蛋白质化合物

关于蛋白质化合物第1页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三学习要求1.了解蛋白质生物功能、分类。2.了解氨基酸分类、结构、重要化学反应和分离、分析方法，重点弄清楚它的两性性质,pI和pK。3.弄清楚蛋白质的一级结构及其序列分析方法。了解二、三和四级结构基本概念。4.了解蛋白质的重要理化性质。5.了解蛋白质分离、纯化方法及其理论依据。6.有那些结合蛋白？它们的分布、特性和生物功能。返回第2页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的生物学功能蛋白质作为生命现象的物质基础之一，构成一切细胞和组织结构的最重要的组成成分，具有重要的生物学功能。（一）酶的催化功能（二）调节功能：调节蛋白质包括激素、受体、毒蛋白等（三）结构功能（四）运输功能（五）免疫作用（六）运动功能（七）储藏功能：酪蛋白、卵清蛋白（八）生物膜功能返回第3页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的概念1、蛋白质的基本组成单位主要组成元素为碳、氢、氧、氮有的还含有硫、磷、碘或金属元素（如铁、铜、锌等）

平均含氮量16％氨基酸返回第4页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的分类蛋白质常见分类方法返回1．根据蛋白质的化学组成简单蛋白质和结合蛋白质2．根据蛋白质的溶解性和组成分类表3．根据蛋白质分子形状球状蛋白质和纤维状蛋白质4．根据蛋白质生物功能活性蛋白质和非活性蛋白质第5页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三类别特点及分布举例简单蛋白质清蛋白溶于水，需饱和硫酸铵才能沉淀。广泛分布于一切生物体中。血清清蛋白、乳清蛋白球蛋白微溶于水，溶于稀盐溶液，需半饱和硫酸铵沉淀。分布普遍。血清球蛋白、肌球蛋白、大豆球蛋白等谷蛋白不溶于水、醇及中性盐溶液，易溶于稀酸或稀碱。各种谷物中。米谷蛋白、麦谷蛋白醇溶谷蛋白不溶于水及无水乙醇，溶于70％～80％乙醇中。玉米蛋白精蛋白溶于水及稀酸，不溶于氨水，是碱性蛋白，含His、Arg多。蛙精蛋白组蛋白溶于水及稀酸，能溶于氨水，碱性蛋白，含His、Lys多。小牛胸腺组蛋白硬蛋白不溶于水、盐、稀酸或稀碱溶液。分布于动物体内结缔组织，毛、发、蹄、角、甲壳、蚕丝、腱等。角蛋白、胶原、弹性蛋白、丝心蛋白等结合蛋白质核蛋白与核酸结合，存在于一切细胞中。核糖体、脱氧核糖核蛋白体脂蛋白与脂类结合而成，广泛分布于一切细胞中。卵黄蛋白、血清-脂蛋白、细胞中的许多膜蛋白糖蛋白与糖类结合而成。粘蛋白、-球蛋白、细胞表面的许多膜蛋白等磷蛋白以丝、苏氨酸残基的-OH与磷酸成酯键结合而成，广泛存在于乳、蛋等中。酪蛋白、卵黄蛋白血红素蛋白辅基为血红素。血红蛋白、细胞色素、叶绿蛋白等黄蛋白辅基为FAD或FMN。琥珀酸脱氢酶、D-氨基酸氧化酶等金属蛋白与金属元素直接结合。铁蛋白、乙醇脱氢酶(含锌)、黄嘌呤氧化酶(含钼、铁)返回第6页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三4.2氨基酸氨基酸的结构氨基酸的理化性质氨基酸的分离分析氨基酸的制备与应用氨基酸的分类返回蛋白质水解是产生氨基酸的手段第7页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质水解是产生氨基酸的手段1、酸水解：5至10倍20%HCl回流16至24小时，破坏全部色氨酸以及部分含羟基氨基酸。2、碱水解：所有氨基酸产生外消旋。3、酶水解：反应条件温和，不破坏色氨酸也不产生外消旋，但副产物多。返回第8页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的结构氨基酸是氨基取代的羧酸。氨基酸结构通式:第9页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的结构α-氨基酸有两种构型：D构型和L构型蛋白质是由廿种基本氨基酸组成的，全是L型。氨基酸的构型是与甘油醛或乳酸相比较而决定的。凡是与L-甘油醛(或L-乳酸)构型相同的，就定义为L-氨基酸反之为D-氨基酸第10页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的结构返回甘油醛丙氨酸第11页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类根据氨基酸R基团极性分类根据侧链基团的化学结构分类根据生物体的需要分类非编码氨基酸非蛋白氨基酸第12页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类——根据氨基酸R基侧链的极性非极性、疏水R基团氨基酸甘氨酸丙氨酸脯氨酸缬氨酸亮氨酸异亮氨酸甲硫氨酸第13页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类——根据氨基酸R基侧链的极性极性、R基团不带电荷的氨基酸丝氨酸苏氨酸半胱氨酸天冬酰胺谷氨酰胺第14页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类——根据氨基酸R基侧链的极性芳香族R基团氨基酸苯丙氨酸酪氨酸色氨酸第15页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类——根据氨基酸R基侧链的极性赖氨酸精氨酸组氨酸

