多肽与蛋白质上

多肽与蛋白质上第1页，共128页，2023年，2月20日，星期四20年前，无数生物Ph.D的博士生涯一个基因，一个蛋白（提纯），一个修饰………现在，

一条通路，一堆结构（结晶），XXX组………第2页，共128页，2023年，2月20日，星期四

1833年，Payen和Persoz分离出淀粉酶。1864年，Hoppe-Seyler从血液分离出血红蛋白，并将其制成结晶。19世纪末，Fischer证明蛋白质是由氨基酸组成的，并将氨基酸合成了多种短肽

。1938年，德国化学家GerardusJ.Mulder引用“Protein”一词来描述蛋白质。

第3页，共128页，2023年，2月20日，星期四1951年,Pauling采用X（射）线晶体衍射发现了蛋白质的二级结构——α-螺旋(α-helix)。

1953年，FrederickSanger完成胰岛素一级序列测定。1962年，JohnKendrew和MaxPerutz确定了血红蛋白的四级结构。20世纪90年代以后，后基因组计划。第4页，共128页，2023年，2月20日，星期四什么是蛋白质?蛋白质（protein）是由许多氨基酸（aminoacids）通过肽键（peptidebond）相连形成的高分子含氮化合物。第5页，共128页，2023年，2月20日，星期四分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的45％，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。蛋白质的生物学重要性1.蛋白质是生物体重要组成成分第6页，共128页，2023年，2月20日，星期四1）作为生物催化剂（酶）2）代谢调节作用(激素）3）免疫保护作用（抗体）4）物质的转运和存储（motor，cargo）5）运动与支持作用（肌动蛋白）6）参与细胞间信息传递（ligandreceptor，跨膜）2.蛋白质具有重要的生物学功能3.氧化供能第7页，共128页，2023年，2月20日，星期四肽和蛋白质的一级结构PrimaryStructureofPeptidesandProteins

第8页，共128页，2023年，2月20日，星期四（一）氨基酸通过肽键相连形成肽/蛋白质L-

-氨基酸（除甘氨酸外）。、肽和蛋白质是由氨基酸组成的多聚体第9页，共128页，2023年，2月20日，星期四H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R第10页，共128页，2023年，2月20日，星期四肽键是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。氨基酸通过肽键(peptidebond)

相互连接而形成多肽和蛋白质。肽/蛋白质分子中的氨基酸通过脱水生成的共价键被称为肽键(peptidebond)，肽键是一种酰胺键，具有部分双键的性质。第11页，共128页，2023年，2月20日，星期四*一分子氨基酸与另一分子氨基酸脱去一分子水缩合成二肽。

*二肽通过肽键与另一分子氨基酸缩合生成三肽

……*一般来说，由数个、十数个氨基酸组成的肽习惯称为寡肽(oligopeptide)，而很多氨基酸组成的肽称为多肽（polypeptide）。通常，多肽分子质量<10kD；而蛋白质则是由一条或多条肽链组成的更大分子，但两者两者经常通用。

肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。

第12页，共128页，2023年，2月20日，星期四氨基末端（aminoterminal）或N末端：多肽链中有游离氨基的一端称氨基末端(aminoterminal)或N-端。羧基末端（carboxylterminal）或C

末端：多肽链中有游离羧基的一端称为羧基末端(carboxylterminal)或C-端。

多肽链具有方向性：多肽链从氨基末端走向羧基末端。不要读成氮端碳端第13页，共128页，2023年，2月20日，星期四N末端C末端牛核糖核酸酶半胱氨酸的二硫键第14页，共128页，2023年，2月20日，星期四+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键肽是根据由N-端至C-端参与其组成的氨基酸残基命名的

第15页，共128页，2023年，2月20日，星期四（二）体内存在多种重要的生物活性肽

1.谷胱甘肽是体内重要的还原剂

谷胱甘肽(glutathione,GSH)第16页，共128页，2023年，2月20日，星期四GSH过氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSGGSH还原酶NADPH+H+NADP+第17页，共128页，2023年，2月20日，星期四2.体内有许多激素属寡肽或多肽下丘脑到垂体第18页，共128页，2023年，2月20日，星期四3.神经肽是脑内一类重要的肽

