基础生化第一章蛋白质

（优选）基础生化第一章蛋白质当前第1页\共有160页\编于星期三\2点一、Pr的组成二、Pr的分类三、Pr的功能

第一节概论第一章蛋白质（protein）protein

来源于古拉丁语原意是“首要的物质”，Primary。当前第2页\共有160页\编于星期三\2点（一）化学元素组成大量：CHON

S微量：PFeCuIZn特点：含N量相对稳定（二）分子组成一、Pr的组成

简单蛋白（simpleprotein）：仅由氨基酸组成结合（缀合）蛋白（conjugatedprotein）：Pr+非蛋白成分（辅基或配体）16%

P15当前第3页\共有160页\编于星期三\2点二、Pr的分类

（一）分子大小（二）形状（三）组成（四）功能P15返回节当前第4页\共有160页\编于星期三\2点（一）分子大小单体蛋白、寡聚蛋白当前第5页\共有160页\编于星期三\2点(二)形状按蛋白质的形状和溶解度可将蛋白质分为：纤维状蛋白质、球状蛋白质和膜蛋白质。构象不同，溶解性能有差别当前第6页\共有160页\编于星期三\2点肌红蛋白：肌肉储存氧

肌球蛋白：肌原纤维粗丝的组成单位当前第7页\共有160页\编于星期三\2点1.简单蛋白：按其溶解性可分为7类：清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白和硬蛋白（三）组成按其非蛋白部分的不同而分为：核蛋白(含核酸)、糖蛋白(含多糖)、脂蛋白(含脂类)、磷蛋白(含磷酸)、金属蛋白(含金属)及色蛋白(含色素)等P152.结合蛋白：单纯蛋白质+其他化合物（辅基）。蛋白质为其主体成分，各种辅基为其次要组成。当前第8页\共有160页\编于星期三\2点（一）Pr的共同功能（二）专一功能三、Pr的功能构成（占人体重量16%~20%）和修复组织的N源（3%）；能量来源（14%）；提供缓冲系统和体液的渗透压；催化（酶）；调节（激素）；转运（血红蛋白）；贮存（种子蛋白）；运动（肌动蛋白）；结构（胶原蛋白）；防御和进攻（免疫）；当前第9页\共有160页\编于星期三\2点

红血球（血红蛋白）癌细胞（异常蛋白）牛奶（酪蛋白）

萤火虫（荧光蛋白）蜘蛛网（蚕丝蛋白）原生动物（动力蛋白）篦麻（篦麻蛋白）当前第10页\共有160页\编于星期三\2点一、常见Pr－氨基酸的基本结构二、氨基酸的分类三、氨基酸的性质

第二节氨基酸当前第11页\共有160页\编于星期三\2点氨基酸是指含有氨基的羧酸。在天然蛋白质中常见的有

20种（22），又称基本氨基酸或标准氨基酸。它们都有共同的基本结构一、常见Pr-氨基酸的基本结构含硒半胱氨酸，吡咯赖氨酸（少数真菌和古细菌）当前第12页\共有160页\编于星期三\2点α-氨基α-羧基侧链基团α-碳原子结构通式P16当前第13页\共有160页\编于星期三\2点20种常见Pr-氨基酸的结构特点α-氨基。（除Pro）α-羧基。3.不对称C原子，有旋光性，L-型。（除Gly）4.20种氨基酸的不同在于侧链基团R-的不同。返回节L-α-氨基酸当前第14页\共有160页\编于星期三\2点

(一)

常见的蛋白质氨基酸(二)

不常见的蛋白质氨基酸(三)

