生物化学-期中-之前2013蛋白质

蛋白质的化学1李悦科研楼211

什么是蛋白质蛋白质是化学结构复杂的一类有机化合物，是人体的必需营养素。Protein，源于希腊文的proteios，意为“primary”即“最原初的”，“头等重要”意思，表明蛋白质是生命活动中头等重要物质。是细胞组分中含量最为丰富、功能最多的高分子物质，在生命活动过程中起着各种生命功能执行者的作用。

2蛋白质约占人体重量的16-20%，占人体固体成分的45%，分布广泛，几乎所有的器官组织都含有蛋白质。一个真核细胞可有成千上万种蛋白质，各自有特殊的结构和功能。 如：酶、抗体、大部分凝血因子、多肽激素、转运蛋白、调节蛋白等等蛋白质是生命活动的物质基础

蛋白质的分布3构造人的身体生物催化作用代谢调节作用免疫保护作用转运和储存作用运动和支持作用控制生长和分化作用接受和传递信息作用生物膜功能蛋白质的生物学功能41.Enzymes(酶类)占细胞内蛋白质种类的绝大部分2.TransportProteins(运输蛋白)hemoglobin,transferrin

3.ContractileandMotileProteins(收缩运动蛋白)

actin,myosin,tubulin4.RegulatoryProteins(调控蛋白)insulin,growthhormone5.Cytokinin(细胞分裂素)EGF,PDGF,IL-26.Receptors(受体蛋白)insulinreceptor

7.Nutrient&storageproteins(营养贮藏蛋白)glutelin8.DefenseProteins(防御蛋白)IgG9.StructuralProteins(结构蛋白)keratin,collagen10.Others(其它)choleratoxin,Monellin一些典型的功能蛋白5蛋白质的发现和研究历史18世纪，法国化学家安东尼奥·弗朗索瓦（AntoineFourcroy）等人发现用酸处理一些分子能够使其凝结或絮凝，提出这是一类独特的生物分子，这些分子主要来自蛋清、血液、血清白蛋白、纤维素和小麦面筋里。荷兰化学家GerhardusJohannesMulder对这些物质进行元素分析发现几乎所有的蛋白质都有相同的结构公式C40H62N10O12。1838年永斯·贝采利乌斯提出“蛋白质”这一名词来描述这类分子。Mulder随后鉴定出蛋白质的降解产物，并发现其中含有亮氨酸，并且得到它（非常接近正确值）的分子量为131Da。19世纪末从蛋白质水解产物分离得到了13种氨基酸61902年Fischer,Hofmeister同时提出肽键理论1924年瑞典人Svedberg发明超离心机1930年代Bergmann合成出只含L型氨基酸的多肽1950年Pauling提出蛋白质的二级结构的基本单位：α-螺旋和β-折叠1952年Sanger报道了牛胰岛素的一级结构1958年Perutz&Kendrew用X光衍射法确定了肌红蛋白的立体结构1961年Anfinsen证明蛋白质的一级结构决定其立体结构7Nobelistsgreatlycontributedtoproteinchemistry1902年H.E.Fischer(德，化) 肽键理论，多肽合成1910年A.Kossel(德，医)组氨酸、组蛋白的发现，碱基的发现1915年W.H.Bragg/W.L.Bragg(英，物)

用X射线测定晶体物质结构1926年T.Svedberg(瑞，化)用超离心手段决定蛋白质的分子量1946年J.B.Summer(美，化)脲酶的结晶，证明酶的本质为蛋白质1948年A.W.K.Tiselius(瑞，化)电泳装置的开发，血清蛋白的研究1952年A.J.P.Martin/R.L.M.Synge(英，化)分配层析发明，氨基酸的分离1954年L.Pauling(美，化)蛋白质二级结构，抗原抗体反应理论1958年F.Sanger(英，化)

胰岛素一级结构的测定1962年M.F.Perutz/J.C.Kendrew(英，化)X射线确定蛋白质的立体结构1972年G.M.Edelman/R.R.Porter(美，医)抗体的化学构造与功能的解明1972年W.H.Stein/S.More(美，化)RNase的一级结构和活性中心的解明1972年C.B.Anfinsen(美，化)

蛋白质的一级结构决定其立体结构1998年S.B.Prusiner(美，医)

