生物化学03.蛋白质

1、第三部分第三部分 氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质一、蛋白质的基本结构单位一、蛋白质的基本结构单位氨基酸氨基酸蛋白质和多肽的肽键可被催化水解蛋白质和多肽的肽键可被催化水解酸酸/ /碱碱能将蛋白能将蛋白完全水解完全水解，得到各种得到各种AAAA的混的混合物合物酶酶水解一般是水解一般是部分水解部分水解，得到多肽片段和得到多肽片段和AAAA的混合物的混合物蛋白质蛋白质shishi胨胨多肽多肽肽肽AAAA 1 1* *10104 4 5 5* *10103 3 2 2* *10103 3 1000 200 1000 200500 100500 100 结构通式：结构通式： ( ( 脯氨酸除外脯氨酸除外)

2、) aa（一）（一）常见氨基酸（常见氨基酸（20种）种）的结构及分类的结构及分类( (兼性离子形式兼性离子形式) )（中性分子形式）（中性分子形式） 分类分类脂肪族脂肪族aa（15）芳香族芳香族aa (3)杂环族杂环族aa (2)一氨基一羧基一氨基一羧基 aa ：Gly, Ala, Val, Leu, Ile含羟基含羟基 aa ：Ser, Thr含硫含硫 aa ：Cys, Met含酰胺基含酰胺基 aa ： Asn, Gln一氨基二羧基一氨基二羧基 aa (酸性酸性 aa )： Asp, Glu二氨基一羧基二氨基一羧基 aa(碱性碱性 aa )：Lys, ArgPheTyrTrpHisPro+-

3、根据根据R R基化学结构和极性分类基化学结构和极性分类黑色：非极性黑色：非极性R基氨基酸基氨基酸绿色：极性绿色：极性R基氨基酸基氨基酸 一氨基一羧基氨基酸一氨基一羧基氨基酸脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 （甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）（甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）返回返回羟基氨基酸：羟基氨基酸：（丝氨酸、苏氨酸）（丝氨酸、苏氨酸）返回返回含硫氨基酸：含硫氨基酸： （半胱氨酸、甲硫氨酸）半胱氨酸、甲硫氨酸）返回返回 含酰胺基氨基酸含酰胺基氨基酸（天冬酰胺、谷氨酰胺）（天冬酰胺、谷氨酰胺） 一氨基二羧基氨基酸一氨基二羧基氨基酸（天冬氨酸、谷氨酸）（天冬氨酸、谷氨酸）返回返回返

4、回返回 二氨基一羧基氨基酸：二氨基一羧基氨基酸：（赖氨酸、精氨酸）（赖氨酸、精氨酸）返回返回芳香族氨基酸芳香族氨基酸（ 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）返回返回杂环族氨基酸杂环族氨基酸（组氨酸、脯氨酸）（组氨酸、脯氨酸） 因为其特殊的环状因为其特殊的环状R R基团，基团，脯氨酸脯氨酸（ProlineProline）一般不出现在）一般不出现在-螺旋中，而经常出现在螺旋中，而经常出现在-螺旋的开始处。螺旋的开始处。 由常见由常见AAAA经修饰而来的不常见的蛋白质经修饰而来的不常见的蛋白质AAAA 羟脯氨酸羟脯氨酸 ：亚氨基酸之一，一般蛋白不存在这种氨基酸。在：亚氨基酸之一，一般

5、蛋白不存在这种氨基酸。在动物胶和骨胶原中含有动物胶和骨胶原中含有L-L-羟脯氨酸。在生物体内羟脯氨酸是由脯氨羟脯氨酸。在生物体内羟脯氨酸是由脯氨酸合成的，但不是以游离状态，而是在肽链中被羟基化。酸合成的，但不是以游离状态，而是在肽链中被羟基化。 5- 5-羟赖氨酸：与羟辅氨酸同在胶原中发现，是一种特异的氨基羟赖氨酸：与羟辅氨酸同在胶原中发现，是一种特异的氨基酸，在酸，在5 5位上带有羟基。一般认为其合成是和羟辅氨酸一样，是赖位上带有羟基。一般认为其合成是和羟辅氨酸一样，是赖氨酸在胶原前驱物质肽中被氧化而产生的，但与羟辅氨酸比较，其氨酸在胶原前驱物质肽中被氧化而产生的，但与羟辅氨酸比较，其含量很

