010第一章蛋白质

1、2021-11-251第一章第一章 蛋白质的化学蛋白质的化学22021-11-25n蛋白质存在于所有的蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物细胞中，是构成生物体最基本的结构生物体最基本的结构物质和功能物质。物质和功能物质。n蛋白质是生命活动的蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了物质基础，它参与了几乎所有的生命活动几乎所有的生命活动过程。过程。32021-11-25 蛋白质是生物体内必不可少的蛋白质是生物体内必不可少的重要成分重要成分人体人体 45% 45% 细菌细菌 50%-80% 50%-80% 真菌真菌 14%-52% 14%-52% 酵母菌酵母菌 14%-50%14%-50% 蛋白质占

2、干重蛋白质占干重42021-11-25 蛋白质是一种生物功能的主要蛋白质是一种生物功能的主要执行者执行者n酶的催化作用酶的催化作用n调节作用调节作用( (多肽类激素多肽类激素) )n运输功能运输功能n运动功能运动功能 n免疫保护作用免疫保护作用n接受、传递信息的受体接受、传递信息的受体n毒蛋白毒蛋白没有蛋白质就没有生命没有蛋白质就没有生命52021-11-25内容内容蛋白质的蛋白质的化学组成化学组成蛋白质的蛋白质的分子结构分子结构蛋白质的蛋白质的理化性质理化性质蛋白质的蛋白质的营养价值营养价值学习目标学习目标?2021-11-256第一节第一节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成72021-11

3、-25 一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成n碳碳 (c) 50%(c) 50%n氢氢 (h) 6%(h) 6%n氧氧 (o) 19%(o) 19%24%24%n氮氮 (n) 16%(n) 16%n硫硫 (s) 0%(s) 0%3%3%n少量的磷少量的磷 (p) (p) ，铁，铁 (fe) (fe) ，铜，铜 (cu),(cu),锌锌 (zn) (zn) 和碘和碘 (i)(i)等等82021-11-25 一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成n蛋白质含量的测定蛋白质含量的测定凯氏定氮法凯氏定氮法( (测定氮的经典方法测定氮的经典方法) )样品中样品中 蛋白质含量蛋白质含量(g)(g)样品

4、中含样品中含n n量量(g)(g) 6.25 6.25可测可测92021-11-25二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸（一）氨基酸的结构特点：（一）氨基酸的结构特点：1.1.组成蛋白质的氨基酸都是组成蛋白质的氨基酸都是氨基酸氨基酸氨基酸的结构通式为：氨基酸的结构通式为：crh2nhcooh非解离形式非解离形式102021-11-25二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸crh2nhcooh非解离形式非解离形式crh3n+hcoo-两性离子形式两性离子形式（一）（一）氨基酸的结构特点：氨基酸的结构特点：氨基酸的结构通式氨基酸的结构通式：同一碳原子上

5、连同一碳原子上连coohnh2112021-11-25二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸chh2nhcooh氨基酸的命名氨基酸的命名：系统命名：系统命名： 氨基乙酸氨基乙酸通俗名称：甘氨酸通俗名称：甘氨酸122021-11-25二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸（一）（一）氨基酸的结构特点：氨基酸的结构特点：2.2.不同的氨基酸侧链不同的氨基酸侧链r r不同不同除甘氨酸外其它氨基酸的除甘氨酸外其它氨基酸的碳碳都是不对称碳都是不对称碳原子，具有旋光异构现象，存在原子，具有旋光异构现象，存在d-型和型和l-型型两种异构体两种异构体组成天然蛋白质的

6、氨基酸都是组成天然蛋白质的氨基酸都是l-型型的。的。旋光性：即能使偏振光平面向左或向右旋转。旋光性：即能使偏振光平面向左或向右旋转。132021-11-25（二）基本氨基酸的分类（二）基本氨基酸的分类 2020种种 编码氨基酸编码氨基酸各种氨基酸的不同在于各种氨基酸的不同在于r r侧链各不相同侧链各不相同二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸142021-11-25（二）基本氨基酸的分类（二）基本氨基酸的分类 4 4类类 n非极性或疏水性氨基酸非极性或疏水性氨基酸：r无极性，疏水性无极性，疏水性n极性中性氨基酸极性中性氨基酸：在生理条件下不带电荷的极性氨基酸在生理条件下不

7、带电荷的极性氨基酸n极性酸性氨基酸极性酸性氨基酸：在生理条件下带负电荷的极性氨基酸在生理条件下带负电荷的极性氨基酸n极性碱性氨基酸极性碱性氨基酸：在生理条件下带正电荷的极性氨基酸在生理条件下带正电荷的极性氨基酸二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸152021-11-25非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸 7 特点：烷基、苯环、杂环特点：烷基、苯环、杂环n丙氨酸（丙氨酸（alaala）n缬氨酸（缬氨酸（valval）n亮氨酸（亮氨酸（leuleu）n异亮氨酸（异亮氨酸（ileile）n苯丙氨酸（苯丙氨酸（phephe）n脯氨酸（脯氨酸（propro）n甘氨酸（甘氨酸（g

