第一章蛋白质的结构与功能

第一章蛋白质的结构与功能

StructureandFunctionofProtein蛋白质的分子组成蛋白质的分子结构蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的理化性质蛋白质的分离与纯化第一节：蛋白质的分子组成氨基酸1、氨基酸的分类2、氨基酸的理化性质3、氨基酸的应用肽1、肽2、生物活性肽

蛋白质Pr(Protein)：是由许多不同的α-氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的结构复杂的生物大分子。是生物体内最重要的生物大分子之一，是生命活动的物质基础。含量多：

湿重：约占体重的17－22%；

干重：约占细胞干重70%为什么说：蛋白质是生命的物质基础？种类多：

一个大肠杆菌：＞3000种一个真核细胞：数千种

人体内蛋白质：＞

10万种

生物界：约1百亿种主要表现在：

参与构成各种细胞及组织

（结构功能）

参与体内的物质代谢、细胞信号的转导及生理功能的调节控制

特殊功能:催化、运输、储存、凝血与纤溶、识别、免疫等等（动态功能）

氧化供能:17.15kJ/g蛋白质功能多：参与物质代谢调控：蛋白激酶A,蛋白激酶C,磷酸化酶a,钙调蛋白,G蛋白,腺苷酸环化酶等。参与生理功能调控：多种生长因子，如表皮生长因子等蛋白质类激素，如胰岛素等。参与基因调控：组蛋白、非组蛋白、阻遏蛋白、基因激活蛋白等。

调控功能：一、蛋白质的分子组成元素组成：

Pr分子主要的元素组成是：C、H、O、N、S等。其中N元素的含量相对稳定，约为16%，故每克氮相当于6.25克蛋白质（6.25称为Pr系数）。应用：微量凯氏定氮法

计算：100克样品中Pr含量＝每克样

品含氮克数×6.25×100举例：用生理盐水稀释血浆50倍，取其1.0ml测得其含氮量为188µg,请计算原血浆中Pr的含量（g/L)?答案：58.75g/L（一）氨基酸(aminoacid)L-α-AA的结构通式

COOH

│

H2N

—C—

H

│

R

H甘氨酸CH3丙氨酸

组成Pr的基本单位是氨基酸。如将天然的Pr完全水解，最后都可得到约二十种不同的氨基酸。除Gly外，其余均属于L-α-氨基酸。-氨基酸的通式

5.碱性AA——Lys，Arg，His；侧链基团在中性溶液中解离后带正电荷的氨基酸。1.氨基酸的分类1.非极性脂肪族AA：Gly,Ala,Val,Leu,Ile,Pro；2.极性中性AA：Cys,Ser,Thr,Asn,Gln，Met；4.酸性AA——Glu，Asp；侧链基团含羧基在中性溶液中解离后带负电荷的氨基酸。依据侧链结构和理化性质（五类）3.芳香族AA：Phe，

Trp，Tyr；非极性疏水性氨基酸

甘氨酸丙氨酸缬氨酸亮氨酸

苯丙氨酸

脯氨酸极性中性氨基酸碱性氨基酸酸性氨基酸

非编码氨基酸：天然氨基酸的衍生物,如：脯氨酸——羟脯氨酸（Pro-Hyp),赖氨酸——羟赖氨酸(Lys-Hyl)，谷氨酸——焦谷氨酸[Glu-(Pyro-GLu)]半胱氨酸——胱氨酸等

编码氨基酸（20种）定义：是合成蛋白质的原始构件，未经化学修饰，有相应的遗传密码子。(标准氨基酸)

非蛋白质氨基酸：

20种氨基酸的名称及缩写代号

(1)一般物理性质

常见氨基酸均为无色结晶,其形状因构型而异溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶剂。通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。

(2)熔点：氨基酸的熔点极高，一般在200℃以上。(3)味感：其味随不同氨基酸有所不同，有的无味、有的为甜、有的味苦，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分。旋光性：除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性，能使偏振光平面向左或向右旋转，左旋者通常用（-）表示，右旋者用（+）表示。(5)光吸收：构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。2.氨基酸的理化性质

