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1、蛋白质的结构与功能 Structure and Function of Protein,生物科学与技术学院 生物化学系 唐建华,第1章 蛋白质的结构与功能Chapter 1 Structure and Function of Protein 重点与难点： 氨基酸的分类 肽键和肽 蛋白质一、二、三、四结构的概念和维持这些结构的化学键 蛋白质两性解离、等电点及变性与沉淀 蛋白质一级结构与功能的关系 血红蛋白的变构现象,一、什么是蛋白质?,蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。,Protein： A macro

2、molecule composed of one or more polypeptide chains. Each polypeptide chains has a characteristic sequence of amino acids linked by peptide bonds. The molar mass is usually above 100,000,二、蛋白质的生物学重要性,1. 蛋白质是生物 体重要组成成分 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

3、达80。,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,内蒙古先后发现两块肉样的软物,太岁-是生物吗？,蛋白质分子中主要的元素组成是：C、H、O、N、S等。 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 6.25100,1/16%,蛋白质元素组成的特点,第一节 蛋白质的分子组成,一、组成人体蛋白质的20种氨基酸均属于L-氨基

4、酸,amino acid： An organic acid with an -carbon atom linked to a carboxylic acid, an amino group, a hydrogen atom, and a side chain (the R group). Twenty different amino acids are the building blocks of proteins. 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，且均属于L-氨基酸（除脯氨酸和甘氨酸外）。 这20种氨基酸都有各自的遗传密码。,C,+,N,H,3,C,O,

5、O,-,H,L型和D型的由来 甘油醛的旋光性,左旋甘油醛的构型,右旋甘油醛的构型,按原子序数法确定了L型和D型氨基酸，但现在L和D已经不代表氨基酸的旋光性，只代表氨基酸的绝对构型。,非极性脂肪族氨基酸 极性中性氨基酸 芳香族氨基酸 酸性氨基酸 碱性氨基酸,二、氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行分类,(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸,(二)侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性中性氨基酸,(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸,rp,yr,(四)侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸,(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性氨基酸,几种特殊氨基酸,脯氨酸 （亚氨基酸）,在体内，一些

6、特殊蛋白质分子中还含有其它氨基酸，如胱氨酸、胶原蛋白中的羟脯氨酸及羟赖氨酸等，它们都是在蛋白质生物合成之后，相应的氨基酸残基被修饰形成的。,甘氨酸 无旋光性, 半胱氨酸,胱氨酸,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,氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。,等电点(isoelectric point, 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。,（一）氨基酸具有两性解离的性质,pH=pI,pHpI,pHpI,氨基酸的兼性离子,阳离子,阴离子,（二）含共轭双键的氨基酸具

7、有紫外吸收性质,色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 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,（三）氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物,氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。 由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。,四、蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链,肽键(peptide bond)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。 peptide bond： A covalent link

8、age formed between the -carboxyl group of one amino acid and the - amino group of another. Also known as an amide bond.,（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽 (peptide),+,甘氨酰甘氨酸,肽键,肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。 peptide: Two or more amino acids covalently joined by peptide bonds.,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

9、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)。,N 末端：多肽链中有游离-氨基的一端 C 末端：多肽链中有游离-羧基的一端 carboxyl-terminal residue：The amino acid residue in a polypeptide chain with a free -carboxyl group.,多肽链有两端：,polypeptide: A long chain of amino acids linked by peptide bonds; the mol

10、ecular weight is generally less than 10,000. 多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。,N末端,C末端,牛核糖核酸酶,通常将氨基酸残基数目在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。,（二）体内存在多种重要的生物活性肽,生物体内具有一定生物学活性的肽类物质称生物活性肽。重要的有谷胱甘肽、神经肽、肽类激素等。 1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH),GSH过氧化物酶,GSH还原酶,NADPH+H+,NADP+,GSH与GSSG间的转换,

11、谷胱甘肽的生理功用： 解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用； 参与氧化还原反应：作为体内重要的还原剂； 保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH维持还原状态； 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。,蛋白质的分子结构The Molecular Structure of Protein,第二节,蛋白质的分子结构包括:,一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure),蛋白质的一、二、三、四级结构是人为划分的。,蛋白

12、质的高级结构属于空间结构，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。 Configuration. The spatial arrangement in which atoms are covalently linked in a molecule. Conformation. The spatial arrangement of atoms in a protein is called its conformation. The three-dimensional arrangement adopted by a

13、 molecule, usually a complex macromolecule. Molecules with the same configuration can have more than one conformation.,蛋白质一级结构研究,Frederick Sanger United Kingdom （1918-） The Nobel Prize in Chemistry 1958 for his work on the structure of proteins, especially that of insulin （胰岛素）,定义: 蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N

