蛋白质的化学1

1、会计学1蛋白质的化学蛋白质的化学1蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。1. 生物体的组成成分生物体的组成成分2. 酶酶3. 运输功能运输功能4. 运动功能运动功能5. 防御功能（抗体、干扰素）防御功能（抗体、干扰素）6. 遗传信息的控制遗传信息的控制7. 细胞膜的通透性细胞膜的通透性8. 高等动物的记忆、识别机构高等动物的记忆、识别机构v蛋白质是一类含氮有机化合物，通过元素分析，发现其元素组成与糖、脂质不同，除含有碳、氢、氧外，还有氮和少量的硫。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是磷、铁、钼、碘、锌和

2、铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：l 碳 50l 氢 7l 氧 23l 氮 16%l 硫 04l 其他 微 量（磷、铁、钼、碘、锌和铜等）蛋白质含量 = 蛋白氮 6.25粗蛋白含量 = 生物样品含氮量 6.25 氨基酸氨基酸 是蛋白质的基本组成单位。是蛋白质的基本组成单位。 目前从各种生物体目前从各种生物体中发现的氨基酸已有中发现的氨基酸已有250多种，但参与蛋白质组成的氨基酸多种，但参与蛋白质组成的氨基酸（基本氨基酸或标准氨基酸）只有（基本氨基酸或标准氨基酸）只有20种；此外在某些蛋白质种；此外在某些蛋白质中还存在若干种不常见的氨基酸，大多数已发现的天然氨基中还存在若干种不常见的氨基

3、酸，大多数已发现的天然氨基酸是不参与蛋白质组成的，这些被称为非蛋白质氨基酸，大酸是不参与蛋白质组成的，这些被称为非蛋白质氨基酸，大多数非蛋白质氨基酸的生物学作用不详。多数非蛋白质氨基酸的生物学作用不详。 20种基本氨基酸，除脯氨酸外，结构上的共同点是于羧种基本氨基酸，除脯氨酸外，结构上的共同点是于羧基相连的基相连的-碳原子上的氢原子被氨基所取代，因而均为碳原子上的氢原子被氨基所取代，因而均为-氨氨基酸）。基酸）。 各种蛋白所含的氨基酸的种类和数目都各不相同。各种蛋白所含的氨基酸的种类和数目都各不相同。各种氨基酸的区别在于侧链各种氨基酸的区别在于侧链R R基的不同。基的不同。2020种基本氨基酸

4、种基本氨基酸按按R R的极性可分为非极性氨基酸、极性性氨基酸、酸性氨的极性可分为非极性氨基酸、极性性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸基酸和碱性氨基酸。COOHCHH2NR -氨基酸氨基酸可变部可变部分分不变部不变部分分甘氨酸甘氨酸 Glycine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CHOHO 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCH3OHO甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCHOHOCH3CH3甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alan

5、ine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCH2OHOCH CH3CH3甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸H2NCH CCHOHOCH3CH2CH3甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline 亚亚氨基酸氨基酸HNCOHO甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alan

6、ine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine 含硫氨基酸含硫氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2SCH3甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸半胱氨酸 Cysteine 含硫氨基酸含硫氨基酸H2NCH CCH2OHOSH 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalanineH2NCHCC

7、H2OHO酪酪 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸TyrosineH2NCHCCH2OHOOH 芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸Tyrosine色氨酸色氨酸 TrytophanH2NCHCCH2OHOHN 碱性碱性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 ArginineH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NH 碱性碱性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine赖氨酸赖氨酸 LysineH2NCH CCH2OHOCH2CH2CH2NH2 碱性碱性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine赖氨酸赖氨酸 Lysi

8、ne组氨酸组氨酸 HistidineH2NCH CCH2OHONNH天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCOHO天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸谷氨酸 Glutamate 酸性氨基酸酸性氨基酸H2NCH CCH2OHOCH2COHO丝氨酸丝氨酸 Serine 含羟基含羟基氨基酸氨基酸H2NCH CCH2OHOOH丝氨酸丝氨酸 Serine 苏氨酸苏氨酸 Threonine 含羟基含羟基氨基酸氨基酸H2NCH CCHOHOOHCH3天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸H2NCH CCH2OHOCNH2O天冬酰

