生物化学课件 生物化学复习资料 第一章 蛋白质的结构与功能

生物化学Biochemistryby

Tian

Keli

(田克立)Dept.ofBiochemistryandMolecularBiologyTel:88382092–7(O)

E-mail:tiankeli@Fall2009WhatisBiochemistry

Toexplain:

1.Structureandfunctionsofbiomolecules

2.Metabolism

(Chemicalreactions)

andregulation

3.GeneticinformationtransferandcontrolToexplainthemechanismsoflivingprocessesatmolecularlevelBiochemistrycontents

蛋白质的结构与功能(1)

酶(3)

糖代谢,脂类代谢，氨基酸代谢

(4,5,7)

生物氧化(6)

物质代谢的联系与调节(9)

血液的生物化学(16)

肝的生物化学(17)蛋白质的结构与功能第一章StructureandFunctionofProteins第一节蛋白质的分子组成Thecompositionandconstitutionofprotein

蛋白质的元素组成（Elementcomposition）

C(50~55%)

H(6~7%)

O(19~24%)

N(13~19%)

S(0~4%)

P,metalelements,Ⅰ

◆Average16%ofNinproteins

一.蛋白质的分子组成

(Molecularconstitutionofprotein)

——氨基酸（aminoacids）是组成蛋白质的基本单位

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，且均属L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。

其他重要的氨基酸(如鸟氨酸,瓜氨酸,β-丙氨酸,同型半胱氨酸等)Name,Three-letterSymbol,andOne-letterSymbol丙氨酸精氨酸天冬酰胺

天冬氨酸半胱氨酸谷氨酰胺谷氨酸甘氨酸组氨酸亮氨酸异亮氨酸赖氨酸蛋氨酸苯丙氨酸脯氨酸丝氨酸苏氨酸色氨酸酪氨酸缬氨酸α氨基酸的结构特征

侧链基团

Cα:centralchiral

carbonexceptforglycine

(甘氨酸)AllareL-aminoacidsexceptforglycine(甘氨酸)Rgroup:variesindifferentaminoacids(手性)根据R侧链基团的结构和性质不同：非极性脂肪族(疏水性)氨基酸极性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸二.氨基酸的分类(Classificationofaminoacids)Theycaninteracthydrophobicallyinwatersolution(1)Non-polarhydrophobicAAs

侧链含烃链的非极性\疏水性脂肪族氨基酸

Interactions

betweenRgroupsofnon-polarAAs疏水作用疏水作用

(2)Polar,unchargedaminoacids极性中性氨基酸

(3)Aromaticaminoacids芳香族氨基酸侧链含芳香基团TrpTyr

UV280nmabsorptionTheyhavefunctionalgroupscapableofforminghydrogenbondsuchas–OH,-SHandamideHydrogenbonds氢键(4)Acidicpolaraminoacids酸性极性氨基酸negativelychargedRgroupsTheyhaveRgroupwithcarboxylgroupnegativelychargedatpH7.2

(5)Basicpolaraminoacids碱性极性氨基酸positivelychargedRgroupsTheyhaveRgroupbearingapositivechargeatpH7.2AttractionbetweenoppositelychargedRgroupsofAAsIonicbonds(saltbonds)离子键（盐键）几种特殊氨基酸

脯氨酸

Proline（亚氨基酸）

-S-S-二硫键半胱氨酸,

胱氨酸Disulfidebond胰岛素(Insulin)结构稳定性依赖二硫键二硫键(Disulfidebond)Helpmaintainspecificstructure苏氨酸丝氨酸酪氨酸

Hydroxyl(羟基)Rgroups

Hof-OHgroupcanbereplacedbyotherchemicalgroups,suchasphosphategroup(磷酸基).

