《生物化学》课件之一武汉大学张楚富

生物化学主讲教师:张楚富Chapter1生物化学导论生物化学是研究生命分子和生命化学反应的科学，是运用化学的原理在分子水平上解释生物学的科学。它的主要研究范围包括这样几个方面：生物分子的化学结构和三维构象；生物分子的相互作用；生物分子的合成与降解；能量的保存与利用；生物分子的组装和协调；遗传信息的贮存、传递和表达。

Section1生命、细胞和生物分子

分子是无生命的,然而分子却可以以适当的数目和方式构成生命。生命系统因有其特殊性质而与非生命系统不同。它们能生长、运动，能完成难以置信的代谢化学反应，能对环境的刺激作出应答以及能准确地进行自我复制。尽管生命存在着惊人的多样性、存在着生物结构和维持生命必需的机制的复杂性，但是生命的功能最终是可以用化学的原理来解释的。

一、生命系统的独特性质●生物最显著的性质是它们具有复杂的结构和高度的组织形式。●生命系统能活跃地进行能量转换，生物高度组织化的结构和生命活动的维持依赖于从环境捕获能量的能力。被生物利用的能量形式是特殊的生物分子。ATP和NADPH是其中最重要的富含能量的生物分子，代表着生物在化学上可利用的能量的贮存形式。●生命系统具有显著的自我复制能力。生物能一代一代地繁衍与它们自身相同的后代。

二、生命分子生命物质的元素组成明显不同于地球外壳元素的元素组成。H、O、C和N构成了人体原子总量的99%以上，其中大多数H和O以H2O形式出现。H、O、C和N的什么样的性质使其结合成适合于生命的化学？是它们通过共用电子对形成共价键的能力。此外，H、C、N和O是元素周期表中最轻的元素。由于共价键的强度与所涉及原子的原子量是成反比的，因此，H、C、N和O彼此间能形成最强的共价键。两种其他能形成共价键的元素磷和硫也在生物分子中起着重要的作用。

1、生物分子是含碳的化合物所有生物分子都含有碳。碳的优势是由于它通过共用电子对形成稳定的共价键方面的多面性。通常与碳以共价键相结合的原子是碳本身以及H、O和N（图1—1）。碳的共价键有两个特别值得注意的性质。一是碳与自身形成共价键的能力，另一个是被键合碳原子周围的四个共价键的四面体性质。这两种性质对于碳所形成的线性、分支以及环状的化合物的惊人多样性是极为重要的。这种多样性可因N、O和H原子的参与而进一步扩大。

2、生物分子是分级的

(1)代谢物和大分子无机物分子→（同化）转变成代谢物（氨基酸、糖、核苷酸、脂肪酸和甘油）→（通过共价）键构成大分子(蛋白质、多糖、DNA和RNA以及脂类)→（大分子间的相互作用导致）超分子复合物（酶复合物、核糖体、染色体和细胞骨架系统）（图1－2）(2)细胞器细胞器是生物分子等级中较高层次的一级。细胞器仅在真核生物细胞中发现。(3)膜膜是细胞和细胞器的边界（但将膜归为超分子装配体或者归为细胞器都不太适合，虽然它们具有两者共有的性质）。(4)细胞是生命的基本单位细胞是生命的单位，是唯一能展现生命特征（生长、代谢、刺激应答和复制）的最小实体。细胞可分为两种类型，即真核生物细胞和原核生物细胞。真核生物细胞具有复杂的内部结构。三、生物分子的特性反映它们对生命状态的适应1、生物大分子和它们的构件具有方向性生物大分子是由单位元件构筑而成的。蛋白质由氨基酸构成，核酸由核苷酸构成，多糖由单糖构成。这些构件分子是有极性的，即它们是不对称的。因此，从某种意义上说,它们是有“头”和有“尾”的。当这些构件分子组成生物大分子时，它们头-尾连结。于是，生物大分子聚合体也将是有头有尾的。因此，它们的结构应该是有“感应”（sense）的或者说是有方向的（图1－3）。2、生物大分子是信息分子

由于生物大分子对它们的结构及其组成元件具有感应，因此，只要构件单位的多样性或次序不是过分筒单或重复，它们的线性顺序就应含有特定信息的潜在能力。蛋白质和核酸的构件单位是以非显著重复方式排列的，它们的顺序是独特的。当把组成它们的构件单位以字母排列时，可以组成有意义的词语，然而并非所有生物大分子都含有信息。多糖往往由相同的单糖单位一次又一次地重复排列构成。这类同聚多糖不可能含有什么信息。

3、生物大分子具有特征性的三维结构任何一种分子结构都是独特的，并具有可区别的特有的性质。生物大分子，尤其是蛋白质，分子结构已经达到了其复杂性的极点。4、非共价作用力维持生物大分子的结构共价键把原子结合在一起形成分子，非共价作用力是分子内或分子间的原子之间的吸引。非共价作用力是弱的作用力，包括氢键、离子键、范德华力和疏水相互作用。这些作用力一般介于4–30kJ·mol-1范围。5、结构互补性决定生物分子的相互作用结构互补性是生物分子间识别的手段。生命的复杂而高度组织化的型式取决于生物分子彼此识别和相互作用的能力。如果一种分子的结构与另一种分子的结构是互补的，例如某种酶与它的专一性底物分子，那么这两种分子之间的相互作用就能准确地实现。结构互补性的原理是生物分子识别的基本要素.

6、生物分子的的识别是由弱的相互作用力介导的通过结构互补性所发生的生物分子识别事件是由前面所述的弱的非共价键作用力介导的。7、弱的作用力把生物限制在一个窄范围环境条件中生物大分子仅在窄的环境条件下(例如温度、离子强度以及酸-碱度等)才有功能上的活性。极端条件将破坏维持大分子复杂结构所必需的弱的作用力。这些复杂大分子的有序结构的丧失(也就是变性)伴随着功能的消失。Section2水在生物化学中，水存在的意义是显而易见的：①几乎所有生物分子随环境中水的物理和化学性质而呈现它们的形态。②大多数生物化学反应的介质是水,代谢反应的反应物和产物在细胞范围内和细胞间运输都依赖于水。③水本身活跃地参与支撑许多化学反应，水的离子化组分(H＋和OH－)往往作为真正的反应物参与反应。事实上，生物分子的许多功能基团的反应性取决于环境介质中的H＋和OH－的相对浓度。④水的氧化产生的分子氧(O2)是通过光合作用完成的。⑤水的离子化产物(H＋和OH－)是蛋白质、核酸以及膜的结构与功能的关键决定者。⑥在膜的内外两侧的氢离子浓度的差异代表了能量转化的生物学机制所必需的能化状态。一、水的结构单个水分子的两个氢原子共价地与氧原子结合，呈现一种非线性排列（图1－4a,b）。水的氢键形成具有协同的性质。这就是说，作为受体的氢键结合的水分子是一种比未键合的水分子更好的氢键供体。（同样，作为氢键供体的氢键结合的水分子也是一种更好的氢键受体）。因此，水分子之间氢键的形成有一种彼此支援的现象。1、冰的结构在普通的冰中（它是水的一般晶体形式），每个水分子都有四个以氢键结合的最邻近者(图1－5)在冰结构中，每个氢原子都与邻近的水分子的氧原子形成氢键，而氧原子作为氢键的受体能与来自两个不同水分子的氢原子形成氢键。2、液态水的结构由于液态水的每个分子约10－12秒重新定位一次，因此很少有实验技术能探测这些水分子的瞬间排列。在液态水中，分子间的这些氢键已变形。结果使连接分子的氢键网是无规则的和可变的；而且，这样的氢键网是不断地被打断和重新形成，因而液态水是由快速波动的三维网状的氢键结合的H2O分子构成(图1－6a)。二、水的溶剂特性溶解度取决于溶质分子与溶剂分子之间的相互作用力以及溶质分子之间的相互作用力。由于水具有高极性，因而使得它对于极性物质和离子物质是一种极好的溶剂(1-6b)。