9、胺天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺谷氨酰胺 Glutamine 含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸H2NCHCCH2OHOCH2CNH2O1.根据根据R的化学结构的化学结构（1）脂肪族氨基酸：）脂肪族氨基酸： 1）疏水性：）疏水性：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys； 2）极性：）极性：Arg、Lys、Asp、Glu、Asn、Gln、Ser、Thr（2）芳香族氨基酸：）芳香族氨基酸：Phe、Tyr（3）杂环氨基酸：）杂环氨基酸：Trp、His（4）杂环亚氨基酸：）杂环亚氨基酸：Pro2.根据根据R的极性的极性（1）极性氨基酸：）极性氨基酸： 1）不带电：）不带电：Ser、Thr

10、、Asn、Gln、Tyr、Cys； 2）带正电：）带正电：His、Lys、Arg； 3）带负电：）带负电：Asp、Glu（2）非极性氨基酸：）非极性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、TrpNHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 COO-CHH3N+R-pK1+H+H+COOHCHH3N+RH+H+pK2-COO-CHH2NRPH 1 7 10净电荷净电荷 +1 0 -1 正离子（向阴极

11、移动）正离子（向阴极移动） 两性离子两性离子 负离子（向阳极移动）负离子（向阳极移动） （ 等电点等电点PI）1、氨基酸与茚三酮的反应2、氨基酸与甲醛的反应4、氨基酸与2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应（Sanger反应）6、氨基酸与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应（Edman反应）7、氨基酸与荧光胺反应8、氨基酸与5,5-双硫基-双（2-硝基苯甲酸）反应9、氨基酸侧链R基团参加的反应用途用途：常用于氨基酸的定性（蓝紫色物质）或定量（在常用于氨基酸的定性（蓝紫色物质）或定量（在570nm570nm波长下测光吸波长下测光吸收值）分析。定量释放的收值）分析。定量释放的COCO2 2可用测压法测量并

12、计算。可用测压法测量并计算。说明：说明：两个亚氨基酸脯氨酸和羟脯氨酸与与两个亚氨基酸脯氨酸和羟脯氨酸与与茚三酮反应产生黄色物质，最茚三酮反应产生黄色物质，最大光吸收在大光吸收在440nm。CCCOOOCCCOOOHOHH2OH2O水合茚三酮水合茚三酮CO2NH2RCHO+CCCOOHOHH2NCHCOOHRCCCOOOHOH+2NH3CCCOOCCCOO-NH4+NH2O2+CCCOOOCCCOOHHO1-氨基参与的反应氨基参与的反应pK2 H+COO-CH2NH2COO-CH2NH3+COO-CH2NHCH2OHHCHOHCHOCOO-CH2NH(CH2OH)2用途用途：可以用来直接测定氨基

13、酸的浓度。可以用来直接测定氨基酸的浓度。1-氨基参与的反应氨基参与的反应用途用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。NH2R-CH-COOH + HNO2 OHR-CH-COOH + N2 + H2O3.6.4 氨基酸与氨基酸与2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB)的反应的反应 ( -氨基参与的反应氨基参与的反应)NO2FO2N+ HNCHCOOHR弱碱性溶液弱碱性溶液NO2O2NHNCHCOOHR+ HFDNP-氨基酸氨基酸H2NCHCOOH + RNCH3CH3O=S=OCl5-二甲氨基萘磺酰氯（DNS-Cl）pH9.7 40NCH3CH3O=S=OH

14、NCHCOOH RDNS-氨基酸说明：说明：1 1、此反应为、此反应为 - -氨基参与的反应氨基参与的反应 2 2、丹磺酰氯反应取代、丹磺酰氯反应取代SangerSanger反应来测定蛋白质反应来测定蛋白质N N端氨基酸，端氨基酸，灵敏度高（荧光）灵敏度高（荧光）丹磺酰氯法丹磺酰氯法1-氨基参与的反应氨基参与的反应用途用途：是多种酶促反应的中间过程。HOCH2CHNH2COOH+CH2OPO3-CCH2OHO+H+2CH2OPO3-CCH2OHN+HHOCH2CHCOOH+ H2ON=C=S + NCHCOOHHHRPITCNCNCHCOOHHHRSPTC-氨基酸NCHRSNCCOPTH-氨基