6、少。含量很少。 150150多种多种多是蛋白质中多是蛋白质中L L型型-AA-AA衍生物衍生物有一些是有一些是-，-，-AA-AA有些是有些是D-D-型型AAAA其他的非蛋白质其他的非蛋白质AAAA鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸 鸟氨酸鸟氨酸 ：是一种碱性氨基酸，在蛋白质中不能找到。作为尿：是一种碱性氨基酸，在蛋白质中不能找到。作为尿素循环的一部分与尿素生成相关，在生物体内与精氨酸、谷氨酸、素循环的一部分与尿素生成相关，在生物体内与精氨酸、谷氨酸、脯氨酸能相互转变。在鸟类中它与脯氨酸能相互转变。在鸟类中它与2 2分子的苯甲酸或苯乙酸等结合分子的苯甲酸或苯乙酸等结合成鸟尿酸的形式起解毒作用。成鸟尿酸的

7、形式起解毒作用。 （二）氨基酸的物理性质（二）氨基酸的物理性质u都为白色都为白色晶体晶体，不同氨基酸结晶形状不同。，不同氨基酸结晶形状不同。u熔点熔点很高，一般在很高，一般在200200以上。以上。u溶解度溶解度：大多数氨基酸都溶于水。：大多数氨基酸都溶于水。ProPro溶解度最大溶解度最大，其次为其次为lys, Arglys, Arg。胱氨酸和。胱氨酸和TyrTyr的溶解度较小。的溶解度较小。u氨基酸由于具有不对称碳原子，所以具有氨基酸由于具有不对称碳原子，所以具有旋光性旋光性。2020种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区紫外区(220nm)(

8、pIpH pI 电场中电场中静电荷静电荷+ 0 -不移动不移动移向正极移向正极移向负极移向负极u 氨基酸的等电点氨基酸的等电点（isoelectric point, pI） 在一定在一定pH范围内，范围内，pH离离pI 越远，氨基酸所带静越远，氨基酸所带静电荷越大；电荷越大； 利用各种利用各种aa的的pI不同，可通过电泳法、离子交换不同，可通过电泳法、离子交换层析法进行分离。层析法进行分离。 调节溶液调节溶液pH值，使氨基酸处于值，使氨基酸处于兼性离子状态兼性离子状态，此时氨基酸所带正负电荷数相等，即净电荷为此时氨基酸所带正负电荷数相等，即净电荷为0，在电场中既不向阳极又不向阴极移动，这时溶液

9、的在电场中既不向阳极又不向阴极移动，这时溶液的pH值即为氨基酸的等电点。值即为氨基酸的等电点。u定义定义 pK1 pK2pKRpI侧链不解离侧链不解离中性氨基酸中性氨基酸2.03.09.010.056酸性氨基酸酸性氨基酸AspGlu2.092.199.829.673.864.252.973.22碱性氨基酸碱性氨基酸ArgLysHis2.172.181.829.048.959.1712.4810.536.0010.769.747.59 pI为兼性离子两侧相应解离基团为兼性离子两侧相应解离基团pK 的算数平均值。的算数平均值。 各种氨基酸的等电点各种氨基酸的等电点甘氨酸甘氨酸 5.97 5.97

10、丙氨酸丙氨酸 6.02 6.02 谷氨酰胺谷氨酰胺 5.655.65缬氨酸缬氨酸 5.97 5.97 亮氨酸亮氨酸 5.98 5.98 精氨酸精氨酸 10.7610.76异亮氨酸异亮氨酸 6.02 6.02 丝氨酸丝氨酸 5.68 5.68 赖氨酸赖氨酸 9.749.74苏氨酸苏氨酸 6.53 6.53 天冬氨酸天冬氨酸 2.982.98 组氨酸组氨酸 7.597.59天冬酰胺天冬酰胺 5.41 5.41 谷氨酸谷氨酸 3.223.22 半胱氨酸半胱氨酸 5.025.02甲硫氨酸甲硫氨酸 5.75 5.75 苯丙氨酸苯丙氨酸 5.48 5.48 酪氨酸酪氨酸 5.665.66色氨酸色氨酸 5.