8、lygly）二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸162021-11-25极性中性氨基酸极性中性氨基酸8特点：特点：含硫、羟基、巯基、酰胺含硫、羟基、巯基、酰胺n丝氨酸丝氨酸n苏氨酸苏氨酸n半胱氨半胱氨n天冬酰胺天冬酰胺n谷氨酰胺谷氨酰胺n酪酪氨酸氨酸n色氨酸（色氨酸（trp）n蛋氨酸蛋氨酸（met）二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸172021-11-25极性酸性氨基酸极性酸性氨基酸2 特点：特点：羧基羧基n谷氨酸（谷氨酸（gluglu）n天冬氨酸（天冬氨酸（aspasp）二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸r-r-基有

9、基有cooh(coo- )cooh(coo- )带带负电荷负电荷 182021-11-25极性碱性氨基酸极性碱性氨基酸3特点：氨基、胍基、咪唑基特点：氨基、胍基、咪唑基n赖氨酸（赖氨酸（lyslys）n精氨酸（精氨酸（argarg）n组氨酸（组氨酸（hishis）二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸r-r-基有基有nhnh2 2(nh(nh3 3+ +) ) 带带正电荷正电荷 192021-11-25极性碱性氨基酸极性碱性氨基酸3二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸cnh2nh2+nhch2ch2ch2chnh3+coo-精氨酸（精氨酸（arga

10、rg）chchch2chnh3+coo-nhnh+ch组氨酸（组氨酸（hishis）咪唑基咪唑基202021-11-25非极性氨基酸非极性氨基酸212021-11-25极性氨基酸极性氨基酸222021-11-25带电荷的氨基酸带电荷的氨基酸232021-11-25（三）氨基酸的理化性质（三）氨基酸的理化性质1.1.物理性质物理性质氨基酸为白色晶体，离子晶格，熔点高，氨基酸为白色晶体，离子晶格，熔点高，200以上。水中的溶解度不同。以上。水中的溶解度不同。二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸242021-11-25chh2nhcooh -nh2h2o -nh3oh 阳离子

11、阳离子, ,碱性碱性 -cooh coo h阴离子阴离子, ,酸性酸性两性电离两性电离chh3n+hcoo-二、蛋白质的基本组成单位氨基酸二、蛋白质的基本组成单位氨基酸（三）氨基酸的理化性质（三）氨基酸的理化性质2.2.两性解离与等电点两性解离与等电点 主要以兼性离子形式存在主要以兼性离子形式存在252021-11-25等电点：等电点：在一定的在一定的phph值溶液中，氨基酸解离值溶液中，氨基酸解离的程度和趋势相等，净电荷为零，在电场中的程度和趋势相等，净电荷为零，在电场中既不向阴极移动也不向阳极移动，此时溶液既不向阴极移动也不向阳极移动，此时溶液的的phph值叫该氨基酸的等电点，常用值叫该氨

12、基酸的等电点，常用pi表示表示。p10p10chh3n+hcoo-262021-11-25 ph pi净电荷为负净电荷为负chrcoohnh3+ + h+ oh- + h+ oh-chrcoo-nh2电泳：电泳：移向阴极移向阴极 ph = pi 净电荷净电荷=0=0chrcoo-nh3+chrh2ncooh电泳：电泳：移向阳极移向阳极 电泳：不移动，电泳：不移动，此时溶解度最小此时溶解度最小272021-11-25（三）氨基酸的理化性质（三）氨基酸的理化性质3.3.紫外吸收性质紫外吸收性质 280nm4.4.茚三酮反应茚三酮反应-氨基酸与茚三酮的丙酮溶液在氨基酸与茚三酮的丙酮溶液在ph5-7的

13、溶液的溶液一起加热可呈现一起加热可呈现蓝紫色蓝紫色反应。反应。二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸282021-11-25（四）（四）氨基酸的用途氨基酸的用途n临床药物：精氨酸、谷氨酸治疗肝昏迷临床药物：精氨酸、谷氨酸治疗肝昏迷n食品：谷氨酸钠是味精的主要成分食品：谷氨酸钠是味精的主要成分 氨基酸保健品氨基酸保健品二、蛋白质的基本组成单位二、蛋白质的基本组成单位氨基酸氨基酸2021-11-2529第二节第二节 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能302021-11-25第二节第二节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构 二级结构二级结构 三级结构三级结构 四级结构四级结构蛋