Prion:蛋白立体结构的变化导致疾病81980年代蛋白质工程的兴起1997年蛋白质组研究的概念1999年蛋白质芯片技术出现到2008年2月，蛋白质数据库中已存有接近50,000个原子分辨率的蛋白质及其相关复合物的三维结构的坐标。9蛋白质工程，就是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。蛋白质组(proteome)是指一个基因，一个细胞或组织所表达的全部蛋白质成分。蛋白质组学研究的是在不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体，从而揭示和说明生命活动的基本规律。蛋白质组学可以分为三个领域:蛋白质的大规模的分离与鉴定，以及它们的表达后修饰蛋白水平的差异显示在疾病中的运用运用当前的一切手段研究蛋白质与蛋白质之间的相互关系。蛋白质芯片是一种强有力的高通量研究方法，能够一次平行分析成千上万的蛋白样品，具有很高的敏感度与准确性。10蛋白质组学:为生命活动规律提供物质基础为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论依据和解决途径：对正常个体及病理个体间的蛋白质组进行比较分析，发现疾病分子标记和药物靶标。蛋白质组学研究技术:色谱、电泳、免疫、芯片等蛋白质组数据库国内主要研究单位：军事医学科学院、中国科学院、中国医学科学院、复旦大学等11一些典型的疾病相关蛋白镰刀型贫血病：b血红蛋白异常（第六位的谷氨酸 残基被缬氨酸取代）地中海贫血:珠蛋白合成(量)减少疯牛病：朊病毒阿尔兹海默症：Aβ淀粉样沉积和tau蛋白引起的神经元纤维缠结甲胎蛋白：原发性肝癌的标志物……12蛋白质的化学组成13蛋白质的元素组成主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白质含有少量P或金属元素Fe、Cu、Zn、Mn、Co、Mo，个别蛋白质还含有I

。14蛋白质的含氮量平均为16％。(凯氏定氮法测定，1883年发明，至今沿用，精确)通过样品含氮量计算蛋白质含量的公式：蛋白质含量(g%)=含氮量(g%)

×6.25蛋白质元素组成的特点15一、氨基酸——蛋白质的基本组成单位存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，称为基本氨基酸，且均属L--氨基酸（甘氨酸除外）。16L型氨基酸与D型氨基酸L-aminoacidD-aminoacid1718192021Aminoacidsalanine

丙氨酸 Ala Aarginine

精氨酸 Arg Rasparagine

天冬酰胺 AsnAsx Nasparticacid

天冬氨酸 AspAsx Dcysteine

半胱氨酸 Cys Cglutamine

谷氨酰胺 GlnGlx Qglutamicacid

谷氨酸 GluGlx Eglycine

甘氨酸 Gly Ghistidine

组氨酸 His Hisoleucine

异亮氨酸 Ile Ileucine

亮氨酸 Leu Llysine

赖氨酸 Lys Kmethionine

甲硫氨酸 Met Mphenylalanine

苯丙氨酸 Phe Fproline

脯氨酸 Pro Pserine

丝氨酸 Ser Sthreonine

苏氨酸 Thr Ttryptophan

色氨酸 Trp Wtyrosine

酪氨酸 Tyr Yvaline

缬氨酸 Val V除了20种常见氨基酸的标准单字符标识之外，B代表Asp或Asn；U代表硒代半胱氨酸；Z代表Glu或Gln；X代表任意氨基酸；“*”代表翻译结束标志。22非极性疏水性氨基酸(非极性R基氨基酸)极性中性氨基酸(不带电荷的极性R基氨基酸)酸性氨基酸(含有两个羧基)碱性氨基酸(含有两个以上氨基)（一）氨基酸的分类:

按其侧链®的结构和理化性质分类2324非极性疏水性氨基酸25极性中性氨基酸26带电荷R基团氨基酸

习惯分类方法芳香族氨基酸：Trp、Tyr、Phe含羟基氨基酸：Ser、Thr、Tyr含硫氨基酸：Cys、Met杂环族氨基酸：His杂环族亚氨基酸：Pro支链氨基酸：Val、Leu、Ile27

几种特殊氨基酸Gly：无手性碳原子。Pro：为环状亚氨基酸。Cys：可形成二硫键。28修饰氨基酸：蛋白质合成后通过修饰加工生成的氨基酸。没有相应的编码。如：胱氨酸、羟脯氨酸（Hyp）、羟赖氨酸（Hyl）。氨基酸衍生物：蛋白质中不存在的氨基酸。如：瓜氨酸、鸟氨酸、同型半胱氨酸，是代谢途径中产生的从各种生物分离到的氨基酸已达250种以上。