其他分类方式蛋氨酸半胱氨酸

Sulfur-containing(含硫)Rgroupsdisulfidebondα–NH2andα–COOH可解离：

–

COOH→COO-+H+

–NH2

+H+→NH3+R基团含可解离基团:

酸性和碱性AAs

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(pH).α三.氨基酸的理化性质(Propertiesofaminoacids)1.氨基酸具有两性解离的性质pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性离子阳离子阴离子等电点(isoelectricpoint,pI)

在某一pH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，成为兼性离子，分子所带的净电荷为零,

呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。pI=½(pK1+pK2)写出电离式,取兼性离子两边的pK值的平均值2.紫外吸收

色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm

附近。大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液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。3.茚三酮反应*

肽键(peptidebond)是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。四.蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链（一）氨基酸通过肽键连接形成肽(peptide)peptidebondoramidebond(酰胺键)

Peptide肽Residue残基Polypeptidechain*肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。Backboneormain-chain主链骨架Side-chain侧链

COO-CH2

CH2NH3+CH2CH2CH2

Peptide肽

Dipeptide(二肽):twoAAresidues

Tripeptide(三肽):threeAAresidues

Oligopeptide(寡肽):fewerthan10AAresidues

Polypeptide(多肽):fewerthan50AAresiduesProtein(蛋白质):morethan50AAresidues

Gly-Ala,Ala-Gly

Gly-Ala-Lys,Gly-Lys-Ala,Ala-Gly-Lys,Ala-Lys-Gly,Lys-Ala-Gly,Lys-Gly-Ala,

(1x2x3x4x5………xn)Peptides(madeofdifferentAAs)have

differentisoforms20AAscanmakenumerousproteinsindifferentarrangement（二）重要生物活性肽

1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)

Tripeptide-SH(sulfhydryl)GSH过氧化物酶H2O22GSH

2H2OGSSG

GSH还原酶NADPH+H+NADP+Antioxidant2GSH+H2O2

→

GSSG+2H2OGSSH+NADPH+H+→2GSH+NADP

FunctionsofGSH

体内许多激素属寡肽或多肽

神经肽2.多肽类激素(Peptidehormone)及神经肽(Neuropeptide)高级结构或空间构象(conformation)

第二节蛋白质的分子结构

StructureofProteins一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure)一.蛋白质的一级结构(Primarystructureofprotein)从N端至C端以肽键相连的氨基酸排列顺序，包括二硫键的位置。

主要的化学键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键。

一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。Spatialstructure(conformation)ofproteinsSidechain(R)interactions二.蛋白质的二级结构(Secondarystructure)

蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。主要化学键：氢键主链骨架

肽键特性

（一）

肽单元（平面）Peptideunit(plane)肽单元参与肽键的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所处的位置为反式(trans)构型，此同一平面上的6个原子构成了肽单元

(peptideunit)

。与C1和C2连接的单键可自由旋转，旋转角度决定相邻肽单元平面的相对空间位置，从而形成不同的二级结构形式。蛋白质二级结构的主要形式

-螺旋(-helix)

-折叠(-pleatedsheet)

-转角(-turn)

无规卷曲(randomcoil)

(二)-螺旋

α-helixright-handhelixleft-handhelix

主链骨架形成右手螺旋每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈螺距

0.54nmR侧链伸向螺旋外侧ModelofRight-HandedAlpha-HelixShowingH-Bondingα－螺旋结构

多肽链的主链围绕中心轴有规律的螺旋式上升,螺旋走向为顺时钟,即右手螺旋;

