第1章蛋白质的结构与功能20144学时

1、目目 录录第 一 章蛋白质的结构与功能Structure and Function of Protein目目 录录一、什么是蛋白质一、什么是蛋白质?蛋白质蛋白质(protein)是由许多氨基酸是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键通过肽键(peptide bond)相相连形成的高分子含氮化合物。连形成的高分子含氮化合物。目目 录录二、蛋白质的生物学重要性二、蛋白质的生物学重要性1. 蛋白质是生物蛋白质是生物 体重要组成成分体重要组成成分分布广：分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。细胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：含量高：蛋白质

2、是细胞内最丰富的有机分蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体固体的子，占人体固体的45，细胞干重的，细胞干重的70%，某，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80。目目 录录1 1）个体生长发育）个体生长发育2 2）物质代谢）物质代谢 3 3）机体防御）机体防御 4 4）血液凝固）血液凝固5 5）肌肉收缩）肌肉收缩6 6）细胞信号转导）细胞信号转导7 7）组织修复）组织修复2. 蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能3. 氧化供能氧化供能目目 录录蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 组组 成成The Molecular Compone

3、nt of Protein第第 一一 节节目目 录录 组成蛋白质的元素组成蛋白质的元素主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属元素或金属元素铁、铁、铜、锌、锰、钴、钼铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有，个别蛋白质还含有碘碘 。目目 录录 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量克样

4、品中蛋白质的含量 ( g % )= 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16% 蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点目目 录录 婴儿因长期服食含三聚氰胺的婴儿因长期服食含三聚氰胺的“三鹿三鹿”婴幼儿配方奶粉，患有婴幼儿配方奶粉，患有“双肾多发性结石双肾多发性结石”和和“输尿管结石输尿管结石”症。三聚氰胺的致病机理是症。三聚氰胺的致病机理是在尿路结晶形成结石阻塞泌尿系，导致肾衰。在尿路结晶形成结石阻塞泌尿系，导致肾衰。 三聚氰胺其分子中含有大量氮元素。用普通的全氮测定法测饲三聚氰胺其分子中含有大量氮元素。用普通的全氮测定法测饲料和食品中的蛋白质数值时，根本不会区分这种伪蛋白氮

5、。添加在料和食品中的蛋白质数值时，根本不会区分这种伪蛋白氮。添加在食品中，可以提高检测时食品中蛋白质检测数值。食品中，可以提高检测时食品中蛋白质检测数值。目目 录录一、氨基酸是组成蛋白质的基本单位一、氨基酸是组成蛋白质的基本单位存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余种，但余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均种，且均属属 L-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。目目 录录（一）组成人体蛋白质的（一）组成人体蛋白质的2020种氨基均属于种氨基均属于L L- - -氨基酸氨基酸 目目 录录H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨

6、基酸的通式RC+NH3COO-H目目 录录(1)非极性疏水性氨基酸(2)极性中性氨基酸(3)酸性氨基酸(4)碱性氨基酸组成蛋白质的氨基酸按其组成蛋白质的氨基酸按其-碳原子上侧链碳原子上侧链R R的结构的结构分为分为2020种，按种，按R R的结构和极性的不同可以分为：的结构和极性的不同可以分为：（二）氨基酸根据（二）氨基酸根据R R侧链的极性或氨基酸的侧链的极性或氨基酸的结构分类结构分类* * 20 20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下: :目目 录录1. 非极性疏水性性氨基酸非极性疏水性性氨基酸目目 录录2. 极性中性氨基酸极性中性氨基酸目目 录录

7、天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22赖氨酸赖氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76组氨酸组氨酸 histidine His H 7.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 碱性氨基酸碱性氨基酸目目 录录目目 录录几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2目目 录录-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-

8、S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3目目 录录1. 氨基酸具有两性解离性质及等电点氨基酸具有两性解离性质及等电点氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。处溶液的酸碱度。等电点等电点(isoelectric point, pI) 在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，所带净电荷为零，

9、呈阴离子的趋势及程度相等，所带净电荷为零，呈电中性。此时溶液的电中性。此时溶液的pH值值称为该氨基酸的称为该氨基酸的等电点等电点。（三）（三）2020种常见氨基酸具有共同或特异的种常见氨基酸具有共同或特异的理化性质理化性质目目 录录氨基酸即可作酸也可作碱氨基酸即可作酸也可作碱目目 录录pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+目目 录录色氨酸、酪氨酸色

