B 蛋白质结构

1、 Protein structurel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。l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。木瓜蛋白酶（组织蛋白酶）木瓜蛋白酶（组织蛋白酶） 概述概述 蛋白质是生命最基本、最重要的物质蛋白质是生命最基本、最重要的物质一概念一概念蛋白质是细胞内含量最高的组分，蛋白质是细胞内含量最高的组分，约占干细胞的一半重量。约占干细胞的一半重量。v蛋白质是一类含氮有机化合物蛋白质是一类含氮有机化合物： 碳、氢、氧、氮外，还有少量的硫。某些蛋白碳、氢、氧、氮外，还有少量的硫。某些蛋白质还含有其他元素；磷、铁、碘、碘、锌和铜质还含有其他

2、元素；磷、铁、碘、碘、锌和铜等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：l 碳碳 5050l 氢氢 7 7l 氧氧 2323l 氮氮 16%16%l 硫硫 0303l 其他其他 微微 量量在这些化学元素中，氮的含量在不同蛋白质中很稳定，所以可以根据氮元素的含量测定蛋白质的含量： 蛋白质含量蛋白质氮X 6.25 这是蛋白质定量分析的理论基础，经典的蛋白质含量测定方法就是先测定蛋白质氮的含量，再根据上述公式计算蛋白质的含量。 B1 B1 氨基酸蛋白质的基本单位氨基酸蛋白质的基本单位一一-氨基酸的一般结构氨基酸的一般结构 蛋白质水解的常见氨基酸只有蛋白质水解的常见

3、氨基酸只有2020多种，除多种，除GlyGly全为全为L-AAL-AA，且全为，且全为-AA -AA l除除甘氨酸甘氨酸和和脯氨酸脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。外，其他均具有如下结构通式。各种氨基酸的区别在于各种氨基酸的区别在于侧链侧链R R基的不同基的不同。可根据可根据R R基的基的酸碱性酸碱性、极性极性及及结构结构等来分类等来分类R R基结构基结构-20AA-20AA可分为可分为脂肪族脂肪族、芳香族芳香族和和杂环族杂环族3 3类，便于记忆可将几类分类法交叉使用。类，便于记忆可将几类分类法交叉使用。 COOHCHH2NR -氨基酸氨基酸可变部分可变部分不变部分不变部分 甘氨酸甘氨酸 Gl

4、ycine 脂肪族氨基酸（脂肪族氨基酸（4 4类）类） 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸H2NCH CHOHO特点：特点：a a 无侧链无侧链b b 双面角可自由转双面角可自由转 动，无空间位阻动，无空间位阻c c 任意扭曲，柔性任意扭曲，柔性大大d d 常出现在需要运常出现在需要运动或转折的肽链片动或转折的肽链片段中段中 H2NCH CCH3OHO丙氨酸丙氨酸 Alanine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸特点：特点：a a 小，侧链只有一小，侧链只有一个甲基个甲基b b 无化学活性无化学活性c c 在蛋白质分子中在蛋白质分子中可处于内部和表面可处于内部和表面

5、 缬氨酸缬氨酸 ValineH2NCH CCHOHOCH3CH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸 亮氨酸亮氨酸 LeucineH2NCH CCH2OHOCH CH3CH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸 异亮氨酸异亮氨酸 IleucineH2NCH CCHOHOCH3CH2CH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1 1）. .中性氨基酸中性氨基酸a a 带有分支的支链氨基酸，产生的位带有分支的支链氨基酸，产生的位阻更大阻更大b b 易于在蛋白质分子中固定于一定的易于在蛋白质分子中固定于一定的位置，并位置，并有利于链的折叠有利于链的折叠 丝氨

6、酸丝氨酸 Serine H2NCH CCH2OHOOH 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .含羟基或硫氨含羟基或硫氨基酸基酸 丝氨酸丝氨酸 Serine 苏氨酸苏氨酸 ThreonineH2NCH CCHOHOOHCH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .含羟基或硫氨含羟基或硫氨基酸基酸a a 侧链带有羟基，可形成氢键，侧链带有羟基，可形成氢键，也可通过水分子间接形成氢键也可通过水分子间接形成氢键b b 化学性质活泼，具有重要功能化学性质活泼，具有重要功能 半胱氨酸半胱氨酸 CysteineH2NCH CCH2OHOSH 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .含羟基或硫氨基酸含羟基