非蛋白质氨基酸二、氨基酸的分类P16已发现的氨基酸多达300种当前第15页\共有160页\编于星期三\2点极性氨基酸非极性氨基酸极性不带电荷极性带正电荷极性带负电荷（一）常见蛋白质氨基酸的分类P17按照极性和生理状态下（pH=7.0）的带电状态当前第16页\共有160页\编于星期三\2点极性键:在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于两个原子吸引电子的能力不同，共用电子对必然偏向吸电子能力较强的原子一方，因而吸引电子能力较弱的原子一方相对的显正电性。极性分子:以极性共价键结合的分子中，正、负电荷中心不重合而形成偶极。多原子分子的极性通常由键的极性和分子的空间构型两方面综合起来考虑。分子极性的大小能直接影响范德华力的大小，间接影响物质熔点、沸点的高低和物质的溶解度。当前第17页\共有160页\编于星期三\2点天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu共2种。1.极性带负电荷（酸性氨基酸）R-含有-COOH，可解离H＋，带负电荷。当前第18页\共有160页\编于星期三\2点2.极性带正电荷（碱性氨基酸）R-含有－NH2等，可接受H＋，带正电荷。包括精氨酸Arg、赖氨酸Lys、组氨酸His共3种。胍基咪唑基ε-氨基当前第19页\共有160页\编于星期三\2点酰胺

2羟基

3巯基

1Gly3.极性不带电荷当前第20页\共有160页\编于星期三\2点天冬酰胺Asn

谷氨酰胺Gln3.极性不带电荷酰胺当前第21页\共有160页\编于星期三\2点丝氨酸Ser苏氨酸Thr酪氨酸Tyr羟基3.极性不带电荷当前第22页\共有160页\编于星期三\2点半胱氨酸Cys3.极性不带电荷巯基当前第23页\共有160页\编于星期三\2点

半胱氨酸+胱氨酸二硫键HH

半胱氨酸当前第24页\共有160页\编于星期三\2点3.极性不带电荷是极性最弱的极性氨基酸极性最强的非极性氨基酸甘氨酸

(Gly)

当前第25页\共有160页\编于星期三\2点丙氨酸

(Ala)缬氨酸

(Vla)亮氨酸（Leu）异亮氨酸(Ile)R-为脂肪族，芳香族等非极性侧链基团，共8种。4.非极性氨基酸当前第26页\共有160页\编于星期三\2点苯丙氨酸Phe甲硫氨酸Met色氨酸Trp4.非极性氨基酸脯氨酸Pro吲哚基当前第27页\共有160页\编于星期三\2点一些比较难分类的氨基酸(如

Tyr,

Gly,

His，Met)，其性质比较模糊当前第28页\共有160页\编于星期三\2点当前第29页\共有160页\编于星期三\2点特殊氨基酸芳香族氨基酸：色氨酸Trp、酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe亚氨基酸：脯氨酸Pro含硫氨基酸：

半胱氨酸Cys、甲硫氨酸Met当前第30页\共有160页\编于星期三\2点酪氨酸Tyr苯丙氨酸Phe色氨酸Trp芳香族氨基酸当前第31页\共有160页\编于星期三\2点脯氨酸Pro亚氨基酸当前第32页\共有160页\编于星期三\2点（二）不常见的蛋白质氨基酸5-羟赖氨酸4-羟脯氨酸焦谷氨酸磷酸丝氨酸胶原蛋白常见蛋白质氨基酸修饰而来细胞生长和调节P19当前第33页\共有160页\编于星期三\2点（三）非蛋白质氨基酸甲基甘氨酸γ-氨基丁酸β-丙氨酸高丝氨酸高半胱氨酸返回节200多种，生物学意义不甚清楚鸟氨酸当前第34页\共有160页\编于星期三\2点（一）物理性质三、氨基酸的性质（二）两性解离（三）化学性质两个官能团都有极性，离子型化合物当前第35页\共有160页\编于星期三\2点（一）物理性质1.溶解性2.熔点3.旋光性4.光谱性质（紫外吸收）当前第36页\共有160页\编于星期三\2点1.溶解性：在水中溶解度各不相同，易溶于酸或碱，多数难溶于有机溶剂。除Cys、Tyr外，均溶于水；除Pro和羟Pro外，均难溶于乙醇和乙醚。当前第37页\共有160页\编于星期三\2点当前第38页\共有160页\编于星期三\2点2.熔点：氨基酸多是无色晶体，熔点一般在200～300℃，比相应的羧酸和胺高。一些氨基酸具有鲜味，谷氨酸钠盐。当前第39页\共有160页\编于星期三\2点3.旋光性除甘氨酸(Gly)外，都具有旋光性。左旋用（-）表示，右旋用（+）表示。P25当前第40页\共有160页\编于星期三\2点4.光谱性质在近紫外区(220-400nm)只有Tyr、Phe和Trp（芳香族AA，含共轭体系

