蛋白质的性质与功能

关于蛋白质的性质与功能第1页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六4.1蛋白质的一般性质两性解离胶体性质沉淀作用颜色反应第2页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六两性解离蛋白质中的可解离基团（1）N-NH3+（2）C-COOH（3）Lys-NH3+（4）Arg-NHC（+NH2）NH2

胍基（5）His-咪唑基（6）Asp-COOH（7）Glu-COOH（8）Tyr-C6H5OH酚羟基（9）Cys-SHNH+NH第3页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六第4页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六解离式与等电点++--pH＜pIpH＞pIpH=pI第5页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质等电点的特点（1）蛋白质的等电点是指静电荷为零时环境的pH值。（2）每种蛋白质都有其特定的等电点。如胃蛋白酶1.0~2.5胰蛋白酶5.0~8.0鱼精蛋白12.0~12.4（3）蛋白质的等电点既与其所含有的氨基酸的种类与数目有关，也与测定时所用溶液的种类和离子强度有关。（4）蛋白质在等电点时其缓冲能力、溶解度、导电性黏度、膨胀性等都最小。第6页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的胶体性质（1）胶体稳定的条件

质点大小10~1000唉质点带有相同的电荷具有溶剂化层（2）蛋白质成为胶体的因素

蛋白质的分子量1万~100万

PH≠PI时，带有某种静电荷能形成水化层第7页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的胶体性质（3）蛋白质胶体的性质

不能透过半透膜溶胶凝胶（湿）凝胶（干）第8页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的沉淀作用沉淀作用蛋白质沉淀作用的实质就是破坏了蛋白质胶体稳定所需的基本条件：水化层或带电性第9页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六第10页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质沉淀的方法（1）等电点沉淀法（酸/碱）（2）有机溶剂沉淀法（乙醇、丙酮、尿素、盐酸胍）（3）盐析法（硫酸铵、氯化钠）盐溶盐析第11页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质沉淀的方法（4）重金属盐沉淀（Hg++，Cu++，Zn++，Fe+++，etal）（5）生物碱试剂沉淀（单宁酸、苦味酸、钼酸、三氯乙酸等）（6）免疫沉淀（抗原+抗体）（7）SDS沉淀（8）加热沉淀、离心沉淀等第12页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的水解作用水解过程：蛋白质蛋白胨短肽氨基酸方法：酸、碱、蛋白酶蛋白质水解程度的测定方法甲醛滴定法双缩脲反应法第13页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的颜色反应（1）.双缩脲反应PRO+Cu++/OH-

紫红色物质（沉淀）（540nm）

NH2NHCOCONH2第14页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的颜色反应（2）.Folin-酚（试剂）反应（Tyr）PRO+Cu++/OH-（磷钨酸+磷钼酸）兰色物质（500/700nm）（3）.Millon反应（Tyr）PRO+Millon试剂（亚/硝酸/汞）砖红色物质（沉淀）

第15页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的颜色反应（4）.蛋白黄色反应（Tyr，Phe）PRO+HNO3黄色物质5坂口反应（Arg）（奈酚，次溴酸盐，碱）PRO+坂口试剂红色沉淀（6）.乙醛酸反应（Trp）PRO+乙醛酸+浓硫酸紫色环第16页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六第17页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六4.2DENATURATION1.概念

变性作用，凝固作用天然蛋白质，变性蛋白质，凝固蛋白质复性，复性蛋白质

变性复性第18页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六第19页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六变性蛋白质的特点物理性质变化：吸光性、溶解度、黏度、结晶性、旋光度、圆二色性等化学性质变化：功能基团反应性生物活性变化：减少或完全丧失结构发生变化有时能部分复性营养性不变但消化性增强第20页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质变性的鉴定方法测定蛋白质的比活力或生物活性以天然蛋白质为对比，测定蛋白质物理性质的变化。如吸收光谱、圆二色性、旋光性、特性黏度、溶解性等以天然蛋白质为对比，测定蛋白质化学性质的变化用免疫法测定蛋白质的抗原性是否改变，抗原与抗体是否专一性结合第21页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六

引起蛋白质变性的因素物理因素：温度紫外线超声波机械作用化学因素酸碱有机溶剂重金属离子生物碱试剂第22页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六温度的影响高温一般而言。在温度大于50℃的条件下，经过一定时间的处理，蛋白质都会发生不同程度的变性。并且在大多数情况下，蛋白质的热变性都是不可逆的。但对于一些耐热性比较好的蛋白质，在温度小于50~60℃下的热变性则是可逆的。如Rnase此外，蛋白质的热变性除了受到温度的影响外，还受到其他环境条件如状态、酸碱度等的影响第23页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六β-折叠片结构结构比α-螺旋结构更稳定,含有高比例此结构的蛋白质,一般具有较高的变性温度β-乳球蛋白质(51%β-折叠片结)75.6℃大豆lls球蛋白质(64%β-折叠片结构)84.5℃α-螺旋结构蛋白质,经加热再冷却,则通常转变为β-折叠片结构，反之，尚未发现

第24页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质最高稳定性温度取决于极性和非极性相互作用对蛋白质稳定性贡献相对值若极性相互作用超过非极性相互作用蛋白质在冻结温度或低于冻结温度比在较高温度进稳定，若蛋白质稳定主要依靠疏水相互作用，蛋白质在室温时比在冻结温度时更稳定。