15、酸pH8.3无水HF 这个反应首这个反应首先于先于1950年被年被Edman用于鉴用于鉴定多肽和蛋白质定多肽和蛋白质的的N端氨基酸。端氨基酸。 重复测定多重复测定多肽链肽链N端氨基酸端氨基酸排列顺序，后来排列顺序，后来设计出设计出“多肽顺多肽顺序自动分析仪序自动分析仪”此反应为此反应为 - -氨氨基参与的反应基参与的反应3.6.6 氨基酸与异硫氰酸苯酯（氨基酸与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应）的反应在室温下，氨基酸与荧光胺反应产生荧光产物在室温下，氨基酸与荧光胺反应产生荧光产物根据荧光强度测定氨基酸含量（根据荧光强度测定氨基酸含量（ng级）。级）。3.6.7 氨基酸与荧光胺反应氨基酸与荧光胺反

16、应H2NCHCH2SSHNO2HOOCSNO2COOHCOOH+SSNO2NO2HOOCCOOHH2NCHCOOH +CH2SHpH8.0硫代硝基苯甲酸硫代硝基苯甲酸测定测定Cys含量（含量（pH8.0412nm的摩尔消光系数的摩尔消光系数=13600）此为此为R侧链上的侧链上的SH参加的反应参加的反应3.6.8 氨基酸与氨基酸与5,5-双硫基双硫基-双（双（2-硝基苯甲酸）反应硝基苯甲酸）反应v 一个氨基酸的一个氨基酸的-羧基和另一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的-氨基脱水缩氨基脱水缩合而成的化合物称合而成的化合物称肽肽。v 氨基酸之间脱水后形成的键称氨基酸之间脱水后形成的键称肽键肽键（酰胺键

17、）。（酰胺键）。v 当两个氨基酸通过肽键相互连接形成二肽，在一端仍然当两个氨基酸通过肽键相互连接形成二肽，在一端仍然有游离的氨基和另一端有游离的羧基。每一端都可以连接更有游离的氨基和另一端有游离的羧基。每一端都可以连接更多的氨基酸，氨基酸能以肽键相互连接形成长的、不带支链多的氨基酸，氨基酸能以肽键相互连接形成长的、不带支链的寡肽（的寡肽（20个氨基酸残基以下）和多肽（多于个氨基酸残基以下）和多肽（多于20个氨基酸残个氨基酸残基）。多肽仍然有游离的基）。多肽仍然有游离的-氨基和氨基和-羧基。羧基。v 肽链写法：游离肽链写法：游离-氨基在左，游离氨基在左，游离-羧基在右，氨基酸之羧基在右，氨基酸之

18、间用间用“-”表示肽键。表示肽键。H2N-丝氨酸丝氨酸-亮氨酸亮氨酸-苯丙氨酸苯丙氨酸-COOHSer-Leu-Phe（S-L-F）四、肽四、肽l由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由三个氨基酸组成的肽称为三三个氨基酸组成的肽称为三肽，肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽，也叫多肽链。组成多由多个氨基酸组成的肽则称为多肽，也叫多肽链。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。肽的概念包括了肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。肽的概念包括了aaaa的组成的组成及顺序。及顺序。CCNCCNCCNCCNCCH2CHCH2CH2CH2COO-OHCO2HCH2CONH2OHCH3H3N+O

19、OOOHHHHHHHHHSerValTyrAspGlnCH3N-端C-端肽键 由于羰基碳由于羰基碳-氧双键的靠拢，允许存在共振结构（氧双键的靠拢，允许存在共振结构（resonance structure），碳与氮之间的肽键有部分双键性质，由），碳与氮之间的肽键有部分双键性质，由CO-NH构成的肽单元呈现相对的刚性和平面化，肽键中的构成的肽单元呈现相对的刚性和平面化，肽键中的4个原子个原子和它相邻的两个和它相邻的两个-碳原子多处于同一个平面上。碳原子多处于同一个平面上。CCNCOHC NO-H+CC氨基的氨基的H与羰基的与羰基的O几乎总是呈反式（几乎总是呈反式（trans）而不是顺）而不是顺式（

20、式（cis）。）。与与C-NC-N相连的相连的N-CN-C和和C-CC-C键都可以旋转，平键都可以旋转，平面间以面间以C C隔开。隔开。蛋白质构象稳定的原因：蛋白质构象稳定的原因：1）主链1/3是肽键；2）R的影响。H2N-CHCH2CH2COCOOH-GluNHCHCO-CH2SHCysNHCH2COOHGly2GSH还原型还原型GSSG氧化型氧化型-2H+2H催产素和升压素催产素和升压素 均为均为9肽，仅第肽，仅第3位和第位和第8位氨基酸不同，但功能差异明显，催产素使子位氨基酸不同，但功能差异明显，催产素使子宫和乳腺平滑肌收缩，用于引产，减少产后出血和促使乳腺排乳作用。升压宫和乳腺平滑肌收

