cha蛋白质化学ppt课件

1、化学与生物工程学院化学与生物工程学院主讲人：冉秀芝主讲人：冉秀芝：chemistry of Protein掌握：掌握：1蛋白质的分子组成：氨基酸的分类、肽蛋白质的分子组成：氨基酸的分类、肽2蛋白质的分子构造：蛋白质一、二、三、蛋白质的分子构造：蛋白质一、二、三、四级构造的概念、构造要点及维系各级构四级构造的概念、构造要点及维系各级构造的化学键造的化学键3理化性质：蛋白质两性电离及等电点；理化性质：蛋白质两性电离及等电点；蛋白质的变性、沉淀和凝固；蛋白质紫外蛋白质的变性、沉淀和凝固；蛋白质紫外吸收特性等。吸收特性等。 熟习：熟习：1蛋白质多肽链组成蛋白质

2、多肽链组成 2蛋白质构造与功能关系蛋白质构造与功能关系 3氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质 了解：蛋白质分别纯化方法及一级构造测定了解：蛋白质分别纯化方法及一级构造测定原理原理氨基酸构造特点、酸碱性质、等电点；氨基酸构造特点、酸碱性质、等电点；蛋白质各级构造的概念和特点、构造与蛋白质各级构造的概念和特点、构造与功能的关系；功能的关系；蛋白质重要理化性质的运用。蛋白质重要理化性质的运用。 本章教学难点本章教学难点第一节第一节 概述概述第二节第二节 蛋白质的根本单位蛋白质的根本单位氨基酸氨基酸第三节第三节 肽肽第四节第四节 蛋白质的分子构造蛋白质的分子构造第五节第五节 蛋白质的性质蛋白质的性质第六

3、节第六节 蛋白质分别与纯化的根本原理蛋白质分别与纯化的根本原理蛋白质是一切生物体中蛋白质是一切生物体中普遍存在的，由普遍存在的，由20种左右天种左右天然然-氨基酸经过肽键相连构成氨基酸经过肽键相连构成的高分子含氮化合物；其种的高分子含氮化合物；其种类繁多，具有一定的相对分类繁多，具有一定的相对分子量、复杂分子构造和特定子量、复杂分子构造和特定生物学功能；是表达生物遗生物学功能；是表达生物遗传性状的一类主要物质。传性状的一类主要物质。 恩格斯曾指出：“生命是蛋白体的存在方式，这种存在方式本质上就在于这些蛋白体的化学组成部分的不断的自我更新。 第一，蛋白体是生命的物质根底；第二，生命是物质运动的特

4、殊方式，是蛋白体的存在方式；第三，这种存在方式的本质就是蛋白体与其外部自然界不断 的新陈代谢。 主要有主要有C C、H H、O O、N N和和S S，有些蛋白质含有少量磷或金属元，有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。 碳碳 50 50 氢氢 7 7 氧氧 23 23 氮氮 16% 16% 硫硫 03 03 其他其他 微微 量量 1一切蛋白质都含一切蛋白质都含N元素，且各种蛋元素，且各种蛋白质的含氮量很接近，平均为白质的含氮量很接近，平均为16； 2 2蛋白质系数：任何生物样品中每蛋白质系数：任何生物样品中每1g

5、1g元元N N的的存在，就表示大约有存在，就表示大约有100/16=6.25100/16=6.25蛋白质的存在，蛋白质的存在， 6.256.25常称为蛋白质常数常称为蛋白质常数100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量 ( g % )= 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16%1、根据分子外形分类：、根据分子外形分类： 球状蛋白：长短轴之比球状蛋白：长短轴之比102、根据组成分类：、根据组成分类： 单纯蛋白单纯蛋白 结合蛋白：单纯蛋白质结合蛋白：单纯蛋白质+辅基或非蛋白质部分辅基或非蛋白质部分3、根据生物学功能分类、根据生物学功能分类4、根据溶解度分类：、根据溶解度分类：

