简明生物化学原理 课件 第3章 蛋白质

第3章蛋白质-1

氨基酸

Aminoacid简明生物化学原理

本章重点内容§4-1氨基酸的结构和分类§4-2氨基酸的酸碱化学§4-3氨基酸的物理和化学性质3Chapter4

Protein的化学——氨基酸§4.1蛋白质的重要性和一般组成蛋白质-英文为“Protein”

——第一重要.4（一）蛋白质的化学组成1、蛋白质是一类含氮有机化合物，除含有C、H、O外，还有N和少量的S、P。某些蛋白质还含有其他一些元素，主要是P、Fe、Cu、Co、Mn、Zn等。这些元素在蛋白质中的组成百分比约为：

C（50~55%）、H（6~8%）、O（20~23%）、N（15~18%）、

S（0~4%）、…2、蛋白质的含氮量☆☆蛋白质含量（克%）=每克生物样品中含氮的克数

6.25N的含量平均为16%——凯氏（Kjadehl）定氮法的理论基础3、蛋白质的大小与分子量蛋白质是分子量（Mr）很大的生物分子。对任一种给定的蛋白质来说，它的所有分子在氨基酸的组成和顺序以及肽链的长度方面都应该是相同的，即所谓均一的蛋白质。

4、蛋白质的分类什么叫单纯蛋白质、缀合蛋白质？辅基（或配体）？分类方法；球状蛋白质、纤维状蛋白质、膜蛋白（质）；单体蛋白质、寡聚蛋白质、亚基（亚单位）；§4.2氨基酸——蛋白质的构件分子★组成蛋白质的基本单位是氨基酸（aminoacid）。如将天然的蛋白质完全水解，最后都可得到约20种不同的氨基酸。★组成蛋白质的氨基酸都为L-

a-氨基酸（除Pro外）脯氨酸属于L-

-亚氨基酸，而甘氨酸则属于

-氨基酸。羧酸分子中烃基上的一个或几个氢原子被氨基取代生成的化合物叫氨基酸。为什么称为－氨基酸？与羧基相邻的－碳原子上都有一个氨基。羧基

H2N—Cα—HCOOHR氨基aminoacid,

aa或AA，结构通式1、氨基酸的结构和分类手性C酸氨HH2NCOOHR不同的aa在于

R基团的不同★除甘氨酸Gly和脯氨酸Pro外，其他均具有如下结构通式。1、氨基酸的结构和分类-氨基酸的通式可变部分不变部分（1）氨基酸的构型

用D/L体系表示——在费歇尔投影式中氨基位于横键右边的为D型，位于左边的为L型。

除甘氨酸外，所有的氨基酸分子的α-碳原子都具手性碳原子。因而都具有旋光性。而且发现主要是L型的（也有D型的，但很少）。

（2）氨基酸的分类

各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。非极性氨基酸（8）

极性氨基酸

非解离的极性氨基酸(不带电7)碱性氨基酸(带正电3)酸性氨基酸（带负电2）按R的极性

氨基酸的三字母简写符号必背熟，单字母符号要求认识。名称三字母符号单字母符号名称三字母符号单字母符号丙氨酸（alanine）AlaA亮氨酸（leucine）LeuL精氨酸（arginine）ArgR

赖氨酸(lysine)LysK

天冬酰胺（asparagine）Asn

N

甲硫氨酸（methionine）MetM天冬氨酸（asparticacid）AspD

笨丙氨酸（phenylalanine）PheF

半胱氨酸（cysteine）CysC脯氨酸（proline）ProP谷氨酰胺（glutanine）Gln

Q

丝氨酸（serine）SerS谷氨酸（glutamicacid）GluE苏氨酸（threonine）ThrT甘氨酸（Glycine）GlyG色氨酸（tryptophan）Trp

W

组氨酸（histidine）HisH酪氨酸（tyrosine）TyrY异亮氨酸（isoleucine）IleI颉氨酸（valine）ValV氨基酸的简写符号I非极性氨基酸

丙氨酸 AlaCOOHCH3CHNH2

CHCHCOOHNH2

CH3CH3

缬氨酸 Val什么叫非极性氨基酸？COOHCH2CHNH2

CH3CH3CH亮氨酸 Leu异亮氨酸 IleCOOHCHNH2

CHCH3CH2CH3

脯氨酸 ProCOOHCHNHCH2CH2CH2I非极性氨基酸

苯丙氨酸 PheCOOHCHNH2

CH2COOHCH2CHNH2

色氨酸 TrpN

H

甲硫氨酸 MetCOOHCHNH2

CH2CH2SCH3I非极性氨基酸CHCOOHCHNH2

苏氨酸 ThrCH3HO

丝氨酸 SerCOOHCHNH2

CH2HO半胱氨酸 CysCOOHCHNH2

CH2HS

甘氨酸 GlyCOOHCHNH2HII非解离的极性氨基酸II非解离的极性氨基酸

酪氨酸 TyrCOOHCHNH2CH2HO

天冬酰胺 AsnCOOHCHNH2

CH2COH2NCOOHCHNH2

谷氨酰胺 GlnCH2COH2NCH2III酸性氨基酸

天冬氨酸 AspCOOHCHNH2

CH2COHOCOOHCHNH2

谷氨酸 GluCH2COHOCH2IV碱性氨基酸(CH2)4

赖氨酸 LysCOOHCHNH2H2N

精氨酸 ArgCOOHCHNH2

(CH2)3NHCNHH2NCOOHCHNH2

组氨酸 HisCH2NHN

1.

氨基酸的分类

由R基团的性质

脂肪族氨基酸杂环氨基酸芳香族氨基酸Phe、Tyr、TrpPro、His

二.