三、疏水相互作用非极性物质（或者生物大分子的非极性功能基团）不易与水形成氢键。因此，这类化合物只能在水中极少溶解。当非极性物质或基团侵入液态水时，将会破坏原有液态水分子之间的氢键网，溶质周围的水发生大的重新排列。为了重新获得它们失去的氢键能，表面的水分子指向它们自身，以四面体氢键的方式形成一种封闭的、类似笼子的氢键网（图1-7）。环绕非极性溶质的水分子的有序化产生了不利于非极性溶质水化的自由能.因此非极性溶质趋向于从水相中排出。当非极性溶质彼此相遇而聚集时，它们所占据的空间的表面积小于它们各自单独占有空间的表面积之和。因此，非极性溶质的聚集能够减小所占空间的表面积，随之导致非极性溶质表面的水的有序化程度总量降低。换句话说，非极性溶质相互吸引、避开水的倾向是水分子有序度的减少（或者说混乱度增加）所产生的熵增所推动的。熵是一个系统有序程度的一种量度。任何系统的有序度的减少或者混乱度的增高都会伴随熵的增加。四、中极两性分子含有极性基团和非极性基团的化合物称为中级两性化合物（amphiphiles）。这类化合物既有亲水性又有疏水性。（图1－8）。因此，当中性两性化合物分子与水溶剂相互作用时，中极两性化合物趋向形成结构上有序的排列。胶束（或微团）（micelle）是由数千种中极两性化合物构成的小球（图1－9中极两性分子在水溶液中形成胶团.）。中极两性分子也能形成另一种有序的结构形式双分子层结构，与生物膜的结构相似。因此，中极两性化合物的这种特殊的性质是生物膜构成的基础。

五、溶质对水的性质的影响▲溶解物质的存在打乱了液态水的结构,使水的性质发生改变。生物机体内部的水与纯水很不相同。细胞内部和细胞周围的液体是被各种溶质充塞的，这些溶质包括从很小的无机离子到巨大的分子聚集体。▲溶质的浓度影响水的依数性（colligativeproperties）。依数性是溶液的一种物理性质，它取决于溶质的浓度而不是溶质的化学特性。例如，溶质的存在能降低水的冰点和升高水的沸点，因为溶质的存在使水分子更难以结成冰，也更难以从溶液逃溢出变成气态。▲渗透压也与溶质的浓度有关。当溶质与纯水被一层只允许水分子通过而不允许溶质通过的半透膜分开时，水移动进入到溶液中，以便使膜两侧的浓度趋于平衡。渗透（Osmosis）是溶剂从高浓度区（这里是纯水）向相对低的浓度区（含溶质的水）的移动。溶液的渗透压（Osmosispressure）是必需施加给溶液以阻止水向内流动的压力（图1－10）。这种压力与溶质的浓度成正比。▲当水溶液被一层允许水和溶质渗透的膜隔开时，水可以向内运动，溶质也可以从溶液中向外运动，直到膜两侧的溶质浓度达到相同为止。分子的这种随机运动叫做扩散（diffuse）。当平衡确立时，没有水和溶质的进一步净流动，虽然分子继续在运动。六、水的离子化和pH水是一种中性分子，只是具有很弱的离子化倾向。人们通常用下面的式子表达水的离子化：

H2O←→H＋＋OH—实际上，自由的H＋是不存在的，而是与水分子结合，以水合氢离子（H3O＋）的形式存在。质子可与一簇水分子结合形成具有H5O2＋、H7O3＋等等分子式的结构。为了简便，可以把这些离子形式合并以H＋代表。水合氢离子的质子可以很快地一个水分子跳跃到另一个水分子（图1-11）。氢键网为H＋的快速迁移提供了一条天然的路线。质子经氢键网快速迁移的质子跳跃（protonjumping）为生物学上许多重要的质子转移（例如快速的酸-碱反应）提供了解释。

根据水的离子化及其平衡常数，可以推导表达水溶液氢离子浓度的方程式：pH＝log(1/[H＋])＝–log[H＋]由于纯水的[H＋]＝10-7mol·L-1，因此，用pH来描述纯水的氢离子浓度即为：

pH＝log(1/1×10-7)＝log(1×107)＝log1.0＋log107＝0＋7.0＝7.0pH值越高，H＋浓度就越低；pH值越低，H＋浓度就越高。

七、酸-碱化学由水解离产生的H＋和OH－是生物化学反应的基础。生物分子，例如蛋白质和核酸，具有众多的可作为酸或碱的功能基团（例如羧基和氨基）。这些分子影响液态介质的pH，它们的结构和反应性也会受到周围pH的影响。因而正确评价酸-碱化学是了解许多分子的生物学作用所必须的。1、酸是质子的供体按照J.Brønsted和T.Lowry关于酸和碱的概念，凡是能供出质子的物质即是酸，凡是能接受质子的物质即为碱。按照这一定义，碱-酸反应可以表述为：

HA＋H20→H3O＋＋A－酸（HA）与碱（H2O）反应，形成酸的共轭碱（A－）和碱的共轭酸（H3O＋）。相应地，醋酸离子（CH3COO－）是醋酸（CH3COOH）的共轭碱，铵离子（NH4＋）是氨（NH3）的共轭酸。牵涉到水参与的酸-碱反应，往往可以缩写为

HA←→H＋＋A－2、酸的强度可用它的解离常数来表示酸-碱反应的平衡常数用反应物和产物的解离常数来表达：

K＝[H3O＋][A－]/[HA][H2O](1)(在稀溶液中,水的浓度基本上是恒定的常数（1000g·L-1/18.015g·mol-1＝55.8mol·L-1）。因此，[H2O]项通常与解离常数合并，即：

Ka＝K[H2O]＝[H＋][A－]/[HA](2)由于酸解离常数象[H＋]值一样使用起来不方便，因此可用公式将其转换成的pKa值(为了使用的方便,将下标a省去):pK＝－logK

(3)3、溶液的pH由酸和碱相对浓度决定一种溶液的pH和酸以及它的共轭碱之间的相互关系可以很容易推导出来。将方程（2）重排[H＋]＝K([HA]/[A－])(4)两边取负对数：－log[H]＝－logK＋log([A－]/[HA])从而得到：

pH＝pK＋log([A－]/[HA])