6、 可溶性蛋白；醇溶性蛋白；不溶性蛋白可溶性蛋白；醇溶性蛋白；不溶性蛋白二、蛋白质的分类二、蛋白质的分类1.1.功能多样功能多样 蛋白质功能的多样性蛋白质功能的多样性1 1催化功能催化功能作为生物催化剂酶作为生物催化剂酶2 2调理功能调理功能代谢调理作用代谢调理作用3 3构造功能构造功能细胞的主要组成成分，生物体形状构细胞的主要组成成分，生物体形状构造的物质根底造的物质根底4 4运输功能运输功能物质的保送和传送物质的保送和传送5 5免疫功能免疫功能免疫维护作用免疫维护作用6 6运动功能运动功能运动与支持作用运动与支持作用7 7贮藏功能贮藏功能乳液、蛋类、植物种子乳液、蛋类、植物种子8 8生物膜的

7、功能生物膜的功能通透性、信号传送、遗传控制等通透性、信号传送、遗传控制等三、三、 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2.2.功能复杂功能复杂蛋白质功能的复杂性蛋白质功能的复杂性即：同一种蛋白质，其功能也呈现出复杂即：同一种蛋白质，其功能也呈现出复杂性。糖蛋白、酶催化功能。性。糖蛋白、酶催化功能。 酸水解：20%HCl、H2SO4 碱水解:6mol/L NaOH 、4mol/L Ba(OH)2 蛋白酶水解 蛋白质水解过程中的不同的降解物 蛋白质SHI 胨多肽二肽氨基酸二、氨基酸的构造特征二、氨基酸的构造特征1. 构造特征构造特征氨基酸是氨基取代羧酸，其构造通式氨基酸是氨基取代羧

8、酸，其构造通式为：为： H 或或 R CCOOH -氨基和氨基和-羧羧基基 NH2 特点：特点：120种根本氨基酸中，除脯氨酸为亚氨基酸外，其种根本氨基酸中，除脯氨酸为亚氨基酸外，其他他19种均符合通式；种均符合通式；2除甘氨酸的除甘氨酸的R基为基为H外，其他外，其他19种种-碳原子为不碳原子为不对称碳原子，有对称碳原子，有L、 D型之分，但组成人体蛋白质的氨基酸均为型之分，但组成人体蛋白质的氨基酸均为L型；型；3不同氨基酸的侧链基团不同。不同氨基酸的侧链基团不同。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H三、氨基酸的分类三、氨基酸的分类* * 20

9、 20种氨基酸的英文称号、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文称号、缩写符号及分类如下: : 中性Aa1按R基团的酸碱性分 酸性Aa 碱性Aa 2按R基团的化学构造分 脂肪族Aa 芳香族Aa 杂环族Aa 杂环亚Aa1. 1. 分类分类氨基酸的三种分类方法氨基酸的三种分类方法3按R基团的极性分 极性带正电荷Aa 极性带负电荷AAa 极性不带电Aa 非极性Aa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 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸

10、异亮氨酸 isoleucine 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 6.30非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89丝氨酸丝氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try 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

11、苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 5.602. 极性中性氨基酸极性中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22赖氨酸赖氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76组氨酸组氨酸 histidine His H 7.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 碱性氨基酸碱性氨基酸2. 蛋白质中常见的氨基酸蛋白质中常见的氨基酸羟脯氨酸、羟赖氨酸、四碘钾腺原氨酸甲状腺素、羟脯氨酸、羟赖氨酸、四碘钾腺原氨酸甲状腺素、T4胱氨酸胱氨酸NHHOCOOH4-羟基脯

12、氨酸H2NCH2CHCH2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-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-HS-CH2-CH-COO-+NH33. 非蛋白质氨基酸非蛋白质氨基酸-丙氨酸、丙氨酸、D-苯丙氨酸、同型半胱氨酸、鸟氨酸、苯丙氨酸、同型

13、半胱氨酸、鸟氨酸、-氨基丁酸氨基丁酸四、氨基酸的性质四、氨基酸的性质1、两性性质、两性性质氨基酸是弱两性电解质氨基酸是弱两性电解质pH = pI 净电净电荷荷=0 pH pI净电荷净电荷为负为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H+ OH- + H+ OH-(pK1)(pK2) 当氨基酸溶液在某一pH值时，其所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极挪动，此时溶液的pH值就称为该氨基酸的等电点(isoelectric point)。H+H +NH2 CH2 COOGly NH3 CH2 COO Gly NH3 CH2 COOHGly H+H +