10、氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在的最大吸收峰在 280 nm 附近。附近。大多数蛋白质含大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。的快速简便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收2. 含有共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质含有共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质目目 录录氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色蓝紫色化合物，其最大吸收峰在化合物，其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关

11、系，因此可作为峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。氨基酸定量分析方法。3. 氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物目目 录录二、蛋白质是氨基酸通过肽键相连而成的生二、蛋白质是氨基酸通过肽键相连而成的生物大分子物大分子* 肽键肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的是由一个氨基酸的 -羧基羧基与另一个氨基酸的与另一个氨基酸的 -氨基脱水缩合而形成的氨基脱水缩合而形成的酰胺键。酰胺键。（一）氨基酸之间通过肽键相连形成肽（一）氨基酸之间通过肽键相连形成肽 目目 录录NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸

12、NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO目目 录录* * 肽肽(peptide)是由氨基酸通过肽键缩合相连而形成是由氨基酸通过肽键缩合相连而形成的化合物。的化合物。* * 两分子氨基酸缩合形成两分子氨基酸缩合形成二肽二肽，三分子氨基酸缩合，三分子氨基酸缩合则形成则形成三肽三肽* * 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而不完整，被称肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而不完整，被称为为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。* * 由十个以内氨基酸相连而成的肽称为由十个以内氨基酸相

13、连而成的肽称为寡肽寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽称由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽多肽(polypeptide)。目目 录录N 末端：多肽链中有末端：多肽链中有自由氨基自由氨基的一端的一端C 末端：多肽链中有末端：多肽链中有自由羧基自由羧基的一端的一端多肽链有两端多肽链有两端* 多肽链主链多肽链主链(polypeptide chain)是指许多氨基酸是指许多氨基酸残基之间以肽键连接而形成的长链骨架。残基之间以肽键连接而形成的长链骨架。目目 录录N 末端末端C末端末端目目 录录目目 录录N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶目目 录录（二）体内存在多种具有重要

14、生物学功能（二）体内存在多种具有重要生物学功能的的生物活性肽生物活性肽 1. 谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)目目 录录GSH过氧过氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还原酶还原酶NADPH+H+ NADP+ 目目 录录 体内许多激素属寡肽或多肽体内许多激素属寡肽或多肽 神经肽神经肽(neuropeptide)：P物质、神经肽物质、神经肽Y2. 多肽类激素及神经肽多肽类激素及神经肽3. 抗菌多肽及其他抗菌多肽及其他放线菌素放线菌素D D目目 录录第第 二二 节节蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 结结 构构The Molecular Structur

15、e of Protein目目 录录蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括 一级结构一级结构(primary structure)二级结构二级结构(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)高级高级结构结构目目 录录定义定义蛋白质的一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸蛋白质的一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，即氨基酸序列。的排列顺序，即氨基酸序列。主要的化学键主要的化学键肽键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。，有些蛋白质还包括二硫键。 一、氨基酸的排列顺序是蛋白质的一一、氨基酸的排列

16、顺序是蛋白质的一级结构级结构目目 录录 人胰岛素的一级结构胰岛素由A、B两条多肽链组成，A链含21个氨基酸残基，B链含30个氨基酸残基。A链内有一个链内二硫键，A与B之间有两个链间二硫键。由于两条链之间由共价键相连接，所以胰岛素没有四级结构。SerGlyIleValGluGlnCysCysThrIleCysSerLeuTyrGlnLeuGluAsnTyrCysAsnPheValAsnGlnHisLeuCysGlySerHisLeuValGluAlaLeuTyrLeuValCysGlyGlyGluArgPhePheTyrThrProLysThrNH215101520COOHA链NH2151015

17、202530HOOCB链目目 录录指蛋白质多肽链的主链中某一段肽链的指蛋白质多肽链的主链中某一段肽链的局部空间构象，即蛋白质分子中局部肽段主链局部空间构象，即蛋白质分子中局部肽段主链骨架骨架原子的相对空间排列位置，并不涉及氨基原子的相对空间排列位置，并不涉及氨基酸酸R R侧链的空间排布。侧链的空间排布。二级结构二级结构 主要的化学键主要的化学键： 氢键氢键 二、多肽链主链的局部空间构象是蛋二、多肽链主链的局部空间构象是蛋白质的二级结构白质的二级结构目目 录录参与肽键的参与肽键的6个原子个原子C 1、C、O、N、H、C 2位于同一平面，位于同一平面，C 1和和C 2在平面上所处的位置在平面上所处

