第一章蛋白质ppt课件

1、目目 录录生物化学生物化学 Biochemistry Biochemistry 生化教研室：生化教研室： 李雅楠李雅楠(81340212)(81340212) 目目 录录生物化学的概念生物化学的概念 生物体内化学分子与化学反响生物体内化学分子与化学反响 从分子程度及化学变化的深度提示生从分子程度及化学变化的深度提示生命的本质命的本质分子生物学概念分子生物学概念核酸、蛋白质构造、功能及基因构造、表核酸、蛋白质构造、功能及基因构造、表达与调控。达与调控。目目 录录一研讨生物分子的构造和功能一研讨生物分子的构造和功能二物质代谢及其调理二物质代谢及其调理三基因信息传送及其调控三基因信息传送及其调控 生

2、物化学的研讨内容生物化学的研讨内容目目 录录 生物体生物体无机物无机物 有机小分子有机小分子生物大分子生物大分子水水 无机盐无机盐维生素、辅酶、激素、维生素、辅酶、激素、核苷酸、氨基酸核苷酸、氨基酸核酸、蛋白质核酸、蛋白质 、多糖、多糖、 脂脂目目 录录 物质代谢新陈代谢物质代谢新陈代谢是生命活动最根本的特征是生命活动最根本的特征合成代谢、分解代谢合成代谢、分解代谢一个代谢途径含许多连锁化学反响一个代谢途径含许多连锁化学反响酶催化酶催化准确调控，动态平衡准确调控，动态平衡目目 录录 基因信息传送及调控基因信息传送及调控DNADNA的复制的复制RNARNA的转录的转录蛋白质的合成翻译蛋白质的合成

3、翻译基因的表达和调控基因的表达和调控基因重组和基因工程基因重组和基因工程目目 录录生物化学的运用生物化学的运用工业方面：食品、化装品、发酵、制革、国防、工业方面：食品、化装品、发酵、制革、国防、 环保等。环保等。农业方面：种类培育、种类鉴定、生物肥料、生农业方面：种类培育、种类鉴定、生物肥料、生 物农药等。物农药等。医药业：疾病诊治、生化制药、基因治疗等。医药业：疾病诊治、生化制药、基因治疗等。生物技术：基因工程、细胞工程、酶工程、发生物技术：基因工程、细胞工程、酶工程、发 酵工程等。酵工程等。目目 录录蛋白质化学蛋白质化学酶维生素酶维生素核酸化学核酸化学糖糖脂类脂类氨基酸氨基酸核酸核酸复制复

4、制转录转录翻译翻译基因表达与调控基因表达与调控癌基因癌基因细胞信号传送细胞信号传送血液生化血液生化肝胆生化肝胆生化课程主要内容课程主要内容目目 录录学习方法学习方法 了解+记忆 分清主次 掌握重点 联络前后 及时复习 目目 录录蛋白质的构造与功能蛋白质的构造与功能第第 一一 章章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)经过肽键经过肽键(peptide bond)相连构成的高分子含氮化合物，是相连构成的高分子含氮化合物，是生命活动的物质根底。生

5、命活动的物质根底。目目 录录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目目 录录1 1作为生物催化剂酶作为生物催化剂酶2 2物质的转运和存储物质的转运和存储3 3运动与支持作用运动与支持作用4 4免疫维护作用免疫维护作用5 5血液凝固作用血液凝固作用6 6参与细胞间信息传送参与细胞间信息传送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目目 录录蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 组组 成成The Molecular Component of The Molecular Component of ProteinProtein第第 一一 节节目目 录录( (一一)

6、) 蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成主要有主要有C、H、O、N和和S。 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘碘 。一一 蛋白质的根本组成单位蛋白质的根本组成单位氨基酸氨基酸目目 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。 100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量 ( 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 录录三聚氰胺三聚氰胺尿素尿素目目 录录二组成蛋白质的根本单位二组成

