生物化学11194

1、蛋白质(Protein) 是生物体的基本组成成分，是细胞中含量最丰富的高分子有机化合物。人体内蛋白质含量约占人体干重(除去水分后的固体成分的重量)45%，广泛存在于各组织器官中，其中以脾、肺及横纹肌中含量较高，而骨骼、牙齿及脂肪组织中含量较低。蛋白质具有重要的生物学功能：催化功能，调节功能，收缩和运动功能，转运功能，营养和储存功能，防御功能，支持和保护功能等。近代分子生物学的研究还表明蛋白质在遗传信息的控制、高等动物的记忆及识别机制等方面都起重要作用。通过这些生物体能不断进行新陈代谢，个体得以生长发育，组织修复更新等等，因此说蛋白质是生命活动的物质基础。（注：催化功能:生物体内代谢反应的进行需

2、要生物催化剂-酶。酶的化学本质主要是蛋白质，如己糖激酶催化葡萄糖与三磷酸腺苷(ATP) 进行磷酸根转移，使葡萄糖磷酸化生成6-磷酸葡萄糖而被活化。乳酸脱氢酶催化乳酸脱氢生成丙酮酸。核糖核酸酶能催化RNA水解等。调节功能：体内物质代谢反应大多受激素调节，有些激素其化学本质是蛋白质或多肽，如调节糖代谢的胰岛素、胰高血糖素。调节钙磷代谢的甲状旁腺素和降钙素等。细胞的生长和增殖受生长因子的调节，生长因子的化学本质属多肽类物质，如促进表皮和上皮细胞生长的表皮生长因子(EGF) ，调节红细胞发育的促红细胞生成素等。收缩和运动功能：某些蛋白质赋与细胞和器官收缩的能力，使其改变形状或运动，如骨胳肌收缩的物质基

3、础是由许多肌细胞(又称肌纤维) 组成，每个肌细胞又含有许多平行排列的肌原纤维，后者是由几百条粗丝和细丝构成，粗丝是多聚的肌球蛋白，细丝由多聚的肌动蛋白、原肌球蛋白及肌钙蛋白组成。由于粗丝与细丝的相对滑动，造成肌原纤维的伸长或缩短，从而产生肌肉的舒张与收缩。又如真核细胞的重要结构成分为细胞骨架，它包括微丝、微管及中间丝。微丝是由肌动蛋白、各种结合蛋白及肌球蛋白组成，微管是由微管蛋白组成，中间丝由中间丝蛋白组成，这三种细胞骨架成分各成系统，分别与细胞质膜或细胞核膜相互作用，从而产生细胞形态变化及细胞运动。转运功能：有些蛋白质具有携带运输小分子物质的功能，如血红蛋白具有运氧功能，能将难溶于水的氧气运

4、至全身各组织细胞。血清清蛋白能与多种物质非特异结合而运输，如游离脂肪酸、胆红素、某些激素及药物等。运铁蛋白可运输Fe3+ ，这样即防止铁自肾丢失，也减少游离铁离子对机体的毒性。营养和储存功能：如卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白是提供氨基酸的储存蛋白.对机体具有营养功能。在某些植物、细菌及动物组织中存在的铁蛋白，具有储存铁的功能，肌肉中存在的肌红蛋白有储氧功能等。防御功能：生物体的防御体系，用以防御致病微生物或病毒等的侵害而产生的抗体就是一类高度特异的蛋白质免疫球蛋白，它们具有特异识别异种细菌、病毒、寄生虫蛋白质及其它异体蛋白质的功能，从而使细菌凝集、毒素沉淀，消除了对机体的损害，起到防御保护

