第四章蛋白质化学课件.ppt

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1、第一节第一节 蛋白质的生物学功能蛋白质的生物学功能第二节第二节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成第三节第三节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构第四节第四节 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系第五节第五节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质第一节第一节 蛋白质的生物学功能蛋白质的生物学功能 2.蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能 3.氧化供能氧化供能第二节第二节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成一、蛋白质的元素组成一、蛋白质的元素组成二、结构单位二、结构单位氨基酸氨基酸 1 1、结构、结构 2 2、分类、分类 3 3、性质、性质三、蛋白质的分类三、蛋白质的分类一、蛋白质

2、的元素组成一、蛋白质的元素组成1、主要元素：、主要元素：碳、氢、氧、氮和硫，有些蛋白碳、氢、氧、氮和硫，有些蛋白质还含有少量磷和金属元素。质还含有少量磷和金属元素。2、特点：、特点：各种蛋白质的含氮量很接近，平均含各种蛋白质的含氮量很接近，平均含氮量为氮量为16%。3、定氮法测定蛋白质含量：、定氮法测定蛋白质含量：蛋白质含量蛋白质含量6.25样品含氮量样品含氮量 二、结构单位二、结构单位氨基酸氨基酸（amino acid）1 1、结构、结构 此外，在此外，在2020种氨基酸中，只有脯氨酸种氨基酸中，只有脯氨酸是亚氨基酸，其它均为是亚氨基酸，其它均为氨基酸氨基酸2 2、分类、分类（1 1）必需氨

3、基酸和非必需氨基酸）必需氨基酸和非必需氨基酸 这些体内需要而又不能自身合成，必须这些体内需要而又不能自身合成，必须由食物供应的氨基酸，称为营养必需氨基由食物供应的氨基酸，称为营养必需氨基酸。人体必需氨基酸有八种：酸。人体必需氨基酸有八种：Met Trp Lys Val Ile Leu Phe ThrMet Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假假 设设 来来 借借 一一 两两 本本 书书”（2 2）按标准氨基酸）按标准氨基酸R R基的结构和性质（特别基的结构和性质（特别是极性）及标准氨基酸在生理条件下的水是极性）及标准氨基酸在生理条件下的水溶性进行分类溶性进行分类NH2C

4、 HCHCOOHH3CCH3NH2C HCH3COOH丙氨酸丙氨酸(Ala)A缬氨酸缬氨酸(Val)VNH2C HCOOHCH2HCH3CCH3异亮氨酸异亮氨酸(Ile)INH2C HCOOHCHH3CCH3CH2亮氨酸亮氨酸(Leu)L1 1、非极性疏水、非极性疏水R R基氨基酸基氨基酸(九）九）COOHNH2C HH甘氨酸甘氨酸(Gly)GCOOHCHHNH2CCH2CH2脯氨酸脯氨酸(Pro)PCOOHCHH2NCH2CH2SCH3甲硫氨酸（甲硫氨酸（Met)MCOOHCHH2NCH2苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)FCOOHCHH2NCH2NH色氨酸色氨酸(Trp)WCOOHCHH2NCH2

5、OH酪氨酸酪氨酸(Tyr)Y2 2、极性不带电荷、极性不带电荷R R基氨基酸（六）基氨基酸（六）COOHCH2NHCH2OH丝氨酸丝氨酸(Ser)SCOOHCH2NHC OHHCH3苏氨酸苏氨酸(Thr)TCOOHCH2NHCH2SH半胱氨酸半胱氨酸(Cys)CCOOHCH2NHCH2CONH2天冬酰胺天冬酰胺(Asn)NCOOHCH2NHCH2CONH2CH2谷氨酰胺谷氨酰胺(Gln)Q3 3、性质、性质 （1 1）紫外吸收特征）紫外吸收特征 TrpTrp、TyrTyr和和PhePhe在在 280nm280nm波长附近具有最波长附近具有最大吸收峰，大吸收峰，TrpTrp的最大吸的最大吸收最接