7、蛋白质的根本单位氨基酸氨基酸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，余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，种，且均属且均属 L-氨基酸甘氨酸除外。氨基酸甘氨酸除外。目目 录录氨基酸的通式：氨基酸的通式： RCH COO | NH3+ 2 1目目 录录H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H目目 录录甘氨酸：甘氨酸： R R侧链：是一个侧链：是一个H H原子原子 C C：不是不对称碳：不是不对称碳原子，没有原子，没有L-L-型或型或D-D-型之分，故只是型之分，故只是-氨基酸。氨基酸。L-L-氨基酸通式

8、：氨基酸通式： RCH COO | NH3+ 2 1 HCH COO | NH3+甘氨酸甘氨酸目目 录录R赖氨酸赖氨酸1. C1. C为不对称碳原子，有两种构型：为不对称碳原子，有两种构型： L - L - 型型 和和 D - D - 型，均为型，均为 L- L-氨基酸氨基酸2. R2. R侧链：侧链：目目 录录目目 录录1 非极性脂肪性氨基酸非极性脂肪性氨基酸非极性侧链氨基酸非极性侧链氨基酸2 极性中性氨基酸极性中性氨基酸不带电荷极性侧链氨基不带电荷极性侧链氨基酸酸3 芳香族氨基酸芳香族氨基酸带苯环的侧链氨基酸带苯环的侧链氨基酸4 酸性氨基酸酸性氨基酸带负电荷极性侧链氨基带负电荷极性侧链氨基

9、酸酸5 碱性氨基酸碱性氨基酸带正电荷极性侧链氨基带正电荷极性侧链氨基酸酸三三 氨基酸的分类氨基酸的分类-侧链的理化性质侧链的理化性质疏水性疏水性侧链侧链亲水性亲水性侧链侧链目目 录录一侧链含烃基的氨基酸属于非极一侧链含烃基的氨基酸属于非极 性脂肪族氨基酸性脂肪族氨基酸目目 录录二侧链有极性但不带电荷的氨基二侧链有极性但不带电荷的氨基 酸是极性中性氨基酸酸是极性中性氨基酸目目 录录三侧链含芳香基团的氨基酸是芳三侧链含芳香基团的氨基酸是芳 香族氨基酸香族氨基酸目目 录录四侧链含负性解离集团的氨基酸四侧链含负性解离集团的氨基酸 是酸性氨基酸是酸性氨基酸目目 录录五侧链含正性解离集团的氨五侧链含正性解

10、离集团的氨 基酸是碱性氨基酸基酸是碱性氨基酸目目 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-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l脯氨酸、赖氨酸：脯氨酸、赖氨酸： 在某些蛋白质合成加工时可

11、在某些蛋白质合成加工时可修饰羟化成羟脯氨酸和羟赖修饰羟化成羟脯氨酸和羟赖氨酸氨酸l丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸：丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸： l 侧链含羟基侧链含羟基-OH-OH，与磷，与磷酸化酸化/ /脱磷酸化有关。脱磷酸化有关。目目 录录四四 氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质1. 两性解离及等电点两性解离及等电点氨基酸是两性电解质，其解离程度取决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。于所处溶液的酸碱度。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，成为兼性离和阴离子的趋势及

12、程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的子，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨值称为该氨基酸的等电点。基酸的等电点。目目 录录pH=pI+OH-+OH-pHpI+H+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2. 紫外吸收紫外吸收 色氨酸、酪氨酸色氨酸、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

13、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目目 录录3. 茚三酮反响茚三酮反响 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，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比由于此吸收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。关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。目目 录录二二 氨基酸与多肽氨基酸与多肽* 肽键肽键(peptide bond)是由一

14、个氨基酸的是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合氨基脱水缩合而构成的化学键。而构成的化学键。一肽一肽(peptide)目目 录录NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸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N 末端：多肽链中有自在氨基的一端末端：多肽链中有自在氨基的一端C 末端：多肽链中有自在羧基的一端末端：多肽链中有自在羧基的一端多肽链有两端多肽链有两端* 多肽链多肽链(polypeptid