14、K1K2K1 、K2分别代表分别代表COOH和和NH3的的表观解离常数。可以从滴定曲线中求得。表观解离常数。可以从滴定曲线中求得。例例 Lys 的的pI 计算计算COOHCHNH3(CH2) 4NH3Lys COOCHNH2(CH2) 4NH2Lys COOCHNH3(CH2) 4NH3Lys H+H +Lys COOCHNH2(CH2) 4NH3H+H +H+H +K1K2K3氨基酸等电点的计算氨基酸等电点的计算侧链不含离解基团的中性氨基酸：pI = (pK1 + pK2 )/2 酸性氨基酸：pI = (pK1 + pKR-COO- )/2 碱性氨基酸：pI = (pK2 + pKR-NH2

15、 )/2 COOHCHH3N+R-pK1+H+H+C O O-CHH3N+RH+H+p K2-C O O-CHH2NR2. 紫外吸收紫外吸收芳香族氨基酸具有特征紫外吸收芳香族氨基酸具有特征紫外吸收色氨酸酪氨酸苯丙氨酸 与亚硝酸反响(范斯莱克法) 与甲醛反响甲醛滴定法 与2,4-二硝基氟苯的反响 酰化反响维护氨基 成盐反响氨基酸盐酸盐 构成席夫碱反响羰氨反响 脱氨基反响-酮酸 成盐反响：谷氨酸单钠盐味精 成酯反响：与醇酯化构成相应的酯 酰化反响：-COOH中的-OH被卤素取代，生成酰卤 脱羧基反响：脱羧酶，胺。 叠氮反响：酰基化和酯化，酰化氨基酸甲酯由由-氨基和氨基和-羧基共同参与的反响羧基共同

16、参与的反响与茚三酮的反响与茚三酮的反响成肽反响成肽反响由由R基参与的反响巯基、羧基、酚基基参与的反响巯基、羧基、酚基巯基及二硫键巯基及二硫键羟基：与酸生成酯羟基：与酸生成酯氨基酸侧链特殊基团参与的反响表氨基酸侧链特殊基团参与的反响表4-4一、肽的概念一、肽的概念1 构造构造肽由氨基酸构成肽由氨基酸构成肽键肽键(peptide bond)：由一个：由一个Aa的的- 氨基与另一个氨基与另一个Aa的的 - 羧基脱水缩合生成的化学键酰胺键。羧基脱水缩合生成的化学键酰胺键。肽肽 peptide：AA经过肽键相连构成的化合物经过肽键相连构成的化合物(二肽、三肽、寡肽二肽、三肽、寡肽和多肽和多肽)。寡肽寡肽

17、 oligopeptide ： 普通普通10肽以下肽以下多肽多肽 polypeptide： 普通普通10肽以上肽以上多肽链：由许多氨基酸借肽键相互衔接而成的一种构造。多肽链：由许多氨基酸借肽键相互衔接而成的一种构造。氨基酸残基：多肽链中的氨基酸，由于参与肽键的构成，已非氨基酸残基：多肽链中的氨基酸，由于参与肽键的构成，已非原来完好的分子，称为氨基酸残基。原来完好的分子，称为氨基酸残基。 多肽链有两端：多肽链有两端： N末端、末端、C末端末端 1 谷胱甘肽 2 神经肽神经肽与神经体液调理 脑啡肽、内啡肽、强啡肽、P-物质 3 抗菌肽细菌的一种防御武器蛋白质的共价构造蛋白质的共价构造 蛋白质的一级

18、构造蛋白质的一级构造 蛋白质的二级蛋白质的二级构造构造蛋白质的空间构象蛋白质的空间构象 蛋白质的三级构造蛋白质的三级构造 蛋白质的四级蛋白质的四级构造构造 由一条肽链构成的蛋白质只需一、二、三级构造，由一条肽链构成的蛋白质只需一、二、三级构造，由二条或二条以上多肽链构成的蛋白质才能够有四级由二条或二条以上多肽链构成的蛋白质才能够有四级构造。构造。一、蛋白质的共价构造一、蛋白质的共价构造1 一级构造概念一级构造概念一级构造一级构造(primary structure)特指氨基酸的顺序。特指氨基酸的顺序。2 2一级构造维系键：肽键和二硫键。一级构造维系键：肽键和二硫键。1 1蛋白质的化学构造：蛋白

