课件：蛋白质的性质与功能.ppt

4.1 蛋白质的一般性质,两性解离 胶体性质 沉淀作用 颜色反应,两性解离,蛋白质中的可解离基团 （1）N-NH3+ （2）C-COOH （3）Lys- NH3+ （4）Arg-NHC（+NH2）NH2 胍基 （5）His- 咪唑基 （6）Asp-COOH （7）Glu-COOH （8）Tyr-C6H5OH 酚羟基 （9）Cys-SH,NH,+NH,解离式与等电点,+,+-,-,pH pI,pHpI,pH=pI,蛋白质等电点的特点,（1）蛋白质的等电点是指静电荷为零时环境的pH值。 （2）每种蛋白质都有其特定的等电点。 如胃蛋白酶 1.0 2.5 胰蛋白酶 5.0 8.0 鱼精蛋白 12.0 12.4 （3）蛋白质的等电点既与其所含有的氨基酸的种类与数目有关，也与测定时所用溶液的种类和离子强度有关。 （4）蛋白质在等电点时其缓冲能力、溶解度、导电性黏度、膨胀性等都最小。,蛋白质的胶体性质,（1）胶体稳定的条件 质点大小 10 1000唉 质点带有相同的电荷 具有溶剂化层 （2）蛋白质成为胶体的因素 蛋白质的分子量 1万100万 PHPI时，带有某种静电荷 能形成水化层,蛋白质的胶体性质,（3）蛋白质胶体的性质 不能透过半透膜 溶胶 凝胶（湿） 凝胶（干）,蛋白质的沉淀作用,沉淀作用 蛋白质沉淀作用的实质就是破坏了蛋白质胶体稳定所需的基本条件： 水化层或带电性,蛋白质沉淀的方法,（1）等电点沉淀法 （酸/碱） （2）有机溶剂沉淀法 （乙醇、丙酮、尿素、盐酸胍） （3）盐析法 （硫酸铵、氯化钠）,盐溶,盐析,蛋白质沉淀的方法,（4）重金属盐沉淀 （Hg+，Cu+，Zn+，Fe+，et al） （5）生物碱试剂沉淀 （单宁酸、苦味酸、钼酸、三氯乙酸等） （6）免疫沉淀 （抗原+抗体） （7）SDS沉淀 （8）加热沉淀、离心沉淀等,蛋白质的水解作用,水解过程： 蛋白质 蛋白胨 短肽 氨基酸 方法：酸、碱、蛋白酶 蛋白质水解程度的测定方法 甲醛滴定法 双缩脲反应法,蛋白质的颜色反应,（1）. 双缩脲反应 PRO + Cu+/OH- 紫红色物质（沉淀） （540nm）,NH2,NH,CO,CO,NH2,蛋白质的颜色反应,（2）. Folin-酚（试剂）反应 （Tyr） PRO + Cu+/OH- （磷钨酸+磷钼酸） 兰色物质（500/700nm） （3）.Millon 反应 （Tyr） PRO + Millon 试剂（亚/硝酸/汞） 砖红色物质（沉淀）,蛋白质的颜色反应,（4）. 蛋白黄色反应 （Tyr，Phe） PRO + HNO3 黄色物质 5 坂口反应 （Arg）（奈酚，次溴酸盐，碱） PRO + 坂口试剂 红色沉淀 （6）. 乙醛酸反应 （Trp） PRO + 乙醛酸 + 浓硫酸 紫色环,4.2 DENATURATION,1. 概念 变性作用，凝固作用 天然蛋白质 ，变性蛋白质，凝固蛋白质 复性，复性蛋白质,变性,复性,变性蛋白质的特点,物理性质变化：吸光性、溶解度、黏度、结晶性、旋光度、圆二色性等 化学性质变化：功能基团反应性 生物活性变化：减少或完全丧失 结构发生变化 有时能部分复性 营养性不变但消化性增强,蛋白质变性的鉴定方法,测定蛋白质的比活力或生物活性 以天然蛋白质为对比，测定蛋白质物理性质的变化。如吸收光谱、圆二色性、旋光性、特性黏度、溶解性等 以天然蛋白质为对比，测定蛋白质化学性质的变化 用免疫法测定蛋白质的抗原性是否改变，抗原与抗体是否专一性结合,引起蛋白质变性的因素,物理因素： 温度 紫外线 超声波 机械作用 化学因素 酸 碱 有机溶剂 重金属离子 生物碱试剂,温度的影响,高温 一般而言。在温度大于50的条件下，经过一定时间的处理，蛋白质都会发生不同程度的变性。 并且在大多数情况下，蛋白质的热变性都是不可逆的。 但对于一些耐热性比较好的蛋白质，在温度小于50 60下的热变性则是可逆的。如Rnase 此外，蛋白质的热变性除了受到温度的影响外，还受到其他环境条件如状态、酸碱度等的影响,-折叠片结构结构比-螺旋结构更稳定,含有高比例此结构的蛋白质,一般具有较高的变性温度 -乳球蛋白质(51%-折叠片结)75.6 大豆lls球蛋白质(64%-折叠片结构)84.5 -螺旋结构蛋白质,经加热再冷却,则通常转变为-折叠片结构，反之，尚未发现,蛋白质最高稳定性温度取决于极性和非极性相互作用对蛋白质稳定性贡献相对值若极性相互作用超过非极性相互作用 蛋白质在冻结温度或低于冻结温度比在较高温度进稳定 ，若蛋白质稳定主要依靠疏水相互作用，蛋白质在室温时比在冻结温度时更稳定。,低温,一般而言，在低温或冷冻条件下，蛋白质/酶被冷钝化，并且大部分的蛋白质/酶的冷钝化是可逆的 但部分具有复杂四级结构的蛋白质尤其是酶的冷钝化是不可逆的。