Phe),13 色氨酸 tryptophan (Trp),吲哚環(huán),具有雜環(huán)的芳香族氨基酸,14 組氨酸 （His） histidine,Pro 也屬于雜環(huán)氨基酸,15 天冬氨酸 (Asp) aspartic acid,16 谷氨酸 (Glu) glutamic acid,R側(cè)鏈上還有一個羧基的氨基酸,17 天冬酰胺 (Asn) asparagine,18 谷酰胺 (Gln) glutamine,唯有的兩個酰胺,比較天冬酰胺和天冬氨酸,Asn,Asp,19 精氨酸 arginine （Arg）,2

7、0 賴氨酸 lysine （Lys）,R側(cè)鏈上還有一個氨基的氨基酸,總結(jié),屬于芳香族氨基酸的是：,色氨酸Trp、酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe,屬于亞氨基酸的是：,脯氨酸Pro,含硫氨基酸包括：,半胱氨酸Cys、甲硫氨酸Met,分子量最小的氨基酸是,甘氨酸Gly,能形成二硫鍵的氨基酸是,半胱氨酸Cys,含二羧基一氨基的氨基酸有,谷氨酸Glu、天冬氨酸Asp,含二氨基一羧基的氨基酸有,精氨酸Arg、賴氨酸Lys,纈氨酸(Val) 異亮氨酸(Ile) 亮氨酸(Leu) 苯丙氨酸(Phe) 蘇氨酸(Thr) 賴氨酸(Lys) 蛋氨酸(Met) 色氨酸(Trp) 嬰兒時期所需: 精氨酸(Arg)、組氨酸

8、(His) 早產(chǎn)兒所需：色氨酸(Trp)、半胱氨酸(Cys),人體所需的八種必需氨基酸包括：,“攜一兩本書來看噻”,不常見的蛋白質(zhì)氨基酸,非蛋白質(zhì)氨基酸,-,3.2.2 氨基酸的分類,P125,R-: 脂肪族，芳香族等非極性側(cè)鏈基團。,包括丙氨酸Ala、纈氨酸Vla、亮氨酸Leu、異亮氨酸Ile、苯丙氨酸Phe、色氨酸Trp或Try、甲硫氨酸Met、脯氨酸Pro 共8種。,1、非極性氨基酸,R：極性側(cè)鏈基團，如-CH2- OH、 -CH2-SH等。,包括甘氨酸 Gly、絲氨酸Ser、蘇氨酸Thr、酪氨酸Tyr、半胱氨酸Cys、天冬酰胺Asn，谷酰胺Gln 共7種。,2、極性氨基酸,不帶電荷,帶

9、電荷,R- 含有-COOH，可解離H帶負電荷。,天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu共2種。,R- 含有NH2，可接受H帶正電荷。,精氨酸Arg、組氨酸His、賴氨酸Lys 共3種。,3.2.3.1 物理性質(zhì) 1、形態(tài)： 常見氨基酸均為無色結(jié)晶，其形狀因構(gòu)型而異。 2、溶解性： 各種氨基酸在水中的溶解度差別很大，并能溶解于稀酸或稀堿中，但不能溶解于有機溶劑。通常酒精能把氨基酸從其溶液中沉淀析出。,3.2.3 氨基酸的性質(zhì),3、熔點： 氨基酸的熔點極高，一般在200以上。 4、味感： 其味隨不同氨基酸有所不同，有的無味、有的為甜、有的味苦，谷氨酸的單鈉鹽有鮮味，是味精的主要成分。,5、旋光性,除甘氨酸外

10、，都具有旋光性。左旋用（-）表示，右旋用（）表示。,在近紫外區(qū)(220-400nm)只有酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe和色氨酸Trp有吸收光的能力。,6、光吸收,酪氨酸最大吸收波長在275nm 苯丙氨酸最大吸收波長在257nm 色氨酸最大吸收波長在280nm,蛋白質(zhì)的紫外吸收峰在 280nm,水溶液或結(jié)晶狀態(tài)時，氨基酸是以兩性離子形式存在的。,兩 性 離 子,3.2.3.2 兩性解離,pH 1 7 10 凈電荷 +1 0 -1 正離子 兩性離子 負離子,在不同的pH條件下，兩性離子的狀態(tài)也隨之發(fā)生變化,pHpI,pHpI,凈電荷為正 正離子AA+,氨基酸所帶電荷取決于溶液的pH值。,凈電荷為0兩