5、机体的作用。此外还发现蛋白质以干扰素形式存在于细胞内，以消灭在抗体作用下“漏网” 的入侵病毒。支持和保护功能等：胶原蛋白、弹性蛋白等是结缔组织的重要成分，结缔组织具有一定的硬度和韧性，在体内起着连接、支撑、负重及保护等多方面功能。结缔组织分固有结缔组织、软骨组织、骨组织及血液(液态结缔组织)。所有的结缔组织均由细胞和细胞间质组成，细胞数量较少，但种类很多，分散在细胞间质中，细胞间质由细胞合成并分泌到细胞之间，它包括基质和纤维。基质是无结构的胶状物质，化学成分主要为蛋白多糖。纤维分为三种: 胶原纤维由胶原蛋白组成。 弹性纤维主要成分为弹性蛋白。 网状纤维主要成分为胶原蛋白。）第二节 蛋白质的分子

6、组成一、蛋白质的元素组成组成蛋白质的主要元素为碳(50%55%)、氢(6%8%)、氧(19%24%)氮(13%19%)。其中各种蛋白质的含氮量极为相近，平均约占16%。动植物组织中的含氮物又以蛋白质为主，因此测定生物样品中的含氮量，除以16%(或乘以6.25) 即为该样品中蛋白质的大致含量。即:每克样品中蛋白质含量每克样品中的氮含量×6.25大多数蛋白质还含硫(04%)，有些蛋白质还含有微量的磷、铁、锰、锌、铜等，个别蛋白质含碘。二、蛋白质分子的基本结构单位-氨基酸(一) 氨基酸的结构不同种类的蛋白质经酸、碱或酶的作用后，最终水解产物都是氨基酸(amino acid) ，它是蛋白质的

7、基本组成单位。自然界中氨基酸的种类很多，但参与组成蛋白质的只有20种，这些氨基酸中除脯氨酸及甘氨酸外，其余均属于L-氨基酸，其结构通式如下： 在氨基酸分子中其氨基连接在羧基临近的碳原子上，则称为-氨基酸。如果氨基连接在羧基的-碳原子上，则相应称为氨基酸。从氨基酸结构通式可以看出，除R为H外，与碳原子相连的四个原子或基群各不相同，故碳原子是一个不对称的碳原子(即手性碳) ，因而可形成D型与L型两种异构体，当COOH在顶端，碳链在下面时，氨基在碳原子左侧的为L型，而氨基在碳原子右侧的为D型。天然氨基酸多属L型。D型与 L型只是表示化学结构的类型构型(即H与NH2 的相对排列方位

8、)。(二) 氨基酸的分类根据氨基酸的R(侧链) 的结构、性质不同，一般可将参与组成蛋白质的20种氨基酸分为4类。1.酸性氨基酸其R基团都有羧基，是含两个羧基，一个氨基的氨基酸，在生理条件下带负电荷，包括天冬氨  基酸  (Asp) 、谷氨酸(Glu) 。2. 碱性氨基酸  其R基团为碱性官能团，分别为氨基、*胍基和 *咪唑基。这类氨基酸含一个羧基，而含两个氨基，或一个氨基、一个其它碱性基团，在生理条件下带正电荷。属于这类氨基酸的有赖氨酸(Lys) 、精氨酸(Arg) 、组氨酸(His)*胍基和 *咪唑基。3. 不带电荷的极性氨基酸  

9、其特征是具有极性R侧链，但不带电荷，具有亲水性，包括有： 含羟基的氨基酸丝氨酸(Ser) 、苏氨酸(Thr) 、酪氨酸(Tyr) 。 含巯基的氨基酸半胱氨酸(Cys) 。 含酰胺基的氨基酸天冬酰胺(Asn) 、谷氨酰胺(Gln) 。 R基团只是一个H，但仍具有一定极性的甘氨酸(Gly) 。4. 非极性氨基酸  其特征是带有非极性R侧链，显示出不同的疏水性，这类氨基酸在水中的溶解度随着侧链的增加而迅速减小。属于这类的氨基酸包括： 带有*脂肪烃侧链的氨基酸丙氨酸(Ala) 、缬氨酸(Val) 、亮氨酸(Leu) 及异亮氨酸(Ile) 。 带有*芳香环侧链的氨基酸苯丙氨酸(Phe

