生物化学--绪论、蛋白质PPT课件

.,1,食品生物化学FoodBiochemistry,.,2,食品生物化学讲授内容,第一章绪论第二章蛋白质第三章核酸的化学第四章维生素第五章酶第六章生物氧化,.,3,第七章糖类代谢第八章脂类代谢第九章含氮小分子代谢第十章核酸及蛋白质的生物合成第十一章物质代谢的关系与调节控制第十二章基因工程简介,.,4,生物化学的概念：生物化学是在分子水平上研究生物体的化学本质及生命活动中化学变化规律的科学生物化学分类：按照研究对象：动物、植物、微生物，总称为普通生物化学(generalbiochemistry)按照应用领域：医学、食品、农业、工业等按照研究领域：免疫、分化、进化等,第一章绪论,.,5,生物化学的研究内容静态生化：各种生命物质（糖、脂、蛋白质、核酸、酶、维生素、激素等）的组成、结构、性质等动态生化：生命物质代谢与能量代谢功能生化：生命物质的结构与功能的关系及对代谢的影响,.,6,生物化学与其它学科的关系生物化学是一门交叉学科，从化学、营养学、生理学、微生物学、遗传学、细胞生物学等发展起来，并促进了这些学科的发展生物化学也是一门独立的科学，主要研究生物分子的结构、反应，如酶和生物催化过程、代谢途径及其控制、生命信息传递等过程的化学作用机理，揭示了生物分子作用的本质规律,.,7,生物化学的学科地位和重要性生物化学揭示了生物分子作用的本质规律生物化学是生命科学的基础与核心生物化学是生物学革命的新工具生物化学就不只是一门理论科学，而更是一门实验科学,.,8,生物化学的发展在这些分子中,对脂类的研究最早,19世纪上半叶对其结构就有了较深入的理解。对糖的结构的认识多半要归功于EmilFischer从1884年开始的研究工作。而发酵工业的发展,使酶学和代谢学有了发展,化学与医学、生理学的结合则导致了维生素,激素,必需氨基酸和必需脂肪酸的发现。对核酸的认识起步较晚,在1870左右才注意到其存在,19世纪末又是EmilFischer对嘌啉进行了较深入的研究,成为我们对核酸结构理解的开始。生物化学在1920年以后开始进入高速发展期。,.,9,1897年Buchner发现酵母细胞质能使糖发酵1902年Fischer肽键理论1926年Sumner结晶得到了脲酶,证明酶就是蛋白质1935年Schneider将同位素应用于代谢的研究1944年Avery等人证明遗传信息在核酸上1953年Sanger的胰岛素氨基酸序列测定Waston-Crick提出DNA双螺旋模型1958年Perutz等解明肌红蛋白的立体结构1970年发现了DNA限制性内切酶1972年DNA重组技术的建立1978年DNA双脱氧测序法的成功1990年人类基因组计划的实施,2001年完成,进入后基因组时代,生物化学重大发展年代表,.,10,我国生物化学重大发展年代表,1965年我国首次人工合成牛胰岛素1981年我国合成酵母丙氨酸tRNA1982年我国合成脑啡肽,.,11,RecommendedReading,沈同.生物化学.高等教育出版社.李庆章.生物化学.中国农业出版社.王镜岩.生物化学.高等教育出版社.现代生物学精要速览-生物化学（英文-影印版）.科学出版社.,.,12,第二章蛋白质,第一节蛋白质通论第二节氨基酸第三节肽第四节蛋白质结构与功能第五节蛋白质的性质,.,13,第一节蛋白质通论,一蛋白质概述1蛋白质(protein)：1883年命名，来源于希腊语2重要性：凡有生命必有蛋白质，蛋白质是生命的体现者。蛋白质是结构功能最多、最活跃的分子，几乎在一切生命活动中起关键作用。