19、质化学构造包括多肽链的蛋白质的化学构造：蛋白质化学构造包括多肽链的数目、每条链中数目、每条链中AaAa的数目、种类及序列排序以及链间或链的数目、种类及序列排序以及链间或链内键的位置。而蛋白质的一级构造特指多肽链中氨基酸的内键的位置。而蛋白质的一级构造特指多肽链中氨基酸的陈列顺序。陈列顺序。3 3一级构造的书写方式：从一级构造的书写方式：从N-N-末端到末端到C-C-末端，末端，3 3字母缩写字母缩写符号，每个符号，每个AaAa之间用圆点隔开；单字母符号延续陈列。之间用圆点隔开；单字母符号延续陈列。2 一级构造的测定一级构造的测定氨基酸序列的自动程序测定。氨基酸序列的自动程序测定。根本战略：片段

20、重叠法氨基酸顺序直测法根本战略：片段重叠法氨基酸顺序直测法 主要步骤：主要步骤：a.a.测定氨基酸末端的数目，测定氨基酸末端的数目，N N末端末端和和C C末端；末端；b. b. 对肽链进展拆分、分别；对肽链进展拆分、分别； c. c. 完完全水解，进展氨基酸组成分析；全水解，进展氨基酸组成分析； d. d.第一次不完第一次不完全水解，得到氨基酸片段，并测定其顺序；全水解，得到氨基酸片段，并测定其顺序； e. e. 第二次不完全水解，得到氨基酸片段，并测定它第二次不完全水解，得到氨基酸片段，并测定它们的氨基酸顺序；们的氨基酸顺序；f.f.将这些肽段的顺序进展跨切将这些肽段的顺序进展跨切口重叠，

21、进展比较分析，推断出蛋白质分子的全口重叠，进展比较分析，推断出蛋白质分子的全部氨基酸序列；部氨基酸序列；g.g.确定二硫键的位置。确定二硫键的位置。多肽链中氨基酸序列分析的总战略多肽链中氨基酸序列分析的总战略 肽链末端分析：肽链末端分析：N-N-末端测定，末端测定，C-C-末端测定末端测定 二硫键的拆开和肽链分别二硫键的拆开和肽链分别 肽链的部分水解和肽段的分别肽链的部分水解和肽段的分别肽段的氨基酸序列测定，普通采用肽段的氨基酸序列测定，普通采用Edman降解法降解法肽段在多肽链中次序的推断肽段在多肽链中次序的推断 肽段重叠法进展对照推断肽段重叠法进展对照推断N-末端测定末端测定DNFB法法S

22、anger法：法：DNP-AA苯异硫腈法苯异硫腈法Edman法：法：PTH-AA二甲基氨基萘磺酰氯法二甲基氨基萘磺酰氯法DNS法法氨肽酶法氨肽酶法C-末端测定末端测定肼解法肼解法羧肽酶法羧肽酶法Sanger法。2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，可以与肽链N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物DNP。在酸性条件下水解，得到黄色DNP-氨基酸。该产物可以用乙醚抽提分别。不同的DNP-氨基酸可以用色谱法进展鉴定。O2NFNO2+ H2NCHCROHNCHCROO2NNO2H+H2OO2NNO2HNCHCROOH+氨基酸DNFBN-端氨基酸DNP衍生物DNP-氨基酸u肽链末端氨基与苯异硫腈肽链末端氨基

23、与苯异硫腈PITCPITC生成生成PTC-PTC-肽链，肽链，PTH-AaPTH-Aa。u此法的特点是可以不断反复循环，将肽链此法的特点是可以不断反复循环，将肽链N-N-端氨基端氨基酸残基逐一进展标志和解离。酸残基逐一进展标志和解离。NCSNHCHCOR2NCHCOR1HHNHS:CCHCOR1HNNHCHCOR2SNHCNHOCR1CHNH2CHCOR2NCOCHNHSCR1在碱性条件下，丹磺酰氯二甲氨基萘磺酰氯可以与在碱性条件下，丹磺酰氯二甲氨基萘磺酰氯可以与N-N-端氨端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰- -氨基酸。氨基酸。此法的优点是丹磺酰此法的优点是丹磺