10、) 、色氨酸(Trp)。 带有*硫醇衍生物侧链的氨基酸蛋氨酸或称甲硫氨酸(Met)。 亚氨基酸脯氨酸(Pro)，脯氨酸的氨基与R侧链共同构成五元环，故无游离氨基存在。(注:* 脂肪烃：只含有碳和氢两种元素的有机化合物称为烃类化合物，它又分为脂肪族和芳香族两大类。脂肪族烃类化合物指碳与碳相连成直链或带有支链，根据碳碳之间相连化学键的不同又分为烷烃(碳碳间以单键相连接的饱和烃) 、烯烃(含碳碳间双键的不饱和烃) 、炔烃(含碳碳间三键的不饱和烃) 。在氨基酸中的脂肪烃侧链均为饱和的烷烃，如丙氨酸的R为甲基(CH3 ) 、缬氨酸的R为异丙基)、亮氨酸的R为异丁基)。 异亮氨酸的R与亮氨酸不同

11、为仲丁基)。 芳香环：即芳香族烃类化合物，泛指苯及其衍生物，如苯丙氨酸的R为甲苯基  、色氨酸的R为甲基吲哚 此外属于极性氨基酸的酪氨酸其R为甲酚亦属芳香族烃。 硫醇：醇烃基中的氧换成硫即为硫醇，其通式为 RSH。这里SH称为巯基，蛋氨酸的R为乙硫醇中巯基的氢被甲基取代而成为甲基乙硫醇 (CH2CH2S-CH3 ) 。此外属极性氨基酸类的半胱氨酸其R即为甲硫醇(CH2SH) 。) (三) 氨基酸的性质1. 两性解离和等电点氨基酸都含有碱性的氨基(或亚氨基) 和酸性的羧基，因此能在酸性溶液中与质子(H+) 结合成带正电荷的阳离子(NH3

12、+)，在碱性溶液中与OH- 结合失去质子变成带负电荷的阴离子(COO- ) 。换句话说，在酸性溶液中，氨基酸的酸性-羧基的解离被抑制，而它的碱性氨基可解离生成阳离子(NH3+ ) 。而在碱性溶液中其碱性的-氨基的解离被抑制，则酸性的-羧基便解离成阴离子(COO- ) 。氨基酸的这种在酸性溶液中能解离成阳(正)离子，在碱性溶液中能解离成阴(负)离子的性质就是氨基酸的两性解离。氨基酸的解离方式取决于其所处环境的酸碱度。在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的程度及趋势相等，即成兼性离子，呈电中性，此时溶液中的pH即为该氨基酸的等电点(pI)。不同的氨

13、基酸其等电点不同，一般酸性的氨基酸的pI值较小(偏酸)，碱性氨基酸的pI值较大(偏碱)，其它种类氨基酸的pI值都在pH6左右(见表氨基酸的pI值及pK值)。2. 紫外吸收性质因色氨酸、酪氨酸在280nm波长附近都具有最大的光吸收峰(见图1-1)。而大多数蛋白质含有酪氨酸和色氨酸残基，所以测定蛋白质溶液对280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。图 1-1 紫外吸收性质3. 茚三酮反应氨基酸与茚三酮水合物共同加热，茚三酮水合物被还原，此还原物可与氨基酸加热分解产生的氨结合，并再与另一分子茚三酮缩合生成紫色化合物。其颜色的深浅与来自氨基酸的氨量成正比，故用茚三酮作显色剂可进行氨基

14、酸的定性、定量测定。第三节 蛋白质的分子结构一、肽键和肽(一) 肽键在蛋白质中氨基酸间通过脱水缩合形成的酰胺键(CONH)即为肽键。它是由一个氨基酸的羧基(COOH) 与另一个氨基酸的氨基（NH2 -)之间脱去一分子水形成的。肽键为共价键是蛋白质分子中的基本化学连接键，具有一定的刚性，故不能自由旋转。这样致使C、N(参与构成肽键的原子) 和与其相连的 C1 、 O、C2 及H等六个原子基本处于同一平面，该平面称为肽键平面或肽单元平面。由于在氨基酸分子中，碳与氨基氮与羧基碳之间均为单键，可以自由旋转，所以两个相邻肽键平面可以围绕-碳原子旋转，这是蛋白质形成复杂空间结