(5)这种关系式称为Henderson-Haselbalch方程。当某种酸[HA]和它的共轭碱[A－]的浓度相等时，log([A－]/[HA])＝0，溶液的pH在数值上相当于酸的pK值。Henderson-Hasselbalch方程对于计算含有已知浓度的弱酸和它的共轭碱的溶液的pH来说是非常有用的。八、缓冲系统弱酸（例如醋酸）在水中只能部分离子化，它所释放出来的H＋是可以被滴定的。当用已知浓度的碱（通常使用NaOH）滴定醋酸溶液时，获得如图1－12所示的滴定曲线。

当滴定开始时，HAc大部分以未离子化的形式以HAc存在，同时也有一定量的H＋和Ac－存在。NaOH溶液的加入允许氢氧离子（OH－）中和存在的H＋。当H＋被中和时，更多的HAc解离成H＋和Ac－.当进一步加入NaOH时,pH随Ac－的积累而逐渐升高。当处在HAc的一半被中和时的位点，已加入等当量的NaOH。此时溶液中的HAc和Ac－相等，pH＝pK.因此，人们可以用实验方法测定弱电解质的pK值。弱电解质的pK往往位于滴定曲线的中点。但是，滴定中点的pK值则随不同性质的电解质而不同。如醋酸的pK为4.7、咪唑的pK为6.99、NH4＋的pK为9.25。pK值直接与这类物质的解离常数有关，或者说与共轭碱对H＋的亲和力有关。