）有光吸收峰。265nm280nmP25可见光区：都没有光吸收红外和远紫外光区：都有当前第41页\共有160页\编于星期三\2点pH=7pH=1

pH=10净电荷为0兼性离子AA0

净电荷为负负离子AA--pK1'+H+H+H+H++pK2'-（二）两性解离水溶液或结晶状态氨基酸是以两性离子形式存在的。过去认为氨基酸的晶体或在水溶液中是以不解离的中性分子存在的。

氨基酸所带电荷取决于溶液的pH值两性解离方程式P20净电荷为正正离子AA+当前第42页\共有160页\编于星期三\2点1.氨基酸的等电点（pI）及其应用意义氨基酸分子所带静电荷为0时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点，简写为pI（isoelectricpoint）。pH<pIpH=pIpH>pI正电荷兼性离子负电荷负极移动（电场中）不移动正极移动当前第43页\共有160页\编于星期三\2点pI值决定于兼性离子两边的pK值的算术平均值。2.等电点计算2222RNHRCOOHNH2COOHpKpKpIpKpKpIpKpKpI+=+=+=----aaaa碱性酸性中性中性氨基酸pH=7pH=1

pH=10-pK1'+H+H+H+H++pK2'-H当前第44页\共有160页\编于星期三\2点净电荷为正正离子AA+净电荷为负兼性离子AA-

净电荷为负负离子AA2-酸性氨基酸的解离(Asp)净电荷为0正离子AA0pK3pK1pK2当前第45页\共有160页\编于星期三\2点当前第46页\共有160页\编于星期三\2点20种氨基酸只有His的咪唑基的pKa值为6，因此在pH7左右有明显的缓冲容量。血红蛋白含有较多的His，对于其运输功能是很重要的。当前第47页\共有160页\编于星期三\2点（三）化学性质1.茚三酮反应2.成肽反应3.Sanger反应4.Edman反应5.与亚硝酸的反应P23当前第48页\共有160页\编于星期三\2点Pro是亚氨基酸，不能释放氨，直接生成黄色化合物1.与茚三酮反应H2O互变异构3H2OP23、24当前第49页\共有160页\编于星期三\2点1.与茚三酮反应H2O互变异构3H2OP23、24用于α-氨基酸的定性、定量测定和显色当前第50页\共有160页\编于星期三\2点2.成肽反应当前第51页\共有160页\编于星期三\2点3.Sanger反应（FDNB反应）2,4-二硝基氟苯（DNFB）＋aa二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸）弱碱FHSanger等人应用它测定胰岛素一级结构两条链的N-端氨基酸。DNP-aa经层析后分离、鉴定当前第52页\共有160页\编于星期三\2点4.Edman反应（PITC反应）（1）定性（2）定量（3）鉴定肽链N端（4）Pr顺序自动分析仪测序原理PTC-aaPTH-aa无色，易用层析法分离后显色鉴定PTH-aa当前第53页\共有160页\编于星期三\2点5.与亚硝酸的反应aa定量测定；Lys的ε-氨基反应速度较慢N来源当前第54页\共有160页\编于星期三\2点氨基酸的分离、分析方法有那些？分离鉴定：定性：定量：依据其结构、性质氨基酸的纸层析和离子交换柱层析P26当前第55页\共有160页\编于星期三\2点一、肽的结构与功能二、蛋白质的结构层次三、蛋白质结构的维持力

