尹礼国第3章蛋白质化学讲述

第3章蛋白质化学蛋白质（Protein）1838年，J.J.Berzelius提出，由proteios衍生而来

——第一重要，首要的物质最初在鸡蛋中发现，是一类含氮的复杂有机化合物恩格斯指出，“生命是蛋白体的存在方式”蛋白质在生物体中发挥着重要的生理功能蛋白质存在于所有生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，参与了几乎所有的生命活动过程。物质代谢、肌肉收缩、神经兴奋传导、遗传信息传递等等蛋白质功能的多样性1.催化功能-酶2.调节功能-激素、基因调控因子3.转运功能-膜转运蛋白、血红/血清蛋白4.贮存功能-乳、蛋、谷蛋白5.运动功能-鞭毛、肌肉蛋白6.结构成分-皮、毛、骨、牙、细胞骨架7.支架作用-接头蛋白8.防御功能-免疫球蛋白9.异常功能一、蛋白质通论（一）、蛋白质的化学组成和分类１、元素组成２、蛋白质的含氮量蛋白氮占生物组织所有含氮物质的绝大部分。大多数蛋白质含氮量接近于16%

蛋白质含量=每克样品中含氮的克数

6.25凯氏定氮法３、蛋白质的分类（1）、依据外形分类球状蛋白质：globularprotein（分子轴比小于10）

，一般为功能蛋白纤维状蛋白质：fibrousprotein(分子轴比大于10)，一般为结构蛋白

膜蛋白质：membraneprotein

（2）、依据蛋白质的组成分类简单蛋白（或单纯蛋白）simpleprotein

单纯蛋白，仅由氨基酸组成结合蛋白

conjugatedprotein由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成简

单

蛋

白清蛋白和球蛋白albuminandglobulin

广泛存在于动物组织谷蛋白和醇溶谷蛋白glutelinandprolamin

植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸/碱精蛋白（Spermatin）和组蛋白(histone)

碱性蛋白，存在于细胞核硬蛋白

结

合

蛋

白色蛋白：简单蛋白+色素物质糖蛋白：简单蛋白+糖类物质脂蛋白：简单蛋白+脂类结合核蛋白：简单蛋白+核酸磷蛋白：辅基为磷酸，酪蛋白（casein）(二)蛋白质的水解酸水解碱水解酶水解蛋白质酶水解酶水解一般是部分水解得到多肽片段和AA的混合物氨基酸是蛋白质的基本结构单元蛋白质——月示——胨——多肽——肽——AA1*1045*1032*1031000200100-500(AminoAcid,AA,Aa,aa)第一节氨基酸（一）氨基酸的结构地球上天然形成的AA300种以上。构成蛋白质的AA只有20余种，且都是α-氨基酸。C-C-C-C-COOHγβαC-C-C-C(NH2)-COOHα-氨基酸C-C-C(NH2)-C-COOHβ-氨基酸C-C(NH2)-C-C-COOHγ-氨基酸什么是α-氨基酸？

大多数AA在中性pH时呈兼性离子状态:除甘氨酸外，19种AA都具有旋光性。除胱氨酸和酪氨酸外，其余AA都能溶于水。COO-NH3+二、氨基酸的分类（一）常见的蛋白质氨基酸按Ｒ基的化学结构分类：１、脂肪族aa（１）中性aa甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸氨基乙酸a-氨基丙酸氨基异己酸氨基异戊酸氨基β甲基戊酸（2）含羟基或硫aa丝氨酸半胱氨酸苏氨酸甲硫氨酸氨基γ甲硫基丁酸，体内代谢甲基供体a氨基β羟基丙酸a氨基β羟基丁酸a氨基β巯基丙酸（３）酸性aa及其酰胺天门冬氨酸谷氨酸天门冬酰胺谷氨酰胺（４）碱性aa

赖氨酸

精氨酸a,ε二氨基丙酸a,氨基σ胍基戊酸２、芳香族aa苯丙氨酸酪氨酸色氨酸a氨基β苯基丙酸a氨基β对羟苯基丙酸a氨基β吲哚基丙酸３、杂环aa组氨酸脯氨酸a,

氨基β咪唑基丙酸，存在于珠蛋白内按Ｒ基的极性性质分类：１、非极性Ｒ基aa丙氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸色氨酸２、不带电荷的极性Ｒ基aa丝氨酸苏氨酸酪氨酸3、带正电荷的Ｒ基aa赖氨酸精氨酸组氨酸4、带负电荷的Ｒ基aa