14、白质的分子结构蛋白质的分子结构一级结构一级结构空间结构空间结构312021-11-251.1.肽键和肽链肽键和肽链p11p11 一个氨基酸的一个氨基酸的氨基氨基与另一个氨基与另一个氨基酸的酸的羧基羧基之间之间失水失水形成的酰胺键称为形成的酰胺键称为肽键，所形成的化肽键，所形成的化合物称为肽。合物称为肽。 一、肽键和肽键平面一、肽键和肽键平面oh+ h2n322021-11-25肽键肽键 肽键键长为肽键键长为0.132nm;0.132nm; 单键键长为单键键长为0.147nm0.147nm 双键键长为双键键长为0.123nm0.123nm特点：不能自由旋转特点：不能自由旋转一、肽键和肽键平面一、

15、肽键和肽键平面332021-11-25+hoc o ch2 nh2 h c 丙氨酸丙氨酸 苯丙氨酸苯丙氨酸肽键肽键ch2 nh2 h c c o hoch3 h c nh c o 丙苯氨丙氨酸（丙苯氨丙氨酸（二肽二肽）c o hoch3 nhh c h+h2o342021-11-25n肽键中的和均不能自由旋转肽键中的和均不能自由旋转n肽键肽键(-co-nh-) (-co-nh-) 中的个原子和个中的个原子和个碳原子碳原子( c( c) )被约束在一个刚性平面被约束在一个刚性平面( (即肽键平面即肽键平面) )多肽链可以看成由无数个酰胺平面被多肽链可以看成由无数个酰胺平面被cc串联起来组成的；串

16、联起来组成的；362021-11-25（一）肽与多肽（一）肽与多肽 肽：肽：氨基酸通过肽键链接起来形成的化合物氨基酸通过肽键链接起来形成的化合物p11p11 。 例如：七肽例如：七肽多肽：多肽：十肽以上十肽以上cysmetphe lys ser thr val nh2 cooh 蛋白质和肽没有明确的界限，比如：蛋白质和肽没有明确的界限，比如：促肾上腺皮质激素促肾上腺皮质激素 39个氨基酸残基组成，为个氨基酸残基组成，为多肽多肽胰岛素胰岛素 51个氨基酸残基组成，为蛋白质个氨基酸残基组成，为蛋白质二、肽、多肽、活性肽二、肽、多肽、活性肽372021-11-25多肽链的结构式多肽链的结构式:氨基酸

17、残基氨基酸残基ccnccnccnccncch2chch2ch2ch2coo-ohco2hch2conh2ohch3h3n+oooohhhhhhhhhservaltyraspglnch3n-端c-端肽键n n端端氨基末端氨基末端c c端端羧基末端羧基末端两端两端:n:n端端 c c端端丝氨酰丝氨酰缬氨酰缬氨酰酪氨酰酪氨酰天冬氨酰天冬氨酰谷氨酰胺谷氨酰胺382021-11-25名称：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸名称：丝氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸(5肽，肽，4个个肽键肽键)写法：写法： ser-gly-try-ala-leu或，或，（*反过来写是另外的肽）反过来写是另外的肽）392021-11-

18、25（二）生物活性肽：（二）生物活性肽：具有生物活性的低分子量的肽。具有生物活性的低分子量的肽。1 1、谷胱甘肽谷胱甘肽glucysgly（gsh）红细胞中的红细胞中的巯基缓冲剂巯基缓冲剂，维持血红蛋白和红细胞中其它，维持血红蛋白和红细胞中其它蛋白质或酶的半胱氨酸残基（巯基）处于还原状态；蛋白质或酶的半胱氨酸残基（巯基）处于还原状态； 2gsh gssg（氧化型谷胱甘肽）（氧化型谷胱甘肽）二、肽、多肽、活性肽二、肽、多肽、活性肽gshpxh2o2 + 2gsh 2h2o + gssg体内重要的还原剂体内重要的还原剂，清除内源性过氧化物和自由基。，清除内源性过氧化物和自由基。402021-11-

19、252、 肽类激素（牛催产素、牛加压素、舒缓肽类激素（牛催产素、牛加压素、舒缓激肽）激肽）3、短杆菌肽、短杆菌肽s（抗生素）（抗生素）412021-11-251.1.一级结构的概念一级结构的概念 指不同种类和数量的氨基酸按照特定指不同种类和数量的氨基酸按照特定的排列顺序通过的排列顺序通过肽键肽键相连形成的多肽链。相连形成的多肽链。n存在形式：链状存在形式：链状n维系键：维系键：肽键（肽键（-co-nh-co-nh-，主，主） 二硫键二硫键（- s-s-，次），次） 三、蛋白质的一级结构三、蛋白质的一级结构cysmet phe lys ser thr val nh2 cooh 肽键肽键42202

20、1-11-25多肽链的结构式多肽链的结构式:ccnccnccnccncch2chch2ch2ch2coo-ohco2hch2conh2ohch3h3n+oooohhhhhhhhhservaltyraspglnch3n-端c-端肽键n n端端氨基末端氨基末端c c端端羧基末端羧基末端两端两端:n:n端端 c c端端丝氨酸丝氨酸缬氨酸缬氨酸酪氨酸酪氨酸天冬氨酸天冬氨酸谷氨酰胺谷氨酰胺432021-11-25n n末端末端c c末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶442021-11-25452021-11-252.2.一级结构的特点一级结构的特点n组成蛋白质的氨基酸的数目组成蛋白质的氨基酸的数目n多肽链