第三节蛋白质的结构当前第56页\共有160页\编于星期三\2点一、肽（peptide）的结构与功能（一）肽的分类和命名（二）肽键（peptidebond）的结构和性质（三）寡肽的性质（四）天然活性肽P44当前第57页\共有160页\编于星期三\2点（一）肽的分类和命名1.表示方法2.命名3.分类多肽的氨基酸顺序。极性：多肽链左有氨基端或N-端；右有羧基端或C-端。主链、侧链、氨基酸残基多肽的命名取从N-端的氨基酸残基开始，称：某氨酰某氨酰┅┅某氨基酸。一、肽的结构与功能P44当前第58页\共有160页\编于星期三\2点（一）肽的分类和命名1.表示方法2.命名3.分类形状：开链状、环状、一、肽（peptide）的结构与功能P44AA残基数目：寡肽（几个到十几个aa）多肽当前第59页\共有160页\编于星期三\2点（二）肽键（peptidebond）的结构和性质P451.肽键的结构：酰胺键当前第60页\共有160页\编于星期三\2点sp2sp2sp3sp2P45肽键是共振杂化体2.肽键的性质：氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。因此肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。大多数情况下，以反式结构存在。当前第61页\共有160页\编于星期三\2点3.肽平面：组成肽键的6个原子处于同一平面。当前第62页\共有160页\编于星期三\2点两个肽平面以Cα为中心发生旋转ψφP58理论上可以取-180～+180℃间的任一值4.二面角ψ和φ当前第63页\共有160页\编于星期三\2点5.多肽主链折叠的空间限制

P58（1）主链只能以Cα为中心旋转（2）侧链R基团的空间位阻当前第64页\共有160页\编于星期三\2点肽平面是肽链的最小单位，限制了肽链构象数因此蛋白质的构象不能无限多种。当前第65页\共有160页\编于星期三\2点（三）寡肽的性质1.氨基酸类似的化学反应：如两性解离2.双缩脲反应（四）天然活性肽许多分子量比较小的肽以游离状态存在。这类肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。P46当前第66页\共有160页\编于星期三\2点谷胱甘肽（GSH）γ肽键含有一个活泼的SH氧化型的谷胱甘肽（GSSG）。GSH是一种抗氧化剂，是某些酶的辅酶，可保护蛋白质分子中的-SH免遭氧化，保护巯基蛋白和酶的活性。激活多种含巯基酶等，从而促进糖、脂肪及蛋白质代谢；保护正常组织和器官。可用作保肝药物，用于美容、抗衰老等。白荻多肽美白胶囊

当前第67页\共有160页\编于星期三\2点

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO-

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Met-脑啡肽

Leu-脑啡肽运动可以戒烟子宫壁肌肉收缩血管壁肌肉收缩当前第68页\共有160页\编于星期三\2点

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

L-OrnL-Orn

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

短杆菌肽S(环十肽)：抗生素类多肽，由细菌分泌的多肽，有时也都含有D-氨基酸和一些不常见氨基酸，如鸟氨酸（Ornithine,Orn）。返回节当前第69页\共有160页\编于星期三\2点放线菌素D：是肽的衍生物。通过与DNA结合，阻碍RNA聚合酶的移动，抑制转录。当前第70页\共有160页\编于星期三\2点二、蛋白质的结构层次P44当前第71页\共有160页\编于星期三\2点1953年F.Sanger花费了10年首先测定出牛胰岛素的氨基酸顺序，由此获得了1958年的诺贝尔化学奖。现在已经有上万种不同蛋白质的一级结构被测定。（一）蛋白质的一级结构（primarystructure）当前第72页\共有160页\编于星期三\2点当前第73页\共有160页\编于星期三\2点（一）蛋白质的一级结构（primarystructure）蛋白质的一级结构的概念：多肽链的氨基酸顺序。多肽链内或链间二硫键的数目和位置。组成蛋白质的多肽链数目。P44其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。当前第74页\共有160页\编于星期三\2点（二）二级结构（secondarystructure）1.定义多肽链的主链骨架本身在空间折叠和盘绕，形成规则或周期性的折叠构象，如α螺旋、β折叠等。RNase的某些二级结构P59当前第75页\共有160页\编于星期三\2点2.二级结构的基本元件指示:

删除样本文档图标,并替换为工作文档图标，如下:在Word中创建文档.返回PowerPoint在“插入”菜单中选择“对象...”单击“从文件创建”定位“文件”框中的文件名确认选中“显示为图标”。单击“确定”选择图标从“幻灯片放映”菜单中选择“动作设置”单击“对象动作”，并选择“编辑”单击“确定”（1）α螺旋（2）β折叠（3）转角（4）无规卷曲Pauling获1954年诺贝尔奖当前第76页\共有160页\编于星期三\2点α螺旋（helix）球棍式空间填充丝带P59简易图示当前第77页\共有160页\编于星期三\2点3.613螺旋纵观侧面观当前第78页\共有160页\编于星期三\2点**3.613螺旋当前第79页\共有160页\编于星期三\2点α螺旋的手性当前第80页\共有160页\编于星期三\2点其他类型的螺旋4.416螺旋310螺旋当前第81页\共有160页\编于星期三\2点常见α螺旋（3.613螺旋）的结构特点：主链：蛋白质分子多为右手-螺旋。参数：螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基，两个aa之间的距离为0.15nm，直径0.5nm。氢键：肽链内氢键，氢键的取向几乎与轴平行，稳定螺旋结构。R基团位于外侧影响螺旋的形成和稳定。当前第82页\共有160页\编于星期三\2点影响α螺旋形成和稳定的因素——R基团无氨基

连续同种电荷

连续R基团分支（如Thr、Ile）R基团太小（Gly）当前第83页\共有160页\编于星期三\2点(2)β折叠(sheet)

β折叠股β折叠片层2个以上具β折叠股相互平行排列，形成β折叠片层。P60Pauling提出β折叠简易图示当前第84页\共有160页\编于星期三\2点

平行式反平行式当前第85页\共有160页\编于星期三\2点

(2)β折叠

主链：几乎完全伸展，呈锯齿状折叠构象。氢键：相邻肽段形成氢键，与链的长轴接近垂直。侧链：垂直于相邻两肽平面的交线，并交替分布在片层两侧类型：平行式(重复周期0.65nm)，通常疏水侧链分布在平面两侧

反平行式(重复周期0.7nm)，通常疏水侧链分布在平面一侧当前第86页\共有160页\编于星期三\2点

转角由4个aa残基组成，弯曲处的第i个氨基酸残基的-C=O和第i+3个残基的–N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋白分子表面使肽链发生回折。β-转角模型还有α转角（i+4）、γ-转角（i+2）、π-转角（螺旋终止信号）P61当前第87页\共有160页\编于星期三\2点（4）无规卷曲(randomcoil)

无一定的规则,但对一定的球蛋白而言,特定的区域有特定的卷曲方式.这类有序的非重复结构常构成蛋白质的功能部位（5）β凸起（6）Ω环形（omiga）是近二十年提出的，早年认为是无规卷曲的部分有一定规律可循，外形和希腊字母Ω相似。当前第88页\共有160页\编于星期三\2点1.超二级结构（super-secondarystructure））（三）三级结构部件（过渡性结构层次）

超二级结构指蛋白质中两个或多个具有二级结构的肽段在空间上相互接近，相互作用形成的二级结构聚合体，又称为模体（motif）。1973年Rossman和Rao提出分子较大的PrP63当前第89页\共有160页\编于星期三\2点超二级结构花样P64左手超螺旋当前第90页\共有160页\编于星期三\2点细胞色素C的αα结构细胞核抗原的βαβ结构纤溶酶原的ββ结构当前第91页\共有160页\编于星期三\2点2.结构域（domain）概念：多肽链盘旋折叠成相对独立的紧密球状实体称为结构域。是球状蛋白的独立折叠单位。对于较大的蛋白质分子或者亚基，往往由两个或者两个以上相对独立的结构域缔合形成三级结构.P64肌钙蛋白C的两个结构域当前第92页\共有160页\编于星期三\2点细胞色素b乳酸脱氢酶免疫球蛋白G全α结构