在神经传导过程中起重要作用的肽类称为神经肽(neuropeptide)。较早发现的有脑啡肽(5肽)、β-内啡肽(31肽)和强啡肽(17肽)等。近年发现的孤啡肽(17肽)，其一级结构类似于强啡肽。第19页，共128页，2023年，2月20日，星期四组成蛋白质的元素：主要有C、H、O、N和S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘

。二、蛋白质的分子组成和结构极其复杂第20页，共128页，2023年，2月20日，星期四

各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数×6.25×1001/16%蛋白质元素组成的特点：第21页，共128页，2023年，2月20日，星期四(一)蛋白质的分子组成与结构特征是其分类的基础1.蛋白质根据分子组成分为单纯蛋白质和结合蛋白质两类：单纯蛋白质（simpleprotein）结合蛋白质=蛋白质部分+非蛋白质部分（conjugatedprotein）辅基（prostheticgroup）第22页，共128页，2023年，2月20日，星期四分类辅基举例脂蛋白脂类血浆脂蛋白（VLDL、LDL、HDL等）糖蛋白糖基或糖链胶原蛋白、纤连蛋白等核蛋白核酸核糖体磷蛋白磷酸基团酪蛋白（casein）血红素蛋白血红素（铁卟啉）血红蛋白、细胞色素c黄素蛋白黄素核苷酸（FAD、FMN）琥珀酸脱氢酶金属蛋白铁铁蛋白锌乙醇脱氢酶钙钙调蛋白锰丙酮酸羧化酶铜细胞色素氧化酶结合蛋白质及其辅基第23页，共128页，2023年，2月20日，星期四3.蛋白质根据其形状分为纤维状蛋白质和球状蛋白质两类

，可分为：纤维状蛋白质球状蛋白质2.蛋白质根据结构特点进行分类

，可分为：超家族（superfamily）家族（family）亚家族（subfamily）第24页，共128页，2023年，2月20日，星期四(二)蛋白质分子结构可区分为4个层次高级结构或空间构象(conformation)一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure)第25页，共128页，2023年，2月20日，星期四三、氨基酸残基的排列顺序决定蛋白质的一级结构肽键（主要化学键）二硫键蛋白质一级结构(primarystructure)是指蛋白质分子中，从N端到C端的氨基酸排列顺序。形成一级结构的化学键：第26页，共128页，2023年，2月20日，星期四一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。目录第27页，共128页，2023年，2月20日，星期四牛胰岛素的空间结构二硫键第28页，共128页，2023年，2月20日，星期四四、多肽链中的局部特殊构象是蛋白质的二级结构蛋白质二级结构(secondarystructure)是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象

。二维平面，二硫键第29页，共128页，2023年，2月20日，星期四五、蛋白质一级结构比对可用于同源蛋白质分析蛋白质一级结构（氨基酸序列）比对常被用来预测蛋白质之间结构与功能的相似性。序列比对方法（sequence-comparisonmethod）关键在于将2个序列准确地对齐，使之达到相同序列最大化，插入或删除序列最小化的目的，然后计算相同的氨基酸数。同源蛋白质仅指同一基因进化而来的蛋白质。

序列相似但非进化相关的2个蛋白质的序列，常被称为相似（analogy）序列。第30页，共128页，2023年，2月20日，星期四Blast（NCBI，USCS，ENSEMBL）BlastnBlastpBlasta不同物种，同源基因生物信息学第31页，共128页，2023年，2月20日，星期四一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。？第32页，共128页，2023年，2月20日，星期四

肽、蛋白质的高级结构ThreeDimentionalStructureofPeptidesandProteins第33页，共128页，2023年，2月20日，星期四蛋白质的二级结构(secondarystructure)是指组成蛋白质的肽链的主链的空间结构，也就是肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及氨基酸残基侧链的构象。一、多肽链中的局部特殊构象是蛋白质

