2第01章蛋白质

1、蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能第第 二二 章章structure and function of protein一、什么是蛋白质一、什么是蛋白质?蛋白质蛋白质(protein)是由许多氨基酸是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键通过肽键(peptide bond)相连相连形成的高分子含氮化合物。形成的高分子含氮化合物。二、蛋白质的生物学意义二、蛋白质的生物学意义1. 蛋白质是生物体重要组成成分蛋白质是生物体重要组成成分分布广：分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。细胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：含量高：蛋白质是细胞内最丰

2、富的有机蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的分子，占人体干重的45，某些组织含量更，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达高，例如脾、肺及横纹肌等高达80。 蛋白质占干重 人体中（中年人） 人体 45% 水55% 细菌 50%80% 蛋白质19% 真菌 14%52% 脂肪19% 酵母菌 14%50% 糖类1% 白地菌 50% 无机盐7%1 1）作为生物催化剂（酶）作为生物催化剂（酶）2 2）代谢调节作用）代谢调节作用3 3）免疫保护作用）免疫保护作用4 4）物质的转运和存储）物质的转运和存储5 5）运动与支持作用）运动与支持作用6 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递7) 7

3、) 有机体的组成部分有机体的组成部分8) 8) 凝血凝血2. 蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质是生命的蛋白质是生命的 物质基础物质基础三、蛋白质研究的意义蛋白质技术是现在生物工程的热门技术：蛋白质表达分离纯化抗体特别是单克隆抗体的筛选研究蛋白质药物设计和生产氨基酸发酵营养保健品蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 组组 成成the molecular component of protein第第 一一 节节一、一、组成蛋白质的元素组成蛋白质的元素u主要有主要有c、h、o、n和少量和少量s。u有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属元素或金属元素铁、铁、铜、锌、锰、

4、钴、钼铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含，个别蛋白质还含有有碘碘 。蛋白质的元素组成碳 50氢 7氧 23氮 16%硫 03其它 微 量 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量= 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.2510016% 蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点凯氏定氮法二、氨基酸二、氨基

5、酸 组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余种，但余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均种，且均属属 l-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。（一）（一）氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式氨基酸是蛋白质水解的最终产物，是组成蛋白质的基本单位。从蛋白质水解物中分离出来的氨基酸有二十种，除脯氨酸和羟脯氨酸外，这些天然氨基酸在结构上的共同特点为：(1). 与羧基相邻的与羧基相邻的-碳原子上碳原子上都有一个氨基，因而称为都有一个氨基，因而称为-氨氨基酸基酸(2). 除甘氨酸外除甘氨酸外,其它所有氨其它所有氨基酸

6、分子中的基酸分子中的-碳原子都为不碳原子都为不对称碳原子对称碳原子,所以：所以：a.氨基酸都氨基酸都具有旋光性。具有旋光性。b.每一种氨基酸每一种氨基酸都具有都具有d-型和型和l-型两种立体异型两种立体异构体。目前已知的天然蛋白质构体。目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为中氨基酸都为l-型。型。 （一）常见氨基酸的分类（一）常见氨基酸的分类 中性中性aa（1）按）按r基团的酸碱性分基团的酸碱性分 酸性酸性aa 碱性碱性aa 疏水性疏水性r基团基团aa（2）按）按r基团的电性质分基团的电性质分 电荷极性电荷极性r基团的基团的aa 带电荷带电荷r基团的基团的aa 脂肪族脂肪族a （3）按）按r基团的化

7、学结构分基团的化学结构分 芳香族芳香族aa 杂环族杂环族aa 1. 非极性氨基酸非极性氨基酸2. 极性中性氨基酸极性中性氨基酸3. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 碱性氨基酸碱性氨基酸（二）氨基酸的分类（二）氨基酸的分类* * 20 20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下: :1. 酸性氨基酸酸性氨基酸2. 碱性氨基酸碱性氨基酸甘氨酸甘氨酸 glycine gly g 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine ala a 6.00缬氨酸缬氨酸 valine val v 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine leu l 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleuci

8、ne ile i 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine phe f 5.48脯氨酸脯氨酸 proline pro p 6.303. 非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸饼干写亮一本谱色氨酸色氨酸 tryptophan trp w 5.89丝氨酸丝氨酸 serine ser s 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine tyr y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine cys c 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine met m 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine asn n 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine gln q 5.65 苏氨酸

9、苏氨酸 threonine thr t 5.604. 极性中性氨基酸极性中性氨基酸几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）ch2chcoo-nh2+ch2ch2ch2chcoo-nh2+ch2ch2-ooc-ch-ch2-s+nh3s-ch2-ch-coo-+nh3-ooc-ch-ch2-s+nh3s-ch2-ch-coo-+nh3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-hh-ooc-ch-ch2-sh+nh3-ooc-ch-ch2-sh+nh3hs-ch2-ch-coo-+nh3hs-ch2-ch-coo-+nh3人体所需的八种必需氨基酸人体所需的八种必需氨

10、基酸 赖氨酸(lys) 缬氨酸(val) 蛋氨酸(met) 色氨酸(trp ) 亮氨酸(leu) 异亮氨酸(ile) 苏氨酸(thr) 苯丙氨酸(phe) 婴儿时期所需: 精氨酸(arg)、组氨酸(his) 早产儿所需：色氨酸(trp)、半胱氨酸(cys)在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。其中重要的有4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸、n-甲基赖氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下: nhhocooh4-羟基脯氨酸h2nch2chch2ch2chcoohohnh25-羟基赖氨酸nh2ch3nhc

11、h2chch2ch2chcooh6-n-甲基赖氨酸hoiich2chcoohnh23,5-二碘酪氨酸 （三）氨基酸的重要理化性质（三）氨基酸的重要理化性质1. 一般物理性质一般物理性质2.氨基酸的光学性质氨基酸的光学性质旋光性旋光性紫外吸收紫外吸收紫外吸收紫外吸收 构成蛋白质的构成蛋白质的20种氨种氨基酸在可见光区都没有光吸基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区收，但在远紫外区(pi氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阴离子阴离子chnh2coohr chnh2coohrph=pichnh3+coo-r chnh3+coo-r+oh-+h+chnh2coo-r chnh2coo-r阳离子阳离子

12、ph97%以上）；b.知道蛋白质的分子量；c.知道蛋白质由几个亚基组成；d.测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数。e.测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。(2)多肽链的拆分：多肽链的拆分：测定蛋白质分子中多肽链的数目：测定蛋白质分子中多肽链的数目：二硫键的断裂：二硫键的断裂：测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比分析多肽链的分析多肽链的n-末端和末端和c-末端末端多肽链断裂成多个肽段多肽链断裂成多个肽段测定每个肽段的氨基酸顺序。测定每个肽段的氨基酸顺序。确定肽段在多肽链中的次序确定肽段在多肽链中的次序确定

13、原多肽链中二硫键的位置：确定原多肽链中二硫键的位置：二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构蛋白质分子中某一段肽链的局部空间蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象 。定义定义 主要的化学键主要的化学键： 氢键氢键 （一）肽单元（一）肽单元参与肽键的参与肽键的6个原子个原子c 1、c、o、n、h、c 2位于同一平面，位于同一平面，称为称为肽平面肽平面。c 1和和c 2在平面在平面上所处的位置为反式上所处的位置为反式(trans)构构型，此同一平面上的型，此同一

14、平面上的6个原子构个原子构成了所谓的成了所谓的肽单元肽单元 (peptide unit) 。 ( (二）主链构象的分子模型二）主链构象的分子模型 - -螺旋螺旋 ( -helix ) - -折叠折叠 ( -pleated sheet ) - -转角转角 ( -turn ) 无规卷曲无规卷曲 ( random coil ) 1. 1. - -螺旋螺旋左手和右手螺旋左手和右手螺旋 在在 -螺旋中肽平面的键长和键角一定螺旋中肽平面的键长和键角一定,肽键的原子肽键的原子排列呈反式构型排列呈反式构型,相邻的肽平面构成两面角相邻的肽平面构成两面角.多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋多肽链中的各个