氨基酸的分类

由aa的营养需求

人类自身能合成

非必需氨基酸

必需氨基酸

人类自身不能合成或不能足量合成，必须依赖食物供给。MetTrpValIleLeuPheThrLysGlyAlaSerTyrCysProAsnAspGluGln“假设携一两本书来”根据来源分：内源氨基酸和外源氨基酸

含羟基及含硫氨基酸含羟基氨基酸有SerThrTyr含硫氨基酸有CysMet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色氨酸

tryptophanTryW

5.89丝氨酸

serineSerS

5.68酪氨酸

tyrosineTryY

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.碱性氨基酸目录稀有的蛋白质氨基酸

通常是常见氨基酸的衍生物。如4-羟脯氨酸、5-羟赖氨酸以游离或结合态存在于细胞或组织中，大部分是常见氨基酸的衍生物或异构型。如存在于细菌细胞壁肽聚糖内的D-谷氨酸和D-丙氨酸、花生中的g-亚甲基谷氨酸、甘蔗中的b-氨基丁酸，刀豆中的刀豆氨酸等。

非蛋白质氨基酸

H2N-CH2-CH2-COOHH2N-CH2-CH2-CH2-COOH-丙氨酸-氨基丁酸

氨基酸的溶解度，P46

除Gly外，氨基酸均含有一个手性

-碳原子，因此都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。（1）氨基酸的旋光性(光学性质）2、氨基酸的理化性质

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。

Trp、Tyr、Phe含芳香环共轭双键系统，在近紫外区(220-300nm)只有有吸收光的能力。

Trp、Tyr、Phe最大吸收峰分别在

279nm、278nm、259nm。（2）氨基酸的光吸收2、氨基酸的理化性质以Trp吸收最强。可利用此性质采用紫外分光光度法测定蛋白质的含量。（2）

光学性质氨基酸同时含有氨基和羧基：氨基具有碱性，羧基具有酸性（3）氨基酸的两性解离和等电点，P48依照布伦斯特－劳瑞的酸碱质子理论，质子的供体称为酸，质子的受体称为碱。HA↔A-+H+

酸碱质子原始的酸（HA）和生成的碱（A-）被称为共轭酸－碱对。酸碱可以互相转化。

氨基酸在水中的两性离子既能像酸一样放出质子，也能像碱一样接受质子，氨基酸具有酸碱性质，是一类两性电解质。Asanacid（protondonor）：Asabase（protonacceptor）：氨基酸的解离

HA↔A-+H+

酸碱质子一元酸的解离方程

Ka=[A-][H+][HA]-+H+H+H+H++-氨基酸完全质子化时，可以看成是多元酸。侧链不解离的中性氨基酸可看作二元酸，例如甘氨酸。甘氨酸的解离：-+H+H+H+H++-HHH阳离子（A+）兼性离子（A0）阴离子（A-）A+A0+H+Ka1第一步解离Ka1=[A0][H+][A+]Ka1代表

-碳上-COOH的解离常数A0A-+H+Ka2Ka2=[A-][H+][A0]第二步解离Ka2代表

-碳上-NH3+的解离常数等电点（isoelectricpoint):氨基酸所带静电荷为“零”时，溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（isoelectricpoint），以pI表示。不同pH时氨基酸以不同的离子化形式存在：

正离子负离子两性离子氨基酸pI氨基酸pI氨基酸pI氨基酸pIAla6.02Pro6.48Thr5.87Asp2.77Val5.97Phe5.48Cys5.07Glu3.22Leu5.98Trp5.89Tyr5.66Lys9.74Ile6.02Gly5.97Asn5.41Arg10.76Met5.74Ser5.68Gln5.65His7.5920种氨基酸的pI（3）氨基酸的两性解离和等电点+OH-pH>pI阴离子pH=pI兼性离子+OH-+H+pH<pI阳离子+H+两性性质和等电点加酸H+H+H+总电荷“+”H3N+两性性质和等电点加碱H2OH2NCOO¯OH－OH－OH－总电荷“–”两性性质和等电点酸性溶液晶体状态碱性溶液或水溶液中即等电点（pI）pI——等电点时的pH不同氨基酸等电点（pI）不同提问：为什么？两性性质和等电点（4）氨基酸的滴定曲线Henderson-Hasselbalch方程pH=pKa+lg[质子受体][质子供体]酸碱滴定曲线乙酸★氨基酸等电点的计算——以甘氨酸为例K1=[Gly±][H+][Gly+]K2=[Gly-][H+][Gly±]pI时，[Gly+]=[Gly-][Gly±][H+]K1=[Gly±]K2[H+][H+]2=K1K2pH=（pK1+pK2）/2pI=（pK1+pK2）/2pI=（2.34+9.60）/2=5.97GlypI=1/2(pK1'+pK2')对于酸性氨基酸，以Asp为例：pI=1/2(pK1'+pK2')对于碱性氨基酸，以Lys为例：pI=1/2(pK2'+pK3')1.两性性质和等电点

等电点的计算例Gly的pI计算－H+＋H+NH2—CH2

—COO－Gly－＋NH3—CH2

—COO－Gly±

＋NH3—CH2

—COOHGly＋pI=1/2(pK1'+pK2')－H+＋H+K1'K2'K1'、K2'分别代表

COOH和NH3＋的表观解离常数。可以从滴定曲线中求得。2.

氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点等电点的计算例Lys的pI计算pI=1/2(pK2'+pK3')溶液pH值增大COOHCH－NH3(CH2)4NH3＋＋Lys＋＋COO－CH－NH2(CH2)4NH2Lys－COO－CH－NH3(CH2)4NH3＋＋Lys＋－H+＋H+Lys±COO－CH－NH2(CH2)4NH3＋－H+＋H+－H+＋H+K1'K2'K3'2.

氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点等电点的计算例Glu的解离2.

氨基酸的理化性质pI=1/2(pK1'+pK2')1.两性性质和等电点等电点的计算aa等电点的计算公式pI=1/2(pKn+pKn+1)(其中n为可解离的正电荷基团数目)2.

