生化蛋白质的结构与功能

生化蛋白质的结构与功能第1页，课件共143页，创作于2023年2月生物大分子：通常都有一定的分子结构规律，即由一定的基本结构单位，按一定的排列顺序和连接方式而形成的多聚体。蛋白质和核酸是体内主要的生物大分子，有不同的结构特征，行使不同的功能。第2页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质的结构与功能第一章第3页，课件共143页，创作于2023年2月本章主要内容第一节蛋白质的分子组成第二节蛋白质的分子结构第三节蛋白质结构与功能的关系第四节蛋白质的理化性质第五节蛋白质的分离、纯化与结构分析第4页，课件共143页，创作于2023年2月什么是蛋白质?蛋白质(protein)是由许多氨基酸(aminoacids)通过肽键(peptidebond)相连形成的高分子含氮化合物。第5页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质的生物学重要性分布广：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％。1.蛋白质是生物体重要组成成分第6页，课件共143页，创作于2023年2月作为生物催化剂（酶）代谢调节作用免疫保护作用物质的转运和存储运动与支持作用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7页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质的分子组成

TheMolecularComponentofProtein第一节第8页，课件共143页，创作于2023年2月组成蛋白质的元素主要有C（50～55%）、H（6～7%）、O（19%～24%）、N（13～19%）和S（0～4%）。

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。第9页，课件共143页，创作于2023年2月

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第10页，课件共143页，创作于2023年2月一、组成人体蛋白质的20种氨基酸均属于L--氨基酸

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）。第11页，课件共143页，创作于2023年2月H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H第12页，课件共143页，创作于2023年2月

COO-NH3+CHRCOO-HCNH3+

RL-AminoacidD-Aminoacid第13页，课件共143页，创作于2023年2月构成蛋白质的20种氨基酸(aa)的结构特点:1.均为L－α氨基酸(甘氨酸除外），各种aa的R侧链各不相同2.α碳原子上均连有一个氨基(脯氨酸除外)3.α碳原子为不对称(手性)碳原子(甘氨酸除外）第14页，课件共143页，创作于2023年2月非极性脂肪族氨基酸6种。极性中性氨基酸6种。芳香族氨基酸3种。酸性氨基酸2种。碱性氨基酸3种。二、氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行分类第15页，课件共143页，创作于2023年2月(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸第16页，课件共143页，创作于2023年2月(二)侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性中性氨基酸第17页，课件共143页，创作于2023年2月(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸TrpTyr第18页，课件共143页，创作于2023年2月(四)侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸第19页，课件共143页，创作于2023年2月(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性氨基酸第20页，课件共143页，创作于2023年2月几种特殊氨基酸1.脯氨酸（亚氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2蛋白质多肽中Pro残基的存在将会增加其结构区域的刚性，在蛋白质合成后修饰时可被羟化为羟脯氨酸。＊第21页，课件共143页，创作于2023年2月2.半胱氨酸

+胱氨酸二硫键-HH-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3第22页，课件共143页，创作于2023年2月2009年全国硕士研究生入学统一考试

西医综合试题25、在蛋白质的组成中，不是天然的氨基酸是A、精氨酸B、瓜氨酸C、半胱氨酸D、脯氨酸第23页，课件共143页，创作于2023年2月三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质

两性解离及等电点其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。（一）氨基酸具有两性解离的性质

所有氨基酸都含有碱性的α-氨基和酸性的α-羧基，可在酸性溶液中与质子（H+）结合成带正电的阳离子，也可在碱性溶液中与OH-结合，失去质子变成带负电荷的阴离子，因此氨基酸是一类两性电解质。第24页，课件共143页，创作于2023年2月pH=pI+OH-pH>pI+H+pH<pI氨基酸的兼性离子阳离子阴离子第25页，课件共143页，创作于2023年2月等电点(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，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。第26页，课件共143页，创作于2023年2月pI值与该离子浓度基本无关，只决定于等电兼性离子两侧的α-羧基和α-氨基的解离常数的负对数pK1和pK2决定。等电点的计算

