课件第二章蛋白质

1、第二章第二章 蛋白质蛋白质(Protein)(Protein)化学化学一、学习目的、要求及重难点一、学习目的、要求及重难点1.1.了解蛋白质基本组成单位及特点了解蛋白质基本组成单位及特点2.2.掌握氨基酸的结构、性质及分离测定方法掌握氨基酸的结构、性质及分离测定方法3.3.了解肽的结构及其生物活性肽的功能了解肽的结构及其生物活性肽的功能4.4.掌握蛋白质的结构、性质、功能及结构与功能的关系掌握蛋白质的结构、性质、功能及结构与功能的关系5.5.掌握蛋白质分离纯化与测定的原理与方法掌握蛋白质分离纯化与测定的原理与方法 重点重点: : 1.1.氨基酸的结构特点及结构与性质的关系氨基酸的结构特点及结构

2、与性质的关系2.2.蛋白质的结构、性质、功能及其结构与功能的关系蛋白质的结构、性质、功能及其结构与功能的关系3.3.氨基酸及蛋白质的分离测定方法及其原理氨基酸及蛋白质的分离测定方法及其原理难点难点: : 1.1.氨基酸的两性性质及其应用氨基酸的两性性质及其应用2. 2. 蛋白质一级结构的测定原理及方法蛋白质一级结构的测定原理及方法3. 3. 蛋白质的二级结构的要点蛋白质的二级结构的要点4. 4. 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系氨基酸的性质氨基酸的性质蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构蛋白质的高级结构蛋白质的高级结构蛋白质分子结构与功能蛋白质分子结构与功能蛋白质的性质蛋白质的性质蛋白

3、质分离纯化蛋白质分离纯化二、本章课堂讲授内容二、本章课堂讲授内容三、本章自学内容三、本章自学内容蛋白质导言蛋白质导言氨基酸的分离与测定氨基酸的分离与测定肽肽蛋白质分类蛋白质分类个别蛋白质结构与功能个别蛋白质结构与功能蛋白质含量测定的方法、原理及特点蛋白质含量测定的方法、原理及特点四、本章专题讲座及讨论题目四、本章专题讲座及讨论题目讨论专题讨论专题1：蛋白质的发现及其功能：蛋白质的发现及其功能（1）蛋白质是生物体内的结构高分子和功能高分子）蛋白质是生物体内的结构高分子和功能高分子（2）蛋白质的元素组成及特征、组成单位及特点）蛋白质的元素组成及特征、组成单位及特点讨论专题讨论专题2：氨基酸的结构及

4、分类：氨基酸的结构及分类（1）结构及其特点（）结构及其特点（2) 分类及其特性分类及其特性讨论专题讨论专题3 :分离纯化方法及原理分离纯化方法及原理讨论专题讨论专题4：肽：肽（1）结构要点（）结构要点（2）生物活性肽结构与功能的关系）生物活性肽结构与功能的关系讨论专题讨论专题5：蛋白质分类及特点：蛋白质分类及特点蛋白质种类及各类蛋白质的组成、性质特点蛋白质种类及各类蛋白质的组成、性质特点（1）纤维状蛋白的性质（）纤维状蛋白的性质（2）角蛋白、丝心蛋白、胶原蛋白角蛋白、丝心蛋白、胶原蛋白的结构及特点的结构及特点讨论专题讨论专题6：糖蛋白的结构及功能（概念、组成、结构特征及：糖蛋白的结构及功能（概

5、念、组成、结构特征及功能）功能）讨论专题讨论专题7：脂蛋白的组成及功能（概念、种类、结构及功能）：脂蛋白的组成及功能（概念、种类、结构及功能）讨论专题讨论专题8：蛋白质分离纯化及测定（方法、原理及特点）：蛋白质分离纯化及测定（方法、原理及特点） 第一节第一节 氨基酸的性质氨基酸的性质一、氨基酸的光学活性和光吸收性质一、氨基酸的光学活性和光吸收性质CHOCHOHC H2O HL-L-（- -）- -甘油醛甘油醛COOHCHRNH2L-氨基酸氨基酸CHOCHO HC H2O HCOOHCNH2RHD-D-（+ +）- -甘油醛甘油醛D-D-氨基酸氨基酸1.氨基酸的光学活性氨基酸的光学活性2.2.氨