11、89 5.89 脯氨酸脯氨酸 6.30 6.30 u 与与2，4-二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFB 或或 FDNB） 的反应的反应弱碱中弱碱中DNP-氨基酸（黄色）氨基酸（黄色）Sanger 试剂试剂此反应是此反应是SangerSanger法鉴定多肽或蛋白质法鉴定多肽或蛋白质N N末端氨基酸的依据。末端氨基酸的依据。(四四) 氨基酸的化学反应氨基酸的化学反应1. -NH2参加的反应参加的反应u与苯异硫氰酸酯（与苯异硫氰酸酯（PITC）反应）反应此反应是此反应是Edman法鉴定多肽或蛋白质法鉴定多肽或蛋白质N末端氨基酸的依据，末端氨基酸的依据，在在aa 序列分析方面占有重要地位。序列分析方面占有

12、重要地位。苯乙内酰硫脲苯乙内酰硫脲- 氨基酸（氨基酸（PTH-aa）PTC - aa2. -羧基参加的反应羧基参加的反应例：例：成盐和成酯反应成盐和成酯反应氨基酸钠盐氨基酸钠盐干燥干燥HCL回流回流氨基酸乙酯盐酸盐氨基酸乙酯盐酸盐 aa羧基成盐成酯后，羧基成盐成酯后，-COOH被保护，而被保护，而-NH2的反应活性加强。的反应活性加强。3. -氨基、氨基、-羧基共同参加的反应羧基共同参加的反应紫色物质紫色物质注意：注意： 脯氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸与茚三羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色酮反应生成黄色物质。物质。水合茚三酮水合茚三酮此反应用于此反应用于定性、定量定性、定量鉴定氨基酸。鉴定氨基酸。u茚三

13、酮反应茚三酮反应u成肽反应成肽反应肽键肽键4. 侧链侧链R基参加的反应基参加的反应 氨基酸氨基酸R基上的功能团也能发生化学反应。基上的功能团也能发生化学反应。功能团：功能团： 羟基（羟基（Ser, Thr） 巯基巯基(Cys)苯基苯基 （Tyr, Trp） 酚基酚基(Tyr)吲哚基（吲哚基（Trp） 咪唑基咪唑基(His)胍基胍基 （Arg） 甲硫基甲硫基(Met)非非 -NH2(Lys) 非非 -COOH(Asp, Glu)u巯基巯基易被空气或其它氧化剂氧化易被空气或其它氧化剂氧化胱氨酸胱氨酸在稳定蛋白质空间构象在稳定蛋白质空间构象上发挥很大作用上发挥很大作用二硫键二硫键注意：二硫键可被氧化

14、剂和还原剂打开注意：二硫键可被氧化剂和还原剂打开2+ 6HCOOH2+ RSSR2RSH磺基丙氨酸磺基丙氨酸巯基乙醇巯基乙醇二硫苏糖醇二硫苏糖醇（DTT）6HCOOOH过甲酸过甲酸二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构氨基末端氨基末端（N末端）末端）羧基末端羧基末端（C末端）末端）u一级结构定义：一级结构定义：蛋白质多肽链的氨基酸排列顺序和连接方式。蛋白质多肽链的氨基酸排列顺序和连接方式。氨基酸残基氨基酸残基1. 1. 肽的肽的结构通式结构通式例：例：胰岛素胰岛素的一级结构的一级结构英英 Sanger 等，等，1953Frederick Sanger3对二硫键对二硫键A链：链：20aaB B

15、链：链：31aa31aa0.36nm2. 肽键肽键C-NC-N键具有部分双键性质键具有部分双键性质肽键一般为反式构型肽键一般为反式构型肽平面肽平面3. 肽的物理和化学性质肽的物理和化学性质u物理性质物理性质u酸碱性质酸碱性质u化学反应化学反应茚三酮反应、茚三酮反应、双缩脲反应双缩脲反应主要取决于游离末端的主要取决于游离末端的 -NH2和和 -COOH及及R基上可解离基团。基上可解离基团。短肽为晶体，熔点很高。短肽为晶体，熔点很高。在水溶液中以兼性离子形式存在。在水溶液中以兼性离子形式存在。具旋光性。具旋光性。胰蛋白酶：胰蛋白酶： R1= Lys, Arg R2 Pro麋蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）：