15、构的基础。 （见图 1-2 肽键平面）图 1-2 肽键平面(二) 肽(Peptide)氨基酸通过肽键相连形成的化合物即为肽。按其组成的氨基酸数目的不同分别称为*二肽、三肽、四肽或多肽。一般十肽以下的称为寡肽，十肽以上者称为多肽，蛋白质则是由数十个到数百个氨基酸借肽键相连的多肽。多肽分子中的氨基酸相互衔接，形成长链，称为肽链。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而稍有残缺，故称氨基酸残基。只有在肽链两端的氨基酸残基分别保留了游离的-氨基或游离的-羧基，分别称为肽链的氨基末端(简称N末端) 及羧基末端(简称C末端)。书写时一般习惯将N末端写在左边，C末端写在右边，并从N末端开始依次对肽链中的氨基酸残基排序

16、。二肽、三肽、四肽或多肽(图)自然界中广泛存在许多具有生物活性的肽，它们有着各种重要的生物学活性。如肽类激素催产素、加压素；神经肽-脑啡肽；抗生素肽-短杆菌肽及*谷胱甘肽等。(注:* 谷胱甘肽：它是由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸组成的三肽，分子中谷氨酸是以羧基与半胱氨酸的-氨基脱水缩合生成肽键的，故谷胱甘肽的全名应为谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。谷胱甘肽分子中半胱氨酸的巯基是其主要的功能基团，故一般用GSH代表谷胱甘肽。GSH的巯基具有还原性，在有氧化性物质或毒物存在下，两分子GSH脱氢被氧化生成GSSG(氧化型的谷胱甘肽) ，而使氧化性物质被还原，失去其氧化性或毒性，从而保护了体内含巯基的蛋白质或酶等免

17、遭氧化维持其原有活性。二、蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构是指氨基酸在蛋白质分子中的排列顺序。一级结构中的主要化学键是肽键，有些蛋白质还包含* 二硫键(注:* 二硫键：是由两个半胱氨酸脱氢氧化而生成的共价键，蛋白质分子的一级结构首先研究清楚的是胰岛素。胰岛素是由胰岛细胞分泌的一种激素，其分子量为5733，含51个氨基酸残基，形成两条肽链，一条称A链，由21个氨基酸残基组成，另一条称B链，由30个氨基酸残基组成。A链与B链间通过A7和B7 、A20和B19 形成的两个二硫键(链间二硫键) 相连接。A链内A6和A10 间也形成二硫键(链内二硫键) ，使A链部分环合(图 1-3 胰岛素的一级结构)图

18、 1-3 胰岛素的一级结构人体内蛋白质种类繁多，各种蛋白质中氨基酸的种类、数量和排列顺序各不相同，即不同的蛋白质具有不同的一级结构。一级结构是蛋白质空间结构和特异生物学功能的基础。但它不是决定蛋白质空间结构的唯一因素。三、蛋白质的空间结构蛋白质的多肽链并非呈线性伸展，而是在一级结构的基础上折叠，盘曲成其特有的空间结构(高级结构) 又称蛋白质的空间*构象。人们将空间结构又分为二级、三级及四级结构等不同层次。(注:* 构象：一个分子中不改变共价键结构，仅在单键周围的原子旋转产生的原子空间排列。故一种构象改变为另一种构象时，不需要共价键的断裂和重新形成。它与构型不同，构型是指一个分子中各原子特有的固

19、定的空间排列。当一种构型改变为另一种构型时需要有共价键的断裂和重新形成。) (一) 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构是指蛋白质分子的局部肽段中主链骨架原子的相对空间位置，不包括侧链(R基团) 的构象和与其它肽段的关系。主要形式包括螺旋、折叠、转角及无规卷曲。1、螺旋 (-Helix )螺旋是由多肽链主链中若干肽段各自有规律盘旋形成的螺旋构象，外形呈棒状，其结构有如下特点： 多肽链围绕一中心轴有规律的盘旋，形成*右手螺旋。(注:* 右手螺旋：多肽链围绕中心轴盘旋形成螺旋，根据盘旋方向的不同分为右手螺旋和左手螺旋，以前者多见。当多肽链围绕中心轴向右卷曲上升形成的螺旋，亦即螺旋走向为顺时针