,.,14,3元素组成蛋白质主要元素组成：C、H、O、N、S及P、Fe、Cu、Zn、Mn、I、Se等微量元素6.25为蛋白质系数,蛋白质平均含N量为16,这是凯氏(Kjeldahl)定氮法测蛋白质含量的理论依据：蛋白质含量蛋白质含N量6.25,.,15,二蛋白质的分类1分类依据：蛋白质不能按化学结构分类（尽管结构与功能关系密切，但已知结构少）2三种分类方法（根据蛋白质分子形状、根据蛋白质组成、根据蛋白质的溶解性质）：按组成分类是常用的分类方法,.,16,（1）根据分子形状球状蛋白(globularprotein)：轴比小于10，易溶解，如血红蛋白、刀豆蛋白纤维状蛋白(fibrousprotein)：轴比大于10，不易溶解，如角蛋白、丝蛋白,.,17,.,18,（2）根据溶解度,.,19,（3）根据组成单纯蛋白质(simpleprotein)：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白、硬蛋白等结合蛋白(complexprotein)核蛋白（nucleoproteins，含核酸）磷蛋白（phosphoproteins，含磷酸）脂蛋白（lipoproteins，含脂类构成膜）糖蛋白（glycoproteins，含糖）色蛋白（chromoproteins，含色素）金属蛋白(metalloproteins)黄素蛋白(flavoproteins),.,20,.,21,血红蛋白,.,22,三蛋白质的生物学功能（一）蛋白质功能的多样性1催化功能：酶2控制生长和分化：激素3转化和贮存功能：酪蛋白、卵蛋白4运动功能：肌动蛋白、肌球蛋白5结构支持作用：胶原蛋白6免疫保护作用：免疫球蛋白,.,23,7代谢调节功能：钙调蛋白8接受和传递信息：受体9生物膜功能：膜蛋白10感染和毒性作用：蓖麻毒蛋白11运输功能：载脂蛋白、血红蛋白（二）蛋白质功能的复杂性：如酶催化作用中表现的竞争性、可调节性等,.,24,第二节氨基酸,蛋白质的基本单位-氨基酸（aminoacid）蛋白质分子量：10KDa以上，有的在几百KDa以上蛋白质无论多大，经酸、碱、酶彻底水解后，均只得到一类成分各种-氨基酸氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位,.,25,一氨基酸的结构特征氨基酸：含有氨基的羧酸，羧酸中-碳原子上的H被NH2取代,.,26,-氨基和-羧基连在同一碳原子上，统称-氨基酸（唯一的例外脯氨酸）,脯氨酸,.,27,氨基酸两性离子形式（解离形式，常在溶液和反应中存在）的结构式,.,28,除甘氨酸以外，其余氨基酸的碳原子都是不对称(手性)碳原子，因而氨基酸具有旋光性，并且每一种氨基酸都有D-型和L-型两种构型,甘氨酸,.,29,.,30,天然蛋白质中的所有氨基酸都是L-型氨基酸（例外：某些微生物和植物体中含有D-型氨基酸，如短杆菌肽中含有D-苯丙氨酸；细菌细胞壁中含有D-丙氨酸和D-谷氨酸），并且这些L-型氨基酸大多具有右旋性，少数左旋。,.,31,二常见氨基酸20种构成蛋白质的基本氨基酸中文名称、符号（3字母、单字母）、中文简称必须记住20种基本氨基酸以外的稀有氨基酸：羟脯氨酸、羟赖氨酸、胱氨酸。它们没有遗传密码，是在蛋白质生物合成以后，经有关酶的催化修饰而形成的。,.,32,三氨基酸的分类（一）根据酸碱性质酸性氨基酸2种AspGlu-1氨基、2羧基碱性氨基酸3种HisLysArg-1羧基、多氨基中性氨基酸15种-1氨基、1羧基以及酰胺（二）根据R-基的化学结构芳香族氨基酸3种PheTryTyr-芳香环杂环氨基酸1种His咪唑基杂环亚氨基酸1种Pro氨基H被R基取代脂肪族氨基酸15种,.,33,（三）根据R-基的极性非极性氨基酸R基含脂肪烃或芳香环（8种）：丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）极性不带电的氨基酸R基含不解离极性基团与水形成氢键（7种）：丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、半胱氨酸、甘氨酸极性带正电荷的氨基酸即碱性氨基酸（3种）：HisLysArg极性带负电荷的氨基酸即酸性氨基酸（2种）：AspGlu,.,34,.,35,.,36,.,37,非蛋白质氨基酸约180种，多是L-型氨基酸衍生物。