11、性離子AA0,凈電荷為負負離子AA-,兩性解離過程,氨基酸分子所帶的-NH3+和-COO-數(shù)目相等時溶液的pH值即為該氨基酸的等電點，簡稱pI。,pH pI 正電荷 兩性離子 負電荷 負極移動（電場中） 不移動 正極移動,氨基酸的等電點,溶液的pH偏離pI越遠，氨基酸帶凈電荷越多，在電場中越容易分離。,當溶液pH=pI時，氨基酸溶解度最小，容易聚集沉淀。,應(yīng)用：,丙氨酸Ala的 pI6.02，在pH10時，在電場中向（ ）極移動。,答案：正,自測,pI值決定于兩性離子兩邊的pK值的算術(shù)平均值。,等電點計算,P134,3.2.3.3 主要化學性質(zhì),1）、甲醛反應(yīng),二羥甲基衍生物,1、- NH2的

12、反應(yīng),應(yīng)用：氨基酸定量分析甲醛滴定法 （間接滴定）,測定蛋白質(zhì)的水解速度,2）Sanger反應(yīng),應(yīng)用：鑒定多肽或蛋白質(zhì)的N-末端氨基酸,3） Edman反應(yīng),蛋白質(zhì)順序自動分析儀測序原理,此法的特點是能夠不斷重復循環(huán)，將肽鏈N-端 氨基酸殘基逐一進行標記和解離。,氨基酸與堿作用可生成鹽，例如與氫氧化鈉反應(yīng)得到氨基酸鈉鹽。 氨基酸與醇反應(yīng)，可得到相應(yīng)的酯。,2、- COOH的反應(yīng),1）成鹽、成酯反應(yīng),2）脫羧基反應(yīng),生物體中氨基酸經(jīng)脫羧酶作用，釋放出CO2，并生成相應(yīng)的一級胺。,1）茚三酮反應(yīng),3、- NH2和- COOH的反應(yīng),應(yīng)用：氨基酸定量分析（先用紙層析法分離再顯色）；氨基酸自動分析儀：

13、用陽離子交換樹脂，將樣品中的氨基酸分離，自動定性定量，記錄結(jié)果。,脯氨酸是亞氨基酸，生成黃色化合物,構(gòu) 成 多 肽 鏈 最 主 要 的 鍵,-H2O,2）成肽反應(yīng),應(yīng)用：人工合成多肽鏈,肽 肽鍵 多肽鏈 天然活性肽 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu),3.3 蛋白質(zhì)的共價結(jié)構(gòu),3.3.1 基本概念,肽：是氨基酸的線性聚合物，也稱肽鏈（peptide chain）。蛋白質(zhì)是由一條或多條具有確定氨 基酸序列的多肽鏈構(gòu)成的生物大分子物質(zhì)。,多 肽 （鏈）：多個氨基酸殘基之間以肽鍵連接起 （polypeptide） 來的鏈狀化合物叫多肽或多肽鏈。,肽鍵（peptide bond）：,一個氨基酸的氨基與另一個氨基酸的羧基

14、之間失水形成的酰胺鍵稱為肽鍵，所形成的化合物稱為肽。是蛋白質(zhì)中氨基酸間最基本的連接方式。,肽鍵,肽基（peptide group）或 肽單位(peptide unit),肽鏈中的酰胺基（CONH）稱為肽基或肽單位。,1.在多肽鏈中，氨基酸殘基按一定的順序排列，這種排 列順序稱為氨基酸順序。 2.通常在多肽鏈的一端含有一個游離的-氨基，稱為氨 基端或N-端；在另一端含有一個游離的-羧基，稱為 羧基端或C-端。 3.氨基酸的順序是從N-端的氨基酸殘基開始，以C-端氨 基酸殘基為終點的排列順序。如上述五肽可表示為： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln,二肽（dipeptide） 寡肽 （olig