氨基酸的理化性质1.两性性质和等电点等电点的计算ConclusionpH>pI带负电，移向正极2.

氨基酸的理化性质pH<pI带正电，移向负极pH=pI不带电，不移动答案：-R有电性区别。中性氨基酸pI一般为6.0提问：为什么偏酸性？答案：

-COOH解离程度略大于-NH2的得电子能力

提问：酸性氨基酸的pI(更偏酸、更偏碱）？答案：更酸（3.0左右）碱性氨基酸pI更碱（7.6—10.7)(

只有三种）提问：大多数氨基酸在中性（pH=7）时，带

电？负提问：等电点时的氨基酸特点是？答案：两性离子，溶解度最小，容易沉淀。提问：为什么？答案：同性排斥力小，凝结沉淀其它：吸光性含苯环氨基酸大π键吸收紫外光，蛋白质故也具有紫外吸光性，实验室利用紫外分光光度仪在280nm处测定蛋白质含量；★等电点为电中性而不是中性（即pH=7），在溶液中加入电极时其电荷迁移为零。中性氨基酸pI=6.2-6.8酸性氨基酸pI=2.8-3.2碱性氨基酸pI=7.6-10.8★等电点时，偶极离子在水中的溶解度最小，易结晶析出。可用调节氨基酸等电点的方法分离氨基酸的混合物。注意：3、氨基酸的化学反应P501．

-氨基参与的反应（1）与甲醛发生羟甲基化反应用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。即氨基酸的甲醛滴定P135页1．

-氨基参与的反应（2）与亚硝酸反应用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。衡量的放出N2，测定N2的体积便可计算出氨基酸中氨基的含量。3、氨基酸的化学性质1．

-氨基参与的反应（3）酰化反应用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。3、氨基酸的化学性质1．

-氨基参与的反应（4）烃基化反应用途：是鉴定多肽N-端氨基酸的重要方法。3、氨基酸的化学性质1．

-氨基参与的反应（5）生成西佛碱的反应用途：是多种酶促反应的中间过程。3、氨基酸的化学性质1．

-氨基参与的反应（6）脱氨基和转氨基反应用途：酶催化的反应。3、氨基酸的化学性质

氨基酸与碱作用生成相应的盐。氨基酸的碱金属盐能溶于水,而重金属盐则不溶于水。2．

-羧基参与的反应（1）成盐反应用途：3、氨基酸的化学性质11．

-氨基参与的反应（2）形成酯的反应用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体。2．

-羧基参与的反应3、氨基酸的化学性质1（3）形成酰卤的反应用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应。3、氨基酸的化学性质2．

-羧基参与的反应（4）叠氮化反应用途：常作为多肽合成活性中间体。3、氨基酸的化学性质2．

-羧基参与的反应1（5）脱羧反应用途：酶催化的反应。3、氨基酸的化学性质2．

-羧基参与的反应1(1)与茚三酮反应用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。3．

-氨基和羧基共同参与的反应茚三酮水合茚三酮3、氨基酸的化学性质与茚三酮反应（鉴别α-氨基酸的灵敏方法）PH5～7茚三酮N-取代的α-氨基酸如脯氨酸，β-氨基酸、γ-氨基酸都不与茚三酮反应。

蓝色或紫红色1（2）成肽反应用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。3．

-氨基和羧基共同参与的反应3、氨基酸的化学性质4．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质1作用：这些反应可用于巯基的保护。4．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。4．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或端裂。胱氨酸4．侧链基团的化学性质(1)巯基（-SH）的性质作用：可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量。硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB)4．侧链基团的化学性质（2）羟基的性质1作用：可用于修饰蛋白质。二异丙基氟磷酸酯4．侧链基团的化学性质（3）咪唑基的性质组氨酸含有咪唑基，它的pK2值为6.0，在生理条件下具有缓冲作用。组氨酸中的咪唑基能够发生多种化学反应。可以与ATP发生磷酰化反应，形成磷酸组氨酸，从而使酶活化。组氨酸的咪唑基也能发生烷基化反应。生成烷基咪唑衍生物，并引起酶活性的降低或丧失作用：。4．侧链基团的化学性质（4）甲硫基的性质1作用：。分配柱层析：支持剂是一些具有亲水性的不溶性物质，如纤维素、淀粉、硅胶等。滤纸层析：薄层层析：离子交换层析：阴离子交换树脂-N(CH3)3OH，阳离子交换树脂-SO3H电泳：4、氨基酸的分离分析（55页）滤纸层析也是分配层析的一种。这里的滤纸纤维素吸附水作为固定相，展层用的溶剂是流动相。层析时，混合氨基酸在这两相中不断分配，使它们分布在滤纸的不同位置上。

溶剂前沿氨基酸显色点滤纸原点XY滤纸层析中的Rf值，Rf=X/Y丁醇-醋酸酚-甲酚-水氨基酸的双向滤纸层析图谱

四.

氨基酸的分离和分析1、纸层析2、离子交换层析

四.

氨基酸的分离和分析这是一种用离子交换树脂作支持剂的层析法。离子交换树脂是具有酸性或碱性基团的人工合成的聚苯乙烯-苯二乙烯等不溶性的高分子化合物。树脂阳离子交换树脂阴离子交换树脂含有酸性基团H+含有碱性基团OH－根据什么进行分离？2、离子交换层析

四.