也有生物活性，不参与蛋白质的组成，以游离状态存在于生物体中，多为-氨基酸的衍生物，也有-、-、-氨基酸。如：-氨基丁酸-，鸟AA必需氨基酸（essentialaminoacid）指人（或其它脊椎动物）自己不能合成，必需从食物中获得的氨基酸，包括缬、亮、异亮、苯丙、色、苏、甲硫、赖,.,38,四氨基酸的性质氨基酸的物理性质构型与旋光性：多L-型，除甘氨酸均有旋光性溶解度：无色晶体，均溶于水、稀酸、稀碱中，但溶解度差异很大；不溶于有机溶剂，酒精可将其从溶液中析出呈味性：酸、甜、苦、鲜、咸。有些氨基酸为其盐的味，必需氨基酸多显苦味。谷氨酸、天门冬氨酸的钠盐为鲜味,.,39,.,40,（一）两性性质-氨基酸是弱两性电解质氨基酸分子既含有酸性的羧基(-COOH)，又含有碱性的氨基（-NH2），因此，氨基酸是两性电解质(ampholyte)其中的-COOH能放出质子(H+)，而变成-COO-；其中的-NH2能接受质子，而变成-NH3+。此时氨基酸为同一分子上带有正负两种电荷的偶极离子或称兼性离子，这是水中或结晶态的主要形式。,.,41,.,42,等电点（isoelectricpoint，pI）：对某种氨基酸在某一特定的pH时，氨基酸以两性离子的形式存在，正负电荷相等，净电荷为零，在电场中不向任何一方移动。此时溶液的pH值，称为该氨基酸的等电点，用pI来表示。,.,43,pH=pI净电荷=0位置不动,pHpI净电荷为负移向正极,(pK1),(pK2),.,44,不同的氨基酸，由于R基结构的不同，而有不同的等电点。在一定的实验条件下，等电点是氨基酸的特征常数。当氨基酸处于等电点状态时，由于静电引力的作用，其溶解度最小，容易发生沉淀；利用这一特性可以从各种氨基酸的混合物溶液中分离制取某种氨基酸pI=1/2(pK1+pK2)。酸性AA的pI小（2-3），碱性AA的pI大（9-11）,.,45,（二）紫外吸收-芳香族AA具有特征性紫外（Ultraviolet，UV）吸收参与蛋白质组成的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收；在紫外光区只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸有吸收光的能力。其最大吸收波长()分别为279、278、259nm。酪氨酸和色氨酸的光吸收特性也是利用紫外分光光度计（在波长280nm处）测定蛋白质浓度的基础。,.,46,Try、Tyr、Phe的紫外吸收光谱,摩尔吸收系数,波长,.,47,.,48,凯氏定氮法样品与硫酸一同加热消化,分解有机质，释放出的NH3与硫酸结合成硫酸铵留在溶液中。在定氮消化瓶中，用氢氧化钠中和硫酸铵生成氢氧化铵，加热又分解NH3，用硼酸吸收,用标定过的盐酸或硫酸滴定，从而计算出总氮量，换算为蛋白质量UV法在280nm波长下，直接测蛋白含量。根据Warburg公式，将吸光值转换为样品浓度,信息栏-蛋白质定量,拓展,.,49,Lowry法蛋白质与Cu2+反应，产生蓝色的反应物。根据Lowry-kalckar公式计算BCA法蛋白在碱性溶液里与Cu2+反应产生Cu+，后者与BCA螯合，形成紫色化合物的吸收峰在562nmBradford法蛋白质与考马斯亮兰结合反应，产生的有色化合物吸收峰在595nm,.,50,（三）化学性质氨基酸的一些特殊反应用于定性与定量1由-氨基参与的反应（1）与亚硝酸反应：产生氮气，其中一半来自氨基酸用来氨基酸定量和蛋白质水解程度测定（2）与甲醛反应：甲醛将氨基保护，碱滴定羧基从而给氨基酸定量（3）与,-二硝基氟苯（DNFB）反应（Sanger反应）：-NH2端反应，生成黄色产物鉴定氨基酸或蛋白结构测定,.,51