pH的维股持对所有男细胞都是歇至关重要酱的。细胞版过程（轰例如代放谢）取弹决于酶妻的活性企，而酶稳的活性森又显著益地受p予H的影聚响。因烧此，p默H的改售变会极驴大地对掌代谢反构应造成对破坏。生物有爪各种保哄持它们监细胞内漠和细胞旨外液体芝pH基牌本恒定湿的机制自，但是雁阻止有以害pH蜘变化的咏最重要止的机制粱由缓冲摧系统提遮供。所选择脏的缓冲喇系统反叶映了对钩接近p孩H7的蓄pK值以及辱缓冲剂酿组成与却细胞代冒谢机构喇的一致窑性两方校面的需杨要。磷酸盐醋系统（捎HPO4²¯/H2PO4¯）和碳陕酸盐系其统（H睬CO3¯/H2CO3）是生薯物体内倚的两种详重要的督缓冲系棵统。前贫者主要粱维持细牢胞内p盘H的恒深定，而室后者在谣维持细访胞外液查的pH霉稳定中杆起作用日。此外，说许多生吗物分子仅，例如驱蛋白质奴以及小敞分子的宾有机物葱，由于嫌含有多被个酸-探碱基团永，它们科在生理调pH范扩围内都筋是有效稍的缓冲接系统的锣组分。Chap鞠ter蜻2马蛋疤白师质书(Pro莫tein旅)Sect洗ion颈1悬蛋驻白质请概述一.索蛋白获质是生物飘体内的最兆重要的物雨质①蛋白质约砌占细胞干灭重的50森%以上。②蛋白质农与核酸佩共同构悔成了生艘命现象饶的物质抵基础，浩是细胞晚原生质性的主要累成分。③催化生箭物体内胆几乎所启有化学念反应的期酶是蛋朗白质。④抵抗外源拍性异物侵挎害而产生补免疫反应潜的抗体是艰蛋白质。⑤调节物质门代谢的许如多激素也性是蛋白质乱或多肽。⑥肌肉收缩与、物质的报运输、结由缔保护、色病毒对宿及主的感染祸等都是蛋悟白质在起视作用。⑦胚胎发恨育、生抖长、分萍化和繁们殖等都巨有蛋白锣质参与贸。二、蛋粪白质的盾元素组污成蛋白质主书要含有C匪、H、O肥、N以及删S元素。N元素是竿蛋白质瘦的特征瞒性元素跃，根据做对大多胜数蛋白根质的N悉元素分疏析，其斩含量相纹近，一贵般在1骗5—1泥7%异，平均醒为16钻%。三、蛋白质的行基本组成谢单位是氨马基酸经水解贩分析，沃构成氨侍基酸的窗蛋白质显约20彻种，这包些氨基暑酸借肽己键聚合绣成蛋白泪质。四、蛋白质是党基因编码忧的直接参与章蛋白质合腊成的氨基顽酸在遗传工上都存在云相应的密遵码，这些告密码子存鸦在于基因既的核苷酸圣顺序中，雾分子生物暮学研究表饼明，基因燃的核苷酸顷顺序通过侄转录拷贝确到mRN泻A上，m愉RNA的率编码信息些，即三联密码淘子直接决类定着蛋白说质多肽的卷氨基酸顺搭序。Sec匠tio疑n2论氨料基酸抵(A疾min民oa雹cid久s)一.花氨基酸差的结构债通式除脯氨萍酸外，宜其它所承有氨基舅酸在结型构上都洪有一个谜共同的风特点，邀即在与客羧基相筝连的α名-碳原术子上含诸有一个船氨基（图2-虑1）。从这姓个结构思通式可传以看出勤，氨基腾酸的差双别就表蛇现在侧挣链R基品团上。二.铺氨基酸访的结构后和分类漫：根据氨汽基酸側爸链R基拘的极性塑，20堵种氨基歇酸可分怜成4类。1.非帮极性R基艺氨基酸（祖共9种）（图2-梁2）：甘氨酸致(Gl识yci觉ne,叉Gly骡,G),兄丙腰氨酸(拐Ala营nin查e,A售la,A),缬氨酸富(Va贫lin只e,V粥al,V)),载亮氨酸(顷Leuc模ine,泊Leu,L),异亮氨酸像(Iso污leuc浓ine,征Ile,I),脚脯氨酸味(Pr硬oli需ne,航Pro块,P),苯丙氨酸骡(Phe打nyla规lani控ne,P陪he,F),催色氨酸麦(Tr鸽ypt祸oph偷an,怕Trp获,W),甲硫氨脸酸(M佣eth境ion惭ine顿,Me难t,M)2.无恭电荷的摄极性R荷基氨基鸦酸（共熟6种）（图2甩-3）：丝氨酸(拖Seri膛ne,S犹er,S),姥苏喷氨酸(流Thr巷eon昌ine肾,Th墙r,T),酪氨酸税(Ty涛ros上ine勾,Ty健r,Y),粒半胱氨吓酸(C亲yst俯ein茂e,C朴ys,C),天冬酰胺梦(Asp个arag姨ine,昂Asn,N),瞎谷果氨酰胺悉(Gl常uta兆min壳e,G元ln,Q)3.带正境电荷的极版性R基氨竭基酸（共丧3种）（图2-教4）：赖氨酸允(Ly矮sin奖e,L环ys,K),千精馋氨酸(缓Arg行ini太ne,畜Arg块,R),组氨酸(孔Hist即idin烧e,Hi岭s,H)4.带阀负电荷择的极性恢R基氨止基酸（壁共2种血）：天冬氨酸叔(Asp忧arti休cac榆id,A阔sp,D),谷顺氨酸(疫Glu增tam例ic况aci苗d,G塌lu,E)三．氨世基酸的榜构型：氨基酸聋的构型壶是以D著-、L宫-甘油熟醛为标叛准确定炒的。除皇甘氨酸菜外，其杜他所有昌α-氨查基酸都殿是L-塔型的（图2雅-5）。四、紫外炼吸收特性话：酪氨酸芬和色氨网酸在2滨80n讲m处具疾紫外吸拦收特性申，蛋白懂质通常德含有这乘样的氨磁基酸，艳故可以序在28裳0nm下处测定劲蛋白质鹊的含量美,并利即用下式免计算蛋均白质的数含量。C＝A厌/εL五、氨基弹酸的酸碱绪性质1.氨基酸为的两性抬解离性死质氨基酸馆在水溶漠液中或系在晶体俯状态下镇主要以扔两性离供子形式挎在.作为酸：R烘-CH-抓COO-—→喊R-C屈H-C风OO-＋H＋|灭|NH＋3NH2作为碱：R-CH活-COO-＋H＋—→匠R-C挽H-C众OOH|套|NH＋3NH＋3氨基酸在语不同的p顶H条件下巡寿可解离成然带不同的刚电荷：COOHCOO-COO-|纸＋H＋|型–H＋|H＋3N―C市―H尽←→H＋3N―C―怨H醉←→坛H2N―C暑―H|性-H＋|亿+H＋|H失H尽H酸性状态思(A)提两要性离子状邮态(Z)码碱性矩状态(B悦)2.氨基绑酸可解离咳基团的p顿K值与等富电点（p敞I）的关封系：对于中性回氨基酸：pI=雀(pK渴a1+pK概a2)1/2对于酸性冈氨基酸：pI=闻(pK果a1+p芝KaR)1/访2对于碱西性氨基迫酸：pI=留(pK谋a2+p丹KaR)1/2这种关系脏可通过酸李碱滴定曲给线来确定（图2-申6）。从滴轧定曲线暴可看出准，每种楚氨基酸抗是在它罪的pK歼a值附省近而不汁是在它市的pI战处发挥趣其缓冲轰作用。弟在等电敬状态，垂氨基酸缸净电荷比为零，忆且解离启成阳离欠子和阴科离子的返数目和屿趋势相夜等。图2-7和图2-电8分别是阶酸性氨缘瑞基酸和糖碱性氨斧基酸的气酸碱滴透定曲线劝。六．氨茶基酸的丸电泳分谈离和离绳子交换寇：1.氨楼基酸的电氧泳分离电泳(E指lect径roph梁ores猴is)是舟指带电质羽点在电场大中的移动（图2-过9）。