21、的氨基酸种类顺序多肽链的氨基酸种类顺序n多肽链内或链间二硫键的数目和位置多肽链内或链间二硫键的数目和位置n决定空间结构，是功能的基础决定空间结构，是功能的基础三、蛋白质的一级结构三、蛋白质的一级结构462021-11-25四、蛋白质的空间结构四、蛋白质的空间结构 是指蛋白质内各原子围绕某些共价键的旋转而形是指蛋白质内各原子围绕某些共价键的旋转而形成的各种空间排步及相互关系。成的各种空间排步及相互关系。472021-11-251.1.二级结构的概念二级结构的概念 在一级结构的基础上通过在一级结构的基础上通过氢键氢键的作的作用，多肽链用，多肽链主链骨架主链骨架由于由于折叠、折叠、盘盘曲曲而而形成的

22、空间结构。形成的空间结构。主要有主要有-螺旋、螺旋、折叠折叠、-转角、无规转角、无规卷曲。卷曲。n维系键：氢键维系键：氢键四、蛋白质的空间结构四、蛋白质的空间结构二级结构二级结构482021-11-252.2.二级结构的主要形式二级结构的主要形式螺旋螺旋螺旋：由肽键平面盘旋形成的螺旋状构象。螺旋：由肽键平面盘旋形成的螺旋状构象。p14p14二、蛋白质的空间结构二、蛋白质的空间结构二级结构二级结构492021-11-25螺旋特点螺旋特点p141）肽键平面为单位，右手螺）肽键平面为单位，右手螺旋旋(稳定稳定)502021-11-25螺旋特点螺旋特点p142）每圈螺旋约）每圈螺旋约3.6个个a.a残

23、基；残基； 螺距：螺距：0.54nm ；512021-11-253）肽键的酰基氧与亚氨基氢间）肽键的酰基氧与亚氨基氢间形成若干氢键，氢键的取向形成若干氢键，氢键的取向几乎与中心轴平行几乎与中心轴平行,是是螺螺旋稳定的主要次级键旋稳定的主要次级键1234螺旋特点螺旋特点522021-11-254）氨基酸残基侧链向）氨基酸残基侧链向外；外；螺旋特点螺旋特点532021-11-25542021-11-252.2.二级结构的主要形式二级结构的主要形式 片层片层折叠：折叠：两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或同一肽链两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或同一肽链的不同肽段）的不同肽段）侧向聚集侧向聚集在一起，

24、在一起，相邻肽链主链上的相邻肽链主链上的nh和和c=o之间之间形成形成氢链氢链，这样的多肽构象就是，这样的多肽构象就是-折叠片。折叠片。二、蛋白质的空间结构二、蛋白质的空间结构二级结构二级结构552021-11-25 （二）（二）.-折叠折叠 特点：特点：（1 1）多肽主链呈）多肽主链呈锯齿状锯齿状折叠构象；侧链折叠构象；侧链r基交替分基交替分布布在片层平面的两侧。在片层平面的两侧。 （二）（二）.-折叠折叠 特点：特点：（2 2）相邻肽链主链上）相邻肽链主链上的的nh和和c=o之间形成之间形成氢链氢链,氢键与肽链的长轴接近垂直；氢键与肽链的长轴接近垂直；氢键稳定氢键稳定因素因素 （二）（二）

25、.-折叠折叠 特点：特点：（3 3）从能量上看，从能量上看，逆向平逆向平行行比比顺向顺向平行更稳定，平行更稳定，前者的氢键前者的氢键nh-o几乎几乎在一条直线上，此时氢在一条直线上，此时氢键最强。键最强。582021-11-25 - -折叠折叠38592021-11-252.2.二级结构的主要形式二级结构的主要形式 u型转折型转折/转角转角肽链主链出现肽链主链出现 180 180 回折的转角处结构。（见图回折的转角处结构。（见图p10p10）二、蛋白质的空间结构二、蛋白质的空间结构二级结构二级结构602021-11-25612021-11-252.二级结构的主要形式二级结构的主要形式无规则卷曲

26、无规则卷曲用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。 h2n cooh 622021-11-25超二级结构超二级结构p16:p16:由若干个相邻的由若干个相邻的二级结构二级结构单元单元（主要是（主要是-螺旋和螺旋和-折叠）组合在折叠）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能够辨认的空间上能够辨认的二级结构组合体二级结构组合体或二级或二级结构串。结构串。3 3种基本组合形式：种基本组合形式：、和和。二、蛋白质的空间结构二、蛋白质的空间结构二级结构二级结构632021-11-25超二级结构超二级结构 单元单元 64