18、的位置为为反式反式(trans)构型，此同一平构型，此同一平面上的面上的6个原子构成了所谓的个原子构成了所谓的肽肽单元单元 (peptide unit),此平面称为此平面称为肽 平 面 （肽 平 面 （ p i a n a r u n i t o f peptide） 。（一）参与构成肽键的（一）参与构成肽键的6个原子形成个原子形成肽单肽单元元目目 录录肽单元 (peptide unit)目目 录录The Peptide Bond partial double-bond character（部分双键性质）（部分双键性质）Typical -CN- 0.145nm -C=N- 0.128nm -C

19、=N- 0.133nm目目 录录（二）二级结构包括：（二）二级结构包括： - -螺旋螺旋 ( -helix ) - -折叠折叠 ( -pleated sheet ) - -转角转角 ( -turn ) 无规卷曲无规卷曲 ( random coil ) 目目 录录 -螺旋是最常见的蛋白质二级结构螺旋是最常见的蛋白质二级结构H-bond目目 录录目目 录录目目 录录螺旋的结构特点如下：(1)多个肽键平面通过旋转，主链围绕中心轴呈有规律的螺旋式上升，。(2) 每3.6个氨基酸残基上升一圈，相当于0.54nm垂直距离。目目 录录(3)相邻两圈螺旋之间借肽键中CO和H形成许多，即每一个氨基酸残基中的NH

20、和第四个残基的CO之间形成氢键，这是稳定螺旋的主要键。(4)肽链中氨基酸侧链，分布在螺旋外侧，其形状、大小及电荷影响螺旋的形成。目目 录录氨基酸残基的氨基酸残基的R基团对二级结构形成的影响基团对二级结构形成的影响酸性或碱性氨基酸集中的区域，由于，不利于螺旋形成；(如苯丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸)集中的区域，也妨碍螺旋形成因其碳原子位于五元环上，不易扭转，加之它是亚氨基酸，不易形成氢键，故不易形成上述螺旋甘氨酸的，空间占位很小，也会影响该处螺旋的稳定目目 录录2.2. - -折叠结构平行排列形成折叠结构平行排列形成 折叠片层结折叠片层结构构目目 录录目目 录录目目 录录蛋白质分子中，肽链出现180

21、的回折，这种回折角处的构象就是-转角转角(-turn) 。转角中，第一个氨基酸残基的CO与第四个残基的N-H形成氢键，从而使结构稳定。3.多肽链中出现多肽链中出现180 度回折形成度回折形成 -转角结构转角结构目目 录录是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构，也称作无规卷曲。4.有序非重复结构普遍存在于蛋白质分子中有序非重复结构普遍存在于蛋白质分子中目目 录录在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近、相具有二级结构的肽段，在空间上相互接近、相互作用，形成一个具有特殊功能的二级构象，互作用，形成一个具有特殊功能的二级构象，被称

22、为被称为。也有人称为超二级。也有人称为超二级结构结构（supersecondary structure）。）。5.5.模体是具有特殊功能的超二级结构模体是具有特殊功能的超二级结构目目 录录钙结合蛋白中结钙结合蛋白中结合钙离子的模体合钙离子的模体 锌指结构锌指结构 目目 录录三、侧链三、侧链R基团的相互作用形成蛋白质基团的相互作用形成蛋白质的三级结构的三级结构疏水作用、离子键、氢键和疏水作用、离子键、氢键和 Van der Waals力等。力等。 主要的化学键主要的化学键整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的整体排布。即肽链中

23、所有原子在三维空间的整体排布。（一）（一）三级结构是整条肽链所有原子在三三级结构是整条肽链所有原子在三维空间的位置维空间的位置 目目 录录目目 录录 肌红蛋白肌红蛋白 (Mb) N 端端 C端端目目 录录纤连蛋白分子的结构域纤连蛋白分子的结构域 大分子蛋白质可在三级结构层次上形成多个大分子蛋白质可在三级结构层次上形成多个结构较为紧密的独立折叠单位或局部区域，每个结构较为紧密的独立折叠单位或局部区域，每个区域具有独立的功能，称为区域具有独立的功能，称为结构域结构域(domain) 。（二）（二）结构域是三级结构中的独立折叠单位结构域是三级结构中的独立折叠单位目目 录录（三）分子伴侣（三）分子伴侣

24、(chaperon)参与蛋白质空间参与蛋白质空间构象的正确形成构象的正确形成分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。白质折叠成天然构象或形成四级结构。* * 分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。 * * 分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。叠。 * * 分子伴侣在蛋白质分子折叠