24、酰- -氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以到达可以到达1 110-9mol10-9mol。N(CH3)2SO2ClH2NCHCROHNCHCROSO2N(CH3)2+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 氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的N-N-端逐个的向里水解。端逐个的向里水解。 根据不同的反响时间测出酶水解所释放出的根据不同的反响时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，按反响时间和氨基酸残氨基酸种类和数量，按反响时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，

25、从而知道蛋白质的基释放量作动力学曲线，从而知道蛋白质的N-N-末端残基顺序。末端残基顺序。 最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为氨酸残基为N-N-末端的肽键速度最大。末端的肽键速度最大。 此法是多肽链C-端氨基酸分析法。多肽与肼在无水条件下加热，C-端氨基酸即从肽链上解离出来，其他的氨基酸那么变成肼化物。肼化物可以与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与C-端氨基酸分别。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 羧肽酶

26、是一种肽链外切酶，它能从多肽链的羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的C-C-端逐个的水解。根据不同的反响时间测出端逐个的水解。根据不同的反响时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的知道蛋白质的C-C-末端残基顺序。末端残基顺序。 目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有四种：A,B,CA,B,C和和Y Y；A A和和B B来自胰脏；来自胰脏；C C来自柑桔叶；来自柑桔叶；Y Y来自面包酵母。来自面包酵母。 羧肽酶羧肽酶A A能水解除能水解除ProPro、ArgArg和和LysLys以外的一切以外的一切C-C-末端氨基酸残基；末端氨基酸

27、残基；B B只能水解只能水解ArgArg和和LysLys为为C-C-末端残基的肽键。末端残基的肽键。 由几条多肽链构成的蛋白质分子存在两种方由几条多肽链构成的蛋白质分子存在两种方式：式： 1 1、几条多肽链借助非共价键衔接在一同，称、几条多肽链借助非共价键衔接在一同，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；可用醇化酶为二聚体；可用8mol/L8mol/L尿素或尿素或6mol/L6mol/L盐酸胍处置，即可分开多肽链盐酸胍处置，即可分开多肽链( (亚基亚基).). 2 2、几条多肽链经过二硫键交联在一同。可在、几条多肽链经过二硫键交联在一同。

28、可在可用可用8mol/L8mol/L尿素或尿素或6mol/L6mol/L盐酸胍存在下，用盐酸胍存在下，用过量的过量的- -巯基乙醇处置，使二硫键复原为巯巯基乙醇处置，使二硫键复原为巯基，然后用烷基化试剂维护生成的巯基，以基，然后用烷基化试剂维护生成的巯基，以防止它重新被氧化。防止它重新被氧化。 普通采用胃蛋白酶处置没有断开二硫键普通采用胃蛋白酶处置没有断开二硫键的多肽链，的多肽链， 再利用双向电泳技术分别出各个肽段，再利用双向电泳技术分别出各个肽段，用过甲酸处置后，将每个肽段进展组成用过甲酸处置后，将每个肽段进展组成及顺序分析，及顺序分析， 然后同其它方法分析的肽段进展比较，然后同其它方法分析

29、的肽段进展比较，确定二硫键的位置。确定二硫键的位置。 化学裂解法 CNBr裂解：甲硫氨酸羧基端的肽键 酸水解：稀酸-天冬氨酸羧基端断裂 浓酸-含羟基氨基酸的氨基端断裂 酶解法 胰蛋白酶：碱性氨基酸羧基端肽键 胃蛋白酶：酸性及芳香族氨基酸的羧基端肽键 凝乳蛋白酶：芳香族及非极性侧链的氨基酸的羧基端肽键 弹性蛋白酶：脂肪族氨基酸的羧基端肽键 Trypsin Trypsin ：R1=R1=赖氨酸赖氨酸LysLys和精氨酸和精氨酸ArgArg侧链专注性较强，水解速度快。侧链专注性较强，水解速度快。NHCHCOR4NHCHCOR3NHCHCOR2NHCHCOR1肽链水解位点水解位点胰蛋白酶胰蛋白酶 Pe