20、方向的即为右手螺旋，而当多肽链围绕中心轴向左卷曲上升形成的螺旋，其走向为逆时针方向的即为左手螺旋。   螺旋每圈由3、6个氨基酸残基组成，螺距为0.54nm。 两螺旋间借肽键中羰基的氧与亚氨基的氢形成*氢键(氢键的方向与中心平行)，使螺旋稳定。(注:* 氢键：已与电负性原子共价相连的氢原子和另一个邻近的电负性原子(常见为氧或氮原子) 或原子团之间的相互吸引作用称为氢键。氢键较弱，比共价键的键能为小，它有一个主要的静电组分和一个较小的共价组分。蛋白质分子中常见的氢键形成方式如下：肽链中氨基酸侧链(R基团) 伸向螺旋外侧，不参与螺旋形成，但侧链形状、大小及电荷多少会影响螺旋的形

21、成。(见图 1-4 螺旋)图 1-4 螺旋*侧链影响螺旋形成：多肽链中酸性或碱性氨基酸残基集中的区域，由于侧链解离而带相同的电荷，会相互排斥，则不利于螺旋形成。含有较大的R基团的氨基酸残基(如异亮氨酸、苯丙氨酸、色氨酸) 集中的区域，由于R基团产生空间位阻，妨碍-螺旋形成。此外，甘氨酸残基由于R基团仅为一个H原子，故不受侧链约束，多肽链在此可任意旋转，因此不利于-螺旋形成、脯氨酸残基的R与其氨基己形成环状(吡咯环)，不能形成-螺旋，多肽链在此产生转角。2. -折叠 (-Pleated Sheet )-折叠与-螺旋不同，它是一种较为伸展的肽链构象，但又不完全伸展，外形呈折纸状(锯齿状) ，-折叠

22、结构的特点是： 多肽链在一空间平面内伸展，各肽键平面沿长轴折叠成锯齿状结构。  两条以上肽链或一条肽链内的若干肽段的锯齿状结构平行排列，若相邻肽链走向相同称顺平行-折叠，走向相反则称反平行-折叠。且以反平行-折叠更稳定些。 相邻肽链间借肽键羰基的氧与亚氨基氢形成氢链(链间氢键)维系结构稳定。 氨基酸残基侧链(R基团) 交替地伸向锯齿状结构的上下方。(见图 1-5 -折叠 )3. -转角在多肽链出现180° 回折时，折角上的结构称为-转角，其结构特征是： 由多肽链上四个连续的氨基酸残基组成。 主链骨架以180° 回折。 由第一个肽链平面的羰基氧与第三个肽链平面的亚氨

23、基氢之间形成氢键起稳定作用。(图 1-6 -转角)图 1-6 -转角4无规卷曲在多肽链中没有确定规律性的部分肽段的构象称为无规卷曲。在蛋白质分子中具有二级结构的各肽段，由于在空间上相互接近 ，还可形成更高层次的构象。(二)蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构是指蛋白质分子中整条多肽链所有原子在三维空间的排布位置，而不包括多肽链之间的空间排列。其特点是: 三级结构是在二级结构的基础上进一步盘曲、折叠形成的，故多肽链在空间长度极大缩短，外形呈纤维状(分子长轴比短轴长510倍以上)，或呈球状、椭球状(分子长轴与短轴相差较少)。 主要靠多肽链中氨基酸残基侧链(R基团)之间的相互作用，形成各种次级键(氢键、