氨基酸侧链(R)伸向螺旋外侧。每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈,螺距为0.54nm;每个肽键的N－H和其氨基端第四个肽键的羰基氧(O=C)形成氢键,氢键的方向与螺旋长轴基本平行。肽链中的全部肽键都可形成氢键,以稳固α－螺旋结构。肌红蛋白和血红蛋白分子中有许多肽链段落呈α-螺旋结构。毛发的角蛋白、肌肉的肌球蛋白以及血凝块中的纤维蛋白,它们的多肽链几乎全长都卷曲成α－螺旋。双性α－螺旋（三）-折叠（β-pleatedsheet）两条以上多肽链构成，多肽链充分伸展,每个肽单元以Cα为旋转点,依次折叠如扇面状；通过肽链间的肽键羰基氧(O=C)和亚氨基氢形成氢键从而稳固β－折叠结构。氨基酸残基侧链(R)交替位于折叠片层上下方平行肽链走向有平行与反平行两种方式。β-折叠两条以上多肽链构成，多肽链充分伸展,每个肽单元以Cα为旋转点,依次折叠如扇面状；氨基酸残基侧链(R)交替位于折叠片层上下方；平行肽链走向有平行与反平行两种方式。通过肽链间的肽键羰基氧(O=C)和亚氨基氢形成氢键从而稳固β－折叠结构。蚕丝蛋白几乎都是β－折叠结构,许多蛋白质既有α-螺旋又有β－折叠。（四）-转角(β－turn)和无规卷曲(randomcoil)无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。*β－转角常发生于肽链进行180°回折时的转角上。*β一转角通常由4个氨基酸残基组成,其第一个残基的羰基氧(O=C)与第四个残基的氨基氢(H)可形成氢键。*β－转角的第二个残基常为脯氨酸,其他常见残基有甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺和色氨酸。在许多蛋白质分子中，可发现二个或二个以上具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构(super-secondarystructures)。包括：αα，β

αβ

，β

β等。

模体(motif)

是具有特殊功能的超二级结构。（五）模体

(motif)Motif(模体)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，形成一个特殊的空间构象，发挥特殊功能，被称为模体(motif)。

一个模体有其特征性的氨基酸序列.常见模体motif：

αhelix－βturn(orloop)–αhelix

β-α-βChain-βturn–chainChain-βturn–αhelix-βturn–chain等钙结合蛋白中结合钙离子的模体锌指结构

有些蛋白质模体仅由几个氨基酸残基组成

e.g.RGD(Arg-Gly-Asp)motif（六）氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响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。三、蛋白质的三级结构（Tertiarystructure）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排布位置。主要的化学键:疏水键、盐键、氢键和Vander

Waals力等.N端

C端结构域（Domain

）分子量较大的蛋白质三级结构中常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行使其功能，称为结构域。球状蛋白质的独立折叠单位，有较独立的三维结构。

一个蛋白质可以含有几个domains,每个domain可以包含几个motifs.

domain>motif

每个domain是一个功能单位,具有独立的功能.e.g.:Fattyacidsynthetasecontains7domains,eachhasanactivecenterandanenzymeactivity.DNAbindingprotein(transcriptionalfactor)containsatleast2domains

蛋白质特殊的生理功能与其空间构象有密切关系。一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。多肽链合成后的正确折叠对蛋白质正确构象的形成和功能发挥至关重要。多数多肽链的正确折叠和成熟不能自发完成，需要分子伴侣的参与。分子伴侣参与蛋白质折叠Chaperoninvolvedinassembleorcorrect

foldingofprotein

分子伴侣(chaperon)是细胞内一类保守性蛋白质，广泛分布于原核及真核细胞中。可识别肽链的非天然构象并与之结合，其作用是帮助多肽链在体内折叠、组装、转运或降解等。完成功能后与之分离，不构成这些蛋白质执行功能时的组份。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。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。分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中对二硫键的正确形成起到重要作用。Chaperon主要包括三类:

热休克蛋白

(heatshockprotein,Hsp):细胞在应激原特别是环境高温诱导下所生成的一组蛋白质。如HSP70、HSP40和GrpE族。伴侣蛋白(chaperonin):具有独特的双层7-9元环状结构的寡聚蛋白,它们以依赖ATP的方式促进体内正常和应急条件下的蛋白质折叠。如GroEL和GroES家族。