7、或硫氨基酸特点：特点：a a 易氧化形成带有二硫易氧化形成带有二硫键的胱氨酸键的胱氨酸b b 与金属离子如与金属离子如FeFe、ZnZn、CuCu等配位结合等配位结合c c 结合蛋白质中一些非结合蛋白质中一些非蛋白基团蛋白基团d d 在蛋白质空间结构中在蛋白质空间结构中成簇聚集，因此，常藏成簇聚集，因此，常藏在蛋白质分子内部，形在蛋白质分子内部，形成特定的模体（成特定的模体（motifmotif）结构结构 甲硫氨酸甲硫氨酸 MethionineH2NCHCCH2OHOCH2SCH3 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .含羟基或硫氨基酸含羟基或硫氨基酸特点：特点：a a 柔性大柔性大b b

8、常埋藏在蛋白质常埋藏在蛋白质分子内部分子内部 天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate H2NCH CCH2OHOCOHO 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .酸性氨基酸及酰酸性氨基酸及酰胺胺 天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸谷氨酸 GlutamateH2NCH CCH2OHOCH2COHO 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .酸性氨基酸及酸性氨基酸及酰胺酰胺a a 带负电荷，可在蛋白质内形成带负电荷，可在蛋白质内形成盐键盐键b b 常位于蛋白质分子常位于蛋白质分子表面表面，可与钙结，可与钙结合合c c 在肽段序列中成簇存在，使分子表在肽段序列中成簇存在，使分子表面形成不对称电

9、荷分布。成为蛋白面形成不对称电荷分布。成为蛋白质分子与其它大分子物质相互作用质分子与其它大分子物质相互作用的位点的位点 天冬酰胺天冬酰胺 AsparagineH2NCH CCH2OHOCNH2O 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .酸性氨基酸及酰酸性氨基酸及酰胺胺 谷酰胺谷酰胺 GlutamineH2NCHCCH2OHOCH2CNH2O 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .酸性氨基酸及酸性氨基酸及酰胺酰胺a a 侧链虽有极性，但不解离，不带电侧链虽有极性，但不解离，不带电荷荷b b 易形成氢键易形成氢键 赖氨酸赖氨酸 LysineH2NCH CCH2OHOCH2CH2CH2NH2 脂肪

10、族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .碱性氨基酸碱性氨基酸 赖氨酸赖氨酸 Lysine精氨酸精氨酸 ArginineH2NCHCCH2OHOCH2CH2NHCNH2NH 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 2 2）. .碱性氨基酸碱性氨基酸a a 一般带正电荷，存在于蛋白质分子表面一般带正电荷，存在于蛋白质分子表面b b 可与酸性氨基酸残基、肽链可与酸性氨基酸残基、肽链C C端、核酸端、核酸 中的磷酸基团形成盐键中的磷酸基团形成盐键c c 与蛋白质活性有关与蛋白质活性有关LysLys长侧链可以自由伸展在外，与蛋白质结合长侧链可以自由伸展在外，与蛋白质结合 功能有关功能有关ArgArg可沿着侧链卷曲成疏水表

11、面埋藏在蛋白质分可沿着侧链卷曲成疏水表面埋藏在蛋白质分子内，也可与蛋白质分子内的氧形成氢键从而稳子内，也可与蛋白质分子内的氧形成氢键从而稳定蛋白质，与定蛋白质，与酶的催化功能有关酶的催化功能有关 苯丙氨酸苯丙氨酸PhenylalanineH2NCHCCH2OHO2. 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TyrosineH2NCHCCH2OHOOH2. 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 TrytophanH2NCHCCH2OHOHN2. 芳香族氨基酸芳香族氨基酸杂环氨基酸杂环氨

12、基酸a Phea Phe疏水作用很强；而疏水作用很强；而TyrTyr、TrpTrp带极性侧链，带极性侧链，疏水性较差；疏水性较差；TyrTyr酚基易解离，易形成较强酚基易解离，易形成较强 的氢键，故常出现在分子内的氢键，故常出现在分子内b b 三种氨基酸三种氨基酸CC与芳环之间仅有一个可以转与芳环之间仅有一个可以转动的动的CC甲烯基，从而限制了侧链的柔性，甲烯基，从而限制了侧链的柔性，TrpTrp有大的吲哚环，影响更大有大的吲哚环，影响更大c c 侧链环堆积不规则，常以相互垂直的侧链环堆积不规则，常以相互垂直的“人人”字型排列，其存在形式对周围结构有很大影字型排列，其存在形式对周围结构有很大影