,（4）酰化反应（5）成盐反应：生成氨基酸盐酸盐（6）形成西夫碱反应：引起食品非酶促褐变（7）脱氨基反应2由-羧基参与的反应（1）成盐反应（2）成酯反应：曲酒酿造中，不同氨基酸所成的酯，具有不同香味（3）酰化反应（4）脱羧基反应：生成有生物作用的胺（5）叠氮反应,.,52,3由-氨基和-羧基共同参与的反应（1）茚三酮反应：（ninhydrinreaction）：在加热条件下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成紫色（与脯氨酸和羟脯氨酸反应生成黄色）化合物的反应反应灵敏，0.5g就能显色570nm处比色，用于定性、定量检测氨基酸和蛋白质（2）成肽反应：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基缩合，除去一分子水形成形成的酰胺键，即为肽键,氨基酸与茚三酮反应,+,茚三酮(无色),紫色化合物,.,54,4侧链R基参与的反应（1）巯基及二硫键(disulfidebonds)巯基：巯基还原性强，极微量的金属离子，如Ag、Hg2，即能与巯基反应，生成硫醇盐，导致酶失活二硫键：SH+SHSS,.,55,（2）羟基：与酸生成酯,.,56,第三节肽,一肽的概念肽：氨基酸通过肽键连接形成的链状化合物就称为肽（peptide）,回顾：肽键（peptidebond）：一个氨基酸的羧基与另一个的氨基的氨基缩合，除去一分子水形成的酰氨键,.,57,1结构C-N具有部分双键性质，故不能沿着C-N轴自由转动-CO-具有部分单键性质O-C-N-H处于同一平面内C-N键长1.32A，介于普通C-N单键和C=N双键之间,.,58,.,59,肽链（peptidechain）氨基酸残基（aminoacidresidue）氨基末端（N-末端）和羧基末端（C-末端）：从左至右的方向寡肽(oligopeptide)：残基数在10个以下含有三个、四个、五个氨基酸的肽，分别称为三肽、四肽、五肽等多肽(polypeptide)：残基数在10个以上,C,C,C,C,.,60,2肽与氨基酸的区别肽含有侧链R-基上的可解离基团肽可以根据其离子化程度鉴别，大肽离子化程度比小肽低,.,61,二生物活性肽bioactivepeptide，有称天然肽谷胱甘肽：谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸构成的三肽，参与体内氧化还原反应神经肽(nervonicpeptide)：首先从脑组织中分离出来并主要存在于中枢神经系统的一类活性肽，具有镇痛作用，故称脑啡肽或内啡肽,.,62,抗菌肽：是抗生素（antibiotic）的一种，通常由特定微生物产生,.,63,第四节蛋白质的结构与功能,初级结构一级结构(primarystructure)高级结构（空间结构）二级结构(secondarystructure)三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure),.,64,一蛋白质的一级结构1一级结构：一级结构特指肽链中氨基酸的排列顺序，最小单位为氨基酸（1）蛋白质的化学结构多肽链数目每条链中氨基酸的数目、种类、排列顺序链间链内桥键的位置和数目,.,65,（2）维持一级结构的化学键：肽键（3）一级结构的书写方式：从N-末端到C-末端,.,66,命名举例（甲硫脑啡肽）中文氨基酸残基命名法：酪氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰甲硫氨酸中文单字表示法：酪-甘-甘-苯丙-甲硫12345三字母符号表示法：TyrG1yG1yPheMet单字母符号表示法：YGGFM,.,67,2一级结构的测定基本策略(basicstrategy)：片段重叠法+氨基酸顺序直测法要点测定氨基酸末端的数目，确定肽链数肽链的拆分肽链完全水解，分析氨基酸组分两次不完全水解，获得两套不同的肽链片断混合物，并分别测定氨基酸顺序根据两套片断的氨基酸顺序，拼凑出整个肽链的氨基酸顺序。