15、e chain)是指许多氨基是指许多氨基酸之间以肽键衔接而成的一种构造。酸之间以肽键衔接而成的一种构造。多肽链的方向：多肽链的方向： N端端 C端端目目 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 录录谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)(glutathione, GSH)二生物活性肽二生物活性肽 有特定生物学活性的低分子量的肽。有特定生物学活性的低分子量的肽。目目 录录GSH过氧过氧化物酶化物酶H2O2 H2O2 2GSH 2GSH 2H2O 2H2O GSSG GSSG GSH GSH复原酶复原酶NADPH+H+ NADPH+H+ NADP+ NADP+ 目目 录

16、录蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 结结 构构The Molecular Structure The Molecular Structure of Proteinof Protein 第第 二二 节节目目 录录目目 录录蛋白质的分子构造包括蛋白质的分子构造包括 一级构造一级构造(primary structure)二级构造二级构造(secondary structure)三级构造三级构造(tertiary structure)四级构造四级构造(quaternary structure)高级构造高级构造空间构造空间构造蛋白质构象蛋白质构象目目 录录一级构造是指蛋白质的多肽链中氨基酸一级构造是指

17、蛋白质的多肽链中氨基酸的陈列顺序，主要靠肽键维系的陈列顺序，主要靠肽键维系二二-四级构造称为蛋白质的空间构造，四级构造称为蛋白质的空间构造，或空间想象，主要靠次级键尤其是氢键或空间想象，主要靠次级键尤其是氢键和疏水键维系和疏水键维系目目 录录定义定义: : 蛋白质分子中，从蛋白质分子中，从N-N-到到C-C-端的氨基酸端的氨基酸陈列顺列顺序。陈列顺列顺序。一、蛋白质的一级构造一、蛋白质的一级构造主要的化学键主要的化学键: : 肽键肽键 二硫键二硫键一级构造是蛋白质空间构象和生物学功能的根一级构造是蛋白质空间构象和生物学功能的根底底不是决议蛋白质空间构象的独一要素。不是决议蛋白质空间构象的独一要

18、素。目目 录录二、蛋白质的二级构造二、蛋白质的二级构造蛋白质分子中某一段肽链的部分蛋白质分子中某一段肽链的部分空间构造，即该段肽链主链骨架原子空间构造，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象基侧链的构象 。定义：定义： 主要的化学键：主要的化学键： 氢键氢键 目目 录录NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸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肽键肽键目目 录录 肽单元肽平面

19、：指衔接在肽键两肽单元肽平面：指衔接在肽键两端的端的 6 6 个原子个原子C1C1、C C、O O、N N、H H、C2 C2 处于同一个平面上。处于同一个平面上。 C1 C1和和C2C2在平面上所处的位置为反式在平面上所处的位置为反式(trans)(trans)构型，此同一平面上的构型，此同一平面上的6 6个原个原子构成了肽单元子构成了肽单元CC一参与肽键构成的一参与肽键构成的6个原子在同一平面上个原子在同一平面上目目 录录n肽键长肽键长n 0.132 nm0.132 nmn C-N C-N单键单键n 0.149 nm0.149 nmn C=N C=N双键双键n 0.127 nm0.127

20、nmn肽键具有部分肽键具有部分双键性质双键性质n不能旋转不能旋转主链骨架原子：主链骨架原子：N N、C C 、Co Co 目目 录录肽平面的旋转：两个相邻的肽平面围绕肽平面的旋转：两个相邻的肽平面围绕 C C的单键的单键C C-N-N与与C C-C-C键旋转，构成各种方式的主链构象。键旋转，构成各种方式的主链构象。 目目 录录 蛋白质二级构造的主要方式蛋白质二级构造的主要方式 - -螺旋螺旋 ( ( -helix ) -helix ) - -折叠折叠 ( ( -pleated sheet )-pleated sheet ) - -转角转角 ( ( -turn )-turn ) 无规卷曲无规卷曲