R基团带正电荷的氨基酸第16页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类——根据氨基酸R基侧链的极性

R基团带负电荷的氨基酸天冬氨酸谷氨酸第17页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类根据氨基酸R基侧链的极性，可将氨基酸分为疏水性氨基酸（非极性氨基酸）亲水性氨基酸（极性氨基酸）不带电荷的极性氨基酸带正电荷的碱性氨基酸带负电荷的酸性氨基酸AlaValIleLeuProMetpheTrpSerThrTyrAsnGlnCysGlyLysArgHisAspGlu第18页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类根据生物体的需要，可将氨基酸分为必需氨基酸半必需氨基酸非必需氨基酸Lys

ValIleLeupheMetTrpThr

ArgHis其余氨基酸第19页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类非编码氨基酸属于氨基酸的衍生物，也称为修饰氨基酸。如：胱氨酸、羟赖氨酸、羟脯氨酸、L-甲状腺素等——非编码氨基酸第20页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分类不是蛋白质的组成成分以游离或结合的形式存在于生物界大都是常见氨基酸的衍生物还有些是β-,γ-,δ-,和D-型氨基酸一些是代谢中间产物，如瓜氨酸、鸟氨酸；γ-氨基丁酸等返回——非蛋白质氨基酸第21页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三胱氨酸返回第22页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三羟脯氨酸与羟赖氨酸返回第23页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的理化性质氨基酸的一般物理性质氨基酸的酸碱性质氨基酸的光吸收性氨基酸的化学反应返回第24页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的一般物理性质α氨基酸为无色晶体，不同氨基酸其晶体形状不相同。氨基酸熔点一般在200～300℃。氨基酸溶于水，但溶解度各不相同。能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂中。各种氨基酸有不同的味感，如甘氨酸具有甜味，谷氨酸呈酸味，其单钠盐呈鲜味。除甘氨酸外，每种氨基酸都有旋光性和一定的比旋光度。返回第25页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的酸碱性质氨基酸在水溶液中或在晶体状态时主要时以两性离子的形式存在。第26页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的酸碱性质2个概念：氨基酸的等电点pI

氨基酸的可解离基团的pK值以谷氨酸为例：pI=½(pK1+pKR)=½(2.19+4.25)=3.22第27页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的酸碱性质氨基酸的每一功能基团可被酸碱所滴定，可根据氨基酸的滴定曲线来推算pK值。第28页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的酸碱性质结论：高于等电点的任何pH值，氨基酸带有净负电荷，在电场中将向正极移动。低于等电点的任何pH值，氨基酸带有净正电荷，在电场中将向负极移动。在一定pH值范围内，氨基酸溶液的pH值离等电点愈远，氨基酸携带的净电荷数愈大。返回第29页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的光吸收性芳香族氨基酸在pH8时紫外吸收光谱色氨酸酪氨酸第30页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的光吸收性芳香族侧链有紫外吸收，所以280nm处光吸收值的测定，是定量蛋白质浓度最常用的方法。紫外吸收性受溶液pH的影响返回第31页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的化学反应(1)与茚三酮反应