13、响响d d 芳香结构承担蛋白质的紫外吸收，吸收在芳香结构承担蛋白质的紫外吸收，吸收在280nm280nm最大最大 碱性氨基酸碱性氨基酸组氨酸组氨酸 HistidineH2NCH CCH2OHONNH3. 杂环氨基酸杂环氨基酸特点：特点：a a 含咪锉基含咪锉基b b 参与酶促反应中的质参与酶促反应中的质子传递反应，为多种酶子传递反应，为多种酶的活性中心的活性中心c c 易于金属离子形成配易于金属离子形成配位化合物，参与组成各位化合物，参与组成各种金属蛋白质种金属蛋白质 脯氨酸脯氨酸 Proline 亚氨基酸亚氨基酸HNCOHO3. 杂环氨基酸杂环氨基酸特点：特点：a a 具有固定的构型具有固定

14、的构型b b 氨基与侧链氨基与侧链C C原子成环，原子成环， 有很强的立体化学效应有很强的立体化学效应c c 使肽链形成一个转角而改使肽链形成一个转角而改变主链方向变主链方向d d 对二级结构有破坏作用，对二级结构有破坏作用，但仍能出现在这些结构的末但仍能出现在这些结构的末端或弯曲部位，常暴露在蛋端或弯曲部位，常暴露在蛋白质分子表面白质分子表面带负电带负电 带正电带正电 不带电极性不带电极性R R基基 不带电非极性不带电非极性R R基基Asp Lys Ser Gln Ala PheAsp Lys Ser Gln Ala PheGlu Arg Thr Asn Val TrpGlu Arg Thr

15、 Asn Val Trp His Cys His Cys强强 TyrTyr强强 Ile ProIle Pro Gly Gly 弱弱 Leu Met Leu Met R R基极性大小与分离及反应性等密切相关基极性大小与分离及反应性等密切相关按极性分类如下（按极性分类如下（pH 7.0pH 7.0） 营养价值：营养价值： 必需必需AAAA： 人和哺乳动物不可缺少人和哺乳动物不可缺少但又不能合成的来自食物，但又不能合成的来自食物，8 8种种LeuLeu、LysLys、MetMet、PhePhe、IleIle、TrpTrp、ThrThr、ValVal 半必需半必需AAAA：虽能合成，但速度太慢。虽能合

16、成，但速度太慢。ArgArg、HisHis非必需非必需AAAA：剩余剩余AA AA l在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称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。为不常见蛋白质氨基酸。l这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。l其中重要的有其中重要的有4-4-羟基脯氨酸、羟基脯氨酸、5-5-羟基赖氨酸、羟基赖氨酸、N-N-甲基甲基赖氨酸、和赖氨酸、和3,5-3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。基酸的结构如下。NHHOCOOH4-羟基脯氨酸H2NCH2CHCH

17、2CH2CHCOOHOHNH25-羟基赖氨酸NH2CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH6-N-甲基赖氨酸HOIICH2CHCOOHNH23,5-二碘酪氨酸 （1 1）依据蛋白质的外形分类）依据蛋白质的外形分类 按按照蛋白质的外形可分为按按照蛋白质的外形可分为球状蛋白球状蛋白质和质和纤维状纤维状 蛋白质蛋白质。l球状蛋白质：球状蛋白质：globular proteinglobular protein外形接近球形或椭圆外形接近球形或椭圆 形，溶解性较好，能形成结晶，大多数形，溶解性较好，能形成结晶，大多数 蛋白质属于这一类蛋白质属于这一类（绝大多数酶）（绝大多数酶）。l纤纤维状蛋白质纤纤维

18、状蛋白质：fibrous proteinfibrous protein分子类似纤维或分子类似纤维或 细棒。它又可分为细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白可溶性纤维状蛋白 质质和和不溶性纤维状蛋白质不溶性纤维状蛋白质。按按照蛋白质的组成，可以分为按按照蛋白质的组成，可以分为简单蛋白简单蛋白(simple protein) (simple protein) 结合蛋白结合蛋白(conjugated protein) (conjugated protein) 又也称为单纯蛋白质；又也称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由这类蛋白质只含由 - -氨基氨基酸组成的肽链酸组成的肽链，不含其它成分。，不含其它成分。清蛋

19、白和球蛋白清蛋白和球蛋白：albumin and globulin广泛存在于动广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。于稀酸中。谷蛋白谷蛋白( (glutelin) )和醇溶谷蛋白和醇溶谷蛋白( (prolamin) )：植物蛋白：植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于70708080乙醇中。乙醇中。精蛋白和组蛋白精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。：碱性蛋白质，存在与细胞核中。硬蛋白硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中：存在于各种软骨、腱、毛、发、

