第二章蛋白质化学资料课件

第二章蛋白质化学第二章蛋白质化学学习要求氨基酸肽蛋白质的一级结构蛋白质的高级结构概述蛋白质的结构与功能蛋白质的性质及纯化学习要求1.了解蛋白质的分类和生物功能。2.了解氨基酸分类、结构、重要化学反应，重点弄清楚它的两性性质,pI。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。2.1概述

——蛋白质组成组成基本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）N的含量：16%氨基酸2.1概述

——蛋白质的常见分类方法1．根据蛋白质的化学组成2．根据蛋白质的溶解性和组成3．根据蛋白质分子形状4．根据蛋白质生物功能简单蛋白质和结合蛋白质分类表球状蛋白质和纤维状蛋白质活性蛋白质和非活性蛋白质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globulins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、麦谷蛋白醇溶蛋白不溶于水，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、角等角蛋白、胶原、弹性蛋白、丝心蛋白等

结合蛋白质核蛋白辅基是核酸。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-脂蛋白糖蛋白与糖类结合而成粘蛋白、-球蛋白、膜蛋白等磷蛋白以丝苏残基的-OH与磷酸成酯键结合而成。乳、蛋等生物材料中酪蛋白、卵黄蛋白色蛋白辅基为血红素。存在于一切生物体中血红蛋白、细胞色素等2.1概述

——蛋白质的重要作用

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，参与生物体内许多方面的重要功能。2.1概述

——蛋白质的重要作用（一）酶的催化作用（二）调节功能：胰岛素（三）结构支持作用：胶原蛋白（四）运输功能：血红蛋白（五）免疫功能：抗体（六）运动功能：肌动蛋白，肌球蛋白（七）储藏功能：脂类与血浆蛋白结合（八）生物膜功能2.2氨基酸蛋白质的水解——产生氨基酸的基本手段氨基酸的结构与分类氨基酸的理化性质2.2.1蛋白质的水解

——产生氨基酸的基本手段酸水解——HCl;H2SO4碱水解——NaOH;Ba(OH)2蛋白酶2.2.2氨基酸的结构与分类蛋白质是由20种基本氨基酸组成的。2.2.2氨基酸的结构与分类α-氨基酸有两种构型：D构型和L构型它们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。2.2.2氨基酸的结构与分类2.2.2氨基酸的结构与分类2.2.2氨基酸的结构与分类根据酸碱性质根据R基的化学结构根据R基的极性2.2.2氨基酸的结构与分类

——根据酸碱性质酸性氨基酸碱性氨基酸中性氨基酸2.2.2氨基酸的结构与分类

——根据R基的结构芳香族氨基酸杂环氨基酸杂环亚氨基酸脂肪族氨基酸2.2.2氨基酸的结构与分类

——根据R基的极性非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AspGluLysArgHisSerThrTyrAsnGln

CysGlyAlaValIleLeuProMetPheTrp2.2.2氨基酸的结构与分类

——稀有氨基酸(非编码氨基酸)稀有氨基酸(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。2.2.2氨基酸的结构与分类

——稀有氨基酸羟脯氨酸羟赖氨酸2.2.2氨基酸的结构与分类

——稀有氨基酸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。2.2.3氨基酸的理化性质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2.2.3氨基酸的理化性质

——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°C；氨基酸的溶解度；各种氨基酸有不同的味感：谷氨酸钠；氨基酸的比旋光度。2.2.3氨基酸的理化性质

——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是以两性离子的形式存在。2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的酸碱性质重要概念：氨基酸的等电点pIpI=1/2(pK1+pK2)2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的酸碱性质以谷氨酸为例：pI=1/2(pK1+pKR)＝1/2(2.19+4.25)=3.222.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的酸碱性质小结：在等电点以上的任何pH，氨基酸带净负电荷，在电场中将向正极移动；在低于等电点的任何pH，氨基酸带净正电荷，在电场中将向负极移动;在一定pH范围内，氨基酸溶液的pH离等电点愈远，氨基酸所携带的净电荷愈大。2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的光吸收性芳香族侧链有紫外吸收，所以测定280nm处的吸收，是定量蛋白质浓度最常用的方法。芳香族氨基酸在pH8时紫外吸收光谱2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的光吸收性紫外吸收性受溶液pH的影响2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基参与