16、麋蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）： R1= Phe, Trp, Tyr R2 Pro胃蛋白酶：胃蛋白酶：R1, R2 =Phe, Trp, Tyr , Leu等等 R1 Pro嗜热菌蛋白酶：嗜热菌蛋白酶：R2=Leu, Ile, Phe, Trp, Val, Tyr, Met R2 Pro,Gly肽链内切酶肽链内切酶4. 肽链的断裂肽链的断裂酶解法和酶解法和化学裂解法化学裂解法u酶解法酶解法肽链外切酶肽链外切酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶CNBr：羟胺羟胺(NH2OH)： 断裂断裂Asn-Gly之间的肽键之间的肽键l 化学裂解法化学裂解法R1= Met, 生成肽酰高丝氨酸內酯生成肽酰高丝氨酸內酯 部分裂解

17、部分裂解Asn-Leu 和和Asn-Ala之间的肽键之间的肽键三、蛋白质的高级结构三、蛋白质的高级结构u 维持蛋白质高级结构的作用力维持蛋白质高级结构的作用力主要是较弱的相互作用，即主要是较弱的相互作用，即非共价键非共价键或或次级键次级键。 包括：包括： 氢键、氢键、 范德华力、范德华力、 疏水相互作用、疏水相互作用、 盐键（离子键）盐键（离子键）二硫键在维持蛋白质构象中也发挥重要作用。二硫键在维持蛋白质构象中也发挥重要作用。 可在多肽主链的羰基氧和酰胺氢之间、侧链可在多肽主链的羰基氧和酰胺氢之间、侧链与侧链、侧链与介质水之间等处形成。与侧链、侧链与介质水之间等处形成。u 氢键（氢键（hydr

18、ogen bond） 包括三种较弱的作用力包括三种较弱的作用力:定向效应：极性分子定向效应：极性分子( (或基团或基团) )之间之间诱导效应：极性和非极性分子诱导效应：极性和非极性分子( (或基团或基团) )之间之间分散效应：非极性分子分散效应：非极性分子( (或基团或基团) )之间之间 范德华距离范德华距离（接触距离，（接触距离，contact distance） 范德华引力只有在两个非键合原子处于一定距离才能范德华引力只有在两个非键合原子处于一定距离才能达到最大，这个距离称为范德华距离。等于两个原子的范达到最大，这个距离称为范德华距离。等于两个原子的范德华半径之和。德华半径之和。 范德华力

19、很弱，但具有加合性。范德华力很弱，但具有加合性。u 范德华力（范德华力（van der Waals force） 疏水基团或疏水侧链出于避开水的需要而被迫疏水基团或疏水侧链出于避开水的需要而被迫接近，这种现象称为疏水相互作用。接近，这种现象称为疏水相互作用。 定义定义: 变性剂（尿素、非极性溶剂、去污剂等）可破变性剂（尿素、非极性溶剂、去污剂等）可破坏疏水相互作用。坏疏水相互作用。u 疏水相互作用（疏水相互作用（hydrophobic interaction） F = (Q1Q2)/(R2)Q1，Q2: 电荷电量电荷电量 ：介质的介电常数：介质的介电常数R: 电荷质点间的距离电荷质点间的距离

20、定义定义: 正、负电荷之间的一种静电作用正、负电荷之间的一种静电作用。 生理生理pH条件下，酸性条件下，酸性aa带负电荷，碱性带负电荷，碱性aa带正电带正电荷。在分子的疏水内部，带相反电荷的侧链可形成荷。在分子的疏水内部，带相反电荷的侧链可形成盐键。盐键。 u 盐键盐键: 又称离子键（又称离子键（ionic interactions） 对蛋白质的三级结构对蛋白质的三级结构起稳定作用。起稳定作用。u 二硫键二硫键(disulfide bridge)(二二)蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(seconary structure) - -螺旋螺旋（ -helix ） - -折叠折叠（ -pleate