pI=（pK1+pK2）/2第27页，课件共143页，创作于2023年2月中性氨基酸：以Gly为例

pI=（pK1+pK2）/2pI=（2.34+9.60）/2=5.97Gly2.349.60侧链为非极性基团或虽为极性基团但不解离的氨基酸：pI=½(pK1+pK2)第28页，课件共143页，创作于2023年2月（二）含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质色氨酸、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29页，课件共143页，创作于2023年2月（三）氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物氨基酸与水合茚三酮共热，使茚三酮水合物被还原，氨基酸分解生成NH3,茚三酮的还原物与NH3结合后再与另一分子茚三酮缩合，生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收峰值与氨基酸释放的氨量成正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。第30页，课件共143页，创作于2023年2月四、蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链肽键(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）氨基酸通过肽键连接而形成肽

(peptide)第31页，课件共143页，创作于2023年2月+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键第32页，课件共143页，创作于2023年2月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)。第33页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质与多肽的区别：凡氨基酸残基数目在50个以上，且具有特定空间结构的肽称蛋白质；凡氨基酸残基数目在50个以下，且无特定空间结构者称多肽。

第34页，课件共143页，创作于2023年2月N末端：多肽链中有游离α-氨基的一端C末端：多肽链中有游离α-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。多肽链有方向性：N端C端第35页，课件共143页，创作于2023年2月N末端C末端牛核糖核酸酶第36页，课件共143页，创作于2023年2月（二）体内存在多种重要的生物活性肽1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)第37页，课件共143页，创作于2023年2月还原型与氧化型谷胱甘肽的相互转变Glu-Cys-Gly

|S|S

|Glu-Cys-Gly-2H+2H谷胱甘肽分子中的巯基可氧化或还原，故有还原型（GSH）与氧化型（GSSG）两种存在形式。2×Glu-Cys-Gly|

SH第38页，课件共143页，创作于2023年2月GSH过氧化物酶H2O2

2GSH2H2O

GSSG

GSH还原酶NADPH+H+

NADP+

GSH与GSSG间的转换第39页，课件共143页，创作于2023年2月参与氧化还原反应：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；解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用；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。谷胱甘肽的生理功用：第40页，课件共143页，创作于2023年2月

体内许多激素属寡肽或多肽2.多肽类激素及神经肽第41页，课件共143页，创作于2023年2月种类较多，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(neuropeptide)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42页，课件共143页，创作于2023年2月

熟悉蛋白质的分子组成及特点；氨基酸的化学结构、分类、三字符号及理化性质；肽及多肽链的两端；谷胱甘肽。目的要求本节:第43页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质的分子结构

TheMolecularStructureofProtein

第二节第44页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质的分子结构包括:

高级结构一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure)蛋白质空间构象是蛋白质特性和功能的基础。有一条肽链形成的蛋白质只有1—3级结构，有两条或两条以上肽链形成的蛋白质才具有四级结构。第45页，课件共143页，创作于2023年2月除一级结构外，蛋白质的二、三、四级结构均属于空间结构，即构象（conformation）。构象是由于有机分子中单键的旋转所形成的。蛋白质的构象通常由非共价键（次级键）来维系。第46页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质分子中的非共价键(次级键)1.氢键：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<。氢键在稳定蛋白质的空间结构上起着重要的作用。但氢键的键能较低(~12kJ/mol)，易被破坏。

第47页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质分子中氢键的形成第48页，课件共143页，创作于2023年2月2.疏水键：非极性物质在含水的极性环境中存在时，会产生一种相互聚集的力，这种力称为疏水键或疏水作用力(hydrophobicinteraction)。蛋白质分子中的许多氨基酸残基侧链也是非极性的，这些非极性的基团在水中也可相互聚集，形成疏水键，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的侧链基团。第49页，课件共143页，创作于2023年2月3.离子键：离子键(saltbond)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50页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质分子中离子键的形成第51页，课件共143页，创作于2023年2月4．范德华氏引力（vanderWaalsforce)：原子之间存在的相互作用力。由电子运动的不对称性造成的第52页，课件共143页，创作于2023年2月维系蛋白质分子构象的非共价键第53页，课件共143页，创作于2023年2月1.定义:蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至C-端的氨基酸排列顺序。一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构2.主要的化学键:肽键，有些蛋白质还包括二硫键。

3.作用：一级结构决定其空间构象，从而决定其分子形状和功能。体内几千种蛋白质，一级结构不同，空间结构不同，功能也不同。一级结构是蛋白质空间结构和生物学功能的基础。第54页，课件共143页，创作于2023年2月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。第55页，课件共143页，创作于2023年2月二、多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构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

。1.定义:

2.主要的化学键：氢键

第56页，课件共143页，创作于2023年2月RR第57页，课件共143页，创作于2023年2月（一）参与肽键形成的6个原子在同一平面上参与肽键的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构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元(peptideunit)

。第58页，课件共143页，创作于2023年2月1.