24、 *疏水键、*离子键、*范德华力)及二硫键来稳定三级结构。(图 1-7 维持蛋白质分子构象的各种化学键 )一般折叠、盘曲时，疏水基团多聚积在分子内部，形成疏水核心，而亲水基团多分布在分子表面，形成亲水区。分子量较大的蛋白质三级结构常可分割成几个球状或纤维状的区域，它折叠得较紧，各行其功能，被称为*(22) 结构域。(图 1-8 IgG 结构域示意图)只含一条多肽链的蛋白质分子，三级结构是其分子结构的最高形式，具有三级结构，即可表现生物学活性。(注:*(19) 疏水键：也称疏水作用，是非极性基团之间的吸引力，疏水基团为避开水而群集的一种集合力。*(20) 离子键：也称盐键，带相反电荷(正、负电荷

25、)基团之间的静电吸引力。*(21) 范德华力(van derWaalsforce)：是原子或分子间的弱相互作用，包括弥散效应、取向效应及感应效应。*(22) 结构域(domain) ：在较大蛋白质分子中，多肽链往往折叠形成几个紧密的球状或纤维状区域，它们彼此分开，以松散的肽链相连，这些区域称为结构域。一般由100-200个氨基酸残基构成，多肽链折叠时，每个结构域是独立地、分别地进行折叠，形成不同的结构域，然后彼此靠拢形成蛋白质分子，因此，结构域是多肽链的独立折叠单位。结构域可以作为蛋白质分子的基本单位。有些蛋白质分子中每个结构域是独立的功能单位(功能域) ，各自具有特殊的生物学功能。而在不少的

26、蛋白质中则由一个或几个结构域组成一个独立存在的功能单位(功能域) ，这些结构域可以位于一条肽链或几条肽链上。例如免疫球蛋白(IgG) 分子是由两条重链(H链) 、两条轻链(L链 ) 组成，每条重链有4个结构域，每条轻链有两个结构域，共12个结构域。而与抗原结合的功能域是由VH (重链可变区结构域) 和VL (轻链可变区结构域)二者间所构成的裂隙。此裂隙有一定的大小、形状，能与抗原的抗原决定簇结合。(图 1-7 维持蛋白质分子构象的各种化学键 )图 1-8   IgG 分子的个结构域) (三) 蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构是指在蛋白质分子中几条各具独立三级结构的

27、多肽链间的空间排布及接触部位的布局和相互作用。每条具有独立三级结构的多肽链称为亚基。各亚基间的结合力主要是疏水键，氢键及离子键也参与稳定四级结构。单独亚基一般无生物学活性，只有完整的四级结构寡聚体才有生物学活性。如血红蛋白是由两条链(亚基) 和两条链(亚基) 组成的四聚体。与链的三级结构颇相似，且每条链都结合一个血红素辅基(图 1-9 血红蛋白分子四级结构示意图) 。通过8个离子键把4 条链连接在一起，则具有运输氧和CO2 的功能。但任一条链单独存在时，均不具有以上功能。图 1-9 血红蛋白分子四级结构示意图 第四节 蛋白质分子结构与功能的关系一、蛋白质一级结构与功能的关系

28、(一) 一级结构是空间结构的基础一级结构决定空间构象这一规律是从Anfinsen对核糖核酸酶的研究后得出的。核糖核酸酶是由124个氨基酸残基组成的单条肽链，含4对二硫键，可催化RNA水解。当用尿素和-巯基乙醇处理该酶溶液时，分别破坏了次级键及二硫键，使空间构象被破坏，多肽链变得松散无序，但一级结构仍存在，此时酶失去活性。如再用*(23)透析方法除去尿素和-巯基乙醇后，松散的多肽链，按其特定的一级结构，又卷曲折叠成天然酶的空间构象，酶也恢复原有的活性(图 110 核糖核酸酶的一级结构与空间结构的关系) 。这充分说明当空间构象被破坏时只要一级结构未破坏，就可能恢复到原来的空间构象，功能依然存在。1

29、 - 10 核糖核酸酶的一级结构与空间结构的关系 (注:* (23) 透析：用半透膜(各种生物膜及人工制造的硝酸纤维素膜、玻璃纸、塑料薄膜等) 将离子和低分子量化合物与大分子分开。半透膜对胶体大分子是不通透的，但对晶体和水却可自由渗透。)(二) 一级结构相似的多肽或蛋白质其空间构象及功能也相似。例如不同哺乳动物的胰岛素分子都是由A链和B链组成，由二个链间二硫键相连，A链有一个链内二硫键。但它们的一级结构不完全相同，有几个氨基酸残基的差异（见下表），但均处在非关键部位，这些差异不影响其空间构象，故均有相同的调节糖代谢的功能。 (三) 蛋白质分子关键部位氨基酸残基的改变会严重影响空间构象

