第二章蛋白质化学-2016

第二章蛋白质化学(ChemistryofProtein)

生物化学Proteinsaretheworkhorsesofcells.Theyare:important,numerous,verydiverse,verycomplex,abletoperformactionsandreactionsundersomecircumstances.Therole(orfunction)ofaproteindependsonitsshape,andchemicalformula.生物化学蛋白质Protein生物体的基本组成成份约占人体固体成分的45%几乎所有的器官组织都含蛋白质，并且它又与所有的生命活动密切联系一系列重要的生理作用第一节蛋白质的分子组成第二节蛋白质分子中氨基酸的连接方式第三节蛋白质的结构第四节蛋白质结构和功能的关系第五节蛋白质理化性质和分离提纯生物化学各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%。由于体内组织的主要含氮物是蛋白质，因此，只要测定生物样品中的氮含量，就可以按下式推算出蛋白质大致含量。每克样品中：单纯蛋白质的元素组成为：

C：50～55%H：6%～7%、

O：19%～24%N：13%～19%除此之外还有S：0～4%。有的蛋白质含有磷、碘。少数含铁、铜、锌、锰、钴、钼等金属元素。第一节蛋白质分子的组成一、蛋白质的元素组成含氮克数×6.25×100=100克样品中蛋白质含量(克%)生物化学二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸(aminoacid)蛋白质酸、碱或酶水解水解液层析等分析蛋白质分子的基本单位氨基酸构成天然蛋白质的氨基酸共20种。生物化学生物化学生物化学生物界中也发现一些D系氨基酸，主要存在于某些抗菌素以及个别植物的生物碱中。氨基酸为L-α-氨基酸(L-α-aminoacid)，结构通式如下：生物化学三、氨基酸的理化性质一般性质：氨基酸都是白色固体，熔点高（分解），能溶在强酸强碱中，水中的溶解度大小不同。两性游离和等电点：兼性离子（zwitterion）等电点（isoelectricpoint，pI）生物化学等电点的计算（天冬门氨酸为例）：

pI=（pK1+pK2）/2生物化学紫外吸收：280nm茚三酮及荧光胺反应：生物化学四、氨基酸的分类(一)根据R的结构不同分类：

1.脂肪族氨基酸2.芳香族氨基酸3.杂环族氨基酸4.杂环亚氨基酸（二)根据侧链R的极性不同分为非极性和极性氨基酸氨基酸的R基团不带电荷或极性极微弱的属于非极性（中性）氨基酸；氨基酸的R基团带电荷或有极性的属于极性氨基酸，可分为：(1)极性中性氨基酸(2)酸性氨基酸：(3)碱性氨基酸：生物化学几种特殊氨基酸

脯氨酸（亚氨基酸）半胱氨酸+胱氨酸二硫键-HH在蛋白质分子中，氨基酸之间是以肽键(peptidebond)相连的。肽键就是一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合形成的键。

第二节蛋白质分子中氨基酸的连接方式生物化学+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键氨基酸的结合方式:脱水缩合CCHR1NH2COCHR2HNO肽键二肽CHCOOHR2HNH2O肽键三肽以此类推，由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽（链状）。H2O氨基酸之间通过肽键联结起来的化合物称为肽(peptide)

。二肽……，十肽，一般将十肽以下称为寡肽(oligopeptide)，以上者称多肽(polypeptide)或称多肽链。生物化学组成多肽链的氨基酸在相互结合时，失去了一分子水，因此把多肽中的氨基酸单位称为氨基酸残基(aminoacidresidue)。生物化学

在多肽链中，肽链的一端保留着一个α－氨基，另一端保留一个α－羧基，带α－氨基的末端称氨基末端(N端)；带α－羧基的末端称羧基末端(C端)。书写多肽链时可用略号，N端写于左侧，用H做标帜，C端于右侧用桹H表示。肽详细命名时为××酰××酰……××酸。例如谷胱甘肽是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸三个氨基酸所组成的三肽，全名是γ－谷氨酰半胱氨酰甘氨酸，简称谷胱甘肽(glutachione,简写GSH)。其中N末端的谷氨酸是通过γ－羧基与半胱氨酸的氨基相连，这是一个例外。生物化学.几种生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)抗氧化作用整合解毒作用