6、基酸的光吸收氨基酸的光吸收n酪氨酸的酪氨酸的 maxmax278nm278nm， 278278=1.4x10=1.4x103 3; ;n苯丙氨酸的苯丙氨酸的 maxmax259nm259nm， 259259=2.0 x10=2.0 x102 2; ;n色氨酸的色氨酸的 maxmax279nm279nm， 279279=5.6x10=5.6x103 3; ;二二. .氨基酸的解离和两性性质氨基酸的解离和两性性质H H3 3N-CH-COOHN-CH-COOH R R+H H3 3N-CH-COON-CH-COO- - R R+H H2 2N-CH-COON-CH-COO- - R R-pK1+H

7、+H+-pK2+H+H+ “ +”正离子正离子pHpH pIpI1.两性离子两性离子 同一分子中既有带正电荷的离子又有带负电荷同一分子中既有带正电荷的离子又有带负电荷的离子，这种离子称为两性离子。的离子，这种离子称为两性离子。 2. 2. 氨基酸的等电点氨基酸的等电点 在一定的在一定的pHpH值时，氨基酸分子中氨基的离解值时，氨基酸分子中氨基的离解度等于羧基的离解度时，所含的度等于羧基的离解度时，所含的-NH-NH3 3+ +和和-COO-COO- -数目正好相等，净电荷为数目正好相等，净电荷为0 0。在电场中既不向。在电场中既不向正极移动，也不向负极移动，这一正极移动，也不向负极移动，这一p

8、HpH值即为氨值即为氨基酸的等电点，简称基酸的等电点，简称pIpI。 在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。移动，即氨基酸处于两性离子状态。3. 氨基酸的等电点的计算氨基酸的等电点的计算K1=H3N-CH-COOH R+H3N-CH-COO- R+*H+H2N-CH-COO- RK2=H3N-CH-COO- R+*H+K1*H3N-CH-COOH R+H3N-CH-COO- R+*H+H2N-CH-COO- RK2=H3N-CH-COO- R+*H+*H H3 3N-CH-COOHN-CH-COOH R R+H H3 3N-

9、CH-COON-CH-COO- - R R+H H2 2N-CH-COON-CH-COO- - R R-pK1+H+H+-pK2+H+H+K1*H3N-CH-COOH R+H2N-CH-COO- RK2=H+*2等电点时：等电点时：H3N-CH-COOH R+H2N-CH-COO- R=K1*K2= H+2等式两边取负对数等式两边取负对数-logK-logK1 1+(-logK+(-logK2 2)=2(-logH)=2(-logH+ +)pKpK1 1+pK+pK2 2=2pH=2pHpI = (pK1 + pK2 )/2 侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点侧链不含离解基团的中性氨基酸，

10、其等电点是它的是它的pKpK1 1和和pKpK2 2的算术平均值：的算术平均值： pI = (pKpI = (pK1 1 + pK + pK2 2 )/2 )/2 等等电点等于酸性基团离解常数与碱性基团离解电点等于酸性基团离解常数与碱性基团离解常数之和的一半常数之和的一半或等电点等于两性离子两侧离解基团离或等电点等于两性离子两侧离解基团离解常数之和的一半解常数之和的一半Lys的解离如下：的解离如下：（+）（+）（ ）（- ）K KCOOHCOOHK K-NH2-NH2K K-NH2NH2-NH-NH2 2H H+ +H H+ +H H+ + COOHCOOH CH-NH CH-NH3 3(CH

