第2章蛋白质化学2012

第二章蛋白质

主要内容介绍蛋白质的构件单位氨基酸的结构、分类、性质,肽的概念，重点讨论蛋白质的分子结构、性质以及结构和功能的相互关系。难点与重点：AA的结构与性质Pr的分子结构与功能第一节蛋白质概论第二节氨基酸**第四节

蛋白质的分子结构**第五节Pr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三节

肽第一节

蛋白质概论

一、

蛋白质元素组成与分类

1、

元素组成

碳50%氢7%氧23%氮16%硫0-3%微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼凯氏定氮：平均含氮16%，粗蛋白质含量=蛋白氮×6.251克氮相当于6.25克蛋白质，称为蛋白质系数2、分类

球状蛋白

纤维状蛋白按蛋白质的分子形状分按化学组分分单纯蛋白质结合蛋白质按功能分活性蛋白（酶蛋白、受体蛋白……)非活性蛋白（硬蛋白、角蛋白)单纯蛋白质：仅由a-AA组成的Pr。根据溶解度不同又分为：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、组蛋白、精蛋白、硬蛋白。结合蛋白质：由AA和辅因子组成。根据辅基的不同可分为：核蛋白、脂蛋白、糖蛋白、磷蛋白、血红蛋白、黄素蛋白、金属蛋白。少于50个AA称为肽多于50个AA的称为蛋白质蛋白质分子量=AA数目*110二、蛋白质分子的大小与分子量催化功能；结构功能；调节功能；防御功能；运动功能；运输功能；信息功能；储藏功能

蛋白质是生命活动的体现者.三、蛋白质功能的多样性第二节氨基酸一、氨基酸的分类*蛋白质氨基酸：蛋白质中常见20种氨基酸稀有的蛋白质氨基酸：羟基化的AA、甲基化的AA，是蛋白质氨基酸的衍生物，如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸等。非蛋白质氨基酸：不存在于蛋白质中，是蛋白质常见AA的衍生物，也有D型或一些β-、γ-或δ-AA稀有的蛋白质氨基酸.非蛋白质氨基酸.蛋白质AA的结构通式及特点：1、α-碳原子上均有一个氨基和一个羧基。

2、除Pro为α-亚AA外，其余氨基酸均为α-AA。

3、除Gly外，其余氨基酸都有一个不对称碳原子，有旋光性。

4、除Gly外，其余蛋白质AA都是L型AA。CHRCOO-+NH3α二、组成Pr的20中常见AA的结构和符号20种常见蛋白质AA的分类、结构及三字符号：按R基团极性分类脂肪族AA杂环AA（HisPro)芳香族AA(PheTyrTrp)按营养学分类必需AA

（8种）非必需AA（12种）按R基团极性分类非极性R基团AA(8种）极性R基团AA不带电荷（7种）带电荷负电荷（2种）

正电荷（3种）AlaValLeuIleProPheTrpMetGlySerThrCysTyrAsnGlnAspGluHisLysArg（12种）注意特殊的AA！！！从营养学的角度可分为：（1）非必需AA（12种）：可由动物和人体自身合成。（2）必需AA（8种）：不能在生物体（动物、人体）内转化合成，必需由食物供给的氨基酸。ValIleLeuPheMetTrpThrLysArgHis三、氨基酸的两性解离和等电点

原因：α-羧基pK1在2.0左右，当pH>3.5，α-COO以-COO-形式存在。α-氨基pK2在9.4左右，当pH<8.0时，α-NH2以α-NH+3形式存在。在pH3.5-8.0时，带有相反电荷。氨基酸在水溶液中是以两性离子形式存在

依照酸、碱质子理论,酸是质子的供体，碱是质子的受体。

氨基酸在水中即起酸的作用(供体)

也起碱的作用(质子的受体)

在酸性条件下,丙aa以阳离子形式存在，可以看作是一个二元弱酸，有两个可以解离的H+，即COOH上的H+和NH3上的H+。它的分解步骤如下:

物质的解离常数是用滴定曲线的实验方法求得,画出曲线。

加入酸碱使丙aa净电荷等于0时,丙aa所带正、负电荷相等,这时的pH值就是丙aa的等电点。

pI:两性电解质所带正负电荷相等时溶液的pH值

pI=两性离子状态两侧的基团pK’值之和的一半(2.34+9.69)/2=6.02。中性AA:pI=(pK1+pK2)/2酸性AA:Glu、Asp、pI=(pK1+pKR)/2碱AA:Arg、Lys、His、pI=(pK2+pKR)/2