的二级结构

肽链主链骨架原子包括N（氨基氮）、Cα（α-碳原子）和CO（羰基碳）3个原子依次重复排列。

第34页，共128页，2023年，2月20日，星期四

-螺旋(-helix)

-折叠(-pleatedsheet)Ω-环

-转角(-turn)

无规卷曲(randomcoil)

蛋白质二级结构的主要形式：维系二级结构的主要化学键：氢键第35页，共128页，2023年，2月20日，星期四（一）肽键是一个刚性的平面参与肽键的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所处的位置为反式(trans)构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元

(peptideunit)

。第36页，共128页，2023年，2月20日，星期四（二）-螺旋是常见的蛋白质二级结构第37页，共128页，2023年，2月20日，星期四α-螺旋结构要点连续排列的肽单元平面旋转形成面螺旋右手螺旋酰胺平面与螺旋的长轴平行一个AA0.15nm,每3.6个为一圈(0.54nm)螺旋借助相邻两圈之-NHCO-稳定AA的侧链伸向螺旋外侧AA的大小和电荷可以影响螺旋的形成第38页，共128页，2023年，2月20日，星期四α-螺旋常位于蛋白质分子表面，亲水性较好存在两性螺旋存在于血浆脂蛋白、多肽激素、蛋白激酶、肌红蛋白、血红蛋白等球状蛋白中毛发中的角蛋白、肌肉的肌球蛋白、纤维蛋白几乎都是第39页，共128页，2023年，2月20日，星期四（三）-折叠使多肽链形成片层结构第40页，共128页，2023年，2月20日，星期四β-折叠较为伸展,酰胺平面以锯齿状排列两个片段可以是平行或反平行AA间距平行0.65nm

反平行0.70nm只有片段间氢键,无片段内氢键AA的侧链伸向锯齿状结构的外侧小侧链的AA有利于β-折叠的生成蚕丝蛋白都是β-折叠第41页，共128页，2023年，2月20日，星期四（四）-转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在-转角无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。第42页，共128页，2023年，2月20日，星期四（五）模体是蛋白质的超二级结构在许多蛋白质分子中，由几个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近、相互作用，所形成的折叠模样，称为超二级结构（supersecondarystructure），又称折叠（fold）或模体（motif）。超二级结构形式有3种：αα，βαβ，ββ

第43页，共128页，2023年，2月20日，星期四细胞色素C的αα结构细胞核抗原的βαβ结构

纤溶酶原的ββ结构超二级结构形式有3种：αα，βαβ，ββ

第44页，共128页，2023年，2月20日，星期四第45页，共128页，2023年，2月20日，星期四钙结合蛋白中结合钙离子的模体

锌指结构第46页，共128页，2023年，2月20日，星期四锌指结构zincfingerDNA结合蛋白β折叠-β折叠-α-螺旋模体第47页，共128页，2023年，2月20日，星期四Z-finguernuclease基因组编辑同源重组第48页，共128页，2023年，2月20日，星期四Genetargetingtechniques第49页，共128页，2023年，2月20日，星期四（六）氨基酸残基的侧链可影响二级结构的形成蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋或β-折叠，它就会出现相应的二级结构。这是氨基酸残基的侧链的相互作用可稳定或去稳定相应的二级结构的原因。第50页，共128页，2023年，2月20日，星期四一段肽链有多个谷氨酸或天冬氨酸残基相邻，则在pH7.0时，这些残基的游离羧基都带负电荷，彼此相斥，妨碍α-螺旋的形成。同样，多个碱性氨基酸残基在一肽段内，由于正电荷相斥，也妨碍α-螺旋的形成。天冬酰胺、亮氨酸的侧链很大，也会影响α-螺旋形成。脯氨酸的结构不利于形成α-螺旋。形成β-折叠的肽段要求氨基酸残基的侧链较小，才能容许两条肽段彼此靠近。第51页，共128页，2023年，2月20日，星期四电性：同性相斥R性质：立体障碍Pro：亚氨基无氢，环改变走向第52页，共128页，2023年，2月20日，星期四二、多肽链在二级结构基础上进一步折叠形成蛋白质三级结构蛋白质的三级结构(tertiarystructure)是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置，包括一级结构中相距甚远的肽段的空间位置关系。（一）三级结构是指整条多肽链的空间分布第53页，共128页，2023年，2月20日，星期四