11、(CH2 2) )4 4 NH NH3 3+ COOCOO CH-NH CH-NH3 3(CH(CH2 2) )4 4 NH NH3 3+- COOCOO CH-NH CH-NH2 2(CH(CH2 2) )4 4 NH NH3 3+- COOCOO CH-NH CH-NH2 2(CH(CH2 2) )4 4 NH NH2 2-Asp解离如下解离如下:（+）（-）（-）（）K K-COOH-COOHK K-COOH-COOHK K-NH2-NH2H H+ +H H+ +H H+ +-COOH-COOHCOOHCOOHCH-NHCH-NH3 3CHCH2 2COOHCOOH+COOCOO- -C

12、H-NHCH-NH3 3CHCH2 2COOHCOOH+COOCOO- -CH-NHCH-NH3 3CHCH2 2COOCOO- -+COOCOO- -CH-NHCH-NH2 2CHCH2 2COOCOO- - 同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pIpI值也决定于两性离子两边的值也决定于两性离子两边的pKpK值的算术平均值酸值的算术平均值酸性氨基酸：性氨基酸：pI = (pkpI = (pk-COOH-COOH + pK + pKR-COOHR-COOH )/2 )/2 碱性氨基酸：碱性氨基酸：pI = (pKpI = (pK- NH3- NH3

13、+ pK + pKR-NH3R-NH3 )/2 )/2 pH pI溶液对溶液对pI而言偏碱而言偏碱 带带-pI与与pH的关系的关系 pH =pI溶液对溶液对pI而言中性而言中性 不带电不带电 pH pI溶液对溶液对pI而言偏酸而言偏酸 带带+ 4.4.根据滴定曲线求根据滴定曲线求pKpK丙氨酸的滴定曲线丙氨酸的滴定曲线6.026.022.342.349.699.69pK=+ pHlgpK= + pHlg三三. .氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应1.与甲醛反应与甲醛反应（一）（一）. .氨基参与的反应氨基参与的反应2.2.与亚硝酸反应与亚硝酸反应此反应是此反应是Vanslyke定氮的原理定氮的原

14、理N N2 2H H2 2O OHNOHNO2 2+R-CH-COOH NH2R-CH-COOH OH根据理想气体状态方程根据理想气体状态方程PV=nRTO O+DNP-多肽多肽DNP-氨基酸氨基酸盐酸水解3. 3. 与与2,4-2,4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFBDNFB）反应）反应4.4.与异硫氰酸苯酯（与异硫氰酸苯酯（PITCPITC）的反应）的反应 在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与以与N-N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰端氨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酰- -

15、氨基酸有很强的荧光性质，检测氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到灵敏度可以达到1 1 1010-9-9molmol。 （二）（二）. .羧基参与的反应羧基参与的反应 此法是多肽链法是多肽链C-C-端氨基酸分析法。多肽与肼在无端氨基酸分析法。多肽与肼在无水条件下加热，水条件下加热，C-C-端氨基酸即从肽链上解离出来，其端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与成不溶于水的物质而与C-C-端氨基酸分离。端氨基酸分离。（三）（三）. .氨基和羧基共同参与的反应氨基和羧基共同参与的反应- -茚三酮

16、反应茚三酮反应00000H00HH2O00H0HH2N-CH-COOHRNH3+RCHO+CO200H00H00H0H+ NH3 +00H00H0=N0O-O蓝紫色化合物蓝紫色化合物入入max=570nm脯氨酸（羟脯氨酸）与茚三酮反应生成黄色物质脯氨酸（羟脯氨酸）与茚三酮反应生成黄色物质入入max=440nm00H00HCCCO-ON+CO2HNCOOH反应名称反应名称反应试剂反应试剂反应基团反应基团颜色颜色用途用途黄色反应黄色反应浓硫酸浓硫酸+ +浓硝酸浓硝酸苯基、酚基苯基、酚基黄色黄色Phe TyrPhe Tyr米伦反应米伦反应硝酸汞（亚汞）硝酸汞（亚汞） 酚基酚基红色红色 Tyr Tyr

