蛋白质的化学

蛋白质的化学第一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二蛋白质的结构与功能第二章StructureandFunctionofProtein第二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二一、什么是蛋白质？

蛋白质(protein)是由氨基酸(aminoacid)为单位,通过肽键连接而成的一类高分子含氮化合物，是生命的物质基础。第三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二二、蛋白质的生物学重要性1.蛋白质是生物体重要组成成分(最主要)分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体干重的45％，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。第四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二1）作为生物催化剂（酶）2）代谢调节作用(TRH)3）免疫保护作用:IgA,IgM,IgM,IgG;4）物质的转运和存储(Hb)5）运动与支持作用6）参与细胞间信息传递2.蛋白质具有重要的生物学功能3.氧化供能第五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第一节

蛋白质的分子组成第六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二组成蛋白质的元素

主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘。一.蛋白质的元素组成第七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

★各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。

由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数×6.25×1001/16%蛋白质元素组成的特点（凯氏定氮法）第八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二经测定,一血清标本的含氮量为10g/L,那么,蛋白质的浓度是(C)A、52.5g/LB、57.5g/LC、62.5g/LD、67.5g/LE、72.5g/L第九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

氨基酸——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-氨基酸（甘氨酸除外）。二.蛋白质结构的基本单位第十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式R第十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二一、氨基酸的分类根据R侧链基团解离性质的不同分为三大类：1.中性氨基酸——侧链基团在中性溶液中不发生解离，因而不带电荷的氨基酸。可分为：

a)非极性氨基酸:Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro,Phe（疏水作用，维系蛋白质三级结构）

b)极性氨基酸：Cys,Ser,Thr,Asn,Gln,Met，Tyr，Trp（表层,易溶于水）第十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二2.酸性氨基酸—Glu,Asp；侧链基团在中性溶液中解离后带负电荷的氨基酸。

3.碱性氨基酸—His,Arg,Lys；侧链基团在中性溶液中解离后带正电荷的氨基酸。第十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二非极性疏水性氨基酸极性中性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸（一）氨基酸的分类★20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:第十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二甘氨酸

glycine

Gly

G

5.97丙氨酸

alanineAlaA

6.00缬氨酸

valineValV

5.96亮氨酸

leucineLeuL

5.98

异亮氨酸

isoleucineIleI

6.02

苯丙氨酸

phenylalaninePheF

5.48脯氨酸

prolineProP

6.30非极性疏水性氨基酸目录第十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二色氨酸

tryptophanTrpW

5.89丝氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTyrY

5.66

半胱氨酸

cysteineCysC

5.07

蛋氨酸

methionine

MetM

5.74天冬酰胺

asparagineAsnN

5.41

谷氨酰胺

glutamineGlnQ

5.65

苏氨酸

threonineThrT5.602.极性中性氨基酸目录第十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22赖氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76组氨酸

histidineHisH

7.593.酸性氨基酸4.碱性氨基酸目录第十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二几种特殊氨基酸

脯氨酸（亚氨基酸）第十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

半胱氨酸+胱氨酸二硫键-HH第十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二八种营养必需氨基酸:人体不能自身合成,必需依赖食物供应的氨基酸,有缬氨酸(Val),亮氨酸(Leu),异亮氨酸(Ile),苯丙氨酸(Phe),色氨酸(Trp),蛋氨酸(Met),苏氨酸(Thr)以及赖氨酸(Lys).(口诀:借一俩本淡色书来)AA结构中含苯环,含S以及含OH的各有哪些氨基酸?第二十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二插播广告第二十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二课外题：

调查氨基酸/多肽类的药用功能和营养作用。Q1：初元是哪个公司产品？主要适用于何种人群？Q2：初元的主要成分可能是什么？第二十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二氨基酸的用途简介1.精氨酸：能降低肝脏机能严重障碍所致的高氨血症，对预防和推迟肝昏迷的到来有一定效果；2.天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗低钾症心脏病、肝病、糖尿病等。3.半胱氨酸：能促进毛发的生长，可用于治疗脱发；4.组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于心绞痛，心功能不全等疾病的治疗。（一）在医学上的应用第二十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二氨基酸与多肽*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。（一）肽(peptide)第二十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（二）食品工业上的应用1.营养强化剂（复合氨基酸口服液、注射液）；2.谷氨酸钠－味精；(中华料理店综合症)