15、肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离0.15nm.蛋白质分子为右手蛋白质分子为右手 -螺旋。螺旋。肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的个氨基酸残基的酰胺基团的-co基与第四个氨基酸残基与第四个氨基酸残基酰胺基团的基酰胺基团的-nh基形成氢键。基形成氢键。侧链：氨基酸残基的侧链分布在螺旋外侧，其形状、侧链：氨基酸残基的侧链分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷等均会

16、影响大小及电荷等均会影响 螺旋的形成和稳定性。螺旋的形成和稳定性。1. 1. - -螺旋螺旋2. 2. - -折叠折叠在在 -折叠中，折叠中， -碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的r基团处于基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm. -折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。氢

17、键与链的长轴接近垂直。 -折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的n-端都在同一端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。3. -转角转角 - -转角转角在在 -转角部分，由四个氨基酸残基组成转角部分，由四个氨基酸残基组成.四个形成转角的残基中，四个形成转角的残基中，第三个一般均为甘氨酸残基弯曲处的第一个氨基酸残基的第三个一般均为甘氨酸残基弯曲处的第一个氨基酸残基的 -c=o 和第四个残基的和第四个残基的 n-h 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状

18、结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。构。这类结构主要存在于球状蛋白分子中。4.无规卷曲无规卷曲没有一定规律的松散肽链结构，但仍是紧密有序的稳定结构，通过主链间及主链与侧链间氢键维持其构象不同的蛋白质，自由回转的数量和形式各不相同分两类： 紧密环 连接条带（）超二级结构（）超二级结构在蛋白质分子中，在蛋白质分子中，由若干相邻的二级结构由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的的、在空间上能辨认的二级结构组合体。几种二级结构组合体。几种类型的超二级结构：类型的超二级结构： ；超二级结构在结超二级结构在结构层次上高于二

19、级结构，构层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能但没有聚集成具有功能的结构域的结构域 （三）超二级结构和结构域（三）超二级结构和结构域对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个或两个以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构。这种相对独立的以上相对独立的三维实体缔合而成三级结构。这种相对独立的三维实体就称结构域。三维实体就称结构域。 结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域。结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域。 结构域一般由

20、结构域一般由100200个氨基酸残基组成，但大小范围可达个氨基酸残基组成，但大小范围可达40400 个残基。氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的个残基。氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的 结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上的部位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上 结构域之间由结构域之间由“铰链区铰链区”相连，使分子构象有一定的柔性，通相连，使分子构象有一定的柔性，通过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现一定的生物功能。过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现一定的生

21、物功能。 在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性（）结构域（）结构域钙结合蛋白中结合钙结合蛋白中结合钙离子的结构域钙离子的结构域 锌指结构锌指结构 氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成 - -螺旋螺旋或或-折叠，它就会出现相应的二级结构。折叠，它就会

22、出现相应的二级结构。 三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构疏水键、离子键、氢键和疏水键、离子键、氢键和 van der waals力等。力等。 主要的化学键主要的化学键整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。（一）定义（一）定义 肌红蛋白肌红蛋白 (mb) n 端端 c端端（三）分子伴侣（三）分子伴侣分子伴侣分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。* * 分子伴

23、侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。使肽链正确折叠。 * * 分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。后，再诱导其正确折叠。 * * 分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确形成起了重要的作用。形成起了重要的作用。 亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。是氢键和离子键。四、蛋白质的四级结构四、蛋白

24、质的四级结构蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级蛋白质的四级结构结构。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的质的亚基亚基 (subunit)。血红蛋白血红蛋白的四级结构的四级结构 一级结构二级结构超二级结构结构域三级结构亚基四级结构蛋白质分子中的共价键与次级键蛋白质分子中的共价键与次级键蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系the relationship betwee