如固氮酶的铁蛋白在0 1放置15小时后，就完全丧失了固氮能力 同时，还有一种特殊情况，既在冷冻的情况下，某些存在于生物或食品中的酶活力不但不下降，反而上升，对食品的保鲜造成极大的危害,冷冻处理对酶活力的特殊影响 在冻结下部分酶活力的提高,酸碱的影响,大部分的蛋白质的pH4 10 的环境中是稳定的，超过此范围的酸或碱可以使蛋白质变性 大多数情况下，蛋白质的酸碱变性都是可逆的 不同的蛋白质的耐酸碱程度是不一样的 蛋白质的酸碱变性除了受到pH的影响外，还受到其他环境条件如状态、温度等的影响 强酸、强碱可以使蛋白质发生水解,2019/8/5,29,可编辑,辅助因子对（-淀粉酶）PH-V曲线的影响,3 5 7 9 11,加Ca+,PH,V,变性作用的应用与预防,4.3 活性蛋白质与前体 ACTIVI PROTEIN AND PRECURSOR,前体就是指某些刚生物合成的蛋白质不具有生物学活力或生物学活力较低时的状态 激素与激素原 酶与酶原,激素与激素原,胰岛素 促肾上腺皮质激素 促黑激素 胰高血糖素 其他,（人）胰岛素 Insulin,前胰岛素原（preproinsulin）（1条链，105Aa） 切掉N-signal peptide （24Aa） 胰岛素原（proinsulin）（1条链，81Aa，3个2S键） 切除肽链中间31-60位的肽段（C肽） 胰岛素（insulin）（51Aa，A链30，B链21，3个2S键）,-HNCHCO-,-HNCHCO-,A,B,6,7,7,11,20,19,21,30,酶与酶原 Enzyme and zymogen/proenzyme,胃蛋白酶 胰蛋白酶 糜蛋白酶 弹性蛋白酶 凝血酶,酶原激活：,两种前提的不同功能,信号肽 在新生肽链的运输中起识别和导向功能 寿命很短 在蛋白质运输过程中被切除,酶原/蛋白质原 蛋白质或酶以蛋白质原或酶原形式的存在对自身有很好的保护作用,4.4 蛋白质的变构效应,酶的变构效应,变构效应（allostery) ： 当反应物或反应物以外的物质与蛋白质分子中的相应部位结合后，可以通过影响蛋白质分子构象的变化而使蛋白质的活性增加（正别构效应）或降低（负别构效应）的现象。 当一些蛋白质在表现其生物功能时，其构象发生变化的现象 别构酶：具有别构效应的酶,别构酶的特点,（1）一般为寡聚酶； （2）具有别构效应； （3）不遵守米氏方程,S90%V/S10%V,B 81,C 81,A = 81,血红蛋白(hemoglobin,简写Hb)的别构效应,Hb在体内的主要功能为运输氧气，而Hb的别位效应，极有利于它在肺部与O2结合及在周围组织释放O2。 Hb是通过其辅基血红素的Fe2+与氧发生可逆结合的，血红素的铁原子共有6个配位键，其中4个与血红素的吡咯环的N结合，一个与珠蛋白亚基F螺旋区的第8位组氨酸残基的咪唑基的N相连接，空着的一个配位键可与O2可逆地结合，结合物称氧合血红蛋白。,原卟啉,血红素,血红素中铁与亚基和氧的结合,在血红素中，四个吡咯环形成一个平面，在未与氧结合时Fe2+的位置高于平面0.7nm，一旦O2进入某一个亚基的疏水“口袋”时，与Fe2+的结合会使Fe2+嵌入四吡咯平面中，也即向该平面内移动约0.75nm，铁的位置的这一微小移动，牵动组氨酸残基连同螺旋段的位移，再波及附近肽段构象，造成两个亚基间盐键断裂，使亚基间结合变松，并促进第二亚基的变构并氧合，后者又促进第三亚基的氧合使Hb分子中第四亚基的氧合速度为第一亚基开始氧合时速度的数百倍。此种一个亚基的别构作用，促进另一亚基变构的现象，称为亚基间的协同效应(cooperativity)，所以在不同氧分压下，Hb氧饱和曲线呈“S”型。,血红蛋白T态和S态示意,4.5蛋白质与活性多肽的界限,蛋白质 分子量大于5000 具有复杂有序特定的构象状态 构象的可变性很小 具有特定的生物学功能 完成生物体各种复杂的功能,活性多肽 分子量小于3000 具有简单或没有一定的构象状态，没有螺旋体结构 构象的可变性较大 具有特定的生物学功能 一般主要与生物体中信号的传递有关,4.6 蛋白质结构与功能的其他问题,（1）蛋白质的一级结构与其构象及功能的关系,蛋白质一级结构是空间结构的基础， 特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和侧链R基团形成的次级键来维持， 在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象,一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似 例如，不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白质，其一级结构只有极少的差别，而且在系统发生上进化位置相距愈近的差异愈小。,分子病 分子进化,蛋白质的一级结构与功能的关系,细胞色素C 在全部104个氨基酸中，有30%为永不变化的（保守序列），他们与细胞色素C 的功能密切相关。 人-黑猩猩 0Aa 人-猴 1 5060万年 人-猪、牛、羊