30、psinPepsin：R1R1和和R2R2R1=R1=苯丙氨酸苯丙氨酸Phe,Phe,色氨酸色氨酸Trp,Trp,酪氨酸酪氨酸Tyr; Tyr; 亮氨酸亮氨酸LeuLeu以以及其它疏水性氨基酸水解速度较快。及其它疏水性氨基酸水解速度较快。胃蛋白酶胃蛋白酶二、蛋白质分子的空间构象二、蛋白质分子的空间构象(conformation)1. 概念：概念：1含义含义蛋白质的构象指蛋白质分子蛋白质的构象指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的陈列、分布及肽链的走中原子和基团在三维空间上的陈列、分布及肽链的走向。向。 蛋白质分子的构象可分为二、三、四级构造。蛋白质分子的构象可分为二、三、四级构造。2 维持蛋白

31、质构象的化学键：维持蛋白质构象的化学键：次级键副键，由蛋白质分子的主链和侧链上的极次级键副键，由蛋白质分子的主链和侧链上的极性、非极性和离子基团等相互作用而构成的。性、非极性和离子基团等相互作用而构成的。 如：氢键、静电引力、范德华力、疏水相互作用、如：氢键、静电引力、范德华力、疏水相互作用、二硫键、离子键、配位键。二硫键、离子键、配位键。3蛋白质分子中肽链的空间构造原那么肽键-CO-NH-带有部分双键的性质肽键中的4个原子与相邻的两个-C构成肽平面肽平面之间可以旋转，但不能超越180CONCN+O-CNCOHC2 蛋白质的二级构造蛋白质的二级构造(secondary structure)1

32、概念：蛋白质分子中某一段肽链的部分空间构概念：蛋白质分子中某一段肽链的部分空间构造，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并造，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。不涉及氨基酸残基侧链的构象。主链与侧链主链与侧链 由肽键和由肽键和-碳原子构成的多肽链骨架称为主链，碳原子构成的多肽链骨架称为主链，伸展在外的伸展在外的R基团称为侧链。基团称为侧链。2主要方式：主要方式： -螺旋，螺旋，-折叠，折叠，-转角，无规那么转角，无规那么卷曲。卷曲。主要维系键：氢键主要维系键：氢键-螺旋螺旋(-helix)构造特点：构造特点：右手螺旋：右手螺旋：3.6 AA/圈，螺距圈，螺距

33、0.54nm 。氢键维系构成于每个肽键的氢键维系构成于每个肽键的N-H和第四个肽键的羰基氧之和第四个肽键的羰基氧之间。间。侧链伸向螺旋外侧。侧链伸向螺旋外侧。-螺旋大多是右手螺旋螺旋大多是右手螺旋 (带同种电荷，侧链大的带同种电荷，侧链大的R基或基或Pro存在均妨碍存在均妨碍-螺旋构成螺旋构成)-折叠构造要点：折叠构造要点：肽链完全伸展肽链完全伸展肽链呈锯齿状，肽肽链呈锯齿状，肽平面呈片状，构成平面呈片状，构成折叠片折叠片相邻肽链上的相邻肽链上的-CO-与与-NH-构成氢键构成氢键肽链的肽链的R侧链基团侧链基团在肽平面上下交替在肽平面上下交替出现出现折叠片分平行式和折叠片分平行式和反平行式两种

34、类型反平行式两种类型特征：多肽链中氨基酸残基特征：多肽链中氨基酸残基n n的羰基上的氧与残基的羰基上的氧与残基n+3n+3的氮原上的氢之间构成氢键，的氮原上的氢之间构成氢键，肽键回折肽键回折1800 1800 。 无规无规那么那么卷曲卷曲细胞细胞色素色素C的的三级三级构造构造3. 三级构造三级构造肽链非几何形的进一步折叠肽链非几何形的进一步折叠1 概念：蛋白质的三级构造是指一条多肽链在二级概念：蛋白质的三级构造是指一条多肽链在二级构造的根底上进一步卷曲折叠，构成一个不规那么的构造的根底上进一步卷曲折叠，构成一个不规那么的特定构象，它包括全部主链、侧链在内的一切原子的特定构象，它包括全部主链、侧