体内许多激素属寡肽或多肽

神经肽(neuropeptide)2.多肽类激素及活性肽抗利尿素与催产素（9肽）胰高血糖素（29肽）脑啡肽（5肽）降钙素（32肽）胰岛素（51肽）肌肽（2肽）

蛋白质为生物高分子物质之一，具有三维空间结构，因而执行复杂的生物学功能。蛋白质结构与功能之间的关系非常密切。在研究中，一般将蛋白质分子的结构分为一级结构与空间结构两类或一、二、三、四级结构。第三节蛋白质的结构生物化学

蛋白质的一级结构(primarystructure)是*蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序(sequence)*蛋白质最基本的结构*由基因上遗传密码的排列顺序所决定的。一、蛋白质的一级结构(primarystructureofprotein)生物化学

各种氨基酸按遗传密码的顺序，通过肽键连接起来，成为多肽链，故肽键是蛋白质结构中的主键。生物化学生物化学含三个二硫链：一个A链内的二硫键两个链间二硫键由51个氨基酸残基组成A链：21个氨基酸残基B链：30个氨基酸残基生物化学

迄今已有约一千种左右蛋白质的一级结构被研究确定，如胰岛素，胰核糖核酸酶、胰蛋白酶等。

蛋白质的一级结构决定了蛋白质的二级、三级等高级结构，成百亿的天然蛋白质各有其特殊的生物学活性，决定每一种蛋白质的生物学活性的结构特点，首先在于其肽链的氨基酸序列，由于组成蛋白质的20种氨基酸各具特殊的侧链，侧链基团的理化性质和空间排布各不相同，当它们按照不同的序列关系组合时，就可形成多种多样的空间结构和不同生物学活性的蛋白质分子。生物化学蛋白质一级结构是空间结构的基础可变残基：可变残基的改变不影响蛋白质的构象与功能不变残基：不变残基的改变影响蛋白质的构象与功能一级结构的改变一定有相应功能的改变一级结构与蛋白质的活性密切相关蛋白质一级结构与功能的关系相似的一级结构有相似的功能一级结构决定了二级结构、三级结构、四级结构生物化学生物化学为生物进化理论提供了分子水平的客观依据蛋白质一级结构阐明的意义：开辟了蛋白质结构与功能研究的新领域对了解一些分子病的发病机理具有重要意义为蛋白质人工合成提供了蓝图生物化学生物化学蛋白质的一级结构与生物进化的关系生物进化研究的背景------生物化石（推断生物进化）蛋白质一级结构与生物进化同源蛋白质------活化石、分子化石

是指来源于共同原始祖先，在不同种属生物中执行相同功能的蛋白质。

同源蛋白一级结构的差异是在漫长的生物进化过程中由于基因突变造成的，是生物进行的遗迹，有人称这为"活化石"，也可看作分子化石。同源蛋白质与生物进化：通过同源蛋白质来研究生物进化即检测各种同源蛋白质中可变残基的变异来研究生物进化。用同源蛋白质来研究生物进化的意义与Hofmann发现的细菌化石时间相符用分子变异来研究进化具有定量的优点分子分类学：指从分子水平上来研究生物进化的学科。生物进化树：根据可变残基差异数和替换速度可描绘成系统发育数(phylogenetictree),或称作生物进化树(evolutionarytree)。单位进化周期：有人把氨基酸残基的变异数与生物分类进行比较,得到一个表示进化速率的参数---单位进化周期。单位进化周期表示每个残基的变化所需的时间（越是保守的蛋白质单位进化周期越长），对细胞色素来说为2640万年。按此推算，原核生物发展为真核生物在20亿年前。生物化学一些广泛存在于生物界的蛋白质如细胞色素(cytochromeC)，比较它们的一级结构，可以帮助了解物种进化间的关系。分子病(moleculardisease)：