,.,68,蛋白质顺序测定基本策略,.,69,（1）肽链末端分析N-末端测定DNFB法(Sanger法)：结合高效液相色谱(HighPerformanceLiquidChromatography,HPLC)苯异硫腈(PITC)法(Edman法）：结合HPLC，以实现程序自动化，广泛用于测序二甲基氨基萘磺酰氯法(DNS)：类似DNFB法氨肽酶法：氨肽酶是一类肽链外切酶，从末端逐个向内切,.,70,C-末端测定：肼解法羧肽酶法：羧肽酶专门水解并释放C-末端（2）二硫键的拆开和肽链的分离二硫键拆开：氧化还原法（beta-巯基乙醇、二硫苏糖醇-DTT）肽链分离：变性（酸、碱、盐、尿素、盐酸胍等）,.,71,（3）肽链的部分水解和肽段（peptidefragment）的分离溴化氰（CNBr）：易升华，专切Met羧基端酸水解：稀酸-Asp-羧基端；浓酸-羟基氨基酸氨基端酶水解胰蛋白酶：作用于碱性AA羧基端胃蛋白酶：专一性差，作用于酸性AA和芳香族AA羧基端胰凝乳蛋白酶：芳香族氨基酸等的羧基端弹性蛋白酶：脂肪族氨基酸羧基端,.,72,（4）肽段的氨基酸顺序测定：Edman法为主（5）肽段在多肽链中的次序的推断,.,73,牛胰岛素的结构,含有51个氨基酸，由两条肽链组成。A链为21个氨基酸，B链为30个氨基酸。通过7-7，20-19两个位置的二硫键相连。另外，A链本身6位与11位通过二硫键相连,.,74,二蛋白质的高级结构又称为构象、空间结构、立体结构、三维结构，指的是蛋白质分子中的所有原子在三维空间中的排布，分为二、三、四级结构三个不同层次1概念（1）含义二级结构(secondarystructure)：多肽链借助氢键排列成沿一个方向具有周期性结构的构象，如alpha-螺旋、beta-折叠片等。二级结构不涉及氨基酸残基的侧链构象。,.,75,三级结构(tertiarystructure)：多肽链借助各种次级键盘绕成特定的不规则的球状结构的构象四级结构（quaternarystructure）：寡聚蛋白质中各亚基之间排布上的相互关系或者结合方式（2）维持蛋白质构象的化学键氢键：alpha-螺旋、beta-折叠中极重要，维护三维构象离子键/盐键/静电引力：较强，对构象稳定不太重要范德华力：弱力，对构象稳定有一定作用,.,76,疏水作用力：非极性基团产生，对高级结构起重要作用二硫键：两个硫原子之间共价键，作用强，对稳定构象和保持活性重要,.,77,.,78,（3）肽链的空间构象原则肽单位：肽链主链上的重复结构,.,79,肽单位的特征（肽链空间结构原则）肽键的键长是0.1325nm，比C-N单键(键长0.147nm)短些，比C=N双键(键长0.127nm)长些。因此，肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转,.,80,肽单位是刚性平面结构。这就是说,肽单位上的6个原子都位于同一个刚性平面上，称为酰胺平面（amideplane）或肽平面,.,81,多肽链上绝大多数肽单位，其C=O和N-H都是反式排布的。这是因为反式构型的能量比顺式构型的能量低的缘故,.,82,单位平面结构有一定的键长、键角肽平面之间可旋转，但角度有限，使蛋白多肽链只有一种或很少几种构象侧链残基的结构、极性造成空间位阻氢键也使旋转角度有限,.,83,二面角,二面角两相邻酰胺平面之间，能以共同的C为定点而旋转，绕C-N键旋转的角度称角，绕C-C键旋转的角度称角。和称作二面角，亦称构象角。,.,84,2二级结构：多肽链本身的折叠方式，维持结构作用力为氢键二级结构的主要类型-螺旋-折叠片-转角（回折）无规卷曲,常见结构单元（structureelement）,.,85,（1）-螺旋(-helix)：最常见二级结构,每一圈包含3.6个残基，螺距0.54nm。