3.天冬氨酸钠：可用于清凉饮料，能增加清凉感并使香味浓厚爽口；4.天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：

——甜味素APM第二十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键第二十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二*肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。*两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽……*肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。*由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽(polypeptide)。(分界..)第二十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第二十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二N末端：多肽链中有自由氨基的一端C末端：多肽链中有自由羧基的一端多肽链有两端*多肽链(polypeptidechain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。第二十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二N末端：多肽链中有自由氨基的一端C末端：多肽链中有自由羧基的一端多肽链有两端*多肽链(polypeptidechain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。第三十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二多肽链方向性第三十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二N末端C末端牛核糖核酸酶第三十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（二）几种生物活性肽

1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)第三十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二GSH过氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH还原酶NADPH+H+NADP+第三十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与体内多种氧化还原反应；保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH维持还原状态；维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细胞膜结构的破坏作用。解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用；转运氨基酸(谷胱甘肽循环)谷胱甘肽的生理功用：第三十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

体内许多激素属寡肽或多肽

神经肽(neuropeptide)2.多肽类激素及神经肽第三十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二种类较多，生理功能各异。多肽类激素主要见于下丘脑及垂体分泌的激素，如催产素（9肽）、加压素（9肽）、促肾上腺皮质激素（39肽）、促甲状腺素释放激素（3肽）。神经肽主要与神经信号转导作用相关，包括脑啡肽（5肽）、-内啡肽（31肽）、强啡肽（17肽）等。第三十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二蛋白质的分子结构

TheMolecularStructureofProtein

第二节第三十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二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)高级结构第三十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第四十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二★定义(primarystructure)蛋白质的一级结构指在蛋白质分子中,从N端至C端的氨基酸的排列顺序。一、蛋白质的一级结构主要的化学键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。第四十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二氨基酸与多肽*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。（一）肽(peptide)第四十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键第四十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二*肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。*两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽……*肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。*由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽(polypeptide)。(分界..)第四十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二N末端：多肽链中有自由氨基的一端C末端：多肽链中有自由羧基的一端多肽链有两端*多肽链(polypeptidechain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。第四十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二多肽链方向性第四十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。目录第四十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二二、蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中某一肽链或局部空间结构,即多肽链中主链原子的相对空间排列分布,并不涉及氨基酸残基侧链的构象

。定义

(secondarystructure)主要的化学键：

氢键

第四十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二主链与侧链由肽键和α-碳原子构成的多肽链骨架称为主链，伸展在外的R基团称为侧链。第四十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（一）肽单元(肽平面)•1901～1994•TheNobelPrizeinChemistry(1954)L.Pauling肽平面是构成二级结构的基础第五十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

肽键的C及N周围三个键角之和均为360°，说明都处于一个平面上，也就是说肽单位的六个原子基本上同处于一个平面，是一个刚性平面，这就是肽键平面。第五十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二参与肽键的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元(peptideunit)

。键长C-N=0.132nm第五十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第五十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第五十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

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)

第五十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二β-折叠β-转角α-螺旋无规卷曲第五十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二1.-螺旋（-helix）：第五十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二-螺旋是多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的有规律的螺旋构象，其结构特征为：⑴为一右手螺旋,螺旋每圈包含3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm，直径0.23nm⑵相邻2圈α螺旋间第1个肽单位的C=O与第4个肽单位的N-H形成氢键，氢键方向与螺旋纵轴平行，链内氢键是α螺旋稳定的主要因素⑶侧链基团位于螺旋外，其大小,形状及电荷均影响α螺旋稳定-螺旋的结构特征第五十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二影响-螺旋稳定的因素有：⑴极大的侧链基团（如苯丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸)

（存在空间位阻）；⑵连续存在的侧链带有相同电荷的氨基酸残基（同种电荷的互斥效应）；⑶有Pro等亚氨基酸存在（不能形成氢键）。第五十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二烫头发是怎么回事？第六十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