肌红蛋白(Mb)N端C端肌红蛋白（myoglobin）是一个单个肽链的球状蛋白质，由153个氨基酸残基构成，含有1个血红素（heme）辅基。第54页，共128页，2023年，2月20日，星期四

肌红蛋白(Mb)myoglobin153AA1HemeA~H八段α-螺旋无-S-S-键功能：储存O2第55页，共128页，2023年，2月20日，星期四(二)

维持三级结构稳定主要依靠非共价键蛋白质三级结构的形成和稳定主要靠弱的相互作用力或称非共价键、次级键，主要有氢键、范德华力（VanderWaalsforce）、疏水作用（hydrophobicinteractin）和盐键（saltingbond）（又称离子键）等。第56页，共128页，2023年，2月20日，星期四第57页，共128页，2023年，2月20日，星期四纤连蛋白分子的结构域（三）三级结构可含有功能各异的结构域在二级结构或超二级结构的基础上，多肽链可形成在三级结构层次上的局部折叠区，称为结构域(domain)。

第58页，共128页，2023年，2月20日，星期四（四）根据结构域可对蛋白质进行分类：根据结构域可将球状蛋白质分为4类：反平行α螺旋结构域（全α-结构）平行或混合型β折叠片结构域（α，β-结构）反平行β折叠片结构域(全β-结构)富含金属或二硫键结构域（不规则小蛋白质结构）第59页，共128页，2023年，2月20日，星期四A.全α-结构域B.平行或混合型β折叠片结构域C.全β-结构域D.富含二硫键结构域第60页，共128页，2023年，2月20日，星期四结构域(domain)3-磷酸甘油醛脱氢酶NAD+3-磷酸甘油醛第61页，共128页，2023年，2月20日，星期四（五）分子伴侣参与蛋白质的折叠分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。*分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。*分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。*分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确形成起了重要的作用。第62页，共128页，2023年，2月20日，星期四目前已知参与蛋白质折叠的分子伴侣可分为3类：热激蛋白70(Hsp70)：Hsp70在真核和原核生物中高度保守，它可部分逆转变性或聚集的蛋白质。伴侣蛋白(chaperonin)：伴侣蛋白普遍存在于细菌、线粒体、叶绿体和真核生物，主要有2个家族：Hsp60（在大肠杆菌中又称为GroEL）和Hsp10。

核质蛋白(nucleoplasmin)

第63页，共128页，2023年，2月20日，星期四WntFz-cateninTcf/LefLRP5/6TranscriptionDkk1Wnt8aConditionalToolsforManipulatingCanonicalWnt

SignalingWntinhibition:HS:Dkk1Wntactivation:HS:Wnt8aHS(HeatShockHSP70)promotercanbeinducedbymoderatehyperthermia(39-43°)第64页，共128页，2023年，2月20日，星期四伴侣蛋白在蛋白质折叠中的作用第65页，共128页，2023年，2月20日，星期四各亚基间的结合力主要是氢键和离子键。

三、多亚基的蛋白质具有四级结构形式蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。体内有许多蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基(subunit)。（一）具有四级结构形式的蛋白质由多亚基组成第66页，共128页，2023年，2月20日，星期四血红蛋白的四级结构（二）亚基通过亚基间的相互作用联系在一起由2个亚基组成的蛋白质四级结构中，若亚基分子结构相同，称之为同二聚体(homodimer)，若亚基分子结构不同，则称之为异二聚体(heterodimer)。