21、 ( random coil ) ( random coil ) 目目 录录二二 - - 螺旋螺旋n主链围绕中心轴呈顺主链围绕中心轴呈顺时针方向，即右手螺时针方向，即右手螺旋上升，旋上升，n上升一圈含上升一圈含3.63.6个氨基个氨基酸残基，酸残基，n螺距螺距0.54 nm0.54 nm；n主链由氢键维持螺旋主链由氢键维持螺旋稳定，侧链位于外侧。稳定，侧链位于外侧。目目 录录 纤维状蛋白：毛发的纤维状蛋白：毛发的 - -角蛋白、肌球蛋白角蛋白、肌球蛋白 球状蛋白：球状蛋白： 肌红蛋白肌红蛋白7070 溶菌酶溶菌酶5 5两性特点：两性特点：3-4个疏个疏水氨基酸残基与水氨基酸残基与3-4个个亲水

22、氨基酸残基组成亲水氨基酸残基组成的肽段交替出现，使的肽段交替出现，使螺旋的一侧为亲水性螺旋的一侧为亲水性一侧为疏水性一侧为疏水性目目 录录2 2 - - 折折叠叠n两条以上多肽链或一条多肽链的两条以上多肽链或一条多肽链的假设干肽段相互靠拢，平行陈列，假设干肽段相互靠拢，平行陈列，构成锯齿状折叠的片层构造；构成锯齿状折叠的片层构造；n经过主链间氢键结合成片；经过主链间氢键结合成片；n侧链交替伸向片层的上方和下方侧链交替伸向片层的上方和下方侧链较小侧链较小目目 录录蚕丝蛋白蚕丝蛋白目目 录录3 3 - - 转角和无规卷曲转角和无规卷曲 无规卷曲是用来论述没有确定规律性的那部无规卷曲是用来论述没有确

23、定规律性的那部分肽链构造。分肽链构造。目目 录录目目 录录五模体是具有特殊功能的超二级构造五模体是具有特殊功能的超二级构造在许多蛋白质分子中，可发现二个或二在许多蛋白质分子中，可发现二个或二以上个具有二级构造的肽段，在空间上相互以上个具有二级构造的肽段，在空间上相互接近，构成一个有规那么的二级构造组合，接近，构成一个有规那么的二级构造组合，被称为超二级构造。被称为超二级构造。二级构造组合方式有三种：二级构造组合方式有三种：，目目 录录 二个或三个具有二级构造的肽段，在空二个或三个具有二级构造的肽段，在空间上相互接近，构成一个特殊的空间构像间上相互接近，构成一个特殊的空间构像 被称为模体被称为模

24、体motifmotif 模体是具有特殊功能的超二级构造。模体是具有特殊功能的超二级构造。目目 录录钙结合蛋白中结合钙结合蛋白中结合钙离子的模体钙离子的模体 锌指构造锌指构造 目目 录录六氨基酸残基的侧链对六氨基酸残基的侧链对二级构造构成的影响二级构造构成的影响蛋白质二级构造是蛋白质二级构造是以一级构造为根底的。以一级构造为根底的。一段肽链其氨基酸残基一段肽链其氨基酸残基的侧链适宜构成的侧链适宜构成- -螺旋螺旋或或-折叠，它就会出现折叠，它就会出现相应的二级构造。相应的二级构造。 目目 录录三、蛋白质的三级构造三、蛋白质的三级构造疏水键、盐键、氢键和疏水键、盐键、氢键和 Van der Waa

