生物化学蛋白质1.ppt

1、（三）一级结构的种属差异与分子进化 不同生物细胞色素C的氨基酸差异数（以人为基数） 差异数 差异数 黑猩猩 0 响尾蛇 14 猴子 1 海龟 15 免 9 金枪鱼 21 猪 10 小麦 35 牛 10 酵母 51 狗 11 驴 12 鸡 13,动物体细胞色素C一级结构的进化树 图中的数字表示该类动物与其祖先相比细胞色素C一级结构氨基酸残基的差异数,（四）一级结构与分子病 例镰刀状红细胞贫血 HbA 肽链 N-Val .his .leu .thr .pro .glu .glu .C (146) HbS 肽链 N-Val .his .leu .thr .pro .val .glu .C (146)

2、 这种由蛋白质分子异常引起的疾病，称分子病,肌红蛋白与血红蛋白的带氧曲线 肌红蛋白的氧饱和曲线为距形双曲线,血氧饱和度为20%时仍能带氧,肌肉 缺氧时(氧饱和度为5%)大量释放氧,以供肌肉收缩需要;血红蛋白的氧饱和曲线 为S形曲线,表明血红蛋白四个亚基对氧的结合具有正协同效应。,血红素与氧结合：血红素是4个吡咯环形成的铁卟啉化合物，2价铁离子居于中央。铁离子有6个配位键，其中4个与4个吡咯环的N原子相连，1个与F8（-螺旋F中第8个残基）组氨酸（93）相结合，氧分子则与第6个配位键相结合，血红素未结合氧时，Fe偏离卟啉平面约0.06nm，偏向-螺旋F8组氨酸侧，当结合氧后，Fe被拉入卟啉环中，

3、这样带动F8发生位移，进而引发一系列构象改变。,氧分子与血红蛋白的结合具有正协同效应 紧张态（T态）：铁原子偏离卟啉平面约0.06nm,偏向F8 His侧， 121与22呈双重对称排布， 对氧的亲和力低。 松弛态（R态）：铁原子被氧分子拉入卟啉环中， 牵动作用Hb亚基三维结构发生改变， 亚基间盐键断裂，亚基间结合疏松， 121与22 之间移位15， 对氧的亲和力高。,正常朊病毒蛋白结构 （显示-螺旋）,朊病毒结构 （显示-片层结构）,朊病毒蛋白（prion protein, PrP）存在于人体神经原、神经胶质细胞等多种细胞的细胞膜上的糖蛋白。朊病毒是正常朊病毒蛋白空间构象由螺旋变成折叠所致。

4、朊病毒本身不能自我复制，但可以攻击大脑的正常朊病毒蛋白，使之构象改变并与其结合，形成朊病毒二聚体、四聚体。周而复始，脑组织中朊病毒不断积蓄，造成脑组织发生退行性病变。,第 四 节 蛋白质的理化性质及其提取、纯化原理,（一）蛋白质的两性电离 NH+3 NH+ 3 NH3 P P P COOH COO- COO-,蛋白质的阳离子 蛋白质的兼性离子 蛋白质的阴离子 （等电点）,+OH-,+H+,+OH-,+H+,蛋白质胶体的性质： （1）粘度大 （2）扩散速率慢 （3）不能透过半透膜,水化膜:带电物质在水中存在时形成的界限膜, 有固定作用,使物质具有不能自由通透性, 使蛋白不易沉淀,蛋白质的沉淀、变

5、性、凝固,稳定蛋白质亲水胶体性质的两个因素： 水化膜 颗粒表面电荷,Denaturation( 变性),定义: 蛋白质的特定空间构象被破坏,从而导致其理化性质改变和生物活性丧失,称蛋白质变性.,变性蛋白质理化性质： （1）溶解度降低 （2）粘度增加，结晶能力消失 （3）生物活性丧失 （4）容易被蛋白酶水解,酚试剂呈色反应（Lowry test）：除蛋白质分子 中肽键与碱性Cu2+发生二缩脲反应外，蛋 白质分子中的色氨酸与酪氨酸残基还将试 剂中的磷钨酸和磷钼酸盐还原生成蓝色化 合物（钼蓝）,蛋白质的理化性质与常用的纯化方法,理化性质 相应的分离纯化方法 分子大小和形态 差速离心、超滤、分子筛、透

