生物大分子的结构与功能专家讲座

生物大分子的结构与功能专家讲座第1页第一篇

生物大分子结构与功效蛋白质protein核酸nucleicacid多糖酶enzyme生物大分子的结构与功能专家讲座第2页第一章

蛋白质结构与功效proteinPro,Pr,P生物大分子的结构与功能专家讲座第3页

蛋白质是生物体基本组成成份之一，几乎参加了生命活动全部过程。

含量：约占固体成份近1/2（45%）种类：一个真核细胞达数千种，每一个都有其特定结构与功效分布广生物大分子的结构与功能专家讲座第4页第一节蛋白质分子组成碳、氢、氧、氮

、硫（C、H、O、N、S

）以及磷、铁、铜、锌、碘、硒元素组成:

蛋白质平均含氮量（N%）：16%∴蛋白质含量=含氮克数×6.25（凯氏定氮法）生物大分子的结构与功能专家讲座第5页氨基酸通式一、基本组成单位——氨基酸(aminoacid,AA)CCOOHHRH2N参加编码蛋白质基本氨基酸，只有20种。1.

20种AA中除Pro外，与羧基相连α-碳原子上都有一个氨基，因而称α-氨基酸。2.

不一样α-AA，其R侧链不一样。氨基酸R侧链对蛋白质空间结构和理化性质有主要影响。3.

除GlyR侧链为H原子外，其它AAα-碳原子都是不对称碳原子，可形成不一样构型，因而含有旋光性。生物大分子的结构与功能专家讲座第6页组成人体蛋白质氨基酸都为L-α-AA（Gly,Pro除外）。生物大分子的结构与功能专家讲座第7页氨基酸分类按侧链结构和理化性质可分为：非极性、疏水性氨基酸极性、中性氨基酸

芳香族氨基酸

酸性氨基酸碱性氨基酸生物大分子的结构与功能专家讲座第8页甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00缬氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

异亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30支链氨基酸亚氨基酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸ValLeuIle苯丙氨酸Phe芳香族氨基酸脯氨酸Pro吡咯烷环--杂环氨基酸生物大分子的结构与功能专家讲座第9页色氨酸

tryptophanTrpW

5.89丝氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTyrY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

苏氨酸

threonineThrT5.602.极性中性氨基酸含酰胺基氨基酸色氨酸Trp酪氨酸Tyr苯丙氨酸phenylalanine

PheF5.48芳香族氨基酸吲哚环--杂环氨基酸酪氨酸Tyr丝氨酸苏氨酸SerThr羟基氨基酸

半胱氨酸

蛋氨酸

Cys

Met含硫氨基酸天冬酰胺谷氨酰胺GlnAsn生物大分子的结构与功能专家讲座第10页天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97

谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22

赖氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76组氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.碱性氨基酸εδγβδ-胍基咪唑基—杂环氨基酸δγβγβ生物大分子的结构与功能专家讲座第11页

1968年美国Dudrick，在研究人体营养学工作中，利用结晶氨基酸配出了氨基酸输液，挽救了很多病人生命。所以氨基酸营养输液是继“疫苗”、“维生素”、“抗生素”之后，被誉为二十世纪医疗史上四个里程碑。我国氨基酸类药品发展1953年药典，1960年药典都为0；1977年药典为4种；1985年药典为3种；1990年药典为5种；1995年药典为12种；1998年增补版药典为26种；年药典原料药22种，制剂4种。生物大分子的结构与功能专家讲座第12页合理使用氨基酸输液（1）营养不良用氨基酸。这类氨基酸是以必需氨基酸、半必需氨基酸和非必需氨基酸按适当配比组成，并含有部分碳水化合物、维生素、电解质等，可促进体内蛋白代谢正常，纠正其负平衡。用于各种疾病引发低蛋白血症，以及手术、大面积烧伤、严重创伤等引发氨基酸不足。

