北京大学生物化学课件(下).ppt

七、蛋白质的分类,1、按照组成分类：单纯蛋白、结合蛋白单纯蛋白：只有氨基酸组分结合蛋白：氨基酸组分其他组分（辅基）2、按照生物功能分类：酶、调节蛋白、转运蛋白、运动蛋白、防御蛋白、营养蛋白、储存蛋白、结构蛋白、毒蛋白，等3、根据形状分类纤维蛋白球状蛋白,第四节蛋白质结构与功能的关系,蛋白质一级结构是空间结构和生物功能的基础，一级结构决定空间结构；但一级结构并非决定空间结构的唯一因素。空间结构是生物活性的直接体现。,1、一级结构中的保守序列决定空间结构（1）不同蛋白质之间的比较：相似结构相似功能、不同结构不同功能（2）同一蛋白质不同状态的比较：一级结构决定空间结构【经典举例】酶原激活、分子病、蛋白变性与复性（3）保守序列、保守氨基酸改变，功能改变；保守氨基酸不变，功能不变【经典举例】分子病,一、一级结构与功能的关系,2、一级结构并非影响空间结构的唯一因素分子伴娘(molecularchaperons，分子伴侣)：在蛋白质加工、折叠形成特定空间构象及穿膜进入细胞器的转位过程中起关键作用的一类蛋白质。与未折叠的肽段（疏水部分）进行可逆的结合，辅助二硫键的正确形成；引导肽链的正确折叠并集合多条肽链成为较大的结构；可以解聚错误聚合的肽段，防止错误发生。,1、空间结构体现生物特异性2、空间结构体现生物活性3、空间结构的灵活性，体现了生物活性的可调节特性,二、空间结构与功能的关系,空间结构中的特定区域体现生物活性,别构效应（别位效应、变位效应，allostericeffect）：蛋白质分子的特定部位（调节部位）与小分子化合物（效应物）结合后，引起空间构象发生改变，从而促使生物学活性变化的现象称为变构效应。包括正协同、负协同效应【经典举例】血红蛋白（Hb）：由22四聚体组成，每个亚基含有1个血红素辅基；Hb的氧解离曲线呈“S”型。多种空间构象，多种活性状态,4、空间构象并非生物活性的唯一影响因素【举例】低温下酶活性低，但并不影响构象；盐析时沉淀的酶无活性，但构象不变。5、蛋白构象疾病：错误构象相互聚集，形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病。老年痴呆疯牛病亨汀顿舞蹈病,1、蛋白质的变性与复性,去除部分变性剂,温和复性,温和复性,天然蛋白（具有正确的一级结构和高级结构，因此具有生物活性）,变性蛋白（具有正确的一级结构但无高级结构，无生物活性）,变性环境,非天然蛋白（具有正确的一级结构和错误的高级结构，无生物活性）,【经典举例】Rnase,2、前体蛋白与活性蛋白的转变,【经典举例】酶原激活：胃蛋白酶原切除N端42个氨基酸后形成活性中心及其他空间构象，转变为具水解蛋白质活性的胃蛋白酶；胰蛋白酶原切除N端6个氨基酸后形成活性中心及其他正确构象，转变为具有水解活性的胰蛋白酶。,3、分子病（moleculardisease）：由于基因结构改变，蛋白质一级结构中的关键氨基酸发生改变，从而导致蛋白质功能障碍，出现相应的临床症状，这类遗传性疾病称为分子病。【经典举例】镰形细胞贫血症：编码珠蛋白链的结构基因第六个密码子由CTTCAT，相应的多肽序列中N端的第六个氨基酸由GluVla；其空间结构发生相应改变，在表面形成互补区，使蛋白质分子之间彼此聚合，促使红细胞在低氧压下变形成镰形，丧失运输氧的生物活性。,4、蛋白构象疾病：疯牛病，由于朊病毒蛋白（PrP）构象改变导致蛋白质聚集，形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀。,第五节蛋白质的理化性质及分离纯化,1、两性解离与等电点：同“氨基酸两性解离”2、紫外吸收：最大吸收波长280nm3、胶体性质：不能透过半透膜,4、沉淀、凝固,蛋白质在溶液中维持稳定的因素：表面电荷、水化层（溶剂化层）变性蛋白不一定沉淀，沉淀蛋白也不一定变性,一、理化性质,（1）沉淀：不稳定蛋白质从溶液中析出（2）结絮：变性蛋白质的絮状沉淀，沉淀可溶于强酸、强碱（3）凝固：沉淀结块，凝块不溶于强酸、强碱,（1）变性：在某些理化因素作用下，蛋白质的空间结构被破坏，从而导致其理化性质改变、生物活性丧失的现象称为变性。变性不涉及一级结构的变化。理化性质的变化：紫外吸收、化学活性及粘度上升，易被蛋白酶水解；溶解度下降、结晶能力丧失。,5、变性(denaturation)、复性(renaturation),（2）复性（3）应用利用变性：酒精消毒高压灭菌血滤液制备防止变性：低温保存生物制品取代变性：乳品解毒(用于急救重金属中毒),6、呈色反应：双缩尿反应，等双缩尿反应可检测蛋白质的水解程度,二、蛋白质的分离纯化,二、蛋白质的分离纯化,1、透析、超滤根据性质：分子大小2、盐析（saltingout）根据性质：蛋白质的沉淀作用机理：中性盐中和表面电荷，破坏水化层影响因素：表面电荷、水化层、溶剂性质,3、电泳：根据性质：蛋白质的两性解离作用机理：异性电荷互相吸引影响因素：电荷种类及数量、分子大小及形状、溶液离子强度及pH等,4、层析（1）离子交换层析：电荷、分子量、分子形状（2）亲和层析：生物特性（3）吸附层析：吸附特性,（4）分子筛（凝胶过滤层析）：分子大小及形状大分子先洗脱下来5、超速离心：分子大小及形状、溶液特性,第六节蛋白质的结构分析,重要内容：1、重要名词：isoelectricpoint；motifs；domain;subunit；allostericeffect;proteindenaturation;moleculardisease2、结构层次元素组成：C、H、O、N（16%）、S结构单位：20种L-氨基酸（芳香族、含硫、酸性、碱性氨基酸等）一级结构：肽键；多肽链