每个氨基酸上升0.15nm，旋转100。螺旋半径0.23nm。表示为3.613,1-螺旋结构要点,.,86,每一个角等于-57，每一个角等于-48,.,87,相邻螺圈之间形成链内氢键。即每个AA残基的氨基与前面第4个AA残基的羰基生成一个氢键。氢键的取向与螺轴几乎平行。氢键的4个原子位于一条直线。,.,88,多数为右手螺旋（较稳定），亦有少数左手螺旋（不稳定）,.,89,与-碳原子相连的R侧链，位于-螺旋的外侧,.,90,氨基酸的组成和排列顺序：不同氨基酸特性不同氨基酸所带电荷性质：氨基酸组成不同R基的大小：R基大造成空间位阻，难以形成alpha-螺旋,2影响alpha-螺旋形成和稳定的因素,组成和排列顺序,.,91,（2）-折叠片(-pleatedsheet),肽链几乎完全伸展锯齿状、层平行排列肽链间氢键几乎垂直于肽链，以维持稳定R基在肽平面上下交替出现分为平行式和反平行式（更稳定）,1结构特点,.,92,.,93,为什么折叠为了在相邻主链骨架之间形成最多的氢键，避免相邻侧链间的空间障碍，各主链骨架同时作一定程度的折叠某些蛋白质加热时出现,2beta-折叠与alpha-螺旋的转换,.,94,（3）-转角(-turn),多肽链中的一段主链骨架以180回转称-转角，使得肽链走向发生改变多肽链中氨基酸残基n的羰基上的氧与残基（n+3）的氮原上的氢之间形成氢键球蛋白中广泛存在Gly、Pro出现频率高,.,95,.,96,（4）无规卷曲(自由回转，randomcoil),没有规律性的多肽链主链骨架的构象，就是无规卷曲球蛋白分子中，往往含有较多的无规卷曲无规卷曲往往与生物活性有关。它对外界理化因子极为敏感,.,97,无规则卷曲示意图,无规则卷曲,细胞色素C的三级结构,.,98,超二级结构：蛋白质中相邻的二级结构单位（即单个螺旋或折叠或转角）组合在一起，形成有规则的、在空间上能辩认的二级结构组合体称为蛋白质超二级结构常见的超二级结构有、等三种组合形式。,（5）超二级结构(supersecondarystructure),.,99,超二级结构类型,12345,52341,.,100,（6）结构域(supersecondarystructure),结构域：在二级结构的基础上，多肽进一步卷曲折叠成几个相对独立、近似球形的三维实体，这种相对独立的三维实体称为结构域。结构域通常都是几个超二级结构单元的组合，由两个或两个以上这样的三维实体缔合成三级结构。形成意义动力学上更为合理蛋白质（酶）活性部位常位于结构域之间，使其更具柔性,.,101,-螺旋,-转角,-折叠,二硫键,结构域1,结构域2,蚯蚓血红蛋白中四个-螺旋组成的结构域,免疫球蛋白VL-折叠结构域,+结构域,乳酸脱氢酶结构域1,/结构域,丙酮酸激酶结构域4,3-P-甘油醛脱氢酶结构域2,木瓜蛋白酶结构域1,木瓜蛋白酶结构域2,无规则卷曲+-螺旋结构域,无规则卷曲+-回折结构域,.,104,3三级结构：一条多肽链在二级结构基础上进一步卷曲折叠，构成一个不规则的特定构象，包括全部主链、侧链在内的所有的原子排布，不包括肽链间的关系（）研究内容：在二级基础上，侧链间的作用-三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布（）作用力：主要有疏水键、盐键、二硫键、范德华力、氢键（）三级结构共同特点：外圆、中空疏水基在内亲水基在外,肌红蛋白三级结构,.,106,核糖核酸酶三级结构示意图,.,107,4四级结构四级结构：由两条或者两条以上的具有三级结构的多肽链借助非共价键聚合而成的特定构象亚基（亚单位，subunit）/单体（monomer）：四级结构中所含的每个具有三级结构的球状蛋白质游离的亚基没有生物活性四级结构中每个最小共价