（2）肝病用氨基酸。惯用这类氨基酸注射液有支链氨基酸3H注射液、14氨基酸-800注射液、6氨基酸-520注射液、6合氨基酸注射液（肝醒灵）、肝安注射液、19复合氨基酸注射液等。主要用于急性、亚急性、慢性重症肝炎，活动性慢性肝炎及肝硬化、肝昏迷，还可用于肝胆手术前后，能显著提升血浆支链氨基酸浓度，提升血清白蛋白含量，使负氮平衡很快转为正氮平衡。

（3）肾衰用氨基酸。当前国内用于肾衰是由8种必需氨基酸添加适量组氨酸配制而成氨基酸注射液。如复合氨基酸9R注射液，可提升体内必需氨基酸含量，使储留在体内尿素氨合成为非必需氨基酸而再利用，缓解尿毒症症状。

（4）代血浆用氨基酸。临床应用有低分子右旋糖酐氨基酸注射液。本品除可维持血容量及机体所需营养成份外，有降低血液粘度，改进微循环，预防红细胞凝集作用。主要用于创伤或外科手术中，为及时抢救严重失血性休克患者，以填补代血浆不具营养成份缺点。生物大分子的结构与功能专家讲座第13页氮平衡有以下三种情况；1，氮平衡.摄入氮等于排出氮叫做总氮平衡.这表明体内蛋白质合成量和分解量处于动态平衡.普通营养正常健康成年人就属于这种情况.2，正氮平衡.摄入氮大于排出氮叫做正氮平衡.这表明体内蛋白质合成量大于分解量。生长久儿童少年，孕妇和恢复期伤病员等就属于这种情况.所以，在这些人饮食中，应该尽可能多给些含蛋白质丰富食物.3，负氮平衡.摄入氮小于排出氮叫做负氮平衡，即由食氮量少于排泄物中氮量。这表明体内蛋白质合成量小于分解量.慢性消耗性疾病，组织创伤和饥饿等就属于这种情况.蛋白质摄入不足，就会造成身体消瘦，对疾病抵抗力降低，患者伤口难以愈合等.当摄入氨基酸少于消耗氨基酸时，将物摄入出现如营养不良、腰酸背痛、头昏目眩、体弱多病、代谢功效衰退等症状。生物大分子的结构与功能专家讲座第14页氨基酸理化性质1.两性解离及等电点

在某一溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子趋势及程度相等，呈电中性，此时该溶液pH值即为该氨基酸等电点(isoelectricpoint，pI)。生物大分子的结构与功能专家讲座第15页

含有共轭双键芳香族氨基酸Trp,Tyr

最大吸收峰在280nm波长附近。2.紫外吸收性质生物大分子的结构与功能专家讲座第16页

该蓝紫色化合物在570nm波优点有最大吸收，可用于氨基酸定量分析。3.茚三酮反应蓝紫色化合物生物大分子的结构与功能专家讲座第17页二、肽与肽键

(peptideandpeptidebond)二肽寡肽；多肽;蛋白质。肽键氨基酸残基(residue)生物大分子的结构与功能专家讲座第18页生物大分子的结构与功能专家讲座第19页三、生物活性肽(bioactivepeptide)谷胱甘肽（glutathione,GSH）多肽类激素

如催产素、加压素、血管担心素、促肾上腺皮质激素、促甲状腺素释放激素、促性腺激素释放激素等神经肽（neuropeptide）如脑啡肽、β-内啡肽、强啡肽、孤啡肽、P物质、神经肽Y等与吗啡受体结合，产生跟吗啡、鸦片剂一样有止痛和欣快感

.生物大分子的结构与功能专家讲座第20页谷胱甘肽（glutathione,GSH）还原型氧化型γ-肽键(1)体内主要还原剂保护蛋白质和酶分子中巯基免遭氧化，使蛋白质处于活性状态。

(2)谷胱甘肽巯基作用能够与致癌剂或药品等结合,从而阻断这些化合物与DNA、RNA或蛋白质结合，保护机体免遭毒性损害。生物大分子的结构与功能专家讲座第21页促甲状腺素释放激素（3肽）

