基础生化第一章蛋白质

（优选）基础生化第一章(Zhang)蛋白质第一页，共一百六十页。一(Yi)、Pr的组成二、Pr的分类三、Pr的功能

第一节概论第一章蛋白质（protein）protein

来源于古拉丁语原意是“首要的物质”，Primary。第二页，共一百六十页。（一）化学元素组成大量：CHON

S微量：PFeCuIZn特点：含N量相对稳(Wen)定（二）分子组成一、Pr的组成

简单蛋白（simpleprotein）：仅由氨基酸组成结合（缀合）蛋白（conjugatedprotein）：Pr+非蛋白成分（辅基或配体）16%

P15第三页，共一百六十页。二(Er)、Pr的分类

（一）分子大小（二）形状（三）组成（四）功能P15返回节第四页，共一百六十页。（一(Yi)）分子大小单体蛋白、寡聚蛋白第五页，共一百六十页。(二)形状按蛋白质的形状和溶解度可将蛋白质分为(Wei)：纤维状蛋白质、球状蛋白质和膜蛋白质。构象不同，溶解性能有差别第六页，共一百六十页。肌红蛋白：肌肉储存氧

肌球蛋白：肌原纤维粗丝的组(Zu)成单位第七页，共一百六十页。1.简单蛋白：按其溶解(Jie)性可分为7类：清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白和硬蛋白（三）组成按其非蛋白部分的不同而分为：核蛋白(含核酸)、糖蛋白(含多糖)、脂蛋白(含脂类)、磷蛋白(含磷酸)、金属蛋白(含金属)及色蛋白(含色素)等P152.结合蛋白：单纯蛋白质+其他化合物（辅基）。蛋白质为其主体成分，各种辅基为其次要组成。第八页，共一百六十页。（一）Pr的共同功能（二(Er)）专一功能三、Pr的功能构成（占人体重量16%~20%）和修复组织的N源（3%）；能量来源（14%）；提供缓冲系统和体液的渗透压；催化（酶）；调节（激素）；转运（血红蛋白）；贮存（种子蛋白）；运动（肌动蛋白）；结构（胶原蛋白）；防御和进攻（免疫）；第九页，共一百六十页。

红血球（血红蛋白）癌细(Xi)胞（异常蛋白）牛奶（酪蛋白）

萤火虫（荧光蛋白）蜘蛛网（蚕丝蛋白）原生动物（动力蛋白）篦麻（篦麻蛋白）第十页，共一百六十页。一、常见Pr－氨(An)基酸的基本结构二、氨基酸的分类三、氨基酸的性质

第二节氨基酸第十一页，共一百六十页。氨基酸是指含有氨基的羧酸。在天然蛋白质中常见的有

20种（22），又称基本氨基酸或标准(Zhun)氨基酸。它们都有共同的基本结构一、常见Pr-氨基酸的基本结构含硒半胱氨酸，吡咯赖氨酸（少数真菌和古细菌）第十二页，共一百六十页。α-氨(An)基α-羧基侧链基团α-碳原子结构通式P16第十三页，共一百六十页。20种常(Chang)见Pr-氨基酸的结构特点α-氨基。（除Pro）α-羧基。3.不对称C原子，有旋光性，L-型。（除Gly）4.20种氨基酸的不同在于侧链基团R-的不同。返回节L-α-氨基酸第十四页，共一百六十页。

(一(Yi))

常见的蛋白质氨基酸(二)

不常见的蛋白质氨基酸(三)