由于肽键(C-N)的键长介于单键和双键之间，使肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转。2.与肽键相连的六个原子构成刚性平面结构。但由于-碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的平面结构可以作相对旋转。第59页，课件共143页，创作于2023年2月肽单元(酰胺平面或肽键平面)0.132第60页，课件共143页，创作于2023年2月

-螺旋(-helix)

-折叠(-pleatedsheet)

-转角(-turn)

无规卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋结构是常见的蛋白质二级结构蛋白质二级结构第61页，课件共143页，创作于2023年2月-螺旋第62页，课件共143页，创作于2023年2月1951年，Pauling和Corey提出-螺旋结构模型，其结构特征是：

⑴多肽链主链围绕中心轴有规律的盘绕上升，为一右手螺旋；

⑵螺旋每圈包含3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm；第63页，课件共143页，创作于2023年2月第64页，课件共143页，创作于2023年2月

（3）螺旋中每个肽键的N-H与前面相隔三个肽键（第四个肽键）的羰基氧（C=O)之间形成氢键。氢键的方向与螺旋轴平行，稳定螺旋结构。（4）多肽链上的氨基酸侧链伸向螺旋外侧。

-螺旋结构是最常见形式，肌红蛋白.血红蛋白占70%，毛发角蛋白.肌球蛋白.表皮蛋白.纤维蛋白的肽链全长几乎都卷曲成-螺旋。第65页，课件共143页，创作于2023年2月

由若干肽段或肽链排列起来所形成的扇面状片层构象，特征为：（1）肽链伸展，每个肽单元以C

为旋转点，相邻C

向相反方向旋转，使肽单元平面呈折扇式折叠成锯齿状结构。（2）锯齿状结构较短，5-8个aa残基。（3）两条肽链或一条肽链回折时，可使锯齿状结构平行排列，两条链走向相反，也可走向相同。借相邻主链之间的氢键维系。（三）-折叠使多肽链形成片层结构第66页，课件共143页，创作于2023年2月GlyandProresidues

oftenoccurin-turn（四）-转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在第67页，课件共143页，创作于2023年2月-转角是多肽链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;第二个aa残基常为脯氨酸

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。

第68页，课件共143页，创作于2023年2月4.无规卷曲（randomcoil）：无规卷曲是指多肽链主链部分形成的无规律的卷曲构象。对于特定的蛋白质分子而言，其无规卷曲部分的构象则是特异的。第69页，课件共143页，创作于2023年2月核糖核酸酶分子中的二级结构α-螺旋β-折叠β-转角无规卷曲第70页，课件共143页，创作于2023年2月（五）模体是具有特殊功能的超二级结构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，形成一个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构。第71页，课件共143页，创作于2023年2月ααβββαβ超二级结构在结构层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能的结构域。二级结构组合形式有3种：αα，βαβ，ββ。第72页，课件共143页，创作于2023年2月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，具有特殊功能，称为模体(motif)