27、2021-11-25( (二二) )蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构p16p16 在二级结构的基础上，在二级结构的基础上，因因r r侧链基团的相互作用侧链基团的相互作用，肽链进一步盘曲折叠形肽链进一步盘曲折叠形成空间排布成空间排布u维系键：维系键：氢键、盐键、氢键、盐键、 疏水键疏水键、二硫键、二硫键、 范德华力范德华力n 端端 c端端652021-11-25b.b.盐键盐键a.a.氢键氢键c.c.疏水键疏水键d.d.二硫键二硫键662021-11-25b b 氢键氢键c c 疏水相互作用力疏水相互作用力e e 二硫键二硫键d d 范德华力范德华力a a 盐键（离子键）盐键（离子键）f 肽键肽

28、键672021-11-25结构域结构域：在二级结构或超二级结构的基础上，：在二级结构或超二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲折叠，组装成几个多肽链进一步卷曲折叠，组装成几个相对相对独立的、紧密球状实体独立的、紧密球状实体的的三级结构的局部三级结构的局部折叠区折叠区。 通常是功能活性部位通常是功能活性部位682021-11-25( (三三) )蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构 由由两个两个或或两个以上两个以上具有独立三级结构的多肽借具有独立三级结构的多肽借次级键缔合而成的复杂空间结构。次级键缔合而成的复杂空间结构。 每一个三级结构也称为一个亚基或亚单位。每一个三级结构也称为一个亚基或亚单位。u维系

29、键维系键：疏水键疏水键、范德华力、范德华力、二硫键、二硫键、盐键、氢键、盐键、氢键、 u四级结构的单四级结构的单个亚基无生物活个亚基无生物活性。性。692021-11-25血红蛋白四级结构由血红蛋白四级结构由 4 4 个亚基组成个亚基组成常见的四级结构常见的四级结构702021-11-25蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构小结小结一级结构一级结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构基本单位氨基酸基本单位氨基酸712021-11-25u一级结构：一级结构：u二级结构：二级结构：u三级结构：三级结构：u四级结构：四级结构：维系蛋白质分子结构的键维系蛋白质分子结构的键肽键（主）、二硫键肽键

30、（主）、二硫键氢键氢键疏水键疏水键、氢键、盐键、范德华力、二硫键、氢键、盐键、范德华力、二硫键疏水键疏水键、范德华力、氢键、盐键、二硫键、范德华力、氢键、盐键、二硫键蛋白质的分子结构小结蛋白质的分子结构小结722021-11-25 三、蛋白质结构与功能关系三、蛋白质结构与功能关系n一级结构是空间结构的物质基础，是功能一级结构是空间结构的物质基础，是功能最根本的基础。一级结构改变，功能改变最根本的基础。一级结构改变，功能改变或丧失。或丧失。n空间结构决定生物学功能。空间结构决定生物学功能。结构改变，则功能改变甚至丧失结构改变，则功能改变甚至丧失732021-11-25c y st y ril e

31、g lna s nc y sp rol e ug lyn h2ss牛 催 产 素c y st y rg lna s nc y sp rossp h ea rgg lyn h2牛 加 压 素742021-11-25血红蛋白血红蛋白（亚铁离子）（亚铁离子）（亚铁血红素）（亚铁血红素）珠蛋白珠蛋白752021-11-25n与有缺陷的血红蛋白有关的疾病与有缺陷的血红蛋白有关的疾病n血红蛋白病，如镰刀状细胞贫血病血红蛋白病，如镰刀状细胞贫血病n地中海贫血地中海贫血762021-11-25正常红细胞正常红细胞镰刀型红细胞镰刀型红细胞这样的红细胞容易破这样的红细胞容易破裂，使人患溶血性贫裂，使人患溶血性贫血

32、，严重时会导致死血，严重时会导致死亡。携带氧能力降低。亡。携带氧能力降低。致死性疾病。致死性疾病。镰刀形红细胞贫血是典镰刀形红细胞贫血是典型的型的氨基酸序列氨基酸序列决定决定二、二、三、四级三、四级结构及生物学结构及生物学功能的例子。功能的例子。772021-11-25hb-（正常人）（正常人） 缬缬- -组组- -亮亮- -苏苏- -脯脯- -谷谷- -谷谷- -赖赖 hb-s （患者）（患者） 缬缬- -组组- -亮亮- -苏苏- -脯脯- -缬缬- -谷谷- -赖赖 基因基因: :cac基因基因: :ctc 782021-11-25讨论课：讨论课：围绕蛋白质结构和功能的关系来分析：围绕蛋