α-羧基参与α-氨基和α-羧基共同参与侧链R基参与2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基参与——(1)与亚硝酸反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基参与——(2)与甲醛反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基参与——(3)与2,4-二硝基氟苯反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基参与——(4)酰化反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基参与——(5)成盐反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基参与——(6)成Schiff’sBase反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基参与——(7)脱氨基反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-羧基参与——(1)成盐反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-羧基参与——(2)成酯反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-羧基参与——(3)酰化反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-羧基参与——(4)脱羧反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-羧基参与——(5)叠氮反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基和α-羧基共同参与——(1)与茚三酮反应:α-氨基酸与水和茚三酮试剂共热，可发生反应生成蓝紫化合物。与脯氨酸和羟脯氨酸反应则生成黄色化合物，反应生成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。2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应α-氨基和α-羧基共同参与——(2)成肽反应2.2.3氨基酸的理化性质

——氨基酸的化学反应侧链R基参与——巯基及二硫键2.3肽肽的基本概念肽的命名生物活性肽2.3.1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。2.3.1肽的基本概念

——肽键的形成肽键具有双键性质；-CO-NH-共平面，C-N键长=0.132nm，介于普通C-N单键(0.149nm)和C=N双键(0.127nm)之间2.3.1肽的基本概念肽链氨基酸残基氨基末端羧基末端寡肽—10个以下氨基酸组成，二肽，三肽等多肽2.3.1肽的基本概念

——肽与氨基酸的区别肽含有侧链R基上的可解离基团肽的可离子化程度低2.3.1肽的基本概念——多肽链肽链中的氨基酸不是原来完整的分子，多肽链中的氨基酸单位称为氨基酸残基。肽键链状结构2.3.2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。命名举例：丙氨酰谷氨酰亮氨酰缬氨酰组氨酸氨基末端羧基末端2.3.2肽的命名在开链肽的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）。2.3.3生物活性肽—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）。2.3.3生物活性肽—谷胱甘肽谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽谷氨酸的-羧基形成肽键－SH为活性基团为酸性肽是体内重要的还原剂2.3.3生物活性肽

—谷胱甘肽的重要生物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。GSH过氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH还原酶NADPH+H+NADP+2.3.3生物活性肽—其它神经肽：——脑啡肽，内啡肽，强啡肽，P-物质抗生素激素2.3.3生物活性肽—抗生素2.3.3生物活性肽—激素2.3.3生物活性肽—应用发展生物的生长、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。近年来，多肽的分离纯化、结构分析、化学合成、生物、放射免疫测定、免疫细胞化学以及遗传工程等新技术的应用，新的活性肽不断发现，对活性肽功能认识不断增长，促使这一领域迅速发展。蛋白质的分子结构分子结构层次：一级结构(primarystructure)二级结构(secondarystructure)三级结构(tertiarystructure)四级结构(quaternarystructure)高级结构2.4蛋白质的一级结构定义：——蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。主要化学键：肽键二硫键的位置属于一级结构研究范畴。2.4蛋白质的一级结构一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。胰岛素的一级结构2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析，确定多肽链数目(2)蛋白质中肽链的拆离(3)多肽链的氨基酸组成分析(4)肽链的第一种方法的部分降解，肽片断的分离及氨基酸顺序测定(5)肽链的第二种方法的部分降解，肽片断的分离及氨基酸顺序测定(6)重建完整多肽链的一级结构(7)二硫键与酰胺基的定位2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析N-末端分析C-末端分析2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析—N-末端分析二硝基氟苯法（Sanger法）DNP-氨基酸更稳定异硫氰酸苯酯法（Edman法）PTH-氨基酸更容易切断二甲基氨基萘磺酰氯法（DNS法）与DNFB法原理相同氨肽酶法肽链外切酶(exopeptidase)2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析——Sanger法1945年由Sanger发明此法曾用此方法测定了胰岛素的N-末端。2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析—Edman法2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析—DNS法1956年Hartley等提出灵敏度高(比DNFB法提高100倍)DNS-氨基酸稳定性较高2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析—C-末端分析肼解法还原法羧肽酶法2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析—肼解法2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析—还原法2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(1)氨基酸末端分析—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。2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(2)蛋白质中肽链的拆离肽链间的结合:非共价键血红蛋白（四聚体）烯醇化酶（二聚体）共价键胰岛素免疫球蛋白等2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(2)蛋白质中肽链的拆离非共价键连接的多肽链