“分子病”于1949年由Pauling提出，现已发现成百种。

是指因某种蛋白质分子一级结构中的氨基酸残基序列与正常有所不同的遗传病。镰刀形贫血(sickle-cellanemia)蛋白质一级结构的阐明与分子病的研究生物化学N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽链HbAβ肽链N-val·his·leu·thr·pro·val

·glu·····C(146)（谷AA）（颉AA）A.正常的血细胞，血红蛋白肽链中的第六个氨基酸是谷氨酸；B.镰形细胞，其血红蛋白的第六个氨基酸是缬氨酸

蛋白质分子的多肽链并非呈线形伸展，而是折叠和盘曲构成特有的比较稳定的空间结构。蛋白质的生物学活性和理化性质主要决定于空间结构的完整，因此仅仅测定蛋白质分子的氨基酸组成和它们的排列顺序并不能完全了解蛋白质分子的生物学活性和理化性质。显而易见，此种性质不能仅用蛋白质的一级结构的氨基酸排列顺序来解释。二、蛋白质的空间结构

蛋白质的空间结构就是指蛋白质的二级、三级和四级结构。生物化学(一)蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(secondarystructure)是指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链部分的构象。二级结构的类型：α-螺旋β-片层β-转角无规卷曲生物化学1.肽键平面(或酰胺平面，amideplane)。Pauling等对一些简单的肽及氨基酸的酰胺进行X线衍射分析得肽键平面图：肽键平面示意图生物化学生物化学①肽键中C-N键有部分双键性质

——不能自由旋转②组成肽键原子处于同一平面（肽平面）③键长及键角一定④大多数情况以反式结构存在2.蛋白质主链构象的结构单元1)α－螺旋(α－helix)。多肽链沿长轴方向通过氢键向上盘曲所形成的右手螺旋结构称为α-螺旋。生物化学（一）-螺旋（-helix）1、-螺旋的结构Thepitchis3.6aminoacidsperturn,andthesidechains(R-groups)pointout.SomeRgroupspreventalpha-helix(bulkyorchargedgroups)生物化学生物化学α－螺旋的结构特点如下：肽键平面与螺旋长轴平行，相邻两圈螺旋之间第一个肽键的NH和第四个肽键中的C=O形成氢键，即每一个氨基酸残基中的NH都和前面相邻的第三个氨基酸残基的C=O之间形成氢键，使α-螺旋十分牢固。在氢键封闭的环内共包含13个原子，故可描述为3.613α-螺旋。肽链以肽键平面为单位，以多肽链中的α碳原子为转折，围绕长轴盘旋，形成右手螺旋肽链呈螺旋上升，每3.6个氨基酸残基上升一圈(螺距为0.544nm,直径为0.5nm,每个氨基酸残基沿分子轴旋转100度，上升0.15nm)生物化学2)β－片层结构

Astbury等人曾对β－角蛋白进行X线衍射分析，发现具有0.7nm的重复单位。如将毛发α－角蛋白在湿热条件下拉伸，可拉长到原长二倍，这种α－螺旋的X线衍射图可改变为与β－角蛋白类似的衍射图。说明β－角蛋白中的结构和α－螺旋拉长伸展后结构相同。两段以上的这种折叠成锯齿状的肽链，通过氢键相连而平行成片层状的结构称为β－片层(β－pleatedsheet)结构或称β－折迭：生物化学生物化学生物化学生物化学β－片层结构特点是：β-片层结构的结构要点