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”根据生物体的需要，可将氨基酸分为必需氨基酸半必需氨基酸

氨基酸的结构与分类非必需氨基酸其余氨基酸ArgHisLys、ValIleLeupheMetTryThr

赖氨酸(Lys)缬氨酸(Val)蛋氨酸(Met)

色氨酸(Try)亮氨酸(Leu)异亮氨酸(Ile)

苏氨酸(Thr)苯丙氨酸(Phe)

婴儿时期所需:精氨酸(Arg)、组氨酸(His)

早产儿所需：色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys)（二）不常见的蛋白质氨基酸由常见aa经修饰而来。羟脯氨酸胱氨酸羟赖氨酸6-N-甲基赖氨酸Γ-羧基谷氨酸（三）非蛋白质氨基酸不是蛋白质的组成成分200多种多是蛋白质中L型α-AA衍生物有一些是β-，γ-，δ-AA有些是D-型AA一些是代谢中间产物，如瓜氨酸、鸟氨酸；γ-氨基丁酸等鸟氨酸瓜氨酸三、氨基酸的酸碱性质（一）兼性离子非离子形式两性离子形式H3N—CH—COOHR+（pH＜pI）H3N—CH—COO-R+（pH=pI）H2N—CH—COO-R（pH＞pI）（二）氨基酸的解离（三）氨基酸的等电点当溶液为某一pH值时，AA主要以兼性离子的形式存在，分子中所含的正负电荷数目相等，净电荷为0。这一pH值即为AA的等电点（pI,isoletricpoint）。在pI时，AA在电场中既不向正极也不向负极移动，即处于两性离子状态。Ka1*Ka2=……侧链不含离解基团的中性AApI=(pK’1+pK’2)/2氨基酸的酸碱性质氨基酸的每一功能基团可被酸碱所滴定，可根据氨基酸的滴定曲线来推算pK值。甘氨酸滴定曲线对于侧链含有可解离基团的AApI取决于两性离子两边pK’值的算术平均值酸性AA：pI=(pK’1+pK’R-COO-

)/2碱性AA：pI=(pK’2+pK’R-NH2)/2氨基酸的酸碱性质

在等电点以上的任何pH，氨基酸带净负电荷，在电场中将向正极移动；结论：

在低于等电点的任何pH，氨基酸带净正电荷，在电场中将向负极移动。

在一定pH范围内，氨基酸溶液的pH离等电点愈远，氨基酸所携带的净电荷愈大。返回四、氨基酸的化学反应（一）α-氨基参加的反应1.与亚硝酸反应2.与酰化试剂反应3.烃基化反应4.形成Schiff’s碱反应5.脱氨基反应

NH2OHRCHCOOH+HNO2RCHCOOH+H2O+N2范斯莱克法（VanSlyke）测氨基氮（体积）的基础，生产上用于测定蛋白质的水解程度。N2中的1/2为氨基氮。

氨基酸定量和蛋白质水解程度的测定。含亚氨酸的脯氨酸则不能与亚硝酸反应。与酰化试剂反应酰化试剂：酰氯、酸酐主要的酰化试剂NO2FO2N+H2N—CH—COOHRNO2O2NHN—CH—COOHR+HF弱碱性DNP-氨基酸（黄色）DNFBSanger法测定N末端氨基酸基础2,4-二硝基氟苯烃基化反应A.为α-NH2的反应B.氨基酸α-NH2的一个H原子可被烃基取代(卤代烃)C.在弱碱性条件下，与DNFB发生芳环取代，生成二硝基苯氨基酸应用：鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸反应特点

与甲醛的反应甲醛滴定法测定氨基酸含量由于氨基酸与甲醛反应发生在氨基部位，不生成两性离子。采用NaOH滴定时，H＋可完全释放出来，以酚酞作指示剂，可测定氨基氮含量。食品工业中氨态氮的测定（二）由α-羧基参加的反应1.成盐或成酯反应2.成酰氯反应3.脱羧基反应4.叠氮反应（2）成酯