17、乙醛酸反应乙醛酸反应乙醛酸乙醛酸吲哚基吲哚基紫红紫红TrpTrp坂口反应坂口反应萘酚萘酚+NaClO+NaClO胍基胍基红色红色ArgArg福林酚反应福林酚反应磷钼酸磷钼酸+ +磷钨酸磷钨酸酚基、吲哚酚基、吲哚基基蓝色蓝色Trp TyrTrp TyrPaulyPauly反应反应重氮盐重氮盐咪唑基咪唑基酚基酚基棕红色棕红色桔黄色桔黄色His His TyrTyr巯基反应巯基反应亚硝酸亚铁氰亚硝酸亚铁氰酸钠酸钠巯基巯基红色红色CysCys（四）（四）R-侧链反应侧链反应-呈色反应呈色反应第二节第二节 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构一一. .蛋白质的氨基酸组成蛋白质的氨基酸组成1.1.蛋白质的氨基

18、酸组成可用残基重量百分数表示蛋白质的氨基酸组成可用残基重量百分数表示如：如：100克胰岛素克胰岛素 分析得到分析得到 phe8.6克，克，其重量百分数为：其重量百分数为：=7.7%1471658.68.6*=残基分子量残基分子量氨基酸含量氨基酸含量*氨基酸分子量氨基酸分子量2.2.根据百分组成计算氨基酸的分子个数根据百分组成计算氨基酸的分子个数如：胰岛素分子量为如：胰岛素分子量为60006000，丙氨酸占，丙氨酸占4.6%4.6%，氨基酸个数为：氨基酸个数为：=3（个）4.6%*6000 89氨基酸的百分含量氨基酸的百分含量* *蛋白质分子量蛋白质分子量氨基酸的分子量氨基酸的分子量a a盐键（

19、离子键盐键（离子键 ） b b氢键氢键 c c疏水相互作用力疏水相互作用力d d 范德华力范德华力 e e二硫键二硫键 f f 酯键酯键二二. .蛋白质分子结构中的化学键蛋白质分子结构中的化学键维系蛋白质分子的一级结构：肽键维系蛋白质分子的一级结构：肽键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水相维系蛋白质分子的三级结构：疏水相 互作用力互作用力维系蛋白质分子的四级结构：范德华力、维系蛋白质分子的四级结构：范德华力、盐键、氢键、疏水相互作用力盐键、氢键、疏水相互作用力维系各级结构的主要作用力维系各级结构的主要作用力氢键、范德华力虽然键能小，但数量

20、大氢键、范德华力虽然键能小，但数量大盐键数量小，但键能小盐键数量小，但键能小疏水相互作用力对维持三级结构特别重要疏水相互作用力对维持三级结构特别重要二硫键对稳定蛋白质构象很重要，二硫键对稳定蛋白质构象很重要， 二硫键越多，蛋白质分子构象越稳定二硫键越多，蛋白质分子构象越稳定三三.蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定（一）氨基酸组成成分分析（一）氨基酸组成成分分析（二）（二） N-N-末端、末端、C-C-末端分析末端分析（三）肽链伸展与分离（三）肽链伸展与分离（四）肽链部分水解与肽段分离（四）肽链部分水解与肽段分离（五）肽段的氨基酸顺序测定（五）肽段的氨基酸顺序测定（六）由各段顺序推断的氨基

21、酸顺序（六）由各段顺序推断的氨基酸顺序（一）氨基酸组成成分分析一）氨基酸组成成分分析1.1.目的目的蛋白质中含有多少种氨基酸蛋白质中含有多少种氨基酸每种氨基酸的含量和比例即氨基酸的摩尔数每种氨基酸的含量和比例即氨基酸的摩尔数2.2.方法方法酸水解：酸水解：6mol6mol盐酸，盐酸，110110，水解，水解2424小时小时色氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺被破坏色氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺被破坏碱水解：碱水解：5 mol5 mol氢氧化钠，氢氧化钠，100100，水解，水解2020小时小时氨基酸外消旋化，可测定色氨酸的含量，氨基酸外消旋化，可测定色氨酸的含量，1.1.目的目的组成蛋白质的多肽链的种类组成