多肽链中的肽键平面之间折迭成锯齿状/折纸状

β-片层是依靠不同肽链之间或同一条肽链不同肽断之间肽键的NH与CO形成氢键而得以稳定，氢键与链互相垂直。侧链基团较小,它们交替地伸向片层的上方和下方生物化学生物化学蛋白质分子中，肽链经常会出现180°的回折，在这种回折角处的构象就是β－转角(β－turn或β－bend)。β－转角中，第一个氨基酸残基的C＝O与第四个残基的N桯形成氢键，从而使结构稳定。3)β-转角(βturn)(亦称β-回折、β-弯曲、发夹或U形结构)生物化学β-转角的结构特点

由四个连续的氨基酸残基构成，主链骨架本身以大约180℃返回折迭。第一个氨基酸残基的CO与第四个氨基酸的NH形成氢键，从而稳定转折的构象生物化学生物化学

生物化学4)无规卷曲(randomcoil)没有确定规律性的部分肽链构象，肽链中肽键平面不规则排列，属于松散的无规卷曲(randomcoil)。生物化学结构特点：是多肽链某些区段形成规律性不强的构象往往出现在α-螺旋与α-螺旋之间、β-折迭与β-折迭之间以及α-螺旋与β-折迭之间(二)超二级结构和结构域(supersecondarystructure)是指在多肽链内顺序上相互邻近的二级结构常常在空间折叠中靠近，彼此相互作用，形成规则的二级结构聚集体。目前发现的超二级结构有三种基本形式：α螺旋组合(αα)；β折叠组合(βββ)和α螺旋β折叠组合(βαβ)。超二级结构生物化学生物化学它们可直接作为三级结构的“建筑块”或结构域的组成单位，是蛋白质构象中二级结构与三级结构之间的一个层次，故称超二级结构。结构域(domain)也是蛋白质构象中二级结构与三级结构之间的一个层次。在较大的蛋白质分子中，由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系，形成二个或多个在空间上可以明显区别它与蛋白质亚基结构的区别。一般每个结构域约由100-200个氨基酸残基组成，各有独特的空间构象，并承担不同的生物学功能。一个蛋白质分子中的几个结构域有的相同，有的不同；而不同蛋白质分子之间肽链中的各结构域也可以相同。生物化学结构域的实质：结构域实质上是二级结构的组合体，充当三级结构的构件。每个结构域分别代表一种功能。生物化学三、蛋白质的三级结构(tertiarystructure)

指整条肽链中全部氨基残基的相对空间位置。或：指一条多肽链中所有原子在三维空间的整体排布或：指多肽链在二级结构的基础上，侧链基团通过次级键/疏水键的相互作用进一步盘曲折迭，形成具有一定规律的空间结构蛋白质三级结构的稳定主要靠次级键，包括氢键、疏水键、盐键以及范德华力(VanderWasls力)等。这些次级键可存在于一级结构序号相隔很远的氨基酸残基的R基团之间，因此蛋白质的三级结构主要指氨基酸残基的侧链间的结合。次级键都是非共价键，易受环境中pH、温度、离子强度等的影响，有变动的可能性。生物化学生物化学生物化学生物化学

肌红蛋白(Mb)myoglobin153AA1HemeA~H八段α-螺旋无-S-S-键功能：储存O2生物化学免疫球蛋白的三级结构生物化学特点：蛋白质的三级结构包括主链构象和侧链构象主链构象：多肽主链通过氢键形成二级结构侧链构象：多肽侧链通过非共价键形成微区，包括亲水区和疏水区。亲和区：亲水区多位于分子表面，故球形蛋白质水溶性较好疏水核：疏水区从位于分子内部，往往是与辅酶/基或底物结合位点生物化学蛋白质三级结构稳定的原因主要：侧链基团的疏水键其次：氢键、盐键等次级键以及部分蛋白质中的二硫键蛋白质三级结构的意义：蛋白质的三级结构决定了蛋白质的生物学功能，即蛋白质的生物学功能随着三级结构的破坏而丧失生物化学生物化学生物化学TheTertiaryStructureofProteinsMostproteinshavestructuresthatliebetweentheextremesofideal-helixesand-pleatedsheetsbecauseotherfactorsinfluencethewayproteinsfoldtoformthree-dimensionalstructures.Particularattentionmustbepaidtointeractionsbetweenthesidechainsoftheaminoacidsthatformthebackboneoftheprotein.Thefigurebelowshowsfourwaysinwhichtheseaminoacidsidechainscaninteracttoformthetertiarystructureoftheprotein.Fourfactorsareresponsibleforthetertiarystructureofproteins:1.Disulfidelinkages2.HydrogenBonding3.Electrostaticinteractions4.Hydrophobicinteractions生物化学生物化学