NH2

干燥，HCl

RCHCOOH+C2H5OH

回流

RCHCOOC2H5+H2ONH3·Cl

保护羧基（1）与NaOH等形成盐

HN-保护基R—CH-COOH+PCl5

HN-保护基

R—CH-COCl+POCl3+HCl保护氨基活化羧基，可进一步用于合成肽（三）α-羧基和α-氨基都参加的反应1、与茚三酮反应

2、成肽反应

与茚三酮反应是氨基和羧基共同参与的反应α-氨基酸与合茚三酮试剂共热，可发生反应生成蓝紫化合物。（四）侧链R基参加的反应1、Tyr2、碱性AA2、碱性AA3、带硫AA五、氨基酸的分离与测定层析法电泳法氨基酸显色反应（一）层析法1906年俄国植物学家MichaelTswett在研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的萃取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入石油醚使其自由流下，结果色素中各组分互相分离形成各种不同颜色的谱带，命名为色谱法。以后此法逐渐应用于无色物质的分离。

网址：/（一）层析法层析法又称色谱法原理：利用混合物中组分的物理(大小、带电荷的多少)化学(置换反应)、生物学性质的差异，使各组分以不同程度分布在两相中。原理2.色谱的基本分类层析形式：纸层析、气相色谱、高压液相色谱、薄层层析、亲和层析、凝胶层析、离子交换层析等。色谱分析中的相：液相、气相、油相、水相。固定相，流动相当流动相流过含有样品的固定相时，各组分以不同速度移动，从而达到互相分离。固定相：可以是固体，也可以是以被固体或凝胶所支持的液体，可以装入柱中，也可以为薄层或薄膜。流动相：液体，气体。层析过程中包括吸附与分配平衡，溶解与析出等到平衡。原理利用吸附剂(如氧化铝粉末)对不同物质吸附能力的差别达到分离的目的解吸、吸附、再解吸、再吸附吸附柱层析棉花吸附剂待分离样品溶液纯溶剂冲洗(洗脱剂)流出液或洗脱液吸附剂材料无机吸附剂：氧化铝、碳酸钙、氧化钙、氧化镁、氧化锌、磷酸氢钙、硅酸、活性炭等有机吸附剂：蔗糖、乳糖、淀粉、菊根粉、纤维素等。吸附剂的选择一般可以应用前人的经验或小样试验，常采用具有中等或较强吸附力的吸附剂。4.1.3洗脱剂洗脱剂选择：样品在溶剂中的溶解度溶剂一般需无水溶剂，而且不与水互溶溶剂的沸点要适宜，一般讲溶剂沸点以40-80℃为宜溶剂纯度要高，溶剂中即使是微量杂质的存在，也可明显地改变吸附性质溶剂的解吸能力适当，可采用按一定比例制备多元混合溶剂系统，以调整洗脱能力。4.2分配层析分配层析是利用被分离组分在固定相或流动相中的溶解度差别而实现分离，它相当于一种连续的溶剂抽提法。固定相为液体

4.2.1分配系数K一定量的溶质在两种不相混溶的溶剂中达到平衡时，溶质在两种溶剂中的浓度比值为一常数，此常数称为分配系数。

固定相中溶质的浓度（克/升）固定相中溶质的量K=————————————=———————

流动相中溶质的浓度（克/升）流动相中溶质的量结构特点分配柱层析中，通常采用一种固体吸附着一种溶剂构成固定相，这种固体本身对分离不起什么作用，仅起一个支持作用，故又称支持剂或担体、载体，用另一个溶剂作为流动相。4.2.2分配柱层析原理

色带中心（浓度中心）的移动速率

R=——————————————————

柱层析上部洗脱剂上层液面的移动速率色带中心（浓度中心）的移动距离LA=———————————————=——

洗脱剂上层液面的移动距离LS

移动速率R4.2.1固定相与流动相固定相：一般由支持剂和溶剂组成。支持剂要求是化学惰性，没有吸附力，但能保留大量的固定相液体。常使用的支持剂有硅胶、硅藻土类、纤维素、淀粉等。固定相的液体通常是水溶液或与水混合的液体，常用的有水、各种缓冲液、甲酰胺、丙二醇、以及其混合液等，按一定比例与支持剂混合后填装层析柱。流动相：一般采用有机溶剂，如饱和烃、醇类、酮类、酯类、卤代烷、苯以及它们的混合物。反相分配层析以有机溶剂为固定相，水溶液为流动相固定相与流动相的选择，一般是根据样品组分在两相间的溶解度而定。4.3.1离子交换树脂（高分子量有机聚合物，一种不溶性高分子物质，如聚苯乙烯树脂中引入一些酸性或碱性的活性基团）。根据离子交换树脂所带的基团性质分为：阳离子交换树脂（1）强酸性阳离子交换树脂：含有-SO3H或-CH2SO3H，如732（2）弱酸性阳离子交换树脂：含有-COOH或-OH，如724