如果怠带电质屑点在恒爱定电压长和恒定季粘度的垒介质中麻泳动，矛带电质将点的迁练移率(µ)可用下式迅表示：µ∝栗Q/r如果它们堤在大小方贵面也没有漆明显的的言差别，带桃电质点的薪迁移率可迅用下式表没示：µ∝赵Q各氨基搞酸所带敏净电的曾差异（镰Q）可叠用pI-艇pH表示。2.离干子交换层绪析是分离允分析氨基师酸的有效崇方法离子交诱换剂共剖价地结雪合许多荣可解离陕为阴离占子或阳渡离子的济基团，厘可以与伸周围溶享液中的要其它相梳反离子位或离子瓣化合物骄结合（图2-教10）。当把被摧分离的肯氨基酸壮混合物龙的溶液行调至p在H3.醒0时,兼氨基廉酸都带绝净正电躁荷。但症由于每棵种氨基疗酸的电扎离状态接不同，纵因而它板们的净踏正电荷遭的程度彼也不同选，故被员洗脱下疏来的速节度也不良相同。除了电馅荷作为诞主要分殊离因素鬼外，氨锣基酸侧设链与树员脂的非皂极性骨哪架之间兄的相互删作用也口是影响摘分离的袖因素。现在常用倾高效液相康层析(H宫PLC)佳代替普蜡通的离子辆交换层析跳。七、氨煌基酸的授化学反剑应1.与版亚硝酸反社应：R－踩CH－垄COO窜H+肾HNO2—→苍R－归CH－披COO冰H+N2↑+斗H2O‌翼｜NH2OH只要测争定释放倚的N2体积，便粘可计算出窜氨基酸的佛含量，这谢是Van戏Sly烧ke(须范氏)氨殖基氮测定壤方法的基势础。2.与乞甲醛的反歇应3.与箩二硝基氟痒苯的反应4.与圾苯异硫氰拘酸的反应5.专与二甲乒氨基萘摩-1-筹磺酰氯糠（DN秀S-C懂l）的随反应6.任成酯和晚成盐反泥应7.群与茚三缴酮的反水应Sec妹tio茎n3茎肽一．肽、众肽链和肽占键氨基酸与党氨基酸之县间可以通绪过α-氨挨基和α-惯羧基形成村的酰胺键阶共价地结云合在一起蛇,这样形馋成的产物侧叫做肽（偷Pept竖ide）奏。在蛋白乘质化学中拆，这种酰羽胺键称为返肽键（P期epti圣deb良ond）（图2谋-11蚂）。由氨基酸符借肽键所海形成的一步条线性的瓜链状分子闷就叫做肽链(pe乐pti题de片cha它in)壁。在滤肽链结愁构中,晚每个的伍氨基酸臭不再是汽完整的须，因此难叫做氨基酸残伸基（res进idue挽）。蛋白质役是由单侄一肽链亩或多条辞肽链构狼成的大贤分子。这些扎多肽链革在长度共上一般扎超过4背0个以斜上的氨触基酸残根基，最换大者甚竖至超过广400核0个氨镇基酸残难基。若竖按氨基朽酸残基间平均分干子量1侨10计六，则蛋津白质分跟子量范哗围大约互是4粪000衡-44吃00康00盆Da(俯4-4计40污kD)有。除某些贷特殊的尿环状小镇肽外，驼寡肽和揭多肽都胁是线性犬分子，楚仍然保茧留一个屯未反应偿的氨基扰末端（臭N-末骑端）和敢一个羧晕基末端至（C-念末端）断。在某些音蛋白质较中，N狮-末端搂往往被厦甲酰基收或乙酰爹基封闭醉；也有射些蛋白液质的C服-末端润被修饰时成酰胺繁。一条多置肽链的燃模式结母构如下蚀所示（图2夹-12对）。从该模清式结构可池以看出，每种多牵肽或蛋工白质都遍有相同真的主链竟（ba柔ckb险one搞）,而侄每种多茶肽或蛋膝白质之语间的差沃别则表兴现在多障肽链中廉的氨基照酸残基仗顺序的小不同。二．肽的牢性质1．肽形键可被掠水解2．肽锹的解离散性质肽是一舞类多聚腥两性电暑解质，瓦随环境驰pH的筑变化，翠可以电单离成带手正电荷屋、负电询荷或者芽净电荷狂为零等唇不同的旱状态。繁每一种佳多肽都狱有它的广等电点益，可通银过酸碱该滴定曲剃线来确励定。等电点的摧差别反映献出它们的职氨基酸组姨成不同和负侧链可电摘离基团的成种类和性刺质的差别。三．生诵物活性啦肽几乎所紧有生物修体内部农都存在懂多种非勾蛋白质忍肽。这面类物质述都有相上应的生哥物活性叫，尽管悬人们并嗓不完全游清楚它穿们的功茶能。通薄常我们救把这些猴肽类统宣称为生贩物活性梢肽。生列物活性小肽在组轻成、结反构和大浑小方面钟存在很宫大的差府异。有借的呈环秩形，有谁的有分引支，有餐的还含蚀有D-最氨基酸滴和氨基露酸类似漫物（图2少-13亚）。四．蛋榆白质的遵结构水河平可分为役：一级窝、二级于、三级谨、四级灿结构。Sec晒tio泪n4间蛋白袜质的一方级结构胁和测定蛋白质的欠一级结构泄测定是指术蛋白质分进子中氨基深酸排列顺接序的测定拍。有二条鞭途径：一怖条是直接测定多肽链的缘瑞氨基酸顺锤序；另一般条是间接的，即从泼编码蛋期白质的虚基因的滥核苷酸生顺序来舟推导蛋扬白质的恋氨基酸庄顺序。一．直接法蠢：①获得高眼纯度的响单一蛋朝白样品皆，测定纸其分子黑大小。②确定肽葵链的数绝目(末鸽端分析壮)；③氨基酸者的组成血分析；④拆开二春硫键；⑤部分水解壤；⑥片段的氨增基酸顺序崇测定；⑦片段重叠道，拚出完滨整肽链的模氨基酸顺哭序；⑧确定二迅硫键和介酰胺基筛的位置衰。1.石氨基酸慎的组成闪分析蛋白质在晨标准条件州下经酸水泄解后,进行氨楚基酸的椒组成分薄析.通过组成竭分析基本鬼上可推测遣出部分水恭解所产生格的肽碎片水的数目。2．末端分吼析(确定馅蛋白质即的肽链棒组成)私：通甜常测定宿肽链的钩N-末友端.茅二硝券基氟苯生(DN铜FB)伸法或开丹磺酰菊氯（D衰NS-辽Cl）挪法是常理用的方窝法。丹磺酰氯（图2订-14饶）为一种更播有效的试杠剂，灵敏辫度比DN第FB法高气100倍过。1.拆开装链间或链此内的二硫唯键1).块还原法疮：用巯基乙淋醇(HS蹈CH2CH2OH)或二硫苏糖性醇等还原霞性试剂词使二硫拔键打开浸，还原拘生成-渐SH（图2-疑15）2).氧寸化法：常用过甲酸(CHO诱OOH)戚作为氧化惊剂，使二是硫键氧生糊成半胱氨补磺酸(磺脊基丙氨酸执残基)（图2-马15）。2.肽链怨的部分水丹解常用胰蝇蛋白酶渣法,眯胰凝乳圾蛋白酶剑法和溴除化氰法阳等方法（2-1景6）。下面是借一个典馆型的多来肽，用古胰蛋白打酶(糜叶酶)、敞胰凝乳慎蛋白酶声和溴化拔氰分别吓处理所签得到的石结果：↓↓↓↓↓↓Ala—跌Arg—匪Arg—舱Met—罚Phe—嗽Ala—性Lys—否Asp-链-Phe稳--Le窗u--L滔ys用胰酶处诞理：用糜酶右处理：用溴化氰诱处理：Ala合-Ar基g巡寿Al沉a-A办rg-熟Arg纲-Me谦t-P蔽he宁Ala吹-Ar舅g-A拴rg-寻MetArg验Al辆a-L辆ys-方Asp提-Ph扮e勤Phe拨-Al归a-L黄ys-染Asp钢-Ph如e-L孕ysAsp-过Phe-弹Leu-炼Lys贺L幻玉eu-L酒ysMet-公Phe-逮Ala-物Lys5．肽虏碎片的缓氨基酸带顺序分但析：Edma附n降解法（图2堵-17弓）：专用试伶剂是苯异硫沃氰酸。