15、opeptide） 多肽（polypeptide） 氨基酸殘基 （amino acid residue）,在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位。但是，也有許多分子量比較小的肽以游離狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱為活性肽（active peptide）。 如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。,3.3.2 天然活性肽,P167,還原型谷胱甘肽（谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，縮寫GSH）,氧化型谷胱甘肽（GSSG）,二硫鍵,牛催產(chǎn)素和牛升壓素 促腎上腺皮質(zhì)激素 腦啡肽 膽囊收縮素 胰高血糖素,問：Ala-Leu與LeuAla是否為 同一肽？,不是,蛋

16、白質(zhì)的共價結(jié)構(gòu)也稱蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)或初級結(jié)構(gòu)，指多肽鏈中氨基酸的排列順序。,3.3.3 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu),1、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)包括： (1)組成蛋白質(zhì)的多肽鏈 數(shù)目; (2)多肽鏈的氨基酸排列 順序; (3)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)。,化學鍵：肽鍵、二硫鍵,維持一級結(jié)構(gòu)的化學鍵,2、舉例,牛胰核糖核酸酶A的一級結(jié)構(gòu),多肽鏈的拆分,測定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目,二硫鍵的斷裂,測定每條多肽鏈的氨基酸組成,分析多肽鏈的N-末端,多肽鏈斷裂成多個肽段,測定每個肽段的氨基酸順序,確定肽段在多肽鏈中的次序,確定原多肽鏈重二硫鍵的位置,

17、3、測序步驟,蛋白質(zhì)序列測定,前期準備 蛋白質(zhì)變性 標記二硫鍵 末端分析 分析片段 剪切片段 Edman降解 重組序列 拼接序列 確定二硫鍵,練習：,問：一個四肽，經(jīng)胰蛋白酶水解得兩個片段，一個片段在280nm附近有強的光吸收，并且Pauly反應(yīng)和坂口反應(yīng)（檢測胍基的）呈陽性。另一片段用溴化氰處理釋放出一個與茚三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸。寫出此四肽的氨基酸序列。,P195,解：1）胰蛋白酶水解特點是只斷裂Lys和Arg的羧基端肽鍵；2）在280nm附近有強光吸收的氨基酸是Tyr；3）含胍基的氨基酸是Arg；4）溴化氰處理只斷裂Met的羧基端肽鍵；5）與茚三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸是Pro。,答：此四肽

18、的氨基酸序列為Tyr-Arg-Met-Pro。,作業(yè)：,看書168175頁 總結(jié)酶法和化學斷裂法處理肽鏈的專一性 通過195頁練習題2、4、6、7，加深理解和記憶各種肽鏈處理法的專一性，掌握肽鏈一級結(jié)構(gòu)測序的原理和方法。,同源蛋白：是指在不同有機體中實現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì)。同源蛋白中的一級結(jié)構(gòu)中有許多位置的氨基酸對所有種屬來說都是相同的，稱為不變殘基（invariable residues）；其他位置的氨基酸稱可變殘基（variable residues）。不同種屬的可變殘基有很大變化。可用于判斷生物體間親緣關(guān)系的遠近。,4、同源蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的種屬差異與生物進化,P181,例：細胞色素C 60

19、 個物種中，有 27 個位置上的氨基酸殘基完全不變，是維持其構(gòu)象中發(fā)揮特有功能所必要的部位，屬于不變殘基?？勺儦埢赡茈S著進化而變異，而且不同種屬的細胞色素 C氨基酸差異數(shù)與種屬之間的親緣關(guān)系相關(guān)。親緣關(guān)系相近者，氨基酸差異少，反之則多（進化樹）。,P182,黃色： 不變殘基（invariable residues） 藍色 ： 保守氨基酸（conservative residues） 未標記：可變殘基（variable residues）,蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)又稱為蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)或高級結(jié)構(gòu)。是指蛋白質(zhì)多肽鏈沿一定方向折疊、盤繞形成的特有空間構(gòu)象。,3.4 蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu),構(gòu)象：是用來表示一個多