温和条件下可以解离（酸碱等）通过二硫键连接的多肽链

需要较强的条件将二硫键切断

还原法氧化法2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(2)蛋白质中肽链的拆离还原法——将二硫键还原成巯基2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(2)蛋白质中肽链的拆离还原法——为防止巯基重新氧化，可用碘乙酸、碘乙酰胺等使其烷化。2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(2)蛋白质中肽链的拆离还原法2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(2)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2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(3)多肽链的氨基酸组成分析2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(3)多肽链的氨基酸组成分析2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(4)肽链的部分降解及肽片断的分离化学裂解法

溴化氰裂解部分酸水解酶水解法2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(4)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2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(4)肽链的部分降解及肽片断的分离酶水解法常用的酶有：——胰蛋白酶；胰凝乳蛋白酶；胃蛋白酶；嗜热菌蛋白酶等。优越性：——较高专一性；水解产率较高。2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(5)肽段氨基酸顺序测定Edman降解法DNS-Edman方法酶解法顺序分析的最主要的方法使测定灵敏度进一步提高2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(6)重建完整多肽链的一级结构肽段重叠法2.4蛋白质的一级结构

——测定方法(7)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。2.5蛋白质的高级结构1.蛋白质的二级结构2.超二级结构3.蛋白质的三级结构4.结构域5.蛋白质的四级结构6.维持蛋白质分子构象的化学键2.5蛋白质的高级结构

——肽平面参与组成肽键的6个原子位于同一平面，又叫酰胺平面或肽键平面。它是蛋白质构象的基本结构单位。肽键的键长和键角肽平面2.5蛋白质的高级结构

——二级结构多肽链借助氢键排列成沿一个方向的具有周期性结构的构象，限于肽链主链骨架原子的局部空间排列，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。

-螺旋(-helix)-折叠(-pleatedsheet)-转角(-turn)无规卷曲(randomcoil)

2.5蛋白质的高级结构

——二级结构：-螺旋结构要点：

①多肽链主链围绕中心轴形成右手螺旋，侧链伸向螺旋外侧。②每圈螺旋含3.6个氨基酸，螺距为0.54nm，每个氨基酸上升0.15nm，每个氨基酸旋转100°。③每个肽键的亚氨氢和第四个肽键的羰基氧形成的氢键保持螺旋稳定。氢键与螺旋长轴基本平行。α-螺旋结构的主要特点俯视图α-螺旋结构的主要特点2.5蛋白质的高级结构

——二级结构：-折叠结构要点:多肽链充分伸展相邻肽单元之间折叠成锯齿状结构相邻肽链间的肽键之间形成氢键，以稳固β-折叠结构。氢键几乎垂直于肽链侧链位于锯齿结构的上下方两段以上的β-折叠结构平行排列，可顺向平行，也可反向平行β-折叠结构的主要特点平行β-折叠β-折叠结构的主要特点反平行β折叠β-折叠结构的主要特点β折叠片示意图2.5蛋白质的高级结构

——二级结构：-转角肽链内形成180º回折。含4个氨基酸残基，第1个氨基酸残基与第4个形成氢键。第二个氨基酸残基常为Pro。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。-转角结构的主要特点各类氨基酸与蛋白质二级结构关系2.5蛋白质的高级结构

——二级结构：影响因素影响α-螺旋形成的因素：氨基酸侧链所带电荷、大小及形状β-折叠形成条件：要求氨基酸侧链较小2.5蛋白质的高级结构

——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。(1)α×α(2)β×β(3)β迂回(4)β折叠桶(5)α螺旋-转角-α螺旋三级结构的构件2.5蛋白质的高级结构

——超二级结构:(1)α×α复绕α－螺旋2.5蛋白质的高级结构

——超二级结构:(2)β×ββ×β单元的手性2.5蛋白质的高级结构

——超二级结构:(3)β迂回A.β迂回B.希腊钥匙C.双希腊钥匙2.5蛋白质的高级结构

——超二级结构:(4)β折叠桶

反平行β折叠桶β折叠桶的各种形式2.5蛋白质的高级结构——超二级结构:(5)α螺旋-转角-α螺旋A.噬菌体λB.噬菌体P22α螺旋-转角-α螺旋与DNA的结合2.5蛋白质的高级结构