二硫键不属于次级键，但在某些肽链中能使远隔的二个肽段联系在一起，这对于蛋白质三级结构的稳定上起着重要作用。对球状蛋白质来说，形成疏水区和亲水区。亲水区多在蛋白质分子表面，由很多亲水侧链组成。疏水区多在分子内部，由疏水侧链集中构成，疏水区常形成一些“洞穴”或“口袋”，某些辅基就镶嵌其中，成为活性部位。具备三级结构的蛋白质从其外形上看，有的细长(长轴比短轴大10倍以上)，属于纤维状蛋白质(fibrousprotein)；有的长短轴相差不多基本上呈球形，属于球状蛋白质(globularprotein)，球状蛋白的疏水基多聚集在分子的内部，而亲水基则多分布在分子表面，因而球状蛋白质是亲水的，更重要的是，多肽链经过如此盘曲后，可形成某些发挥生物学功能的特定区域，例如酶的活性中心等。

具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构(quarternarystructure)。其中，每个具有独立三级结构的多肽链单位称为亚基(subunit)。四级结构实际上是指亚基的立体排布、相互作用及接触部位的布局。亚基之间不含共价键，亚基间次级键的结合比二、三级结构疏松，因此在一定的条件下，四级结构的蛋白质可分离为其组成的亚基，而亚基本身构象仍可不变。一种蛋白质中，亚基结构可以相同，也可不同。有人将具有全套不同亚基的最小单位称为原聚体(protomer)，如一个催化亚基与一个调节亚基结合成天冬氨酸氨甲酰基转移酶的原聚体。生物化学四、蛋白质的四级结构生物化学生物化学某些蛋白质分子可进一步聚合成聚合体(polymer)。聚合体中的重复单位称为单体(monomer)，聚合体可按其中所含单体的数量不同而分为二聚体、三聚体……寡聚体(oligomer)和多聚体(polymer)而存在，如胰岛素(insulin)在体内可形成二聚体及六聚体。生物化学生物化学Summary一、蛋白质的一级结构与其构象及功能的关系(一)蛋白质的一级结构是空间构象的基础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。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(表1-2，表1－3)。生物化学第四节、蛋白质的结构与功能的关系胰岛素氨基酸残基序号A5A6A10B30人ThrSerIleThr猪ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla马ThrSerIleAla表1-2胰岛素分子中氨基酸残基的差异部分SSSSSSNNA链、21AAB链、30AA胰岛素A5A6A10B30人ThrSerIleThr猪ThrSerIleAla表1-3

细胞色素C分子中氨基酸残基的差异数目及分歧时间不同种属氨基酸残基的差异数目分歧时间(百万年)