22、蛋白质的多肽链的种类每种多肽链每种多肽链N N端和端和C C端氨基酸端氨基酸2.2.方法方法化学法化学法酶法酶法（二）末端分析（二）末端分析氨肽酶或羧肽酶法氨肽酶或羧肽酶法反应时间反应时间氨基酸的释放量（氨基酸的释放量（molmol数）数）1.1.目的目的肽链是转曲的，伸展有利于酶解肽链是转曲的，伸展有利于酶解多条肽链之间有化学键的作用，肽链分离多条肽链之间有化学键的作用，肽链分离2.2.方法方法次级键的断裂次级键的断裂加热、震动、搅拌、加盐加热、震动、搅拌、加盐共价键的断裂共价键的断裂二硫键二硫键氧化法（氧化法（HCOOOH)HCOOOH)还原法（巯基乙醇、二硫苏糖醇）还原法（巯基乙醇、二硫

23、苏糖醇）肽链的分离纯化肽链的分离纯化（三）肽链伸展与分离（三）肽链伸展与分离HS-CHHS-CH2 2CHCH2 2-OH-OHCHCH2 2SHSHCHCH2 2OHOHCHCH2 2OHOHCHCH2 2SHSH肽链的分离见后面蛋白质的分离纯化方法肽链的分离见后面蛋白质的分离纯化方法（四）肽链部分水解与肽段分离（四）肽链部分水解与肽段分离1.1.目的目的长的肽链断裂成一定大小、符合测序要求的肽段长的肽链断裂成一定大小、符合测序要求的肽段肽段之间的连接顺序肽段之间的连接顺序2.2.方法方法化学法化学法酶法酶法肽段的分离纯化肽段的分离纯化肽段肽段N-N-末端、末端、C-C-末端的测定末端的测定

24、肽段的分离见后面蛋白质的分离纯化方法肽段的分离见后面蛋白质的分离纯化方法CH3S：CH2CH2CHNHCNHCHCOOR+BrC+NBr-CH3S+CH2CH2CHNHCNHCHCOORCNCH3SCN CH2CHNHCNHCHCOORCH2+H2O+CH2CHNHCOCH2OH3N+CHCOR高丝氨酸内酯化学法：化学法：溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽键酸的羧基所形成的肽键。内肽酶法内肽酶法所有的酶都不能水解所有的酶都不能水解roro形成的肽键形成的肽键 -HN-CH-CO-NH-CH-CO-HN-CH-CO-NH-CH-CO R

25、 R1 1 R R2 2胰酶：胰酶： R R1 1 =Lys.Arg=Lys.Arg胰凝乳酶：胰凝乳酶： R R1 1=phe.Tyr.Trp=phe.Tyr.Trp胃酶：胃酶： R R1 1 R R2 2= phe.Tyr.Trp.leu= phe.Tyr.Trp.leu嗜热菌蛋白酶：嗜热菌蛋白酶： R R2 2=phe.Tyr.Trp.leu.Ile.val=phe.Tyr.Trp.leu.Ile.valGluGlu酶：酶： R R1 1=Glu.Asp=Glu.AspArgArg酶：酶： R R1 1=Arg=Arg（五）肽段的氨基酸顺序测定（五）肽段的氨基酸顺序测定1.1.目的目的 测

26、定各肽段的氨基酸测定各肽段的氨基酸2.2.方法方法 氨基酸顺序仪自动化测序氨基酸顺序仪自动化测序（六）由各段顺序推断的氨基酸顺序（六）由各段顺序推断的氨基酸顺序根据上述数据综合分析，确定肽链的氨基酸顺序根据上述数据综合分析，确定肽链的氨基酸顺序第三节第三节 蛋白质的高级结构蛋白质的高级结构二级结构二级结构超二级结构超二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构高级结构高级结构-螺旋螺旋-折叠折叠-转角转角自由回折自由回折一一. .高级结构的概念高级结构的概念1. -螺旋螺旋二二. 二级结构二级结构要点：要点：螺旋的角度与高度螺旋的角度与高度维持螺旋的作用力维持螺旋的作用力影响螺旋稳定的因素影响螺旋