氨基酸的分离和分析Columnchromatography

Ion-exchangechromatographySize-exclusionchromatographyHydrophobicinteractionchromatographyIsoelectricfocusingchromatography

Affinitychromatography:Antibodies,His-tags,Protein-A,Protein-G,GST-,MBP-fusionproteinsetc…,Ion-exchangeChromatography离子交换

分离氨基酸常用的是带有耐酸性非常强的磺酸根SO3－Na＋（以盐的形式出现）的强阳离子交换树脂。首先将这种树脂填充到柱子中，然后注入含有样品的流动相，样品中含有阳离子成分X＋，通过静电吸引，与树脂中的带电基团相互作用，结果X＋与Na＋交换，即发生阳离子交换后，形成SO3－X＋。

Size-exclusionChromatography

分子筛AffinityChromatography亲和层析5、氨基酸的化学合成目前氨基酸的合成方法有5种：（1）直接发酵法；（2）添加前体发酵法；（3）酶法；（4）化学合成法；（5）蛋白质水解提取法。通常将直接发酵法和添加前体发酵法统称为发酵法。合成方法6、氨基酸的应用1、医药工业（1）氨基酸输液（2）必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸（3）半必需氨基酸：精氨酸、组氨酸是幼儿所必需的。治疗药剂（1）精氨酸：对治疗高氨血症、肝机能障碍等疾病颇有效果；（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，可用于治疗秃发症；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。2、化学工业（1）维生素B6:可采用丙氨酸或天冬氨酸为原料合成。（2）叶酸：需要用谷氨酸为原料合成。（3）氨基酸表面活性剂：酰基谷氨酸钠、十六烷基-L-赖氨酰-L-赖氨酸甲酯二盐酸、月桂酰-L-精氨酸乙酯盐酸等具有较强的抗菌杀菌活性，且无刺激性。（4）聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作为合成皮革的表面处理剂；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯与磷酸高级烷基酯结合得到化合物可作为可塑剂，稳定剂等。3、食品工业营养强化剂；谷氨酸钠－味精；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；天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：－甜味素APM4，农业（1）杀虫剂：刀豆氨酸、5-羟色氨酸可使南方毛虫拒食而死；半胱氨酸可杀死黄瓜蝇；甘氨酸乙酯衍生的二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀螨效果；（2）杀菌剂：N-月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病；-1，4环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等；（3）除草剂：如N-3,4二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等；5、化妆品工业

氨基酸能调节皮肤pH的变动，对细菌的防护作用，也可作为皮肤、毛发的营养成分，增加皮肤、毛发的光泽。

防止皮肤干燥的自然保湿因子的主要成分是甘氨酸、羟基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸等游离氨基酸。

在化妆品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些维生素，可防止皮肤老化。第3章蛋白质-2

共价结构、肽

Peptide简明生物化学原理99Chapter4

Protein的共价结构157页

本章重点内容§1肽和肽键的结构、命名§2蛋白质的空间结构§3蛋白质的空间结构和生物学功能

2.3肽肽和肽键的结构、命名肽的两性解离肽的化学性质天然存在的活性肽1002.3.1.肽和肽键的结构、命名肽是氨基酸的线性聚合物。氨基酸顺序：N端－

C端氨基酸残基；寡肽与多肽；环肽101N端C端肽键的结构特征、理化性质62页

具有部分双键特性，不能自由旋转,呈现相对的刚性和平面化。肽键的亚氨基没有明显的解离和质子化。除脯氨酸外多以反式结构存在。102肽平面、肽单位、二面角,61页103多肽中的二硫键10422

二硫键肽的命名105N端C端开链肽都具有游离的α氨基和α羧基？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（如：谷氨酸）。脯氨酸在N端也没有游离的α氨基。1062.3.2.肽的理化性质-两性解离

62页

具有两性解离和等电点：多肽链中可解离功能团的pKa值）107各基团解离常数与游离氨基酸有所不同？例：pH7时，所带静电荷是？pI是？

是0pI=(4.6+7.8)/2108H3N＋－Gly

Lys

Asp－COOHCOOHH3N＋CH34.610.27.83.7－－＋＋求：三肽Lys-Lys-Lys的pI每个侧链解离后带有1/3个正电荷，此时的pH为pI。利用公式：

pH=pKa+lg（[碱]/[酸]）

pH=10.2＋lg（[2/3]/[1/3]）

pH=10.2＋0.30109H3N＋－Lys

Lys

Lys－COO－H3N＋H3N＋H3N＋10.210.210.27.83.72.3.3肽的化学性质多肽链的水解：酸水解、碱水解、酶水解具有旋光性颜色反应紫外吸收110颜色反应茚三酮反应－－紫色，用于定性和定量肽。双缩脲反应－－紫色或兰紫色(λ＝540nm）。－－－双缩脲法测定蛋白质的含量含有两个或两个以上肽键的化合物有此反应。氨基酸没有

111紫外吸收具紫外吸收：在280nm处有最大吸收峰，可进行肽类定量测定。原因是：含Trp、Tyr、Phe－－－－紫外吸收法测定蛋白质含量1122.3.4.天然存在的重要多肽以蛋白质形式存在:相对分子质量在6000以上的多肽称为蛋白质。多肽与蛋白质无严格的界线。以天然活性肽形式存在：分子量比较小的多肽以游离状态存在。具有特殊的生理功能，常称为活性肽在天然活性肽中含有非蛋白质氨基酸和肽键。113天然存在的活性肽(Naturalpeptide)

63页脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。114脑啡肽（五肽）Leu-脑啡肽和Met-脑啡肽。＋H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO－

＋H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO－前体物：前脑啡肽原（含267个残基）有和吗啡类似的镇痛作用（大脑中有吗啡受体）。115内啡肽包括α－内啡肽（16肽）β－内啡肽（31肽）γ－内啡肽（17肽）前体物：促黑素促皮质激素原116多肽类抗生素：一类具有很强抗菌能力的肽.