中性AA的等电点不是pH7，而是小于7，在pH6.0左右，如：Val=5.96，Ala=6.02，Ser=5.68，这是因为AA中羧基的解离度大于氨基的解离度。

归纳AA等电点的计算:谷氨酸（A）和赖氨酸（B）滴定曲线和等电点计算BApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的OH-mL数加入的OH-mL数一氨基二羧基AA的等电点计算：pI=2pK´1+pK´R二氨基一羧基AA的等电点计算：pI=2pK´2+pK´RHis的咪唑基的pKa值是最接近生理pH值的一种（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。

pH>pI时，氨基酸带负电荷，在电场中向正极移动。

pH=pI时，氨基酸净电荷为零

pH<pI时，氨基酸带正电荷，在电场中向负极移动。

例1：

pH6.0时将Gly,Ala,Asp,Lys,Arg,Ser混合物点样于滤纸中央，接上电源进行纸电泳。请分析说明可能的电泳结果。分析：

Gly,Ala,Ser的pI为6.0左右，在pH6.0时净电荷为零，在电场中不移动；

Asp的pI小于6.0，在pH6.0时带负电荷，向正极移动；

Lys,Arg的pI大于6.0，在pH6.0时带正电荷，向负极移动。

根据Glu的数据（pK1α-COOH2.19，pK2α-N+H39.67，pKRR-COOH4.25，pI3.22）（1）绘出滴定曲线（2）指出Glu-和Glu=各一半时的pH值（3）指出Glu总是带正电荷的pH范围（4）指出Glu±和Glu-能作为缓冲液使用的pH范围（5）欲配制谷氨酸，最好的缓冲范围应选择在何处？例2：（1）解：见图（2）Glu-和Glu=各50%时pH为9.67（3）pH<3.22时Glu总带正电荷（4）Glu±和Glu-缓冲范围pH4.25左右（5）缓冲能力是指加入酸碱是溶液抗pH的能力。缓冲剂起作用的pH范围称为缓冲范围，通常定义为pKa1。谷氨酸有三个可解离基团，有三个最佳缓冲范围，分别是2.21，4.31，9.711、

氨基酸的构型与旋光性

Gly一种构型,无旋光性

Thr和Ile有四种光学异构体。其余17种氨基酸有两种光学异构体：L型、D型。构成蛋白质的氨基酸均属L-型。四、

氨基酸的构型、旋光性和光吸收

Tyr、Phe、Trp的R基含有共轭双键，在220-300nm近紫外区有吸收。280nmλ（nm）εTyr2751.4×103Phe2572.0×102Trp2805.6×103

Lambert-Beer：2、

氨基酸的光吸收性1、与丹磺酰氯（ＤＮＳ）的反应

用以检测多肽链的Ｎ－末端。DNS＋R-CH-NH2DNS-AA＋HCl

COOH（有荧光）DNS-AA在紫外光激发后发黄绿色荧光五、氨基酸的化学反应DNS-Cl可用于多肽链—NH2末端氨基酸的标记。

Gly—Ala—Ser—Leu—Phe

DNS—Gly—Ala—Ser—Leu—Phe

水解产物：DNS—Gly、Ala、Ser、Leu、Phe

DNS-氨基酸被紫外光激发后发黄绿色荧光。

氨基酸氨基的一个H原子可被烃基取代

2,4-二硝基氟苯(DNFB)在弱碱溶液中与AA反应生成2,4-二硝基苯基氨基酸英国的Sanger用这个反应鉴定多肽N-未端的氨基酸,用以测定多肽或蛋白质的AA排序2、烃基化反应

二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸）呈黄色，层析法鉴定。被Sanger用来测定多肽的NH2末端氨基酸。Sanger反应

现在根据此原理设计出了“蛋白质顺序测定仪”Edman反应

与苯异硫氰酸酯（PITC）在弱碱条件下形成相应的苯氨基硫甲酰（PTC)衍生物,与酸发生环化生成PTH-aa,这是著名的Edman降解,进行多肽链N-未端氨基酸测定。苯乙内酰硫脲衍生物

3、茚三酮反应茚三酮在弱酸性溶液中与a-氨基酸共热，生成蓝紫色物质。脯氨酸或羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色化合物