第67页，共128页，2023年，2月20日，星期四（三）生物体内有很多由多亚基组成的蛋白质生物体内许多蛋白质往往由多个亚基组成，亚基之间凭借次级键形成蛋白质四级结构。胰岛素受体：由4个亚基组成(α2β2)，α亚基与β亚基形成单体(monomer)，2个单体形成二聚体(dimer)。

第68页，共128页，2023年，2月20日，星期四血红蛋白的一、二、三、四级结构第69页，共128页，2023年，2月20日，星期四IonchannelandGPCRs第70页，共128页，2023年，2月20日，星期四第71页，共128页，2023年，2月20日，星期四第72页，共128页，2023年，2月20日，星期四一级结构：相邻AA间的共价结合二级结构：短距离AA之间的非共价连接三级结构：远距离AA之间的非共价连接四级结构：多亚基之间的非共价连接第73页，共128页，2023年，2月20日，星期四含有二条以上多肽链的蛋白质一定具有四级结构。只有一条多肽链的蛋白质肯定没有四级结构。多分子聚合物不属于四级结构第74页，共128页，2023年，2月20日，星期四蛋白质结构与功能的关系StructureandFunctionofProteins第三节第75页，共128页，2023年，2月20日，星期四（一）一级结构是空间构象的基础一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础牛核糖核酸酶的一级结构二硫键第76页，共128页，2023年，2月20日，星期四

天然状态，有催化活性

尿素、β-巯基乙醇

去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性第77页，共128页，2023年，2月20日，星期四（二）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能────────────────────────

氨基酸残基序号胰岛素───────────────

A8A9A10B30────────────────────────

人ThrSerIleThr

牛AlaSerValAla

猪ThrSerIleAla

羊AlaGlyValAla

马ThrGlyIleAla

狗ThrSerIleAla────────────────────────第78页，共128页，2023年，2月20日，星期四促肾上腺皮质激素(ACTH)和促黑激素(α-MSH,β-MSH)共有一段相同的氨基酸序列，因此，ACTH也可促进皮下黑色素生成，但作用较弱。第79页，共128页，2023年，2月20日，星期四(三)氨基酸序列提供重要的生物化学信息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。第80页，共128页，2023年，2月20日，星期四（四）重要蛋白质氨基酸序列的改变可引起疾病例：镰刀形红细胞贫血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)

这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。第81页，共128页，2023年，2月20日，星期四1.肌红蛋白/血红蛋白含有血红素辅基

二、蛋白质空间结构表现功能血红素结构(一)血红蛋白构象改变引起功能变化第82页，共128页，2023年，2月20日，星期四肌红蛋白(myoglobin，Mb)

肌红蛋白是一个只有三级结构的单链蛋白质，有8段α-螺旋结构。血红素分子中的两个丙酸侧链以离子键形式与肽链中的两个碱性氨基酸侧链上的正电荷相连，加之肽链中的F8组氨酸残基还与Fe2+形成配位结合，所以血红素辅基与蛋白质部分稳定结合。第83页，共128页，2023年，2月20日，星期四血红蛋白(hemoglobin，Hb)血红蛋白具有4个亚基组成的四级结构。Hb各亚基的三级结构与Mb极为相似。Hb亚基之间通过8对盐键，使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白。第84页，共128页，2023年，2月20日，星期四Hb与Mb一样能可逆地与O2结合，Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb的百分数（称百分饱和度）随O2浓度变化而改变。2.血红蛋白的构象变化影响结合氧的能力

第85页，共128页，2023年，2月20日，星期四肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线第86页，共128页，2023年，2月20日，星期四协同效应(cooperativity)一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。如果是促进作用则称为正协同效应(positivecooperativity)如果是抑制作用则称为负协同效应

(negativecooperativity)第87页，共128页，2023年，2月20日，星期四第88页，共128页，2023年，2月20日，星期四O2血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。第89页，共128页，2023年，2月20日，星期四别构效应(allostericeffect)蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为别构效应。第90页，共128页，2023年，2月20日，星期四（二）蛋白质构象改变可导致构象病蛋白质构象疾病（ProteinConformationalDiseases）