20、肽結(jié)構(gòu)中一切原子沿共價 鍵轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的不同空間排列，這種構(gòu)象的 改變會牽涉到氫鍵的形成和破壞，但不致使 共價鍵破壞。,構(gòu)型與構(gòu)象的比較,構(gòu)型：在一個化合物分子中原子的空間排列，這 種排列的改變會牽涉到共價鍵的形成和破 壞，但與氫鍵無關(guān)。例如單糖的-，-型、 氨基酸的D-和L-型，都是構(gòu)型。,肽平面：肽鍵的4個原子和與之相連的2個C形成肽 平面，是多肽鏈主鏈骨架的重復單位。,3.4.1 肽平面 (peptide plane),肽平面及其旋轉(zhuǎn),次級鍵,離 子 鍵,氫 鍵,范德華力,疏水作用力,3.4.2 穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力,P201,氫鍵、范德華力、疏水相互作用力、離子鍵，均為次級鍵 氫鍵

21、、范德華力雖然鍵能小，但數(shù)量大 疏水相互作用力對維持三級結(jié)構(gòu)特別重要 離子鍵數(shù)量少 二硫鍵對穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象很重要，二硫鍵越多，蛋白質(zhì)分子構(gòu)象越穩(wěn)定,a鹽鍵（離子鍵 ） b氫鍵 c疏水作用力 d 范德華力 e二硫鍵,蛋白質(zhì)分子中的共價鍵與次級鍵 一級結(jié)構(gòu)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),維系蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵 維系蛋白質(zhì)分子的二級結(jié)構(gòu)：氫鍵 維系蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)：疏水作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵 維系蛋白質(zhì)分子的四級結(jié)構(gòu)：范德華力、鹽鍵,主要的化學鍵： 氫鍵,常見的二級結(jié)構(gòu)元件：包括-螺旋 、-折疊、-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲組成空間結(jié)構(gòu)單元。,蛋白質(zhì)多肽鏈本身的折疊和盤繞方式

22、。,3.4.3 二級結(jié)構(gòu),無規(guī)則卷曲（random coil）,常見的二級結(jié)構(gòu)元件,存在于纖維狀蛋白質(zhì)（-角蛋白：皮膚、毛發(fā)、指甲、和角）和球狀蛋白質(zhì)中。,3.4.3.1 -螺旋（ -helix）,-螺旋,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. 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3.6個氨基酸殘基；兩個氨基酸之間的距離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胺基團的-NH基形成氫鍵。 蛋白質(zhì)分子為右手-螺旋。,存在

23、于纖維狀蛋白質(zhì)（ -角蛋白：蠶絲、蜘蛛絲中絲心蛋白）和球蛋白中。,3.4.3.2 -折疊（ - pleated sheet）,-折疊有兩種類型。一種為平行式（parallel），即所有肽鏈的N-端都在同一邊。另一種為反平行式（ antiparallel ），即相鄰兩條肽鏈的方向相反。,平行-折疊結(jié)構(gòu)（所有肽鏈N端都在同側(cè)）,反平行-折疊結(jié)構(gòu)（肽鏈N端一順一反排列）,又稱-彎曲（ - bend）、發(fā)夾結(jié)構(gòu)（hairpin structure），存在于球蛋白中。,3.4.3.3 -轉(zhuǎn)角（ - turn）,在-轉(zhuǎn)角部分，由四個氨基酸殘基組成。四個形成轉(zhuǎn)角的殘基中，第三個一般均為甘氨酸殘基彎曲處的第一

24、個氨基酸殘基的 -C=O 和第四個殘基的 N-H 之間形成氫鍵，形成一個穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。,一般由四個氨基酸組成，常見氨基酸： Pro,Gly 以主鏈間氫鍵維持穩(wěn)定。,多肽鏈中180度回折處形成的特定構(gòu)象。,-轉(zhuǎn)角要點,沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)，存在于球狀蛋白質(zhì)中。（常常是酶的功能部位）,3.4.3.4 無規(guī)卷曲（randon coil）,若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起，相互作用，形成有規(guī)則的（在空間上可辨認的）二級結(jié)構(gòu)組合體稱為超二級結(jié)構(gòu)（super-secondary structure）。,常見類型：、,3.4.4 超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域,組合 組合,發(fā)夾,結(jié)構(gòu)域（structural do