20、丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。 结合蛋白质结合蛋白质除含有氨基酸外，还含有糖、脂肪、除含有氨基酸外，还含有糖、脂肪、核酸、磷酸以及色素等非蛋白成分，核酸、磷酸以及色素等非蛋白成分，称结合蛋白质（缀合蛋白质）。称结合蛋白质（缀合蛋白质）。由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成，由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成，色蛋白：色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成由简单蛋白与色素物质结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。糖蛋白：糖蛋白：由简单蛋白与糖类物质组成由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。脂蛋白：脂蛋白：由简单蛋白与脂类

21、结合而成由简单蛋白与脂类结合而成。 如血清-，-脂蛋白等。核蛋白：核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。二蛋白质的功能二蛋白质的功能1.1.催化功能催化功能酶酶 新陈代谢的所有化学反应都新陈代谢的所有化学反应都是酶催化的。如核糖核酸酶、胰蛋白酶等。是酶催化的。如核糖核酸酶、胰蛋白酶等。2 2调节功能调节功能调节蛋白调节蛋白 如胰岛素、促生长如胰岛素、促生长素等。素等。3.3.结构功能结构功能结构蛋白结构蛋白 体表和机体构架部分体表和机体构架部分，具保护、支持功能如，具保护、支持功能如角蛋白、弹性蛋白角蛋白、弹性蛋白等。等。4.4.转运功能转运功能

22、转运蛋白转运蛋白 输送和传递小分子物输送和传递小分子物质。如血红蛋白、脂蛋白等。质。如血红蛋白、脂蛋白等。5.5.免疫功能免疫功能免疫蛋白免疫蛋白 防御致病微生物或防御致病微生物或病毒的抗体。如免疫球蛋白、凝血酶等。病毒的抗体。如免疫球蛋白、凝血酶等。6.6.运动功能运动功能收缩和游动蛋白收缩和游动蛋白 如肌肉运动如肌肉运动的肌动蛋白。的肌动蛋白。7.7.储存功能储存功能贮存蛋白贮存蛋白 有的有贮藏氨基酸有的有贮藏氨基酸的作用，以备机体及其胚胎或幼体生长的作用，以备机体及其胚胎或幼体生长发育的需要。如卵清蛋白、铁蛋白等发育的需要。如卵清蛋白、铁蛋白等8 8生物膜的功能生物膜的功能膜蛋白膜蛋白

23、用于生物膜的用于生物膜的通透、信号传递等。通透、信号传递等。 肽键肽键: :一个一个AAAA的的-氨氨基与另一个基与另一个AAAA的的-羧羧基之间失水形成的酰基之间失水形成的酰胺键称为肽键。胺键称为肽键。三、三、 蛋白质的结构肽蛋白质的结构肽（一）蛋白质的一级结构两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残氨基酸残基。基。肽：肽：AAAA通过肽键连接通过肽键连接形成的链状化合物。形成的链状化合物。* * 组成蛋白质的多肽组成蛋白质的多肽链数目链数目. .* * 多

24、肽链的氨基酸顺多肽链的氨基酸顺序序l多肽链内或链间二硫多肽链内或链间二硫键的数目和位置。键的数目和位置。其中最重要的是多肽链其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。白质生物功能的基础。书写从书写从N-N-末端到末端到C-C-末端。用末端。用AAAA的的3 3字母字母缩写符号或单字母符号连续排列缩写符号或单字母符号连续排列 （二）、蛋白质的二级结构（二）、蛋白质的二级结构二级结构：蛋白质主链折叠产生的，由氢二级结构：蛋白质主链折叠产生的，由氢键维系的有规则的构象。不包括与肽链其键维系的有规则的构象。不包括与肽链其他区段的相互关系及侧链构象。他区段的相互关系

25、及侧链构象。常见的有：常见的有：-螺旋、螺旋、-折叠、折叠、-转角、转角、无规卷曲无规卷曲等等 lA A多肽链的主链围绕一个多肽链的主链围绕一个“中中心轴心轴”螺旋上升，每隔螺旋上升，每隔3.63.6个个AAAA上升一圈，螺距上升一圈，螺距0.54nm0.54nm，每个肽，每个肽基的基的C CO O与前面第与前面第4 4个肽基的个肽基的N-HN-H之间成氢键（之间成氢键（1313元环），元环），-螺螺旋也称旋也称3.63.61313- -螺旋。螺旋。lB B螺圈间氢键的取向与中心轴螺圈间氢键的取向与中心轴平行，是维系平行，是维系-螺旋的主要作螺旋的主要作用力。用力。lC CR R侧链在螺旋的外