21、缩，用于引产，减少产后出血和促使乳腺排乳作用。升压素促进血管平滑肌收缩，升高血压，减少排尿，用于治疗尿崩症和肺咯血。素促进血管平滑肌收缩，升高血压，减少排尿，用于治疗尿崩症和肺咯血。CysTyrILeGlnAsnCysProLeuGlyNH2SS牛 催 产 素CysTyrGlnAsnCysProSSPheArgGlyNH2牛 加 压 素 39肽，活性部位为第410位的7肽片段： Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。脑肽脑肽脑啡肽具有强烈的镇痛作用（强于吗啡），不上瘾。脑啡肽具有强烈的镇痛作用（强于吗啡），不上瘾。（甲）（甲）Met-脑啡肽脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Ph

22、e-Met（亮）（亮）Leu-脑啡肽脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-内啡肽（内啡肽（31肽）具有较强的吗啡样活性与镇痛作用肽）具有较强的吗啡样活性与镇痛作用。促肾上腺皮质激素（促肾上腺皮质激素（ACTH）与脑肽）与脑肽促肾上腺皮质激素（促肾上腺皮质激素（ACTH）胆囊收缩素胆囊收缩素 胰高血糖素胰高血糖素由胰脏由胰脏-细胞分泌（细胞分泌（-细胞分泌胰岛素），细胞分泌胰岛素），29肽。胰高血糖素调节肽。胰高血糖素调节 维持血糖浓度。维持血糖浓度。 蛋白质是氨基酸以肽键相互连接的线性序列。在蛋白蛋白质是氨基酸以肽键相互连接的线性序列。在蛋白质中，多肽链折叠形成特殊的形状（构象）质中

23、，多肽链折叠形成特殊的形状（构象）（conformation）。在结构中，这种构象是原子的三维排列，）。在结构中，这种构象是原子的三维排列，由氨基酸序列决定。蛋白质的结构层次：一级结构由氨基酸序列决定。蛋白质的结构层次：一级结构primary），二级结构（），二级结构（secondary），超二级结构、结构域、），超二级结构、结构域、三级结构（三级结构（tertiary）和四级结构（）和四级结构（quaternary）（不总是）（不总是有）。有）。五、五、 蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的一级结构举例蛋白质的一级结构举例1、SSSSSSA NH2B NH2611772019COOHCOOHNH

24、2COOH3、血红蛋白、血红蛋白蛋白质一级结构测序的策略蛋白质一级结构测序的策略一级结构测序的策略一级结构测序的策略1作用：作用：这些反应可用于巯基的保护这些反应可用于巯基的保护。-OOCCHCH2SHNH3+CH2OCClO-OOCCHCH2SNH3+OCCH2OCH2ClCH2-OOCCHCH2SNH3+ICH2CNH2OCH2CNH2O-OOCCHCH2SNH3+O2NFNO2+ H2NCHCROHNCHCROO2NNO2H+H2OO2NNO2HNCHCROOH+氨基酸DNFBN-端氨基酸DNP衍生物DNP-氨基酸N(CH3)2SO2ClH2NCHCROHNCHCROSO2N(CH3)2

25、+水解N(CH3)2SO2HNCHCROOH+氨基酸丹磺酰氯多肽N-端丹磺酰N-端氨基酸丹磺酰氨基酸H2NCH CROHNCH CROORnCCHHNOHn-1N-端氨基酸 C-端氨基酸ORnCCHH2NOHH2NCH CRONHNH2+H+NH2NH2氨基酸酰肼C-端氨基酸CH3S：CH2CH2CHNHCNHCHCOOR+BrC+NBr-CH3S+CH2CH2CHNHCNHCHCOORCNCH3SCN CH2CHNHCNHCHCOORCH2+H2O+CH2CHNHCOCH2OH3N+CHCOR高丝氨酸内酯NCSNHCHCOR2NCHCOR1HHNHS:CCHCOR1HNNHCHCOR2SNH