30、及其功能，甚至造成疾病。例如镰刀形红细胞性贫血就是由于两条-链的第6位正常的谷氨酸被置换成缬氨酸，从酸性氨基酸换成了非极性氨基酸，降低了血红蛋白在红细胞中的溶解度，血红蛋白聚集成丝，互相粘着，在氧分压较低的情况下易在红细胞中析出，导致红细胞变形，成为镰刀状而极易破碎，产生贫血(左图)。这种由于蛋白质分子结构发生变异所导致的疾病，称为 “分子病”。分子病多是基因突变引起编码蛋白质结构改变引发的遗传性疾病。   注： 图 1-11 正常红细胞(左) 镰刀形红细胞(右)二、蛋白质空间结构和功能的关系蛋白质空间构象是其生物活性的基础，构象发生改变则功能活性也随之改变，例如

31、前己述及的核糖核酸酶，在经尿素及-巯基乙醇处理后，其空间结构被破坏，结果使酶活性丧失，不能再催化RNA水解，若再经透析除去尿素及-巯基乙醇，空间结构恢复，则核糖核酸酶又能催化RNA水解了。再如，有些酶在细胞内合成及初分泌时，没有活性，称为酶原。它在一定条件下，经其它酶或离子作用，使其分子内肽链的一处或多处断裂，造成分子空间构象发生一定程度的改变，从而形成了酶发挥催化作用所必要的构象，这时无活性的酶原变成了有活性的酶。第五节 蛋白质的理化性质一、 两性解离和等电点与氨基酸相似，蛋白质也具有两性解离性质，因为，蛋白质分子中N末端有游离氨基，C末端有游离羧基可以解离，此外在肽链中间的一些酸性和碱性氨

32、基酸侧链上的基团也可解离。这样蛋白质在酸性条件下解离成正(阳)离子，在碱性条件下解离成负(阴) 离子，当蛋白质溶液处于某一定 pH 时，其游离成正、负离子的程度和趋势相等，即呈兼性离子，此时溶液中的 pH 值即为该蛋白质的等电点。不同的蛋白质因所含氨基酸的种类和数量不同，故等电点也不同，一般含酸性氨基酸多则pI值偏低，含碱性氨基酸多者pI则偏高。人体内大多数蛋白质的pI在pH5 左右。所以在体液 pH 7.4 的环境下，对大多数的蛋白质均为碱性环境，则解离成负(阴)离子。不同的蛋白质的分子大小不同，在同一个pH值溶液中其解离情况不同，故所带电荷的性质和数目也不同，所以在外加电场下，他们的移动方

33、向和速度就不同，这样就可把不同的蛋白质从混合样品中分离出来，这就是(24)电泳法分离、纯化蛋白质的基本原理。（注：(24)电泳：带电颗粒朝着与它带相反电荷的电极移动，称为电泳。颗粒主要依据它们所带电荷及其大小、形状不同而达到分离，一般颗粒越小、所带电荷多则泳动的速度越快。在生化领域中常见的有自由界面电泳(带电颗粒在溶液中移动) 和区带电泳(带电颗粒在各种不同的惰性支持物上泳动)，根据支持物的材质不同，区带电泳又可分为纸电泳、粉末电泳(如淀粉电泳、纤维素粉电泳等) ，凝胶电泳(如聚丙烯酰胺凝胶电泳、琼脂糖凝胶电泳等) 。根据支持物的形式和方法不同又有所谓平板电泳、垂直板电泳、垂直柱状电泳等。）二、蛋白质的胶体性质蛋白质是高分子化合物，分子量颇大，介于一万至百万之间，其分子颗粒己达1-100nm胶粒范围之内。又由于蛋白质分子表