烫发：头发的基本成份是角质蛋白，角质蛋白由氨基酸组成，各种氨基酸原纤维通过螺旋式的结构相互缠绕交联,湿热情况下，涂上还原剂，头发在湿热情况下，α-螺旋被撑开，原来的二硫键破坏，形成了β构象。除去还原剂，涂上氧化剂，建立新的二硫键（但不是原来的连接方式），头发干燥后，回复α-螺旋，发生了卷曲。第六十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二2.-折叠第六十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二-折叠是由若干肽段或肽链排列起来所形成的扇面状片层构象，其结构特征为：⑴由若干条肽段或肽链平行或反平行排列组成片状结构；⑵主链骨架伸展呈锯齿状；⑶借相邻主链之间的氢键维系。氢键的方向与肽链长轴垂直(4)肽链中氨基酸的残基的R侧链分布在片层上下。-折叠的结构特征第六十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二-折叠的平行式与反平行式排列第六十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二R-基团太大时，-折叠不易形成（影响两肽段彼此靠近）。如：蚕丝蛋白中含有大量的-折叠，因为其结构中含有大量的Ala和Gly（其R-基团小）。第六十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二3.-转角（-turn）1243第六十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二-转角（-turn）是多肽链180°回折部分所形成的一种二级结构，其结构特征为：⑴主链骨架本身以大约180°回折;⑵回折部分通常由四个氨基酸残基构成;⑶构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的-NH基之间形成氢键来维系。

(4)常位于蛋白质分子表面，为蛋白质活性的重要空间结构部分

-转角的结构特征第六十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。

4.无规卷曲（randomcoil）第六十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（五）超二级结构(模块,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，被称为模体(motif)。

模体可视为三级结构的组成单位,是介于二级结构和三级结构之间的一个层次,属于一种过渡结构层次.第六十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

蛋白质分子中α-螺旋、β-折叠、β-转角等组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的二级结构组合体，其基本结合形式有:αα,ββ,βαβααβββαβΒαβαβ(Rossman折叠)第七十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二锌指结构(螺旋-折叠-折叠模体)第七十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第七十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二三、蛋白质的三级结构(tertiarystructure)蛋白质的三级结构是指整条多肽链所有原子的空间排布，不仅包括主链的构象，还包括各侧链形成的特定构象（结构域）。结构域（domain）:单个或多个超二级结构进一步集结形成在蛋白质分子空间结构中可明显区分的区域称为结构域。结构域又是蛋白质分子上的一个功能单位，亦可称为功能域。维持三级结构稳定的次级键包括:

氢键、离子键、疏水作用、vanderWaalsforce第七十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二目录第七十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二氢键（hydrogenbond）的形成常见于连接在一电负性很强的原子上的氢原子，与另一电负性很强的原子之间，如>C=O┅┅H-N<。第七十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

离子键（Ionicbond)离子键，又称为盐键是由带正电荷基团与带负电荷基团之间相互吸引而形成的化学键。在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。

第七十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

疏水键（hydrophobicinteraction）：非极性基团因避开水相而聚集在一起的作用力，这种力称为疏水键或疏水作用力。这种力导致蛋白质疏水氨基酸藏于分子内部。

范德华氏引力（vanderWaalsforce)

原子之间存在的相互作用力。第七十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

肌红蛋白(Mb)N端C端第七十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第七十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二三级结构的特征：含多种二级结构单元；有明显的折叠层次；是紧密的球状或椭球状实体；疏水侧链埋藏在分子内部，亲水侧链暴露在分子表面。分子表面有一空穴(活性部位)；第八十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二四、蛋白质的四级结构

（quaternarystructure）蛋白质的四级结构由两个或两个以上具独立三级结构的多肽链以非共价方式结合所形成的大分子间构象。其中上述指的具独立三级结构的多肽链称为亚基。亚基单独存在不具有生物活性。第八十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二四级结构特点⑴在具有四级结构蛋白质中，亚基单独存在无活性⑵不是所有的蛋白质都具有四级结构有些蛋白质只有三级结构也有生物活性⑶亚基间以次级键相连（疏水作用力为主）第八十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二均一四级结构:由相同的亚基构成的四级结构不均一四级结构:由不相同的亚基构成的四级结构,如Hb第八十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二血红蛋白的四级结构

第八十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第八十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二从一级结构到四级结构血红蛋白第八十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二蛋白质的一级结构是它的氨基酸序列蛋白质的二级结构是由氢键导致的肽链卷曲与折叠Primary

structureSecondary

structure第八十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二蛋白质的三级结构是多肽链自然形成的三维结构蛋白质的四级结构是亚基的空间排列Polypeptide