25、n structure and function of protein第第 三三 节节（一）一级结构是空间构象的基础（一）一级结构是空间构象的基础 一、蛋白质一级结构与功能的关系一、蛋白质一级结构与功能的关系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一级结构一级结构二二硫硫键键 天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性（二）一级结构与功能的关系（二）一级结构与功能的关系蛋白质一级结构不同，生物学功能各异一级结构关键部位影响其生物学活性一级结构变化与分子病例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血n-

26、val his leu thr pro glu glu c(146) hbs 肽链肽链hba 肽肽 链链n-val his leu thr pro val glu c(146) 这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为称为“分子病分子病”。（一）（一） 蛋白质的激活蛋白质的激活 体内的某些蛋白质分子初合成体内的某些蛋白质分子初合成时，常带有抑制肽，呈无活性状态，时，常带有抑制肽，呈无活性状态，称为蛋白质原称为蛋白质原.蛋白质原的部分肽链蛋白质原的部分肽链以特定的方式断裂后，才变为活性以特定的方式断裂后，才变为活性分子分子.例：胰岛素，在刚合成时，是一个例

27、：胰岛素，在刚合成时，是一个比成熟的胰岛素分子大一倍多的单比成熟的胰岛素分子大一倍多的单链多肽，称为链多肽，称为前胰岛素原前胰岛素原前胰岛素原前胰岛素原的的n-末端有一段肽链，末端有一段肽链，称为信号肽称为信号肽.信号肽被切去，剩下的是信号肽被切去，剩下的是胰岛素原胰岛素原。胰岛素原胰岛素原比胰岛素分子多一段比胰岛素分子多一段c肽，肽，只有当只有当c肽被切除后才成为有肽被切除后才成为有51个个残基，分残基，分a、b两条链的胰岛素分子两条链的胰岛素分子单体单体.二、蛋白质空间结构与功能的关系二、蛋白质空间结构与功能的关系 hb与与mb一样能可逆地与一样能可逆地与o2结合，结合， hb与与o2结合

28、后称为结合后称为氧合氧合hb。氧合。氧合hb占总占总hb的百的百分数（称分数（称百分饱和度百分饱和度）随）随o2浓度变化而改变。浓度变化而改变。（二）蛋白质的变构作用（二）蛋白质的变构作用 （一）肌红蛋白与血红蛋白的结构（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构 肌红蛋白肌红蛋白(mb)和血红蛋白和血红蛋白(hb)的氧解离曲线的氧解离曲线* 协同效应协同效应(cooperativity) 一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为力的现象，称为协同效应协同效应。 如果是促进作

29、用则称为如果是促进作用则称为正协同效应正协同效应 (positive cooperativity)如果是抑制作用则称为如果是抑制作用则称为负协同效应负协同效应 (negative cooperativity)序变模型齐变模型o2血红素与氧结血红素与氧结合后，铁原子半径合后，铁原子半径变小，就能进入卟变小，就能进入卟啉环的小孔中，继啉环的小孔中，继而引起肽链位置的而引起肽链位置的变动。变动。变构效应变构效应(allosteric effect)蛋白质空间结构的改变伴随其功蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为能的变化，称为变构效应变构效应。（三）蛋白质的正确折叠与蛋白伴侣蛋白伴侣（分子伴侣）

30、的概念：第四节第四节蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质the physical and chemical characters of protein一、一、蛋白质蛋白质的两性电离的两性电离蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液phph条条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。 * 蛋白质的等电点蛋白质的等电点( isoelectric point, pi) 当蛋白质溶液处于某一当蛋白质溶液处于某一ph时，蛋白质解离成时，蛋白质解离成正、负离子的趋