βαβ结构

全β结构

结构域P65当前第93页\共有160页\编于星期三\2点（四）球状蛋白的三级结构（tertiarystructure）

P65肌红蛋白当前第94页\共有160页\编于星期三\2点1.概念：多肽链在二级结构基础上在空间盘绕、折叠、卷曲而形成的复杂的空间构象称为蛋白质的三级结构。（四）球状蛋白的三级结构（tertiarystructure）

第一个被阐明其三级结构的Pr是：抹香鲸肌红蛋白三级结构，于1960年由Kendrew用X线衍射法阐明，P65当前第95页\共有160页\编于星期三\2点胰岛素分子的三级结构当前第96页\共有160页\编于星期三\2点2.球状蛋白质三维结构特征含有几种类型的二级结构元件三维结构具有明显而丰富的折叠层次是致密的球状或椭球状实体，小部分空腔80-90%疏水基团分布在内部，亲水残基暴露在分子表面。分子表面有空穴或裂沟，往往是活性部位。P66当前第97页\共有160页\编于星期三\2点1.概念由两条或两条以上具备独立三级结构的多肽链以次级键相互缔合，这样的聚集体为蛋白质的四级结构。其内容包括亚基的种类、数目、空间排布及亚基间的作用。（五）四级结构（quarternarystructure）P67当前第98页\共有160页\编于星期三\2点2.亚基和单体亚基是具有四级结构的Pr的基本单元，通常由一条多肽链组成，有时含两条以上的多肽链，单独存在时一般没有生物活性。当前第99页\共有160页\编于星期三\2点仅由一个亚基组成，而无四级结构的蛋白质称为单体蛋白；由两个或两个以上亚基组成的蛋白质统称为寡聚蛋白质，多聚蛋白质或多亚基蛋白质。4.同多聚体和杂多聚体（亚基种类）3.寡聚蛋白和单体蛋白（亚基数目）胰岛素二聚体血红蛋白（22）当前第100页\共有160页\编于星期三\2点5.寡聚蛋白的变构效应一个蛋白质与它的配体或其它蛋白质结合后，蛋白质的构象发生变化，导致其分子功能发生改变的现象称为变构效应。一个亚基与其配体结合后,能影响此寡聚体中其它亚基与其它配体的结合能力。小分子物质称为变构剂。返回节当前第101页\共有160页\编于星期三\2点多肽链疏水作用力氢键二硫键离子键CH2OH

CH2OH范德华力维持蛋白质结构的作用力P56三、蛋白质结构的维持力量当前第102页\共有160页\编于星期三\2点

离子键（盐键）

氢键

疏水作用力

范德华力

共价键

非共价键

P56当前第103页\共有160页\编于星期三\2点氢键的形成连接在电负性很强的原子上的H（氢核几乎裸露），与另一电负性很强的原子之间产生静电吸引。氢供体：肽键中N上氢以及R基团上的氢氢受体：羰基O、侧链羟基O、Met的S在二级结构的形成中特别重要，如α螺旋、β折叠、β转角、β凸起，在三级和四级结构中也起一定作用。P9当前第104页\共有160页\编于星期三\2点生物膜的存在可能产生有“形态”的细胞，是生命存在的前提。疏水作用力当前第105页\共有160页\编于星期三\2点指在介质水中疏水基团倾向聚集在一起，以避开水的现象。在维持生物大分子的空间结构中有突出地位。驱动力是“熵效应”当前第106页\共有160页\编于星期三\2点范德华力（又称分子作用力）产生于分子或原子之间的静电相互作用，蛋白质中主要是非极性基团之间。离子键：带电荷基团之间的相互作用。当前第107页\共有160页\编于星期三\2点二硫键当前第108页\共有160页\编于星期三\2点维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水相互作用力等维系蛋白质分子的四级结构：疏水相互作用力等二硫键在稳定某些蛋白的构象起着重要作用（RNaseA）返回章当前第109页\共有160页\编于星期三\2点一、Pr一级结构与功能的关系二、Pr构象与功能的关系第四节蛋白质结构与功能的关系返回章当前第110页\共有160页\编于星期三\2点一、Pr一级结构与功能的关系1.蛋白质的变性和复性（核糖核酸酶）2.同种蛋白一级结构的改变导致分子病（镰刀型红细胞贫血）3.活性蛋白与其前体（胰岛素）4.同功能蛋白质一级结构的种属保守性与分子进化（细胞色素c）当前第111页\共有160页\编于星期三\2点7531种可能连接方式中的1种核糖核酸酶的变性与复性经典实验P69当前第112页\共有160页\编于星期三\2点1961年，他证明了核糖核酸酶的变性复性实验证明了：蛋白质的氨基酸序列决定其三维结构。1972年因核糖核酸酶分子结构的研究成果，Christian