27、稳定的因素螺旋的种类螺旋的种类2. 2. - -折叠折叠要点：要点：肽链的走向（肽链的走向（种类）种类）残基轴心距离残基轴心距离维持的作用力维持的作用力影响影响- -折叠折叠稳定的因素稳定的因素3.3.- -转角转角氢键氢键1801800 0的回转的回转 O HO H-C-NH-CH-CO-N-C-NH-CH-CO-N-2R R=4.4.自由回折自由回折自由回折自由回折三三. .超二级结构与结构域超二级结构与结构域1.超二级结构：超二级结构：二级结构单元按一定的二级结构单元按一定的规律排列组合形成二级结构的组合单位规律排列组合形成二级结构的组合单位2.2.结构域：多肽链折叠成稳定的、相对独立的

28、球状结构域：多肽链折叠成稳定的、相对独立的球状实体，称为域或结构域实体，称为域或结构域四四.三级结构三级结构要点：要点： 1.形状：形状：外圆中空，极性基团分布外圆中空，极性基团分布分子的外侧，非极性基团分子的外侧，非极性基团在分子内形成孔穴。在分子内形成孔穴。2.片段折叠：片段折叠成片段折叠：片段折叠成7-8段，每段为螺旋结构（段，每段为螺旋结构（75%）。）。3.作用力：疏水力作用力：疏水力蛋白质多肽链在二级或超二级蛋白质多肽链在二级或超二级结构的基础上进一步纽曲折叠结构的基础上进一步纽曲折叠形成很不规则但具有特定构象的形成很不规则但具有特定构象的蛋白质分子。蛋白质分子。五五.四级结构四级

29、结构 两条或两条以上具有三级结构的多肽链组合在一起形两条或两条以上具有三级结构的多肽链组合在一起形成特定构象的蛋白质分子。成特定构象的蛋白质分子。 四级结构中具有三级结构的多肽链称为亚基。亚基单四级结构中具有三级结构的多肽链称为亚基。亚基单独存在没有活性。独存在没有活性。 作用力：次级键。作用力：次级键。一级结构一级结构二级结构二级结构超二级结构超二级结构结构结构域域三级结构三级结构亚基亚基四级结构四级结构第四节第四节 蛋白质分子结构与功能蛋白质分子结构与功能一一.一级结构与功能的关系一级结构与功能的关系例如：例如：. .胰岛素的结构与功能胰岛素的结构与功能胰岛素为胰岛素为A-B两链由两链由5

30、1个氨个氨基酸组成，基酸组成，A链链21个氨基酸，个氨基酸，B链链30个氨基酸。个氨基酸。不变：不变： 6个个Cys的位置不变的位置不变 与活性有关与活性有关可变：常变的有可变：常变的有B30、A8、9、10 与免疫有关与免疫有关 （一）同功能蛋白中氨基酸（一）同功能蛋白中氨基酸 顺序的种属差异顺序的种属差异例如例如. .细胞色素细胞色素C C与生物进化与生物进化（二）生物进化中同功能蛋白质在结构上的变化（二）生物进化中同功能蛋白质在结构上的变化104104氨基酸中氨基酸中3535个不变（黄色）个不变（黄色）变化最多的部位是变化最多的部位是5858、6060、8989、9292（七种以上，黑色