26、CNHOCR1CHNH2CHCOR2NCOCHNHSCR1例：例：N-末端残基末端残基H C-末端残基末端残基S 第一套肽段第一套肽段 第二套肽段第二套肽段 OUS SEO PS WTOU EOVE VERL RLA APS HOWT HO借助重叠肽确定肽段次序借助重叠肽确定肽段次序 为了紧紧折叠成紧密的球蛋白，多肽链常常反转方向，成为了紧紧折叠成紧密的球蛋白，多肽链常常反转方向，成发夹形状（发夹形状（ -转角）。它是由第一个氨基酸的羰基氧以转角）。它是由第一个氨基酸的羰基氧以氢键结合到相距的第四个氨基酸的氨基氢上。氢键结合到相距的第四个氨基酸的氨基氢上。N1CHCC2CHNHO=C3CHNC

27、4CHNRRHOHRROHO-转角经常出现在连接转角经常出现在连接反平行反平行-折叠片的端头折叠片的端头。（）（）-转角（转角（-turn）（）（）-转角（转角（-turn）(图图)（4）自由回转（无规则卷曲、自由绕曲）自由回转（无规则卷曲、自由绕曲）5.6.1 超二级结构超二级结构是指若干相邻的二级结构中的是指若干相邻的二级结构中的构象单元彼此相互作用，形成有规则的，在空间构象单元彼此相互作用，形成有规则的，在空间上能辨认的二级结构组合体。是蛋白质二级结构上能辨认的二级结构组合体。是蛋白质二级结构至三级结构层次的一种过渡态构象层次。至三级结构层次的一种过渡态构象层次。5.6 超二级结构和结构

28、域超二级结构和结构域5.6.2结构域结构域 是球状蛋白质的折叠单位。多肽链在超二级结是球状蛋白质的折叠单位。多肽链在超二级结构的基础上进一步绕曲折叠成紧密的近似球状的结构，具构的基础上进一步绕曲折叠成紧密的近似球状的结构，具有部分生物功能。对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链有部分生物功能。对于较大的蛋白质分子或亚基，多肽链往往由两个以上结构域缔合而成三级结构。往往由两个以上结构域缔合而成三级结构。5.7 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构 蛋白质的三级结构(Tertiary Structure)是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在

29、内的特征三维结构。 维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。例：肌红蛋白 （P25）5.7 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(图图)5.8 蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构v蛋白质的四级结构(Quaternary Structure)是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。v这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位Subunit，它一般由一条肽链构成，无生理活性或活力很小；v维持亚基之间的次级键主要是盐键和氢键。v由多个亚基聚集

30、而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；共价键共价键次级键次级键化学键化学键 肽键肽键一级结构一级结构氢键氢键二硫键二硫键二、三、四级结构二、三、四级结构疏水键疏水键盐键盐键范德华力范德华力三、四级结构三、四级结构5.9 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分子具有多样的生物学功能，需要一定的化学蛋白质分子具有多样的生物学功能，需要一定的化学结构，还需要一定的空间构象。结构，还需要一定的空间构象。（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1. 种属差异种属差异 蛋白质一级结构的种属差异十分明显，但相同部蛋白质一级结构的种属差异十分明显，但相同部分氨基酸对蛋白

31、质的功能起决定作用。根据蛋白质结分氨基酸对蛋白质的功能起决定作用。根据蛋白质结构上的差异，可以断定它们在亲缘关系上的远近构上的差异，可以断定它们在亲缘关系上的远近。同源蛋白质同源蛋白质：在不同生物体中行使相同或相似功能的：在不同生物体中行使相同或相似功能的蛋白质称同源蛋白质。（如：各种脊椎动物中的血红蛋白质称同源蛋白质。（如：各种脊椎动物中的血红蛋白）蛋白）同源蛋白质同源蛋白质的的aa序列中有序列中有不变残基不变残基、可变残基可变残基同源蛋白的同源蛋白的aa序列与提取他们的物种的亲缘关系具有序列与提取他们的物种的亲缘关系具有同一性。同一性。六、蛋白质分子结构与功能的关系六、蛋白质分子结构与功能

32、的关系从患者红细胞中鉴定出特异的镰刀型或月牙型细胞从患者红细胞中鉴定出特异的镰刀型或月牙型细胞。-链 1 2 3 4 5 6 7Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-LysHb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys Val 取代Glu含氧-HbAO2O2粘性疏水斑点含氧HbS脱氧HbS疏水位点血红蛋白分子凝集镰状细胞贫血（镰状细胞贫血（sick-cell anemia）别构现象别构现象：有些蛋白质表现其生物功能时，其构象发生：有些蛋白质表现其生物功能时，其构象发生改变，从而改变了整个分子的性质，这种现象就称为别改变，从而改变了整个分子的性质，这种现象就