α-氨基酸与水合茚三酮试剂共热，可发生反应，生成蓝紫化合物。第32页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的化学反应

茚三酮与脯氨酸和羟脯氨酸反应则生成黄色化合物，其结构如下所示：反应生成的化合物的颜色深浅程度以及CO2生成量，均可作为氨基酸定量分析依据。第33页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的化学反应(2)与亚硝酸反应含游离α-氨基的氨基酸能与亚硝酸起反应，定量放出氮气，氨基酸被氧化成羟酸。含亚氨基的脯氨酸则不能与亚硝酸反应。VanSlyke(文斯莱克)氨基氮测定法——测定N2的体积，即可算出氨基酸的含量。第34页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三凯氏定氮法样本的分解：蛋白质+H2SO4→(NH4)2SO4(aq)+CO2(g)+SO2(g)+H2O(g)铵盐的分解：(NH4)2SO4(aq)+2NaOH→Na2SO4(aq)+2H2O(l)+2NH3(g)氨的固定：B(OH)3+H2O+NH3→NH4++B(OH)4–反滴定：B(OH)3+H2O+Na2CO3→NaHCO3(aq)+NaB(OH)4(aq)+CO2(g)+H2O第35页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的化学反应(3)与甲醛反应氨基酸在溶液中有如下平衡：甲醛滴定法，不仅用于测定氨基酸含量，也常用来测定蛋白质水解程度。第36页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的化学反应(4)与荧光胺反应氨基酸可与荧光胺反应，产生荧光产物，可用荧光分光光度计测定氨基酸含量。返回第37页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的分离分析1．纸层析法：根据溶解度不同分离2．薄层层析法：根据吸附性不同分离3．离子交换柱层析法4．高效液相层析法5．纸电泳返回第38页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的制备与应用(一)氨基酸的制备制备氨基酸有4种途径：从蛋白质水解液中分离提取，适宜于中小规模的生产应用发酵法大规模生产氨基酸利用酶反应直接制取各种氨基酸有机合成法第39页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸的制备与应用(二)氨基酸的应用氨基酸不仅是蛋白质的基本组成，而且对生物体还具有其他特殊的生理作用，参与许多代谢作用，不少已用来治疗疾病。氨基酸可用于食品强化剂、调味剂、着色剂、甜味剂和增味剂。如谷氨酸钠盐、赖氨酸。氨基酸用于饲料添加剂，主要是甲硫氨酸、赖氨酸。氨基酸及其衍生物与皮肤成分相似，有调节皮肤pH值和保护皮肤的功能，现已广泛用以配制各种化妆品。聚谷氨酸因性质上接近角蛋白，被开发作为人造革的涂料，使人造革具备天然皮革的特点。返回第40页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三4.3肽返回肽的基本概念生物活性肽第41页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽的基本概念一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸α-氨基脱水缩合的化合物叫做肽。氨基酸之间通过酰胺键（蛋白质化学中将这类酰胺键专称为肽键）连接而成。N端C端第42页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三寡肽——10个以下氨基酸组成的肽以二肽为例肽键-CO-NH-第43页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三寡肽——10个以下氨基酸组成的肽