31、）（七种以上，黑色）腐殖菌腐殖菌链孢霉链孢霉酵母酵母念珠菌念珠菌真菌真菌蚯蚓蚯蚓牛蛙牛蛙两栖类两栖类海星海星金枪鱼金枪鱼硬骨鱼硬骨鱼蝗虫蝗虫蜜蜂蜜蜂蝇蝇昆虫昆虫小麦小麦芝麻芝麻银杏银杏植物植物向日葵向日葵菠菜菠菜鲤鲤七缌鳗七缌鳗角鲨角鲨软骨鱼软骨鱼天蛾天蛾鸟和爬行类鸟和爬行类哺乳类哺乳类猪马牛羊猪马牛羊小鼠小鼠犬、蝙蝠犬、蝙蝠河马河马兔兔大袋鼠大袋鼠猴猴人、黑猩猩人、黑猩猩鸵鸟鸵鸟响尾蛇响尾蛇龟龟企鹅企鹅鸡鸡鸭鸭鸽子鸽子鹌鹑鹌鹑稻稻例如例如. .血红蛋白结构与功能血红蛋白结构与功能（三）蛋白质结构上的变化与功能的改变（三）蛋白质结构上的变化与功能的改变正常正常红细胞红细胞正常的正常的血红蛋白血

32、红蛋白正常红细胞正常红细胞在血管内自由流动在血管内自由流动红细胞横截面红细胞横截面镰刀形镰刀形红细胞红细胞不正常的不正常的血红蛋白血红蛋白镰刀形红细胞镰刀形红细胞阻塞在血管內阻塞在血管內红细胞横截面红细胞横截面细胞细胞蛋白质蛋白质镰刀形红细胞贫血症镰刀形红细胞贫血症GluVal氨基酸氨基酸mRNAmRNADNADNAGAAGUACTTCATDNADNA一级结构一级结构57二二.蛋白质的构象与功能的关系蛋白质的构象与功能的关系（一）朊病毒构象与功能的关系（一）朊病毒构象与功能的关系prpprps sprpprpc c二级结构为二级结构为- -螺旋螺旋二级结构为二级结构为- -折叠折叠可溶性蛋白可

33、溶性蛋白不可溶性蛋白不可溶性蛋白有功能有功能功能丧失功能丧失结构结构性质性质功能功能（二）血红蛋白构象与功能的关系（二）血红蛋白构象与功能的关系肌红蛋白肌红蛋白血红蛋白血红蛋白O O2 2饱和百分数饱和百分数% %O O2 2分压分压S S型曲线型曲线具有协同效应具有协同效应2.2.血氧饱和曲线血氧饱和曲线1.1.血氧结合血氧结合- -解离平衡解离平衡HbHHbH+ + + O + O2 2 = HbO = HbO2 2 + H+ H+ +2 2、3-3-二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（BPGBPG）盐键共盐键共1010对对亚基间四对亚基间四对亚基内各一对亚基内各一对亚基间各一对亚基间各一对BPG

34、BPG与与亚基各一对亚基各一对O2O2O2O2O2亚基亚基亚基亚基盐键盐键结合结合变构变构3.3.血红蛋白的别构现象血红蛋白的别构现象1.1.氧的分压氧的分压2.pH-2.pH-波耳效应波耳效应3.BPG3.BPG的浓度的浓度( (别构抑制剂），别构抑制剂）， 促进促进HbOHbO2 2释放氧释放氧4.影响氧与血红蛋白结合的因素影响氧与血红蛋白结合的因素蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系一级结构一级结构高级结构高级结构不变不变改变改变功能不变功能不变功能丧失（高级结构破坏）功能丧失（高级结构破坏）功能不变、活性改变（增加或减小功能不变、活性改变（增加或减小功能丧失功能丧失一级结构的变

35、化一级结构的变化导致高级结构改变导致高级结构改变变构作用变构作用高级结构破坏高级结构破坏失活失活一级结构不变而一级结构不变而出现高级结构改变出现高级结构改变活性增加活性增加活性减小活性减小活性增加活性增加活性减小活性减小PrNH3COOHPrNH3COO_PrNH2COO _+pHpI第五节第五节 蛋白质的性质蛋白质的性质一一. 蛋白质的两性解离和等电点蛋白质的两性解离和等电点蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也有等电点。蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。 在不同的在不同的pHpH环