羧肽酶旬法：羧肽酶阀A：从C将-末端姑依次降携解末端蒸残基，么含芳香详环的或如脂肪烃依基较大粉的残基败易被水毙解。但叉该酶不评能水解蛾C-末冈端的A迅rg、缓Lys趁和Pr念o。羧肽酶愁B能专门水对解C-末获端的Ar渴g和Ly陕s，对其颈它残基不山起作用。扯如果C-波末端第二嚷个残基是Pro，则酶肝A和酶陕B都不揪起作用后。羧肽酶C能水解C眨-末端的托Pro.6.片涂断重叠商确定整逼个肽链疼的氨基曾酸顺序菌：胰酶：Ala-个ArgArgMet局-Ph老e--A慕la-樱LysAsp-笨Phe--Le痛u-Ly什s糜酶：Ala-枯Arg—Ar朗g--Met竟-Ph赢eAla倦-Ly切s—Asp-数PheLeu-鹊Lys斜横怀缩慧粉渣站皱挨游置科塞--全顺映序Ala折-Ar造g—A等rg-奇-Me刊t-P迹he-尤-Al抓a-L位ys—源Asp朱-Ph震e--庸Leu趁-Ly淘s六．蛋白殃质一级结踩构测定的认生物学意安义：1.蛋白质一除级结构的糊种属差异同源蛋白饭质(ho床molo背gous问pro辱tein鹿s)以胰岛素瓶和细胞色纲素c为例疲说明。图2-1惹8示出了细与胞色素c种系发生鼻树。2.蛋白质一帖级结构的谈个体差异以血红蛋赤白(He正mogl涂obin灭)为例。HbA卸:H3＋N－Va贸l-Hi旧s-Le扰u-Th升r-Pr偿o-Gl罗u-Glu-Ly谊s－C淋OO－HbS:伏H3＋N－Va衫l-Hi局s-Le赶u-Th橡r-Pr冬o-Gl难u-Val-Lys获－COO－Sect干ion押4宜蛋存白质空间丸结构一.蛋鹅白质空揭间构象妥的概念品及研究勾方法蛋白质汁空间构杜象是指蛋白壳质多肽链振主链在空察间上的走揉向及所有密原子和基课团在空间项中的排列酬与分布。砌蛋白质的犯空间结构户包括二级牧结构、三洗级结构和慕四级结构纺。◆X-射徐线晶体我衍射和卫核磁共绝振光谱售是研究爬大分子暂结构的弟主要方的法。X-射桥线晶体退衍射可易用来研童究处在每晶体状吉态下的铃蛋白质促的空间宇结构,贿核磁共智振(N仅MR)姿光谱可节用来研虎究处在耐溶液状未态的蛋砍白质的湖结构。二.蛋白侵质的二级伟结构蛋白质毅的二级遣结构是指蛋穴白质多乳肽链主惑链在空峰间中的斥走向。冶一般呈况有规律系的空间立折叠。悼不涉及脉侧链基共因的构服象。1.多罗肽链的被构象可哗用肽基营间的拉垮角来描籍述肽键上的米亚氨基、膏羰基和两药端的两个竭Cα构成了缎一个肽却平面(淋或肽基约或酰胺己平面)（图2-肚19），肽键上的贪C-N键亭具有部分欣双键的性常质，只有有限食的旋转，茎因而使一国条肽链因腔肽键旋转姥所造成的毛构象数目循受到限制边。但位于炉肽基两刺侧的Cα与氮原子龙间的连接察键是纯粹欧的单键，梦Cα与羰基句碳原子池间的连辩接键也舒是纯粹区的单键。这两个单状键在刚性述平面的任类何一侧都忠有较大的全旋转程度谁。Cα--N众单键旋愿转的角枕度用Φ表示，定Cα--C单混键旋转的欢角度用ψ表示。但这两个凉单键的旋近转也受到抢主链的酰置胺氢和羰男基氧的障壶碍和α-车碳原子上博的侧链基请团的大小化和性质的矿限制。由柴于Cα实际上春处于两鹅个刚性侮平面的舰交线上库，所以纹由Cα参与形成恢的两个扭角(桃φ和ψ喉)决定了劝相邻两配个肽基旬的相对伟位置。买多肽链皮主链的卧构象可挤用每α殃-碳原怕子的一担对扭角双来描述嘴。实验表赠明，肽抖链中所尤有肽基香基本上砍都有相赶同的键痕距和键喘角，每瓜个α-晚碳原子喜都是一翻个正四硬面体结厘构。因母此，多肽链捕主链的狮构象是零由肽基便上与每良个Cα饥相连的娇两个单携键的旋那转所成霜的Φ角所和ψ角脊决定的雾。在多幅肽链中拿，任何倘一对扭羊角如发萝生变化暗，多肽禁链主链亚的构象贪必然发蕉生相应钓的变化猴，如果今所有与罢Cα相套连的这喇一对扭折角都分耽别相等匙，则多坟肽链主樱链呈现吵为有规摊律现象怜。当多肽链锈处在完全晨伸展状态全时，Φ角何和ψ角规购定为18肆0°（图2侵-20品）。2.α挺-螺旋歉结构是骨有规律胆的主链地结构α-螺旋(α-绣hel饲ix)附是一种助常见和免稳定的旦螺旋结疤构（图2-寸21）。由于与炎每个α-璃碳原子相丹连的一对田扭角在α权-螺旋(录α-he左lix)款结构中都宵分别相等喉(Φ＝-法57°,扯ψ＝-4渗7°)，招因此，α侮-螺旋是尚多肽链主丢链的一种否有规律的除构象，是框蛋白质分援子中的普翅遍存在的快一种典型柿的二级结静构要素。在α-凳螺旋中干，主链会氢键是止稳定该捧结构的翅主要因丑素（图2董-21另）。氢键是咐蛋白质蒙二级结炉构稳定今的作用冒力。氢键是在明多肽链中蜡第n个残嫂基的羰基咐氧与螺旋而方向的第立n＋缺4个残基乏的酰胺氢精之间形成御的（图2合-22今）。α-螺妹旋的提教出，首屋先较好却地解释左了存在右于毛发次中的α胆-角蛋列白(α膛-ke祖rat艺in)浸的结构爱特征（图2贩-23预）。α-螺旋白构象不仅存摩在于象治α-角刊蛋白这减样的纤节维蛋白凶质中，胀而且在球状蛋蚂白质分子筐中也广泛顿存在。3.β-折叠泻片也是一章种有规律对的二级结士构在蛋白纱质结构蜂中,炕存在两枣种不同抚的β-辨片，即反平行丧的和平联行的二亚种（图2-名24）。由于在数每种折冲叠形式往中,烈每对扭唯角都是后分别相盼等的,卵故这陕两种结纪构都是钻有规律伶的主链颗构象。在β-片叙中,氢侧键的形成寻出现在相境邻肽链之派间而不象摸α-螺旋绑那样出现柜在螺旋内。β-片由贸于有最适卡的氢键结个合，与完梁全伸展的衬肽链构象秘不同，β摩-片呈波服纹状（图2陡-25展），故此乘名。丝心蛋垃白的X-射阁线晶体衍硬射分析表敞明，其空瓦间结构与倚α-角蛋拒白完全不杯同，呈现为反平行伍的β-殿片状（图2-靠26a图2-2驱6b）。在丝锄心蛋白五的长轴校方向上控具有0牲.7n胶m的重毁复距离泉，所以绩丝心蛋它白的空域间结构伸是β-蹄析叠式顺的。β-片在颂球状蛋白吴质分子中辩也广泛存寸在。4.β且-转角涨和卷曲赴结构大多数蛋也白质都是蹲球状的。科因此，多患肽链必须渡具有弯曲盈、转角和损自然改变史方向的能丈力，以便老产生紧凑愈的球状结矿构。在许计多蛋白质威中都可观爹察到一种称作β-转角平(β-t济urnorβ–b畜end涨)的掏结构，宜它是由永4个连粉续的氨厅基酸残怖基组成（图2-洲27）。有两种主所要的β-仰转角，都挑是通过一蕉个残基上禁的羰基氧秋与肽链下诞游的第三泼位残基上汤的酰胺氢茧之间形成胖氢键，以保此稳定这貌种结构。锁由于β-吃转角的存闲在，就允鞠许蛋白质朱弯曲并倒迹转它的肽禁链方向，脯氨酸裤和甘氨蝴酸是频艘繁出现离在β-袄转角中条的残基挠。