生物化学第一章蛋白质课件

第二章蛋白质第一节蛋白质的元素组成、分类及生物学功能第二节氨基酸第三节肽第四节蛋白质的分子结构第五节蛋白质结构与功能的关系第六节蛋白质的理化性质第七节蛋白质的分离纯化与鉴定第八节蛋白质组学简介

1、掌握基本氨基酸的结构、分类、性质以及肽的概念特点，分离纯化的基本方法。

2、重点掌握蛋白质的结构、性质以及结构和功能的相互关系，蛋白质的分离纯化方法、技术。本章学习重点第一节蛋白质的元素组成、分类及生物学功能

一、蛋白质的元素组成二、蛋白质的分类三、蛋白质的生物学功能蛋白质的含氮量蛋白质的平均含氮量为16%，这是蛋白质元素组成的一个特点，也是凯氏（Kjedahl）定氮法测定蛋白质含量的计算基础。所以，可以根据生物样品中的含氮量来计算蛋白质的大概含量：蛋白质含量=蛋白氮

6.256.25为蛋白质系数，即1克氮所代表的蛋白质量（克数）三聚氰胺粉末不溶于冷水，溶于热水，微溶于乙二醇、甘油、乙醇，不溶于乙醚、苯、四氯化碳,遇强酸或强碱水溶液水解。三聚氰胺含氮量高达66.6%

其实凯氏定氮法的缺陷并不难弥补，只要多一道步骤即可：先用三氯乙酸处理样品。三氯乙酸能让蛋白质形成沉淀，过滤后，分别测定沉淀和滤液中的氮含量，就可以知道蛋白质的真正含量和冒充蛋白质的氮含量。蛋白质的分子组成

经酸、碱和酶处理蛋白质，使其彻底水解得到产物为氨基酸，组成蛋白质的常见20种氨基酸中除脯氨酸外，均为-氨基酸：不变部分可变部分外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，细胞中的大多数可溶性蛋白质如胞质酶类，属于此类。

球状蛋白质（globularprotein）：分子类似纤维或细棒。大都是结构蛋白，如胶原蛋白，角蛋白等。可分为可溶性纤维状蛋白质（如肌肉中的肌球蛋白）和不溶性纤维状蛋白质（如胶原蛋白，角蛋白等）。*纤维状蛋白质（fibrousprotein）：简单蛋白(simpleprotein)结合蛋白(conjugatedprotein)1、据分子形状分2、据分子组成分3、据溶解度分4、据生物功能分

结合蛋白

除氨基酸外，还含有其它化学成分（辅因子），如：*色蛋白：含色素物质，如血红蛋白、细胞色素等。*糖蛋白：含糖类物质，如细胞膜中的糖蛋白等。*脂蛋白：含脂类。，如血清-，-脂蛋白等。*核蛋白：含核酸结合而成，如核糖体。1、据分子形状分2、据分子组成分3、据溶解度分4、据生物功能分

清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白等根据溶解度：清蛋白：又称白蛋白。溶于水。如乳清蛋白、血清清蛋白球蛋白：微溶于水，溶于稀中性盐溶液。如大豆球蛋白谷蛋白：不溶于水、醇及中性盐溶液。但溶于稀酸、稀碱。如米、麦蛋白醇溶蛋白：不溶于水、溶于70-80%的乙醇。如玉米蛋白另外还有精蛋白、组蛋白、硬蛋白等

三、蛋白质的生物学功能1、催化功能—

酶类2、结构功能（胶原蛋白；韧带中的弹性蛋白；头发、指甲和皮肤中的不溶性角蛋白；蚕丝、蛛网）3、营养和储存功能（卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白）4、运输功能（血红蛋白、肌红蛋白）5、收缩或运动功能（骨骼肌收缩——肌动蛋白和肌球蛋白相对滑动的结果）6、激素功能（胰岛素）7、保护和防御功能（蛋白质抗体和免疫球蛋白）8、接受和传递信息功能（受体蛋白）9、调节或控制细胞的生长、分化和遗传信息的表达功能（组蛋白、阻遏蛋白）蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。小结第一节蛋白质的元素组成、分类及生物学功能

一、蛋白质的元素组成二、蛋白质的分类三、蛋白质的生物学功能第二节氨基酸（aminoacid）一、氨基酸的分类二、氨基酸的理化性质三、氨基酸的分离分析水解方法反应条件产物优点缺点酸水解6MHCl或4MH2SO4共煮20hrsL-aa不引起消旋Trp被破坏；一部分羟基aa(Ser,Thr)被分解；Asn和Gln的酰胺基被水解下来碱水解5MNaOH共煮20hrsL-aa和D-aa混合物不破坏Trp引起消旋；Arg脱氨基生成鸟氨酸酶水解生理温度、pH肽段和氨基酸混合物不破坏aa不引起消旋酶解时间长蛋白质的氨基酸组成目前已发现的氨基酸有250多种。但是组成蛋白质的常见的氨基酸只有20种，称为基本氨基酸。各种蛋白质所含的20种常见氨基酸的种类和数目各不相同。或者说，20种常见氨基酸不同的排列顺序组成了特定的蛋白质。蛋白质分子中的氨基酸组成与其性质相关。此外蛋白质分子中氨基酸组成及比例与其结构也有一定的关系。

一、氨基酸的分类根据是否组成蛋白质分为：

1.蛋白质中常见氨基酸

2.蛋白质中稀有氨基酸

3.非蛋白氨基酸根据R侧链极性分类根据R侧链结构分类从营养学角度分类结构通式（脯氨酸除外）

共同特点：L-型，羧基相连的α-碳上连接-NH2，所以都是L-α-氨基酸。

不变部分可变部分

根据R基团极性20种常见氨基酸又分为(1)非极性R基团氨基酸：8种—AlaValLeuIlePheProTrpMet(2)极性不带电荷R基团氨基酸：7种—GlySerThrTyrAsnGlnCys(3)带负电荷R基团氨基酸：2种—AspGlu(4)带正电荷R基团氨基酸：3种—LysArgHis