氨基酸是一种两性电解质。通过改变溶液的pH可使氨基酸分子的解离状态发生改变。

当氨基酸溶液在某一定pH值时，使某特定氨基酸分子上所带正负电荷相等，成为两性离子（偶极离子），在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该氨基酸的等电点(isoelectricpoint，pI)。(2)两性解离及等电点pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性离子阳离子阴离子0240250260270280290300310光密度TrpTyrPhe(3)氨基酸的紫外吸收

芳香族氨基酸的紫外吸收大多数蛋白质均含有Tyr、Trp和Phe残基，因其结构上含有共轭双键苯环，在280nm处有最大吸收峰。利用紫外分光光度法，可测定蛋白质含量。

570nm吸收峰值的大小与氨基酸释放的氨量成正比，可作为氨基酸定量分析方法。（4）茚三酮反应罗曼紫（Ruhemannpurple)4.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；甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎等；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。（1）在医学上的应用（2）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；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（二）肽(peptide)

肽：一分子氨基酸的氨基与另一氨基酸的羧基经脱水缩合而连接起来形成的长链化合物。连接两个氨基酸的酰胺键称为肽键。1.肽与肽键：+-HOH甘氨酰甘氨酸肽键关于肽键和肽键平面

1.

由于C=O双键中的π电子云与N原子上的未共用电子对发生“电子共振”，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，称为肽单元或肽键平面。但由于α-碳原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的肽键平面可以作相对旋转。

二面角

两相邻酰胺平面之间，能以共同的Cα为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称作二面角，亦称构象角。肽键平面图1-7、肽键平面四肽的结构**

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)。指出：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。

肽的命名：按参与的AA残基：N端起××酰××酰…××酸按其功能：如:催产素（9肽）、抗利尿激素（9肽）按其来源：胰岛素；环状短杆菌肽按来源加功能：胰高血糖素（23肽）2.生物活性肽：重要的有：谷胱甘肽、神经肽和肽类激素等。定义：生物体内具有一定生物学活性的肽类物质称生物活性肽。（1）谷胱甘肽（GSH）

全称：γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其巯基可氧化、还原，故有还原型（GSH）与氧化型（GSSG）两种存在形式。

γ-羧基肽键肽键GSH过氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH还原酶NADPH+H+NADP+保护体内含巯基的酶/蛋白质免遭氧化。解毒作用：与毒物或药物结合消除其毒性作用。体内重要的还原剂，参与体内多种氧化还原反应。保护红细胞膜结构的稳定，消除氧化剂对膜结构的破坏。GSH的生物功能：合成部位：下丘脑化学本质：三肽（见下页图）生理功能：a.促进腺垂体分泌促甲状腺素，后者促进甲状腺细胞增生、合成并分泌甲状腺激素。b.可促进生乳素、催产素和降压素的分泌。c.可影响大脑的机能，如抗抑郁、改变睡眠觉醒和行为。（2）促甲状腺素释放激素(TRH)（3）α-促黑素(α-MSH）分泌：腺垂体

本质：13肽生理功能：

能促进皮肤黑色素的合成在两栖类和某些鱼类还可使黑色素细胞内聚集的黑色素分散布满细胞及其突起，使皮肤变深。

神经肽：在神经传导过程中起信号转导作用的肽类。

脑啡肽、-内啡肽、强啡肽、孤啡肽（4）神经肽Met-脑啡肽

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

Leu-脑啡肽

＋H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO-第二节蛋白质的分子结构蛋白质是结构十分复杂的生物大分子。空间结构高级结构空间构象∵Pr有一级结构基本结构（初级）二级结构三级结构四级结构蛋白质结构的主要层次一级结构四级结构二级结构三级结构primarystructuresecondarystructureTertiarystructurequariernarystructure超二级结构结构域

supersecondarystructureStructuredoman目录蛋白质分子中的化学键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蛋白质的分类蛋白质组学一、蛋白质分子中的化学键包括共价键肽键二硫键非共价键氢键盐键疏水键范德华力次级键在蛋白质中主键