25、main）是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。在二級結(jié)構(gòu)或超二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽鏈進一步繞曲折疊形成（空間可以區(qū)分的）三級結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)，近似球狀的三維實體。,細胞色素b 乳酸脫氫酶 免疫球蛋白,在二級結(jié)構(gòu) 、超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域基礎(chǔ)上，多肽鏈進一步盤繞折疊形成更為復雜的球狀實體，叫三級結(jié)構(gòu)。即多肽鏈中所有原子在三維空間的排布方式。 蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)可能含有1個或多個結(jié)構(gòu)域。,3.4.5 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu),P224,疏水作用,包括主鏈和側(cè)鏈的所有原子的空間排布。一般非極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成疏水核，極性側(cè)鏈在分子表面。,鯨肌紅蛋白三級結(jié)構(gòu),兩條及以上具有獨立三級結(jié)構(gòu)的肽鏈通過非共價鍵聚合而成。（每一條肽鏈

26、稱為一個亞基或單體（monomer）。 包括各亞基空間排布及相互關(guān)系。 寡聚蛋白：由兩個或兩個以上亞基聚集而成的蛋白質(zhì)。兩個亞基組成的稱二聚體蛋白，四個組成的稱四聚體蛋白。一個亞基組成的稱單體蛋白質(zhì)。 大多數(shù)寡聚蛋白分子中亞基（單體）數(shù)目為偶數(shù)，尤其以2，4的為多。個別為奇數(shù)。,3.4.6 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu),P242,乙醇脫氫酶（ 2 ）,同一類型亞基組成稱同多聚蛋白（homomultimeric）,血紅蛋白（22）,不同亞基組成稱雜多聚蛋白（heteromultimeric）,3.5 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,自然界中蛋白質(zhì)主要以球狀蛋白質(zhì)形式存在，然而球狀蛋白質(zhì)的構(gòu)象不是剛性、靜止的，而是柔

27、性、動態(tài)的。蛋白質(zhì)的功能總是跟蛋白質(zhì)與其他分子（配體）相互作用相聯(lián)系。,組成 結(jié)構(gòu) 功能,例1 鐮刀形細胞貧血病,P266,組成決定結(jié)構(gòu)，改變其功能的典型實例。,患者血紅細胞合成了一種不正常的血紅蛋白（Hb-S）它與正常的血紅蛋白（Hb-A）的差別：僅僅在于鏈的N-末端第6位殘基發(fā)生了變化。（Hb-A）第6位殘基是極性谷氨酸殘基,（Hb-S）中換成了非極性的纈氨酸殘基。使血紅蛋白細胞收縮成鐮刀形，易發(fā)生溶血，輸氧能力下降。（4條鏈574個AA） 這說明了蛋白質(zhì)分子組成與功能關(guān)系的高度統(tǒng)一性,氧與血紅蛋白的結(jié)合是別構(gòu)結(jié)合行為的一個典型例證。 別構(gòu)現(xiàn)象：又稱變構(gòu)效應(yīng)，是指寡聚蛋白與配基結(jié)合，改變蛋

28、白質(zhì)構(gòu)象，導致蛋白質(zhì)生物活性改變的現(xiàn)象。別構(gòu)效應(yīng)具有協(xié)同性，它是細胞內(nèi)最簡單的調(diào)節(jié)方式。,例2 血紅蛋白的空間結(jié)構(gòu)與功能,P257，248,一個亞基與氧結(jié)合后，引起該亞基構(gòu)象改變 進而引起另三個亞基的構(gòu)象改變 整個分子構(gòu)象改變 與氧的結(jié)合能力增加,3.6 蛋白質(zhì)性質(zhì),3.6.1 酸堿性質(zhì)與等電點 3.6.2 分子量與形狀 3.6.3 膠體性質(zhì)與沉淀 3.6.4 變性、復性,蛋白質(zhì)的等電點：蛋白質(zhì)分子所帶的正負電荷量相等，凈電荷為0時，溶液的pH稱為該蛋白質(zhì)的等電點（pI）。,3.6.1 蛋白質(zhì)的酸堿性與等電點,P290,蛋白質(zhì)的等離子點（isoionic point）：沒有其他鹽干擾時，蛋白質(zhì)

29、質(zhì)子供體基團解離出來的質(zhì)子數(shù)與質(zhì)子受體基團結(jié)合的質(zhì)子數(shù)相等時的pH值。,蛋白質(zhì)的等電點遠比氨基酸的等電點復雜,當pH pI時，蛋白質(zhì)帶凈正電荷，在電場中向負極移動。,當pH pI時，蛋白質(zhì)帶凈負電荷，在電場中向正極移動。,溶液的pH偏離蛋白質(zhì)的pI越遠，蛋白質(zhì)帶凈電荷越多，在電場中越容易分離。,在不同的pH環(huán)境下，蛋白質(zhì)的電學性質(zhì)不同。在等電點偏酸性溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶正電荷，在電場中向負極移動；在等電點偏堿性溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負電荷，在電場中向正極移動。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)電泳。,電泳現(xiàn)象,應(yīng)用,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。,3.