1、蛋白质中常见氨基酸的结构(1)非极性R基团氨基酸

-氨基异己酸丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine

-氨基--甲基戊酸丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸

Ileucine(1)非极性R基团氨基酸(1)非极性R基团氨基酸

-氨基--苯基丙酸丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸Ileucine苯丙氨酸Phenylalanine

(1)非极性R基团氨基酸-吡咯烷基--羧酸丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸Ileucine苯丙氨酸

Phenylalanine脯氨酸

Proline(1)非极性R基团氨基酸

-氨基--吲哚基丙酸丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸Ileucine苯丙氨酸

Phenylalanine脯氨酸

Proline色氨酸

Tryptophan

(1)非极性R基团氨基酸-氨基--甲硫基丁酸丙氨酸

Alanine缬氨酸

Valine亮氨酸

Leucine异亮氨酸Ileucine苯丙氨酸

Phenylalanine(F)脯氨酸

Proline色氨酸Tryptophan(W)甲硫氨酸

MethionineR基疏水性大小

Ala＜Met＜Pro＜Val＜Leu＝Ile＜Phe＜Trp这类氨基酸R基的疏水性在维持蛋白质的三维结构中起着重要作用。

特点：不易溶于水Pro是唯一的一种α-亚氨基酸，它在蛋白质空间结构中具有极重要的作用，一般出现在两段α-螺旋之间的拐角处。

(2)极性不带电荷R基团氨基酸氨基乙酸甘氨酸

Glycine

(2)极性不带电荷R基团氨基酸

-氨基--羟基丙酸甘氨酸

Glycine

丝氨酸

Serine

(2)极性不带电荷R基团氨基酸-氨基--羟基丁酸甘氨酸

Glycine

丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine

(2)极性不带电荷R基团氨基酸-氨基--对羟苯基丙酸甘氨酸

Glycine

丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine酪氨酸Tyrosine(2)极性不带电荷R基团氨基酸

甘氨酸

Glycine

丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine酪氨酸

Tyrosine天冬酰胺Asparagine(2)极性不带电荷R基团氨基酸

甘氨酸

Glycine

丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine酪氨酸

Tyrosine天冬酰胺

Asparagine谷氨酰胺

Glutamine(2)极性不带电荷R基团氨基酸甘氨酸

Glycine

丝氨酸

Serine苏氨酸

Threonine酪氨酸

Tyrosine天冬酰胺

Asparagine谷氨酰胺

Glutamine(Q)半胱氨酸

Cysteine

-氨基--巯基丙酸特点：这类氨基酸侧链含极性基团，但在生理条件下不解离，易溶于水，R侧链能与水形成氢键。Cys中R含巯基（-SH），两个Cys的巯基氧化生成二硫键，生成胱氨酸。二硫键在蛋白质的结构中具有重要意义。

(3)带负电荷R基团氨基酸

-氨基丁二酸天冬氨酸

Aspartate(3)带负电荷R基团氨基酸

-氨基戊二酸天冬氨酸

Aspartate(D)谷氨酸

Glutamate(E)在生理条件下,侧链羧基完全解离，带负电荷。为酸性氨基酸。(4)带正电荷R基团氨基酸，-二氨基己酸赖氨酸

Lysine(4)带正电荷R基团氨基酸

-氨基--胍基戊酸赖氨酸

Lysine精氨酸

Arginine(4)带正电荷R基团氨基酸

-氨基--咪唑基丙酸赖氨酸

Lysine(K)精氨酸

Arginine组氨酸

Histidine在生理条件下，侧链解离，带正电荷。为碱性氨基酸。另外，根据R侧链的化学结构，20种常见氨基酸可以分为：脂肪族氨基酸（15种）芳香族氨基酸（Phe,Tyr）杂环族氨基酸（Trp,His,Pro）从营养学角度分类：必需氨基酸和非必需氨基酸必需氨基酸：人和哺乳动物不可缺少但又不能自身合成的氨基酸，只能从食物中补充。包括8种（Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys）“一家写两三本书来”还有2种：Arg、His，人和哺乳动物虽然能够合成，但数量远远达不到机体的需求，尤其是在胚胎发育以及婴幼儿期间，基本上也是由食物中补充，称为半必需氨基酸。注：植物和微生物能合成自己全部的氨基酸。2.蛋白质中几种重要的稀有氨基酸在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为稀有的蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。在遗传上，不具有遗传密码。其中重要的有4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸、N-甲基赖氨酸、和3,5-二碘酪氨酸等。这些不常见蛋白质氨基酸的结构如下。3.非蛋白氨基酸（200多种）

广泛存在于各种细胞和组织中，呈游离或结合态，但并不存在于蛋白质中的一类氨基酸，大部分也是蛋白质氨基酸的衍生物。

H2N-CH2-CH2-COOHH2N-CH2-CH2-CH2-COOH-丙氨酸-氨基丁酸

非蛋白氨基酸存在的意义：(1)作为细菌细胞壁中肽聚糖的组分：D-GluD-Ala(2)作为一些重要代谢物的前体或中间体:-丙氨酸、鸟氨酸（Orn）、胍氨酸（Cit）(3)作为神经传导的化学物质：-氨基丁酸(4)有些氨基酸只作为一种N素的转运和贮藏载体(5)杀虫防御作用:如种子中高浓度的刀豆氨酸和5-羟色氨酸能防止毛虫的危害，高精氨酸能抑制细菌的生长。绝大部分非蛋白氨基酸的功能不清楚。1.高熔点2.一般均溶于水，溶于强酸、强碱；不溶于乙醚。3.氨基酸一般有味：如大米的香味（Cys)、啤酒的苦味（Val、Leu、Ile）氨基酸的两个重要性质：氨基酸晶体的熔点高（200C）；氨基酸使水的介电常数增高。二、氨基酸的理化性质（一）氨基酸的一般物理性质二、氨基酸的理化性质