26、侧侧链在螺旋的外侧lD.D. 蛋白质分子多为右手蛋白质分子多为右手 - -螺旋。螺旋。l - -折叠的结构特征折叠的结构特征A.A.是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列为折叠片，是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列为折叠片，肽链的主链呈锯齿状折叠。肽链的主链呈锯齿状折叠。 B B相邻肽链上的相邻肽链上的-CO-CO-与与-NH-NH形成氢键，氢键几乎垂直于肽形成氢键，氢键几乎垂直于肽 链，维持片层间结构稳定。链，维持片层间结构稳定。C C肽链的肽链的R R侧链基团在肽平面上、下交替出现。侧链基团在肽平面上、下交替出现。D D折叠片分平行式、反平行式两类，反平行更稳定。折叠片分平行式、反

27、平行式两类，反平行更稳定。E E平行折叠片一般为大结构，平行折叠片一般为大结构，5 5个个股以上。股以上。 lA.-A.-转角转角是多肽主链回转是多肽主链回转180180所形成的部分，所形成的部分，它改变肽链的走向。由四个它改变肽链的走向。由四个AAAA残基组成残基组成; ;lB.-B.-转角转角的第一个氨基酸残基的的第一个氨基酸残基的 -C=O -C=O 和第四和第四个残基的个残基的 N-H N-H 形成氢键，维系形成氢键，维系-转角的稳定。转角的稳定。lC.-C.-转角转角中中GlyGly与与ProPro出现频率高。出现频率高。 这类结构主这类结构主要存在于球状蛋白分子中。要存在于球状蛋白

28、分子中。4 4、无规卷曲、无规卷曲（randon coilrandon coil，自由回转），自由回转） 指不能纳入明确的二级结构的多肽区段。指不能纳入明确的二级结构的多肽区段。虽然这些区段存在少数柔性的无序区段，但往往虽然这些区段存在少数柔性的无序区段，但往往既不是卷曲，也非无规。既不是卷曲，也非无规。 l蛋白质分子中若干相邻的二级结构元件蛋白质分子中若干相邻的二级结构元件彼此相互作用而形成的有规则的组合方彼此相互作用而形成的有规则的组合方式或二级结构串，称为式或二级结构串，称为超二级结构超二级结构、标标准折叠单位准折叠单位或或折叠花式折叠花式。l l蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指在二

29、级结构基础上，肽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、折叠形成的特定构象，包括主链和侧步盘绕、折叠形成的特定构象，包括主链和侧链在内所有原子的空间排布，但链在内所有原子的空间排布，但不包括不同肽不包括不同肽链间的相互关系链间的相互关系。l维系三级结构的力维系三级结构的力有氢键、二硫键、疏水作用、有氢键、二硫键、疏水作用、离子键和范德华力等。尤其是离子键和范德华力等。尤其是疏水作用疏水作用。 天然蛋白质受各种不同理化因素的影响、氢键、天然蛋白质受各种不同理化因素的影响、氢键、疏水键等次级键维系的高级结构被破坏，导致疏水键等

30、次级键维系的高级结构被破坏，导致生物学，理化性质的改变，这种现象称为生物学，理化性质的改变，这种现象称为蛋白蛋白质的变性作用质的变性作用。 l变性因素变性因素是热、紫外光、激烈的搅拌以及强酸是热、紫外光、激烈的搅拌以及强酸和强碱等。和强碱等。l变性变性: :蛋白质分子从原来有序的紧密结构变为无蛋白质分子从原来有序的紧密结构变为无序的松散结构，溶解度序的松散结构，溶解度粘度粘度，等电点改变，等电点改变，生物活性降低或丧失（酶），易被蛋白酶水解。生物活性降低或丧失（酶），易被蛋白酶水解。 l二硫键异构酶二硫键异构酶 新生蛋白质的二硫键的正确配对受蛋白质新生蛋白质的二硫键的正确配对受蛋白质二硫键异构

31、酶（二硫键异构酶（PDIPDI）的催化。）的催化。l分子伴侣（分子伴侣（ChaperoninChaperonin） 通过抑制新生肽链不适当的聚集，并排除与通过抑制新生肽链不适当的聚集，并排除与其他蛋白质的不合理结合，协助多肽链的正确其他蛋白质的不合理结合，协助多肽链的正确折叠。多为热休克蛋白（折叠。多为热休克蛋白（HSPHSP）如）如 Hsp70Hsp70等。等。l蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构( (Quaternary StructureQuaternary Structure) )：由两条或两条以上的各具有三级结构的多肽链由两条或两条以上的各具有三级结构的多肽链借非共价键聚合而成的特定构