由下丘脑分泌，促进腺垂体分泌促甲状腺素。生物大分子的结构与功能专家讲座第22页含量低、活性高、作用广泛而又复杂,在体内调整各种多样生理功效,如痛觉、睡眠、情绪、学习与记忆生物大分子的结构与功能专家讲座第23页血管担心素Ⅱ是一个经典主要心血管活性多肽,其一级结构为:NH2-Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-OH.它作用于Ⅰ型受体(ATⅠ)产生缩血管作用,作用于Ⅱ型受体(ATⅡ),则引发血管扩张,反抗自己缩血管作用.这种同一分子,作用于不一样受体,产生相互对立和拮抗效应现象已引发科学家关注对AngⅡ在溶液中构象作了探讨.AngⅡ在溶液中构象不稳定,其中已经提出构象有螺旋、折叠、转角AngⅡ这种柔性无规构象,适合其面对不一样受体时选择不一样构象,进而发挥不一样生理功效.生物大分子的结构与功能专家讲座第24页第二节蛋白质分子结构蛋白质是氨基酸经过肽键相连形成含有三维结构生物大分子。普通将蛋白质分子结构分为四个层次来学习（空间）。Ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase理论上蛋白质有没有穷尽结构，实际上只有有限模块生物大分子的结构与功能专家讲座第25页一、蛋白质一级结构(primarystructure)

蛋白质一级结构就是蛋白质多肽链中氨基酸残基排列次序。主要化学键是肽键，有还包含二硫键。一级结构并不是空间结构唯一决定原因生物大分子的结构与功能专家讲座第26页

丝氨酸蛋白酶抑制剂家族组员中一级结构成对相同度有时低到25%，不过他们保守关键在二级和三级结构上依然是非常相同。生物大分子的结构与功能专家讲座第27页二、蛋白质二级结构(secondarystructure)

蛋白质二级结构是指多肽链主链骨架中若干肽单元，各自沿一定轴盘旋或折叠，并以氢键为主要次级键而形成有规则或无规则构象，如α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲等。蛋白质二级结构普通不包括氨基酸残基侧链构象。二级结构主要结构单位——肽单元（peptideunit）二级结构主要化学键——氢键(hydrogenbond)生物大分子的结构与功能专家讲座第28页肽单元（peptideunit）

肽键与相邻两个α-C原子所组成残基，称为肽单元、肽单位、肽平面或酰胺平面(amideplane)。它们均位于同一个平面上，且两个α-C原子呈反式排列。生物大分子的结构与功能专家讲座第29页

肽单元含有这么一些特征：

(1)早在1925年，Pauling等人就发觉，肽键中C-N键长0.132nm，比相邻C-N单键(0.147nm)短，而较普通C=N双键(0.128nm)长。可见，肽键中-C-N-键性质介于单、双键之间，含有部分双键性质，因而不能旋转，这就将其固定在一个平面之内。生物大分子的结构与功能专家讲座第30页

(2)肽键C及N周围三个键角之和均为360°，说明都处于一个平面上，也就是说肽单元六个原子基本上同处于一个平面，是一个刚性平面，这就是肽键平面。生物大分子的结构与功能专家讲座第31页

(3)肽键中C-N既然含有双键性质，就会有顺反不一样立体异构，已证实肽单元两个α-碳原子呈反向分布。生物大分子的结构与功能专家讲座第32页

肽链中能够旋转只有α-碳原子所形成单键，此单键旋转决定两个肽键平面位置关系，于是肽平面成为肽链盘波折叠基本单位。生物大分子的结构与功能专家讲座第33页α-螺旋

(α-helix)β-折叠(β-pleatedsheet)β-转角

(β–turnorβ-bend)无规卷曲

(randomcoil)

肽单元上Cα所连两个单键旋转角度，决定两个相连肽单元相对空间位置，因为肽平面和氨基酸残基侧链R基对多肽链构象限制作用，二级结构只有以下几个主要形式：生物大分子的结构与功能专家讲座第34页①多个肽平面经过Cα旋转，相互之间紧密盘曲成稳固右手螺旋。