用于氨基酸定量定性测定4、成肽反应

氨基酸合成肽的反应基础第三节

肽一、肽和肽链的结构和命名

肽：由一AA的羧基和另一AA的氨基脱水缩合而成的化合物。肽键：AA之间脱水后形成的共价键，又称酰胺键。AA残基：指的是肽链中的AA单位，不是完整的AA分子。

肽的命名是根据氨基酸残基的数目决定的：

寡肽：十个以下AA残基组成的肽。

多肽：超过10个AA残基组成的肽。

多肽链：由多个AA以肽键连接的一条链。

肽单位：由CO和NH构成肽键的四个原子和与之相连的两个α-碳原子构成的刚性平面或称酰胺平面。★多肽链可以看成由Cα串联起来的无数个酰胺平面组成

γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸

谷胱甘肽（GSH)

非a-羧基,如谷aa、天门冬aa的中非a-羧基可形成肽键。非a-氨基不能形成肽键。＃＃＃＃＃＃例如：谷胱甘肽

（1）是一些酶的辅酶。（2）保护SH基酶。（3）防止过氧化物的积累。

2G--SHG-S--S-G

还原型氧化型谷胱甘肽的功能：※GS－SG

短肽在晶体和水溶液中也是以偶极离子形式存在。肽的酸碱性质主要取决于Ｎ端α－ＮＨ２和Ｃ端α－COOH以及侧链Ｒ上可解离的基团。在多肽或蛋白质中，可解离的基团主要是侧链基团。二、肽的酸碱性质三、天然存在的活性肽1.谷胱甘肽Glu—Cys—Gly2.短杆菌肽（抗生素）由短杆菌产生的环10肽，抗菌。3.脑啡肽（5肽，具有镇痛作用，已发现几十种）

Met脑啡肽：Tyr—Gly—Gly—Phe—MetLeu脑啡肽：Tyr—Gly—Gly—Phe—LeuLeu脑啡肽，既有镇痛作用又不会象吗啡那样使人上瘾。第四节

蛋白质的分子结构Protein的结构层次一级结构（氨基酸顺序）Primary↓

二级结构Secondary↓

超二级结构Super↓

构象结构域Domain

高级结构↓三级结构(球状结构)Tertiary↓

四级结构(多亚基聚集)Quaternary图蛋白质结构层次一、蛋白质一级结构

一级结构：是指蛋白质肽链中氨基酸的排列顺序和连接方式。蛋白质的一级结构也叫化学结构蛋白质一级结构的测定意义：protein一级结构(序列)中含有形成高级结构全部必需的信息，一级结构决定高级结构及功能。

推断氨基酸序列（一级结构）空间结构预测空间结构（高级结构）功能

（一）protein测序的基本策略对于一个纯protein，理想的方法是从N端直接测至C端，目前只能测60个N端氨基酸。

1.直接法（测protein的序列）两种以上特异性裂解法：NCA法裂解

A1

A2

A3

A4B法裂解

B1

B2

B3

B4

2.间接法（测定核酸序列，推断氨基酸序列）（二）测序前的准备工作

1.protein的纯度及均一性鉴定要求：纯度97%以上，均一。两种以上纯度鉴定方法才可靠。⑴聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)要求一条带⑵DNS-Cl（二甲氨基萘磺酰氯）测N端氨基酸

2.测定分子量用于估算氨基酸残基数n=M/110方法：SDS凝胶过滤法、沉降系数法、渗透压法（三）测定步骤

1.

测定protein分子中多肽链的数目

2.

拆分protein分子中的多肽链

3.

断裂链内二硫键

4.

测定多肽链的氨基酸组成（6mol/LHCl在110oC水解24h）

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将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序