Anfinsen获诺贝尔化学奖。当前第113页\共有160页\编于星期三\2点镰刀型红细胞贫血的分子基础HbA:Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……HbS:Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys……β链12345678血红蛋白574个氨基酸残基P81荷负电的Glu变为疏水性的Val，使HbS分子表面的负电荷减少，亲水基团变为疏水基团，溶解度降低。当前第114页\共有160页\编于星期三\2点镰刀型红细胞贫血的分子基础镰刀型红细胞贫血的分子基础镰刀型红细胞贫血病P81一级结构决定高级结构，并进而决定功能当前第115页\共有160页\编于星期三\2点前胰岛素原胰岛素胰岛素原一级结构的局部断裂与蛋白质的激活

蛋白质原的部分肽链以特定的方式断裂后，才变为活性分子.当前第116页\共有160页\编于星期三\2点现在的认识：1.一级结构决定高级结构，并最终决定蛋白质的功能。2.一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似。3.每种蛋白具有特定的结构，也具有特定的功能。相关蛋白结构异常导致疾病。返回节一、Pr一级结构与功能的关系当前第117页\共有160页\编于星期三\2点蛋白质的别构效应肌红蛋白和血红蛋白的比较P73二者在亚基结构、与氧结合的机制以及许多其他与功能有关的特性方面有相似之处，也有不同之处。二、Pr高级结构与功能的关系当前第118页\共有160页\编于星期三\2点（一）肌红蛋白和血红蛋白功能比较1.Mb（myoglobin）肌肉细胞中贮存氧气；从肌细胞质膜内表面结合氧，并运输到线粒体2.Hb（hemoglobin）血液红细胞中运输氧气，保证各种生理条件下，根据组织对氧的需求恰当地释放氧，因此受到更多调节因素的影响。P73当前第119页\共有160页\编于星期三\2点P79肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线Mb：贮存氧Hb：转运氧工作肌肉毛细血管中当前第120页\共有160页\编于星期三\2点（二）肌红蛋白和血红蛋白的结构比较1962年Kendrew和Perutz因测定Mb和Hb的高级结构获诺贝尔化学奖P73当前第121页\共有160页\编于星期三\2点1.相似的1-3级结构（1）一级结构有不同：Mb一条肽链153个氨基酸残基；Hbα链141、β链146。每条链结合一分子血红素辅基。Hb的两种亚基只有18%（27个）氨基酸残基与Mb相同。（2）二级结构：8段α螺旋，螺旋间无规卷曲（3）三级结构相似：当前第122页\共有160页\编于星期三\2点MbHbαHbβ肌红蛋白和血红蛋白相似的三级结构同源蛋白的三级结构比一级结构更保守。