阴离子交换树脂（1）强碱性阴离子交换树脂：含有铵盐≡N+OH-，如717（2）弱碱性阴离子交换树脂：含有伯胺-NH2、仲胺=NH、叔胺≡N，如7014.3离子交换柱层析离子交换树脂的交换过程硬水的软化4.3.2离子交换树脂亲和力溶液中某一离子能否与交换剂上的离子进行交换，主要取决于离子的相对浓度以及交换剂对离子的相对亲和力。一般地，在稀的水溶液中，亲和力随离子的价数与原子序数增加而增加，但随水化离子半径的增加而降低。

强酸性阳离子交换树脂对各种离子的亲和力次序如下：①Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+>Li+>(CH3)4N+②La3+>Y3+>Ba2+>Cs+>Rb+>K+>Na+>H+>Li+③Zn2+>Cu2+>Ni2+>Co2+>Fe2+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+

弱酸性阳离子交换树脂对氢离子的亲和力特别高，因此再生为氢型时仅需少量的酸。4.3.2离子交换树脂亲和力

强碱性阴离子交换树脂对各种离子的亲和力次序如下：柠檬酸根>SO42->C2O42->I->NO3->CrO42->Br->SCN->Cl->HCOO->OH->F->CH3COO-

弱碱性阴离子交换树脂对氢氧根离子有较高的亲和力。对各种酸的亲和力次序如下：芳香磺酸>柠檬酸>铬酸>硫酸>酒石酸>草酸>磷酸>砷酸>钼酸>硝酸>氢碘酸>氢溴酸>硫氢酸>盐酸>氢氟酸>甲酸>乙酸>碳酸4.3.2离子交换树脂亲和力在层析柱内放入离子交换树脂，再将样品溶液通过，一些性质相近的离子与树脂发生离子交换反应而被吸附。用水洗去残液，再用洗脱剂来洗脱。洗脱交换<=>吸留交换离子向下移动，亲和力大的离子被吸留得比较牢固，因此移动慢，亲和力小的离子被吸留的力量小，容易被洗脱下来，移动得快，这样，样品中不同的离子就被分离开。举例：样品中含Mg2+和Al3+，采用R-SO3Na进行分离，洗脱剂用Ca2+，Fe3+（先用Ca2+，再用Fe3+）4.3.3离子交换柱层析操作

离子交换能力的大小，是样品中离子在树脂和洗脱剂之间的分配系数K的不同。

样品离子在树脂上的浓度（摩尔/克树脂）

K=—————————————————————

样品离子在溶剂中的浓度（摩尔/毫升洗脱剂）

K值大小决定于样品中离子在柱内的保留时间，如果样品中各种离子的K值差别足够大，这些离子就可以得到分离。

氨基酸自动分析仪——离子交换层析的具体应用氨基酸自动分析仪含层析柱、蠕动泵、开关阀、塑料管道、保温槽、自动比色计、记录器及控制器层析柱中装有交联聚苯乙烯磺酸树脂，样品溶液加入后用不同pH的柠檬酸缓冲液作洗脱剂，可将多种氨基酸分离，经茚三酮显色后比色定性定量。（二）电泳法电泳：带电质点在电场中向与本身电荷相反的电极移动的现象带电质点移动速度与外加电场强度、本身所带电荷成正比，与介质的粘度、质点本身的大小成反比（三）氨基酸的显色反应氨基酸具有紫外吸收有的氨基酸可加荧光剂后显现出来有些氨基酸与化学试剂可发生特殊的显色反应第二节肽（peptide）AA通过肽键连接形成的化合物称肽。①肽键中C-N键有部分双键性质，能自由旋转②组成肽键原子处于同一平面（肽平面）③键长及键角一定④大多数情况以反式结构存在氨基酸顺序：多肽链中AA残基排列的顺序，AA顺序是从N-端开始以C-端氨基酸残基为终点，如上述五肽：Ser-Val-Tyr-Asp-Gln氨基酸残基：组成多肽的AA单元含游离