除甘氨酸外，其他氨基酸含有一个手性-碳原子，因此都具有旋光性。（二）氨基酸的光学性质

1.氨基酸的旋光性旋光性：旋光物质使平面偏振光的偏振面发生旋转的能力。使偏振面向右旋的，称右旋光物质，记为“+”，使偏振面向左旋的，称左旋光物质，记为“-”。氨基酸的旋光性是由它们的结构决定的。除甘氨酸外，其它氨基酸的-C原子都与四个不同的原子和基团连接，因而是不对称C原子。手性中心（chiralcenter）：当一个C原子有四个不同的取代基同它连接形成一个不对称碳原子时，这个碳原子就是一个不对称中心或称做手性中心。2.氨基酸的光吸收构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有光吸收的能力。酪氨酸的max＝275nm;苯丙氨酸的max＝257nm;色氨酸的max＝280nm;（三）氨基酸的两性解离性质和等电点

1.氨基酸的兼性离子形式（两性离子）

HH3N-C-COO-

R+

两性离子：在同一个氨基酸分子上带有能给出质子的-NH3+正离子；可以接受外界质子的-COO-负离子。即在同一氨基酸分子上含有等量的正负两种电荷。二、氨基酸的理化性质

在反应中它可以提供质子，起酸的作用：

N+H3NH2

RCCOO-RCCOO-+H+

HH

也可以接受质子，起碱的作用：

N+H3N+H3RCCOO-+H+RCCOOHHH

因此氨基酸是两性电解质2.氨基酸的两性解离在不同的pH条件下，两性离子的状态也随之发生变化。pH1710净电荷+10-1

正离子两性离子负离子

等电点pI（三）氨基酸的两性解离性质和等电点3.氨基酸的等电点及其计算

氨基酸的等电点:当溶液pH为某一值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。在等电点时，处于电场中的氨基酸既不向正极也不向负极移动，即没有电泳行为。丙氨酸的解离方程COOHH3N+CHCH3

K1’

COO-H3N+CHCH3COO-H2N

CHCH3K’2K1’=Ala+Ala+–H+K2’=H+Ala+–Ala–+H+COO-H3N+CHCH3+H+Ala+Ala+Ala+Ala-丙氨酸在酸性溶液中，完全质子化：K´1、K´2分别代表α-COOH和α-NH3+的表观解离常数，若侧链R基有可解离的基团，其表观解离常数用K´R表示。当Ala处于pI时，[Ala+]=[Ala-][Ala+][H+][Ala+]*K2’K1’[H+]=--[H+]2=K1’K2’.pI=(pK’1+pK’2)/2所以，丙氨酸pI=(2.34+9.69)/2=6.02侧链不含解离基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK′1和pK′2的算术平均值+H3NCHRCOOHpK2’=9.69+H3NCHRCOOH+H3NCHRCOO–pI=6.02pK1’=2.23H2NCHRCOO–+H3NCHRCOO–H2NCHRCOO–+H3NCHRCOO–01370.501.00.51.0HClNaOH

物质的表观解离常数可以用测定滴定曲线的实验方法求得。20种基本氨基酸中只有组氨酸咪唑基的pK最接近生理pH值（游离氨基酸中为6.00，在多肽链中为7.35），是在生理pH条件下唯一具有缓冲能力的氨基酸。天冬氨酸的解离方程COOHCHNH3CH2COOHCOO-CHNH3CH2COOHCOO-CHNH3CH2COO-COO-CHNH2CH2COO-+H+-H+-H+-H++H++H+K1’K2’KR’Asp+Asp+Asp-Asp2-pIAsp=(pK1’+pKR’)/2+++带有可解离R基的氨基酸，相当于三元酸，有3个pK。

赖氨酸：

H+OH-

COOHCOO-COO-COO-K’1K’2K’RH3N+CHH3N+CHH2NCHH2NCH2.188.9510.53(CH2)4(CH2)4(CH2)4(CH2)4N+H3N+H3N+H3NH2

Lys2+Lys+

Lys+-Lys-

pI=(pK2+pKR)/2=(8.95+10.53)=9.74氨基酸等电点的计算:侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK’1和pK’2的算术平均值：pI=(pK’1+pK’2)/2

同样，对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK’值的算术平均值。酸性氨基酸：pI=(pK’1+pK’

R-COO-

)/2

碱性氨基酸：pI=(pK’2+pK’R-NH2)/2

小结1.某氨基酸的等电点即为该氨基酸两性离子两边的pK值和的一半。2.在氨基酸等电点以上任何pH，AA带净的负电荷，在电场中向正极移动；在氨基酸等电点以下任何pH，AA带净的正电荷，在电场中向负极移动。3.在一定pH范围中，溶液的pH离AA等电点愈远，AA带净电荷愈多。用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。（四）氨基酸的化学反应茚三酮水合茚三酮1.与茚三酮的反应（弱酸加热条件下-NH2和-COOH

共同参与的反应）脯氨酸与茚三酮反应的产物：N+黄色化合物（四）氨基酸的化学反应2.与2、4-二硝基氟苯的反应(-NH2

参与的反应)弱碱DNP-AA（黄色）DNFB+AA在碱性条件下水解，得到黄色DNP-氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。+DNFB（dinitrofiuorobenzene）氨基酸弱碱中DNP-AA(黄色)+HF用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质-NH2末端氨基酸.亦称Sanger反应2.与2、4-二硝基氟苯的反应DNFB+弱碱DNP-多肽DNP-蛋白+HF酸解DNP-AA+游离AA蛋白多肽在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰-氨基酸。此法的优点是丹磺酰-氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到110-9mol。3.与丹磺酰氯的反应丹磺酰氨基酸具有强烈的黄色荧光。此法优点为灵敏性较高(比DNFB法提高100倍，样品量小于1毫微克分子)及丹磺酰氨基酸稳定性较高(对酸水解稳定性较DNP-氨基酸高)，可用纸电泳或聚酰胺薄膜层析鉴定。+PITC弱碱中(400