——三级结构蛋白质的三级结构指一条多肽链在二级结构的基础上进一步卷曲折叠，构成一个不规则的特定构象。包括全部主链和侧链在内的所有原子的空间排布，但不包括肽链的相互关系。2.5蛋白质的高级结构

——三级结构：稳定因素疏水作用离子键氢键范德华力二硫键2.5蛋白质的高级结构

——三级结构：肌红蛋白N端

C端2.5蛋白质的高级结构

——三级结构：结构域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，各行其功能，称为结构域，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。纤连蛋白分子的结构域2.5蛋白质的高级结构

——三级结构：结构域木瓜蛋白酶内的2个结构域彼此很不相同2.5蛋白质的高级结构

——三级结构：结构域弹性蛋白酶的二个结构域彼此非常相似2.5蛋白质的高级结构

——四级结构定义：由两条或两条以上各自独立具有三级结构的多肽链通过非共价键聚合而成的特定结构。每条具有完整三级结构的多肽链，称为亚基

(subunit)。亚基之间的结合力主要是氢键和离子键。2.5蛋白质的高级结构

——四级结构血红蛋白(Hb)的四级结构2.5蛋白质的高级结构

——四级结构血红蛋白的结构：从一级到四级2.5蛋白质的高级结构

Yang,H.,M.Yang,Y.Ding,Y.Liu,Z.Lou,Z.Zhou,L.Sun,L.Mo,S.Ye,H.Pang,G.F.Gao,K.Anand,M.Bartlam,R.Hilgenfeld,andZ.Rao*.2003.Thecrystalstructuresofsevereacuterespiratorysyndromevirusmainproteaseanditscomplexwithaninhibitor.ProcNatlAcadSciUSA100:13190.SARS-CoVmainprotease2.5蛋白质的高级结构

Designofwide-spectruminhibitorstargetingtheSARSMpro(left)Conservationinthesubstratebindingpocketamong5CoVMpro.(right)SurfacerepresentationofSARS-CoVMproincomplexwiththeinhibitorN3.2.5蛋白质的高级结构

Designofwide-spectruminhibitorstargetingtheSARSMpro2.5蛋白质的高级结构

——稳定因素疏水作用离子键氢键范德华力二硫键2.5蛋白质的高级结构

——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：荧光光谱紫外差吸收光谱近紫外圆二色性光谱分析蛋白质分子全部空间结构的测定：X射线晶体衍射多维核磁共振方法(NMR)2.6蛋白质结构与功能的关系

——一级结构与功能的关系一级结构是空间构象的基础牛核糖核酸酶的一级结构二硫键2.6蛋白质结构与功能的关系

——一级结构与功能的关系天然状态，有催化活性加入尿素、β-巯基乙醇去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无催化活性牛核糖核酸酶2.6蛋白质结构与功能的关系

——一级结构与功能的关系镰刀形红细胞贫血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)2.6蛋白质结构与功能的关系

——一级结构与功能的关系由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。2.6蛋白质结构与功能的关系

——一级结构与功能的关系镰刀型红细胞贫血的分子基础结果：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，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。HbA:Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……HbS:Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys……β链123456782.6蛋白质结构与功能的关系

——空间结构与功能的关系肌红蛋白与血红蛋白N端

C端2.6蛋白质结构与功能的关系

——空间结构与功能的关系血红蛋白(Hb)的构象变化与结合氧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。2.6蛋白质结构与功能的关系

——空间结构与功能的关系血红素2.6蛋白质结构与功能的关系

——空间结构与功能的关系协同效应(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。促进作用称为正协同效应(positivecooperativity)抑制作用称为负协同效应(negativecooperativity)2.6蛋白质结构与功能的关系

——空间结构与功能的关系变构效应(allostericeffect)凡蛋白质（或亚基）因与某小分子物质相互作用而发生构象变化，导致蛋白质（或亚基）功能的变化，称为蛋白质的变构效应。2.6蛋白质结构与功能的关系

——空间结构与功能的关系蛋白质构象改变与疾病蛋白质构象病：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。2.6蛋白质结构与功能的关系

——空间结构与功能的关系蛋白质构象病的机理：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2.6蛋白质结构与功能的关系

——空间结构与功能的关系疯牛病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2.7蛋白质的性质及纯化(1)蛋白质的分子量1万—几百万(2)蛋白质的两性电离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。2.7蛋白质的性质及纯化(2)蛋白质的两性电离蛋白质的等电点(isoelectricpoint,pI)