294-Hydroxyproline（羟脯氨酸）在胶原蛋白上;5-Hydroxylysine（羟赖氨酸）,6-N-methyllysine（甲基赖氨酸）,desmosine(锁链素，4个赖氨酸的侧链交联)在结缔组织中;Phospho-Ser,-Thr,-Tyr信号转导蛋白;γ-Carboxyglutamicacid(羧基谷氨酸）凝血酶中;Pyroglutamicacid（焦谷氨酸）神经肽的N端;修饰氨基酸30大量出现在胶原蛋白结缔组织31结缔组织32凝血酶信号传导33Pyroglutamicacid(焦谷氨酸),神经肽的N端多数为焦谷氨酸氨基酸衍生物34

瓜氨酸(存在于尿素循环,从西瓜汁分离到)

鸟氨酸(存在于尿素循环)355’-hydroxytryptophan（5-羟色氨酸）HO

是松果体素(褪黑素,melatonin)和血清素(5-羟色胺，serotonin，“Thetasteoflove”)的前体。

36

比通常的氨基酸多一个甲基Homoserine高丝氨酸微生物、植物的代谢中间产物

Homocysteine高半胱氨酸或同型半胱氨酸Homocitrulline高瓜氨酸，摄取高Lys含量的食物时从尿中排出Homomethionine*同型蛋氨酸，非天然产物Met的分解产物，存在于S-adenosylhomo-cysteine和叶酸中.HomocysteineMethionine37Epinephrine,肾上腺素tyrosinenorepinephrine去甲肾上腺素3,4-dihydroxyphenylalanineDOPA,多巴3,4-dihydroxyphenylethylalanineDopamine,多巴胺从Tyr衍生出来的重要生理物质，其中多巴是一种氨基酸。S-adenosylmethionineS-adenosylhomocysteine38glutamicacidGABA,γ-aminobutyricacidcarnitine,肉毒碱（可用来减肥）味精是神经递质GABA的直接前体S-adenosylmethionineS-adenosylhomocysteine过量促进食欲,促肥胖39D型氨基酸1990年以后陆续发现哺乳动物体内大量存在D-Ser,D-Asn。D-Ser在大脑前叶中与谷氨酸受体(NMDA受体)的分布一致，能激活NMDA受体，与学习记忆有关。而D-Asn则在大鼠的所有组织中都有分布，可能与成熟有关。

Hashimotoetal.FEBSLett.296,33-36.LongZetal.FEBSLett.434,231-235.4041(二）氨基酸的理化性质1、物理性质无色晶体，熔点较高(200-300℃)，水中溶解度各不同，取决于侧链。2、两性解离等电点（isoelectricpoint,pI）：在某一pH环境中，氨基酸解离成阳性离子及阴性离子的趋势相等，所带净电荷为零，在电场中不泳动。此时，氨基酸所处环境的pH值称为该种氨基酸的等电点(pI)。42(zwitterion)43带电状态判定

pI-pH<0…………….带负电

pI-pH>0…………….带正电

pI-pH＝0…………...不带电443、紫外吸收：Trp、Tyr和Phe在280nm波长附近具有最大吸收峰，其中Trp的最大吸收最接近280nm454、显色反应——茚三酮反应46例外：Pro黄色；Asn棕色475、成肽反应：48肽键：酰胺键肽：氨基酸通过肽键相连的化合物二肽：两个氨基酸组成的肽寡肽（oligopeptide）：十个氨基酸以下组成的肽多肽（polypeptide）：十个氨基酸以上组成的肽49氨基酸的功能：组成蛋白质维持机体氮平衡（营养价值均衡）氧化产生ATP，转变为糖或脂肪作为多种生物活性物质的前体，参与构成酶、激素、部分维生素作为神经递质