核质蛋白(nucleoplasmin):为核蛋白,在核小体的装配中起作用，但它本身并不参与核小体的组成。HSP促进蛋白质折叠基本作用——结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠，形成HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环。伴侣素的主要作用——为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境。由分子伴侣、折叠酶以及特定的蛋白水解酶所组成的“蛋白质质量控制系统”可以协助新生多肽链的正确折叠和降解错误折叠的肽链。折叠酶催化与折叠直接有关的化学反应。包括蛋白二硫键异构酶(PDI)、肽-脯氨酰顺反异构酶(PPI)等。蛋白水解酶:

降解错误折叠的蛋白质*泛素－蛋白酶体途径为能量依赖的细胞内蛋白降解途径，由泛素及一系列相关酶组成。泛素(Ubiquitin)是含76个氨基酸的热稳定蛋白，分布广泛，序列高度保守。在泛素相关酶的作用下,泛素共价地结合于底物蛋白质的赖氨酸残基，被泛素标记的蛋白质将被特异性地识别并由蛋白酶体催化迅速降解成短肽。这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径。

蛋白酶体为多亚基的蛋白水解酶复合体，包括20S和26S蛋白酶体，能够识别和降解泛素化的底物蛋白。蛋白质错误折叠相关疾病细胞内蛋白质质量控制体系能够进行基于蛋白分子构象的筛选：识别并结合那些去折叠的、暴露有疏水表面的蛋白分子，而不与折叠好的具有天然构象的蛋白分子结合。通过这种识别过程，“结构异常的”、“需要治疗”的蛋白分子被鉴定出来。之后，分子伴侣将与“结构异常”蛋白结合并促进其正确折叠。如果这一步失败的话，蛋白水解酶就可能通过降解来清除这种遭遇了不可逆性损伤的蛋白分子。如果一条多肽链因为某种原因既没有折叠成天然构象，又没有被降解的话（即两种质量控制都失败），它就可能以形成聚集体的形式而在细胞内累积。迄今已发现20多种蛋白质的错误折叠与疾病相关,神经退行性疾病如阿尔茨海默病(AD),帕金森病(PD),亨廷顿舞蹈病(HD),朊蛋白病(priondisease),家族性肌萎缩侧索硬化症(ALS)等均与错误折叠的蛋白质聚合和沉积有关。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整的三级结构，称为蛋白质的亚基(subunit)。蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。含有四级结构的蛋白质,单独的亚基一般没有生物学功能,只有完整的四级结构寡聚体才有生物学功能。亚基之间的结合力主要是氢键和离子键。四.蛋白质的四级结构（Quaternarystructure）血红蛋白的四级结构

（一）一级结构是空间构象的基础一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础牛核糖核酸酶的一级结构二硫键第三节蛋白质结构与功能的关系1peptidechain:124AAs4Disulfidebonds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，无活性一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。多数多肽链正确空间构象的形成需要分子伴侣的参与。(二)一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构和功能胰岛素氨基酸残基序号A5A6A10A30人ThrSerIleThr猪ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla马ThrSerIleAlaHomology(同源性)：由同一基因进化而来的一类蛋白质。大猩猩长臂猿猕猴鼠(三)氨基酸序列提供重要的生物进化信息

蛋白质关键氨基酸改变基因突变

突变蛋白可以导致分子病

(moleculardiseases)（四）蛋白质关键氨基酸序列改变可引起疾病镰刀形红细胞性贫血N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbS

β肽链HbA

β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”。仅此一个氨基酸之差,使水溶性的血红蛋白，聚集成丝，相互粘着，红细胞变形成为镰刀状而极易破碎，产生贫血。Sickle-cellanemia镰刀型红细胞贫血这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”Crescent-shapederythrocytes(lackofblood)myoglobin（Mb）andhemoglobin（Hb）

球状蛋白质血红素辅基(heme)

功能相似:结合O2血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似二.蛋白质的功能依赖特定空间结构（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构