非蛋白质氨基酸二、氨基酸的分类P16已发现的氨基酸多达300种第十五页，共一百六十页。极性氨基(Ji)酸非极性氨基酸极性不带电荷极性带正电荷极性带负电荷（一）常见蛋白质氨基酸的分类P17按照极性和生理状态下（pH=7.0）的带电状态第十六页，共一百六十页。极性键:在化合物分子中，不同种原子形成的共价键，由于两个原子吸引电子的能力不同，共用电子对必然偏向吸电子能力较强的原子一方(Fang)，因而吸引电子能力较弱的原子一方(Fang)相对的显正电性。极性分子:以极性共价键结合的分子中，正、负电荷中心不重合而形成偶极。多原子分子的极性通常由键的极性和分子的空间构型两方面综合起来考虑。分子极性的大小能直接影响范德华力的大小，间接影响物质熔点、沸点的高低和物质的溶解度。第十七页，共一百六十页。天冬氨酸(Suan)Asp、谷氨酸Glu共2种。1.极性带负电荷（酸性氨基酸）R-含有-COOH，可解离H＋，带负电荷。第十八页，共一百六十页。2.极性带正电荷（碱性氨基(Ji)酸）R-含有－NH2等，可接受H＋，带正电荷。包括精氨酸Arg、赖氨酸Lys、组氨酸His共3种。胍基咪唑基ε-氨基第十九页，共一百六十页。酰(Xian)胺

2羟基

3巯基

1Gly3.极性不带电荷第二十页，共一百六十页。天冬酰胺Asn

谷(Gu)氨酰胺Gln3.极性不带电荷酰胺第二十一页，共一百六十页。丝氨(An)酸Ser苏氨酸Thr酪氨酸Tyr羟基3.极性不带电荷第二十二页，共一百六十页。半(Ban)胱氨酸Cys3.极性不带电荷巯基第二十三页，共一百六十页。

半胱氨(An)酸+胱氨酸二硫键HH

半胱氨酸第二十四页，共一百六十页。3.极性不带电(Dian)荷是极性最弱的极性氨基酸极性最强的非极性氨基酸甘氨酸

(Gly)

第二十五页，共一百六十页。丙(Bing)氨酸

(Ala)缬氨酸

(Vla)亮氨酸（Leu）异亮氨酸(Ile)R-为脂肪族，芳香族等非极性侧链基团，共8种。4.非极性氨基酸第二十六页，共一百六十页。苯(Ben)丙氨酸Phe甲硫氨酸Met色氨酸Trp4.非极性氨基酸脯氨酸Pro吲哚基第二十七页，共一百六十页。一些比较难(Nan)分类的氨基酸(如

Tyr,

Gly,

His，Met)，其性质比较模糊第二十八页，共一百六十页。第二十九页，共一百六十页。特殊氨基(Ji)酸芳香族氨基酸：色氨酸Trp、酪氨酸Tyr、苯丙氨酸Phe亚氨基酸：脯氨酸Pro含硫氨基酸：

半胱氨酸Cys、甲硫氨酸Met第三十页，共一百六十页。酪氨(An)酸Tyr苯丙氨酸Phe色氨酸Trp芳香族氨基酸第三十一页，共一百六十页。脯(Fu)氨酸Pro亚氨基酸第三十二页，共一百六十页。（二）不(Bu)常见的蛋白质氨基酸5-羟赖氨酸4-羟脯氨酸焦谷氨酸磷酸丝氨酸胶原蛋白常见蛋白质氨基酸修饰而来细胞生长和调节P19第三十三页，共一百六十页。（三）非蛋(Dan)白质氨基酸甲基甘氨酸γ-氨基丁酸β-丙氨酸高丝氨酸高半胱氨酸返回节200多种，生物学意义不甚清楚鸟氨酸第三十四页，共一百六十页。（一）物理性(Xing)质三、氨基酸的性质（二）两性解离（三）化学性质两个官能团都有极性，离子型化合物第三十五页，共一百六十页。（一）物(Wu)理性质1.溶解性2.熔点3.旋光性4.光谱性质（紫外吸收）第三十六页，共一百六十页。1.溶解性：在水中溶解度各不相同，易溶于酸或(Huo)碱，多数难溶于有机溶剂。除Cys、Tyr外，均溶于水；除Pro和羟Pro外，均难溶于乙醇和乙醚。第三十七页，共一百六十页。第三十八页，共一百六十页。2.熔点：氨(An)基酸多是无色晶体，熔点一般在200～300℃，比相应的羧酸和胺高。一些氨基酸具有鲜味，谷氨酸钠盐。第三十九页，共一百六十页。3.旋(Xuan)光性除甘氨酸(Gly)外，都具有旋光性。左旋用（-）表示，右旋用（+）表示。P25第四十页，共一百六十页。4.光(Guang)谱性质在近紫外区(220-400nm)只有Tyr、Phe和Trp（芳香族AA，含共轭体系