25、ls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整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中一切原子在三维空间的间位置。即肽链中一切原子在三维空间的排布位置。排布位置。一一 定义定义 有生物学功能的蛋白质至少应具备三级构有生物学功能的蛋白质至少应具备三级构造。造。目目 录录 肌红蛋白肌红蛋白 (Mb) N N 端端 C C端端目目 录录目目 录录二构造域二构造域分子量较大的蛋白质常可折叠成多个分子量较大的蛋白质常可折叠成多个构造较为严密的区域，并各行其功能，称构造较为严密的区域，并各行其功能，称为构造域为构造域(domain) (domain) 。目目 录录目目

26、录录三分子伴侣三分子伴侣分子伴侣分子伴侣(chaperon)(chaperon)经过提供一个维护环境经过提供一个维护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或构成四级构造。从而加速蛋白质折叠成天然构象或构成四级构造。* * 分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此反复进展可防止错误的聚集发生，后松开，如此反复进展可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。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。后，再诱导其正确折叠。 * * 分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键

27、的正分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确构成起了重要的作用。确构成起了重要的作用。 目目 录录亚基之间的结合力主要是疏水键，氢键和亚基之间的结合力主要是疏水键，氢键和离子键离子键四、蛋白质的四级构造四、蛋白质的四级构造蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的规划和相互作用，称为蛋白质的四级触部位的规划和相互作用，称为蛋白质的四级构造。构造。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完好的三级构造，称为蛋白每一条多肽链都有完好的三级构造，称为蛋白质的亚基质的亚基 (subunit) (subunit)。目

28、目 录录血红蛋白的四级构造血红蛋白的四级构造 目目 录录目目 录录蛋白质构造与功能的关系蛋白质构造与功能的关系The Relation of Structure The Relation of Structure and Function of Proteinand Function of Protein第第 三三 节节目目 录录一一级构造是空间构象的根底一一级构造是空间构象的根底 一一 蛋白质一级构造与功能的关系蛋白质一级构造与功能的关系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一级构造一级构造二二硫硫键键目目 录录 天然形状，天然形状，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、

29、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠形状，无活性非折叠形状，无活性目目 录录二一级构造类似的蛋白质具有相二一级构造类似的蛋白质具有相 似的高级构造与功能似的高级构造与功能目目 录录三重要蛋白质的氨基酸序列改动可引起疾病三重要蛋白质的氨基酸序列改动可引起疾病例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血 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。 -链链N端氨基酸陈列顺序端氨基酸陈列顺序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A正常人正常人 Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys Hb-S患患 者者 Val-His-Le

30、u-Thr-Pro-Val-Glu-Lys目目 录录目目 录录u 蛋白质的功能依赖特定空间构造蛋白质的功能依赖特定空间构造二二 蛋白质空间构造与功能关系蛋白质空间构造与功能关系目目 录录肌红蛋白肌红蛋白血红蛋白血红蛋白目目 录录二血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与二血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与 氧结合氧结合 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才后，能影响此寡聚体中另一个亚基与

31、配体结合才干的景象，称为协同效应。干的景象，称为协同效应。 假设是促进作用那么称为正协同效应假设是促进作用那么称为正协同效应 (positive cooperativity)(positive cooperativity)假设是抑制造用那么称为负协同效应假设是抑制造用那么称为负协同效应 (negative cooperativity)(negative cooperativity)目目 录录目目 录录三蛋白质构象改动与疾病三蛋白质构象改动与疾病 蛋白质构象疾病：假设蛋白质的折叠发蛋白质构象疾病：假设蛋白质的折叠发生错误，虽然其一级构造不变，但蛋白质的生错误，虽然其一级构造不变，但蛋白质的构象发

32、生改动，仍可影响其功能，严重时可构象发生改动，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。导致疾病发生。目目 录录蛋白质构象改动导致疾病的机理：有些蛋蛋白质构象改动导致疾病的机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常构成抗蛋白水解白质错误折叠后相互聚集，常构成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，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动。为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改动。这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老这类疾病包括：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 录录疯牛病中的蛋白质构象改动疯牛病中的蛋白质构