青霉素（二肽衍生物）：短杆菌肽（10肽）：117H3CH3CHOOCSNOCRNO半胱氨酸和缬氨酸形成的二肽衍生物催产素和加压素118谷胱甘肽：γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸119COOHCHNH2CH2CH2CONH－CH－CO－NH－CH2－COOHγα还原型谷胱甘肽GSHCH2SHγ

Glu－Cys－Glyγ

Glu－Cys－GlySS氧化型谷胱甘肽GSSG谷胱甘肽重要的生物功能作为抗氧化剂维护蛋白质活性中心的巯基游离。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：在红细胞中作为巯基缓冲剂存在，维持血红蛋白和其他红细胞蛋白质的半胱氨酸残基处于还原态。120练习题在一些天然肽中含有蛋白质中不存在的___、___等特殊结构。这些结构上的变化可使这些肽免受蛋白水解酶的作用。蛋白质之所以出现各种内容丰富的构象是因为____键和__

键能有不同程度的转动。双缩脲反应肽、蛋白质、氨基酸都具有的反应。在酸溶剂系统中进行纸层析分离Lys和Leu混合物，问哪种Rf大？用阳离子交换树脂分离PH7的氨基酸混合液Lys、Glu，问哪种先被洗脱出来？1212.3蛋白质的结构——蛋白质结构的近代概P67Pr结构一级结构基本结构（初级）二级结构三级结构四级结构空间结构高级结构空间构象

在二级结构和三级结构之间还有另一些层次，如超二级结构和结构域。2.3.3蛋白质分子中的重要化学键：肽键、二硫键、酯键、配位键

氢键、离子键（盐键）疏水作用（疏水键）范德华力（范德华相互作用）

2.3.2蛋白质结构的研究方法70页2.5.4蛋白质的一级结构（化学结构）68页指蛋白质分子中氨基酸的组成、排列顺序、连接方式以及多肽链的数目和关联。（主要为肽键，包括二硫键）是蛋白质空间结构和生理功能的基础。124N端C端蛋白质的一级结构测定

－－－多肽链氨基酸顺序测定要求样品必须是均一的。纯度在>97%以上知道蛋白质的分子量125步骤（待测样品分成多份分别进行各步骤测定）测定蛋白质分子中多肽链的数目拆分蛋白质分子的多肽链和二硫键分析每一多肽链的氨基酸组成测定并确定多肽链的氨基酸序列确定原多肽链中二硫键的位置126第一步：测定蛋白质分子中多肽链的数目测定末端基（C端或N端），看蛋白质的摩尔数与末端基的摩尔数的比例？若1：1？1：2？1：3？127第二步：拆分蛋白质分子的多肽链和二硫键借助非共价相互作用缔合的（亚基之间）采用变性剂：8mol/L尿素；6mol/L盐酸胍；SDS处理。通过共价二硫桥（－S－S－）交联的肽链

采用氧化剂或还原剂：将二硫键断裂。分离、纯化多肽链：电泳、层析等方法。128猪第三步：分析每一多肽链的氨基酸组成待测样品经酸(6mol/LHCl)和碱(5mol/LNaOH)完全水解。用氨基酸分析仪进行测定（强阳离子交换，茚三酮反应）。测定水解液中的氨基酸组成和比例，氨量。129第四步：测定多肽链的氨基酸序列N－末端氨基酸测定C－末端分析多肽链的部分裂解和肽段混合物的分离纯化确定肽段在多肽链中的次序130NH2COOH1.N－末端氨基酸测定2,4－二硝基氟苯法（Sanger试剂，DNFB或FDNB）PITC（苯异硫氰酸酯、Edman法）丹磺酰1312,4－二硝基氟苯法（Sanger试剂，DNFB或FDNB）1945年由Sanger发明此法，曾用此方法测定了胰岛素的N-末端132单肽链＋FDNBDNP－肽链（黄色）DNP－（N端）氨基酸＋n个氨基酸弱碱6mol盐酸中乙醚抽提后层析，与标准DNP－氨基酸比较，确定N端氨基酸？PITC（苯异硫氰酸酯、Edman法）133单肽链＋PITCPTC－肽链（黄色）PTH－（N端，环化）氨基酸

＋余下少一个氨基酸的肽链

弱碱乙醚抽提后层析，与标准PTH－氨基酸比较，确定N端氨基酸？硝基甲烷中，加酸，加热134Edman（苯异硫氰酸酯法）能够不断重复循环，将肽链N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。一次可以连续测出80个左右的残基顺序。大的肽链测序前要化大为小，不能采用全水解。蛋白质顺序仪是以此法为原理设计的。135Edman降解法的改进方法---DNS-Edman降解法用DNS(二甲基萘磺酰氯)测定N端氨基酸原理DNFB法相同但水解后的DNS-氨基酸不需分离，可直接用电泳或层析法鉴定由于DNS有强烈荧光，灵敏度比DNFB法高100倍，比Edman法高几到十几倍可用于微量氨基酸的定量用Edman降解法提供逐次减少一个残基的肽链灵敏度提高，能连续测定。多肽顺序自动分析仪样品最低用量可在5pmol136氨肽酶法：从N端依次切断肽键H2NVal－His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu－LysCOOH1372.C－末端分析羧肽酶法还原法肼解法138羧肽酶法羧肽酶A：水解除Pro,Arg和Lys以外的所有C-末端氨基酸羧肽酶B：只能水解Arg和Lys为C-末端残基的肽键。

C-末端第二个是Pro时不作用139NH2COOHtGlySerVal还原法

140单肽链＋硼氢化锂C－末端氨基酸被还原成α－氨基醇水解，层析肼解法天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸被破坏不易测定出。141无水加热－3.多肽链部分裂解和肽段混合物的分离纯化要求：选用专一性强的、断裂点少的、反应产率高的蛋白水解酶或化学试剂进行有控制的裂解。后将所得混合物进行分离纯化。经N未端和C未端测定，确定出每一肽段的序列。142选用A种酶第1份选用B种酶第2份酶解法（表现出专一性）酶专一性抑制水解胰蛋白酶糜蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）R1＝赖或精侧链，AECysR1＝苯丙、酪、色；亮、蛋、组R2＝脯143化学法溴化氰水解法(CNBr):切割Met的羧基所形成的肽键。Rm=Met，形成高丝氨酸内酯。用羟胺断裂:它断裂－Asn-Gly-,但专一性不高。蛋白质中出现机率低，适于分子量大的蛋白质序列的测定。Rm=AsnRn=Gly1441454.确定肽段在多肽链中的次序所得资料：