50氨基酸代谢病即氨基酸病(aminoacidopathy)，或称为氨基酸尿症(aminoaciduria)。病因可分为两大类：一类是酶缺陷，使氨基酸分解代谢阻滞，另一类是氨基酸吸收转运系统缺陷。约一半患者有明显的神经系统异常，或继发性神经系统损害。除个别情况，均为常染色体隐性遗传，苯丙酮尿症(phenylketonuria，PKU)、酪氨酸血症和Hartnup病是临床上3种重要的儿童早期氨基酸病，是由于生化缺陷导致的典型疾病。51氨基酸的临床应用：复合氨基酸输液：提供机体生物合成蛋白质所

需的氨基酸,并保证氨基酸能有效的利用。不平衡氨基酸，抑制肿瘤，改善机体状况（精

氨酸、亮氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、谷氨

酰胺、天冬酰胺等）抗过敏，抗感染52氨基酸的其他一些应用：实验室用培养基成分食品添加剂食品安全监测指标等等53氨基酸的分离纯化与鉴定

分离方法：溶解度法、等电点法、特殊试剂沉淀法及离子交换法自动氨基酸分析仪高效液相色谱法离子交换层析生物质谱54蛋白质的分子结构55一、蛋白质的基本结构形式1、连接方式：肽键肽键(peptidebond)：一个氨基酸的羧基与另一氨基酸的氨基缩水而成的酰胺键称为肽键。（…CONH…）肽平面(peptideunit)：由肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子共同构成的刚性平面。（CαCONHCα）56肽键(peptidebond)：5758肽单位的特性：具部分双键性质，不能自由旋转刚性平面，六个原子位于同一平面与C-N相连的氢和氧原子和两个α碳原子呈反向分布。596061肽键连接氨基酸形成肽链是蛋白质组成的分子基础，肽键形成的肽单位是蛋白质分子立体构象形成的结构基础。62多肽链(polypeptidechain)二肽，三肽……寡肽(oligopeptide)，多肽(polypeptide)氨基酸残基(residue)氨基末端（aminoterminal）和羧基末端（carboxylterminal）主链和侧链2、肽分类、命名63多肽链C端N端64

多肽链65蛋白质的基本结构形式：多肽链(…NHCHCONHCHCO…)多肽链的方向性：从N末端指向C末端。66蛋白质是由不同的氨基酸种类、数量和排列顺序，通过肽键而构成的高分子有机含氮化合物。氨基酸的连接除了肽键，还含有二硫键。蛋白质中的氨基酸排列顺序即为蛋白质分子的一级结构。673、生物活性肽：谷胱甘肽神经肽：脑啡肽、内啡肽、强啡肽、P物质、Y肽肽类激素：催产素、加压素等其他：生长因子；短杆菌S；甜味肽等68谷胱甘肽(glutathione,GSH)69GSH过氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSGGSH还原酶NADPH+H+NADP+主要功能:70肽类激素：如促甲状腺素释放激素（TRH）肽类激素及神经肽7172多肽类抗生素：1939年发现，至今已经发现超过1000种。投入临床上应用的几十种。多肽类抗生素包括所有的氨基酸型、肽型、蛋白质型及它们的杂环化合物。天然来源的肽类抗生素还含有未见于一般蛋白质的新氨基酸。如D-氨基酸，β-氨基酸，新型氨基酸和鸟氨酸等。73小分子活性肽：广泛应用于药物开发和美容等筛选开发，前景好蛋白质的分子结构包括

一级结构(primarystructure)

二级结构(secondarystructure)

三级结构(tertiarystructure)

四级结构(quaternarystructure)74二、蛋白质的一级结构(primarystructure)一级结构是指蛋白质的多肽链中氨基酸的排列顺序；主要靠肽键维系，有些蛋白质中包括二硫键。二～四级结构称为蛋白质的空间结构，或空间构象；主要靠次级键维系，尤其是氢键、疏水键、盐键等。75一级结构体现生物信息：20n………….多样一级结构是空间结构及生物活性的基础…..特异一级结构的连接键：肽键（主要）、二硫键76一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础7778三、二级结构

蛋白质的二级结构是指多肽链骨架中原子的局部空间排列，不涉及侧链的构象，也就是该肽段主链骨架原子的相对空间位置，主要有α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲。维持二级结构的力量为氢键。

-螺旋(-helix)

-折叠(-pleatedsheet)

-转角(-turn)

无规卷曲(randomcoil)7980α-螺旋(α-helix)