C)苯硫乙内酰脲(PTH-AA)(无水氢氟酸中)H+苯氨基硫甲酰氨基酸（PTC-氨基酸）4.与苯异硫氰酸酯的反应(-NH2

参与的反应)

用途：可以用来鉴定多肽或蛋白质-NH2末端氨基酸.亦称Edman反应弱碱

PITC+多肽蛋白

PTC—多肽蛋白无水甲酸或HFPTH-AA+少一个AA的多肽或蛋白4.与苯异硫氰酸酯的反应5.成肽反应是多肽和蛋白质生物合成的基本反应6．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质作用：这些反应可用于巯基的保护。ICH2COOH（1）巯基（-SH）的性质作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒对羟汞苯甲酸6．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或打开。胱氨酸6．侧链基团的化学性质（2）羟基的性质作用：可用于修饰蛋白质。二异丙基氟磷酸酯6．侧链基团的化学性质（3）咪唑基的性质组氨酸含有咪唑基，它的pK2值为6.0，在生理条件下具有缓冲作用。组氨酸中的咪唑基能够发生多种化学反应。可以与ATP发生磷酰化反应，形成磷酸组氨酸，从而使酶活化。组氨酸的咪唑基也能发生烷基化反应。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或丧失作用：判断酶的活性中心6．侧链基团的化学性质三、氨基酸的分离和分析鉴定1、分配层析2、离子交换层析3、高效液相色谱1.氨基酸的纸层析2.离子交换层析3.高效液相色谱（HPLC）

小结AA的分类

AA的理化性质

一般物理性质

AA的光吸收

AA的两性解离

AA的化学反应

AA的分离分析第二章蛋白质第一节蛋白质的化学组成第二节氨基酸第三节肽第四节蛋白质的分子结构第五节蛋白质结构与功能的关系第六节蛋白质的理化性质第七节蛋白质的分离纯化与鉴定第八节蛋白质组学简介一、肽与肽键二、肽链中AA的排列顺序和命名三、肽的重要理化性质四、天然存在的重要寡肽第三节肽（peptide）第三节肽（peptide）一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基之间失水缩合形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。一、肽与肽键由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由少于10个氨基酸组成的肽称为寡肽，由多于10个氨基酸组成的肽称为多肽。肽链中的氨基酸单元称为氨基酸残基。NNCCαCαCαCOOHH肽平面肽平面肽平面：肽链中的酰胺键及相邻的两个Cα原子处于同一平面，构成折叠单位，称为肽平面。肽链中肽平面涉及的原子形成主链骨架，称主肽链。四肽的结构在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端或N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。习惯上将氨基末端写在左侧。氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。肽链中的氨基酸称为氨基酰，如上述五肽可表示为：

Ser-Val-Tyr-Asp-Gln二、肽链中AA的排列顺序和命名三、肽的重要理化性质1.每种肽也有其晶体，晶体的熔点都很高。2.在pH0-14范围内，肽的酸碱性质主要来自游离末端-NH2和游离末端-COOH以及侧链上可解离的基团。3.每一种肽都有其相应的等电点，计算方法与AA一致且复杂。4.肽的化学反应：也能发生茚三酮反应、Sanger反应和Edman反应；还可发生双缩脲反应（是肽和蛋白质所特有而氨基酸所没有的颜色反应）。三、肽的重要理化性质双缩脲是两分子的尿素经加热失去一分子NH3而得到的产物。

双缩脲能够与碱性硫酸铜作用，产生蓝色的铜-双缩脲络合物，称为双缩脲反应。含有两个以上肽键的多肽，具有与双缩脲相似的结构特点，也能发生双缩脲反应，生成紫红色或蓝紫色络合物。这是多肽定量测定的重要反应。四、天然存在的重要寡肽在生物体中有许多分子量比较小的肽以游离状态存在。它们具有各种特殊的生理功能，常称为活性肽（activepeptide）。如：谷胱甘肽;脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；蛇毒多肽等。谷胱甘肽——存在于动、植物及微生物中CO-NH-CH-CO-NH-CH2-COOHCH2CH2CHNH2COOHCH2SH1.参与体内氧化还原反应

2.作为辅酶参与氧化还原反应保护巯基酶或含Cys的蛋白质中SH的还原性

3.防止过氧化物积累

4.作为一种电子传递体参与植物体内的电子传递

GS-SG2GSH

L-Leu-D-Phe-L-Pro-L-Val

L-OrnL-Orn

L-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leu

由细菌分泌的多肽，有时也含有D-氨基酸和一些非蛋白氨基酸。如鸟氨酸（Ornithine,缩写为Orn）。能抗革兰氏阳性菌，对阴性细菌如绿脓杆菌、变性菌也有效。临床上用于治疗和预防化脓性病症。

短杆菌肽S(环十肽)

能够与真核生物的RNA聚合酶和牢固结合，抑制转录进行。

脑啡肽

Met脑啡肽：Tyr—Gly—Gly—Phe—MetLeu脑啡肽：Tyr—Gly—Gly—Phe—Leu

具有镇痛作用，在中枢神经系统中形成，是体内产生的一类鸦片剂。重要的寡肽TyrCys

IleS

GlnS

AsnCys

Pro

LeuGly-NH2

TyrCys

PheS

GlnS

AsnCys

Pro

ArgGly-NH2

促进子宫肌收缩，具有催产作用。增加血压牛催产素牛加压素

牛催产素和牛加压素只有2个氨基酸之差，生理作用居然不同，对于分子更大的蛋白质来说，氨基酸的排列、组合不同，其功能也是千差万别。可见，结构决定性质和功能。小结一、肽与肽键二、肽链中AA的排列顺序和命名三、肽的重要理化性质四、天然存在的重要寡肽第三节肽第二章蛋白质第一节蛋白质的化学组成第二节氨基酸第三节肽第四节蛋白质的分子结构第五节蛋白质结构与功能的关系第六节蛋白质的理化性质第七节蛋白质的分离纯化与鉴定第八节蛋白质组学简介第四节：蛋白质的分子结构一、蛋白质的一级结构二、蛋白质的构象三、蛋白质的二级结构四、超二级结构和结构域五、蛋白质的三级结构六、蛋白质的四级结构