33、称为别构现象。构现象。别（变）构作用别（变）构作用：含亚基的蛋白质由于一个亚基的构象：含亚基的蛋白质由于一个亚基的构象改变而引起其余亚基和整个分子构象、性质和功能发生改变而引起其余亚基和整个分子构象、性质和功能发生改变的作用称为别（变）构作用。因别（变）构而产生改变的作用称为别（变）构作用。因别（变）构而产生的效应称别（变）构效应。的效应称别（变）构效应。蛋白质构象与功能的关系蛋白质构象与功能的关系血红蛋白是别构蛋白，血红蛋白是别构蛋白，O2结合到一个亚基上以后，影响与其它亚基的相结合到一个亚基上以后，影响与其它亚基的相互作用。（附：互作用。（附：Hb和和Mb氧结合曲线比较图）氧结合曲线比较图

34、）肌红蛋红蛋白血红蛋白血红蛋白在肺部O2的压力在工作肌肉毛在工作肌肉毛细血管中细血管中O2的的压力压力氧饱和度氧饱和度00.5120406080100120O2压力压力7.1 蛋白质的相对分子量蛋白质的相对分子量 蛋白质相对分子量一般在蛋白质相对分子量一般在1万万100万之间。测定分子量的主要方法万之间。测定分子量的主要方法有渗透压法、超离心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。有渗透压法、超离心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。 最准确可靠的方法是超离心法（最准确可靠的方法是超离心法（Svedberg于于1940年设计）：蛋白年设计）：蛋白质颗粒在质颗粒在2550104 g离心力作用下从

35、溶液中沉降下来。离心力作用下从溶液中沉降下来。 沉降系数（沉降系数（s）：一般把单位（）：一般把单位（cm）离心场里的沉降速度称沉降）离心场里的沉降速度称沉降系数系数。 s = v2x v =沉降速度（沉降速度（dx/dt）=离心机转子角速度（弧度离心机转子角速度（弧度/s） x =蛋白质界面中点与转子中心的距离（蛋白质界面中点与转子中心的距离（cm）沉降系数的单位常用沉降系数的单位常用S，1S=110-13（s）蛋白质的相对分子量可直接用沉降系数表示。蛋白质的相对分子量可直接用沉降系数表示。七、蛋白质的性质七、蛋白质的性质蛋白质分子量（蛋白质分子量（M）与沉降系数（）与沉降系数（s）的关系）

36、的关系(了解）了解）M = RTsD（1V）R气体常数（气体常数（8.314107ergsmol -1 度度-1）T绝对温度绝对温度D扩散常数（蛋白质分子量很大，离心机转速很扩散常数（蛋白质分子量很大，离心机转速很快，则忽略不计）快，则忽略不计）V蛋白质的微分比容（蛋白质的微分比容（m3g-1）溶剂密度（溶剂密度（20，gml-1） s沉降系数沉降系数7.2 蛋白质的两性电离及等电点蛋白质的两性电离及等电点等电聚焦电泳：当蛋白质在其等电点时，净电荷为零，等电聚焦电泳：当蛋白质在其等电点时，净电荷为零，在电场中不再移动。在电场中不再移动。+5.06.07.0稳定pH梯度5.06.07.0稳定pH

37、梯度通电+等电聚焦电泳等电聚焦电泳蛋白质溶液是一种分散系统蛋白质溶液是一种分散系统,水为介质水为介质,分散相质点为分子颗粒分散相质点为分子颗粒.颗粒直径在颗粒直径在1-100nm(100nm为真溶液为真溶液;100nm为悬浊液为悬浊液;介介于于1-100nm的为胶体溶液的为胶体溶液),因此具因此具胶体胶体性质性质:布郎运动、丁道布郎运动、丁道尔现象、电泳现象，不能透过半透膜，具有吸附能力。利用尔现象、电泳现象，不能透过半透膜，具有吸附能力。利用蛋白质不能透过半透膜的性质用羊皮纸等来分离纯化蛋白质蛋白质不能透过半透膜的性质用羊皮纸等来分离纯化蛋白质的方法称透析法。的方法称透析法。蛋白质溶液蛋白质