6、析 溶解度 盐析、萃取、分配层析、结晶 电荷差异 电泳、等电聚焦电泳、离子交换层析 生物功能专一性 亲和层析,A：根据蛋白质分子大小分离纯化蛋白质,透 析,B：改变蛋白质溶解度分离蛋白质,根据各种蛋白质在一定的pH环境下所带电荷种类 与数量不同的特点，将不同蛋白质予以分离。 常用的方法有： 电泳 离子交换层析 等电聚焦,C：根据蛋白质电荷性质的分离方法,电 泳：带电物质在外加电场作用下 向相反电极移动的现象,等电聚焦（isoelectric focusing,IEF）:,在具有pH梯度的电场中进行的电泳。每种蛋白质均有其特定的等电点，在pH呈梯度的电场中，按其等电点不同，带有不同的电荷，于是向

7、与其带电相反的电极方向泳动。这样，在电泳时某一蛋白质迁移到电场中某一处的pH等于其等电点时，该蛋白质便因不带电荷而停止泳动。这样，各种蛋白质按其等电点不同得以分离。,+ (H2SO4),(NaOH),pH3,pH10,+ (H2SO4),(NaOH),pI 4.5 5.1 6.0 7.9 8.1,pH3,pH10,将第一相胶条 加到第二相电 泳中，走向与 第一相垂直,双向电泳（two dimensional electrophoresis）：,离子交换层析(ion exchange chromatography)：,凝胶过滤（gel filtration）： 凝胶过滤又称分子筛层析，在层析柱内

8、填充惰性的 微孔胶粒（如交联葡聚糖），将蛋白质溶液加入柱上部 后，小分子物质通过胶粒的微孔进入胶粒，向下流动的 路径加长，移动缓慢；大分子物质不能或很难进入胶粒 内部，通过胶粒间的空隙向下流动，其流动的路径短， 移动速度较快，从而达到按不同分子量将溶液中各组分 分开的目的,丹酰氯法检测多肽链N-端示意图,蛋白质组：一个组织或一个细胞中基因组所表达的全部 蛋白质，或在特定条件下，一个细胞内所存 在的所有蛋白质,蛋白质组与基因组的差别： 基因组：代表一个生物细胞内的全部基因和染色体的核 苷酸组成。同一个体的所有体细胞均具有均一 的基因组，不受机体状态的影响。,蛋白质组： 不能从基因组简单推出一个细

9、胞蛋白质组组成，因细胞不是对所有基因同时表达；表达的基因因表达的mRNA不同，可翻译出不同蛋白质；同一蛋白质前体经不同剪接表现出不同的蛋白质；同一种蛋白质在不同的代谢调节条件下可表现出不同的构象和不同的修饰。 同一个体的不同发育期中因基因的开关，同一组织或细胞中的 蛋白质组组成不同；同一生长时期的不同组织器官的细胞中基因表 达不同，产生不同的蛋白质组；不同的生理状况（饱食、禁食、 应激等）不同的基因表达出不同的蛋白质组组成；不同的病理（肿 瘤、炎症等）条件下不同基因开放而表达出不同的蛋白质组；环 境因素（药物等）均可影响细胞内蛋白质组的组成。 所以，组织器官的蛋白质组具有多样性、多变性和可调节性， 具有不同时、空的差异和深受机体内、外条件的影响。,蛋白质组学 研究和阐述在不同条件下，蛋白质组中全部蛋白质的 结构、性质与功能，影响因素