。其特殊的功能是由其特征性的空间构象所决定。模体常见的形式α-螺旋-β转角（或环）-α-螺旋模体链-β转角-链模体链-β转角-α-螺旋-β转角-链模体第73页，课件共143页，创作于2023年2月钙结合蛋白中结合钙离子的模体锌指结构组成：由一个-螺旋和2个反平行的-折叠组成。形似手指，能结合锌离子故名。组成：由-螺旋-环--螺旋三个肽段组成，以氢键结合钙离子。举例：第74页，课件共143页，创作于2023年2月（六）氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响由于蛋白质二级结构取决于其一级结构aa的排列顺序，所以只有当肽链上aa残基链适合时，才能形成-螺旋或β-折叠，有多种因素可影响-螺旋或β-折叠的形成。1.多种带相同电荷的aa相对集中的肽段，电荷相斥影响-螺旋形成。2.侧链较大的aa残基（天酰.亮），由于侧链的位阻作用，影响-螺旋形成。3.脯氨酸存在的部位，也不能形成-螺旋。4.aa残基侧链较小的肽段才能容易形成β-折叠。第75页，课件共143页，创作于2023年2月三、在二级结构基础上多肽链进一步折叠形成蛋白质三级结构疏水键、离子键、氢键和VanderWaals力等。主要的化学键: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。定义:（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置第76页，课件共143页，创作于2023年2月第77页，课件共143页，创作于2023年2月

肌红蛋白(Mb)N端C端单链蛋白，153个氨基酸残基构成,-螺旋占75%，8个螺旋区（A.B.C.D.E.F.G.H)，一个无规卷曲，几个β-折叠，非共价键连接，球形结构。内部疏水基团，表面亲水基团。

举例：肌红蛋白的三级结构第78页，课件共143页，创作于2023年2月纤连蛋白分子的结构域（二）结构域是三级结构层次上的局部折叠区大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域(domain)。第79页，课件共143页，创作于2023年2月

对那些较小的蛋白质分子来说，结构域和三级结构往往是一个意思，也就是说是单结构域的。一般来说，大的蛋白质分子可以由2个或更多个结构域组成。3-磷酸甘油醛脱氢酶亚基的结构示意图第80页，课件共143页，创作于2023年2月

肌红蛋白(Mb)N端C端第81页，课件共143页，创作于2023年2月（三）分子伴侣参与蛋白质折叠分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。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二硫键的正确形成起了重要的作用。第82页，课件共143页，创作于2023年2月四、含有二条以上多肽链的蛋白质具有四级结构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。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)。亚基之间的结合力主要是疏水键，其次是氢键和离子键。第83页，课件共143页，创作于2023年2月由2个亚基组成的蛋白质四级结构中，若亚基分子结构相同，称之为同二聚体(homodimer)，若亚基分子结构不同，则称之为异二聚体(heterodimer)。血红蛋白的四级结构2β28条盐键连接四聚体每个亚基结合1个辅基血红素，运氧和CO2。第84页，课件共143页，创作于2023年2月1.蛋白质的一级结构是它的氨基酸残基排列序列2.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小结第85页，课件共143页，创作于2023年2月3.蛋白质的三级结构是多肽链自然形成的三维结构4.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86页，课件共143页，创作于2023年2月五、蛋白质的分类根据蛋白质组成成分:单纯蛋白质结合蛋白质=蛋白质部分+非蛋白质部分根据蛋白质形状:纤维状蛋白质球状蛋白质第87页，课件共143页，创作于2023年2月1.掌握蛋白质一至四级结构的概念、要点、主要化学键2.掌握蛋白质二级结构的基本形式，肽键、肽单元及模体(motif)、结构域(domain)、分子伴侣(chaperon)的概念。目的要求本节:第88页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质结构与功能的关系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三节第89页，课件共143页，创作于2023年2月（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90页，课件共143页，创作于2023年2月

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1、空间构象是功能的结构基础；2、一级结构是空间结构的基础；第91页，课件共143页，创作于2023年2月（二）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能胰岛素氨基酸残基序号A5A6A10B30人ThrSerIleThr猪ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla马ThrSerIleAla第92页，课件共143页，创作于2023年2月（三）氨基酸序列提供重要的生物化学信息一些广泛存在于生物界的蛋白质如细胞色素(cytochromeC)，比较它们的一级结构，可以帮助了解物种进化间的关系。第93页，课件共143页，创作于2023年2月（四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病例：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94页，课件共143页，创作于2023年2月肌红蛋白/血红蛋白含有血红素辅基血红素结构二、蛋白质的功能依赖特定空间结构（一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似第95页，课件共143页，创作于2023年2月肌红蛋白(myoglobin，Mb)