人-猴150-60

人-马1270-75

人-狗1070-75

猪-牛-羊0

马-牛360-65

哺乳类-鸡10-15280

哺乳类-猢17-21400脊椎动物-酵母43-481,100生物化学生物化学(二)前体和活性蛋白质一级结构的关系许多酶有一个不具备活性的前体，前体经专一的蛋白水解作用切去一段肽，才能表现其活性。前体蛋白均无生物学功能，这些前体由无活性转变成具有生物学具有生物学功能的相应蛋白时，要有相应的结构改变。(三)蛋白质一级结构的种属差异与分子进化对于不同种属来源的同种蛋白质进行一级结构测定和比较，发现存在种属差异。由于物种变化起因于进化，因此，同种蛋白质的种属差异可能是分子进化的结果。(四)蛋白质的一级结构和分子病人类有很多种分子病已经被查明是某种蛋白质缺乏或异常，这些缺损的蛋白质可能仅仅是一个氨基酸异常。二、蛋白质空间构象与功能活性的关系蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也随之改变。蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引起功能活性丧失，变性蛋白质在复性后，构象复原，活性即能恢复。在生物体内，当某种物质特异地与蛋白质分子的某个部位结合，触发该蛋白质的构象发生一定变化，从而导致其功能活性的变化，这种现象称为蛋白质的别构效应(allostery)。蛋白质(或酶)的别构效应，在生物体内普遍存在，这对物质代谢的调节和某些生理功能的变化都是十分重要的。生物化学.蛋白质构象改变与疾病蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病老年痴呆症，又称阿尔茨海默病(Alzheimer'sdisease,AD)是发生在老年期及老年前期的一种原发性退行性脑病，其特征性病理变化为大脑皮层萎缩，并伴有β-淀粉样蛋白沉积，神经原纤维缠结，记忆性神经元数目大量减少，以及老年斑的形成。疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的PrP富含α-螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc，从而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折叠正常疯牛病病理：蛋白“折叠”错误疯牛病属于传染型海绵状脑病(TSE)的一种，是因为叫普里昂(Prion)的病变蛋白造成的。无肉眼可见的病理变化，也无生物学和血液学异常变化。典型的组织病理学和分子学变化都集中在中枢神经系统。生物化学第五节蛋白质理化性质和分离提纯

蛋白质是由氨基酸组成的大分子化合物，其理化性质一部分与氨基酸相似，如两性电离、等电点、呈色反应、成盐反应等，也有一部分又不同于氨基酸，如高分子量、胶体性、变性等：

蛋白质的两性解离和等电点

蛋白质的胶体/高分子性质

蛋白质的变性

蛋白质沉淀

蛋白质的显色反应

蛋白质的紫外吸收性质生物化学一、蛋白质的两性电离和等电点蛋白质是由氨基酸组成的，其分子中除两端的游离氨基和羧基外，侧链中尚有一些可解离的基团。作为带电颗粒它可以在电场中移动，移动方向取决于蛋白质分子所带的电荷。蛋白质颗粒在溶液中所带的电荷，既取决于其分子组成中碱酸性氨基酸的含量，又受所处溶液的pH影响。当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质游离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，此时溶液的pH值称之为蛋白质的等电点。处于等电点的蛋白质颗粒，在电场中并不移动。蛋白质溶液的pH大于等电点，该蛋白质颗粒带负电荷，反之则带正电荷。

蛋白质分子中的各种可解离基团受介质pH的影响，蛋白质所带电荷也随之改变。不同的蛋白质因所含酸性或碱性氨基酸的比例不同，等电点亦不相同。根据蛋白质等电点的不同可通过电泳进行分离蛋白质。生物化学生物化学生物化学二、蛋白质的胶体/高分子性质