31、势相等，即成为兼性离子，净电正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的荷为零，此时溶液的ph称为称为蛋白质的等电点。蛋白质的等电点。二、蛋白质的胶体性质二、蛋白质的胶体性质 蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1万至万至100万之巨，其分子的直径可达万之巨，其分子的直径可达1100nm，为胶粒范围之内。，为胶粒范围之内。 * * 蛋白质胶体稳定的因素蛋白质胶体稳定的因素颗粒表面电荷颗粒表面电荷水化膜水化膜+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜水化膜+带正电荷的蛋白质带正电荷的

32、蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒酸酸碱碱酸酸碱碱酸酸碱碱脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉溶液中蛋白质的聚沉三、蛋白质的变性、复性及沉淀三、蛋白质的变性、复性及沉淀 * 蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation)在某些物理和化学因素作用下，在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。质改变和生物活性的丧失。造成变性的因素造成变性的因素如如加热、乙醇等

33、有机溶剂、强酸、强碱、加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等重金属离子及生物碱试剂等 。 变性的本质变性的本质 破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。质的一级结构。 应用举例应用举例临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。菌。此外此外, , 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。剂（如疫苗等）的必要条件。 若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其

34、原有的构象和功能，称为象和功能，称为复性复性(renaturation) 。 天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性蛋白质沉淀蛋白质沉淀在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。淀，但并不变性。 蛋白质的凝固作用蛋白质的凝固作用(protein coagulation) 蛋白质

35、变性后的絮状物加热可变成比较坚固蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。 四、蛋白质的紫外吸收四、蛋白质的紫外吸收由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸、由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，因此在色氨酸和苯丙氨酸，因此在280nm波长处有特波长处有特征性吸收峰。蛋白质的征性吸收峰。蛋白质的od280与其浓度呈正比与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。关系，因此可作蛋白质定量测定。五、蛋白质的呈色反应五、蛋白质的呈色反应茚三酮反应茚三酮反应(ninhydrin reaction) 蛋白质经水解后产生

36、的氨基酸也可发生茚蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。三酮反应。 双缩脲反应双缩脲反应(biuret reaction)蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双双缩脲反应缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。程度。 米伦氏反应米伦氏反应酪氨酸的显色反应（酚羟基反应）酪氨酸的显色反应（酚羟基反应）米伦试剂为硝酸、亚硝酸、硝酸汞、亚硝酸汞的混合物米伦试剂为硝酸、亚硝酸、硝酸汞、亚硝酸汞的混合物蛋白溶液中，加入米伦试剂，产生白色沉淀，加热后变

37、成红色蛋白溶液中，加入米伦试剂，产生白色沉淀，加热后变成红色乙醛酸反应乙醛酸反应在蛋白质溶液中加入在蛋白质溶液中加入hcocooh，将浓硫酸沿管壁缓慢加入，不使，将浓硫酸沿管壁缓慢加入，不使相混，在液面交界处，即有紫色环形成相混，在液面交界处，即有紫色环形成色氨酸的反应（吲哚环的反应）色氨酸的反应（吲哚环的反应）鉴定蛋白质中是否含有色氨酸鉴定蛋白质中是否含有色氨酸明胶中不含色氨酸明胶中不含色氨酸坂口反应坂口反应精氨酸的反应（胍基的反应）精氨酸的反应（胍基的反应）精氨酸与精氨酸与-萘酚在碱性次氯酸钠（或次溴酸钠）溶液中发生反应，萘酚在碱性次氯酸钠（或次溴酸钠）溶液中发生反应，产生红色产物产生红色

38、产物鉴定蛋白质中是否含有精氨酸鉴定蛋白质中是否含有精氨酸定量测定精氨酸定量测定精氨酸福林试剂反应福林试剂反应酪氨酸、色氨酸的反应（还原反应）酪氨酸、色氨酸的反应（还原反应）福林试剂：磷钼酸福林试剂：磷钼酸-磷钨酸磷钨酸 与双缩脲法结合与双缩脲法结合-lowry法法在碱性条件下，蛋白质与硫酸铜发生反应在碱性条件下，蛋白质与硫酸铜发生反应蛋白质蛋白质-铜络合物，将福林试剂还原，产生磷钼蓝和磷钨铜络合物，将福林试剂还原，产生磷钼蓝和磷钨蓝混合物蓝混合物灵敏度提高灵敏度提高100倍倍茚三酮反应茚三酮反应灵敏度差灵敏度差黄蛋白反应黄蛋白反应浓硝酸与酪氨酸、色氨酸的反应浓硝酸与酪氨酸、色氨酸的反应生成黄色