蛋白质的结构蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)链以特殊方式结合而成的生物大分子。蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。蛋白质分子量变化范围很大,从大约6000到1,000,000道尔顿甚至更大。

一级结构二级结构(构象单元）超二级结构结构域三级结构四级结构空间结构

蛋白质的结构有不同的层次：共价键次级键化学键

肽键一级结构氢键二硫键二、三、四级结构疏水键盐键范德华力三、四级结构a盐键（离子键）b氢键c疏水相互作用力d范德华力e二硫键f酯键氢键虽是弱键，但数量极大，在维系蛋白质二级结构中起主要作用，对维持三、四级结构也起一定作用范德华引力是弱键，但数量大且具有加合性，对维持蛋白质的三、四级结构起一定作用。蛋白质分子中离子键的数量较少，主要在侧链起作用，参与维持蛋白质三、四级结构。另外，蛋白质分子中的二硫键（共价键）在稳定蛋白质构象中也起重要作用。稳定蛋白质高级结构的作用力

疏水作用

疏水作用是指在水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部。疏水作用是疏水基团或疏水侧链出于避开水的需要而被迫接近。往往位于蛋白质分子内部，对维系蛋白质的三、四级结构起主要作用。龙虾素（含锌的内肽酶）半胱氨酸蛋白酶抑制剂

一、蛋白质的一级结构

1.定义——1969年，国际纯化学与应用化学委员会（IUPAC）规定：多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。包含下述内容：①蛋白质分子的多肽链数目；②每条肽链中氨基酸残基的种类、数目、排列次序；③链内和链间二硫键的位置和数目。以胰岛素(insulin)为例1）由A、B两条链组成，（A链：21AA,B链：30AA）共计51个氨基酸残基,Mr=57342）两条链由两个链间二硫键（A7-B7,A20-B19)连接，A链本身第6位和第11位的2个Cys残基之间形成一个链内二硫键。胰岛素是动物胰脏β细胞分泌的一种分子量较小的激素蛋白，主要功能是降低体内血糖含量。英国Sanger等人于1953年首先完成了胰岛素一级结构的测定工作。1958年获得诺贝尔化学奖

牛胰核糖核酸酶（RNase）

一条多肽链，124AA残基组成，四个链内二硫键，分子量12600。它是测出一级结构的第一个酶分子。

2.蛋白质一级结构的测定蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从1953年F.Sanger测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。

蛋白质测序的基本策略(1)直接法（测蛋白质的序列）

理想方法是从N端直接测至C端，但目前一次只能测几十个氨基酸的长度。所以必须将多肽链降解成较小的肽段,然后分离,测每一个肽段的的氨基酸序列.

(2)间接法（测核酸序列推断氨基酸序列）a、样品必需纯（>97%以上）；b、测定蛋白质的分子质量。（用于估算氨基酸残基数从而估计序列测定工作量的大小）测定蛋白质一级结构前的要求

分子质量测定的要求并不高，目前用物理化学方法测出的分子质量，误差在10%左右就足够了。常用测定方法有：①凝胶过滤法；②SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法；③沉降分析法等1、凝胶过滤法原理：根据蛋白质的分子量的大小分离，在一定范围内蛋白质的分子量的对数和洗脱体积之间成线性关系。Ve/Vo分子量对数SDS法测定分子量1)支持介质聚丙烯酰胺(PAGE)－丙烯酰胺为单体，N，N－亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂聚合而成的具网状结构的凝胶；在聚丙烯酰胺凝胶系统中，加入一定量的十二烷基硫酸钠（SDS），使蛋白样品与SDS结合形成带负电荷的复合物，由于复合物分子量的不同，在电泳中反应出不同的迁移率。根据标准样品在该系统电泳中所作出的标准曲线，推算出被测蛋白样品分子量的近似值。相对迁移率mR=样品迁移距离（cm）/染料迁移距离（cm）点样孔染料迁移距离样品迁移距离㏒Mr=－b·mR+KMr为蛋白质分子量mR为相对迁移率b为斜率K为截距。沉降速度法一级结构测定步骤（1）

测定蛋白质分子中多肽链的数目

（2）拆分蛋白质分子中的多肽链（3）断裂多肽链内的二硫键

（4）

测定多肽链的氨基酸组成

（5）

分析多肽链的N末端和C末端（6）多肽链部分裂解成肽段

（7）测定各个肽段的氨基酸顺序

（8）确定肽段在多肽链中的顺序

（9）确定多肽链中二硫键的位置一级结构测定步骤根据N末端或C末端残基摩尔数和蛋白质摩尔数（根据分子质量计算）确定（1）

测定蛋白质分子中多肽链的数目

（2）拆分蛋白质分子中的多肽链（3）断裂多肽链内的二硫键

（4）

测定多肽链的氨基酸组成

（5）

分析多肽链的N末端和C末端（6）多肽链部分裂解成肽段

（7）测定各个肽段的氨基酸顺序

（8）确定肽段在多肽链中的顺序

（9）确定多肽链中二硫键的位置（2）拆分蛋白质分子中的多肽链测定步骤ssHCOOOHSO3HSO3H多肽链之间有两种结合方式：

⑴非共价键结合：8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍⑵二硫键结合:

a.过甲酸氧化

b.β巯基乙醇还原：可在8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍存在下，用过量的-巯基乙醇处理,使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂（ICH2COOH）保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。（3）断裂多肽链内的二硫键胰岛素

-巯基乙醇碘乙酸（4）

测定多肽链的氨基酸组成测定步骤完全水解，测定每种氨基酸的含量，根据蛋白质分子质量，可以算出蛋白质的氨基酸组成（每摩尔蛋白质中含氨基酸残基的摩尔数）,以便选择用何种方法裂解蛋白质。酸水解：6mol/L的盐酸或4mol/L的硫酸在105-110℃条件下进行水解，反应时间约10－24小时。缺点是Trp被沸酸完全破坏；含有羟基的氨基酸如Ser、Thr、Tyr有一小部分被分解；Asn、Gln侧链的酰胺基被水解成了羧基。碱水解：用5mol/L氢氧化钠煮沸20小时。该法的优点是色氨酸(Trp)在水解中不受破坏。酶解：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜热菌蛋白酶。（5）