21、d sheet） - -转角转角（ -turn） - -凸起凸起 ( -bulge )无规卷曲无规卷曲（random coil）u 定义：定义：指多肽链借助指多肽链借助H键折叠盘绕成沿一维方向键折叠盘绕成沿一维方向具有周期性结构的构象。具有周期性结构的构象。u 常见类型：常见类型：u -螺旋（螺旋（ - helix）0. 54nm0.15nm0. 5nm -螺旋的螺旋的结构要点：结构要点：1）多肽主链沿中心轴盘绕成）多肽主链沿中心轴盘绕成右手右手或左手螺旋；或左手螺旋；2）每圈螺旋含）每圈螺旋含3.6个氨基酸残基，螺距个氨基酸残基，螺距0.54nm，每个氨基酸，每个氨基酸残基绕轴旋转残基绕轴旋

22、转100，沿轴上升，沿轴上升0.15nm；螺旋直径；螺旋直径0.5nm;3） -螺旋中氨基酸残基的侧链伸向外侧；螺旋中氨基酸残基的侧链伸向外侧；4）相邻螺旋间形成氢键，氢键几乎与螺旋的长轴平行，是）相邻螺旋间形成氢键，氢键几乎与螺旋的长轴平行，是由肽键上由肽键上酰胺酰胺氢与其前面氢与其前面N端第端第四四个残基上羰基氧之间形成。个残基上羰基氧之间形成。 NH-C H-CO 3CNOH3.613-螺旋螺旋影响影响-螺旋形成的因素螺旋形成的因素 R基的电荷性质：基的电荷性质：同种电荷可产生静电斥力。同种电荷可产生静电斥力。例：例：多聚多聚Lys(pH7)。 R基的结构：基的结构： 例：例：Pro、H

23、yp可中断可中断 -螺旋。螺旋。 R基的大小：基的大小：R基大，空间位阻大。基大，空间位阻大。例例:多聚多聚Ileu -折叠片（折叠片（ -pleated sheet） -折叠股折叠股1）肽链）肽链主链主链取锯齿状折叠构象。取锯齿状折叠构象。2）两条或多条多肽链之间侧向聚集在一起，相邻多）两条或多条多肽链之间侧向聚集在一起，相邻多肽链羰基氧和肽链羰基氧和酰胺酰胺氢之间形成氢之间形成氢键氢键，氢键与肽链的长，氢键与肽链的长轴几乎成直角。轴几乎成直角。3）侧链）侧链R基基交替分布于片层平面两侧。交替分布于片层平面两侧。4）肽链的走向可以是平行的，也可以是反平行的。）肽链的走向可以是平行的，也可以是

24、反平行的。 -折叠折叠结构要点：结构要点： 平行平行 反平行反平行 u -转角（转角（ - turn）AB The Structures of two kinds of - turns. 含有含有4个氨基酸残基。个氨基酸残基。 第一个残基第一个残基的的羰基氧羰基氧和第四个残基的和第四个残基的酰胺酰胺氢氢之间之间形成氢键。形成氢键。 Gly 和和Pro 常在常在 - turn中出现中出现。 -转角转角结构要点：结构要点： - -转角可改变肽链走向。转角可改变肽链走向。u -凸起（凸起（ -bugle） 大多数作为反平行大多数作为反平行折叠中的一种不规则情况。折叠中的一种不规则情况。 可认为是可认

25、为是折叠股中额外插入一个折叠股中额外插入一个残基。残基。u 无规卷曲（无规卷曲（random coil） 多具有明确、稳定的结构。多具有明确、稳定的结构。 常构成酶的活性部位和蛋白常构成酶的活性部位和蛋白质的特异功能部位。质的特异功能部位。 钙结合蛋白中的钙结合蛋白中的 E-F hand 结构结构 （二）（二） 超二级结构超二级结构 蛋白质中，由若干相邻的二级结构单元蛋白质中，由若干相邻的二级结构单元（如（如 -螺旋、螺旋、 -折叠、折叠、 - 转角转角）组合在一起，）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则、在空间上能辨彼此相互作用，形成有规则、在空间上能辨认的认的二级结构组合体二级结构组合体，