肽键副键次级键稳定蛋白质构象的力二、蛋白质的一级结构

(primarystructure)定义：在蛋白质分子中，从N端到C端的氨基酸排列顺序称为Pr的一级结构。化学键主键：肽键次级键：二硫键

由胰岛β-细胞分泌的含N类激素。结构上由51个AA残基所组成，可分为A、B两条链。A链含有21个AA残基，B链含30个AA残基。A、B两链之间通过两个二硫键联结在一起，A链还含有一个链内二硫键。

胰岛素（Insulin）三、蛋白质的二级结构

——肽链的周期性结构蛋白质的二级结构（secondarystructure）是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置。只涉及主链骨架原子，不涉及氨基酸残基侧链。特点：1.局部或某一段肽链2.周期性结构，指α-螺旋和β－片层3.不含R－侧链的构象类型α–

螺旋

(α–helix

)β－片层

(β－pleatedsheet)β－转角

(β－turn)无规卷曲

(randomcoil)

(一)α-螺旋要点：

⑴以肽键平面为基本单位，Cα为转折，绕中心轴形成右手螺旋；定义：多肽链的主链骨架原子沿一中心轴盘绕所形成的右手螺旋结构。⑵螺旋每圈包含3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm,每个AA沿轴旋转100度，上升0.15nm。⑶维持螺旋稳定的力－－－氢键

（与长轴平行）

(4)每个氨基酸残基的>N-H与前面第四个氨基酸残基的>C=0形成氢键。分布：血浆脂蛋白、Hb、Mb、角蛋白、肌球蛋白、纤维蛋白0.54nm3.6个残基0.15nm-螺旋(-

helix)

右手型α-螺旋⑴肽键平面折叠成锯齿状（折纸状），R－基团交错位于齿状结构上下方⑵氢键维持稳定与主链长轴垂直⑶两条以上肽链并列时，

-片层有（二）

-折叠定义:两条以上折叠成锯齿状的多肽链通过氢键相连接而形成较伸展的片层结构。要点：顺向反向平行分布：蚕丝蛋白β-折迭：平行式和反平行式影响因素：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）。α-螺旋和

-折叠结构比较区别点α-螺旋

-折叠形状螺旋状锯齿状氢键链内，与长轴平行链内/链间，与长轴垂直R－基团较大较小延伸性较大较小升1AA残基高度0.15nm0.36nm举例Hb、Mb、毛发角蛋白蚕丝蛋白

3.β-转角（-turn）

β-转角是多肽链180°回折部分所形成的一种二级结构，其结构特征有：1.在

-转角部分，由四个氨基酸残基组成;2.弯曲处的第一个AA残基的-C=O和第四个残基的–N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构，第二个氨基酸残基多为脯氨酸和甘氨酸。3.主要存在于球状蛋白分子中。4.无规卷曲

无规卷曲是指多肽链主链部分形成的无规律的卷曲构象。蛋白质的结构超二级结构、模体、结构域和分子伴侣：超二级结构(supersecondarystructure)

指二级结构基本单位相互靠近，形成有规律的二级结构聚集体。不具有生物学功能如α-螺旋聚集体（αα）-片层聚集体（

）α-螺旋和

-片层聚集体（

α

常见）它们可以作为三级结构的“建筑块”或“结构域”的单位。钙结合蛋白中结合钙离子的模体

锌指结构

2.模体（motif）

：是具有特殊功能的超二级结构。锌指结构(螺旋-折迭-折迭模体)转录因子MyoD的螺旋-环-螺旋模体是介于蛋白质二级和三级结构之间的一个层次。是由多肽链上相邻的超二级结构紧密联系形成的空间上可以明显区别的局部区域，该区域称为结构域。是二级结构的组合体、是三级结构的构件。3.