分析多肽链的N末端和C末端测定步骤N-末端残基:2,4-二硝基氟苯法丹磺酰氯法苯异硫氰酸酯法氨肽酶法C-末端残基：肼解法羧肽酶法1、N端分析（氨基末端分析）①二硝基氟苯（FDNB）法FDNB②Edman降解法（苯异硫氰酸酯法）③丹磺酰氯（DNS-Cl）法乙酸乙酯抽提色谱鉴定④氨肽酶法氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的N-端逐个向里水解。根据不同的反应时间测出酶水解所释放出的AA种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从而知道PrN-末端残基顺序。最常用为亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为N-末端的肽键速度最大。NH2－Phe－Glu－Leu…………..氨肽酶法测定N端的氨基酸2、C-末端分析（羧基末端分析）①肼解法苯甲醛不溶于水DNFBDNFB-AA色谱分析鉴定水相②羧肽酶法NH2－Phe－Glu－Leu…………..COOH－Phe－Glu－Leu…………..~Leu－Glu－Phe－COOH羧肽酶的种类：羧肽酶A羧肽酶B~Leu－Pro－Lys(ArgorPro)－COOH不能切割不能切割~Leu－Pro－Lys(Arg)－COOH能切割小结:蛋白质的末端分析（N、C端）N末端分析二硝基氟苯（FDNB）法Edman降解法丹磺酰氯（DNS-Cl）法氨肽酶法C末端分析肼解法羧肽酶测定步骤（6）多肽链断裂成多个肽段

可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。A1A2A3A4B1B2B3

酶解法:胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶多肽链的选择性降解

化学法：溴化氰，羟胺Trypsinase

：R1=Lys和Arg侧链（专一性较强，水解速度快）。R2=Pro水解受抑。肽链水解位点胰蛋白酶或胰凝乳蛋白酶（Chymotrypsin）：R1=Phe,Trp,Tyr;Leu，Met和His水解稍慢。R2=Pro水解受抑。肽链水解位点糜蛋白酶Pepsin：R1和R2＝Phe,Trp,Tyr;Leu以及其它疏水性氨基酸水解速度较快。R1=Pro水解受抑。肽链水解位点胃蛋白酶thermolysin：R2=Phe,Trp,Tyr;Leu，Ile,Met以及其它疏水性强的氨基酸水解速度较快。R2=Pro或Gly水解受抑。肽链水解位点嗜热菌蛋白酶分别从肽链羧基端和氨基端水解肽链水解位点羧肽酶和氨肽酶谷氨酸蛋白酶：R1=Glu、Asp(磷酸缓冲液)R1=Glu(磷酸缓冲液或醋酸缓冲液)精氨酸蛋白酶：R1=Arg肽链水解位点谷氨酸蛋白酶和精氨酸蛋白酶

化学法：可获得较大的肽段溴化氰(Cyanogenbromide)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。

羟胺（NH2OH）：专一性断裂-Asn-Gly-之间的肽键。也能部分裂解-Asn-Leu-之间的肽键以及-Asn-Ala-之间的肽键。一级结构测定步骤Edman法（1）

测定蛋白质分子中多肽链的数目

（2）拆分蛋白质分子中的多肽链（3）断裂多肽链内的二硫键

（4）

测定多肽链的氨基酸组成

（5）

分析多肽链的N末端和C末端（6）多肽链部分裂解成肽段

（7）测定各个肽段的氨基酸顺序

（8）确定肽段在多肽链中的顺序

（9）确定多肽链中二硫键的位置蛋白质测序方法氨基酸序列分析仪-化学测序（Edman反应原理）酶降解法（氨肽酶、羧肽酶）质谱法（MS）—

首先修饰肽链中的极性基团，如氨基的乙酰化（醋酸酐）、OH、COOH等的甲基化（CH3I）。经质谱仪获得蛋白质的气相离子

MS/MS测序一般在25AA左右

适于微量多肽<10-12mol根据核苷酸序列推定法

用待测蛋白作抗原免疫动物获得抗体，用抗体沉淀合成此蛋白的核糖体，从中分离mRNAcDNA推测蛋白质序列电喷射电离

利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠（跨切口重叠），拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序。一级结构测定步骤（1）

测定蛋白质分子中多肽链的数目

（2）拆分蛋白质分子中的多肽链（3）断裂多肽链内的二硫键

（4）

测定多肽链的氨基酸组成

（5）

分析多肽链的N末端和C末端（6）多肽链部分裂解成肽段

（7）测定各个肽段的氨基酸顺序

（8）确定肽段在多肽链中的顺序

（9）确定多肽链中二硫键的位置A法水解得到四个小肽：

A1Ala-PheA2Gly-Lys-Asn-TyrA3Arg-TyrA4His-Val重叠结构拼凑情况：A1Ala-PheB1Ala-Phe-Gly-LysA2Gly-Lys-Asn-TyrB2Asn-Tyr-ArgA3Arg-TyrB3Tyr-His-ValA4His-ValB法水解得到3个小肽：

B1Ala-Phe-Gly-LysB2Asn-Tyr-ArgB3Tyr-His-Val一级结构测定步骤（1）

测定蛋白质分子中多肽链的数目

（2）拆分蛋白质分子中的多肽链（3）断裂多肽链内的二硫键

（4）

测定多肽链的氨基酸组成

（5）

分析多肽链的N末端和C末端（6）多肽链部分裂解成肽段

（7）测定各个肽段的氨基酸顺序

（8）确定肽段在多肽链中的顺序

（9）确定多肽链中二硫键的位置一般采用胃蛋白酶处理含有二硫键的多肽链(切点多；酸性环境下防止二硫键发生交换)。将所得的肽段利用Brown及Hartlay的对角线电泳技术进行分离。然后同其它方法分析的肽段进行比较，确定二硫键的位置。+-+-第二向第一向abBrown和Hartlay对角线电泳图解pH6.5图中a、b两个斑点是由一个二硫键断裂产生的肽段3、蛋白质一级结构测序的意义判断蛋白质三级结构洞悉蛋白质功能有助于疾病诊断与治疗蛋白质具有一条或数条多肽链,但并不是松散的。而是在三维空间上有特定的走向和排布，即有特定的空间结构（三维结构），这种空间结构就是蛋白质的构象。