N－末端残基H

C－末端残基S第一套肽段

OUS

PS

EOVE

RLA

HOWT第二套肽段

SEO

WTOU

VERL

APS

HO借助重叠肽确定肽段次序：

HOWTOUSEOVERLAPS146第五步：确定原多肽链中二硫键的位置采用胃蛋白酶：专一性低，切点多。肽段比较小，分离、鉴定比较容易。作用pH在酸性范围。肽段混合物进行的对角线电泳147对角线电泳148暴露在过甲酸蒸气中使二硫键断裂++巯基的保护149例：有一个A肽？①酸水解得到：Ala、Arg、Ser、Glu、Phe、Met；②当A肽与FDNB试剂反应后得：DNP-Ala；③当A肽用CNBr降解时得到：游离的Ser和一种肽；④当A肽用胰蛋白酶降解时得到两种肽：一种含Ala、Arg，另一种含其它氨基酸⑤当A肽用糜蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）降解时得到两种肽：一种含Met、Ser，另一种含其它氨基酸；

问A肽的氨基酸排列顺序如何？150答：Ala－Arg－Glu－phe－Met－Ser3.5.5蛋白质的一级结构与生物功能P78

同源蛋白质的物种差异与生物进化同源蛋白质具有共同的进化起源血液凝固与氨基酸序列的局部断列同种蛋白质氨基酸个体差异和分子病1511.同源蛋白质的物种差异与生物进化同源蛋白质可变残基不变残基序列同源152细胞色素C

79页是一类以铁卟啉为辅基的蛋白质，呼吸链的组分。153不同生物体的细胞色素C序列间氨基酸差异数目的比较

154155细胞色素C的一级结构与物种进化间的关系-----物种进化树系统树

2.同源蛋白质具有共同的进化起源氧合血红素蛋白（序列同源，相似的生物功能）

－－－－原始珠蛋白基因肌红蛋白（153）；血红蛋白（141,146）丝氨酸蛋白酶类（序列同源，趋异的生物功能）－－－－祖先丝氨酸蛋白酶基因胰蛋白酶；胰凝乳蛋白酶；凝血酶；纤溶酶一些功能差异很大的蛋白质（序列同源，三级结构相似，不同的生物功能）溶菌酶；α-乳清蛋白1563.血液凝固与氨基酸序列的局部断列185页①血液凝固的生物化学机理凝血系统凝血因子，以无活性的前体或酶原形式存在。纤溶系统：纤溶酶原－－单链糖蛋白纤溶酶原激活剂(PA)－－主要是t-PA其他157

158内在途径外在途径异物表面接触组织损伤高相对分子质量激肽原

XⅡⅦaXⅠⅠXⅠXaⅧaXXⅡaXⅠaXaXⅦVaCa2+ⅡⅡaⅠ

Ia

XⅢa

激肽释放酶交联的血纤蛋白凝块凝血酶原凝血酶血纤蛋白原

血纤蛋白凝血酶原的结构示意图

159N端C端ABSS274323释放的肽段凝血酶SS凝血酶凝血酶原激酶血纤蛋白原的结构示意图分子含29个二硫键，6条多肽链由这些二硫键交联成一个整体分子。凝血酶断裂血纤蛋白原中央球状区的4个Arg-Gly键，释放出的肽称血纤肽。160血纤蛋白原转变为软血纤蛋白块

血纤蛋白单体以非共价键结合成血纤蛋白软凝块161血纤蛋白原H2O血纤肽凝血酶血纤蛋白单体聚集纤溶系统t-PA激活纤溶酶原及纤溶酶降解血纤蛋白凝块。162t-PA纤溶酶原纤溶酶血纤蛋白凝块表面血纤蛋白血纤蛋白降解物(肽碎片)4.同种蛋白质氨基酸个体差异和分子病同种蛋白质：来自同种生物行使同一生物功能的蛋白质。163例:镰刀形红细胞贫血病－－－分子病正常血红蛋白----Hb,非正常血红蛋白---HbS164血红蛋白的结构由4个多肽亚基组成，属寡聚蛋白质。成人血红蛋白主要是HbA（2α(各141肽)，2β(各146肽)）。165镰刀形红细胞贫血病的分子基础分子基础

HbA:Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys……HbS:Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys……β链12345678脱氧－HbS高浓度存在时，形成长纤维，使红细胞变形166167HbA