）有光吸收峰。265nm280nmP25可见光区：都没有光吸收红外和远紫外光区：都有第四十一页，共一百六十页。pH=7pH=1

pH=10净电(Dian)荷为0兼性离子AA0

净电荷为负负离子AA--pK1'+H+H+H+H++pK2'-（二）两性解离水溶液或结晶状态氨基酸是以两性离子形式存在的。过去认为氨基酸的晶体或在水溶液中是以不解离的中性分子存在的。

氨基酸所带电荷取决于溶液的pH值两性解离方程式P20净电荷为正正离子AA+第四十二页，共一百六十页。1.氨基(Ji)酸的等电点（pI）及其应用意义氨基酸分子所带静电荷为0时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点，简写为pI（isoelectricpoint）。pH<pIpH=pIpH>pI正电荷兼性离子负电荷负极移动（电场中）不移动正极移动第四十三页，共一百六十页。pI值决定于兼(Jian)性离子两边的pK值的算术平均值。2.等电点计算2222RNHRCOOHNH2COOHpKpKpIpKpKpIpKpKpI+=+=+=----aaaa碱性酸性中性中性氨基酸pH=7pH=1

pH=10-pK1'+H+H+H+H++pK2'-H第四十四页，共一百六十页。净电荷为(Wei)正正离子AA+净电荷为负兼性离子AA-

净电荷为负负离子AA2-酸性氨基酸的解离(Asp)净电荷为0正离子AA0pK3pK1pK2第四十五页，共一百六十页。第四十六页，共一百六十页。20种氨基酸只有His的咪唑基的pKa值为6，因此在pH7左右有明显的缓冲容量。血红蛋白含有较多(Duo)的His，对于其运输功能是很重要的。第四十七页，共一百六十页。（三）化学性(Xing)质1.茚三酮反应2.成肽反应3.Sanger反应4.Edman反应5.与亚硝酸的反应P23第四十八页，共一百六十页。Pro是亚氨基酸，不能释放氨，直接生成黄色(Se)化合物1.与茚三酮反应H2O互变异构3H2OP23、24第四十九页，共一百六十页。1.与茚三酮反(Fan)应H2O互变异构3H2OP23、24用于α-氨基酸的定性、定量测定和显色第五十页，共一百六十页。2.成肽(Tai)反应第五十一页，共一百六十页。3.Sanger反(Fan)应（FDNB反应）2,4-二硝基氟苯（DNFB）＋aa二硝基苯基氨基酸（DNP-氨基酸）弱碱FHSanger等人应用它测定胰岛素一级结构两条链的N-端氨基酸。DNP-aa经层析后分离、鉴定第五十二页，共一百六十页。4.Edman反(Fan)应（PITC反应）（1）定性（2）定量（3）鉴定肽链N端（4）Pr顺序自动分析仪测序原理PTC-aaPTH-aa无色，易用层析法分离后显色鉴定PTH-aa第五十三页，共一百六十页。5.与亚硝酸(Suan)的反应aa定量测定；Lys的ε-氨基反应速度较慢N来源第五十四页，共一百六十页。氨基酸的分离、分析方法(Fa)有那些？分离鉴定：定性：定量：依据其结构、性质氨基酸的纸层析和离子交换柱层析P26第五十五页，共一百六十页。一、肽的结构与功能二、蛋白质的结构层次三、蛋白质结构的维(Wei)持力