二、蛋白质的构象二、蛋白质的构象（一）构型与构象1.构型：是指不对称碳原子上相连的各原子或取代基团的空间排布。构型的转变必定伴随着共价键的断裂和重组。2.构象：指相同构型的化合物中，与碳原子相连的各原子或取代基团在单键旋转时形成的相对空间排布。构象的改变不需要共价键的断裂。二、蛋白质的构象（二）蛋白质的构象

蛋白质的构象即蛋白质的高级结构，是指在一级结构的基础上，蛋白质分子的多肽链按一定方式折叠、盘绕或组装成特有的空间结构。

肽键（peptidebond）肽键的特点是氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。在大多数情况下，以反式结构存在。组成肽键的原子处于同一平面。C=N

0.127nm键长=0.132nmC-N

0.148nm肽平面：构成肽键的四个原子（C、O、N、H）和与之相连的两个α碳原子都处在同一个平面内，此刚性结构的平面称肽平面或酰氨平面。相邻的肽平面构成二面角酰胺平面与α-碳原子的二面角（φ和ψ

）

二面角

两相邻酰胺平面之间，能以共同的Cα为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称作二面角，亦称构象角。完全伸展的多肽主链构象α-碳原子酰胺平面Φ=1800，ψ=1800Φ=00，ψ=00的多肽主链构象酰胺平面Φ=00，ψ=00侧链非键合原子接触半径

从理论上讲，蛋白质中的所有Cα-C和Cα-N单键都能自由旋转而形成无数构象，但天然蛋白质分子中只存在少数构象，其原因是：

1、肽平面只能以Cα为顶点旋转；

2、分子中的原子以反式排列最为稳定；

3、R侧链基团的空间位阻效应。三、蛋白质的二级结构蛋白质的二级(Secondary)结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。主要有-螺旋、-折叠、-转角、无规则卷曲。维系蛋白质二级结构的力：氢键α-螺旋结构是Pauling等人1951年提出的。二面角：Φ=-57°Ψ=-47°是蛋白质中最常见、含量最丰富的二级结构，在球状及纤维状蛋白质中广泛存在。1、α-螺旋（α－helix）特征：1、每隔3.6个AA残基螺旋上升一圈，螺距0.54nm;两个氨基酸之间的距离为0.15nm;2、螺旋体中所有氨基酸残基R侧链都伸向外侧，链中的全部>C=O和>N-H几乎都平行于螺旋轴;3、每个氨基酸残基的>N-H与前面第四个氨基酸残基的>C=O形成氢键，肽链上所有的肽键都参与氢键的形成。

4、多肽链中存在脯氨酸时，α-螺旋中断，并产生一个“结节”

（1）

α－螺旋（α－helix）CHCH2CH2CH2=-57、=-48形成因素：与ＡＡ组成和排列顺序直接相关。多态性：多数为右手（较稳定），亦有少数左手螺旋存在（不稳定）；存在尺寸不同的螺旋。

常用3.613-螺旋代表α-螺旋，3.6指每圈螺旋包括3.6个氨基酸残基，13表示氢键封闭的环内含有13个原子。其它螺旋形式：310-螺旋和π-螺旋（4.416—螺旋）right-handedhelixleft-handedhelixR侧链对α-螺旋的影响:

R侧链的大小和带电性决定了能否形成α-螺旋以及形成的α-螺旋的稳定性。

①

多肽链上连续出现带同种电荷基团的氨基酸

残基，则由于静电排斥，不能形成链内氢键，从而不能形成稳定的α-螺旋。②

Gly的Φ角和Ψ角可取较大范围，在肽中连续存在时，使形成α-螺旋所需的二面角的机率很小，不易形成α-螺旋。③

R基大（如Ile）不易形成α-螺旋

④

Pro中止α-螺旋。

⑤

R基较小，且不带电荷的氨基酸利于α-螺旋的形成。

（2）-折叠

-pleatedsheet也是1951年Pauling等人提出的。β-折叠片的特点：多肽链主链处于较伸展的曲折形式（锯齿状），相邻肽链之间或同一肽链的不同肽段借助氢键彼此连成片状结构（主链的N－H和C=0之间形成氢键）。氢键与肽链的长轴接近垂直。侧链R基交替地分布在片层平面的两侧。-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。反平行的重复周期（肽链同侧两个相邻的同一基团之间的距离）为0.7nm，平行的为0.65nm。（2）-折叠-折叠存在于球状及纤维状蛋白质（-角蛋白）中。NNN平行式反平行式CNN（3）-转角

-turn在-转角部分，由四个氨基酸残基组成;弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O和第四个残基的–N-H之间形成氢键，形成一个稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子表面。（4）无规则卷曲

没有一定规律的自由盘曲，往往是酶的结合部位。核糖核酸酶分子中的二级结构α-螺旋β-折叠β-转角无规卷曲示例：纤维状蛋白角蛋白胶原蛋白-角蛋白（头发）-角蛋白（丝心）弹性蛋白