Myoglobin(Mb)肌红蛋白

含8段α-helix(A-H)的单肽链蛋白

具有三级结构

1个Heme辅基TheironatominthecenterofthehemegroupTwobondingpositionsareaboveandbelowtheplaneofthehemeOneisboundtotheRgroupoftheHisF8,theotherisboundtoO2moleculeHisF8Hemoglobin(Hb)血红蛋白

Hb：4个亚基,α2β2(adult)，每个亚基具有与Mb相似的三级结构

4个heme辅基

四级结构8saltbondslinkthe4subunitstomakeHb

tightlyformhydrophilicglobularproteinHb与Mb一样能可逆地与O2结合，Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb的百分数（称百分饱和度）随O2浓度变化而改变。（二）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合HbandO2-bindingmechanismMbHb++O2

O2MbO2HbO2O2-saturation[HbO2][Hb]X100%O2-saturationcurveofMbandHbMb:

highaffinityforO2

--asimplehyperboliccurve

(直角双曲线)

Hb:lowaffinityforO2

--sigmoid(S-shaped)curve

(S形曲线)肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线HowisthesigmoidalcurveofHbformed?Tensestate(Tstate):

8saltbonds4subunitstightlybound,affinityofeachsubunittoO2islowerHowistheS-shapecurveofHbformed?O2-Hbdiffersmarkedlyinitsquaternarystructurefromdeoxy-HbAllostericeffectO2血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。变构效应(Allostericeffect)

配体分子(O2)与蛋白质(Hb亚基)结合后,蛋白质空间构象发生变化,从而引起功能的变化，称为变构效应。

变构效应剂（Allostericeffectors）:小分子

eg.O2forHb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)Hb

and

MbHb:4subunitsQuaternarystructureMb：onesubunitTertiarystructureHb:O2-transportproteinMb:O2-storageprotein

DifferentspatialstructureHb:positivecooperativityMb:nocooperativityDifferentpropertyofO2bindingDifferentfunction（三）蛋白质构象改变与疾病蛋白质构象疾病（折叠病）：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。蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋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，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。这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病(CJD)、疯牛病(madcowdisease)、老年痴呆症(阿尔茨海默病,AD),

、亨丁顿舞蹈病等。是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。表现为进行性痴呆、小脑共济失调、肌肉控制减弱、精神敏锐度下降、健忘和失眠等。又称海绵状脑病。具有传染性、遗传性或散在发病的特点。动物间的传播是由朊病毒蛋白（Prionprotein,PrP）组成的传染性颗粒（不含核酸）完成的，是一种蛋白质感染因子。朊蛋白病(priondisease)病羊(羊瘙痒症)神经组织的海绵状损伤图片来自vCJD病人大脑组织切片，左：海绵状病变及周围的沉淀斑，右：淀粉样蛋白沉淀。引自StanleyB.Prusiner1997

朊病毒（Prion):不含核酸，完全由蛋白质构成的病毒。最初推测朊病毒是像普通病毒一样的微粒，只是缺乏核酸。但是实际与预期的相反，朊病毒很快被证明可由细胞自身染色体的基因编码。这个基因称为PRNP，该基因位于人第20号染色体的短臂，小鼠第2号染色体。它可以表达于正常的脑组织并且编码一种命名为PrPc的蛋白质，存在于神经细胞的表面，对蛋白酶和高温敏感。PrPc精确的功能至今仍不清楚。但是这种蛋白质的变异形式目前在人脑中发现，这就是CJD。Prion的结构模型，左PrPc，右PrPSc