26、以充当三级结构的构，以充当三级结构的构件，称为超二级结构。件，称为超二级结构。u 三种基本组合形式：三种基本组合形式：、 、 。u 定义定义 Rossman折叠折叠 （ -螺旋束）螺旋束）2-4股右手股右手 -螺旋相螺旋相互缠绕形成左手超互缠绕形成左手超螺旋螺旋连连接接链链 折折叠叠股股 - -螺旋螺旋（三）结构域（三）结构域（structure domain）u 定义：定义：对于较大的蛋白质分子（或亚基），多对于较大的蛋白质分子（或亚基），多肽链往往由两个或两个以上肽链往往由两个或两个以上相对独立相对独立的的三维实体三维实体缔合而成三级结构，这种独立的折叠单位称为结缔合而成三级结构，这种独立

27、的折叠单位称为结构域。构域。单结构域单结构域多结构域多结构域一般含一般含100-200100-200个氨基酸残基。个氨基酸残基。例：肌红蛋白（例：肌红蛋白（153aa）例：己糖激酶（约例：己糖激酶（约1000aa）2个结构域个结构域结构域存在的优越性：结构域存在的优越性：结构角度：结构角度： 一条长的多肽链先分别折叠成几个相对独立的一条长的多肽链先分别折叠成几个相对独立的区域，再缔合成三级结构，在动力学上更为合理。区域，再缔合成三级结构，在动力学上更为合理。功能角度：功能角度： -通过结构域有利于构建具有特定三维结构的活通过结构域有利于构建具有特定三维结构的活性中心；性中心； -结构域间易发生

28、相对运动，有利于活性中心结结构域间易发生相对运动，有利于活性中心结合底物施加应力。合底物施加应力。The conformational change induced in hexokinase by the binding of a substrate (D-glucose, shown in red).己糖激酶己糖激酶两个结构域之间为一个裂缝两个结构域之间为一个裂缝（四）蛋白质的三级结构（四）蛋白质的三级结构u定义：指多肽链在二级结构的基础上借助各种定义：指多肽链在二级结构的基础上借助各种次次级键级键进一步盘绕成具有特定肽链走向的紧密进一步盘绕成具有特定肽链走向的紧密球状球状构象构象。含有多

29、种二级结构元件，具有明显的折叠层次。含有多种二级结构元件，具有明显的折叠层次。紧密的球状实体，但紧密的球状实体，但活性部位具松散区域活性部位具松散区域，以利于构象，以利于构象变化。变化。疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面。疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面。分子表面有一个分子表面有一个空穴空穴（裂缝、口袋、凹槽），是结合配（裂缝、口袋、凹槽），是结合配体并行使生物学功能的部位。体并行使生物学功能的部位。u共同特征：共同特征：l 一级结构：一级结构：Mr.16700，含，含153aa, 由一条多肽链由一条多肽链 和一个和一个血红素辅基血红素辅基组成。组成。l 二级结构：二

30、级结构： -螺旋：螺旋： 8段，命名为段，命名为A, B, C.H 松散肽段：位于螺旋之间和松散肽段：位于螺旋之间和C末端末端l三级结构：三级结构：8个螺旋段大体分成两层，整个分子紧个螺旋段大体分成两层，整个分子紧 密结实，分子内部仅能容纳密结实，分子内部仅能容纳4个水分子。个水分子。MbMb是是哺乳动物肌细胞哺乳动物肌细胞贮存和分配氧贮存和分配氧的蛋白质。的蛋白质。例：肌红蛋白例：肌红蛋白(Mb)的三级结构的三级结构l 血红素（血红素（heme）结合的位置）结合的位置 位于肌红蛋白表面的疏水洞穴内。疏水微环境可位于肌红蛋白表面的疏水洞穴内。疏水微环境可防止防止Fe（II）被氧化成）被氧化成F