单位一个亚基大多一条肽链组成，少数几条肽链亚基本身都具有球状三级结构维持四级结构作用力：疏水键、氢键、离子键、范德华力等次级键,.,108,.,109,烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构的自我组装,.,110,.,111,二蛋白质结构与功能的统一性1一级结构与功能的关系氨基酸顺序提供重要的化学信息(1)同功蛋白质氨基酸的种属差异和分子进化同功蛋白质：不同种属来源的执行同种生物学功能的蛋白质,.,112,不同生物与人的Cytc的AA差异数目,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,不同生物来源的细胞色素c中不变的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。,.,115,(2)同种蛋白质中氨基酸顺序的个体差异和分子病同种蛋白质的氨基酸顺序的细微差异称为个体差异差异常常引起多种疾病即分子病,正常红细胞与镰刀形红细胞的扫描电镜图,镰刀形红细胞,正常红细胞,-链N端氨基酸排列顺序12345678Hb-A（正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysHb-S（患者）Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys,.,117,.,118,(3)一级结构的局部断裂与蛋白质的激活例1：血液凝的固-溶栓机制纤维蛋白原-纤维蛋白凝血酶-凝血酶原例2：胰岛素原-胰岛素,.,119,猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图,.,120,2蛋白质空间结构与功能的关系构象决定功能(1)变构现象：有些蛋白质在完成其生物功能时往往空间结构发生一定的变化,从而改变分子的性质,以适应生理功能的需要,这种现象称为变构现象/别构现象/变构作用例子：血红蛋白(hemoglobin),.,121,血红蛋白输氧功能和构象变化,.,122,协同效应(cooperativeeffect)：一个亚基与氧结合后增加其余亚基对氧亲和力的现象(2)变性作用：天然蛋白质受到不同理化因素的影响，氢键、离子键等次级键维系的高级结构被破坏，分子内部结构发生改变，致使生物学性质、理化性质改变（denaturation）物理因素：温度、紫外线、超声波、机械作用、压力、辐射化学因素：强酸碱、尿素、乙醇等变性后的蛋白质，称为变性蛋白质；没有变性的蛋白质，称为天然蛋白质,.,123,蛋白变性后的表现物理、化学性质的改变：溶解度下降、粘度增大、扩散减慢、渗透压降低，等电点改变、颜色反应生物功能的改变：抗原性的改变、生物功能丧失。如酶丧失活性；激素蛋白丧失生理调节作用；抗体失去与抗原专一性结合的能力,.,124,蛋白质的变性有可逆变性和不可逆变性之分可逆变性在除去变性因素之后，在适宜的条件下，变性的蛋白质可以从伸展态恢复到折叠态，并恢复全部的生物活性，这种现象称之为复性（renaturation）,核糖核酸酶变性与复性,Nativeribonuclease,Denativereducedribonuclease,Nativeribonuclease,复性,.,126,第五节蛋白质的性质,一蛋白质分子的大小1相对分子质量蛋白质是巨大分子2测定方法蛋白质相对分子质量的测定(1)根据化学组成测定最低相对分子质量(2)用物理化学方法来测蛋白质的相对分子质量：扩散系数、渗透压、光散射、超离心、凝胶过滤,.,127,二蛋白质的两性解离和等电点1两性解离蛋白质是多价解离的两性电解质在蛋白质分子中，有多个可解离的基团，如末端的氨基、羧基及侧链基团（Asp和Glu的侧链羧基，Lys的-氨基、Arg的胍基、His的咪唑基