一根毛发周围是一层鳞状细胞(scaIecell)，中间为皮层细胞(corticalcelI)。皮层细胞横截面直径约为20m。在这些细胞中，大纤维沿轴向排列。所以一根毛发具有高度有序的结构。毛发性能就决定于—螺旋结构以及这样的组织方式。—角蛋白是毛发的主要蛋白三股右手螺旋向左缠绕原纤维9+2电缆式排列成微原纤维（8nm）聚合成大纤维毛发的结构单元卷发(烫发)的生物化学基础永久性卷发(烫发)是一项生物化学工程(biochemicalengineering),—角蛋白在湿热条件下可以伸展转变为—构象，但在冷却干燥时又可自发地恢复原状。这是因为—角蛋白的侧链R基一般都比较大，不适于处在—构象状态，此外—角蛋白中的螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联，这些交联键也是当外力解除后使肽链恢复原状(—螺旋构象)的重要力量。这就是卷发行业的生化基础。丝心蛋白(fibroin)：这是蚕丝和蜘蛛丝的一种蛋白质。丝心蛋白具有抗张强度高，质地柔软的特性，但不能拉伸。丝心蛋白是典型的反平行式-折叠片，多肽链取锯齿状折叠构象。天然的-角蛋白除了丝心蛋白外，还在大多数鸟类、爬行动物的羽毛、皮肤、爪及鳞片中存在。有大侧链的AA存在，处于无规则区域，增加了伸展度。四、超二级结构和结构域1、超二级结构：是指蛋白质中相邻的二级结构单元组合在一起，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。已知的超二级结构有三种基本组合形式：αα、βXβ

和βββ。超二级结构（作为纤维状蛋白的主要结构元件）

Rossman折叠

（

-螺旋束）-meanderGreekkeytopologyrare(回形拓扑结构)(–曲折)-hairpin(-发夹)四、超二级结构和结构域2、结构域：多肽链在二级结构或超二级结构的基础上，进一步卷曲折叠形成几个相对独立、近似球形的三维实体。超二级结构和结构域是组成蛋白质三级结构的结构单元结构域这一折叠层次的出现不是偶然的具有结构上的意义具有功能上的意义结构域是在大的蛋白质分子内部所形成的两个或多个在空间上可以明显区分的局部区域。

结构域具有独特的空间构象；与分子整体以共价键相连；并承担特定的生物学功能；一个蛋白质分子中结构域之间可以相同或不同。丙酮酸激酶结构域4α/β结构域

3-P-甘油醛脱氢酶结构域2α+β结构域木瓜蛋白酶结构域1无规则卷曲+α-螺旋结构域木瓜蛋白酶结构域2无规则卷曲+β-回折结构域卵溶菌酶的三级结构中的两个结构域-螺旋-转角-折叠二硫键结构域1结构域2五．蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(TertiaryStructure)是指在二级结构、超二级结构和结构域基础上，肽链的不同区段侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。维系这种特定结构的力主要有二硫键、氢键、疏水键（疏水作用）、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。肌红蛋白的三级结构哺乳动物肌肉中储存氧和运输氧的结构蛋白由一条多肽链组成，含153个氨基酸残基，球状分子，有一个血红素辅基。全链折叠成八段α-螺旋，整个分子呈一种外圆中空结构，血红素辅基埋在中间。具有极性的氨基酸侧链分布在分子外部，疏水基团藏在分子内部，因此肌红蛋白是水溶性的。1963年，Kendrew；肌红蛋白X晶体分析分三个阶段完成：

X-射线结晶学分析的三个阶段(揭示原子空间位置)：在3mol/L的硫酸铵沉淀得到结晶体。

1957，分辨率0.6nm多肽主链的折叠和走向

1959，分辨率0.2nm可以辨认分子的侧链基团

1962，分辨率0.14nm识别所有的氨基酸固定血红素辅基；保护血红素铁Fe(Ⅱ)免遭氧化（分子内部的疏水环境）；通常情况下,氧使二价铁氧化;血红素单独也使其氧化；在肌红蛋白分子内部,不易被氧化,由于当结合氧时发生暂时性电子重排,氧被释放后铁仍处于亚铁态,能与另一氧分子结合.为O2提供一个合适的结合部位肌红蛋白和血红蛋白在进化中形成的多肽微环境的作用：

蛋白质不能直接与氧发生可逆结合过渡金属的低氧态（特别是Fe2+和Cu+）具有很强的结合氧的倾向肌红蛋白和血红蛋白选择了Fe2+作为氧结合部位铁原子可以是亚铁或高铁氧化态。只有亚铁态的蛋白质才能结合O2。某些节肢动物的血蓝蛋白中结合氧的是Cu+血红素辅基血红素辅基位于一个疏水洞穴中，这样可避免其亚铁离子被氧化。亚铁离子与卟啉形成4个配位键，第五个配位键与93位His结合，空余的一个配位键可与氧可逆结合。六、蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构(QuaternaryStructure)是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位Subunit，它一般由一条肽链构成，但有的亚基由两条或多条多肽链组成，这些多肽链间多以二硫键相连。亚基单独存在时无生物学活性。维持亚基之间的化学键主要是疏水作用。由2个或多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白。由1条肽链组成仅具有三级结构的蛋白质称为单体蛋白。维持蛋白质四级结构的作用力同三级结构。血红蛋白的四级结构：血液中运输O2和CO2的功能，血红蛋白还能和H+结合，从而可以维持体内pH。由四个亚基组成的多聚体（α2β2），分子量65000α链由141个AA残基组成，β链由146个AA残基组成。每一亚基三级结构与肌红蛋白相似。人在不同的发育阶段血红蛋白的种类不同，

成人：HbA：α2β298%，

HbA2：α2δ22%

胎儿：HbFα2γ2当一个亚基与氧结合后，会引起四级结构的变化，使其它亚基对氧的亲和力增加，结合加快。反之，一个亚基与氧分离后，其它亚基也易于解离。这有利于运输氧。

别构蛋白：蛋白质分子中不止有一个配基的结合部位（活性部位），还有别的配基的结合部位（别构部位）。别构蛋白都有别构效应。别构效应：蛋白质与配基结合后改变蛋白质的构象，进而改变蛋白质的生物活性的现象。别构蛋白的结构特点都是寡聚蛋白质，有四级结构。分子中每个亚基上都有活性部位，或者还有别构部位；某些蛋白质的活性部位和别构部位分属不同的亚基。不同亚基各部位之间存在相互