32、象称为蛋白质的借非共价键聚合而成的特定构象称为蛋白质的四级结构。四级结构。l蛋白质分子中最小的共价单位通常称为蛋白质分子中最小的共价单位通常称为亚基亚基或或亚单位亚单位SubunitSubunit，一般由一条肽链构成。，一般由一条肽链构成。l维持亚基之间的化学键主要是维持亚基之间的化学键主要是疏水力疏水力。l多个亚基聚集而成的蛋白质常称为多个亚基聚集而成的蛋白质常称为寡聚蛋白寡聚蛋白。l往往这些亚基聚合成完整的构象才体现生物活往往这些亚基聚合成完整的构象才体现生物活性。性。l多肽链主链在熵驱动下折叠成多肽链主链在熵驱动下折叠成-螺旋、螺旋、 -折叠（折叠（H H键）等键）等二级结构二级结构，一

33、级序列，一级序列上相邻的二级结构彼此靠近形成上相邻的二级结构彼此靠近形成超二级超二级结构结构（疏水），由超二级结构进一步装（疏水），由超二级结构进一步装配成独立的球状实体配成独立的球状实体结构域结构域或三级结或三级结构（单结构域蛋白质），再由两个或多构（单结构域蛋白质），再由两个或多个结构域装配成紧密的球状或椭球状个结构域装配成紧密的球状或椭球状三三级结构级结构，三级结构的亚基缔合成，三级结构的亚基缔合成四级结四级结构构多聚体。多聚体。l1 1、增强结构稳定性，蛋白质的表面积与体积之、增强结构稳定性，蛋白质的表面积与体积之比降低比降低l2 2、提高遗传经济性和效率，特别是同多聚体蛋、提高遗传经

34、济性和效率，特别是同多聚体蛋白质白质l3 3、使催化基团汇集在一起，大大提高催化效率、使催化基团汇集在一起，大大提高催化效率l4 4、具有协同性和别构效应，调节生物活性、具有协同性和别构效应，调节生物活性三蛋白质结构与功能的统一性三蛋白质结构与功能的统一性 了解三维结构是理解蛋白质如何了解三维结构是理解蛋白质如何行使功能的基础，而这种行使功能的基础，而这种三维结构三维结构则取决于一级结构则取决于一级结构AAAA序列。序列。 球状蛋白质的构象不是刚性、静球状蛋白质的构象不是刚性、静止的而是柔性、动态的。止的而是柔性、动态的。 一）一） 一级结构与功能的关系一级结构与功能的关系 1 1同功蛋白质同

35、功蛋白质AAAA的种属差异和分子进化的种属差异和分子进化 同功蛋白质：同功蛋白质：不同种属来源，行同种生物学不同种属来源，行同种生物学功能的蛋白质。功能的蛋白质。 胰岛素：人、猪、羊、鲸等虽种属差异大，胰岛素：人、猪、羊、鲸等虽种属差异大，但其化学结构几乎相同，仅但其化学结构几乎相同，仅A A链的第链的第8 8、9 9、1010位，位，或或B B3030的的4 4个个AAAA有差异。有差异。 人们常用人们常用同功蛋白质在组成上的差异同功蛋白质在组成上的差异来推断来推断生物进化中亲缘关系的远近生物进化中亲缘关系的远近。镰刀状细胞贫血病镰刀状细胞贫血病; ;蛋白质中蛋白质中AAAA序序列在决定它的

36、三维结构及其生物列在决定它的三维结构及其生物功能。功能。 血红蛋白血红蛋白( (HbA HbA Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-His-Leu-Thr-Pro-GluGlu-Glu-Lys-Glu-Lys-HbS HbS Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-His-Leu-Thr-Pro-ValVal-Glu-Lys-Glu-Lys- 镰刀状细胞血红蛋白可形成纤镰刀状细胞血红蛋白可形成纤维状沉淀，在缺氧时，病人细胞维状沉淀，在缺氧时，病人细胞呈镰刀状，输氧能力下降，引起呈镰刀状，输氧能力下降，引起贫血。贫血。 2 2同种蛋白质中同种蛋白质中AAAA顺序顺序的个体差异