H2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysCOOHHbSH2NVal-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-LysCOOHβ链12345678Val取代Glu含氧－HbSO2粘性疏水斑O2脱氧－HbS疏水位点脱氧－HbS高浓度存在时，形成长纤维，使红细胞变形。3、肽与蛋白质的人工合成1958年，北大生物系在国内首次合成了具有生物活性的八肽－－催产素。1965年9月，中科院生物化学研究所、有机化学研究所和北大化学系协作，在世界上首次人工合成了结晶牛胰岛素。肽的人工合成有两种类型：由不同氨基酸按照一定顺序控制合成。由一种或两种氨基酸聚合或共聚合。控制合成的困难：接肽反应所需的试剂的选择。接肽以前必须首先把不需参与反应的基团封闭保护。168保护剂应具备两个条件①在接肽时能起保护作用。②在接肽以后又很容易除去，致引起肽键的断裂。169常用保护基的结构式170肽键形成方法①羧基活化法：氨基先保护起来，再将羧基转变成一个活泼的羧酸衍生物。171偶联剂缩合法常用的是：N，N－二环已基碳二亚胺（DCC），能够促进羧基和氨基之间的缩合反应。DCC先与一分子氨基酸的羧基反应，生成类似酸酐的中间产物，这种不稳定的中间物能够进一步与第二分子氨基酸的氨基作用，形成肽键。消旋化可能性小，是多肽合成中应用最广的一种试剂。172173③多肽的固相合成1962年，MerrifieleRB发展起来的.此技术对分子生物学和基因工程研究具有重大影响和重要意义。肽链的逐步延长是在不溶性聚苯乙烯脂小珠上进行，反应后通过简单的过滤回收被延长的产物，用于下一步全成。整个合成过程可在程序控制的自动化固相合成仪上进行。美国Merrifield等人报道，利用这种肽合成仪（peptidesynthesizer)成功地合成了九肽－－舒缓激肽。花27小时。还合成了胰岛素的A链（21个残基用8天时间）和B链（30个残基用11天）。1969年合成了124个氨基酸残基的牛胰核糖核酸酶（是第一个人工合成的酶）。合成到最后一步时，把树脂悬浮在无水三氟乙酸中，通入干燥的HBr，使肽与树脂脱离，同时一些保护基也被切除。174图示：合成过程175不溶性聚苯乙烯脂小珠176177178思考题肽键的特点；蛋白质紫外吸收特点及原因；茚三酮反应；双缩脲反应；肽的酸碱特性；求某肽的pI及在某pH下所带净电荷；蛋白质一级结构测定序列的步骤？（会做题）举例说明氨基酸序列与生物功能的关系？多肽的固相合成；胰岛素人工合成？85页习题：1.2.6.7179感谢观看Thankyouforyourwatching第3章蛋白质-3蛋白质分子的高级结构

简明生物化学原理蛋白质分子中的结构层次

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

胶原蛋白与衰老

本章知识拓展

生物医学材料（人工皮肤、人工血管、人工食管、心脏瓣膜、人工骨、角膜等的原料）

临床医学治疗（提高免疫功能、活化筋骨、治疗关节炎及酸痛、止血作用、抑制癌细胞）

美容保健（填充皮肤真皮层、丰胸、减肥、降压和降血脂、补钙）

轻工、食品工业（食品添加剂、饮料、乳制品、糕点糖果、人造肠衣）重要意义胶原蛋白的结构及产业一级结构有Gly-X-Y的重复顺序较多羟脯氨酸和羟赖氨酸。缺乏色氨酸，在营养上为不完全蛋白质。二级结构

三条α肽链组成的三股螺旋，每一条α链都是左手螺旋构型。3条链缠绕成右手螺旋结构。三级结构

肽链间的次级键作用,三种交联：

1.醇醛缩合交联

2.醛胺缩合交联

3.醛醇组氨酸交联本章知识拓展

食品安全大于天

社会责任第一责任

遵纪守法的底线

科研、工作和学习

都需要社会责任和大爱的精神

教育意义蛋白质的“质”与“量”的拷问2004年“阜阳大头娃娃”事件2004年4月30日，“大头娃娃”事件曝光，安徽省阜阳市查处一家劣质奶粉厂。该厂生产的劣质奶粉几乎完全没有营养，致使13名婴儿死亡，近200名婴儿患上严重营养不良症。

2008年三聚氰胺毒奶粉事件

看似蛋白含量达标的毒奶粉，事上都是由三聚氰胺制作的假象，实际上这样的奶粉根本没有什么营养，长期服用后不但会毁坏肾脏，还会导致婴儿长期营养不良，也就形成了“大头娃娃”。。2020年郴州大头娃娃的轮回

固体饮料竟当作“特医奶粉”，本章数据/案例/视角：3.3蛋白质的二级结构p100(Secondarystructure)蛋白质分子中多肽链本身的折叠和盘绕方式，仅涉及肽链主链的构像，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。酰胺平面是构成主链构像的基本单位。定义

主要的化学键：

氢键、盐键、疏水键、范德华力（一）酰胺平面参与形成肽键的4个原子（C、O、N、H）和与之相连的2个-碳原子（

C

1、C

2）共处于同一平面上，形成酰胺平面，或称肽键平面，肽平面，肽单元。C

1和C

2在平面上所处的位置为反式(trans)构型。它是蛋白质构象的基本结构单位

（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)

1、

-螺旋结构要点:①从N端为起点，多肽链主链围绕中心轴形成右手螺旋，侧链伸向螺旋外侧。天然蛋白质大部分为右手螺旋；

虚线是什么呢？氢键多个肽键平面通过α-碳原子旋转，相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋。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（氢键是稳定α－螺旋的主要键），氢键与螺旋长轴基本平行。主链呈螺旋上升，每个氨基酸残基沿轴上升0.15nm，沿轴旋转1000，每3.6个氨基酸残基上升一圈，相当于上升高度(螺距)0.54nm，螺旋的直径约为0.5nm。α－螺旋的结构特点R侧链基团伸向螺旋的外侧。影响

-螺旋稳定的因素有：⑴极大或极小的侧链基团（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）。RRRRRRRRR螺旋的横截面多肽链充分伸展，相邻肽单元之间折叠成锯齿状结构，侧链位于锯齿结构的上下方。2、-折叠CαCαCαCαCαCαRRRRRR

-折叠②

-折叠结构的肽链几乎是完全伸展的，两段以上的β-折叠结构平行排列，两链间可顺向平行，也可反向平行，反平行结构更为稳定。③两链间的肽键之间形成氢键，以稳固β-折叠结构。氢键与螺旋长轴垂直。折叠片提问：这种氢键与α-螺旋中的氢键有何不同呢？不同肽链或同链内相隔残基不是3。平行式反平行式3、-转角蛋白质多肽链经常出现180˚的回折，这种肽链回折处的称为