蛋白质分子中多个肽键平面通过氨基酸α碳原子的旋转，使多肽链的主骨架沿中心轴盘曲成稳定的α螺旋构象。右手螺旋：3.6个AA/圈，螺距0.54nm；氢键维系：链内氢键（AA1…AA4），平行长轴；侧链伸出螺旋，其形状、大小及电荷影响螺旋的形成和稳定性。818283β-折叠(β-pleatedsheet)多肽链充分伸展，肽平面折叠成锯齿状；侧链交错位于锯齿状结构的上下方；氢键维系：相邻肽链间形成氢键，垂直长轴；可有顺平行片层和反平行片层结构。84β-折叠(β-pleatedsheet)8586其它肽链主链出现的180°回折部分称β-转角。蛋白质分子中那些没有确定规律性的部分肽链构象称为无规卷曲。8788由四个连续氨基酸残基组成，第一个氨基酸残基的羰基与第四个氨基酸残基的亚氨基形成氢键稳定构象。89蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋或β-折叠，它就会出现相应的二级结构。90次级键介导蛋白质高级结构形成91四、超二级结构、结构域1、超二级结构(super-secondarystructure)基序（motif）在许多蛋白质中，有两个或三个具有二级结构的肽段在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，称为模序。这种规则的二级结构的聚集体也称为超二级结构，它们可直接作为三级结构的“建筑块”或域结构的组成单位，是蛋白质发挥特定功能的基础。类型：αα、ββ、αβα、锌指结构、亮氨酸拉链9293超二级结构类型βββααβ×β52341

Β-链βαββ-迂回回形拓扑结构回形拓扑结构β-迂回942、结构域（domain）位于超二级结构和三级结构中间的一个层次,是构成蛋白质三级结构的一类结构单元较大的蛋白质分子中所形成的两个或多个在空间上可明显区别的局部区域。通常是几个超二级结构单元的组合。结构域具有独特的空间构象，与分子整体以共价键相连难以分离，并承担特定的生物学功能。同一蛋白质中的结构域可以相同或不同，不同蛋白质中的结构域也可能相同或不同95结构域的分类（基于二级结构的组合，是大多数结构域结构的核心）α型：主要由α-螺旋所构成，例如肌红蛋白的结构域等。β型：主要由反平行的β转角所构成，例如β-乳球蛋白的结构域等。α/β型：主要由α-螺旋所包裹的β-折叠为主的；例如糖代谢中许多酶的结构域等。其他类型：96motif97基序（motif）一般指二级结构有规律的组合。它们执行一定的功能，即模体即是结构的单位，又是功能单位，可直接作为结构域和三级结构的建筑块结构域（domain）是指在较大的蛋白质分子中形成的某些在空间上可以辨别的结构，往往是球状压缩区或纤维状压缩区。它们也既是结构单位，又是功能单位。例如免疫球蛋白的功能区就是结构域9899五、三级结构蛋白质的三级结构是指在一条多肽链中所有原子的整体空间排布，包括主链和侧链。三级结构的形成使得在序列中相隔较远的氨基酸侧链相互靠近。长度缩短：球形、椭球形、杆状，等多数同时含有α-螺旋和β-折叠氨基酸位置由侧链极性决定：非极性（内）、极性（表面，少数内部）、带电（表面）次级键维系：疏水键、盐键、氢键、范德华力、二硫键功能区：表面或特定部位100

肌红蛋白(Mb)N端C端101胰岛素溶酶菌磷酸丙糖异构酶和丙酮酸激酶102亚基(subunit)：寡聚蛋白中的单条独立的多肽链，具有独立的一、二、三级结构，单独存在时一般无生物学活性。亚基之间以非共价键联系，亚基可以相同或不同。亚基之间以非共价键联系，包括疏水键（主要）、盐键、氢键、范德华力亚基可以相同或不同六、四级结构：寡聚蛋白中亚基的立体排布及相互作用103血红蛋白的四级结构

104105106第四节 蛋白质结构与功能的关系107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。108一、一级结构与功能的关系一级结构中的保守序列决定空间结构

不同蛋白质之间的比较：相似结构相似功能、不同结构不同功能同一蛋白质不同状态的比较：一级结构决定空间结构

eg.蛋白变性与复性保守序列、保守氨基酸改变，功能改变；保守氨基酸不变，功能不变

eg.分子病109一级结构不同，生物学功能各异一级结构中“关键”部分相同，其功能也相同一级结构“关键”部分变化，其生物学活性也变化一级结构的变化往往与疾病的发生相关110牛核糖核酸酶的一级结构二硫键一级结构是功能的基础111112一级结构中“关键”部分相同，其功能也相同113114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