37、和分子病的个体差异和分子病二）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1 1变构现象变构现象变构现象变构现象: :有些蛋白质在完成其生物功能时往往有些蛋白质在完成其生物功能时往往发生一定的空间变化，以适应生理功能的需要，发生一定的空间变化，以适应生理功能的需要，这种现象称变构现象，别构现象或变构作用。这种现象称变构现象，别构现象或变构作用。 血红蛋白有两种构象，一种构象对氧亲和力高（血红蛋白有两种构象，一种构象对氧亲和力高（R R），），另一种现象对氧亲和力低（另一种现象对氧亲和力低（T T），当第一亚基与氧结），当第一亚基与氧结合作用导致另合作用导致另3 3个亚基的构象发生变

38、化，各亚基变得个亚基的构象发生变化，各亚基变得易于氧结合，这种一个亚基与氧结合后增加其余亚基易于氧结合，这种一个亚基与氧结合后增加其余亚基对氧的亲和力的现象称对氧的亲和力的现象称协同效应协同效应。 B3 B3 蛋白质分析法蛋白质分析法一分离纯化的一分离纯化的基本步骤基本步骤和原则和原则1 1取材取材 选取含有目的蛋白质丰富的材料选取含有目的蛋白质丰富的材料2 2组织细胞破碎组织细胞破碎，条件尽可能温和，如匀浆法、，条件尽可能温和，如匀浆法、研磨法、超声波、溶菌酶、渗透压休克法、压榨法。研磨法、超声波、溶菌酶、渗透压休克法、压榨法。3 3提取提取 必要时选用适当的溶液进行必要时选用适当的溶液进行

39、4 4分离纯化分离纯化 溶液中进行，根据待分离溶液中进行，根据待分离PrPr的特异的特异理化性质，设计分离纯化方法理化性质，设计分离纯化方法5 5结晶结晶 也是进一步纯化的步骤也是进一步纯化的步骤6 6鉴定鉴定 分析分析 所得所得PrPr的纯度，含量，相对分子量的纯度，含量，相对分子量 二分离纯化的基本方法二分离纯化的基本方法 蛋白质的性质：蛋白质的性质：溶解度溶解度、电荷性质、电荷性质、极性、分子大小、特异亲和力极性、分子大小、特异亲和力1 1盐析与等电点沉淀盐析与等电点沉淀 根据溶解度不同的分离方法根据溶解度不同的分离方法 A A盐析盐析 B B等电点等电点（蛋白不变性）（蛋白不变性）2

40、2离子交换层析根据电荷不同的分离离子交换层析根据电荷不同的分离R R+ +A A+B+BRR+ +B B+A+A 阴离子交换阴离子交换阳离子交换树脂阳离子交换树脂 羧甲基纤维素羧甲基纤维素（CM-CelluloseCM-Cellulose） 离子化基团离子化基团CHCH2 2COOCOONaNa阴离子交换树脂阴离子交换树脂 DEAEDEAE纤维素纤维素（DEAE-CelluloseDEAE-Cellulose） 离子化基团离子化基团CHCH2 2CHCH2 2N(CN(C2 2H H5 5) )3 3OHOH蛋白质与离子交换树脂的结合是靠相反电荷的蛋白质与离子交换树脂的结合是靠相反电荷的静电吸

41、引的，吸引力的大小与蛋白质的带电量静电吸引的，吸引力的大小与蛋白质的带电量及溶液及溶液pHpH及离子强度。洗脱顺序是带相反电荷及离子强度。洗脱顺序是带相反电荷少，极性大的先出。少，极性大的先出。 3 3凝胶过滤凝胶过滤根据根据分子质量不同分子质量不同的分离的分离 凝胶过滤凝胶过滤又称又称分子排阻分子排阻或或分子筛分子筛原理：原理：比凝胶孔径比凝胶孔径大大的分子不能进入球内网状结构的分子不能进入球内网状结构 中中的分子部分的分子部分 小小的分子完全的分子完全所走路线不同得以分离，洗脱顺序所走路线不同得以分离，洗脱顺序大大中中小小 4 4亲和层析亲和层析根据特异亲和力不同的分离根据特异亲和力不同的

42、分离原理：原理：不同蛋白质对特定不同蛋白质对特定配体配体（LigandLigand）的）的特异而非共价结合的能力不同。特异而非共价结合的能力不同。1 1）特异配体共价接到载体（如琼、脂糖），）特异配体共价接到载体（如琼、脂糖），载体允许蛋白质通过载体允许蛋白质通过2 2）混合蛋白质通过多糖载体特异吸附）混合蛋白质通过多糖载体特异吸附3 3）改变条件洗下结合蛋白）改变条件洗下结合蛋白 亲亲和和层层析析l蛋白质在等蛋白质在等电点电点pHpH条件条件下，不发生下，不发生电泳现象。电泳现象。利用蛋白质利用蛋白质的电泳现象，的电泳现象，可以将蛋白可以将蛋白质进行分离质进行分离纯化。纯化。 在不同的在不同