38、溶液稳定的原因稳定的原因：1）Pr颗粒大颗粒大：Pr分子大小恰好适于分子大小恰好适于形成胶体，使它能在介质中作不断的布郎运动；形成胶体，使它能在介质中作不断的布郎运动；2）带有电荷带有电荷：在非在非PI的的PH条件下，由于条件下，由于Pr颗粒表面带有相同电荷颗粒表面带有相同电荷,使分子间使分子间有一定斥力，能保持一定距离，而不致凝集沉淀；有一定斥力，能保持一定距离，而不致凝集沉淀；3）形成水形成水化膜化膜：由于：由于Pr分子表面分布许多带电基团与极性基团，它们分子表面分布许多带电基团与极性基团，它们对水有高度亲和力，在水溶液中会把水分子吸附在分子的表对水有高度亲和力，在水溶液中会把水分子吸附在

39、分子的表面形成一层较厚的水化膜，由于水化膜的存在使面形成一层较厚的水化膜，由于水化膜的存在使Pr分子间互分子间互相隔离，颗粒不会凝聚下沉。相隔离，颗粒不会凝聚下沉。7.3 蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质1. 盐析法盐析法：向：向Pr溶液加大量高浓度中性盐溶液加大量高浓度中性盐(硫酸铵、硫酸硫酸铵、硫酸钠、氯化钠）破坏周围的水膜，又中和钠、氯化钠）破坏周围的水膜，又中和Pr分子的电荷，分子的电荷，使蛋白质聚集沉淀。一般使蛋白质聚集沉淀。一般不引起不引起Pr变性变性，除去盐可溶解。，除去盐可溶解。分段盐析分段盐析：调节盐浓度，可使混合蛋白质溶液中的几种蛋：调节盐浓度，可使混合蛋白质溶液中的几种蛋

40、白质分段析出。血清球蛋白（白质分段析出。血清球蛋白（50%(NH4)2SO4饱和度），清饱和度），清蛋白（饱和蛋白（饱和(NH4)2SO4)。不同不同Pr所需中性盐浓度不同，可用此分离所需中性盐浓度不同，可用此分离Pr。盐溶盐溶：低浓度盐可以增加：低浓度盐可以增加Pr的溶解度的现象的溶解度的现象2. 有机溶剂沉淀法：有机溶剂沉淀法：有机溶剂（酒精、丙酮等）与水作有机溶剂（酒精、丙酮等）与水作用，破坏水膜，使用，破坏水膜，使Pr沉淀。沉淀。PI与有机溶剂法配合效果更与有机溶剂法配合效果更好，用于好，用于Pr分离纯化。注意：条件要温和，不然造成构分离纯化。注意：条件要温和，不然造成构象破坏而失活。

41、象破坏而失活。7.4 蛋白质的沉淀反应蛋白质的沉淀反应蛋白质的沉淀反应蛋白质的沉淀反应1、概念概念：天然蛋白质受物理或化学因素的影响，其共价键：天然蛋白质受物理或化学因素的影响，其共价键不变，但分子内部原有的高度规律性的空间排列发生变化，不变，但分子内部原有的高度规律性的空间排列发生变化，致使其原有理化性质和生物学性质都有所改变，这种现象称致使其原有理化性质和生物学性质都有所改变，这种现象称为为蛋白质的变性蛋白质的变性。发生变性的蛋白质叫变性蛋白。发生变性的蛋白质叫变性蛋白。2、变性因素、变性因素：1）化学因素：强酸、强碱、尿素、胍、去污）化学因素：强酸、强碱、尿素、胍、去污剂、重金属盐、苦味

42、酸、浓乙醇；剂、重金属盐、苦味酸、浓乙醇；2）物理因素：加热、剧）物理因素：加热、剧烈振荡、搅拌、紫外线、超声波。烈振荡、搅拌、紫外线、超声波。3、变形特点及表现变形特点及表现：变性蛋白质：变性蛋白质主要标志是生物学功能主要标志是生物学功能的丧失的丧失。1）首先丧失生物学活性（如：酶失去催化能）首先丧失生物学活性（如：酶失去催化能力）；力）；2）另外其理化性质改变如：溶解度降低，）另外其理化性质改变如：溶解度降低，易形成易形成沉淀析出，沉淀析出，结晶能力丧失，球状结晶能力丧失，球状Pr分子形状改变；分子形状改变；3）生）生化性质的改变：既肽链松散，反应基团（如：化性质的改变：既肽链松散，反应基团（如：SH）增加，易被水解酶消化增加，易被水解酶消化(例例:吃熟食吃熟食)；