卷曲结构是一种难岁以描述的逐多肽链走显向，也存刚在于球状酬蛋白质分真子中。三、球状吴蛋白质和裂三级结构球状蛋吼白质近追似球形弱。蛋白降质的三钥级结构避(te纠rti慌ary督st盼ruc北tur征e)症和四级著结构通势常是针控对球状践蛋白质沾而言。蛋白质的逮三级结构是指蛋白休质分子中惹的所有原涨子的三维最空间排列运，包括它妨们的二级甘结构要素奥(如α-刊螺旋和β维-片)区和它们的疲侧链在空兵间上的相掏互关系。1.三级结捎构的某叫些特征焦：1).驱球状蛋白润质常都含很有α-螺卷旋和β-及折叠片两厘种基本要驳素（图2面-竭2害8）2).切侧链巨的定位雪随极性醋而变化3).以超二级结均构(su妥pers比econ默dary葵str酷uctu啄re)即裹基元(m闭otif屿)在许多蛋轿白质分子河中常观察盒到二级结很构要素的红某些组合怜，即超二级结毛构或称为租基元。这些组捎合有：●βαβ港基元：两个平行乖的β链由电一个α-妖螺旋右手雪交联,为当最常见的回一种组合（图2-滚29）。●β-发待夹基元维：由三条驾反平行献的β链全(或肽续段)组忌成。●αα基戒元：由二条连古续的反平燥行的α-素螺旋构成中。●β-桶银式(β卧-ba全rre浴l)幻玉基元：由连续斤的β-逗片卷筑唯而成(于有三种红不同的柴形式)孟。4).释结构域(撇doma薪in)分子较获大的多肺肽链常荣折叠成臭两个或舍多个球例状簇，松这种球占状簇叫接做域或贵结构域扬。大多姻数域由对100恢--2英00个干氨基酸宗残基构妄成。平吧均直径退约2.跟5nm絮。刻结构域秋常具特换殊功能案，例如鸣，结合篮小分子堪(3-判磷酸甘洋油醛脱陕氢酶同做NAD级的结合直属于这驾种情况庸)（图2采-30爽）。2.蛋白质空摩间构象稳耻定的因素蛋白质芝多肽链送在生理继条件下帝折叠形省成特定投的空间须构象显粮然是热芦力学上亿一种有帮利的过惊程，是扣各种作药用力相汗互作用定、精巧考平衡的愉结果。▲离子相犯互作用：蛋白妨质分子的乏相反电荷翼基团的结逐合称为盐徒键或离子抽键(离子店对)（图2厌-31到）。▲氢键:氢键是一讯种由弱酸性粗的供体好基团(揪D-H幕)和一哥个具独表电子的顾原子(狮A)之魂间形成驶的最显姓著的静层电作用这力。蛋白质具嘉有众多的妨氢键供体翻和受体，忘包括主链柴上的羰基辛和酰胺基断及极性侧茂链基团。▲偶极与偶峰极间的相值互作用:在电中性事分子之间腾的非共价味结合统称派为范德华左力。这种力产任生于永久拒的或诱导疤的偶极之贫间的静电预相互作用凝。偶极与民偶极间的平相互作用油包括永久剩偶极间的予相互作用费、永久偶鸦极与诱导巷偶极间的轮作用和瞬全时偶极间胆的作用（图2-班32）。▲疏水作用:疏水作哄用是由赛于蛋白载质多肽孤链的疏键水残基蓝具有避夕开水的刺倾向、继彼此在山分子内绢聚集所笑产生的逝作用力（图2门-33快）。这种力是戚维持蛋白从质分子稳露定的主要假的作用力演。▲二硫键:二硫键是她某些蛋白剪质维持结冰构稳定性摘的主要因优素，由两诊个Cys的侧链-SH氧化而觉成（图2-诸31）。四、寡虹聚蛋白艺质(ol搏igo辩mer荷ic等pro烂tei裕n)和四级结耳构1.四级结构剩研究的内户容：生物体内盐的许多蛋揪白质都含屠有两个或爸多个折叠线的多肽链冤，它们彼虾此聚集，课构成一个扔完整的、椅有功能的抛实体，这驻种蛋白质食称寡聚蛋飘白质。在寡聚蛋息白质中，愁每一条折岛叠的多肽笨链称为亚基(sub径unit茶),亚基可相艇同也可不洽同，取决费于寡聚蛋胶白质的亚倦基组成。由于寡聚嘴蛋白质是罢由多个亚分基组成，倦每个亚基基有其本身雨的折叠结泄构(三级结构)，所以研究寡视聚蛋白享质中亚厕基的数挽目和亚柄基间的血相互关亭系(即它们的带空间位置)就构成了纽奉寡聚蛋白他质四级结同构的内容恋。在寡聚蛋亲白质中，师稳定亚基葛间相互关艳系的作用贸力与维持语蛋白质三迅级结构的熊作用力相跌同，即亚基间的饿离子键、协氢键和疏倾水作用力赔。在研究寡敢聚体蛋白把质的结构点中，有时头使用原体(右pro窃tom毁er)这一名妹称。原凭体可由夏一条肽齐链(一部个亚基便)构成您,也可舍以由几父条不同允的肽链隐(几个杀不同的防亚基)寸构成.嘱例如血这红蛋白甜是由二裤个α-吓亚基和灵二个β时-亚基类构成的乡丰四聚体算(α2β2)。在血拒红蛋白中葱，一个α岂-亚基和军一个β-管亚基组合恭成一个原井体。在这火个意义上酒说，血红咽蛋白是由魔二个原体脖构成的一殖种二聚体崖。2.吗寡聚体获蛋白质秀亚基的穗对称性女：在寡聚体伐蛋白质中凭，虽然每矛个亚基本洲身是不对冻称的，但泡是，整个亲寡聚体的哲四级结构朱却是对称缓的，即原吊体(或亚派基)在几盘何学上占好据寡聚体迈对等的位唱置。但是，骂蛋白质朝不可能逐倒置或档镜像对烟称，因化为这样匹一种对台称结合泥把手性鱼L-残狸基转变变成D-浙残基。因此，栏蛋白质悟只有旋鼻转对称虎(ro鞠tat因ion撤al艳sym新met赛ry)虚这样一喝种类型厕的对称姿方式（图2-猛34）。3.裤亚基组斑成测定4.好寡聚体胃蛋白质固存在的粥意义☆增高蛋趟白质的缝稳定性.亚基结合沿的一个普螺遍性的好僻处是有利饲于减少蛋升白质表面廊积/体积糟比。表面积/宏体积比越蓬小，那么胆一个物体诞的半径就膜越大。因为对你于球形后物体来仗说，表繁面积是告半径平姐方的函额数，体饲积是半蛮径立方撞的函数盼：表面积拦＝纠4πr2；体积嘉＝贝4/3洋πr3；表面积旧/体积铜＝3/鼻r.由于在切一个蛋钢白质范油围内的乐相互作失用通常衬在能量母上是有渔利于蛋高白质的赚稳定,吧由于转蛋白质侍表面与知溶剂水糠的相互斯作用往句往在能秃量上是苗不利的性，因此在轰通常的漂情况下洽，减少表面钳积/体积医的比例将比会使蛋白袄质变得更公加稳定。☆遗传上的选经济性和仔有效性.蛋白质单甜体的寡聚现结合对一购种生物来开说，在遗笨传上是经置济的。编码一你个能装渐配成同演聚多体破的单体锄所需要旦的DN耻A片段丽比编码需一条与晶该同聚啦多肽具纽奉同样分岔子量的羽大多肽祥所需的巨DNA袜片段小责许多。实际上把，决定亿寡聚体匪的装配浊以及亚读基-亚表基的相誉互作用拦的全部轿信息都锋包含在露编码单校体所需区的遗传待物质中满。例如HI洁V(人类泛免疫缺陷乏性病毒)浙蛋白酶是由相同减亚基构成列的一种二午聚体蛋白失质，它履坚行与同源昨细胞的酶细相似的功付能(即都伸能催化蛋蛮白质的水撑解)，但类是HIV荣蛋白酶的久分子量只族是那些由盘单一肽链贪构成的酶议的一半。☆协同性.礼这是寡宇聚体蛋静白(包杆括寡聚课体酶)手的一个避重要的猎性质。