二肽：由两个氨基酸组成的肽二肽举例肌肉中存在的鹅肌肽和肌肽都是二肽，前者是β-丙氨酰-1-甲基组氨酸，后者是β-丙氨酰组氨酸，它们在骨骼肌中含量很高。第44页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三多肽——10~50个氨基酸组成的肽肽链中的氨基酸由于参加肽键的形成，已经不是原来完整的分子，因此多肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。肽键链状结构第45页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三多肽——10~50个氨基酸组成的肽在开链肽的N端和C端可以有游离的α氨基和α羧基，而有的开链肽的N端或C端的游离的α氨基或α羧基被别的基团结合(如烷基化、酰化等)或N端残基自身环化。例如：促甲状腺素释放激素的N端残基是谷氨酸，此残基易于自身环化成焦谷氨酰基(α氨基与谷氨酸的γ羧基脱水缩和而成)。第46页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽的命名多肽化合物的名称，通常按照肽内氨基酸残基的排列顺序，以残基名称（如某某氨酰）从N端依次阅读到C端，并以C端残基全名结束肽的名称。例如：下列五肽命名为丙氨酰谷氨酰亮氨酰缬氨酰组氨酸氨基末端羧基末端返回第47页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三生物活性肽谷胱甘肽激素抗菌肽神经肽生物的生长、发育、细胞分化、大脑活动、肿瘤病变、免疫防御、生殖控制、抗衰老、生物钟规律及分子进化等均涉及到活性肽。生物活性肽是机体内传递信息、调节代谢和协调器官活动的重要化学信使。返回第48页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三谷胱甘肽它的分子中有一个特殊的γ肽键，是由谷氨酸的γ羧基与半胱氨酸的α氨基缩合而成。由于GSH中含有一个活泼的巯基很容易氧化，二分子GSH脱氢以二硫键相连成氧化型的谷胱甘肽(GSSG)。返回还原型谷胱甘肽（GSH）氧化型谷胱甘肽（GSSG）第49页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三谷胱甘肽的重要生理功能：维护蛋白质活性中心的巯基参与二硫化合物相互转化某些酶的辅酶，在体内氧化还原过程中起重要的作用第50页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三神经肽脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Met甲硫氨酸脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu亮氨酸脑啡肽内啡肽强啡肽A：17肽P-物质：11肽返回第51页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三激素GlyGly返回第52页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三抗菌肽NH2返回第53页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三4.4蛋白质的分子结构蛋白质的一级结构蛋白质的二级结构蛋白质的三级结构蛋白质的四级结构共价结构空间结构返回维持蛋白质分子构象的化学键蛋白质构象的研究方法第54页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的一级结构一级结构：组成多肽链的氨基酸残基的连接方式(包括肽键和二硫键)和排列顺序。二硫键：第55页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽键的测定：双缩脲反应：第56页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质一级结构的测定氨基酸组成分析氨基酸末端分析蛋白质中肽链的拆离肽链的部分降解及肽片断的分离肽段氨基酸顺序测定及肽段重叠返回二硫键与酰胺基的定位第57页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸组成分析返回第58页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三氨基酸末端分析N-末端分析二硝基氟苯（FDNB法）二甲基氨基萘磺酰氯法（DNS-Cl法）异硫氰酸苯酯法（Edman法）肼解法羧肽酶法C-末端分析返回第59页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三异硫氰酸苯酯法(Edman法)返回第60页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肼解法返回第61页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三羧肽酶法根据氨基酸释放的动力学曲线，可确定该肽链的C端氨基酸顺序。主要方法返回第62页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质中肽链的拆离肽链间的结合非共价键连接的多肽链通过二硫键连接的多肽链温和条件下可以解离需要较强的条件将二硫键切断还原法氧化法血红蛋白(四聚体)烯醇化酶(二聚体)胰岛素免疫球蛋白等第63页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三还原法将二硫键还原成巯基蛋白质中肽链的拆离第64页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三还原法为防止巯基重新氧化，可用碘乙酸、碘乙酰胺等使其烷化蛋白质中肽链的拆离第65页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质中肽链的拆离氧化法二硫键用过甲酸氧化为磺酸基而拆开返回第66页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽链的部分降解及肽片断的分离化学裂解法酶水解法溴化氰法羟胺法第67页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽链的部分降解及肽片断的分离溴化氰法

溴化氰对甲硫氨酸羧基形成的肽键特异第68页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽链的部分降解及肽片断的分离羟胺法羟胺能专一地裂解Asn-Gly的肽键，酸性条件下裂解Asn-Pro肽键。第69页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽链的部分降解及肽片断的分离酶水解法常用的酶：胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶胃蛋白酶嗜热菌蛋白酶等优越性：专一性较高水解效率较高返回第70页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽段氨基酸顺序测定及肽段重叠Edman降解法DNS-Edman方法DABITC/PITC双耦合法成功用于微量序列分析顺序分析最主要的方法使测定灵敏度，进一步提高返回第71页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三二硫键与酰胺基的定位二硫键的定位