图片来自http:///cohen/media/pages/gallery.html

具有致病作用的是PrPSc蛋白（scrapie-associatedprionprotein），是一种结构变异的蛋白质，对高温和蛋白酶均具有较强的抵抗力,具有感染性。它能转变细胞内的此类正常的蛋白PrPC，使PrPC发生结构变异，变为具有致病作用的PrPSc。动物被感染后，发生错误折叠的PrPSc蛋白堆积在脑组织中，形成不溶的淀粉样蛋白沉淀，无法被蛋白酶水解，引起神经细胞凋亡（Apoptosis），PrPc与PrPSc的比较PrPcPrPSc分子状态单体分子集合成纤维状态溶解性可溶不溶对蛋白酶抗性弱，极易被破坏很强蛋白质稳定性稳定不稳定蛋白质三级结构几乎全部由α-螺旋组成大约45%为β-折叠片层致病性正常致病第四节蛋白质的理化性质NH3+COOHNH3+COO-NH2COO-

+H++OH-

pI

<

pIpH=pIpH>

pI一.蛋白质具有两性电离性质带正电荷中性带负电荷体内大多数蛋白质的pI值为5.0左右，在体液中带负电荷

Isoelectricpoint(pI)等电点*positivecharged:pH<pI

*negativecharged:pH>pI在某一pH溶液中，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。二.蛋白质的胶体性质

生物大分子

--MW:10,000～million--diameter:1～100nm蛋白质胶体稳定的因素颗粒表面电荷水化膜+++++++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（三）蛋白质空间结构破坏引起变性在某些物理和化学因素(如加热，强酸，强碱，有机溶剂等)作用下，蛋白质的特定空间构象被破坏，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。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（如酶,疫苗等）的必要条件(如低温保存)。

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)。Renaturationofprotein

(蛋白质复性)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，无活性变性复性Renaturationdenaturation*蛋白质沉淀(proteinprecipitation)

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。*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。

四.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。五.蛋白质的呈色反应可用于蛋白质溶液含量测定⒈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。⒉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，此反应称为双缩脲反应，可用来检测蛋白质含量和水解程度。Proteomics

蛋白质组学WilkinsMRetal:proteome=PROTEin+genOME(蛋白质组)

“一种基因组所表达的全套蛋白质”Swinbanks:“代表一完整生物的全套蛋白质”KahnP:“反映不同细胞的不同蛋白质组合”

“蛋白质组proteome”有不同的含义：

广义:

一个基因组、一种生物或一种细胞/组织所表达的全套蛋白质。

狭义：仅指特定的细胞或组织在特定的阶段或与某一生理现象相关的所有蛋白质。具有时空性，比基因组研究更复杂。(1)Definition:蛋白质组学（proteomics)研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学。差异蛋白质组学、细胞蛋白质组学、结构蛋白质组学、功能蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学、糖基化蛋白质组学、临床蛋白质组学、疾病蛋白质组学等。(2)蛋白质组学研究技术平台(高效率,高通量)

双向电泳分离样品蛋白质蛋白质点的定位和切取蛋白质点的质谱分析(3)研究的科学意义Isoelectricfocusing（IEF）Two-dimensionalelectrophoresis蛋白质组学研究的重要技术之一生物学问题的提出实验模型的设计实验组和对照组样品的制备蛋白样品的IEF和PAGE电泳分离图像扫描和初步分析感兴趣蛋白点的切取胰酶对蛋白质的消化质谱的多肽指纹图分析质谱结果的生物信息学分析和比对蛋白质的鉴定其它实验的进一步验证蛋白质组学流程图蛋白质样品的色谱分离Keyterms

Peptideunit(肽单元)Motif(模体)Domain(结构域)Denaturationofprotein(蛋白质变性)Isoelectricpoint(pI)ofprotein(蛋白质等电点)ThankYouIfyouhaveanyquestions,pleasedon’thesitatetoask!Extractionprecipitation,centrifugation

Isolationelectrophoresis,chromatographyPurification--electrophoresis,chromatographyIdentificationHPLC,MS,NMR

第五节蛋白质的分离、纯化与结构分析（一）透析及超滤法*透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。*超滤法

应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。透析

(Dialysis)（二）丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀*使用丙酮沉淀时，必须在0～4℃低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。*盐析(saltprecipitation)是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表