-氨基的一端：氨基端或N-端含游离

-羧基的一端：羧基端或C-端共价主链

多肽链的主链由许多酰胺平面组成，平面之间以α碳原子相隔。而Cα-C键和Cα-N键是单键，可以自由旋转，其中Cα-C键旋转的角度称ψ，Cα-N键旋转的角度称φ。ψ和φ这一对两面角决定了相邻两个酰胺平面的相对位置，也就决定了肽链的构象。

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。（二）、肽的物理化学性质肽末端α-羧基pKa值比游离AA中的大。肽末端α-氨基pKa值比游离AA中的小。也有等电点（两性）。酸碱性质取决于：

—α-羧基、α-氨基、侧链基团的解离

具有双缩脲反应——Protein特有的反应。多肽链肽链中的氨基酸不是原来完整的分子，多肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。由10个以上氨基酸残基组成的多肽链。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”肽键链状结构肽的命名

多肽化合物的名称，通常按照肽内氨基酸残基的排列顺序，以残基名称（如某某氨酰）从N端依次阅读到C端，并以C端残基全名结束肽的名称。命名举例氨基末端羧基末端下列五肽命名为丙氨酰谷氨酰亮氨酰缬氨酰组氨酸：（三）、天然活性多肽生物的生长、发育、细胞分化、大脑活动、肿瘤病变、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物钟规律及分子进化等均涉及到活性肽。生物活性肽是机体内传递信息、调节代谢和协调器官活动的重要化学信使。已发现的天然肽大多具有活性含量少，结构多样，功能各异例如：动物体内的激素、微生物的抗菌素谷胱甘肽γ肽键:由谷氨酸的γ羧基与半胱氨酸的α氨基缩合而成。由于GSH中含有一个活泼的巯基很容易氧化，使其处于活性状态，可对蛋白质、酶进行保护二分子GSH脱氢以二硫键相连成氧化型的谷胱甘肽（GSSG）激素肽、神经肽神经肽：脑啡肽、内啡肽、强啡肽，具有镇痛作用内啡肽：有3种内啡肽，均由促黑素促皮质激素原转变而来，不同肽的功能不同强啡肽：强镇痛作用P-物质参阅第七章，催产素、胰增血糖素、激肽、促肾上腺皮质激素、促黑激素及其他促激素催产素和升压素

均为9肽，第3位和第9位氨基酸不同。催产素使子宫和乳腺平滑肌收缩，具有催产和促使乳腺排乳作用。升压素促进血管平滑肌收缩，升高血压，减少排尿。促肾上腺皮质激素（ACTH）39肽，活性部位为第4~10位的7肽片段：

Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。脑啡肽：甲硫氨酸脑啡肽、亮氨酸脑啡肽脑啡肽具有强烈的镇痛作用（强于吗啡），不上瘾。Met-脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leuβ-内啡肽（31肽）具有较强的吗啡样活性与镇痛作用。肽类应用研究和发展前景激素抗生素活性肽应用及展望第三节蛋白质一、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构是指以肽键连接而成的氨基酸的排列顺序蛋白质的一定生物功能的表现由相应固定的氨基酸排列顺序所决定人体内大约有5万~10万种蛋白质，而整个生物界有特定生物功能的蛋白质分子总数据不超过100亿种。一、蛋白质的一级结构测定方法与步骤：首先测定肽链末端数目将肽链拆开，分离各条肽链测定肽链氨基酸组成，确定各氨基酸比例对肽链进行末端分析部分水解，分析各片段的AA顺序拼凑出整条AA顺序测定二硫键的位置，确定全部一级结构自1953年以来，已测定约十万个不同蛋白质的一级结构蛋白质序列数据库

蛋白质三维结构二级结构三级结构四级结构超二级结构和结构域二、蛋白质的高级结构构型与构象的区别1、影响蛋白质三维结构的因素内力（内因）蛋白质分子内各原子间作用力外力（外因）

与溶剂及其他溶质作用力

2、蛋白质分子内部的作用力肽键、二硫键——一级结构氢键、疏水作用、范德华力、离子键、二硫键——三维结构（１)氢键(Hydrogenbond)两负电性原子对氢原子的静电引力所形成

X—H…Y

质子给予体X-H和质子接受体Y间相互作用氢键具有：

方向性-（键角）指X—H与H…Y间的夹角

饱和性-X—H只与一个Y结合（２)范德华力

(vanderWaalsforce)