43、的pHpH环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向正极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带负正极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电泳泳( (ElectrophoresisElectrophoresis) )。两性解离与等电点两性解离与等电点 蛋白质除了末端的蛋白质除了末端的-NH-NH2 2、-COOH-COOH，还有酸、碱性，还有酸、碱性AAAA带入的基团，蛋白质也是

44、两性电解质，蛋白质可解带入的基团，蛋白质也是两性电解质，蛋白质可解离基团主要指侧链基团，其解离情况比氨基酸复杂。离基团主要指侧链基团，其解离情况比氨基酸复杂。等电点等电点：在某一：在某一pHpH值时，某蛋白质所带正、负电荷恰值时，某蛋白质所带正、负电荷恰好相等（净电荷为零）这一好相等（净电荷为零）这一pHpH值称为该蛋白质的等电值称为该蛋白质的等电点点pIpI，蛋白质在电场中不移动。，蛋白质在电场中不移动。 等离子点等离子点：在不含任何盐的纯水中测定蛋白质的等电点，在不含任何盐的纯水中测定蛋白质的等电点，所得所得pIpI等于等离子点。一般等于等离子点。一般pIpI并不等于等离子点。并不等于等离

45、子点。 lSDS-PAGE, SDS(SDS-PAGE, SDS(十二烷基磺酸钠十二烷基磺酸钠) )使蛋使蛋白质带负电，消除了电荷差异，不同蛋白质带负电，消除了电荷差异，不同蛋白质基本可根据不同分子量达到分离。白质基本可根据不同分子量达到分离。l常用于纯度鉴定和分子量测定常用于纯度鉴定和分子量测定l蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从基础。自从19531953年年F.SangerF.Sanger测定了胰岛素的一测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。一级结构被测定。 l

46、1 1，样品必需纯（，样品必需纯（97%97%以上）；以上）；l2 2，知道蛋白质的分子量；，知道蛋白质的分子量；l3 3，知道蛋白质由几个亚基组成；，知道蛋白质由几个亚基组成；片断重叠法的大体步骤：片断重叠法的大体步骤：1 1）测定蛋白质分子中多肽链的数目，根据）测定蛋白质分子中多肽链的数目，根据N-N-末端或末端或C-C-末端残末端残基的摩尔数和蛋白质的相对分子质量确定多肽链数目基的摩尔数和蛋白质的相对分子质量确定多肽链数目2 2）拆分蛋白质分子的多肽链，用变性剂）拆分蛋白质分子的多肽链，用变性剂8mol/L8mol/L尿素、尿素、 6mol/L6mol/L盐酸胍断开多肽链的二硫桥，对肽链

47、进行拆分、分离盐酸胍断开多肽链的二硫桥，对肽链进行拆分、分离3 3）肽链完全水解）肽链完全水解AAAA组成分析组成分析4 4）鉴定多肽链的）鉴定多肽链的N-N-末端，末端，C-C-末端末端5 5）裂解多肽链成较小的片断，分离测定片断的氨基酸顺序）裂解多肽链成较小的片断，分离测定片断的氨基酸顺序6 6）比较两套以上片断的）比较两套以上片断的AAAA顺序，拼凑出整个肽链的顺序，拼凑出整个肽链的AAAA顺序顺序7 7）确定二硫键的位置）确定二硫键的位置 1 1）二硝基氟苯法（）二硝基氟苯法（DNFBDNFB、 FDNBFDNB法）法）2 2）丹璜酰氯（）丹璜酰氯（DNSDNS）法）法 丹璜酰氯二甲氨萘璜酰氯丹璜酰氯二甲氨萘璜酰氯 缩写缩写DNSDNS 原理与原理与DNFBDNFB相同，但丹璜酰基具有强烈的荧光，灵相同，但丹璜酰基具有强烈的荧光，灵敏度比敏度比DNFBDNFB法高。法高。3 3）苯异硫氰酸酯（）苯异硫氰酸酯（PITCPITC）法）法 EdmanEdman试剂试剂此法也用此法也用于测定于测定AAAA序列序列4 4）氨肽酶法）氨肽酶法 氨肽酶是一种肽链外切酶，能从氨肽酶是一种肽链外切酶，能从N-N-末端末端逐个向里切，测定不同时间释放逐个向里切，测定不同时间释放AAAA的种类和数量推测的种类和数量推测N N