结构域（domain）每个结构域都有其特定的生物学功能。

结构域的特点：

结构域通常是几个超二级结构的组合，对于较小的蛋白质分子，结构域与三级结构等同，即这些蛋白为单结构域。结构域一般由100-200个氨基酸残基组成，但大小范围可达40-400个残基。氨基酸可以是连续的，也可以是不连续的．结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上．结构域之间由“铰链区”相连，使分子构象有一定的柔性，通过结构域之间的相对运动，使蛋白质分子实现一定的生物功能。在蛋白质分子内，结构域可作为结构单位进行相对独立的运动，水解出来后仍能维持稳定的结构，甚至保留某些生物活性．例如：LDH有两个结构域Ig有12个结构域纤维连接蛋白有六个结构域分别与细胞胶原DNA肝素等结合结构域的实质：是二级结构的组合体，充当三级结构的构件。每个结构域分别代表一种功能。免疫球蛋白的结构纤连蛋白分子的结构域纤连蛋白:两条多肽链通过近C端的两个二硫键相连而成。含有六个结构域，每个结构域各执行一种功能，有可与细胞、胶原、DNA和肝素结合的结构域。4、分子伴侣(chaperon)分子伴侣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。1.能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。2.可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。

3.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。如：热休克蛋白70、伴侣素等

具体作用：分子伴侣的特征

从参与促进一个反应而本身不在最终产物中出现这一点来看，分子伴侣具有酶的特征。但从以下三方面来看，分子伴侣和酶很不同。1、分子伴侣对靶蛋白没有高度专一性，同一分子伴侣可以促进多种氨基酸序列完全不同的多肽链折叠成为空间结构、性质和功能都不相关的蛋白质。2、它的催化效率很低。行使功能需要水解ATP，以改变其构象，释放底物，进行再循环。3、它和肽链折叠的关系，是阻止错误折叠，而不是促进正确折叠。4.多能性（胁迫保护防止交联聚沉，转运，调节转录和复制，组装细胞骨架）

5.进化保守性

氨基酸残基侧链对二级结构形成的影响相同电荷的排斥作用侧链基团的大小脯氨酸四、蛋白质的三级结构定义：是指整条肽链上所有原子在三维空间的排布位置。是多肽键在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系而形成的特定构象。三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布。实例：肌红蛋白

次级键：氢键、盐键、疏水键和范德华力(VanderWasls力)等。肌红蛋白三级结构五、蛋白质的四级结构

定义：具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链通过非共价键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构。

每个具有独立三级结构的多肽链单位称为亚基。四级结构实际上是指亚基的立体排布、相互作用及接触部位的布局。亚基与亚基以非共价键（氢键、离子键）连接。

实例：血红蛋白血红蛋白四级结构

没有四级结构的蛋白质：1.只有一条多肽链的蛋白质。2.虽然有多条多肽链，但他借助于共价键相连（如：胰岛素和IgG等）3.多聚体、多酶复合体、超分子复合体不属于四级结构范畴。

小结蛋白质分子中的共价键与次级键

一级结构→二级结构→超二级结构→结构域→三级结构→亚基→四级结构维系蛋白质分子的一级结构：肽键、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：疏水力、氢键、范德华力、盐键维系蛋白质分子的四级结构：氢键、盐键离子键氢键范德华力疏水相互作用力六、蛋白质的分类按组成成分：单纯蛋白质结合蛋白质蛋白质辅基（共价键结合）按形状分：球状蛋白质（酶、激素、调节蛋白、免疫球蛋白）纤维状蛋白质（胶原蛋白、弹性蛋白等）蛋白质一级结构与功能的关系蛋白质空间结构与功能的关系第三节蛋白质结构与功能的关系

一、蛋白质一级结构与功能的关系（一）一级结构是空间构象的基础蛋白质一级结构是其高级结构形成的基础和决定性的因素之一。蛋白质的多肽链一旦在生物体内被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象。

核糖核酸酶变性与复性作用NativeribonucleaseDenativereducedribonucleaseNativeribonuclease8Mureaand-mercapotoethanolDialysis变性复性（二）一级结构相似的蛋白质空间构象