30、6.2 蛋白質(zhì)的分子大小與形狀,蛋白質(zhì)是分子量很大的生物分子，相對分子質(zhì)量一般大于10 000。最高可達40 000 000（煙草花葉病毒）。,P291,不同的蛋白質(zhì)分子形狀差別較大，有些蛋白質(zhì)形狀規(guī)則呈對稱的球形，而有些是不對稱的。有的是橢圓體，有的是細長紡錘體。如血纖蛋白原的形狀像一細長的紡錘體。,凝膠過濾層析又稱為分子篩層析，以各種多孔凝膠為固定相，利用溶液組分中的相對分子量的不同而進行分離的技術(shù)。常用凝膠：葡聚糖凝膠，商品名Sephadex,如Sephadex G-75可分離Mr為3000-80000。,原理示意圖：,應(yīng)用,P303,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

31、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、電泳等。,3.6.2 蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)與沉淀,P299,應(yīng)用,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。,利用膠體對半透膜的不可滲透性純化蛋白質(zhì)的方法稱為透析法。,蛋白質(zhì)膠體溶液穩(wěn)定的因素 水化膜、表面電荷,破壞膠體溶液的穩(wěn)定條件，會使蛋白質(zhì)能夠從溶液中沉淀出來。,水化膜,雙電層,破壞蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性，而使蛋白質(zhì)分子在溶劑中凝集成較大的質(zhì)點的現(xiàn)象為蛋白質(zhì)沉淀。,蛋白質(zhì)沉淀,P300,中性鹽沉淀 有機溶劑沉淀 等電點沉淀 重金屬鹽沉淀 生物堿試劑沉淀 加熱變性沉淀,鹽析：加入高濃度的中性鹽使蛋白 質(zhì)

32、從溶液中析出的現(xiàn)象。,1.中性鹽沉淀（鹽析法）,中性鹽：硫酸銨（最常用）,4. 某些酸類和生物堿試劑沉淀：三氯乙酸，苦味酸，鎢酸等,5. 加熱變性沉淀：蛋花湯 6. 等電點沉淀：等電點沉淀分離純化蛋白質(zhì),3. 重金屬鹽沉淀：Ag+,Cu2+,Hg2+,Pb2+,2. 有機溶劑沉淀：冷乙醇、甲醇、丙酮等,變性（denaturation）：天然蛋白質(zhì)受理化因素影響，次級鍵被破壞，致使理化性質(zhì)和生物學活性均有所改變的現(xiàn)象。這表明蛋白質(zhì)的性質(zhì)與它們的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。,3.6.4 蛋白質(zhì)的變性與復性,P233,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，也不可能恢復原有蛋白質(zhì)所具有的性質(zhì)。所以，蛋

33、白質(zhì)的變性通常都伴隨著沉淀發(fā)生。,引起變性的主要因素,變性表現(xiàn)：生物學活性喪失，理化性質(zhì)改變， 易被蛋白酶水解。,物理因素：高溫，高壓，劇烈振蕩，各種射線,化學因素：強酸、強堿，生物堿試劑，去垢 劑，有機溶劑等,復性（renaturation）：蛋白質(zhì)的變性若不超過一定限度，去除變性因素后，蛋白質(zhì)恢復或部分恢復其原有的空間構(gòu)象和生物學功能。,蛋白質(zhì)的組成（元素組成、化學組成）及蛋白質(zhì)含量的測定，蛋白質(zhì)的分類 蛋白質(zhì)的生物學作用：結(jié)構(gòu)蛋白、功能蛋白 二十種氨基酸的結(jié)構(gòu)、分類及名稱（三字縮寫符、單字縮寫符） 氨基酸的重要理化性質(zhì)：兩性解離、茚三酮顯色、與2,4-二硝基氟苯（DNFB）反應(yīng)、與異硫氰