(singlesubunit

oftransthyretin)Transthyretin,withfour

identicalpolypeptidesubunitsTertiary

structureQuaternary

structure第八十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二根据分子形状进行分类：

1）球状蛋白；2）纤维状蛋白根据化学组成进行分类：

1）单纯蛋白；2）结合蛋白根据溶解度进行分离：

1）水溶性蛋白2）醇溶性蛋白3）不溶性蛋白。根据功能进行分类：酶蛋白、运输蛋白、结构蛋白五、蛋白质分类第八十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第3节蛋白质的结构与功能Section3TheRelationofStructureandFunctionofProtein.第九十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（一）一级结构是空间构象的基础

一、蛋白质一级结构与功能的关系牛核糖核酸酶的一级结构二硫键第九十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

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，无活性第九十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二1.一级结构不同，生物学功能各异。如：加压素与催产素(垂体后叶)

SS加压素H2N半胱酪苯丙谷胺天胺半胱脯精甘催产素H2N…………异亮………亮……………38(二)、蛋白质的一级结构与功能的关系

一级结构→空间构象→功能第九十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二2.一级结构中“关键”部分相同,其功能相同,关键部分发生改变,其生物活性也将发生改变。

相同的关键序列有相同的功能第九十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二Insulinofhuman第九十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二细胞色素c的一级结构与生物进化的关系：26个氨基酸残基不变蛋白质的结构与生物进化第九十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二3.一级结构变化与疾病的产生-------分子病如：镰刀状红细胞性贫血

Hb：6位Glu→Val第九十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二例：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”。第九十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构

二、蛋白质空间结构与功能的关系

目录第九十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二肌红蛋白包括二部分:1.珠蛋白:含153个氨基酸残基，为1条肽链2.血红素(辅基):卟啉环与Fe络合而成的。

卟啉环中心的铁原子有6个配位键，其中4个与四吡咯环的N原子相连，另2个沿垂直于卟啉环面的轴分布在环面的上下，这两个键合部位分别称为第5和第6配位.第5配位键与珠蛋白第93位His残基的咪唑N配位结合；第6配位键处于开放状态，是O2的结合部位。当第6位被O2分子所占据时，即为氧合肌红蛋白第一百页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第一百零一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二血红蛋白（Hb）存在于红细胞中，它的主要功能是在血液中结合并转运氧气。Hb由四个亚基所组成的,成人的血红蛋白亚基组成为α2β2.α-肽链有141个AA残基,β-肽链有146个AA残基,每个肽链都卷曲成球状,都有一个空穴容纳血红素,所以说一分子的Hb能结合4分子的O2第一百零二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二Hb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）血红蛋白的构象变化与结合氧

第一百零三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线第一百零四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二*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)第一百零五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第一百零六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二O2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。第一百零七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二O2结合Fe2+Fe2+进入卟啉环中带动相应的His带动F8螺旋肽链内部化学键发生改变亚基间结合改变（松驰）其它亚基与O2结合能力变强第一百零八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二变构效应(allostericeffect)蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。第一百零九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（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。第一百一十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二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、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。第一百一十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二疯牛病，羊瘙痒病

Kuru，CJD羊瘙痒病Madcow新几内亚Kuru病第一百一十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二典型的空泡，淀粉样斑块羊瘙痒病羊脑切片Kuru脑病理切片第一百一十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第一百一十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的PrP富含α-螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc，从而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折叠正常疯牛病第一百一十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第一百一十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二第四节蛋白质的理化性质与分离纯化ThePhysicalandChemicalCharactersandSeparationandPurificationofProtein第一百一十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二一.蛋白质分子的大小、形状及分子量测定

1.

一般分子量为104-106,通常分子量低于1万为多肽，而高于1万为蛋白质.

细胞色素C为12398,α-淀粉酶为97600，脲酶为483000，烟草花叶病毒蛋白为40ⅹ106。

2.形状:球形或纤维形(球形多为功能蛋白,纤维形多为一些结构蛋白)第一百一十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（一）蛋白质的两性电离

蛋白质是两性电解质，分子内既有游离氨基，又有游离羧基，同时又侧链基团如COOH、

ε-NH2、咪唑基、胍基等。在一定条件下，这些基团解离为带电基团，从而是蛋白质带电，所带电荷的性质和数量与可解离基团有关，也与溶液的pH值有关。

一、理化性质第一百一十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

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。

当pH>pI时蛋白质为阴离子，在电场中可向阳极移动；而当pH<pI时蛋白质作为阳离子，在电场中向阴极移动。第一百二十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（二）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。*蛋白质胶体稳定的因素水化膜颗粒表面电荷第一百二十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二+++++++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蛋白质颗粒的表面电荷和水化膜第一百二十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二(三).蛋白质的变性、复性*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（不包括肽键的断裂）