33、象改动疯牛病是由朊病毒蛋白疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, (prion protein, PrP)PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的正常的PrPPrP富含富含-螺旋，称为螺旋，称为PrPcPrPc。PrPcPrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为为-折叠的折叠的PrPscPrPsc，从而致病。，从而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折叠折叠正常正常疯牛病疯牛病目目 录录第四节第四节蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质The Physical and Chemical The Physical

34、 and Chemical Characters of ProteinCharacters of Protein目目 录录 一一 蛋白质的两性电离蛋白质的两性电离 蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，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，在一定的溶液氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pHpH条条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。件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

35、，净电正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。称为蛋白质的等电点。目目 录录二二 蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质 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100万万kD之巨，其分子的直径可达之巨，其分子的直径可达1100nm，为胶粒范围之内。，为胶粒范围之内。 * * 蛋白质胶体稳定的要素蛋白质胶体稳定的要素颗粒外表电荷颗粒外表电荷水化膜水化膜目目 录录+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜水化膜+带正电荷的蛋白质带正电荷的

36、蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒酸酸碱碱酸酸碱碱酸酸碱碱脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉溶液中蛋白质的聚沉目目 录录三三 蛋白质的变性、沉淀和凝固蛋白质的变性、沉淀和凝固 * 蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation)在某些物理和化学要素作用下，其特定的在某些物理和化学要素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间构造变成无空间构象被破坏，也即有序的空间构造变成无序的空间构造，从而导致其理化性质改动和生序的空间构造，从而导致其理化性质改动和生物活性的丧失。物活性的丧失。目目 录录 呵斥变性的要素呵斥变性的

37、要素如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金如加热、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，不改动蛋白破坏非共价键和二硫键，不改动蛋白质的一级构造。质的一级构造。目目 录录1 1 空间构造破坏，一级构造完好空间构造破坏，一级构造完好2 2 生物学活性丧失生物学活性丧失3 3 易被蛋白酶水解易被蛋白酶水解4 4 溶解度降低，变性后疏水基团暴露、肽链溶解度降低，变性后疏水基团暴露、肽链相互缠绕聚集，易沉淀相互缠绕聚集，易沉淀5 5 粘度添加粘度添加6 6 结晶才干消逝结晶才干消逝变性特点变性特点目目 录录 运用举例运

38、用举例临床医学上，变性要素常被运用来消毒及灭菌。临床医学上，变性要素常被运用来消毒及灭菌。此外此外, , 防止蛋白量变性也是有效保管蛋白质制防止蛋白量变性也是有效保管蛋白质制剂如疫苗等的必要条件。剂如疫苗等的必要条件。 目目 录录假设蛋白量变性程度较轻，去除变性要假设蛋白量变性程度较轻，去除变性要素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性构象和功能，称为复性(renaturation) 。目目 录录 天然形状，天然形状，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形状，无活性非折叠形状

39、，无活性目目 录录* * 蛋白质沉淀蛋白质沉淀在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因此从溶液中析出。链融会相互缠绕继而聚集，因此从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。淀，但并不变性。 * 蛋白质的凝固作用蛋白质的凝固作用(protein coagulation) 蛋白量变性后的絮状物加热可变成比较巩固蛋白量变性后的絮状物加热可变成比较巩固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。 目目 录录四四 蛋白质的紫外吸收蛋白质的紫外吸收由

40、于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在和色氨酸，因此在280nm280nm波优点有特征性吸收波优点有特征性吸收峰。蛋白质的峰。蛋白质的OD280OD280与其浓度呈正比关系，因与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。此可作蛋白质定量测定。目目 录录五五 蛋白质的呈色反响蛋白质的呈色反响茚三酮反响茚三酮反响(ninhydrin reaction) 蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反响。三酮反响。 双缩脲反响双缩脲反响(biuret reaction)蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，