34、酸苯酯（PITC）的反應(yīng),本章小節(jié),5 .蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)：肽、肽鍵、多肽及一級結(jié)構(gòu)的測定原理和步驟 6 .蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)：二級結(jié)構(gòu)單元（ -螺旋、-折疊、 -轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲）、三級與四級結(jié)構(gòu)（超二級結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、亞基）及結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 7 .蛋白質(zhì)的性質(zhì)：兩性解離（等電點、電泳）、大分子性質(zhì)、膠體性質(zhì)、蛋白質(zhì)沉淀（可逆沉淀、不可逆沉淀）、變性和復性,比比誰答得對！,1、下列氨基酸哪個含有吲哚環(huán)？ A 蛋氨酸；B 苯丙氨酸；C 色氨酸；D 結(jié)氨酸；E 組氨酸。 C 2、在pH6.0時，帶正電荷的氨基酸為 A 谷氨酸；B 精氨酸；C 亮氨酸；D 丙氨酸；E 色氨酸。 B,3、氨基酸在等電點時

35、，應(yīng)具有的特點是： A 不具正電荷；B 不具負電荷；C A+B；D 溶解度最大；E 在電場中不移動。 E,4、天冬氨酸的Pk1=2.09，Pk2=3.86，Pk3=9.82，則其等電點為 A 2.09；B 2.97； C 3.86；D 6.84； E 9.82 。 B,5、下列關(guān)于-螺旋的敘述，哪一項是錯誤的？ A 氨基酸殘基之間形成的=C=O與HN=之間的氫鍵使-螺旋穩(wěn)定； B 減弱側(cè)鏈基團R之間不利的相互作用，可使-螺旋穩(wěn)定； C 疏水作用使-螺旋穩(wěn)定； D 在某些蛋白質(zhì)中，-螺旋是二級結(jié)構(gòu)中的一種結(jié)構(gòu)類型； E 脯氨酸的出現(xiàn)可使-螺旋中斷。 C,6、下列哪一項因素不影響蛋白質(zhì)-螺旋的形成

36、？ A、堿性氨基酸相近排列 B、酸性氨基酸相近排列 C、脯氨酸的存在 D、丙氨酸的存在 E、甘氨酸的存在 D,7、下列哪種多聚氨基酸，在生理條件下易形成-螺旋？ A、poly-Val B、poly-Glu C、poly-Lys D、poly-Pro E、poly-Ala E,8、煤氣（指其中的一氧化碳）中毒的主要原因是 A、CO抑制了-SH酶活力 B、CO抑制了膽堿酯酶的活力 C、CO與血紅蛋白結(jié)合導致機體缺氧 D、CO抑制體內(nèi)所有酶的活力 E、以上都不對。 C,9、氨基酸不具有的化學反應(yīng)是： A、雙縮脲反應(yīng) B、茚三酮反應(yīng) C、DNFB反應(yīng) D、PITC 反應(yīng) E、甲醛滴定 A,10、在一個

37、肽平面中含有的原子數(shù)為： A、3 B、4 C、5 D、6 E、7 D,11、加入哪種試劑不會導致蛋白質(zhì)變性？ A、尿素 B、鹽酸胍 C、SDS D、硫酸銨 E、二氧化汞 D 12、不含鐵卟啉輔基的蛋白質(zhì)是 A、過氧化氫酶 B、細胞色素C C、肌紅蛋白 D、血紅蛋白 E、球蛋白 D,13、每個蛋白質(zhì)分子必定具有的結(jié)構(gòu)是： A、-螺旋結(jié)構(gòu) B、-片層結(jié)構(gòu) C、三級結(jié)構(gòu) D、四級結(jié)構(gòu) E、含有輔基 C,14、下列何種變化不是蛋白質(zhì)變性引起的？ A 氫鍵斷裂；B 疏水作用的破壞；C 亞基解聚；D 生物活性喪失； E 分子量變小。 E,15、蛋白質(zhì)中多肽鏈形成-螺旋時，主要靠下列哪種鍵？ A 疏水鍵；B 氫鍵；C 離子鍵；D 范德華力；E 以上都不是。 B,16、蛋白質(zhì)變性是由于 A、氫鍵被破壞 B、肽鍵斷裂 C、蛋白質(zhì)降解 D、水化