14、-端至C-端的氨基酸排列顺序。 primary structure ：In a polymer, the sequence of amino acids and any interchain and intrachain disulfide bonds of a protein. This sequence is specified by genetic information.,一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质 的一级结构,维系蛋白质一级结构的主要化学键为肽键，有些蛋白质还包含二硫键 。 一级结构是蛋白质最基本的结构，它是由基因上遗传密码的排列顺序所决定的。,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物

15、学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。,胰岛素（Insulin）由51个氨基酸残基组成，分为A、B两条链。A链21个氨基酸残基，B链30个氨基酸残基。,测定蛋白质的一级结构的主要意义： 一级结构是研究高级结构的基础。 可以从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的关系。 可以为生物进化理论提供依据 可以为人工合成蛋白质提供参考顺序。,一级数据库 直接来源于实验获得的原始数据，只经过简单的归类、整理和注释。 一级核酸数据库：GenBank数据库、EMBL数据库、DDBJ数据库 一级蛋白质序列数据库：SWISS-PROT库、PIR库 一级蛋白质结构数据库：PDB数据库,二级数据库 在一级数据库

16、、实验数据和理论分析的基础上，针对不同的研究内容和需要，对生物学知识和信息的进一步整理得到的数据库。 人类基因组图谱库GDB、转录因子和结合位点库TRANSFAC、蛋白质序列功能位点数据库Prosite等。,二、多肽链的局部主链构象为蛋白质 二级结构,主要的化学键：氢键,（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(trans)构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元 (peptide unit) 。,peptide unit: The six atoms of the peptide group

17、(C1、C、O、N、H、C2) lie in a single plane, with the oxygen atom of the carbonyl group and the hydrogen atom of the amide nitrogen trans to each other. The peptide CON bonds are unable to rotate freely because of their partial double-bond character. Rotation is permitted about the NOC- and the C-OC bonds

18、.,由于C=O双键中的电子云与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。 C1和C2在平面上所处的位置为反式(trans)构型 由于-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。,多肽链可以看成由C串联起来的无数个酰胺平面组成,-螺旋 ( -helix) -折叠 (-pleated sheet) -转角 (-turn) 无规卷曲 (random coil),（二）-螺旋结构是常见的蛋白质二级结构,蛋白质二级结构, - helix: A helical conformation of a polypeptide chain, usua

19、lly right-handed, with maximal intrachain hydrogen bonding; one of the most common secondary structures in proteins. Linus Carl Pauling （1901-1994）USA.The Nobel Prize in Chemistry 1954,-螺旋 (helix) 是多个肽键平面通过碳原子旋转，相互之间紧密盘曲成稳固的右手螺旋的构象形式。,Pauling和Corey于1965年提出。,-螺旋,左手螺旋,右手螺旋,结构要点： 1）右手螺旋，螺旋的每圈有3.6个氨基酸残基

20、，螺旋间距离为0.54nm，每个残基沿轴旋转100。,2）每个肽键的羰基氧与远在第四个氨基酸氨基上的氢形成氢键（hydrogen bond），氢键的走向平行于螺旋轴，所有肽键都能参与链内氢键的形成。,3.613 (ns),3)R侧链基团伸向螺旋的外侧。,4）Pro的N上缺少H，不能形成氢键，经常出现在-螺旋的端头，它改变多肽链的方向并终止螺旋。,极大的R侧链基团（存在空间位阻） 连续存在的R侧链带有相同电荷的R侧链（同种电荷的互斥效应）,纤维状蛋白质,-折叠(-pleated sheet)是由若干肽段或肽链排列起来所形成的相当伸展的片层构象。 Beta-sheet: A sheetlike s

21、tructure formed by the interaction between two or more extended polypeptide chains. It is the extended conformation. 结构特征为： 由若干条肽段或肽链平行或反平行排列组成片状结构； 主链骨架伸展呈锯齿状；氨基酸残基的R侧链伸出在锯齿的上方或下方。 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,-折迭包括平行式和反平行式两种类型,蚕丝的丝心蛋白二级结构-折叠。,-螺旋与-折迭的比较,无规卷曲(random coil) ：,无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链

22、结构(构象)。,-转角(-turn)是多肽链180回折部分所形成的一种二级结构。 The -turn, which makes a tight 180-degree turn, involves four amino acids. The first amino acid is hydrogen-bonded to the fourth. -turn occur primarily at protein surfaces and often contain proline or glycine.,（四）-转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在,-转角的结构特征： 主链骨架本身以大约180回折;

23、回折部分通常由四个氨基酸残基构成;第二个残基常为脯氨酸。 构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的-NH基形成氢键来维系。,RNase的分子结构,-螺旋,-折迭,-转角,无规卷曲,（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。,二级结构组合形式有3种：， 。,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，称为模体(motif) 。,模体是具有特殊功能的超二级结构。,钙结合蛋白中结合钙离子的模体,锌指结构,-螺旋-转角（或环）-螺旋模体 链-转角-链模体 链-