折叠成紧密球状分子，疏水侧链大部分布在分子内部，分子表面有一个疏水“口袋”，血红素从此处与HisF8形成配位键。当前第123页\共有160页\编于星期三\2点血红素辅基与氧结合的机制2.与氧结合的机制血红素的结构当前第124页\共有160页\编于星期三\2点当前第125页\共有160页\编于星期三\2点铁原子与卟啉环平面相对位置的改变P75氧合时，铁原子被拉回卟啉环，卟啉环也由圆顶状变为平面形。同时牵动F螺旋，引发构象变化。当前第126页\共有160页\编于星期三\2点P75氧合导致卟啉环的变形和F螺旋的牵引当前第127页\共有160页\编于星期三\2点四级结构：4个亚基分布在四面体的4个角，链间以离子键结合，有中央空穴可结合其他配体。3.不同：Hb的四级结构P75当前第128页\共有160页\编于星期三\2点（三）Hb的别构效应氧合后血红蛋白的构象变化：2个αβ二聚体之间相对移动发生错位、四级结构随之改变。构象的改变促进第二亚基的氧合。当前第129页\共有160页\编于星期三\2点P79肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线工作肌肉毛细血管中当前第130页\共有160页\编于星期三\2点Hb两种主要的构象态：

R态（氧合Hb的优势构象）和T态（去氧Hb的优势构象）当前第131页\共有160页\编于星期三\2点T态亚基间8对盐桥T态借助于盐桥被稳定。在4亚基间的8对盐键，它们的形成和断裂使整个分子的空间构象发生变化。P78当前第132页\共有160页\编于星期三\2点Pr的结构和功能一级结构是基础高级结构直接决定功能但近年来发现了一些固有无折叠的蛋白质，它们松散存在但仍有活性。返回章当前第133页\共有160页\编于星期三\2点第五节蛋白质的性质及研究方法一、Pr的理化性质二、Pr一级结构的测定三、Pr的分离、纯化四、Pr相对分子量的测定五、Pr含量的测定六、Pr纯度的鉴定当前第134页\共有160页\编于星期三\2点一、Pr的理化性质（一）紫外吸收（二）两性解离（三）胶体性质（四）沉淀反应（五）Pr变性（六）Pr水解（自学）（七）Pr的颜色反应（自学）P30当前第135页\共有160页\编于星期三\2点（一）紫外吸收

280nm（二）两性解离主要是可解离的侧链基团。P31等电点等离子点:纯水中测定的等电点，Pr的特征常数。当前第136页\共有160页\编于星期三\2点1.蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质:如丁达尔现象；布郎运动；不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。（三）胶体性质2.蛋白质胶体溶液的稳定性决定于：

质点的大小：1-100nm同种电荷的排斥力水化层P31当前第137页\共有160页\编于星期三\2点（1）盐析（2）pI沉淀：（3）有机溶剂（4）重金属（5）生物碱试剂和某些酸（6）加热1.沉淀因素（四）Pr沉淀作用P31水化层同种电荷的排斥力水化层、降低介电常数pH大于pI时，带负电的Pr与其结合pH小于pI时，带正电的Pr与其结合热变性导致构象解体，疏水基团外露，破坏水化层。当前第138页\共有160页\编于星期三\2点在温和条件下，通过改变溶液的pH或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离。在沉淀过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液，所以称为非变性沉淀。2.可逆沉淀和不可逆沉淀在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。当前第139页\共有160页\编于星期三\2点（五）Pr变性作用蛋白质受某些物理或化学因素的影响，导致其高度有规律的高级结构丧失，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性(denaturation)。1.Pr变性的概念P68当前第140页\共有160页\编于星期三\2点3.Pr变性的可逆性4.Pr变性的指标（1）溶解度（2）黏度增加（3）生物活性（4）水解（5）结晶2.Pr变性的物理和化学因素（1）物理：加热、冷却、机械作用、辐射（2）化学：强酸、强碱、高浓度盐、尿素、重金属盐、有机溶剂、去污剂返回节当前第141页\共有160页\编于星期三\2点二、Pr一级结构的测定（一）间接法由核苷酸序列推定（二）直接法纯化目标蛋白（纯度>97%）1.确定肽链