25、过程中二硫键的正确形成起了重要的作分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确形成起了重要的作用。用。 目目 录录亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。氢键和离子键。蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基间蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基间相相互作用与互作用与接触部位的布局，称为接触部位的布局，称为蛋白质的四级结蛋白质的四级结构，构，不包括亚基内部的空间结构不包括亚基内部的空间结构。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链各自有特定的构象，称为蛋白质的一条多肽链各自有特定的构象，称为蛋白质的亚亚基基

26、(subunit)。四、亚基缔合成分子四、亚基缔合成分子-蛋白质的四级蛋白质的四级结构结构目目 录录血红蛋白血红蛋白的四级结构的四级结构 目目 录录目目 录录五、蛋白质的分类五、蛋白质的分类 * * 根据蛋白质组成成分根据蛋白质组成成分 单纯蛋白质单纯蛋白质结合蛋白质结合蛋白质 = = 蛋白质部分蛋白质部分 + + 非蛋白质部分非蛋白质部分* * 根据蛋白质的结构和溶解度根据蛋白质的结构和溶解度 纤维状蛋白质：纤维状蛋白质：结构蛋白，难溶；结构蛋白，难溶；球状蛋白质：球状蛋白质：功能蛋白，易溶；功能蛋白，易溶；（辅基辅基）膜蛋白：膜蛋白：组成蛋白，不溶；组成蛋白，不溶；目目 录录The Rel

27、ation of Structure and Function of Protein第 三 节蛋白质结构与功能的关系目目 录录（一）一级结构是空间构象的基础（一）一级结构是空间构象的基础 一、蛋白质一级结构是空间构象和功能的基础牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶的一级结构的一级结构二二硫硫键键目目 录录 天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性目目 录录 不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白质，其一级结构只有极少的差别，而且在系统发生上进化位置相距愈近的差异愈小。 例如胰岛素 （二）一级结构

28、相似的蛋白质具有相似的（二）一级结构相似的蛋白质具有相似的空间构象及功能空间构象及功能目目 录录Primary structure and functioninsulinA8A9A10B30HumanThrSerIleThrPigThrSerIleAlaHorse AlaGlyValAla目目 录录 促肾上腺皮质激素(ACTH)和促黑激素(MSH)均为垂体分泌的多肽激素。MSH和ACTh 410位的氨基酸结构与MSH的1117位一样，故ACTH有较弱的MSH的生理作用。目目 录录例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血N-val his leu thr pro glu glu C(146) H

29、bS 肽链肽链HbA 肽肽 链链N-val his leu thr pro val glu C(146) 这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为称为“分子病分子病”。（三）一级结构中关键部位氨基酸残基的改（三）一级结构中关键部位氨基酸残基的改变会引起蛋白质功能的异常。变会引起蛋白质功能的异常。目目 录录Hemoglobin A and Hemoglobin S目目 录录目目 录录目目 录录二、蛋白质的功能依赖其特定的空间构象二、蛋白质的功能依赖其特定的空间构象（一）血红蛋白与肌红蛋白结构相似功能相（一）血红蛋白与肌红蛋白结构相似功能相似似1.血红蛋白和

30、肌红蛋白都含有血红素辅酶血红蛋白和肌红蛋白都含有血红素辅酶目目 录录肌红蛋白与血红蛋白的结构肌红蛋白与血红蛋白的结构 目目 录录目目 录录目目 录录2.血红蛋白的构象变化影响与氧的结血红蛋白的构象变化影响与氧的结合能力合能力目目 录录目目 录录O2血红素与氧结血红素与氧结合后，铁原子半径合后，铁原子半径变小，就能进入卟变小，就能进入卟啉环的小孔中，继啉环的小孔中，继而引起肽链位置的而引起肽链位置的变动。变动。目目 录录Hb与与Mb一样能可逆地与一样能可逆地与O2结合，结合， Hb与与O2结合后称为结合后称为氧合氧合Hb。氧合。氧合Hb占总占总Hb的百分数（称的百分数（称氧饱和度氧饱和度）随）随

31、O2浓度变化而浓度变化而改变。改变。目目 录录肌红蛋白肌红蛋白(Mb)和血红蛋白和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线的氧解离曲线Hb在体内的主要功能为运输氧气，而Hb的别位效应，极有利于它在肺部与O2结合及在周围组织释放O2。目目 录录* 协同效应协同效应(cooperativity) 一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为象，称为协同效应协同效应。 如果是促进作用则称为如果是促进作用则称为正协同效应正协同效应 (positive cooperativity)