36、境下，蛋白质的电学性质不同。环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒场中向正极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋子带正电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电泳白质电泳(Electrophoresis)(Electrophoresis)。二二.蛋白质的分子大小蛋白质的分子大小1.1.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据其百分含量可计算出最低相对分子质量：据其百分含量可计算出最低相对分子

37、质量：最小相对分子质量最小相对分子质量（成分的相对分子或原子质量）（成分的相对分子或原子质量）已知成分的百分含量已知成分的百分含量2.沉降系数沉降系数S =S =dx/dt2x一个一个S S单位，为单位，为1 11010-13-13秒秒蛋白质的沉降系数：蛋白质的沉降系数：1 1200S200S，相对分子质量越大，相对分子质量越大，S S值越大值越大由沉降系数由沉降系数S S可根据斯维得贝格可根据斯维得贝格SvedbergSvedberg方程方程计算蛋白质分子的相对分子质量：计算蛋白质分子的相对分子质量： M=RST/DM=RST/D1 1ii R R：气体常数：气体常数 T T：绝对温度：绝对

38、温度 D D：扩散系数：扩散系数 ：溶剂的密度：溶剂的密度 大部分蛋白质均含大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。这三酪氨酸和色氨酸。这三种氨基酸的在种氨基酸的在280nm 附近有最大吸收。因此，附近有最大吸收。因此，大多数蛋白质在大多数蛋白质在280nm 附近显示强的附近显示强的吸收。利用这个性质，吸收。利用这个性质，可以对蛋白质进行定性可以对蛋白质进行定性鉴定。鉴定。蛋白质含量蛋白质含量nmnm280280ODOD值值ODOD值值 由由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性

39、质，如体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎运动等。丁达尔现象、布郎运动等。由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。 稳定因素：电荷作用，水化作用稳定因素：电荷作用，水化作用四四. .蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质PrH H2 2O OH H2 2O OH H2 2O OH H2 2O OPr五五. .蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关的电荷和水化作用有关改变溶液的条件，将影

40、响蛋白质的溶解性质改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶解性质在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。沉淀原因沉淀原因破坏胶体稳定因素破坏胶体稳定因素变性变性溶解度下降或不溶而出现沉淀溶解度下降或不溶而出现沉淀沉淀的方法有：沉淀的方法有：盐析是指加入高浓度中性盐使蛋白质从溶液中盐析是指加入高浓度中性盐使蛋白质从溶液中沉淀析出沉淀析出 低浓度低浓度-极性有机溶剂极性有机溶剂高浓度非极性有机溶剂高浓度非极性有机溶剂pIpI沉淀沉淀盐析盐析 有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀有机酸沉淀有机酸沉淀重金属沉淀重金属沉淀 蛋白质的性质与它们蛋白质的性质与它们的结构密切相关。

41、某些的结构密切相关。某些物理或化学因素，能够物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状态，破坏蛋白质的结构状态，引起蛋白质理化性质改引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白失。这种现象称为蛋白质的变性质的变性. .较温和的变性剂（化学试剂）在变性末沉淀时当除较温和的变性剂（化学试剂）在变性末沉淀时当除去变性剂则可复性，而变性沉淀后不能复性，热变去变性剂则可复性，而变性沉淀后不能复性，热变性不能复性。性不能复性。1.1.溶解度下降溶解度下降( (沉淀沉淀) )2.2.粘度升高粘度升高3.3.生物活性丧失生物活性丧失4.4.密度升高密度升高5.5.沉降系数增大沉降系数增大6.6.易被酶消化（水解）易被酶消化（水解）变性后性质的变化变性后性质的变化一一. . 蛋白质分离纯化的方法蛋白质分离纯化的方法分子大小分子大小溶解性溶解性电荷电荷吸附力吸附力特异性特异性亲和力亲和力透析透析/超过滤法超过滤法密度梯度离心法密度梯度离心法凝胶过滤法凝胶过滤法PI沉淀法沉淀法盐溶和盐析法盐溶和盐析法电泳法电泳法离子交换法离子交换法物理吸附法物理吸