α-helix生物大分子的结构与功能专家讲座第35页

② 主链螺旋上升，每3.6个氨基酸残基上升一圈，螺距0.54nm。肽平面和螺旋长轴平行。α-helix生物大分子的结构与功能专家讲座第36页

③相邻两圈螺旋之间借肽键中羰基氧(C＝O)和亚氨基氢(NH)形成许多链内氢键，即每一个氨基酸残基中亚氨基氢和前面相隔三个残基羰基氧之间形成氢键，这是稳定α-螺旋主要化学键。α-helix生物大分子的结构与功能专家讲座第37页氢键对于生物高分子含有尤其主要意义

氢键是分子间作用力一个，是一个永久偶极之间作用力，氢键发生在已经以共价键与其它原子键合氢原子与另一个原子之间（X-H…Y），通常发生氢键作用氢原子两边原子（X、Y）都是电负性较强原子。

N—H…

:O（8kJ/mol或1.9kcal/mol）生物大分子的结构与功能专家讲座第38页

④肽链中氨基酸残基侧链R基，分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷均会影响α-螺旋形成。α-helix生物大分子的结构与功能专家讲座第39页

①是肽链相当伸展结构，肽平面之间折叠成锯齿状，相邻肽平面间呈110°角。②依靠两条肽链或一条肽链内两段肽链间羰基氧与亚氨基氢形成氢键，使构象稳定。也就是说，氢键是稳定β-折叠主要化学键。

β-pleatedsheet生物大分子的结构与功能专家讲座第40页

③两段肽链能够是平行，也能够是反平行。即前者两条链从N端到C端是同方向，后者是反方向。β-折叠结构形式十分多样，正、反平行还能够相互交替。平行β-折叠结构中，两个残基间距为0.65nm；反平行β-折叠结构，则间距为0.7nm。

生物大分子的结构与功能专家讲座第41页

④氨基酸残基侧链R基分布在片层上方或下方。生物大分子的结构与功能专家讲座第42页β-折叠，α-helix动态改变生物大分子的结构与功能专家讲座第43页β–turn蛋白质分子中，肽链经常会出现180°回折，在这种回折角处构象就是β-转角(β-turn)或称β-折角(β-bend)。β-转角中，第一个氨基酸残基羰基氧与第四个残基亚氨基氢形成氢键，从而使结构稳定。氢键生物大分子的结构与功能专家讲座第44页randomcoil

无规卷曲泛指那些不能被归入明确二级结构如折叠或螺旋多肽区段。实际上这些区段大多数既不是卷曲，也不是完全无规。这些“无规卷曲”也像其它二级结构那样是明确而稳定结构，不过它们受氨基酸残基侧链R基相互作用影响很大。这类有序非重复性结构经常组成酶活性部位和其它蛋白质特异功效部位。存在二级结构与三级结构域之间规律性-氨基酸侧链稳定保守相互作用（保守侧链相互作用区）。蛋白质进化是以蛋白质生理功效为基础。生物大分子的结构与功能专家讲座第45页模体是含有特殊功效超二级结构在许多蛋白质分子中，可发觉二个或三个含有二级结构肽段，在空间上相互靠近，形成一个有规则二级结构组合，被称为超二级结构。二级结构组合形式主要有3种：αα，βαβ，ββ

。生物大分子的结构与功能专家讲座第46页

许多蛋白质分子中能够有二个或三个含有二级结构肽段，在空间位置上相互靠近，形成特殊空间结构，称其为“模体”（motif）。模体是含有特殊功效超二级结构生物大分子的结构与功能专家讲座第47页三、蛋白质三级结构(tertiarystructure)

蛋白质三级结构是指多肽链在二级结构基础上,因为氨基酸残基侧链R基相互作用深入盘曲或折迭而形成特定构象。也就是整条多肽链中全部原子或基团在三维空间排布位置。

肌红蛋白(myoglobin,Mb)一条长为153个氨基酸多肽链和一个血红素辅基组成。共有8段-螺旋结构(A-H）功效:储存O2生物大分子的结构与功能专家讲座第48页血红素结构式肌红蛋白结合氧示意图生物大分子的结构与功能专家讲座第49页