32、如果是抑制作用则称为如果是抑制作用则称为负协同效应负协同效应 (negative cooperativity)目目 录录变构效应：变构效应： 一个蛋白质亚基与其配体结合后，引起亚基一个蛋白质亚基与其配体结合后，引起亚基构象变化的现象（伴随其功能的变化），称为构象变化的现象（伴随其功能的变化），称为变变构效应构效应(allosteric effect) 或别构效应或别构效应。 (allosteric effector)目目 录录蛋白质构象改变导致疾病的机理蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀

33、，产生毒性而致病，表现酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。这类疾病包括这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。目目 录录（二）蛋白质空间构象改变可引起疾病（二）蛋白质空间构象改变可引起疾病蛋白质构象病蛋白质构象病 （protein conformational disease）：）： 由于蛋白质发生非正常折叠导致的蛋白质由于蛋白质发生非正常折叠导致的蛋白质错误定位引起的疾病。错误定位引起的疾病。 聚集、形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉聚集

34、、形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀、毒性淀、毒性目目 录录 正常朊病毒蛋白与朊病毒空间结构的差异正常朊病毒蛋白与朊病毒空间结构的差异 朊病毒（朊病毒（PrPsc）是蛋白质，不含核酸。它是正常朊病毒蛋白（）是蛋白质，不含核酸。它是正常朊病毒蛋白（PrPc）的空间构象由的空间构象由 -螺旋变成螺旋变成 -片层结构所致。因此，这类疾病又称蛋白质构片层结构所致。因此，这类疾病又称蛋白质构象病。朊病毒本身不能复制，但它却可以攻击大脑的正常朊病毒蛋白，使象病。朊病毒本身不能复制，但它却可以攻击大脑的正常朊病毒蛋白，使其发生构象改变，并与其结合，成为致病的朊病毒二聚体。此二聚体再攻其发生构象改变，并与其结合

35、，成为致病的朊病毒二聚体。此二聚体再攻击正常的朊病毒蛋白。这样，脑组织中的朊病毒不断积蓄，造成脑组织发击正常的朊病毒蛋白。这样，脑组织中的朊病毒不断积蓄，造成脑组织发生退行性变。生退行性变。 正常朊病毒蛋白结构正常朊病毒蛋白结构 （显示（显示 -螺旋螺旋） 朊病毒结构朊病毒结构（显示（显示 -片层结构片层结构）目目 录录第四节第四节蛋白质的理化性质及其应用蛋白质的理化性质及其应用目目 录录（一）蛋白质具有两性电解质的性质（一）蛋白质具有两性电解质的性质 蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液基酸残基侧链中某些基团，在

36、一定的溶液pHpH条件条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。 * 蛋白质的等电点蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 当蛋白质溶液处于某一当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的为零，此时溶液的pH称为称为蛋白质的等电点。蛋白质的等电点。一、蛋白质具有与氨基酸相同和特殊一、蛋白质具有与氨基酸相同和特殊的理化性质的理化性质目目 录录 凡碱性氨基酸含量较多的蛋白质，等电点就偏碱性，如组蛋白、精蛋白等。反之，凡酸性氨基

37、酸含量较多的蛋白质，等电点就偏酸性，人体体液中许多蛋白质的等电点在pH5.0左右，所以在体液中以负离子形式存在。目目 录录蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1万至万至100万之巨，其分子的直径可达万之巨，其分子的直径可达1100nm，为胶粒范围之内。，为胶粒范围之内。 * * 蛋白质胶体稳定的因素蛋白质胶体稳定的因素表面电荷表面电荷分子表面水化膜分子表面水化膜（二）蛋白质具有高分子化合物的胶体性质（二）蛋白质具有高分子化合物的胶体性质目目 录录（三）蛋白质空间结构被破坏引起蛋（三）蛋白质空间结构被破坏引起蛋白质变性白质变性1.变性及变性因素变性及变性因素*

38、 蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation) 在某些物理和化学因素作用下，蛋在某些物理和化学因素作用下，蛋白质特定的空间构象被破坏，从而导致白质特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。其理化性质改变和生物活性的丧失。目目 录录 造成变性的因素造成变性的因素如如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等重金属离子及生物碱试剂等 。 变性的本质变性的本质 破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。质的一级结构。目目 录录2.2.变性蛋白质的主要特征是生物学活变性蛋白质的主要特征是生物学活性的丧失性的丧失相应的生物学功能的丧失相应的生物学功能的丧失w酶的催化作用、抗体的免疫能力、