（３）疏水作用

(HydrophobicInteractions)

非极性侧链为避开极性溶剂水彼此靠近所产生主要存在蛋白质的内部结构蛋白质表面通常具有极性链或区域蛋白质可形成分子内疏水链/腔/缝隙

——稳定生物大分子的高级结构（４)离子键

(Electrostaticattraction)又称盐键：具有相反电荷的两个基团间的库仑作用。F：吸引力Q1/2：电荷电量ε：介质介电常数R：电荷质点间距离（5）二硫键(DisulfideBond)

由含硫氨基酸形成起稳定肽链空间结构的作用二硫键被破坏，蛋白质生物活性丧失（6）配位键(Metal-ionCoordination)两个原子之间形成的共价键共用电子对由其中一个原子提供金属离子与蛋白质的结合方式例如：铁氧还蛋白（7）酯键(EsterBond)Ser/Thr的羟基与AA的羧基形成酯键磷酸与含羟基AA缩合形成磷酸酯键四、二级结构（SecondaryStructure）指肽链的部分主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。只涉及主链构象及链内/间形成的氢键主要有

-螺旋、-折叠、-转角、无规则卷曲、-螺旋、环等。

-螺旋是在角蛋白中发现的，为卷曲的棒状结构主要特点肽平面的各个原子所构成的键长键角恒定不变肽键的原子排列呈反式构型相邻肽平面构成二面角肽键螺旋的螺距一定肽链内形成氢键蛋白质分子为右手α-螺旋链内形成氢键与轴平行（一）

-螺旋（

-helix）酰胺平面与α-碳原子的二面角①R基大小：较大的难形成，如多聚Ile②R基的电荷性质：不带电荷易形成③Pro吡咯环的形成

C

-N/C

-N不能旋转

无法形成链内氢键

-螺旋形成的客观条件β-折叠构象是在丝蛋白中发现的，是完全伸展的肽链，呈折叠状由两/多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成。（二）

-折叠（

-pleatedsheet）C

总是处于折叠的角上AA的R基团处于折叠的棱角上并与之垂直两个AA之间的轴心距为0.35nm是肽链与肽链之间或一条肽链的不同肽段间形成氢键，几乎所有的肽链都参与链间氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直有平行式与反平行式两种1、-折叠结构特点平行式：所有肽链的N-端都在同一边反平行式：相邻两条肽链的方向相反2、-折叠的类型（三）

-转角肽链主链骨架的180°回折结构特点：由4个连续的AA残基组成第一个残基的C=O与第四个残基的NH形成氢键（四）无规则卷曲（randomcoil）超二级结构与结构域（一）超二级结构定义：在一些具有特殊功能的球状蛋白质分子中，若干个相邻的二级结构单元按照一定规律有规则地组合在一起，彼此相互作用，形成在空间构象上可以彼此区别的二级结构组合单位常见的超二级结构单元：αα、ββ、βββ的元件（二）结构域与功能域定义：二级/超二级结构基础上形成的特定区域。特点：结构域自身是紧密装配的，但结构域之间相当松散，存在空穴结构域存在的原因：局域分别折叠比整条肽链折叠在动力学上更为合理结构域之间由肽链连接，有利于结构的调整蛋白质的三级结构定义：蛋白质三级结构是蛋白质链的不同区段的R基相互作用形成的空间构象，即肽链所有原子的空间排布。三级结构不包括肽链之间的相互关系。特点：较二级结构更复杂维持三级结构的化学键包括一级结构中相距较远的肽段间的几何相互关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系。四级结构

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。四级结构是描述蛋白质亚基或亚单位之间的作用力、亚基数目、空间排列方式。

单独的亚基无生物活性。稳定四级结构的作用力结构互补（极性）和非共价键离子键和氢键—缔合的专一性疏水相互作用—驱动缔合

1、亚基2、单体3、原体四级结构中的概念几种典型蛋白质的结构与功能纤维状蛋白质角蛋白类（毛、发蹄、爪、羽毛、甲壳、指甲、鳞片）丝蛋白（蚕丝纤维、珠丝纤维、皮等）胶原蛋白（皮肤、软骨、动脉管壁及结缔组织）球状蛋白:功能多样、结构复杂，表面亲水、内部疏水糖蛋白脂蛋白第四节