蛋白质三级结构形成和稳定主要靠次级键，包含氢键、盐键、疏水键以及范德华力等。另外，一些蛋白质中二硫键也起着主要作用。二硫键生物大分子的结构与功能专家讲座第50页

结构域(domain):大分子蛋白质三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状区域，各自折叠得较为紧密，而且行使各自功效。

切割结构域单独研究是惯用方法。生物大分子的结构与功能专家讲座第51页

帮助新生蛋白质正确折叠、装配、跨膜运输和转位，阻止蛋白质变性和聚集，参加错误折叠蛋白质水解，抑制错误折叠蛋白质分泌。分子伴侣（chaperon）1.热休克蛋白Heatshockproteins,HSPs2.伴侣蛋白；3.核质蛋白生物大分子的结构与功能专家讲座第52页1.很多蛋白质折叠或者是在高温失活后（即所谓热休克），都通常需要分子伴侣帮助到达或恢复到其自然状态。分子伴侣并不是只在热休克时才出现，它们一直存在于细胞内。蛋白质在折叠时，总体来说是朝着降低能量方向进行。不过有时候它会进入所谓“能井”中。这些状态并非其能量最低状态，不过蛋白质却因为缺乏外源能量而不能越出能井，或者是要很长时间才能做到。这时分子伴侣会发挥其作用，帮助蛋白质折叠回正确状态并加速这一过程。从另一个角度看，全部分子伴侣都能识别疏水性区域。因为自然状态下蛋白质会隐藏其疏水性区域，只有在不正确折叠情况下才暴露出这些区域。分子伴侣便依靠疏水性作用与其底物结合，发挥作用。生物大分子的结构与功能专家讲座第53页伴侣蛋白在蛋白质折叠中作用生物大分子的结构与功能专家讲座第54页蛋白质折叠相关疾病蛋白质翻译是在ER核糖体上进行。经过Sec61复合物，未折叠多肽链转运到ER腔内。在ER腔内这些多肽链通常先进行N-端糖基化修饰，进而折叠成二级及三级结构，最终被二硫键固定。ER腔内氧化环境，大量分子伴侣和折叠酶对ER执行功效至关主要，这些分子伴侣和折叠酶能够提升蛋白质折叠效率，确保只有正确折叠蛋白才能转运到高尔基体。ER是一个非常敏感细胞器，一旦内环境稳态破坏，蛋白质就无法进行正确折叠，包含：①缺乏分子伴侣或细胞能量；②Ca2+缺乏；③氧化还原环境破坏；④蛋白质变异；⑤二硫键降低[5]。越来越多错误折叠蛋白在内质网腔聚积从而引发内质网应激endoplasmicreticulumstress，ERS）因为各种诱因会造成内质网应激，比如缺氧、缺血、高脂、高糖、紫外线照射、缺血再灌注等，所以，包括到内质网应激疾病几乎涵盖了各个系统[，包含循环系统疾病如心功效不全、冠状动脉粥样硬化；内分泌系统如糖尿病；肾脏系统如肾功效不全；神经系统疾病如脑梗塞、脑出血；眼科疾病如白内障、青光眼等。内质网应激中首要反应就是未折叠蛋白反应内质网应激诱导凋亡生物大分子的结构与功能专家讲座第55页四、蛋白质四级结构（quaternarystructure）亚基(subunit)：由一条多肽链缠绕形成含有独立三级结构蛋白质。血红蛋白四级结构示意图

主要稳定原因：氢键、离子键

由两个或两个以上亚基之间彼此以非共价键相互作用形成更为复杂空间构象，称为蛋白质四级结构。生物大分子的结构与功能专家讲座第56页功效多聚体实例，凋亡，炎症复合体生物大分子的结构与功能专家讲座第57页生化课中将会接触几个超大蛋白复合体核糖体（真核生物49+33种蛋白质）P295氧化呼吸链复合体I,39蛋白质P161生物大分子的结构与功能专家讲座第58页血红蛋白结构示意图生物大分子的结构与功能专家讲座第59页蛋白质结构生物大分子的结构与功能专家讲座第60页蛋白质sector结构蛋白质进化过程-结构改变与功效相互适应过程。所以蛋白质进化是在三维结构基础上进行。序列划分保守氨基酸较少氨基酸，功效结构相同。提出了以功效划分保守亚三级结构：SECTOR.生物大分子的结构与功能专家讲座第61页ProteinSectors:

EvolutionaryUnitsOFThree-DimensionalStructure1.Thered,blue,andgreensectorsshowntogetheronthethreedimensionalstructure.2.allsectorsaresimilarityburiedintheproteincore.3.BiochemicalIndependence4.SECTOR是蛋白质进化基本单元。生物大分子的结构与功能专家讲座第62页

按组成成份：

单纯蛋白（仅含氨基酸）结合蛋白（单纯蛋白+辅基）

按形状分：球蛋白纤维蛋白按功效分：蛋白质家族-拥有保守SECTOR功效分区不过序列保守性较差。五、蛋白质分类网址：pfam.sanger.ac.uk生物大分子的结构与功能专家讲座第63页第三节蛋白质结构与功效关系生物大分子的结构与功能专家讲座第64页一、蛋白质一级结构与功效关系

蛋白质一级结构是空间结构基础蛋白质一级结构决定蛋白质空间结构，进而决定蛋白质生物学功效。生物大分子的结构与功能专家讲座第65页Anfinsen经典试验变性复性核糖核酸酶生物大分子的结构与功能专家讲座第66页2.相同一级结构有相同或相同生物学功效B30B30B30生物大分子的结构与功能专家讲座第67页镰刀状红细胞性贫血:β亚基N端第6位氨基酸残基发生了改变，Glu→Val,这种变异起源于基因上遗传信息突变。正常DNA……TGTGGGCTTCTTTTTmRNA……ACACCCGAAGAAAAAHbAN端SerProGluGluLys异常DNA……TGTGGGCATCTTTTT

mRNA……ACACCCGUAGAAAAAHbSN端SerProValGluLys

分子病：蛋白质分子发生变异所造成疾病3.一级结构关键部位改变影响其生物学活性生物大分子的结构与功能专家讲座第68页在氧分压下降时HbS分子间相互作用，成为溶解度很低螺旋形多聚体，使红细胞扭曲成镰状细胞（镰变）。

红细胞镰变早期是可逆，给予氧可逆转镰变过程。但当镰变已严重损害红细胞膜后，镰变就变为不可逆，即使将这种细胞置于有氧条件下，红细胞仍保持镰状。镰变红细胞僵硬，变形性差，发生溶血。

生物大分子的结构与功能专家讲座第69页生物大分子的结构与功能专家讲座第70页生物大分子的结构与功能专家讲座第71页镰刀型红细胞正常红细胞生物大分子的结构与功能专家讲座第72页二、蛋白质空间结构与功效关系肌红蛋白（myoglobin,Mb）单体，153AA血红蛋白（hemoglobin,Hb）四聚体，α2β2(α2γ2,α2ε2)α:141AA,β(γ,ε):146AA生物大分子的结构与功能专家讲座第73页Mb与Hb氧合曲线比较◆氧饱和度=×100%◆Mb与氧气有着高度亲和力，其曲线为双曲线。◆与Mb相比，

Hb与氧气亲和力较低。其曲线为S形曲线，表明Hb中各个亚基与氧气亲和力不一致。Hb中第一个亚基与氧气结合后，将促进后续亚基与氧气结合。这是由Hb变构效应造成。其作用在于使Hb能够更有效地运输氧气。

MbO2MbO2+Mb~1mmHg生物大分子的结构与功能专家讲座第74页Hb变构效应也称别构效应协同效应

一个亚基与配体结合后，影响另一亚基与配体结合能力。促进——正协同效应抑制——负协同效应生物大分子的结构与功能专家讲座第75页O2血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环小孔中，继而引发肽链位置变动。生物大分子的结构与功能专家讲座第76页