第三节蛋白质的结构第五十六页，共一百六十页。一、肽（peptide）的结(Jie)构与功能（一）肽的分类和命名（二）肽键（peptidebond）的结构和性质（三）寡肽的性质（四）天然活性肽P44第五十七页，共一百六十页。（一）肽的分类和命名(Ming)1.表示方法2.命名3.分类多肽的氨基酸顺序。极性：多肽链左有氨基端或N-端；右有羧基端或C-端。主链、侧链、氨基酸残基多肽的命名取从N-端的氨基酸残基开始，称：某氨酰某氨酰┅┅某氨基酸。一、肽的结构与功能P44第五十八页，共一百六十页。（一）肽的分类和命名1.表示方(Fang)法2.命名3.分类形状：开链状、环状、一、肽（peptide）的结构与功能P44AA残基数目：寡肽（几个到十几个aa）多肽第五十九页，共一百六十页。（二(Er)）肽键（peptidebond）的结构和性质P451.肽键的结构：酰胺键第六十页，共一百六十页。sp2sp2sp3sp2P45肽(Tai)键是共振杂化体2.肽键的性质：氮原子上的孤对电子与羰基具有明显的共轭作用。因此肽键中的C-N键具有部分双键性质，不能自由旋转。大多数情况下，以反式结构存在。第六十一页，共一百六十页。3.肽平面：组(Zu)成肽键的6个原子处于同一平面。第六十二页，共一百六十页。两个肽(Tai)平面以Cα为中心发生旋转ψφP58理论上可以取-180～+180℃间的任一值4.二面角ψ和φ第六十三页，共一百六十页。5.多肽主链折叠的空(Kong)间限制

P58（1）主链只能以Cα为中心旋转（2）侧链R基团的空间位阻第六十四页，共一百六十页。肽平面是肽链的最小单(Dan)位，限制了肽链构象数因此蛋白质的构象不能无限多种。第六十五页，共一百六十页。（三）寡肽(Tai)的性质1.氨基酸类似的化学反应：如两性解离2.双缩脲反应（四）天然活性肽许多分子量比较小的肽以游离状态存在。这类肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。P46第六十六页，共一百六十页。谷(Gu)胱甘肽（GSH）γ肽键含有一个活泼的SH氧化型的谷胱甘肽（GSSG）。GSH是一种抗氧化剂，是某些酶的辅酶，可保护蛋白质分子中的-SH免遭氧化，保护巯基蛋白和酶的活性。激活多种含巯基酶等，从而促进糖、脂肪及蛋白质代谢；保护正常组织和器官。可用作保肝药物，用于美容、抗衰老等。白荻多肽美白胶囊

第六十七页，共一百六十页。

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO-

+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-Met-脑(Nao)啡肽

Leu-脑啡肽运动可以戒烟子宫壁肌肉收缩血管壁肌肉收缩第六十八页，共一百六十页。

L-Leu-D-Phe-L-Pro-L-Val

L-OrnL-Orn

L-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leu

短杆(Gan)菌肽S(环十肽)：抗生素类多肽，由细菌分泌的多肽，有时也都含有D-氨基酸和一些不常见氨基酸，如鸟氨酸（Ornithine,Orn）。返回节第六十九页，共一百六十页。放线菌素D：是肽的衍生物。通过(Guo)与DNA结合，阻碍RNA聚合酶的移动，抑制转录。第七十页，共一百六十页。二、蛋白质(Zhi)的结构层次P44第七十一页，共一百六十页。1953年F.Sanger花费了10年首先测定出牛胰岛素的氨基酸顺序，由此获得了1958年的诺贝尔化学奖。现在已经有(You)上万种不同蛋白质的一级结构被测定。（一）蛋白质的一级结构（primarystructure）第七十二页，共一百六十页。第七十三页，共一百六十页。（一）蛋白质(Zhi)的一级结构（primarystructure）蛋白质的一级结构的概念：多肽链的氨基酸顺序。多肽链内或链间二硫键的数目和位置。组成蛋白质的多肽链数目。P44其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。第七十四页，共一百六十页。（二）二级结(Jie)构（secondarystructure）1.定义多肽链的主链骨架本身在空间折叠和盘绕，形成规则或周期性的折叠构象，如α螺旋、β折叠等。RNase的某些二级结构P59第七十五页，共一百六十页。2.二级结构(Gou)的基本元件指示:

删除样本文档图标,并替换为工作文档图标，如下:在Word中创建文档.返回PowerPoint在“插入”菜单中选择“对象...”单击“从文件创建”定位“文件”框中的文件名确认选中“显示为图标”。单击“确定”选择图标从“幻灯片放映”菜单中选择“动作设置”单击“对象动作”，并选择“编辑”单击“确定”（1）α螺旋（2）β折叠（3）转角（4）无规卷曲Pauling获1954年诺贝尔奖第七十六页，共一百六十页。α螺(Luo)旋（helix）球棍式空间填充丝带P59简易图示第七十七页，共一百六十页。3.613螺(Luo)旋纵观侧面观第七十八页，共一百六十页。**3.613螺(Luo)旋第七十九页，共一百六十页。α螺旋的(De)手性第八十页，共一百六十页。其(Qi)他类型的螺旋4.416螺旋310螺旋第八十一页，共一百六十页。常见α螺旋（3.613螺旋）的结构特点：主链：蛋白质分子多为右手-螺旋。参(Can)数：螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基，两个aa之间的距离为0.15nm，直径0.5nm。氢键：肽链内氢键，氢键的取向几乎与轴平行，稳定螺旋结构。R基团位于外侧影响螺旋的形成和稳定。第八十二页，共一百六十页。影响α螺旋形成和稳定的(De)因素——R基团无氨基

连续同种电荷

连续R基团分支（如Thr、Ile）R基团太小（Gly）第八十三页，共一百六十页。(2)β折(Zhe)叠(sheet)

β折叠股β折叠片层2个以上具β折叠股相互平行排列，形成β折叠片层。P60Pauling提出β折叠简易图示第八十四页，共一百六十页。

平(Ping)行式反平行式第八十五页，共一百六十页。

(2)β折(Zhe)叠

主链：几乎完全伸展，呈锯齿状折叠构象。氢键：相邻肽段形成氢键，与链的长轴接近垂直。侧链：垂直于相邻两肽平面的交线，并交替分布在片层两侧类型：平行式(重复周期0.65nm)，通常疏水侧链分布在平面两侧

反平行式(重复周期0.7nm)，通常疏水侧链分布在平面一侧第八十六页，共一百六十页。

转角由4个aa残基组成，弯曲处的第i个氨基酸残基的-C=O和第i+3个残基的–N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。这类结构主要存在于球状蛋(Dan)白分子表面使肽链发生回折。β-转角模型还有α转角（i+4）、γ-转角（i+2）、π-转角（螺旋终止信号）P61第八十七页，共一百六十页。（4）无规卷曲(randomcoil)

无一定的规则,但对一定的球蛋白而言,特定的区域有特定的卷曲方式.这类有序的非重复结构常构成(Cheng)蛋白质的功能部位（5）β凸起（6）Ω环形（omiga）是近二十年提出的，早年认为是无规卷曲的部分有一定规律可循，外形和希腊字母Ω相似。第八十八页，共一百六十页。1.超(Chao)二级结构（super-secondarystructure））（三）三级结构部件（过渡性结构层次）

超二级结构指蛋白质中两个或多个具有二级结构的肽段在空间上相互接近，相互作用形成的二级结构聚合体，又称为模体（motif）。1973年Rossman和Rao提出分子较大的PrP63第八十九页，共一百六十页。超二级结(Jie)构花样P64左手超螺旋第九十页，共一百六十页。细胞色(Se)素C的αα结构细胞核抗原的βαβ结构纤溶酶原的ββ结构第九十一页，共一百六十页。2.结构(Gou)域（domain）概念：多肽链盘旋折叠成相对独立的紧密球状实体称为结构域。是球状蛋白的独立折叠单位。对于较大的蛋白质分子或者亚基，往往由两个或者两个以上相对独立的结构域缔合形成三级结构.P64肌钙蛋白C的两个结构域第九十二页，共一百六十页。细胞色素b乳(Ru)酸脱氢酶免疫球蛋白G全α结构