33、白质结构和功能的关系来分析：“镰刀形红细镰刀形红细胞贫血是典型的氨基酸序列决定二、三、四级结构及胞贫血是典型的氨基酸序列决定二、三、四级结构及生物学功能生物学功能 ”。792021-11-25n地中海贫血地中海贫血是一种遗传性疾病是一种遗传性疾病,最早是在地中海沿岸最早是在地中海沿岸的意大利、希腊等地区发现的的意大利、希腊等地区发现的,所以称为所以称为“地中海贫地中海贫血血”。 n地中海贫血是一种遗传性疾病地中海贫血是一种遗传性疾病，在我国多见于南方沿，在我国多见于南方沿海地区海地区两广、湖南、湖北、四川、浙江、福建和两广、湖南、湖北、四川、浙江、福建和台湾地区，地中海贫血基因携带者高达台湾地

34、区，地中海贫血基因携带者高达20。这种疾。这种疾病是病是由于红细胞内的血红蛋白数量和质量的异常造成由于红细胞内的血红蛋白数量和质量的异常造成红细胞寿命缩短的一种先天性贫血红细胞寿命缩短的一种先天性贫血。此病目前尚无特。此病目前尚无特殊根治方法。只有间断输血或输浓缩的红细胞以补充殊根治方法。只有间断输血或输浓缩的红细胞以补充红细胞的不足。地中海贫血的患者由于长期贫血，导红细胞的不足。地中海贫血的患者由于长期贫血，导致机体缺氧和其他营养成分缺乏，机体免疫力低下，致机体缺氧和其他营养成分缺乏，机体免疫力低下，容易发生各种感染性疾病。容易发生各种感染性疾病。802021-11-25812021-11-

35、25822021-11-25 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，无活性核糖核酸酶核糖核酸酶832021-11-25疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病中的蛋白质构象改变由朊病毒蛋白由朊病毒蛋白 (prp)引起的人和动物神经退行性病变的一引起的人和动物神经退行性病变的一种疾病。种疾病。正常的正常的prpprp富含富含-螺旋螺旋，称为，称为prpprpc c。prpprpc c在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为-折折叠的叠的prpprpscsc，从而致病。，

36、从而致病。prpprpc c-螺旋螺旋prpprpscsc-折叠折叠正常正常疯牛病疯牛病842021-11-25prpc prpsc 852021-11-25复习n1 1在具有四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结在具有四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链是一个亚基。（）构的多肽链是一个亚基。（）n3 3一个蛋白质分子中有两个半胱氨酸存在时，它们之一个蛋白质分子中有两个半胱氨酸存在时，它们之间可以形成两个二硫键。间可以形成两个二硫键。 （）（）n 4 4具有四级结构的蛋白质，它的每个亚基单独存在时具有四级结构的蛋白质，它的每个亚基单独存在时仍能保存蛋白质原有的生物活性。（）仍能保存

37、蛋白质原有的生物活性。（）n5 5蛋白质二级结构的稳定性是靠链内氢键维持的，肽蛋白质二级结构的稳定性是靠链内氢键维持的，肽链上每个肽键都参与氢键的形成。（）链上每个肽键都参与氢键的形成。（）n6.6.所有蛋白质都有一、二、三、四级结构。所有蛋白质都有一、二、三、四级结构。 （）（）n7.7.蛋白质是生物大分子，但并不都具有四级结构蛋白质是生物大分子，但并不都具有四级结构( ( ) ) 。862021-11-25第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质二、蛋白质的变性二、蛋白质的变性一、蛋白质的两性电离和等电点一、蛋白质的两性电离和等电点三、高分子性质三、高分子性质四、蛋白质的沉淀四、蛋白

38、质的沉淀五、蛋白质的呈色反应五、蛋白质的呈色反应六、紫外吸收特征六、紫外吸收特征872021-11-25一、蛋白质的两性电离和等电点一、蛋白质的两性电离和等电点prhh2nhcooh -nh2h2o -nh3oh 阳离子阳离子, ,碱性碱性 -cooh coo h阴离子阴离子, ,酸性酸性两性电离两性电离prhh3n+hcoo-882021-11-25等电点：等电点：蛋白质蛋白质解离成的正、负离子的趋势解离成的正、负离子的趋势 相等，净电荷为零（相等，净电荷为零（呈电中性，为两呈电中性，为两 性离子性离子）时）时溶液的溶液的ph称为该蛋白质的称为该蛋白质的 等电点，常用等电点，常用pi表示。表

39、示。prhh3n+hcoo-892021-11-25 ph pi净电荷为负净电荷为负prcoohnh3+ + h+ oh- + h+ oh-prcoo-nh2电泳：电泳：移向阴极移向阴极 ph = pi 净电荷净电荷=0=0prcoo-nh3+prh2ncooh电泳：电泳：移向阳极移向阳极 电泳：不移动，电泳：不移动，此时溶解度最小此时溶解度最小902021-11-25n等电点分别是等电点分别是pi=9.54、 pi=4.0、 pi=7.0的三种蛋白质的三种蛋白质,在在ph=7.0的的溶液中，分别带溶液中，分别带_电、电、_电电和和_；电泳时分别移向；电泳时分别移向_、_和和_极。极。9120