第25页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六低温一般而言，在低温或冷冻条件下，蛋白质/酶被冷钝化，并且大部分的蛋白质/酶的冷钝化是可逆的但部分具有复杂四级结构的蛋白质尤其是酶的冷钝化是不可逆的。如固氮酶的铁蛋白在0~1℃放置15小时后，就完全丧失了固氮能力同时，还有一种特殊情况，既在冷冻的情况下，某些存在于生物或食品中的酶活力不但不下降，反而上升，对食品的保鲜造成极大的危害第26页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六冷冻处理对酶活力的特殊影响在冻结下部分酶活力的提高反应类型材料条件糖原分解鱼、青蛙、肉-2.5~-6℃ATP降解鱼、肉-2~-8℃H2O2分解土豆-0.8~-5℃H2O2分解猪肉-0.5~-4℃酚类氧化蔬菜、水果-2~-4℃第27页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六酸碱的影响大部分的蛋白质的pH4~10的环境中是稳定的，超过此范围的酸或碱可以使蛋白质变性大多数情况下，蛋白质的酸碱变性都是可逆的不同的蛋白质的耐酸碱程度是不一样的蛋白质的酸碱变性除了受到pH的影响外，还受到其他环境条件如状态、温度等的影响强酸、强碱可以使蛋白质发生水解第28页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六vPH木瓜蛋白酶胃蛋白酶胆碱酯酶第29页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六辅助因子对（-淀粉酶）PH-V曲线的影响357911加Ca++PHV第30页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六变性作用的应用与预防第31页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六4.3活性蛋白质与前体

ACTIVIPROTEINANDPRECURSOR前体就是指某些刚生物合成的蛋白质不具有生物学活力或生物学活力较低时的状态激素与激素原酶与酶原第32页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六激素与激素原胰岛素促肾上腺皮质激素促黑激素胰高血糖素其他第33页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六（人）胰岛素Insulin前胰岛素原（preproinsulin）（1条链，105Aa）

切掉N-signalpeptide（24Aa）胰岛素原（proinsulin）（1条链，81Aa，3个2S键）

切除肽链中间31-60位的肽段（C肽）胰岛素（insulin）（51Aa，A链30，B链21，3个2S键）第34页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六第35页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六-HNCHCO--HNCHCO-CH2CH2SSAB6771120192130第36页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六酶与酶原

Enzymeandzymogen/proenzyme胃蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶凝血酶第37页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六酶原激活：羧肽酶胰蛋白酶原肠激酶6肽胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原2×2肽胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶短肽羧肽酶原短肽第38页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六两种前提的不同功能信号肽在新生肽链的运输中起识别和导向功能寿命很短在蛋白质运输过程中被切除酶原/蛋白质原蛋白质或酶以蛋白质原或酶原形式的存在对自身有很好的保护作用第39页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六4.4蛋白质的变构效应第40页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六

酶的变构效应变构效应（allostery)：当反应物或反应物以外的物质与蛋白质分子中的相应部位结合后，可以通过影响蛋白质分子构象的变化而使蛋白质的活性增加（正别构效应）或降低（负别构效应）的现象。当一些蛋白质在表现其生物功能时，其构象发生变化的现象别构酶：具有别构效应的酶第41页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六第42页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六别构酶的特点（1）一般为寡聚酶；（2）具有别构效应；（3）不遵守米氏方程[S]90%V/[S]10%VB﹤81C﹥81A=81第43页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六血红蛋白(hemoglobin,简写Hb)的别构效应

第44页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六Hb在体内的主要功能为运输氧气，而Hb的别位效应，极有利于它在肺部与O2结合及在周围组织释放O2。

Hb是通过其辅基血红素的Fe2+与氧发生可逆结合的，血红素的铁原子共有6个配位键，其中4个与血红素的吡咯环的N结合，一个与珠蛋白亚基F螺旋区的第8位组氨酸残基的咪唑基的N相连接，空着的一个配位键可与O2可逆地结合，结合物称氧合血红蛋白。

第45页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六原卟啉

血红素

血红素中铁与亚基和氧的结合

第46页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六在血红素中，四个吡咯环形成一个平面，在未与氧结合时Fe2+的位置高于平面0.7nm，一旦O2进入某一个α亚基的疏水“口袋”时，与Fe2+的结合会使Fe2+嵌入四吡咯平面中，也即向该平面内移动约0.75nm，铁的位置的这一微小移动，牵动组氨酸残基连同螺旋段的位移，再波及附近肽段构象，造成两个α亚基间盐键断裂，使亚基间结合变松，并促进第二亚基的变构并氧合，后者又促进第三亚基的氧合使Hb分子中第四亚基的氧合速度为第一亚基开始氧合时速度的数百倍。此种一个亚基的别构作用，促进另一亚基变构的现象，称为亚基间的协同效应(cooperativity)，所以在不同氧分压下，Hb氧饱和曲线呈“S”型。

第47页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六血红蛋白T态和S态示意

第48页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六4.5蛋白质与活性多肽的界限蛋白质分子量大于5000具有复杂有序特定的构象状态构象的可变性很小具有特定的生物学功能完成生物体各种复杂的功能活性多肽分子量小于3000具有简单或没有一定的构象状态，没有螺旋体结构构象的可变性较大具有特定的生物学功能一般主要与生物体中信号的传递有关第49页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六4.6蛋白质结构与功能的其他问题（1）蛋白质的一级结构与其构象及功能的关系

第50页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质一级结构是空间结构的基础，特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和侧链R基团形成的次级键来维持，在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象

第51页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似例如，不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白质，其一级结构只有极少的差别，而且在系统发生上进化位置相距愈近的差异愈小。

第52页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六分子病分子进化第53页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的一级结构与功能的关系细胞色素C在全部104个氨基酸中，有30%为永不变化的（保守序列），他们与细胞色素C的功能密切相关。人-黑猩猩0Aa人-猴150~60万年人-猪、牛、羊10人-狗、马1270~75人-小麦35人-酵母44第54页，共59页，2022年，5月20日，4点46分，星期六蛋白质的一级结构与功能的关系胰岛素