：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。第91页，共128页，2023年，2月20日，星期四蛋白质构象改变导致疾病的机制：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、亨丁顿舞蹈病、疯牛病等。第92页，共128页，2023年，2月20日，星期四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-折叠正常疯牛病疯牛病第93页，共128页，2023年，2月20日，星期四三、蛋白质的化学修饰、相互作用可改变其功能最初基因表达的产物——蛋白质，并不一定为具有生物学功能的成熟蛋白质，新生蛋白质通常还需要进行蛋白质翻译后的化学修饰（第十八章）。四、生物信息学探讨蛋白质的结构与功能关系

生物信息学（bioinformatics）是一门基于信息学和计算的新兴交叉学科，应用计算机程序法将复杂的生物学数据进行整合与分析，从而阐明生命现象中难以解释的复杂分子机制。第94页，共128页，2023年，2月20日，星期四第四节蛋白质的理化性质Chemical

andPhysicalPropertiesofProteins第95页，共128页，2023年，2月20日，星期四

一、蛋白质具有两性电离性质蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。蛋白质的等电点(isoelectricpoint,pI)

第96页，共128页，2023年，2月20日，星期四

二、蛋白质具有胶体性质蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1万至100万之间，其分子的直径可达1～100nm，为胶粒范围之内。蛋白质胶体稳定的因素：颗粒表面电荷水化膜第97页，共128页，2023年，2月20日，星期四+++++++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集和沉淀第98页，共128页，2023年，2月20日，星期四三、很多因素可引起蛋白质变性在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。蛋白质的变性(denaturation)第99页，共128页，2023年，2月20日，星期四

造成变性的因素

变性的本质——

破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。第100页，共128页，2023年，2月20日，星期四

应用举例临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。

第101页，共128页，2023年，2月20日，星期四若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性。蛋白质的复性(renaturation)

第102页，共128页，2023年，2月20日，星期四

天然状态，有催化活性

尿素、β-巯基乙醇

去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性第103页，共128页，2023年，2月20日，星期四在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。

蛋白质沉淀蛋白质的凝固作用(proteincoagulation)

第104页，共128页，2023年，2月20日，星期四四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收峰。蛋白质的OD280与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。第105页，共128页，2023年，2月20日，星期四五、蛋白质呈色反应可用于溶液蛋白质测定（一）蛋白质经水解后产生茚三酮反应蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应(ninhydrinreaction)。第106页，共128页，2023年，2月20日，星期四（二）肽链中的肽键可与双缩脲试剂反应蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双缩脲反应(biuretreaction)。双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。第107页，共128页，2023年，2月20日，星期四蛋白质的分离、纯化、鉴定和结构分析Isolation,Purification,IdentificationandStructuralAnalysisofProteins第五节第108页，共128页，2023年，2月20日，星期四一、透析及超滤法可清除蛋白质溶液中的小分子化合物利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。超滤法

透析(dialysis)第109页，共128页，2023年，2月20日，星期四二、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法使用丙酮沉淀时，必须在0～4℃低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。盐析(saltprecipitation)是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。第110页，共128页，2023年，2月20日，星期四将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。免疫沉淀法（immunoprecipitation）第111页，共128页，2023年，2月20日，星期四三、电泳是蛋白质分离与鉴定的常用方法蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术,称为电泳(elctrophoresis)

。根据支撑物的不同，可分为薄膜电泳、凝胶电泳等。

第112页，共128页，2023年，2月20日，星期四SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，常用于蛋白质分子量的测定。等电聚焦电泳，通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。双向凝胶电泳，蛋白质组学研究的重要技术。几种重要的蛋白质电泳：第113页，共128页，2023年，2月20日，星期四四、应用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。层析(chromatography)第114页，共128页，2023年，2月20日，星期四离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。凝胶过滤(gelfiltration)又称分子筛层析，利用各蛋白质分子大小不同分离。蛋白质分离常用的层析方法第115页，共128页，2023年，2月20日，星期四第116页，共128