政这方面趴的相关释例子在犁后续有况关章节惩中将会俭涉及到弦。☆汇聚酶笋的活性倦部位.许多酶的凑催化效力涝来自单个茅亚基的寡离聚结合。朗单体也许疯不能构成途完整的活依性部位，档寡聚体的沫形成可能别使所有必类需的催化响基团汇聚付形成酶的附活性部位恋。例如，细晓菌谷氨酰衫胺合成酶溉的活性部文位就是由扰相邻亚基委对构成的痛，解离的瓜单体是无颤活性的。☆寡聚体酶垮的不同亚必基也许执森行不同但矿相关连的睁反应。例如色氨酸合酶榴是一种由述两种亚基石构成的四盾聚体蛋白梅(α2β2)，纯粹的α-亚基催化下面颂的反应：吲哚甘珍油磷酸拒←→怎吲哚轿＋徒甘油隔醛-3颤-磷酸而纯粹的β-亚基催化的皂反应是逼:吲哚巾＋策L-淘丝氨酸梳←血→杂L-岔色氨酸吲哚既首是α-阻亚基的咱产物，准又是β抛-亚基牢的底物犯，它直估接从α吴-亚基蜓进入到莫β-亚伴基，当拦它作为剧一个游乓离的中狭间物时阳，是不拌可能检帮测到的掉。五、蛋毯白质的蜡变性(de离nat说ura译tio涂n)天然蛋泊白质在好构象上污的亚稳深定性的松，很容百易受到贩许多不于利因素鱼的影响辩而破坏熔其结构促。当蛋坚白质加劫热变性颤时，其肃构象上通的敏感绑特征如陡比旋度贤、粘度医和紫外蛋吸收等祝在一个都很窄的冒温度范泪围内急蒜剧变化请。表明掉蛋白质膊的结构腔只要有摸任何局火部的破缎坏，都南将导致遗整个结稿构的瓦帝解。蛋白质节的变性稠只破坏杠其空间员结构而旁不破坏纤它的一早级结构饱；蛋白载质的变诊性包括委从有序勿到无序体的转变延。六．蛋白璃质的氨基蹲酸顺序与表空间构象顽的关系决定蛋灶白质三饮维构象娱的信息兆存在于翼它们的无特定的辣氨基酸丝式顺序中简。1.蛋白质垃的复性语实验：Anfi柔nsen证明，变响性的核糖迹核酸酶A（RNa摘se超A）只有狗处在天室然构象脚稳定的脆条件下吸才能重敏新形成最它的正虚确的二予硫键，珠并恢复颤酶的活牛性。只消有当酶米重新把-SH安置在挣正确的森配对位房诚置才能眯予以解聋释（图2-35）。表明二硫键锤不是正该确折叠贿所必需枪的。该实验拳证明了蛋白质的饥特定的空映间构象是伤由它的一胳级结构即比氨基酸顺挠序决定的张。2.蛋白质迈折叠途索径局部折倾叠的二耽级结构忧—→熔乌融小球畏—→三迟级结构字形成开园始—→费具域结单构的三仗级结构改形成（图2-筹36）。3.氨基酸的姜性质、顺廊序与空间朝构象的关乓系Leu、Met、Glu、Ala是α-螺旋的强绿形成者；Ieu、Val、Phe、Tyr是β-螺旋的蓄强形成热者；Pro、Gly是α-螺旋的强背破坏者；Pro也不适咱合于β-片。Pro、Gly往往出现凑在β-拐角处，陵而Val则不会出香现。此外傲在Cβ位有分职枝的残朗基(例如Ile飞,Th闸r)连续出储现则使芽α-螺旋失去钱稳定（表2-1）。Sect臣ion波5蛋白质冠结构与板功能的脾关系一、血红蛋布白与肌卖红蛋白纸的功能全比较血红蛋构白是血液症中红细巩胞的主趣要蛋白踏质。主要功能是通过动盟脉和静脉切循环着的着血液在肺揪部和毛细贤血管间转环运氧。肌红蛋炭白存在于肌木肉等组织湖中，当氧洗从毛细血陆管中扩散国进入肌肉糖组织后，葵就被组织枕细胞内的拜肌红蛋白垃结合。肌赴红蛋白是奇组织细胞态内的氧贮搬存者。氧的饱舍和百分淡数：Y=[提HbO2／（HbO2+H焰b）]×100％分压：混合气笑体中，借各气体漫单独在亭同样的驴温度下体占据混六合气体殃的体积碌时所具奸有的压耻力。血红蛋闭白和肌隆红蛋白脊对氧亲足和力的土差别导努致一种羽有效的坦氧释放痛系统的奖产生，惜该差别摸是由它恰们的分侍子结构行不同所专致。二、血红蛋锐白的结爷构与功骗能的关驼系肌红蛋义白是由153个aa残基组成棉的单链蛋遮白，整个分子拢被包装成延一个紧密例的实体(图2-37嗓)。含有吐一个血红素(hem偶e)辅基，素它被包胖埋于E-螺旋和F-螺旋的久孔穴内唇。血红坝素是含边铁的原妻卟啉。卟啉环两结合的Fe在正常下菠保持亚铁拦离子状态介。铁离子码可形成垃六个配珠位键，道其中一妙个与O2结合（图2-孝38）。血红蛋然白的α-亚基和青β-亚基在结午构和进化牺上彼此相犯关，也与授肌红蛋白赚相关。α-亚基由141个氨基酸残基组躲成，β-亚基由146个氨基酸残基组成遗。这两个亚者基在一级晓结构上与抚肌红蛋白预具有部分养顺序同源界性。血红士蛋白的两倦个αβ原道体呈双重河旋转对称（图2-阻39）。1．两者的情氧合曲线既是不同的既：肌红蛋私白的氧植合曲线磁是双曲昏线，而梁血红蛋疑白的氧求合曲线雹是S型曲线（图2-梢40）。S形的结合曲线满是一种蛋指白质的小霞分子结合炸部位之间象协同作用盒的标志。这就是说垮，一个小寨分子的结届合影响其极余小分子睛的结合。址血红蛋白盾是一种四彼聚体分子夸，每个亚汁基都能同斑O2分子结合崭。这与肌罚红蛋白分者子只有一止个氧结合族部位不同赴。因此，底很可能当打一个亚基骗的氧结合限部位同氧僵结合后就喉影响其他议亚基对氧益结合的亲仔和力。氧合作用对什血红蛋白煌的四级结尼构产生广屡泛的影响犯，即氧合和脱秋氧血红辛蛋白有费不同的夕结构形冈式。蛋白质编在表达晒功能的抛过程中起，其构御象发生蹲变化的睬现象叫宴做变构作用榆或别构作姐用(all拍oste姨ric愧efec载t)。别构作懒用是寡糖聚体蛋预白质在导行使功帐能时的咐一个共侄同的特麦征。血影红蛋白弃与氧结合时的录协同效应盛是别构作瞒用的结果。2．协同效秀应的机制◆Fe2＋移入到卟疏啉环平面易内触发了T态向R态构象帐的转变（图2-4晃1）◆T态由盐键事和氢键网咽稳定，必扯须打断才厘能形成R态(图2-42击)◆T→R的转换组是由形宝成Fe-陶O2键的能量目推动的。Sec信tio州n6蛋白质的屈性质及其傲分离纯化▲蛋白质的旧分离纯化读是对蛋白秤质进行研屋究的一项嘉必需的和伙基础的工医作。目前谅常使用的田分离纯化剃的方法或敌技术都是觉在了解蛋齿白质性质妄和结构特弃点的基础吉上建立的兽。目标蛋像白质的分色离决不是槐一件轻而似易举的事响情，因为图要把它与道性质、大弯小和结构原十分相似怪的其他蛋印白质分离镰开来存在针许多困难累。有些目乖标蛋白质循在组织细涉胞内的含定量很低，陈这无疑将霜增加获取伯足量蛋白获质的难度殃。▲目标蛋逃白质的轮分离纯用化程序旅主要包痒括:⑴材料成的选择殊；⑵组织讯匀浆和厌破碎细柏胞获取象粗提取遣液；⑶支蛋白质鲜初步提赛纯；⑷揭选择一思种或几床种合适笋的方法捏除去杂跑蛋白,叮直至完选全纯化劲；⑸目闲标蛋白罪的鉴定忍。用于熟研究目木的蛋白茫质通常战应保持懒它的生种