24、转角-螺旋-转角-链模体,模体常见的形式,（六）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。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋或-折叠，它就会出现相应的二级结构。 如谷氨酸、丙氨酸是最强的螺旋形成残基，而缬氨酸、异亮氨酸则是最强的折叠形成残基, Pro和Gly主要分布在转角中。因此，可以根据每种氨基酸残基形成二级结构的倾向性或者统计规律进行二级结构预测。 例如：肽链Ala(A)-Glu(E)-Leu(L)-Met(M) 倾向于形成螺旋，而肽链Pro(P)-Gly(G)-Tyr(Y)-Ser(S)则不会形成螺旋。,三、在二级结构基础上多肽链进一步折叠形成蛋白质

25、三级结构,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: Tertiary structure ：The overall three-dimensional conformation of a protein in its native folded state.,（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,肌红蛋白（Mb）,蛋白质三级结构的 特点,外形呈球状或纤维状 球状蛋白质形成疏水区（分子内部）和亲水区 （分子表面 ） 维系三级结构的化学键主要是R之间的次级键 可表现生物学活性并形成结构域（domain) 是含单一肽链蛋白质的最高结构

26、形式 所有蛋白质都具有三级结构,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,分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为结构域 (domain) 。,结构域是蛋白质分子上的一个功能单位，亦可称为功能域。重要性： （1）蛋白质的功能单位，二级与三级结构的重要中间层次。 （2）由该蛋白质相应基因的DNA链上的不同外显子编码。,（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

27、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。,伴侣蛋白在蛋白质折叠中的作用,The molecular chaperones are large, multisubunit proteins that accelerate the folding process by providing a protected environment where polypeptides fold into native conformations and form quaternary structures.,亚基之间的结合主要

28、是氢键和离子键。,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)。,维系蛋白质四级结构的是氢键、盐键、范氏引力、疏水键等非共价键。 并非所有蛋白质分子均具有四级结构，含单一肽链的蛋白质最高结构形式是三级结构。 quaternary structure：In proteins containing more than one polypeptide chain, the spatial arrangements

29、of those chains (subunits) and the nature of contacts among them. subunit: The independently three-dimensional structure in a protein with quaternary structure.,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,蛋白质四级结构特点：,（3）亚基单独存在时无生物活性或活性很小，只有通过亚基相互聚合成四级结构时，蛋

30、白质才具有完整的生物活性。,（1）有多个亚基；,（2）稳定性主要靠亚基间的疏水键相互作用维持，盐键、氢键、范德华力等次级键也有不同程度的作用。,（4）构成更大分子的聚合体。,蛋白质结构层次小结,一级结构（肽链结构，指多肽链中的氨基酸排列顺序） 二级结构（多肽链主链骨架盘绕折叠形成的有规律性的结构） 超二级结构（模体，相邻二级结构的聚集体） 结构域（在空间上可明显区分的相对独立的区域性结构） 三级结构（蛋白质中所有原子在空间的相对位置） 四级结构（亚基聚合体）,作用力 破坏因子 肽键 ： 维持Pr一级结构 强酸、强碱、酶 二硫键：稳定二、三级结构 还原剂和氧化剂 配位键：与金属离子的结合 螯合剂

31、 (EDTA) 氢键： -螺旋，-折叠 尿素，盐酸胍 疏水作用： 形成球蛋白的核心 去垢剂，有机溶剂 范德华力(Van der Waals force ) :稳定紧密堆积的基团和原子 离子键：稳定三、四级结构 酸、碱,维持蛋白质结构和空间构象的作用力,五、蛋白质的分类,根据蛋白质组成成分:,根据蛋白质形状:,六、蛋白质组学,（一）蛋白质组学基本概念,蛋白质组是指一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质，即“一种基因组所表达的全套蛋白质”。,（二）蛋白质组学研究技术平台,蛋白质组学是高通量，高效率的研究:,双向电泳分离样品蛋白质 蛋白质点的定位、切取 蛋白质点的质谱分析,（三）蛋白质组学研究的科学意

32、义,蛋白质结构与功能的关系 The Relation of Structure and Function of Protein,第三节,（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,DNA的碱基排列顺序 蛋白质多肽链上的氨基酸排列顺序 蛋白质的空间构象 蛋白质的功能,一级结构是基础，高级结构是关键,（二）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能,（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(cytochrome C)，比较它们的一级结构，可以帮助了解物种进化间的关系。,镰刀状红细胞贫血：由于基因突变导致血红蛋白-链第六位氨基酸残