ProteinsinMotion生物大分子的结构与功能专家讲座第77页（三）蛋白质构象改变与疾病蛋白质构象疾病：若蛋白质折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质构象发生改变，仍可影响其功效，严重时可造成疾病发生。生物大分子的结构与功能专家讲座第78页蛋白质构象改变造成疾病机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶淀粉样沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样沉淀病理改变。这类疾病包含：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症（阿尔兹海默病）、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。生物大分子的结构与功能专家讲座第79页蛋白质折叠病生物大分子的结构与功能专家讲座第80页疯牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引发含有传染性、遗传性神经退行性病变。

正常PrP水溶性强、对蛋白酶敏感，含有多个α-螺旋，称为PrPC。PrPC经过某种机制可转变成全为β-折叠PrP(称为PrPSC)。PrPSC水溶性差、对蛋白酶耐受、热稳定、而且能够传染给其它个体，并致使其它个体中正常PrPC经过某种机制重新折叠成PrPSC。而PrPSC能够相互聚集，形成淀粉样沉淀而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折叠正常疯牛病疯牛病中蛋白质构象改变数学主要性生物大分子的结构与功能专家讲座第81页疯牛病难以预防不含核酸而仅由蛋白质组成可自我复制并具感染性亚病毒因子。与普通蛋白质不一样，经120~130℃加热4小时，紫外线，离子照射，甲醛消毒，并不能把这种传染因子杀灭，对蛋白酶有抗性，但不能抵抗蛋白质强变性剂，如：苯酚、尿酸。

β片层结构多肽含有自聚集性质，能够自聚集形成纤维，为纳米材料提供了新研究思绪。

生物大分子的结构与功能专家讲座第82页蛋白质可设计时代到来。生物大分子的结构与功能专家讲座第83页

蛋白质是由氨基酸组成大分子化合物，其理化性质一、蛋白质理化性质

第四节蛋白质理化性质及其分离纯化一部分与氨基酸相同，如两性电离及等电点、紫外吸收、呈色反应等。也有一部分又不一样于氨基酸，如高分子量、胶体性质、沉淀、变性和凝固等。生物大分子的结构与功能专家讲座第84页蛋白质两性电离及等电点蛋白质等电点（pI）

在某一溶液中，蛋白质所带正负电荷相等，净电荷为零时，此时该溶液pH值即为该蛋白质等电点(isoelectricpoint，pI)。生物大分子的结构与功能专家讲座第85页蛋白质胶体性质

蛋白质分子量颇大，可自一万至百万之巨，故其分子大小已到达胶粒1～100nm范围之内。所以蛋白质溶液含有胶体溶液性质。稳定该亲水胶体原因是：水化膜、颗粒表面电荷。生物大分子的结构与功能专家讲座第86页胶体性质胶体中粒子会发生布朗运动。胶体在光照下能够观察到丁达尔效应。胶体粒子能够经过吸附离子而带有电荷，同种胶体粒子带有相同电荷。在电场中胶体出现电泳现象，同种胶体粒子会向某一极移动。胶体有介稳性：因为同种胶体粒子所带电性相同，在普通情况下，它们之间相互排斥妨碍了胶体粒子变大，使其不易聚集；另外，胶体粒子布朗运动也使得它们不易聚集而沉降。胶体能够经过滤纸，不能够经过半透膜。生物大分子的结构与功能专家讲座第87页

天然蛋白质在一些物理或化学原因作用下，其特定空间结构被破坏，从而造成理化性质改变和生物学活性丧失，称为蛋白质变性作用(denaturation)。变性主要是二硫键及非共价键断裂，并不包括一级结构氨基酸序列改变。蛋白质变性----吴宪最早提出

溶解度降低、溶液粘滞度增高、不轻易结晶、易被酶消化。变性原因：加热，乙醇等有机溶剂，强酸，强碱，重金属离子，生物碱等生物大分子的结构与功能专家讲座第88页蛋白质沉淀

蛋白质变性后，疏水基团暴露，相互之间轻易聚集而发生沉淀。值得注意是，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。生物大分子的结构与功能专家讲座第89页