40、21-11-25醋酸纤维薄膜电泳装置示意图醋酸纤维薄膜电泳装置示意图1.1.滤纸桥滤纸桥 2. 2. 电泳槽电泳槽 3. 3. 醋酸纤维素薄膜醋酸纤维素薄膜 2.2.4. 4. 电泳槽膜支架电泳槽膜支架 5. 5. 电极室中央隔板电极室中央隔板922021-11-25凝胶电泳槽凝胶电泳槽932021-11-2522kd14.4kd116kd18.4kd25kd45kd942021-11-25二、蛋白质的变性二、蛋白质的变性p21p211 1 、概念：、概念：蛋白质受到物化学因素蛋白质受到物化学因素的影响，导致的影响，导致空间结构破坏空间结构破坏，从而，从而使蛋白质的使蛋白质的理化性质发生改变和

41、生理化性质发生改变和生物功能丧失物功能丧失称为蛋白质的变性作用。称为蛋白质的变性作用。952021-11-25蛋白质的变性蛋白质的变性962021-11-25变性本质：变性本质： 空间结构破坏（次级键破坏），空间结构破坏（次级键破坏）， 一级结构不变（肽键完整）。一级结构不变（肽键完整）。972021-11-252 2 、引起蛋白质变性的因素：、引起蛋白质变性的因素：物理因素物理因素：加热，紫外线，超声：加热，紫外线，超声 波，剧烈震荡波，剧烈震荡,x-,x-射线等。射线等。化学因素化学因素：强酸、强碱、重金属：强酸、强碱、重金属 离子、尿素、丙酮、乙醇等。离子、尿素、丙酮、乙醇等。98202

42、1-11-25n3 3、变性作用的特征、变性作用的特征 （1 1）生物活性丧失生物活性丧失 （2 2）某些理化性质改变）某些理化性质改变 变性蛋白的溶解度减小、变性蛋白的溶解度减小、粘度增加粘度增加 （3）变性蛋白质容易消化变性蛋白质容易消化992021-11-25 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，无活性核糖核酸酶核糖核酸酶1002021-11-25 4 4、应用举例、应用举例临床：消毒、灭菌临床：消毒、灭菌( (酒精、高温高压、酒精、高温高压、紫外线消毒等紫外线消毒等) ) 防止蛋

43、白质变性是有效保存蛋防止蛋白质变性是有效保存蛋 白质制剂（如疫苗等）的必要白质制剂（如疫苗等）的必要 条件。条件。 1012021-11-251 1、具有胶体溶液特征：、具有胶体溶液特征：prpr在水溶液中在水溶液中 形成形成 1-100 nm1-100 nm的颗粒。的颗粒。2 2、蛋白质胶体稳定性的因素：、蛋白质胶体稳定性的因素：u带同种电荷，互相排斥；带同种电荷，互相排斥；u表面极性基团与水形成表面极性基团与水形成“水化膜水化膜”。三、高分子性质三、高分子性质1022021-11-253 3、生理作用：利于血浆胶体渗透压、生理作用：利于血浆胶体渗透压 的形成、血液与组织之间的的形成、血液与

44、组织之间的 物质交换。物质交换。1032021-11-25透析工作图透析工作图半透膜原理半透膜原理1042021-11-25血液透析血液透析 1052021-11-25四、蛋白质的沉淀四、蛋白质的沉淀蛋白质分子聚集而从溶液中析出的现象蛋白质分子聚集而从溶液中析出的现象. .方法：方法：u中性盐沉淀反应中性盐沉淀反应u有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀u加热沉淀反应加热沉淀反应u重金属盐沉淀反应重金属盐沉淀反应u生物碱试剂沉淀反应生物碱试剂沉淀反应1062021-11-25 ( (一一) )中性盐沉淀反应中性盐沉淀反应u常用的中性盐常用的中性盐：硫酸铵、硫酸钠、氯化钠：硫酸铵、硫酸钠、氯化钠u性质性质：

45、盐析盐析: :加高浓度中性盐，蛋白质溶解度减小加高浓度中性盐，蛋白质溶解度减小 盐溶盐溶: :加少量中性盐，蛋白质溶解度增加加少量中性盐，蛋白质溶解度增加 u特点特点：蛋白质沉淀但不变性蛋白质沉淀但不变性。 1072021-11-25( (二二) ) 有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀u试剂：试剂：乙醇、甲醇、丙酮等有机溶乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂对水的亲和力大，破坏蛋白质的剂对水的亲和力大，破坏蛋白质的水化膜。水化膜。u特点：特点：蛋白质沉淀且变性蛋白质沉淀且变性（故低温（故低温下快速进行）下快速进行） 。1082021-11-25prpr重金属离子重金属离子 pr-pr-重金属离子重金属离子u原理原