33、基由谷氨酸改变为缬氨酸，血红蛋白的亲水性明显下降，从而发生聚集，使红细胞变为镰刀状。 这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。,（四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病,-链 1 2 3 4 5 6 7 Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys Hb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys,Val 取代Glu,O2,O2,蛋白质一级结构与功能的关系小结： 1、一级结构不同，空间结构各异，功能不同 2、一级结构相似，空间结构相近，功能相同 3、一级结构中非关键部位氨基酸残基发生变化，不影响生物活性。 4、一级结构中关键部位氨基酸残基发生

34、变化，可导致功能变化。,天然状态，有催化活性,尿素、 -巯基乙醇,去除尿素、 -巯基乙醇,非折叠状态，无活性,二、蛋白质的功能依赖特定空间结构,肌红蛋白/血红蛋白含有血红素辅基,肌红蛋白(myoglubin，Mb)是一个只有三级结构的单链蛋白质 血红蛋白(hemoglubin，Hb)是具有4个亚基组成的四级结构的球状蛋白。,（一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似,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。 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

35、结合力迅速增高，使血红蛋白的氧饱和曲线呈“S”形。,（二）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合,Hb和Mb的氧解离曲线不同，前者为S状曲线，后者为直角双曲线。 Hb与02结合存在变构效应。,血红蛋白的变构,Binding a ligand to a specific site in a protein triggers a conformational change that alters its affinity for other ligands. Ligand-induced conformational changes in such proteins are called allo

36、steric effect.,变构效应(allosteric effect)：蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。 这是因为未结合02时，Hb的结构较为紧密，称为紧张态(tense state，T态) ，T态Hb与02的亲和力小。 随着02的结合，4个亚基羧基末端之间的盐键断裂，其结构显得相对松弛，称为松弛态(relaxed state，R态) ，R态Hb与02的亲和力大。 T态和R态可相互转换，如T态转变成R态是逐个结合02而完成的。反之，氧合Hb的亚基逐个脱氧就从R态转变成T态。,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。,波耳效应及

37、其生理意义 血红蛋白上有CO2和BPG结合部位，因此，血红蛋白还能运输CO2 。 波耳效应（ Bohr effect）：增加CO2的浓度、降低pH能显著降低血红蛋白对O2的亲和力，促进O2的释放，导致Hb的氧解离曲线右移。 反之，高浓度的O2也能促使血红蛋白释放H+ 和CO2 。,Bohr effect : increase in the concentration of H+ and Pco2 reduces oxygen affinity to hemoglobin, pCO2, pCO2 曲线右移,BPG的别构效应 BPG（2,3-二磷酸甘油酸）通过与它的两个亚基形成盐键稳定了血红蛋白的

38、脱氧态的构象，因而降低脱氧血红蛋白的氧亲和力。 无BPG时，P50=1 torr，BPG=4.5mM时，P50=26 torr BPG进一步提高了血红蛋白的输氧效率。 在肺部，PO2超过100torr，因此，即使没有BPG，血红蛋白也能被饱和，在组织中，PO2低，BPG降低血红蛋白的氧亲和力，加大血红蛋白的卸氧量。 （1）高山适应和肺气肿的生理补偿变化；BPG升高。 （2）血库储血时加入肌苷和BPG。,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 (positiv

39、e cooperativity) 如果是抑制作用则称为负协同效应 (negative cooperativity),第一个亚基与02结合以后，促进第二及第三个亚基与02的结合，当前三个亚基与02结合后，又大大促进第四个亚基与02结合，这种现象又称为正协同效应。,（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。,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。,疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。 正常的PrP富

40、含-螺旋，称为PrPc。 PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为-折叠的PrPsc，从而致病。,疯牛病中的蛋白质构象改变,Mad Cow Disease and prion,第四节,蛋白质的理化性质 The Physical and Chemical Characters of Protein,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( i

41、soelectric point, pI),阳离子 pHpI,阴离子 pHpI,兼性离子 pH=pI,蛋白质溶液的pH大于等电点时，该蛋白质颗粒带负电荷，反之则带正电荷。,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1100nm，为胶粒范围之内。,颗粒表面电荷 水化膜,蛋白质胶体稳定的因素:,水化膜,带负电荷的蛋白质,溶液中蛋白质的聚沉,三、蛋白质空间结构破坏而引起变性,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。,蛋白质的变性(denaturation),

42、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。,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 。,变性蛋白质的性质改变： 物理性质：旋光性改变，溶解度下降，沉降率升高，粘度升高，光吸收度增加等； 化学性质：官能团反应性增加，易被蛋白酶水解。 生物学性质：原有生物学活性丧失，抗原性改变。,isoelectric point of protein: The pH at which a protein solute has no net electric charge and thus does not move in an electric field. denaturation of protein : Many physical and chemical reagents (urea or SDS, etc.) that break noncovalent bonds disrupt seconda