引发蛋白质变性原因：物理原因：加热、加压、脱水、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波作用等化学原因：强酸、强碱、有机溶剂、尿素、重金属盐、生物碱试剂、表面活性剂(如SDS)等蛋白质变性应用：利用：高温、高压灭菌利用：低温保留酶、疫苗等，预防蛋白质变性。低温保留柜高压灭菌锅是否存在没有蛋白质生命形态。生物大分子的结构与功能专家讲座第90页

变性并非是不可逆改变，当变性程度较轻时，如去除变性原因，有蛋白质仍能恢复或部分恢复其原来构象及功效，变性可逆改变称为复性（renaturation）。变性轻易复性很困难生物大分子的结构与功能专家讲座第91页蛋白质吸收光谱及几个呈色反应蛋白质特征紫外吸收光波长—280nm

（主要是Trp、Tyr贡献）2.呈色反应——常可用于蛋白质定量双缩脲反应(BiuretReaction)两个或两个以上肽键在碱性条件下与Cu2+反应生成紫红色物质Folin-酚试剂反应蛋白质分子中Tyr在碱性条件下与酚试剂生成蓝色化合物茚三酮反应蛋白质分子中游离氨基和羧基与茚三酮加热生成蓝紫色化合物生物大分子的结构与功能专家讲座第92页盐析（saltprecipitation）：中性盐（硫酸铵等），分段盐析有机试剂沉淀：乙醇、丙酮，低温免疫沉淀：抗原-抗体电泳(electrophoresis):pI分子量大小

透析（dialysis）：半透膜层析（chromatography）：离子交换层析、亲和层析、凝胶柱层析离心、超速离心(ultracentrifugation)：沉降系数S蛋白质的分离和纯化生物大分子的结构与功能专家讲座第93页盐析

将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等中性盐加入蛋白质溶液中，中和蛋白质颗粒表面所带电荷，破坏其水化膜，造成蛋白质在水溶液中稳定原因被去除而沉淀。电泳

带电荷蛋白质等能够在电场中向相反方向泳动，称为电泳。藉此能够使蛋白质等得到分离。生物大分子的结构与功能专家讲座第94页电泳（electrophoresis）双向凝胶电泳技术生物大分子的结构与功能专家讲座第95页透析技术尿毒症（uremia）是指肾功效衰竭，因而使蛋白质消化后产物、尿素等身体废弃物无法排出，滞留体内所产生中毒现象。生物大分子的结构与功能专家讲座第96页层析chromatography

凝胶柱层析

离子交换层析亲和层析生物大分子的结构与功能专家讲座第97页超速离心生物大分子的结构与功能专家讲座第98页蛋白质纯化标准三步纯化，比如：his-反向his-离子交换。生物大分子的结构与功能专家讲座第99页小结氨基酸结构通式氨基酸三字母英文缩写氨基酸分类氨基酸连接方式蛋白质结构(1~4)、稳定作用键氨基酸和蛋白质理化性质生物大分子的结构与功能专家讲座第100页20种氨基酸中哪种分子量最小？哪些氨基酸是支链氨基酸？哪些氨基酸是芳香族氨基酸？哪些氨基酸是杂环氨基酸？哪些氨基酸是羟基氨基酸？哪些氨基酸是含酰胺基氨基酸？哪些氨基酸是含硫氨基酸？哪些氨基酸是酸性氨基酸？哪些氨基酸是碱性氨基酸？哪个氨基酸是亚氨基酸？哪些氨基酸是非极性、疏水性氨基酸？哪些氨基酸是极性、中性氨基酸？GlyVal,Leu,IlePhe,Tyr,TrpPro,His,TrpSer,Thr,TyrAsn,GlnCys,MetAsp,GluArg,Lys,HisPro生物大分子的结构与功能专家讲座第101页

生化词汇1.proteindenaturation2.GSH3.α-helix4.Isoelectricpoint(pI)5.peptidebond6.saltprecipitation7.β-pleatedsheet生物大分子的结构与功能专家讲座第102页思索题:1.蛋白质元素组成、基本组成单位，氨基酸成肽连接方式；熟悉氨基酸通式与结构特点；氨基酸三字母英文缩写。2.蛋白质1~4级结构定义及维系这些结构稳定