将肽段分离并测出顺序专一性裂解末端氨基酸测定二硫键拆开纯蛋白质蛋白质序列测定的基本方法路线确定亚基种类及数目⑴拆离四级结构

SDS测亚基分子量

8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍拆分多肽链⑵拆分二硫键过甲酸氧化

—S—S—+HCOOOH→—SO3H

或β巯基乙醇还原

肽链的部分裂解和肽段的分离纯化

1.化学裂解法①溴化氰

—Met—X—

产率85%②亚碘酰基苯甲酸—Trp—X—

产率70-100%③NTCB（2-硝基-5-硫氰苯甲酸）—X—Cys—2.酶法裂解①胰蛋白酶Lys—X(X≠Pro)，Arg—X

②胰凝乳蛋白酶Tyr—X(X≠Pro)Trp—X，Phe—X③胃蛋白酶

Phe(Trp、Tyr、Leu)—Phe(Trp、Tyr、Leu)A:Ala-PheGly-Lys-Asn-Tyr

His-ValArg-TyrB:Ala-Phe-Gly-LysTyr-His-Val

Asn-Tyr-Arg确定排列:Ala-Phe-Gly-Lys-Asn-Tyr-Arg-Tyr-His-Val确定整个肽段的AA序列

一级结构的书写方式：

从N末端到C末端，用氨基酸的三字符或单字符连续排列。例如：牛胰岛素的一级结构

例1：为测定一个环状多肽的氨基酸序列，用溴化氰进行了降解，并对所得肽段中的一个进行了分析，得到以下数据，推断该肽段氨基酸序列：（1）氨基酸组成分析表明，该肽段含等量以下氨基酸：Ala,Arg,Cys,Glu,Lys,Met,Phe,Pro,Trp;（2）用DNFB试剂反应后得到一个DNP-Pro（3）用胰蛋白酶处理，得到一个二肽，一个游离Arg和一个六肽，该六肽在pH6.4时显中性（4）用胰凝乳蛋白酶处理，得到一个二肽，一个三肽和一个四肽；其中二肽在pH6.4时带负电荷；三肽经测定含硫原子，并且其紫外吸收的峰值在280nm处；四肽在pH6.4时带两个正电荷，无紫外吸收分析：（1）溴化氰：羧基末端是Met

（2）DNFB：氨基末端是Pro（3）胰蛋白酶:

Arg在Lys之后才有游离的Arg，六肽显中性说明六肽中有一个碱性氨基酸和一个酸性氨基酸（4）胰凝乳蛋白酶：二肽中有Glu，三肽中有Cys和Trp，四肽中有Arg,和Lys，无Phe和TrpPro–Cys-Trp-Glu–Phe-Lys-Arg–Ala-Met例2:

以下数据来自一个八肽的部分水解分析结果:已知氨基酸组成为:AlaGly2LysMetSerThrTyr用CNBr断裂:(1)Ala,Gly,Lys,Thr(2)Gly,Met,Ser,Tyr用胰蛋白酶水解:(1)Ala,Gly(2)Gly,Lys,Met,Ser,Thr,Tyr用胰凝乳蛋白酶水解:(1)Gly,Tyr(2)Ala,Gly,Lys,Met,Ser,ThrN端氨基酸:GlyC端氨基酸:Gly二、蛋白质的二级结构

二级结构：多肽链主链本身通过氢键按一定方向盘绕、折叠而形成的构象。

（一）构型、构象

构型：指不对称碳原子上相连的各原子或取代基团的空间排布。如D-构型，L-构型。构型的转变必定伴随着共价键的断裂和重组。

构象的改变不需要共价键的断裂，只需要单键旋转方向或角度改变即可。

构象：指相同构型的化合物中，与碳原子相连的原子或取代基团在单键旋转时形成的相对空间排布。实际上一个天然的蛋白质多肽链在一定条件下，只有一种或很少几种构象，而且相当稳定,这是因为:

在肽链的主链中，只有Ca-N1(φ),Ca-C2(ψ)是单键,可以自由旋转，所以多肽链可以形成特定的构象。（2）主链上还有侧链，其大小及带电情况不同。它们在单键旋转时产生空间位阻和静电效应，制约着大量构象的形成。

（1）主链上三分之一是肽键，具双键性质不能旋转。(β-turn)Ribbonmodelofthebacterialcatabolitegeneactivatorprotein(CAP)无规则卷曲（randomcoil）α-螺旋(α-

helix)

β-折叠（β-sheet)β-转角β-turn)

环(loop)（二）蛋白质二级结构的类型

a、肽链中的肽平面绕Ca相继旋转一定角度形成a螺旋。每隔3.6个氨基酸残基,螺旋上升一圈;每圈间距0.54nm。1、a-螺旋结构的主要特征如下:b、相邻螺圈之间形成氢键