一级结构的种属差异与同源性115不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基

14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血红素细胞色素c分子的空间结构不变的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。镰刀形红细胞贫血N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽链HbAβ肽链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，称为“分子病”。一级结构的变化往往与疾病的发生相关116117

空间结构体现生物特异性空间结构体现生物活性空间结构的灵活性，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118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eg.血红蛋白（Hb）：由α2β2四聚体组成，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119120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，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。如果是促进作用则称为正协同效应

(positivecooperativity)如果是抑制作用则称为负协同效应

(negativecooperativity)121三、蛋白质构象改变与疾病蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。老年痴呆亨汀顿舞蹈病疯牛病122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。（二级结构及其它变化）正常动物PrPc

（二级结构多为α螺旋、对蛋白酶敏感、水溶性）致病蛋白PrPsc（一级结构相同，但二级结构全为β折叠，抗蛋白酶、水溶性差、蛋白聚集成淀粉样沉淀）未知蛋白123124蛋白质结构推测生物进化125第五节 蛋白质的理化性质126一、理化性质高分子化合物溶液中形状常见为：球状（球形、椭圆形，大多数蛋白，易溶于水，具生物学活性）纤维状（难溶于水，多为结构材料）分子量一般为1x104~1x106道尔顿，及以上结合蛋白质、单纯蛋白质（简单蛋白质）127128一、理化性质蛋白质的两性电离

蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条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(isoelectricpoint,pI)

当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。129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1万至100万之巨，其分子的直径可达1～100nm，为胶粒范围之内。可溶性蛋白质分子表面分布着大量极性氨基酸残基，对水有很高的亲和性，通过水合作用在蛋白质颗粒外面形成一层水化层，同时这些颗粒带有电荷，因而蛋白质溶液是相当稳定的亲水胶体。*蛋白质胶体稳定的因素颗粒表面同性电荷的排斥作用水化膜130+++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－－－带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜++++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－－－带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒酸碱酸碱酸碱脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉131132蛋白质胶体性质的应用透析（dialysis）:利用蛋白质不能透过半透膜的性质，将含有小分子杂质的蛋白质溶液放入透析袋再置于流水中，小分子杂质被透析出，大分子蛋白质留在袋中，以达到纯化蛋白质的目的。盐析（saltingout）:在蛋白质溶液中加入高浓度的硫酸铵、氯化钠等中性盐，可有效地破坏蛋白质颗粒的水化层。同时又中和了蛋白质表面的电荷，从而使蛋白质颗粒集聚而生成沉淀。蛋白质的变性、沉淀和凝固蛋白质的变性(denaturation)

在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。133

变性的本质——破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构变性的特征：生物活性丧失、某些理化性质改变造成变性的因素：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。

134若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，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(renaturation)。135应用举例临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。低温保存生物制品乳品解毒(用于急救重金属中毒)136

天然状态，有催化活性

尿素、β-巯基乙醇

去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性137蛋白质的凝固作用(proteincoagulation)

蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。蛋白质沉淀在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。138139沉淀蛋白质的主要方法有：1）盐析：高浓度中性盐条件下2）有机溶液沉淀法：与水互溶的有机溶剂3）重金属盐沉淀法4）生物碱试剂沉淀法5）酸碱（等电点沉淀）6）加热变性沉淀140蛋白质变性与沉淀的关系：变性可以是沉淀，也可以为溶解状态；沉淀可以是变性，也可以不变性，取决于沉淀的方法和条件以及蛋白质空间构象是否改变。蛋白质的紫外吸收 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280nm波长处有特征性吸收峰。蛋白质的OD280与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。141蛋白质的呈色反应茚三酮反应(ninhydrinreaction)蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。双缩脲反应(biuretreaction)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，此反应称为双缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。142蛋白质的呈色反应酚试剂反应

碱性条件下，酪氨酸、色氨酸与酚试剂（含磷钨酸-磷钼酸化合物）反应生成蓝色化合物考马斯亮蓝法染料考马斯亮蓝G-250与蛋白质结合后变为青色,

595nm下的吸光度与蛋白质含量成正比BCA法碱性