35、链在内的一切原子的空间排布。空间排布。2维系键：氢维系键：氢键、二硫键、离子键、二硫键、离子键、疏水作用力和键、疏水作用力和范德华力，疏水作范德华力，疏水作用力其主要作用。用力其主要作用。3 3三级构造的特征：三级构造的特征：含多种二级构造单元；含多种二级构造单元；有明显的折叠层次；有明显的折叠层次；是严密的球状或椭球状实体；是严密的球状或椭球状实体；分子外表有一空穴分子外表有一空穴( (活性部位活性部位) )；疏水侧链埋藏在分子内部，疏水侧链埋藏在分子内部， 亲水侧链暴露在分子外表。亲水侧链暴露在分子外表。4 三级构造的重要性：三级构造的重要性：三级构造构成后，蛋白质分子才构成固有的分子外形

36、；三级构造构成后，蛋白质分子才构成固有的分子外形；才具有亲水胶体的特性；才具有亲水胶体的特性；功能蛋白质的活性部位得以构成并表现出相应的生物学活性。功能蛋白质的活性部位得以构成并表现出相应的生物学活性。N His12CHis119Lys414. 四级构造四级构造亚基间的相互关系亚基间的相互关系1概念：蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的概念：蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的规划和相互作用规划和相互作用,称为蛋白质的四级构造。称为蛋白质的四级构造。蛋白质分子中每条具独立三级构造的多肽链称为亚基蛋白质分子中每条具独立三级构造的多肽链称为亚基(subunit).2维系键：疏水

37、作用力、氢键、离子键、范德华力。维系键：疏水作用力、氢键、离子键、范德华力。Hemoglobin一级构造与功能的关系氨基酸序列提供重要的化学信息同功蛋白质氨基酸的种属差别和分子进化同功蛋白质氨基酸的个体差别和分子进化一级构造的部分断裂与蛋白质的激活 血液凝固的生化机理 胰岛素原的激活蛋白质空间构造与功能的关系 变构景象 变性作用u一、蛋白质分子的大小u二、两性解离和等电点u三、胶体性质u四、沉淀作用u五、变性作用u六、颜色反响 1.相对分子质量蛋白质是宏大分子 2.测定方法蛋白质相对分子质量的测定 1根据化学组成测定最低相对分子质量 2用物理化学方法来测定蛋白质的相对分子质量二、两性解离和等电

38、点二、两性解离和等电点蛋白质两末端的氨基和羧基及侧链中某些基团在一蛋白质两末端的氨基和羧基及侧链中某些基团在一定条件下均可解离。定条件下均可解离。1. 蛋白质的等电点蛋白质的等电点( pI)：使某一蛋白质分子所带正：使某一蛋白质分子所带正负电荷数负电荷数相等，净电荷为零时溶液的相等，净电荷为零时溶液的PH值。值。 蛋白质的等电点沉淀、离子交换和电泳等根本蛋白质的等电点沉淀、离子交换和电泳等根本原理均以蛋白质的两性解离与等电点的特性为根底。原理均以蛋白质的两性解离与等电点的特性为根底。 电泳：带电粒子在电场中向电性相反的电极挪电泳：带电粒子在电场中向电性相反的电极挪动的景象，可用于分别、鉴定蛋白

39、质。动的景象，可用于分别、鉴定蛋白质。三、高分子性质，即胶体性质三、高分子性质，即胶体性质蛋白质为分子量蛋白质为分子量1万至万至100万的高分子物质万的高分子物质,其在溶液中其在溶液中构成的质点直径在构成的质点直径在1-100nm胶体质点范围内。胶体质点范围内。蛋白质胶体稳定的要素蛋白质胶体稳定的要素:蛋白质颗粒外表具水化层蛋白质颗粒外表具水化层 蛋白质颗粒外表带同性电荷蛋白质颗粒外表带同性电荷去除这两个稳定要素去除这两个稳定要素,蛋白质极易沉淀。蛋白质极易沉淀。蛋白质具有分子分散景象；布朗运动；可用超速离心蛋白质具有分子分散景象；布朗运动；可用超速离心法分别蛋白质；有较大的粘度，随蛋白质分子