-转角（

-tern）或

-bend，或称发夹结构（hairpinstructure）。

一般由四个连续的氨基酸残基组成，第一个氨基酸残基与第四个形成氢键。4、

Ω环（omega）Ω环多存在于球状蛋白质分子中，形状像“Ω”，称为Ω环（Ωloop）。由6-16个氨基酸残基组成5、无规卷曲（自由回转）是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。酶的功能部位常位于这种构象区域H2NCOOH氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链的氨基酸残基的侧链适合形成

-螺旋或β-折叠时，它就会出现相应的二级结构。

1、超二级结构（Supersecondarystructure）在蛋白质分子中，由若干相邻的二级结构单元组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的、在空间上能辨认的二级结构组合体。

几种类型的超二级结构：ααβββαβ3.5超二级结构和结构域（二、三级过渡态）2、结构域多肽链在超二级结构基础上进一步绕曲折叠成较为紧密的近似球状或纤维状、具有部分生物功能的结构，称为结构域(domain)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)。纤连蛋白分子的结构域丙糖磷酸异构酶3.6球状蛋白质与三级结构

117页

(tertiarystructure)（二）主要的化学键非共价键：疏水键:多肽链上疏水性较强的氨基酸的非极性侧链避开水相自相粘附聚集在一起，形成空穴。离子键（盐健）:由蛋白质中正、负电荷的侧链基团相互接近，通过静电吸引而形成的基团之间的作用力。氢键：

范德华力等（一）定义：指多肽链在二级结构的基础上进一步折叠、盘绕成复杂的空间结构。三级结构涉及蛋白质分子或亚基内所有原子的空间排布。但不涉及亚基之间的关系。共价键次级键化学键肽键一级结构氢键二硫键二、三、四级结构疏水键盐键范德华力三、四级结构蛋白质分子中的共价键与次级键稳定三级结构的次级键有：疏水键、氢键、盐键和范德华力，此外，二硫键也参与稳定三级结构。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用

肌红蛋白(Mb)N端C端亚基之间的结合力主要是氢键和离子键。3.8蛋白质的四级结构和亚基缔合128页具有三级结构的蛋白质分子亚基按一定的方式聚合起来成蛋白质大分子，即蛋白质的四级结构(单体蛋白与寡聚蛋白)。由多条多肽链组成的蛋白质，肽链间相互以非共价键联结成一个活性单位，这种肽链就称为该蛋白质的亚基（亚单位；Subunit）

。血红蛋白（Hb）的四级结构纤维状蛋白质和球状蛋白质的结构106页从一级结构到四级结构血红蛋白蛋白质的一级结构是它的氨基酸序列，维系蛋白质分子的一级结构的键：肽键、二硫键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维系蛋白质分子空间结构：

疏水键氢键范德华力盐键（离子键）Chapter4Protein生物学功能

蛋白质结构与功能的关系TheRelationofStructureandFunctionofProtein147页（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

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（二）一级结构与功能的关系例：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)

这种由蛋白质分子一级结构的氨基酸排列顺序发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。正常红细胞镰刀形细胞（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重点了解血红蛋白的结构与功能（150页）、血红蛋白与分子病（165页）目录（二）血红蛋白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。肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线*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)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。变（别）构效应

(allostericeffect)某些蛋白质表现其生物学功能时，构象发生改变，从而改变了整个分子的性质，这种现象称为别构效应。(R)relaxedstate(T)tensestate

血液中O2的运输(HbR/T态的互换)Lung氧分子Hemoglobin血红蛋白Myoglobin肌红蛋白Muscle静脉动脉环境氧浓度高时Hb快速吸收氧分子环境氧浓度低时Hb迅速释放氧气任何一个亚基接受O2后，会增加其他亚基吸收O2的能力释放氧气后Hb变回

Tstate波尔效应H+和CO2对Hb的氧合的影响是降低Hb与氧气亲和力，即H+和CO2促进Hb释放O2，这样的效应被称为波尔效应。产生波尔效应的原因是H+和CO2能够与Hb特定位点结合而促进Hb从R态转变为T态。与波尔效应相关的基团有

亚基的N-端氨基、

亚基的His122的咪唑基以及

亚基的His146咪唑基。这三个基团在Hb处于T态的时候都是高度质子化的。当氧气与Hb结合以后，质子发生解离。如果溶液中的pH降低，将有利于这三个基团处于质子化状态，从而稳定T态，抑制氧气的结合。质子浓度对血红蛋白与O2亲和力的影响（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。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。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Protein性质、分离纯化和鉴定P189，P191蛋白质的理化性质与分离纯化ThePhysicalandChemicalCharactersandSeparationandPurificationofProtein3.6蛋白质的理化性质蛋白质的两性离解和电泳现象蛋白质的胶体性质蛋白质的沉淀作用蛋白质的变性蛋白质的紫外吸收1、蛋白质的两性解离和电泳现象蛋白质分子与多肽、氨基酸一样，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。蛋白质的两性解离性质使其成为人体及动物体中的重要缓冲剂，调节体液正常pH。蛋白质蛋白质的等电点(isoelectricpoint,pI)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。在等电点时，蛋白质较稳定，其溶解度、导电性、黏度、渗透压等皆最小（制备或沉淀蛋白质），在电场中不移动（分离蛋白质）。

在不同的pH环境下，蛋白质的电化学性质不同。在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。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。电泳蛋白质在等电点pH条件下，不发生电泳现象。利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离纯化。例题根据蛋白质等电点，指出下列蛋白质在所指定的pH条件下，电泳时的泳动方向：

(1)胃蛋白酶(pI

1.0)，在pH

5.0；带负电，向正极泳动

(2)血清清蛋白(pI

4.9)，在pH

6.0；带负电，向正极泳动

(3)α-脂蛋白(pI

5.8)，在pH

5.0和pH

9.0；

在pH

5.0时带正电，向负极泳动；在pH

9.0带负电，向正极泳动

2蛋白质的胶体性质蛋白质属于生物大分子，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。因此，它在水中能够形成胶体溶液。*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蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎运动等