将含二硫键的肽段进行酶解，分离出含二硫键的肽，对该肽进行氧化或还原，切断二硫键，生成二个小肽段，将这两个小肽段与原肽链氨基酸顺序进行比较，即可确定二硫键位置。酰胺基位置的确定

用酸处理含酰胺基的肽链，使其产生游离的NH3和-COOH。测出NH3的数量和可能形成的-COOH的数量(不包括C端)，如两者相等，就可以确定酰胺基的位置。返回第72页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中多肽链骨架的折叠方式，包括α螺旋、β折叠和β转角等。多肽主链的基本结构二级结构的基本构象返回超二级结构结构域第73页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三多肽主链的基本结构X射线衍射法肽链的键长和键角图肽链中的二面角φ和ψ二面角决定肽链的构象返回第74页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三X射线衍射法天然的蛋白质分子并不是一条走向随机的松散肽链，每一种都具有自己特定的空间结构。线性的多肽链在空间中折叠成特定的三维结构，这种空间结构通常称为蛋白质的高级结构或分子构象。肽键不能自由转动，具有部分双键性质。酰胺平面，也叫肽平面，多为反式。返回第75页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽链的键长和键角图X射线衍射法可以测定蛋白质化学结构的键长键角返回第76页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三肽链中的二面角φ和ψ二面角二面角可以在0o—+180o范围内变动。通过二面角的旋转，多肽链可以形成各种各样的折叠方式。φ角——绕Cα

-N键旋转的角度ψ角——绕Cα-C键旋转的角度返回第77页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三二面角决定肽链的构象肽链中φ和ψ这一对二面角决定了相邻的两个酰胺平面所有原子在空间上的相对位置，就决定了肽链的构象。

二面角（φ、ψ）所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中非键合原子之间的接近有无障碍。返回第78页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三二级结构的基本构象α螺旋β折叠转角结构无规卷曲返回氨基酸与蛋白质二级结构的关系第79页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三α螺旋俯视图返回第80页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三α螺旋α螺旋结构主要特点：1、多肽主链沿“中心轴”螺旋上升，每3.6个氨基酸上升一圈，螺距0.54nm；2、相邻螺圈之间形成链内氢键；3、R侧链在螺旋的外侧；4、天然蛋白质的α螺旋结构多为右手螺旋。右手型α螺旋结构模型第81页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三β

折叠β

折叠结构主要特点：1、肽链几乎是完全伸展的；0.36nm/氨基酸残基2、肽链呈锯齿状，按层平行排列，肽平面呈片状，称为折叠片；3、相邻肽链上的-CO-与-NH-形成氢键，氢键几乎垂直于肽链；4、肽链的R基团在肽平面的上下交替出现；5、折叠片有平行与反平行两种。第82页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三β

折叠平行β折叠第83页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三β

折叠反平行β折叠第84页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三β

折叠β折叠片返回第85页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三转角结构转角结构通常负责各种二级结构单元之间的连接作用，它对于确定肽链的走向起着决定性的作用。β

转角第86页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三无规卷曲无规卷曲：多肽链主链不规则随机盘曲形成的构象。球蛋白分子中，往往含有较多的无规卷曲，它使蛋白质肽链从整体上形成球状构象。无规卷曲与生物活性有关，对外界理化因子极为敏感。返回第87页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三各类氨基酸与蛋白质二级结构关系返回第88页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三超二级结构超二级结构是指二级结构的基本结构单位（α螺旋、β折叠等）相互聚集，形成有规律的二级结构的聚集体。αα（α螺旋组合）βXββ