40、的水协法分别蛋白质；有较大的粘度，随蛋白质分子的水协作用和分子的不对称性增大而增大；不能透过半透膜，作用和分子的不对称性增大而增大；不能透过半透膜，可用透析法纯化蛋白。可用透析法纯化蛋白。四、蛋白质的沉淀四、蛋白质的沉淀1.概念：蛋白质分子聚集而从溶液中析出的景象称概念：蛋白质分子聚集而从溶液中析出的景象称为蛋白质的沉淀。为蛋白质的沉淀。2.常用的沉淀方法常用的沉淀方法1盐析法：盐析法：(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4低盐浓度可使蛋白质溶解度添加，称为盐溶作用。低盐浓度可使蛋白质溶解度添加，称为盐溶作用。高盐浓度因破坏蛋白质的水化层并中和其电荷，促高盐浓度因破坏蛋白质的水化层并中和其

41、电荷，促使蛋白质颗粒相互聚集而沉淀，称为盐析作用。使蛋白质颗粒相互聚集而沉淀，称为盐析作用。采用不同盐浓度可将蛋白质分别沉淀，称分级沉淀；采用不同盐浓度可将蛋白质分别沉淀，称分级沉淀；并不易发生变性。并不易发生变性。2有机溶剂沉淀：乙醇、甲醇、丙酮等有机溶剂沉淀：乙醇、甲醇、丙酮等3某些酸类沉淀：某些酸类沉淀： PHPI时，时，Pb2+， Hg2+， Ag+， Cu2+5加热凝固：变性沉淀，偏酸或偏碱不易。加热凝固：变性沉淀，偏酸或偏碱不易。蛋白质的凝固作用：蛋白质经加热变成较巩固的凝块，不易蛋白质的凝固作用：蛋白质经加热变成较巩固的凝块，不易再溶于强酸和强碱中，称为蛋白质的凝固作用。再溶于强

42、酸和强碱中，称为蛋白质的凝固作用。五、蛋白质的变性五、蛋白质的变性(denaturation)1.概念：在某些理化要素的作用下，蛋白质特定的概念：在某些理化要素的作用下，蛋白质特定的空间构象发生改动或破坏，从而导致其生物学活性空间构象发生改动或破坏，从而导致其生物学活性的丧失和一些理化性质的改动的景象，称为蛋白质的丧失和一些理化性质的改动的景象，称为蛋白质的变性。的变性。2.变性要素：变性要素： 理：加热、高压、紫外线、超声波、猛烈震荡等理：加热、高压、紫外线、超声波、猛烈震荡等 化：强酸、强碱、重金属离子、尿素、乙醇、丙化：强酸、强碱、重金属离子、尿素、乙醇、丙酮等酮等3.变性的本质：蛋白质

43、分子空间变性的本质：蛋白质分子空间构象的改动或破坏二硫键和非构象的改动或破坏二硫键和非共价键破坏，不涉及一级构造共价键破坏，不涉及一级构造改动或肽键的断裂。改动或肽键的断裂。4.变性作用的特征：生物活性丧失；某些理化性质改动溶变性作用的特征：生物活性丧失；某些理化性质改动溶解度降低，粘度添加，结晶才干消逝，易被蛋白酶水解。解度降低，粘度添加，结晶才干消逝，易被蛋白酶水解。5.变性作用的运用举例：变性作用的运用举例：变性要素运用于消毒及灭菌，制备、保管蛋白质制剂需防止变性要素运用于消毒及灭菌，制备、保管蛋白质制剂需防止变性。变性。6.复性：去除变性要素后，有些变性程度较轻的蛋白质仍可复性：去除变性要素后，有些变性程度较轻的蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能。恢复或部分恢复其原有的构象和功能。许多蛋白质的变性为不可逆变性。许多蛋白质的变性为不可逆变性。变性的蛋白质易于沉淀，而沉淀的蛋白质不