O·······（氢键）·······H-C-（NH-CH-CO）3-N-R(a)理想的右a螺旋。

虚线代表

氢键

绿色：C

蓝色：N红色：O

。此

(b)右a螺旋。(c)左a螺旋。C、二面角Φ=-57°,Ψ=-48°,天然蛋白质大部分为右手螺旋

（1）多肽链上连续出现带同种电荷基团的氨基酸残基,不能形成稳定的α—螺旋。如多聚Lys、多聚Glu。（2）Gly在肽中连续存在时，不易形成α—螺旋。

（3）Pro、脯氨酸中止α—螺旋。（4）R基较小，且不带电荷的氨基酸利于α—螺旋的形成。R侧链对α—螺旋的影响

典型的α螺旋用3.613表示，3.6表示每圈螺旋包括3.6个残基，13表示氢键封闭的环包括13个原子。封闭环原子数3n+4（n=1、2、）

2.27螺旋（n=1）

310螺旋（n=2）

3.613螺旋（n=3）

4.316螺旋（n=4）

n表示从第一个酰胺平面开始，增加的酰胺平面数（见下图）2.27螺旋、310

螺旋、3.613螺旋、4.316螺旋

2、蛋白质的β折叠结构

如图3-11H键连接,锯齿状的片层结构

a-螺旋β-折叠卷曲的棒状结构几乎是完全伸展

的片层结构链内氢键链间氢键大多数是右手a-螺旋平行式和反平行式β折叠结构与a-螺旋结构相比有如下特点:

O·······（氢键）·······H-C-（NH-CH-CO）2-N-Rβ-转角也叫做β-回折,即肽链回折180°,使得AA残基的C=O与第四个AA残基的>N-H形成氢键。3、β-转角4、无规则卷曲:

指没有一定规律的松散结构。作用力弱维持蛋白质二级结构的作用力是？氢键三、蛋白质的超二级结构

超二级结构：多肽链上相邻的构象单元组合在一起，形成有规则的、在空间上能辨认结构组合体。如：a螺旋-β转角-a螺旋，β折叠-a螺旋-β折叠。蛋白质超二级结构纤维状蛋白质（二级结构）含大量的α-螺旋或β-折叠，占脊椎动物体内蛋白质总量的50%以上，起支架和保护作用。

1、角蛋白源于外胚层细胞，包括皮肤及皮肤的衍生物，可分成α角蛋白和β角蛋白。

α角蛋白（毛发）主要由α-螺旋组成

β-角蛋白（丝心蛋白）以β-折叠结构为主2.胶原蛋白3.弹性蛋白4.肌球蛋白、肌动蛋白和微管蛋白α角蛋白烫发的化学机理还原剂：巯基乙酸半胱氨酸碱性剂：

阿摩尼亚乙醇胺氧化剂：H2O2溴酸钠

结构域：指在二级结构的基础上，多肽链进一步卷曲折叠成几个相对独立、近似球形的组装体。四、球状蛋白质的结构域和三级结构结构域（domain）A.结构域是球状蛋白的折叠单位B.较小的蛋白质分子或亚基往往是单结构域C.结构域一般有100－200氨基酸残基三级结构多肽链在二级结构、超二级结构和结构域的基础上盘旋、折叠，形成的特定的空间结构。1、三级结构的特点A、在一级结构上相差很远的氨基酸残基在三级结构上可能相距很近B、球形蛋白的三级结构很密实，内部是一疏水核C、大的球形蛋白含有多个结构域肌红蛋白的三级结构2、维持蛋白质三级结构的作用力：包括二硫键、盐键、氢键、疏水作用力、范德华力氢键疏水键二硫键离子键（或盐键）范德华力

键能肽键

二硫键离子键

氢键疏水键

范德华力

90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol这四种键能远小于共价键，称次级键次级键微弱但却是维持蛋白质三级结构中主要的作用力,原因何在?数量巨大五、蛋白质的四级结构寡聚蛋白特有的空间结构寡聚蛋白——由数条具有三级结构的多肽链通过次级键叠合而成亚基单独没有生物功能亚基血红蛋白1、降低表面积与体积之比，增加蛋白质的稳定性

2、丰富蛋白质的结构，以行使更复杂的功能。

3、提高基因编码的效率和经济性。

4、具有协同效应和别构效应，实现对酶活性的调节四级缔合在结构和功能上的优越性一、一级结构与功能的关系：同源蛋白细胞色素c的种属差异与分子进化一级结构的变异与分子病一级结构的局部断裂与蛋白质的激活二、空间结构域功能的关系：肌红蛋白和血红蛋白的结构与功能的差异蛋白质的变性第五节Pr分子结构与功能的关系一、细胞色素c的分子进化1、细胞色素c的氨基酸序列的种属差异和分子进化.2、细胞色素c三级结构活性部位的保守性.同源蛋白(homologousprotein)：在不同生物体内行使相同或相似功能的蛋白质。分子进化（molecularevolution）：