，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。第一百二十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二蛋白质的变性

正常结构

randam结构第一百二十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

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。第一百二十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二蛋白质变性的因素一、物理因素

1.加热：

加热是引起蛋白质变性的最常见因素，蛋白质热变性后结构伸展变形，第一百二十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二2.低温：

低温处理可导致某些蛋白质的变性，例如L-苏氨酸胱氨酸酶在室温下稳定，但在0℃不稳定；第一百二十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

3.机械处理：

有些机械处理如揉捏、搅打等，由于剪切力的作用使蛋白质分子伸展，破坏了其中的α一螺旋，使蛋白质网络发生改变而导致变性。面团的揉制就是典型的例子。第一百二十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二4.其它因素：

如高压、辐射等处理均能导致蛋白的变性。第一百二十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二二、化学因素

1.酸、碱因素：

大多数在特定的pH值范围内是稳定的，但在极端pH条下(强酸或强碱)，Pr分子内部的可离解基团受强烈的静电排斥作用而使分子伸展、变性。

第一百三十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二2.金属离子：

Ca2+、Mg2+离子是Pr分子中的组成部分，对稳定Pr构象起着重要作用除去Ca2+、Mg2+会大大地降低Pr对热、酶的稳定性；而Cu2+、Fe2+、Hg2+、Ag+等易与Pr分子中的-SH形成稳定的化合物，而降低蛋白质的稳定性。

第一百三十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

3.有机溶剂：

有机溶剂可通过降低Pr溶液的介电常数，降低Pr分子间的静电斥，导致其变性；或是进入蛋白质的疏水性区域，破坏蛋白质分子的疏水相互作用。这些作用力的改变均导致了蛋白质构象的改变，从而产生了变性。

第一百三十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二4.有机化合物：

高浓度的脲素和胍盐(4～8mol／L)会导致蛋白质分子中氢键的断裂，因而导致蛋白质的变性；而表面活性剂如十二烷基磺酸钠(SDS)能在蛋白质的疏水区和亲水区间起作用，不仅破坏疏水相互作用，还能促使天然蛋白分子伸展，所以是一种很强的变性剂。第一百三十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二5.还原剂：

巯基乙醇、半胱氨酸、二硫苏糖醇等还原剂能使Pr分子中存在的二硫键还原，从而改变蛋白质的构象。

总的说来,蛋白质的变性—般来讲是有利的，但在某些情况下是必须避免的，如酶的分离、牛乳的浓缩等过程蛋白正变性会导致酶的失活或沉淀生成。第一百三十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二变性蛋白质的性质改变：①物理性质：旋光性改变，溶解度下降，沉降率升高，粘度升高，光吸收度增加等；②化学性质：官能团反应性增加，易被蛋白酶水解。③生物学性质：原有生物学活性丧失，抗原性改变。

第一百三十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二蛋白质变性的可逆性：蛋白质在体外变性后，绝大多数情况下是不能复性的；如变性程度浅，蛋白质分子的构象未被严重破坏；或者蛋白质具有特殊的分子结构，并经特殊处理则可以复性。蛋白质变性意义：消毒，灭菌第一百三十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二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)。第一百三十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二

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，无活性第一百三十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（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,色氨酸和苯丙氨酸，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。第一百三十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二色氨酸、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。芳香族氨基酸的紫外吸收第一百四十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二（五）蛋白质的呈色反应⒈茚三酮反应(ninhydrinreaction)