蛋白质的结构与功能的关系一、一级结构与功能的关系（一）比较生物化学各种蛋白质具有一定的结构不同来源的同功能蛋白质的一级结构基本相同，但在个别位置上存在差异，并表现出种属特异性胰岛素来源A8A9A10B30人苏丝异亮苏猪苏丝异亮丙狗苏丝异亮丙兔苏丝异亮丝牛丙丝缬丙羊丙甘缬丙马苏甘异亮丙苏丝异亮丙一、一级结构与功能的关系（二）分子进化问题：在生物进化过程中，功能相同的蛋白质是否会发生进化或变化例：细胞色素C一、一级结构与功能的关系（三）分子病蛋白质的结构决定着生物功能。分子病是由于结构发生改变导致功能发生改变的一类疾病。例：镰刀形细胞贫血病一、一级结构与功能的关系（四）蛋白质的激活生物体内的某些蛋白质的肽链需要发生特定方式的断裂后才表现出活性。例如血液凝固时凝血因子的前体物质在其他因子的作用下被激活，血液凝固。胰岛素原的激活二、高级结构与功能的关系（一）变构蛋白:一类可通过改变其构象来改变其生物活性的蛋白质。血红蛋白：当其一个亚基与氧结合后，整个分子的空间结构发生改变，其他3个亚基同氧的亲和力增强，有利于血红蛋白分子同氧的结合。变构酶：通过改变酶的分子构象来改变酶的活性，达到控制代谢速度的目的。（二）蛋白质的变性和复性蛋白质变性：在某些物理化学因素影响下，蛋白质分子的空间结构解体，活性丧失。蛋白质的变性主要涉及二硫键和非共价键的破坏，天然结构解体，一级结构没有变化。蛋白质变性分为可逆与不可逆两种引起变性的因素物理：热、紫外线照射、超声波、剧烈振荡、高压和表面张力化学：酸、碱、有机溶剂、尿素、表面活性剂、有机酸、生物碱试剂、重金属阳离子等变性蛋白质的特点A.生物活性丧失，应用于医学消毒、灭菌，有的领域则要防止变性

B.变性后，空间结构被破坏，盘曲肽链伸展，肽键外露，易被蛋白酶水解

C.变性后，蛋白质的疏水基团外露，亲水基团被掩盖，溶解度降低，分子相互凝集,易沉淀D.蛋白质的不对称性增加，扩散常数据降低，黏度增加，各原子和基团的正常排布发生变化，吸收光谱改变

复性（renaturation）

——除去变性因素后，变性蛋白重新回复到天然结构与功能的现象。

例：胃蛋白酶加热至80-90℃时，失去溶解性与消化蛋白质的能力，如将温度再降低至37℃，可恢复溶解性和消化蛋白质的能力。但随着变性时间延长，变性程度加深，难以复性。蛋白质变性与凝固豆腐是大豆蛋白质的浓溶液加热加盐而成的变性蛋白凝固体临床分析化血清中非蛋白成分时，常加入三氯醋酸或钨酸使血液中蛋白质变性沉淀而去掉。急救重金属盐中毒时，给患者喂食大量的乳品或蛋清，与重金属结合成不溶解的变性蛋白质，再将沉淀物洗出，阻止其对人体的伤害。蛋白质变性后更易于消化，生物活性的物质变性后活性丧失第五节

蛋白质的性质

蛋白质含有酸/碱AA残基具有两性碱/酸越大——pI越大pI通常在6.0左右一、蛋白质的两性电离及等电点

蛋白质的分子量一般在一万至一百万道尔顿之间

1道尔顿＝1×C12绝对质量/12≈1.66×10-27千克二、蛋白质分子的大小（一）根据化学组成测定最小分子量1、测定蛋白质中某一微量元素的含量

假设蛋白质中仅含一个铁原子最低相对分子质量=100*55.8/铁的百分含量2、当蛋白质分子含某一氨基酸特别少时，可由该氨基酸的含量计算蛋白质的最低分子量（二）SDS－PAGE测定相对分子质量蛋白质颗粒电泳时迁移率取决于：所带电荷分子量分子形状十二烷基磺酸钠原态蛋白质变性？磺酸基极性亲水烷基亲油（蛋白质疏水区）迁移率与电荷和形状无关，仅取决于相对分子质量巯基乙醇破坏二硫键（三）凝胶过滤法测定相对分子质量蛋白质混合样凝胶法只适于球状蛋白分子测量三、蛋