βαβ结构

全β结构

结构域P65第九十三页，共一百六十页。（四）球状蛋(Dan)白的三级结构（tertiarystructure）

P65肌红蛋白第九十四页，共一百六十页。1.概念：多肽链在二级结构基础上在空间盘(Pan)绕、折叠、卷曲而形成的复杂的空间构象称为蛋白质的三级结构。（四）球状蛋白的三级结构（tertiarystructure）

第一个被阐明其三级结构的Pr是：抹香鲸肌红蛋白三级结构，于1960年由Kendrew用X线衍射法阐明，P65第九十五页，共一百六十页。胰岛素分子的三级结(Jie)构第九十六页，共一百六十页。2.球状蛋白质三维结构特征含有几种类(Lei)型的二级结构元件三维结构具有明显而丰富的折叠层次是致密的球状或椭球状实体，小部分空腔80-90%疏水基团分布在内部，亲水残基暴露在分子表面。分子表面有空穴或裂沟，往往是活性部位。P66第九十七页，共一百六十页。1.概念由两条或两条以上具备独立三级结构的多肽链以次级键相互缔合，这样的聚集体为蛋白质的四级结构。其内容包括亚基的种类、数(Shu)目、空间排布及亚基间的作用。（五）四级结构（quarternarystructure）P67第九十八页，共一百六十页。2.亚基和单体亚基是具有四级结构的Pr的基本单元，通常由一条多(Duo)肽链组成，有时含两条以上的多(Duo)肽链，单独存在时一般没有生物活性。第九十九页，共一百六十页。仅由一个亚基组成，而无四级结构的(De)蛋白质称为单体蛋白；由两个或两个以上亚基组成的蛋白质统称为寡聚蛋白质，多聚蛋白质或多亚基蛋白质。4.同多聚体和杂多聚体（亚基种类）3.寡聚蛋白和单体蛋白（亚基数目）胰岛素二聚体血红蛋白（22）第一百页，共一百六十页。5.寡聚蛋白的变构(Gou)效应一个蛋白质与它的配体或其它蛋白质结合后，蛋白质的构象发生变化，导致其分子功能发生改变的现象称为变构效应。一个亚基与其配体结合后,能影响此寡聚体中其它亚基与其它配体的结合能力。小分子物质称为变构剂。返回节第一百零一页，共一百六十页。多肽链疏水作用力氢键二硫键离子键CH2OH

CH2OH范德华力维持蛋白质结构的作用力P56三、蛋白质(Zhi)结构的维持力量第一百零二页，共一百六十页。

离子键（盐键）

氢键

疏水(Shui)作用力

范德华力

共价键

非共价键

P56第一百零三页，共一百六十页。氢键的形(Xing)成连接在电负性很强的原子上的H（氢核几乎裸露），与另一电负性很强的原子之间产生静电吸引。氢供体：肽键中N上氢以及R基团上的氢氢受体：羰基O、侧链羟基O、Met的S在二级结构的形成中特别重要，如α螺旋、β折叠、β转角、β凸起，在三级和四级结构中也起一定作用。P9第一百零四页，共一百六十页。生物膜的存在可(Ke)能产生有“形态”的细胞，是生命存在的前提。疏水作用力第一百零五页，共一百六十页。指在介质水中疏水基团倾向聚集在一起(Qi)，以避开水的现象。在维持生物大分子的空间结构中有突出地位。驱动力是“熵效应”第一百零六页，共一百六十页。范德华力（又称分子作用力）产生于分子或原子之间的静电相互(Hu)作用，蛋白质中主要是非极性基团之间。离子键：带电荷基团之间的相互作用。第一百零七页，共一百六十页。二硫(Liu)键第一百零八页，共一百六十页。维系蛋白质分子的一级结构：肽(Tai)键、二硫键维系蛋白质分子的二级结构：氢键维系蛋白质分子的三级结构：疏水相互作用力等维系蛋白质分子的四级结构：疏水相互作用力等二硫键在稳定某些蛋白的构象起着重要作用（RNaseA）返回章第一百零九页，共一百六十页。一、Pr一级结(Jie)构与功能的关系二、Pr构象与功能的关系第四节蛋白质结构与功能的关系返回章第一百一十页，共一百六十页。一、Pr一级结(Jie)构与功能的关系1.蛋白质的变性和复性（核糖核酸酶）2.同种蛋白一级结构的改变导致分子病（镰刀型红细胞贫血）3.活性蛋白与其前体（胰岛素）4.同功能蛋白质一级结构的种属保守性与分子进化（细胞色素c）第一百一十一页，共一百六十页。7531种可(Ke)能连接方式中的1种核糖核酸酶的变性与复性经典实验P69第一百一十二页，共一百六十页。1961年，他证明了核糖核酸酶的变性复性实验证明了：蛋白质的氨基酸序列决定(Ding)其三维结构。1972年因核糖核酸酶分子结构的研究成果，Christian