ββ（β折叠组合）第89页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三超二级结构(1)α

α(2)βXβ第90页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三超二级结构(3)βββ

A.β

迂回B.希腊钥匙C.双希腊钥匙第91页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三结构域结构域的定义多肽链上由相邻二级结构单元联系而成的局部性区域。是多肽链的独立折叠单位。结构域的大小变化很大。常见的范围在100-200个残基之间。最突出的例子：免疫球蛋白第92页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三结构域木瓜蛋白酶内的2个结构域彼此很不相同第93页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三结构域弹性蛋白酶内的2个结构域彼此非常相似返回第94页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构指多肽链中所有氨基酸残基的空间关系，其具有二级结构或结构域。第95页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三球状蛋白质分子的三级结构一条多肽链通过部分的α螺旋、β折叠、β转角、无规卷曲而形成紧密的球状构象。大多数非极性侧链（疏水基团）总是埋藏在分子内部，形成疏水核大多数极性侧链（亲水基团），总是暴露在分子表面，形成一些亲水区。为什么有些极性氨基酸可以存在于球形蛋白质的内部？如Ser,Arg等。第96页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三球型蛋白质的活性中心例：肌红蛋白的三级结构返回在球状蛋白质表面，往往有一内陷的疏水的空穴（裂隙、凹槽），能够容纳一或二个小分子配件或大分子配体的一部分，它常常是蛋白质活性中心。维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。第97页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构是由两条或两条以上各自独立具有三级结构的多肽链（亚基）通过次级键相互缔合而成的蛋白质结构。返回第98页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三维持蛋白质分子构象的化学键维持蛋白质分子构象的化学键有氢键疏水键范德华力盐键二硫键等返回第99页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三三级结构示意图。在折叠蛋白质中，二级结构元件折叠成为一个紧密的、近乎坚硬的物体，由极性和非极性基团都参与的弱相互作用所稳定。蛋白质周围的水分子层第100页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质构象的研究方法测定蛋白质在溶液中的整体或部分构象蛋白质分子全部空间结构的测定返回荧光光谱紫外差吸收光谱近紫外圆二色性光谱分析X射线晶体衍射多维核磁共振方法(NMR)第101页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三作用力总结一级结构：共价键二级结构：氢键三级结构：离子键疏水作用范德华力氢键四级结构：疏水作用二硫键离子键第102页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三4.5蛋白质的分子结构与功能的关系分子构象与功能的关系蛋白质的一级结构决定高级结构氨基酸残基α－螺旋多肽链亚基组合一级结构二级结构三级结构四级结构返回第103页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的一级结构决定高级结构核糖核酸酶的可逆变性非折叠态，无活性，二硫键被还原而生成半胱氨酸残基除去尿素和巯基乙醇天然有催化活性状态，重新形成合适的二硫键第104页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的一级结构决定高级结构蛋白质前体的激活1.血液凝固的生化机理：动物体在受到创伤而流血时，凝血因子前体在其它因子的作用下被激活，进而使纤维蛋白原F转变为纤维蛋白f（涉及一级结构变化），最终成为不溶性的纤维蛋白，使血液凝固。第105页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三胰蛋白酶原激活过程第106页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三图4-25牛胰岛素原的激活第107页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的一级结构决定高级结构同功蛋白质氨基酸的种族差异胰岛素来源氨基酸序列的部分差异A8A9A10B30人苏丝异亮苏猪苏丝异亮丙狗苏丝异亮丙兔苏丝异亮苏牛丙丝缬丙羊丙甘缬丙马苏甘异亮丙抹香鲸苏丝异亮丙第108页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的一级结构决定高级结构不同生物细胞色素C的氨基酸差异生物名称与人不同的氨基酸数目生物名称与人不同的氨基酸数目黑猩猩0响尾蛇14恒河猴1海龟15兔9金枪鱼21袋鼠10狗鱼23鲸10果蝇25牛、猪、羊10小麦35狗、驴11粗糙链孢霉43马12酵母44鸡13第109页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的一级结构决定高级结构同功蛋白中氨基酸序列差异与分子病——例：镰刀型红细胞贫血症正常红细胞与镰刀形红细胞第110页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的一级结构决定高级结构镰刀型红细胞贫血症分子基础HbA:Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……COOHHbS:Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys……COOHβ链12345678结果：负电荷的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，使HbS分子聚合，溶解度降低，红细胞变形，呈镰刀状，并易于破裂溶血。治疗：体外，KCNO共价修饰β链N端Val残基，使亲水性增加，可防止HbS分子间的缔和。返回第111页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三分子构象与功能的关系变构现象——肌红蛋白与血红蛋白第112页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三分子构象与功能的关系变构现象——肌红蛋白与血红蛋白返回肌红蛋白和血红蛋白的氧合曲线第113页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三变构效应蛋白质分子的一个亚基与其效应物结合后发生构象变化，引起相邻亚基的构象变化，使生物活性提高（或降低）的效应，通称为变构效应（或别构效应）。凡具有变构效应的蛋白质称为变构蛋白第114页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三4.6蛋白质的性质及分离纯化胶体性质