46、理: :加重金属离子加重金属离子: : cu cu2+2+,hg,hg2+2+,ag,ag+ +,pb,pb2 2 等。等。u用途用途：解除重金属中毒：解除重金属中毒（三）重金属盐沉淀反应（三）重金属盐沉淀反应u特点特点：常使蛋白质变性失活。：常使蛋白质变性失活。1092021-11-25 pr 苦味酸苦味酸 pr-苦味酸苦味酸u原理原理:加生物碱试剂：钨酸、苦味酸等。加生物碱试剂：钨酸、苦味酸等。u用途用途：除去或检查血液、中药注射液中：除去或检查血液、中药注射液中的杂蛋白的杂蛋白（四）生物碱试剂沉淀反应（四）生物碱试剂沉淀反应u特点特点：常使蛋白质变性失活。：常使蛋白质变性失活。11020

47、21-11-25（五）加热沉淀反应（五）加热沉淀反应n几乎所有的蛋白质都可因加热变性而凝几乎所有的蛋白质都可因加热变性而凝固，少量盐可促进蛋白质加热凝固。固，少量盐可促进蛋白质加热凝固。n如煮鸡蛋、点卤豆腐等如煮鸡蛋、点卤豆腐等n特点：当蛋白质处于等电点时，加热凝特点：当蛋白质处于等电点时，加热凝固最完全迅速。固最完全迅速。1112021-11-251.1.双缩脲反应双缩脲反应 （蛋白质和肽）（蛋白质和肽） 肽键硫酸铜肽键硫酸铜 稀碱溶液稀碱溶液 紫色或红色化合物紫色或红色化合物生成的颜色深浅与肽键数量成正比生成的颜色深浅与肽键数量成正比。双缩脲反应可用来检测蛋白质双缩脲反应可用来检测蛋白质水

48、解水解程度。程度。五、蛋白质的显色反应五、蛋白质的显色反应1122021-11-252 2、茚三酮反应、茚三酮反应蛋白质与茚三酮的丙酮溶液蛋白质与茚三酮的丙酮溶液在在ph5ph57 7的溶液一起加热可的溶液一起加热可呈现呈现蓝紫色蓝紫色反应。反应。五、蛋白质的显色反应五、蛋白质的显色反应1132021-11-25 酚试剂酚试剂 （磷钨酸磷钼酸化合物）（磷钨酸磷钼酸化合物） 蛋白质分子中的蛋白质分子中的 酪氨酸、色氨酸残基酪氨酸、色氨酸残基3 3、酚试剂反应（福林反应）、酚试剂反应（福林反应） 蓝色化合物蓝色化合物 用于蛋白质的含量测定用于蛋白质的含量测定（蓝色越深，含量越高）（蓝色越深，含量越

49、高）1142021-11-25六六. .紫外吸收特征紫外吸收特征含苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸等含苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸等氨基酸的蛋白质，在波长氨基酸的蛋白质，在波长280nm280nm处有特征性的最大吸收峰。处有特征性的最大吸收峰。可用于蛋白质的定量测定。可用于蛋白质的定量测定。1152021-11-25n蛋白质的含量测定方法蛋白质的含量测定方法1 1、凯氏定氮法：测氮量、凯氏定氮法：测氮量2 2、福林酚试剂法、福林酚试剂法1162021-11-25第五节第五节 蛋白质的分离纯化（略）蛋白质的分离纯化（略）( (一一) ) 盐析和有机溶剂沉淀盐析和有机溶剂沉淀( (二二) ) 电泳电泳( (三

50、三) ) 透析和超滤透析和超滤( (四四) ) 层析层析( (五五) ) 超速离心超速离心1172021-11-25 电泳电泳 前前处处理理粗粗分分离离细细分分离离生物组织生物组织 无细胞提取液无细胞提取液破碎、溶破碎、溶 解、差速离心解、差速离心选择性沉淀法选择性沉淀法亲和亲和层析层析离子交离子交换层析换层析精制后的蛋白质精制后的蛋白质凝胶凝胶过滤过滤疏水疏水层析层析吸附吸附层析层析一、蛋白质的提取一、蛋白质的提取1182021-11-251、前处理：、前处理：将组织和细胞破碎将组织和细胞破碎 动物组织和细胞：电动捣碎机动物组织和细胞：电动捣碎机 、匀浆器、超声波处、匀浆器、超声波处理；理； 植物组织和细胞：石英砂植物组织和细胞：石英砂+提取液研磨或用纤维素提取液研磨或用纤维素酶处理；酶处理； 细菌：超声波震荡、与砂研磨、高压挤压、溶菌酶细菌：超声波震荡、与砂研磨、高压挤压、溶菌酶处理（分解肽聚糖）处理（分解肽聚糖）如果所要蛋白质集中在某一细胞组分，用差速离心法如果所要蛋白质集中在某一细胞组分，用差速离心法收集细胞的某一组分；收集细胞的某一组分；1192021-11-252、粗分级、粗分级大量样品大量样品一般用选择性沉淀法。一般用选择性沉淀法。（nh4）2so4分级沉淀