蛋白质是亲水胶体

蛋白质在水中稳定存在的原因和应用

蛋白质不能透过半透膜性质的应用透析生物化学蛋白质属亲水胶体分子

球蛋白质溶于水：分子中的亲水氨基酸残基多位于颗粒表面，在水溶液中能与水起水合作用。+++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－－－带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜++++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－－－带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒酸碱酸碱酸碱脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚合沉淀生物化学渗透压在蛋白质分离、纯化中的应用透析：将蛋白质溶液放在半透膜的袋内，置于流动的适当的缓冲液（如纯水）中，小分子杂质（如硫酸铵、氧化钠等）从袋中透出，而蛋白质保留于袋中从而将蛋白质纯化，这种方法称为透析。不断更换袋外的水，可把袋内小分子杂质全部去尽。如果袋外放吸水剂（如聚乙二醇），则袋内水分伴同小分子杂质透出袋外，蛋白质溶液可达到浓缩的目的。超过滤：利用压力或离心力强行使水和小分子杂质通超滤膜(一种半透膜)除去，而蛋白质留在膜上，称为超过滤。此法可用于蛋白质溶液的浓缩与纯化。蛋白质不能透过半透膜的应用三、蛋白质的变性(denaturation)`蛋白质在某些理化因素作用下，特定的空间结构被破坏而导致其原有的理化性质改变及生物学活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性作用。变性蛋白质只有空间构象的破坏，一般认为蛋白质变性本质是次级键，二硫键的破坏，并不涉及一级结构的变化，即变性只破坏了蛋白质的空间结构，但不影响一级结构，换句话说，变性的蛋白质其分子组成和分子量与变性前相比较均未改变。生物化学生物化学Proteindenaturationisthedestructionofthe3Dstructureofaproteinwithoutbreakingpeptidebonds.生物化学生物化学生物化学生物化学

引起蛋白质变性的原因可分为物理和化学因素两类。使蛋白质变性的理化因素物理因素：加热、紫外线、X线、超声波、剧烈振荡等化学因素：强酸、强碱、生物碱试剂、重金属盐、高浓

度尿素、盐酸胍、有机溶剂等。生物化学

变性并非是不可逆的变化，当变性程度较轻时，如去除变性因素，有的蛋白质仍能恢复或部分恢复其原来的构象及功能，变性的可逆变化称为复性。许多蛋白质变性时被破坏严重，不能恢复，称为不可逆性变性。变性蛋白质的理化性质：溶解度明显下降，易沉淀。溶液粘度增大，结晶性破坏，扩散速度降低。易被蛋白质酶水解，旋光度、紫外、红外吸光光

谱改变等。生物活性丧失---变性蛋白质的主要特征，如酶不再具有催化活性。生物化学

蛋白质的变性和变质蛋白质变性和变质是两个截然不同的概念。变性只是蛋白质空间结构的改变，但整个分子不发生裂解，如鸡蛋烧熟，生豆浆做成豆腐，牛奶变成酸奶等。在这种情况下，蛋白质变性有时还会增加食品的色、香、味。从而促进人们的食欲，帮助消化。而变质是指蛋白质整个分子受到破坏，化学性质起了变化，如鸡蛋变坏，肉变臭……这些变质的食品是绝对不能再吃的。所以变性和变质决不可混为一谈。生物化学

蛋白质变性的应用(临床上)手术器械及其它用品采用高温高压灭菌手术室用紫外线灭菌用热凝法检查尿蛋白

消毒和灭菌---使病原微生物变性

注射及外伤采用75%乙醇灭菌

生物化学细胞培养室等亦用紫外线照射消毒灭菌蛋白质变性的应用(实验室)低温贮存生物化学

蛋白质变性的应用日常生活：食用熟食(是因为蛋白质变性后，肽链构象由卷曲变为伸展，使肽健暴露，易被蛋白水解酶消化水解，较生食易消化)

食品的低温冷藏。生物化学农药中毒的抢救

蛋白质变性的应用生物化学

酒和烟的害处

酒和烟的害处，是在于母亲察觉怀孕之前，就已经产生了许多不良的影响，甚至会造成女性不孕的悲剧。因此，为了能产下健康的幼儿，在受孕前必须要禁烟、戒酒，惟有清洁的空气和母亲体内清洁的血液，才能孕育出强健的下一代。

即使妻子不吸烟，但是只要作丈夫的有烟瘾的话，同样会影响到母体内的胎儿。因为香烟所产生的烟雾，含有危害人体健康的成分，所以为人父者不得不小心、谨慎，最好能在胎儿孕育之初，夫妻俩一同戒烟。