在中性条件下蛋白质或多肽也能同茚三酮试剂发生颜色反应，生成兰色或紫红色化合物。茚三酮试剂与所有氨基酸均能反应。第一百四十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二⒉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，呈现紫色或红色，此反应称为双缩脲反应，这是蛋白质肽键特有的反应,氨基酸并无此反应.双缩脲反应可用来检测蛋白质的定性和定量分析，也可用于检测蛋白质的水解程度。第一百四十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二3.酚试剂反应在碱性条件下,蛋白质分子中的酪氨酸、色氨酸可与酚试剂中的磷钼钨酸发生反应,生成一种蓝色的化合物,颜色的深浅与蛋白质的含量成正比.此法是测定蛋白质浓度的常用方法.第一百四十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二(六)蛋白质沉淀反应定义：蛋白质在溶液中靠水化膜和电荷保持其稳定性，水化膜和电荷一旦除去，蛋白质溶液的稳定性就被破坏，蛋白质就会从溶液中沉淀下来，此现象即为蛋白质的沉淀作用。变性的蛋白质容易沉淀，但沉淀的蛋白质不一定变性。第一百四十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二①加高浓度的盐：中性盐（如硫酸铵）能使蛋白质发生可逆沉淀。盐析沉淀一般不引起变性。②加有机溶剂：乙醇、丙酮等能使蛋白质沉淀。③加热:制豆腐④加重金属盐：重金属盐（如醋酸铅）能使蛋白质发生不可逆沉淀。（牛奶解毒）⑤加某些酸（生物碱试剂）：生物碱试剂能使蛋白质发生沉淀。第一百四十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二1.6蛋白质的分离纯化与测定一、分离纯化蛋白质的意义

研究蛋白质的结构与功能：要求纯度高，不变性；提取活性的酶或蛋白质：必须保持天然活性状态；作为药物或食品添加剂：纯度要求一般。二、蛋白质分离纯化的一般步骤

原料的预处理→粗分级分离→细分级分离第六节、蛋白质的分离纯化第一百四十六页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二1.原料的选择：要求含待分离的蛋白质丰富，廉价，易得，容易收集，新鲜无腐败。2.原料的预处理：要求把蛋白质从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来,并保持原来的天然状态,不丢失生物活性.为此动物材料应先剔除结缔组织和脂肪组织,种子材料应先去壳去皮,然后选择适当的方法,将组织和细胞破碎以获得蛋白质抽提液.3.粗分级分离：常用盐析法、有机溶剂分级分离、等电点沉淀法。4.细分级分离：也就是样品的进一步纯化.纯化方法：电泳法、凝胶过滤法、离子交换层析、吸附层析法、亲和层析等。第一百四十七页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二(一)根据溶解度不同的分离方法影响蛋白质溶解度的外部因素主要有:①溶液的PH值②离子强度③介电常数④温度内部因素:如氨基酸的组成,极性基团和非极性基团的多少等第一百四十八页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二阴极阳极pH=pIpH<pIpH>pI带正电荷带负电荷净电荷为零导电率溶解度渗透压粘度达到最低1.等电点沉淀和PH控制原因:在等电点时，蛋白质分子以双极离子存在，总净电荷为零,颗粒无电荷间的排斥作用,易凝集成大颗粒，因而最不稳定，溶解度最小，易沉淀析出。

电泳分离沉淀分离……第一百四十九页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二pH=pI溶解度最小等电点沉淀与分离大部或全部沉淀下来pH<pI或

pH>pI仍留在溶液中蛋白质的分离沉淀出来的蛋白质可保持天然构象，能再溶解于水并具有生物活性。第一百五十页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二2.盐析沉淀①盐离子电荷的中和作用，使蛋白质溶解度下降；②盐离子与蛋白质分子争夺水分子，降低了用于溶解蛋白质的有效水量，减弱了蛋白质的水合程度，破坏了蛋白表面的水化膜，导致蛋白质溶解度下降；第一百五十一页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二３．低温有机溶剂沉淀法①破坏蛋白质的水化膜②改变了介质的介电常数４．温度对蛋白质溶解度的影响在一定的温度范围内，约０～４０℃，大部分球状蛋白质的溶解度随温度的升高而升高（但ＨＢ例外），在４０℃以上，大多蛋白质开始变性，因此蛋白质的分离一般在０℃或更低温度进行第一百五十二页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二１．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

利用正压或离心力强行使水和小分子溶质通过半透膜，而蛋白质被截留在膜上，以达到浓缩蛋白质溶液的目的。（二）根据分子大小不同的分离纯化方法第一百五十三页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二２．层析层析(chromatography)分离蛋白质的原理待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。第一百五十四页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二蛋白质分离常用的层析方法*离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。凝胶过滤(gelfiltration)又称分子筛层析，利用各蛋白质分子大小不同分离。第一百五十五页，共一百六十八页，编辑于2023年，星期二目录第一百五十六页，共一