及功能也相似蛋白质一级结构的种属差异十分明显，但一级结构相似的多肽或蛋白质，其空间构象以及功能也相似。根据蛋白质结构上的差异，可以断定它们在亲缘关系上的远近。同源蛋白：是指由同一基因进化而来的一类蛋白质。同源蛋白中的一级结构中有许多位置的氨基酸对所有种属来说都是相同的，称为不变残基；其他位置的氨基酸称可变残基.蛋白质一级结构与进化的关系在各种细胞色素C中几乎只有28个位置上的氨基酸残基是完全不变的。不同种属的细胞色素C的氨基酸差异数与种属之间的亲缘关系相关，亲缘关系相近者，氨基酸差异少，反之则多。细胞色素C中氨基酸变异情况与生物进化的分类基本平行，故可据此描绘出生物进化的系统树。

不同生物与人的Cytc的AA差异数目生物与人不同的AA数目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠10牛、猪、羊、狗11马12鸡、火鸡13响尾蛇14海龟15金枪鱼21角饺23小蝇25蛾31小麦35粗早链孢霉43酵母44

（三）蛋白质一级结构的变异与分子病

实例：血红蛋白异常病变

镰刀型贫血病1、患者血红细胞合成了一种不正常的血红蛋白（Hb-S）2、它与正常的血红蛋白（Hb-A）的差别：仅仅在于β链的第6位残基发生了变化3、（Hb-A）第6位残基是极性谷氨酸残基，（Hb-S）中换成了非极性的缬氨酸残基4、使血红蛋白聚集成丝，细胞收缩成镰刀形，输氧能力下降，易发生溶血这说明了蛋白质一级结构与功能关系的高度统一性分子病：是指蛋白质一级结构改变所引起的疾病。镰状细胞贫血（sick-cellanemia）从患者红细胞中鉴定出特异的镰刀型或月牙型细胞。β-链1234567Hb-AVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys…Hb-SVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys…Val取代Glu含氧-HbAO2O2粘性疏水斑点含氧HbS脱氧HbS疏水位点血红蛋白分子凝集镰刀状红细胞性贫血血红蛋白遗传信息的异常正常DNA……TGTGGGCTTCTTTTT……mRNA……ACACCCGAAGAAAAAHbA(β亚基)N端…苏----脯----谷----谷----赖……异常DNA……TGTGGGCATCTTTTT……mRNA……ACACCCGUAGAAAAA……Hbs(β亚基)N端…苏----脯----缬----谷----赖……正常红细胞与镰刀形红细胞的扫描电镜图镰刀形红细胞正常红细胞二、蛋白质空间结构与功能的关系（一）蛋白质的空间结构是其功能活性的基础。构象发生变化，其功能活性也随之改变，蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关。蛋白质在一些因素的触发下，发生微妙的构象变化，从而调节其功能活性。以肌红蛋白（Mb)和血红蛋白(Hb）为例，说明蛋白质空间结构和功能的关系。肌红蛋白血红蛋白4个吡咯环由4个甲炔基连接成一个平面，血红素的铁原子共有6个配位键，其中4个与血红素的吡咯环的N结合，一个与肌红蛋白亚基F螺旋区的第8位组氨酸(F8)残基的咪唑基的N相连接，空着的一个配位键可与O2可逆地结合（一）血红素的化学结构（二）血红蛋白和血红素辅基的结合血红蛋白亚基间盐键示意图

（三）血红蛋白的构象变化与结合氧血红蛋白能可逆地与O2结合，氧合血红蛋白占总血红蛋白的百分数随O2浓度的变化而改变。血红蛋白的氧解离曲线为S曲线，肌红蛋白的氧解离曲线为直角双曲线Mb与Hb的氧解离曲线

协同作用：

一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体另一亚基与配体的结合能力。正协同作用负协同作用未结合氧时，血红蛋白的α1/ß1和α2/ß2呈对角排列，结构较为紧密，称为紧张态（T态）氧与血红蛋白结合后，4个亚基羧基末端之间的盐键断裂，二、三、四级结构发生变化，使α/ß和α/ß的长轴形成15。的夹角，结构相对松弛，称为松弛态（R态）血红蛋白T态与R态的互变血红蛋白氧合与脱氧构象转换（四）蛋白质“折叠病”