——1.透析；2.盐析；3.凝胶过滤酸碱性质

——1.等电点沉淀；2.离子交换层析；3.电泳水化层双电层-氨基

-羧基

第115页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质溶液稳定的因素水化层：蛋白质分子表面的亲水基团如－NH2、－COOH、－OH、－CONH2等，在水溶液中能与水分子起水化作用，使蛋白质分子表面形成一个水化层。双电层：蛋白质分子表面上的可解离基团，在适当的pH条件下，都带有相同的净电荷，与其周围的反离子构成稳定的双电层。第116页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三破坏水化层：高浓度的中性盐与蛋白质分子争夺水分子，减弱了蛋白质的水合程度（失去水化膜），使蛋白质的溶解度降低；破坏双电层：盐离子所带电荷部分地中和蛋白质分子上的电荷，使其净电荷为零，也促使蛋白质沉淀；根据蛋白质溶解度不同的分离方法

——盐析法

第117页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三有机溶剂沉淀法是向水溶液中加入一定量亲水性的有机溶剂，降低溶质的溶解度，使其沉淀析出的分离纯化方法。引起水溶液极性减小，使两性电解质在溶液中的溶解度降低；使蛋白质胶体因其水化层受到破坏而变得非常不稳定，致使蛋白质产生沉淀。根据蛋白质溶解度不同的分离方法

——有机溶剂沉淀法

第118页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的变性某些物理或化学因素的作用可以破坏蛋白质分子中的次级键，从而破坏蛋白质的螺旋或折叠状态，使其构象发生变化，引起蛋白质的理化性质改变和生物功能丧失，这种现象称蛋白质变性。蛋白质变性后，二、三级以上的高级结构发生改变或破坏，但共价键不变，一级结构没有破坏。第119页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三蛋白质的变性变性蛋白质与天然蛋白质最明显的区别是生物学活性丧失各种理化性质的改变，如结晶能力丧失、溶解度降低、分子不对称性及粘度增加、容易被蛋白水解酶水解等第120页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三几个概念蛋白质经某种因素作用后发生变性，一旦除去变性因素后可恢复原有的理化性质和生物功能，这种现象称为可逆变性。变性的蛋白质分子恢复其天然形式的现象，称之为复性。许多蛋白质变性时破坏严重，则不能再恢复原来的构象和功能，被称为不可逆变性。蛋白质分子凝聚从溶液中析出的现象称为蛋白质沉淀。第121页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三解毒第122页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三调节溶液的pH值至溶质的等电点，就可能把该溶质从溶液中沉淀出来，这就是等电点沉淀。等电点沉淀适合于那些溶解度在等电点时较低的两性电解质。根据蛋白质溶解度不同的分离方法

——等电点沉淀

第123页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三根据蛋白质分子大小的差别进行分离纯化

——透析利用胶体对半透膜（如火棉胶、玻璃纸、肠衣等薄膜）的不可渗透性，可将蛋白溶液内低分子的杂质与蛋白质分离开，以达到纯化蛋白质的目的。根据这一原理采用的方法称为透析法。第124页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三根据蛋白质分子大小的差别进行分离纯化

——凝胶过滤第125页，讲稿共139页，2023年5月2日，星期三超滤法是利用膜的筛分性质，以压差为传质推动力，使原料液中大于膜孔的大粒子溶质被膜截留，小于膜孔的小分子溶质通过半透膜，从而实现分离的方法。根据蛋白质分子大小的差别进行分离纯化

——超滤第126页，