生物进化过程中，生物大分子（蛋白质、核酸）的演变的过程。分子进化的原则1.在蛋白分子的功能和三维结构保持不变时，该蛋白质的突变替换数/每位点/每年衡量分子进化的速率是大致恒定的。2.功能上较次要的分子或分子的区域的进化速率比功能重要的分子或分子的部分的进化快。3.对现存分子的结构或功能破坏较小的突变替比破坏力较大的突变替换的进化来得频繁。4.基因复制总是在获得一个新功能之前已发生。

生物与人不同的AA数目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠10牛、猪、羊、狗11马12鸡、火鸡13响尾蛇14海龟15金枪鱼21角饺23小蝇25蛾31小麦35粗早链孢霉43酵母44

不同生物与人的Cytc的AA差异数目根据细胞色素C的顺序种属差异而建立起来的进化树不同生物来源的细胞色素

c

中不变的AA残基细胞色素c分子的空间结构不变的AA残基35个不变的AA残基，是CytC的生物功能所不可缺少的。其中有的可能参加维持分子构象；有的可能参与电子传递；有的可能参与“识别”并结合细胞色素还原酶和氧化酶。二、镰刀状贫血病是最早认识的一种分子病分子病：基因突变导致血红蛋白分子结构突变而引起的疾病。正常细胞镰刀形细胞正常型

Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lysβ链

谷氨酸镰刀型

Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys

β链

缬氨酸Glu（极性）Val（非极性）Hb-Aβ-链6GluHb-Sβ-链6Val血红蛋白表面电荷改变,聚集成纤维状血红蛋白，使红细胞收缩成镰刀状，输氧性能下降，易溶血，严重时可以致死。三、猪胰岛素原激活而形成胰岛素示意图

A链B链四、肌红蛋白（Myoglobin）和血红蛋白（Hemoglobin）的结构与功能

肌红蛋白（Mb）的结构与功能三级结构：由一条多肽链和一个血红素辅基构成，含153个氨基酸残基，相对分子量16700。分子中多肽链由8段α-螺旋组成，分子结构致密结实，带亲水基团侧链的氨基酸分布在分子外表面，疏水氨基酸侧链几乎全埋在分子内部。辅基血红素：由二价铁和原卟啉Ⅸ组成，原卟啉Ⅸ由4个吡咯环组成，只有亚铁态铁原子的蛋白质才能结合氧。蛋白质提供疏水洞穴，固定血红素基，保护血红素铁免遭氧化，为氧提供一个结合部位。结合氧只发生暂时电子重排。

Mb和Hb的辅基—血红素血红素(heme)氧合肌红蛋白中血红素Fe2+的六个配体d2sp3血红蛋白（Hb）结构血红蛋白由4个亚基组成，如α2β2（成人血红蛋白HbA），每个亚基都有一个血红素基和一个氧结合部位，α-链有141个残基，β-链有146个残基。α链、β链和Mb的三级结构都非常相似。实际上对于人的这三种多肽链分析发现只有27个残基是共有的，这表明蛋白质高级结构的保守性。只要功能相同（都与氧结合），高级结构就相似，有时甚至是唯一的。

肌红蛋白血红蛋白α血红蛋白β氨基酸序列大不相同，结构相似，功能相似（载氧）肌红蛋白分子和血红蛋白的组成血红蛋白的结构模型

氧结合引起血红蛋白构象变化，氧合血红蛋白和去氧血红蛋白在四级结构上有显著不同，发生构象变化。氧与血红蛋白结合是协同进行的，具有正协同性同促效应，即一个氧分子与Hb结合，使同一Hb分子中其余空的氧结合部位对氧亲和力增加，再结合第二、三、四个氧分子则比较容易。

MyoglobinHemoglobinMb和Hb的氧合曲线比较一、蛋白质的两性性质、等

电点和电泳

第六节蛋白质的重要性质1、蛋白质的两性性质蛋白质分子中除N-端的a-氨基和C-端的a-羧基外，还有许多可解离的侧链基团，是两性电解质，在一定pH条件下，上述基团解离而使蛋白质带电荷。