39、化合物生成黄色化合物指甲、皮肤、毛发指甲、皮肤、毛发考马斯亮蓝考马斯亮蓝g-250本身为红色，与蛋白质反应呈蓝色本身为红色，与蛋白质反应呈蓝色与蛋白的亲和力强，灵敏度高与蛋白的亲和力强，灵敏度高1-1000微克微克/毫升毫升1.根据化学成分测定最小相对分子质量根据化学成分测定最小相对分子质量 此法首先利用化学分析方法测定蛋白质分子中某一特殊成分的百分含此法首先利用化学分析方法测定蛋白质分子中某一特殊成分的百分含量量然后，假定蛋白质分子中该成分只有一个，据其百分含量可计算出最低然后，假定蛋白质分子中该成分只有一个，据其百分含量可计算出最低相对分子质量：相对分子质量：最小相对分子质量（已知成分的相

40、对分子、原子质量）最小相对分子质量（已知成分的相对分子、原子质量）/已知成分的已知成分的百分含量百分含量如果蛋白质分子中所含已知成分不是一个单位，则真实相对分子质量等如果蛋白质分子中所含已知成分不是一个单位，则真实相对分子质量等于最小相对分子质量的倍数。于最小相对分子质量的倍数。2. 超离心法超离心法在在60 00080 000r/min的高速离心力作用下，蛋白质分子会沿旋转的高速离心力作用下，蛋白质分子会沿旋转中心向外周方向移动中心向外周方向移动用光学方法测定界面移动的速度即为蛋白质的离心沉降速度用光学方法测定界面移动的速度即为蛋白质的离心沉降速度蛋白质的沉降速度与分子大小和形状有关蛋白质的

41、沉降速度与分子大小和形状有关蛋白质相对分子质量的测定方法蛋白质相对分子质量的测定方法沉降系数是溶质颗粒在单位离心场中的沉降速度，用沉降系数是溶质颗粒在单位离心场中的沉降速度，用s表示。表示。一个一个s单位，为单位，为110-13秒秒相对分子质量越大，相对分子质量越大，s值越大值越大蛋白质的沉降系数：蛋白质的沉降系数：1200s 由沉降系数由沉降系数s可根据斯维得贝格可根据斯维得贝格svedberg方程计算蛋白质分子方程计算蛋白质分子的相对分子质量：的相对分子质量： m=rst/d1i r：气体常数：气体常数 t：绝对温度：绝对温度 d：扩散系数：扩散系数 ：溶剂的密度：溶剂的密度3.凝胶过滤法凝胶过滤法凝胶过滤所用介质为凝胶珠，其内部为多孔网状结构凝胶过滤所用介质为凝胶珠，其内部为多孔网状结构一定型号的凝胶网孔大小一定，只允许相应大小的分子进入凝胶颗粒内一定型号的凝胶网孔大小一定，只允许相应大小的分子进入凝胶颗粒内部，大分子则被排阻在外部，大分子则被排阻在外洗脱时大分子随洗脱液从颗粒间隙流下来，洗脱液体积小；小分子在颗洗脱时大分子随洗脱液从颗粒间隙流下来，洗脱液体积小；小分子在颗粒网状结构中穿来穿去，历程长，后洗脱下来，洗脱体积大粒网状结构中穿来穿去，历程长，后洗脱下来，洗脱体积大测定蛋白质分子量一般用葡聚糖，商品名：测定蛋白质分子量一般用葡聚糖，商品名：sephade