烟和酒一样，都对新生命具有危害的作用，特别是酒精中毒的母亲，很容易有早产、流产现象，更会生出先天性异常的婴儿。

除此以外，汽油或石油提炼出来的挥发油之类的化学药品、安眠药、兴奋剂、吗啡等药物，不仅对受精之前的卵子、精子，更对孕中的胎儿有极大的伤害。生物化学

酒和烟的害处

酒精可使生殖细胞受到损害，使受精卵不健全。酒后受孕，可造成胎儿发育迟缓，出生后智力低下，甚至成为白痴。因此，为了使后代健康成长，发育正常，孕前千万不可饮酒。据说，酒精在人体内贮存时间较长，加之受酒精侵害的卵子也很难迅速恢复健康，所以，一般来说，最好在受孕前一周就不要饮酒。其实，那些常年饮酒的女性，即使受孕前一周停止饮酒，也还是有一定危害的。据美国华盛顿大学的一项研究表明，孕前一周内即使“适量”饮酒，也会抑制胎儿生长，使新生儿体重减轻。他们观察了144名孕妇，发现在怀孕确定前一周每日少量饮酒，娩出的胎儿体重平均少225克，尤其对男婴影响更大。常年饮酒的妇女，如果能在受孕前半年不饮酒就更好些。我们想，为了下一代，未来的母亲是应该做到这一点的。生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学各种食物加热引起的蛋白质变性生物化学四、蛋白质的沉淀蛋白质分子凝聚从溶液中析出的现象称为蛋白质沉淀(precipitation)，变性蛋白质一般易于沉淀，但也可不变性而使蛋白质沉淀，在一定条件下，变性的蛋白质也可不发生沉淀。蛋白质所形成的亲水胶体颗粒具有两种稳定因素，即颗粒表面的水化层和电荷。若无外加条件，不致互相凝集。然而除掉这两个稳定因素(如调节溶液pH至等电点和加入脱水剂)蛋白质便容易凝集析出。生物化学引起蛋白质沉淀的主要方法有下述几种：(一)盐析(SaltingOut)

在蛋白质溶液中加入大量的中性盐以破坏蛋白质的胶体稳定性而使其析出，这种方法称为盐析。常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等。各种蛋白质盐析时所需的盐浓度及pH不同，故可用于对混合蛋白质组分的分离。例如用半饱和的硫酸铵来沉淀出血清中的球蛋白，饱和硫酸铵可以使血清中的白蛋白、球蛋白都沉淀出来，盐析沉淀的蛋白质，经透析除盐，仍保证蛋白质的活性。调节蛋白质溶液的pH至等电点后，再用盐析法则蛋白质沉淀的效果更好。生物化学利用盐析法结晶肌红蛋白生物化学(二)重金属盐沉淀蛋白质蛋白质可以与重金属离子如汞、铅、铜、银等结合成盐沉淀，沉淀的条件以pH稍大于等电点为宜。因为此时蛋白质分子有较多的负离子易与重金属离子结合成盐。重金属沉淀的蛋白质常是变性的，但若在低温条件下，并控制重金属离子浓度，也可用于分离制备不变性的蛋白质。临床上利用蛋白质能与重金属盐结合的这种性质，抢救误服重金属盐中毒的病人，给病人口服大量蛋白质，然后用催吐剂将结合的重金属盐呕吐出来解毒。生物化学(三)生物碱试剂以及某些酸类沉淀蛋白质蛋白质又可与生物碱试剂(如苦味酸、钨酸、鞣酸)以及某些酸(如三氯醋酸、过氯酸、硝酸)结合成不溶性的盐沉淀，沉淀的条件应当是pH小于等电点，这样蛋白质带正电荷易于与酸根负离子结合成盐。

临床血液化学分析时常利用此原理除去血液中的蛋白质，此类沉淀反应也可用于检验尿中蛋白质。生物化学(四)有机溶剂沉淀蛋白质可与水混合的有