蛋白质分子的氨基酸序列没有改变，只是其空间结构有所改变也能引起疾病，即所谓“构象病”，或称“折叠病”。疯牛病，它是由一种称为Prion蛋白质（PrP）感染引起的，致病PrPSc与正常PrPc的一级结构完全相同，只是空间结构不同。由于蛋白质折叠异常而造成分子聚集甚至沉淀或不能正常转运到位所引起的疾病还有老年性痴呆症、囊性纤维病变、家族性高胆固醇症、家族性淀粉样蛋白症、某些肿瘤、白内障等等。由于分子伴侣在蛋白质折叠中至关重要的作用，分子伴侣本身的突变显然会引起蛋白质折叠异常而引起折叠病。第四节蛋白质的理化性质一、两性解离性质及等电点二、蛋白质胶体性质三、蛋白质的沉淀四、蛋白质的变性与复性五、蛋白质的紫外吸收特性六、蛋白质呈色反应由于蛋白质是由氨基酸分子聚合而成，游离的氨基酸残基侧链基团及两端的氨基和羧基都可能解离成带正电或负电的基团，因此，蛋白质分子可呈两性解离，是两性电解质。如天冬氨酸、谷氨酸残基侧链的羧基可解离而带负电，赖氨酸残基的侧链氨基、精氨酸残基的胍基和组氨酸残基的咪唑基可解离而带正电。

一、蛋白质两性解离性质和等电点

pH=pI

净电荷=0pH<pI净电荷为正pH>pI净电荷为负PrCOOHNH3++H++OH-+H++OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+

当蛋白质溶液在某一定pH值时，使某特定蛋白质分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该蛋白质的等电点（isoelectricpoint，pI）。体内大多数蛋白质的pI接近于5.0.蛋白质分子中的各种可解离基团受介质pH的影响，蛋白质所带电荷也随之改变。蛋白质分子的两性解离特性是由其一级结构决定的，含酸性氨基酸多的蛋白质，其水溶液为弱酸性；含碱性氨基酸多的蛋白质，其水溶液为弱碱性。因此，蛋白质分子在水溶液中的解离状态由所含氨基酸残基的R侧链的种类和数量所决定。而R基的解离又和溶液的pH值密切相关。

二、蛋白质胶体性质

由于蛋白质分子量很大，在水溶液中形成1-100nm的颗粒，因而具有胶体溶液的特征。可溶性蛋白质分子表面分布着大量极性氨基酸残基，对水有很高的亲和性，通过水合作用在蛋白质颗粒外面形成一层水化层，同时这些颗粒带有电荷，因而蛋白质溶液是相当稳定的亲水胶体。蛋白质溶液稳定的原因：1）表面形成水化膜2）表面电荷。

图1-20蛋白质胶体颗粒的沉淀胶体的性质

丁达尔现象；布朗运动；不能透过半透膜；扩散速度慢；粘度大

蛋白质胶体性质的应用

透析法:利用蛋白质不能透过半透膜的的性质，将含有小分子杂质的蛋白质溶液放入透析袋再置于流水中，小分子杂质被透析出，大分子蛋白质留在袋中，以达到纯化蛋白质的目的。这种方法称为透析（dialysis）。盐析法:在蛋白质溶液中加入高浓度的硫酸铵、氯化钠等中性盐，可有效地破坏蛋白质颗粒的水化层。同时又中和了蛋白质表面的电荷，从而使蛋白质颗粒集聚而生成沉淀，这种现象称为盐析（saltingout）。

三、蛋白质变性与复性

当天然蛋白质在某些物理因素和化学因素的作用下，使其特定的空间结构被破坏，从而导致蛋白质理化性质的改变和生物学活性的丧失，这种现象称为变性作用（denaturation）。变性的本质是次级键和二硫键的破坏，并未导致其一级结构中氨基酸序列的改变。应用：消毒灭菌：如酒精、紫外线、加热、高压消毒；