等电点：在某一pH溶液中，使蛋白质分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阴极也不向阳极移动，此时溶液的pH值称为该蛋白质的等电点。

等电点时的蛋白质：最不稳定、溶解度最小、易形成沉淀析出（常用于蛋白质的分离纯化）；粘度、渗透压、膨胀性和导电能力均最小。2、蛋白质的等电点

电泳：蛋白质在溶液中解离成带电颗粒，在电场中可以向与电荷相反的电极移动的现象。

在特定PH溶液中所带电荷不同蛋白质分子量不同分子的大小和形状不同3、电泳

在电场中移动的速度和方向不同用于蛋白质的分析、分离、纯化、鉴定和制备

单分子蛋白质颗粒:直径1—100nm.

蛋白质具有胶体的特征:布朗运动、丁达尔效应以及不能透过半透膜

稳定蛋白质的因素：（1）水膜：AA极性基团,如NH3+、COO-、OH、SH、CONH等易吸附水分子，在蛋白质颗粒外面形成一层水化层。（2）电荷：在非等电状态时，蛋白质带同种电荷相互排斥。二、蛋白质的胶体性质1、盐析盐析：向蛋白质溶液中加入高浓度的(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl等中性盐,破坏蛋白质分子表面的水化层，中和他们的电荷，而使蛋白质沉淀析出的现象。即加入高浓度中性盐使蛋白质沉淀析出的现象

沉淀蛋白质的方法有以下几种:三、蛋白质沉淀反应

分段盐析：不同蛋白质所带电荷和亲水性不同，析出时需要的盐浓度不同，调节中性盐浓度使混合蛋白质溶液中的几种蛋白质分段析出的方法。

2、有机溶剂沉淀

乙醇、甲醇、丙酮等极性有机溶剂降低介质的介电常数，破坏蛋白质水膜（乙醇等有机溶剂亲水性更强，脱水剂）,使蛋白质沉淀。

盐溶：低浓度中性盐增加蛋白质溶解度的现象Hg2+、Pb2+、Cu2+、Ag+等重金属离子可与蛋白质中带负电荷（pH>pI时）的基团形成不溶性的盐而沉淀。误服重金属盐的病人可口服大量牛奶、生蛋清等，防止这些有害离子被吸收。

4、生物碱试剂沉淀生物碱试剂,如苦味酸、单宁酸或三氯乙酸等可与蛋白质中带电荷的基团生成不溶性的盐而析出沉淀。3、重金属盐沉淀5、加热变性沉淀通常不可逆四、Pr的变性与复性

蛋白质变性：受到某些理化因素的影响，（1）分子构象发生变化

（二级以上的高级结构改变)（2）理化性质和生物学功能改变（3）共价键不断裂（一级结构不

变，组成成分和分子量不变）

变性的实质：由于外界条件破坏了Pr内部的次级键使有序而紧密的结构变为无序而松散的结构。

引起Pr变性的因素物理因素：加热、剧烈搅拌，紫外线照射、X射线、超生波化学因素：强酸、强碱、重金属盐、生物碱、有机溶剂等。

复性：当若引起变性的因素较温和，当除去这些因素后，Pr重新自发折叠恢复原来的构象的现象。（1）生物活性丧失，eg.E的催化（2）溶解度降低,粘度增加,扩散系数降低,易凝聚（3）光学性质变化：Pr分子内的侧链基因暴露到分子表面,从而出现光谱变化（4）生化性质改变：易被PrE水解Pr变性后的特征：

（1）大豆Pr溶液加热加盐（MgCl2)制成豆腐。（2）分析非Pr成分时，常用三氯醋酸将样品中的Pr变性沉淀除去。（3）紫外线照射或人体衰老，Pr变性，亲水性渐弱，皮肤失去弹性。（4）酒精中毒、杀菌。Pr变性的应用:1、双缩脲反应双缩脲反应:双缩脲在碱性溶液中能与CuSO4反应生成红紫色络合物的反应。一般含有两个或两个以上的肽键的化合物与CuSO4碱性溶液发生双缩脲反应生成红紫色络合物,是肽和蛋白质所特有而AA没有的颜色反应。用于蛋白质或肽的定性和定量测定。

五、蛋白质的呈色反应

蛋白质的酪aa酚基能将福林试剂中的磷钼酸和磷钨酸还原成蓝色化合物（钼兰和钨兰的混合物），这一反应常用于蛋白质微量测定。3、茚