肌红蛋白是一个只有三级结构的单链蛋白质，有8段α-螺旋结构。血红素分子中的两个丙酸侧链以离子键形式与肽链中的两个碱性氨基酸侧链上的正电荷相连，加之肽链中的F8组氨酸残基还与Fe2+形成配位结合，所以血红素辅基与蛋白质部分稳定结合。第96页，课件共143页，创作于2023年2月血红蛋白(hemoglobin，Hb)血红蛋白具有4个亚基组成的四级结构，每个亚基可结合1个血红素并携带1分子氧。Hb亚基之间通过8对盐键，使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白。第97页，课件共143页，创作于2023年2月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）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合第98页，课件共143页，创作于2023年2月肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线第99页，课件共143页，创作于2023年2月协同效应(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100页，课件共143页，创作于2023年2月TensestateRelaxedstate第101页，课件共143页，创作于2023年2月这种由于蛋白质分子构象改变而导致蛋白质分子功能发生改变的现象称为变构效应（allostericeffect）。O2称为变构剂，Hb则称为变构蛋白。第102页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质四级结构与功能的关系——变构效应第103页，课件共143页，创作于2023年2月血红蛋白的变构第104页，课件共143页，创作于2023年2月当血红蛋白的一个亚基与氧分子结合以后，可引起其他亚基的构象发生改变，对氧的亲和力增加，从而导致整个分子的氧结合力迅速增高，使血红蛋白的氧饱和曲线呈“S”形。第105页，课件共143页，创作于2023年2月血红蛋白的氧饱和曲线第106页，课件共143页，创作于2023年2月（三）蛋白质构象改变可引起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107页，课件共143页，创作于2023年2月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108页，课件共143页，创作于2023年2月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-折叠正常疯牛病疯牛病中的蛋白质构象改变第109页，课件共143页，创作于2023年2月理解蛋白质结构和功能的关系目的要求本节:第110页，课件共143页，创作于2023年2月第四节蛋白质的理化性质ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein第111页，课件共143页，创作于2023年2月一、蛋白质具有两性电离的性质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。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。蛋白质的等电点(isoelectricpoint,pI)第112页，课件共143页，创作于2023年2月二、蛋白质具有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。水化膜颗粒表面电荷蛋白质胶体稳定的因素:第113页，课件共143页，创作于2023年2月+++++++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第114页，课件共143页，创作于2023年2月三、蛋白质空间结构破坏而引起变性（1）概念：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。1.蛋白质的变性(denaturation)（2）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115页，课件共143页，创作于2023年2月（4）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。

（3）变性的因素：

物理因素：加热、紫外线、超声波等。化学因素：乙醇、丙酮等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。

第116页，课件共143页，创作于2023年2月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)。2.蛋白质复性如果变性程度严重，除去变性因素后仍不能复原，称为不可逆变性。第117页，课件共143页，创作于2023年2月

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118页，课件共143页，创作于2023年2月在一定条件下，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。

3.蛋白质沉淀4.蛋白质的凝固作用(proteincoagulation)第119页，课件共143页，创作于2023年2月四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰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。第120页，课件共143页，创作于2023年2月蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。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。五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质溶液含量茚三酮反应(ninhydrinreaction)双缩脲反应(biuretreaction)第121页，课件共143页，创作于2023年2月掌握蛋白质重要的理化性质。目的要求本节:第122页，课件共143页，创作于2023年2月第五节蛋白质的分离纯化与结构分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein第123页，课件共143页，创作于2023年2月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。超滤法利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。一、透析及超滤法可去除蛋白质溶液中的小分子化合物

透析(dialysis)第124页，课件共143页，创作于2023年2月是利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。蛋白质是高分子物质，性质之一是不能透过半透膜。据此，用具有超小微孔的半透膜如硝酸纤维素膜制成透析袋，将混有小分子杂质的蛋白质溶液装入透析袋内，放于水中。由于透析袋的微孔只能通过MW1万以下的物质，小分子杂质进入水中，蛋白质保留袋内，从而被分离纯化。袋外吸水剂—聚乙二醇—浓缩。

透析(dialysis)一、透析及超滤法可去除蛋白质溶液中的小分子化合物第125页，课件共143页，创作于2023年2月二、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法使用丙酮沉淀时，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(saltprecipitatio