Anfinsen获诺贝尔化学奖。第一百一十三页，共一百六十页。镰刀(Dao)型红细胞贫血的分子基础HbA:Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……HbS:Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys……β链12345678血红蛋白574个氨基酸残基P81荷负电的Glu变为疏水性的Val，使HbS分子表面的负电荷减少，亲水基团变为疏水基团，溶解度降低。第一百一十四页，共一百六十页。镰刀型红细胞贫血的分子(Zi)基础镰刀型红细胞贫血的分子基础镰刀型红细胞贫血病P81一级结构决定高级结构，并进而决定功能第一百一十五页，共一百六十页。前胰岛(Dao)素原胰岛素胰岛素原一级结构的局部断裂与蛋白质的激活

蛋白质原的部分肽链以特定的方式断裂后，才变为活性分子.第一百一十六页，共一百六十页。现在的认识：1.一级结构决定高级结构，并最(Zui)终决定蛋白质的功能。2.一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似。3.每种蛋白具有特定的结构，也具有特定的功能。相关蛋白结构异常导致疾病。返回节一、Pr一级结构与功能的关系第一百一十七页，共一百六十页。蛋白(Bai)质的别构效应肌红蛋白和血红蛋白的比较P73二者在亚基结构、与氧结合的机制以及许多其他与功能有关的特性方面有相似之处，也有不同之处。二、Pr高级结构与功能的关系第一百一十八页，共一百六十页。（一(Yi)）肌红蛋白和血红蛋白功能比较1.Mb（myoglobin）肌肉细胞中贮存氧气；从肌细胞质膜内表面结合氧，并运输到线粒体2.Hb（hemoglobin）血液红细胞中运输氧气，保证各种生理条件下，根据组织对氧的需求恰当地释放氧，因此受到更多调节因素的影响。P73第一百一十九页，共一百六十页。P79肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲(Qu)线Mb：贮存氧Hb：转运氧工作肌肉毛细血管中第一百二十页，共一百六十页。（二）肌红蛋白和血红蛋白的结构(Gou)比较1962年Kendrew和Perutz因测定Mb和Hb的高级结构获诺贝尔化学奖P73第一百二十一页，共一百六十页。1.相似的(De)1-3级结构（1）一级结构有不同：Mb一条肽链153个氨基酸残基；Hbα链141、β链146。每条链结合一分子血红素辅基。Hb的两种亚基只有18%（27个）氨基酸残基与Mb相同。（2）二级结构：8段α螺旋，螺旋间无规卷曲（3）三级结构相似：第一百二十二页，共一百六十页。MbHbαHbβ肌红蛋(Dan)白和血红蛋(Dan)白相似的三级结构同源蛋白的三级结构比一级结构更保守。