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。利用蛋白质两性电离的性质，可通过电泳、离子交换层析、等电聚焦等技术分离蛋白质。2.7蛋白质的性质及纯化(3)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2.7蛋白质的性质及纯化(3)蛋白质的胶体性质1、透析2、盐析3、凝胶过滤2.7蛋白质的性质及纯化透析(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。2.7蛋白质的性质及纯化(4)蛋白质的变性、沉淀和凝固蛋白质的变性(denaturation)在某些物理和化学因素作用下，蛋白质分子的特定空间构象被破坏，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。造成变性的因素：如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。

2.7蛋白质的性质及纯化(4)蛋白质的变性、沉淀和凝固蛋白质变性后的性质改变溶解度降低、粘度增加、结晶能力消失、生物活性丧失及易受蛋白酶水解。应用举例临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。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。复性(renaturation)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。2.7蛋白质的性质及纯化天然状态，有催化活性加入尿素、β-巯基乙醇去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无催化活性牛核糖核酸酶2.7蛋白质的性质及纯化(4)蛋白质的变性、沉淀和凝固蛋白质沉淀在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链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。2.7蛋白质的性质及纯化(5)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。2.7蛋白质的性质及纯化(6)蛋白质的呈色反应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。2.7蛋白质的性质及纯化一般原则:原料来源破碎细胞的条件温和分离纯化的操作在溶液中进行灵敏、特异、精确的检测方法基本步骤：取材组织细胞破碎提取分离纯化结晶分析鉴定2.7蛋白质的性质及纯化蛋白质纯化——根据溶解度不同丙酮沉淀，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，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。等电点沉淀：等电点时溶解度最小2.7蛋白质的性质及纯化层析(chromatography)分离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。

2.7蛋白质的性质及纯化蛋白质纯化——根据电荷性质不同离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。2.7蛋白质的性质及纯化蛋白质纯化——根据分子质量不同凝胶过滤(gelfiltration)又称分子筛层析：利用各蛋白质分子大小不同分离。2.7蛋白质的性质及纯化蛋白质纯化——根据分子质量不同2.7蛋白质的性质及纯化蛋白质纯化——根据特异性亲和力不同亲和色谱：根据不同蛋白质对特定配体(ligand)的特异性而非共价结合的能力不同进行分离。2.7蛋白质的性质及纯化电泳：蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术,称为电泳(elctrophoresis)。根据支撑物的不同，可分为薄膜电泳、凝胶电泳等。几种重要的蛋白质电泳SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳：常用于蛋白质分子量的测定。等电聚焦电泳：通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。双向凝胶电泳：是蛋白质组学研究的重要技术。2.7蛋白质的性质及纯化电泳2.7蛋白质的性质及纯化SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳2.7蛋白质的性质及纯化蛋白质含量测定凯氏定氮法双缩脲法Lowry法紫外吸收法氨基酸的分离与分析纸层析法薄层层析法离子交换柱层析法高效液相层析法纸电泳热点关注三鹿事件与三聚氰胺三聚氰胺检测结果企业产品名称抽样不合格三聚氰胺含量mg/kg三鹿集团股份有限公司婴幼儿配方乳粉11112563.00青岛圣元乳业有限公司婴幼儿配方乳粉178150.00江西光明英雄乳业股份有限公司婴幼儿配方乳粉2298.60蒙牛乳业（集团）股份有限公司婴幼儿配方乳粉28468.20广东雅士利集团股份有限公司婴幼儿配方乳粉301053.40山西雅士利乳业有限公司婴幼儿配方乳粉4226.30施恩婴幼儿营养品有限公司婴幼儿配方乳粉20417.00伊利实业集团股份有限公司儿童配方乳粉35112.00三聚氰胺（Melamine）是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。分子式C3N6H6、C3N3(NH2)3，分子量126.12。三聚氰胺性状为纯白色单斜棱晶体，无味，密度1.573g／cm3(16℃)。常压熔点354℃（分解）；快速加热升华，升华温度300℃。溶于热水，微溶于冷水，极微溶于热乙醇，不溶于醚、苯和四氯化碳，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等。低毒。在一般情况下较稳定，但在高温下可能会分解放出氰化物。三聚氰胺的主要用途是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，最主要的用途是作为生产三聚氰胺甲醛树脂（MF）的原料。主要用途：（