31、e（III）从而失去载氧能力）从而失去载氧能力 。血红素（血红素（Fe-Fe-原卟啉原卟啉IXIX）卟啉卟啉血红素（铁原卟啉血红素（铁原卟啉IX ） 由原卟啉由原卟啉IX与一个与一个Fe原子（原子（II或或III）组成。）组成。Fe（II）有六个配位键，）有六个配位键，四个与卟啉四个与卟啉N结合，第结合，第5个个与与F8His残基的咪唑残基的咪唑N结合，结合，第第6个呈开放状态，是个呈开放状态，是O2的的结合部位，其附近为结合部位，其附近为E7His。因因E7His的存在而产生的空间位阻的存在而产生的空间位阻可降低血红素对可降低血红素对CO的亲和力。的亲和力。（五）蛋白质的四级结构（五）蛋白质

32、的四级结构l 定义定义 具三级结构的球状蛋白质以具三级结构的球状蛋白质以非共价键非共价键缔合在一起，缔合在一起，形成的聚集体称为蛋白质的四级结构。其中每个球形成的聚集体称为蛋白质的四级结构。其中每个球状蛋白质称为状蛋白质称为亚基亚基。 指蛋白质与配基结合改变蛋白质的构象，进而改指蛋白质与配基结合改变蛋白质的构象，进而改变蛋白质生物活性的现象。变蛋白质生物活性的现象。l 寡聚蛋白质与别构效应寡聚蛋白质与别构效应例：例： 血红蛋白的结构和功能血红蛋白的结构和功能（1） 寡聚蛋白质寡聚蛋白质: Mr. 65000。具四个亚基（。具四个亚基（ 2 2 ），每个亚基与一），每个亚基与一个血红素分子结合。

33、个血红素分子结合。（2）一级结构）一级结构: : 141aa :146aa 9个保守残基：个保守残基：F8 His ( 87, 92)、 E7His（ 58, 63 ）等）等 （3） 二、三级结构：二、三级结构： 和和 链与链与Mb 相类似相类似 亚基间具亚基间具8个盐桥个盐桥 两个两个 亚基与亚基与1分子分子BPG (2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸)形成形成8个盐桥个盐桥（4） 四级结构：四级结构： 分子近球形，四个亚基占据四面体的四个角，分子近球形，四个亚基占据四面体的四个角，以以盐键盐键相连。相连。 由于这些盐桥，血红蛋白在未与氧结合之前，由于这些盐桥，血红蛋白在未与氧结合之前，分子构

34、象受到很大束缚。分子构象受到很大束缚。The three-dimensional (quaternaryl structure of deoxyhemoglobin. (a) A ribbon representation. (b) A space-filling model. The subunits are shown in white and light blue; the subunits are shown in pink and purple. Note that the heme groups, shown in red, are relatively far apart. Sa

35、lt bridges between subunits in hemoglobin.四、蛋白质的理化性质及分离纯化技术四、蛋白质的理化性质及分离纯化技术1. 蛋白质的大小和分子量蛋白质的大小和分子量l 蛋白质分子量蛋白质分子量: : 6000 1 106 道尔顿道尔顿，甚至更大甚至更大。对于简单蛋白质：对于简单蛋白质：氨基酸残基的数目氨基酸残基的数目=蛋白质的分子量蛋白质的分子量 / 110氨基酸残基平均分子量氨基酸残基平均分子量 128 - 18l 蛋白质的分子量也可用蛋白质的分子量也可用沉降系数沉降系数表示。表示。沉降系数（沉降系数（S）：单位离心场下的沉降速度。）：单位离心场下的沉降速度。1S = 10-13秒秒蛋白质、核酸、核糖体蛋白质、核酸、核糖体 的沉降系数介于的沉降系数介于1200S之间。之间。2. 蛋白质的酸碱性质蛋白质的酸碱性质 蛋白质是两性电解质。蛋白质是两性电解质。 可解离集团主要来自侧链上的功能团。可解离集团主要来自侧链上的功能团。 蛋白质的等电点蛋白质的等电点蛋白质在等电点时溶解度最低。蛋白质在等电点时溶解度最低。利用蛋白质的带电性质，可采用利用蛋白质的带电性质，可采用电