折叠成紧密球状分子，疏水侧链大部分布在分子内部，分子表面有一个疏水“口袋”，血红素从此处与HisF8形成配位键。第一百二十三页，共一百六十页。血红素辅基与氧(Yang)结合的机制2.与氧结合的机制血红素的结构第一百二十四页，共一百六十页。第一百二十五页，共一百六十页。铁原子与卟啉环平面相对位置(Zhi)的改变P75氧合时，铁原子被拉回卟啉环，卟啉环也由圆顶状变为平面形。同时牵动F螺旋，引发构象变化。第一百二十六页，共一百六十页。P75氧合导致卟啉环的变形(Xing)和F螺旋的牵引第一百二十七页，共一百六十页。四级结构：4个亚基(Ji)分布在四面体的4个角，链间以离子键结合，有中央空穴可结合其他配体。3.不同：Hb的四级结构P75第一百二十八页，共一百六十页。（三）Hb的(De)别构效应氧合后血红蛋白的构象变化：2个αβ二聚体之间相对移动发生错位、四级结构随之改变。构象的改变促进第二亚基的氧合。第一百二十九页，共一百六十页。P79肌(Ji)红蛋白和血红蛋白的氧合曲线工作肌肉毛细血管中第一百三十页，共一百六十页。Hb两种主要的构象态：

R态（氧合(He)Hb的优势构象）和T态（去氧Hb的优势构象）第一百三十一页，共一百六十页。T态(Tai)亚基间8对盐桥T态借助于盐桥被稳定。在4亚基间的8对盐键，它们的形成和断裂使整个分子的空间构象发生变化。P78第一百三十二页，共一百六十页。Pr的结构和(He)功能一级结构是基础高级结构直接决定功能但近年来发现了一些固有无折叠的蛋白质，它们松散存在但仍有活性。返回章第一百三十三页，共一百六十页。第五(Wu)节蛋白质的性质及研究方法一、Pr的理化性质二、Pr一级结构的测定三、Pr的分离、纯化四、Pr相对分子量的测定五、Pr含量的测定六、Pr纯度的鉴定第一百三十四页，共一百六十页。一、Pr的理(Li)化性质（一）紫外吸收（二）两性解离（三）胶体性质（四）沉淀反应（五）Pr变性（六）Pr水解（自学）（七）Pr的颜色反应（自学）P30第一百三十五页，共一百六十页。（一）紫外吸收

280nm（二）两性解离主要是可(Ke)解离的侧链基团。P31等电点等离子点:纯水中测定的等电点，Pr的特征常数。第一百三十六页，共一百六十页。1.蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质:如丁达尔现象；布郎运动；不能通过半透膜，因此可以应(Ying)用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。（三）胶体性质2.蛋白质胶体溶液的稳定性决定于：

质点的大小：1-100nm同种电荷的排斥力水化层P31第一百三十七页，共一百六十页。（1）盐析（2）pI沉淀：（3）有机溶剂（4）重金属（5）生物碱试剂和(He)某些酸（6）加热1.沉淀因素（四）Pr沉淀作用P31水化层同种电荷的排斥力水化层、降低介电常数pH大于pI时，带负电的Pr与其结合pH小于pI时，带正电的Pr与其结合热变性导致构象解体，疏水基团外露，破坏水化层。第一百三十八页，共一百六十页。在温和条件下，通过改变溶液的pH或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离。在沉淀过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以(Yi)重新溶解形成溶液，所以(Yi)称为非变性沉淀。2.可逆沉淀和不可逆沉淀在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。第一百三十九页，共一百六十页。（五）Pr变性作(Zuo)用蛋白质受某些物理或化学因素的影响，导致其高度有规律的高级结构丧失，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性(denaturation)。1.Pr变性的概念P68第一百四十页，共一百六十页。3.Pr变性的可(Ke)逆性4.Pr变性的指标（1）溶解度（2）黏度增加（3）生物活性（4）水解（5）结晶2.Pr变性的物理和化学因素（1）物理：加热、冷却、机械作用、辐射（2）化学：强酸、强碱、高浓度盐、尿素、重金属盐、有机溶剂、去污剂返回节第一百四十一页，共一百六十页。二(Er)、Pr一级结构的测定（一）间接法由核苷酸序列推定（二）直接法纯化目标蛋白（纯度>97%）1.确定肽链数目2.拆分多肽链