6、近收最接近280nm280nm（2 2）两性解离）两性解离 等电点（等电点（isoelectricisoelectric point point,pI,pI）：在某）：在某一一pHpH环境中，氨基酸解离成阳性离子及阴环境中，氨基酸解离成阳性离子及阴性离子的趋势相等，所带性离子的趋势相等，所带净电荷为零净电荷为零，在，在电场中不泳动。此时，氨基酸所处环境的电场中不泳动。此时，氨基酸所处环境的pHpH值值称为该种氨基酸的等电点称为该种氨基酸的等电点(pI(pI)。带电状态判定：带电状态判定：pIpI-pH0 -pH0 -pH0 .带正电带正电 pIpI-pH-pH0 0 .不带电不带电（3 3）茚

7、三酮反应）茚三酮反应茚三酮在茚三酮在弱酸性弱酸性溶液中与溶液中与-氨基酸共热，氨基酸共热，氨基酸被氧化成醛、氨基酸被氧化成醛、CO2CO2和和NH3NH3，最后茚三，最后茚三酮与反应产物酮与反应产物氨和还原茚三酮发生作氨和还原茚三酮发生作用，生成用，生成蓝紫色蓝紫色化合物。该化合物在化合物。该化合物在570nm570nm处有一个吸收峰，可用于氨基酸的定量分处有一个吸收峰，可用于氨基酸的定量分析。析。两个亚氨基酸两个亚氨基酸脯氨酸和羟脯氨酸脯氨酸和羟脯氨酸与茚与茚三酮反应形成三酮反应形成黄色黄色化合物。化合物。NH3CO2 RCHO+还原性茚三酮还原性茚三酮+(弱酸弱酸)加热加热3H20氨基酸与

8、茚三酮反应氨基酸与茚三酮反应水合性茚三酮水合性茚三酮+2NH3+水合性茚三酮水合性茚三酮还原性茚三酮还原性茚三酮蓝紫色化合物蓝紫色化合物三、蛋白质的分类三、蛋白质的分类根据组成分为单纯蛋白质和缀合蛋白质（如脂蛋根据组成分为单纯蛋白质和缀合蛋白质（如脂蛋白、糖蛋白、核蛋白、金属蛋白）白、糖蛋白、核蛋白、金属蛋白）根据构象分为纤维状蛋白质和球状蛋白质根据构象分为纤维状蛋白质和球状蛋白质补充：补充：构象构象：是指具有相同结构式和相同构型的分子在空：是指具有相同结构式和相同构型的分子在空间里可能的多种形态，间里可能的多种形态，构象形态间的改变不涉及构象形态间的改变不涉及共价键的破裂。共价键的破裂。构型

9、构型：指在具有相同结构式的立体异构体中取代基指在具有相同结构式的立体异构体中取代基团在空间的相对取向，团在空间的相对取向，不同的构型如果没有共价不同的构型如果没有共价键的破裂是不能互变的。键的破裂是不能互变的。第三节第三节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构一、肽一、肽二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构三、蛋白质的二级结构三、蛋白质的二级结构四、蛋白质的三级结构四、蛋白质的三级结构五、蛋白质的四级结构五、蛋白质的四级结构六、维持蛋白质构象的化学键六、维持蛋白质构象的化学键一、肽一、肽 在蛋白质分子内，一在蛋白质分子内，一 个氨基酸的羧基与另个氨基酸的羧基与另 一个氨基酸的氨基之一个氨基酸的

10、氨基之 间失水形成的酰胺键间失水形成的酰胺键 称为称为肽键肽键，所形成的，所形成的 化合物称为化合物称为肽肽 肽键的形成肽键的形成1 1、肽是氨基酸的链状聚合物、肽是氨基酸的链状聚合物 侧链侧链N-末端末端C-末端末端主链骨架主链骨架HOH氨基酸残基的氨基酸残基的氨基酸残基的氨基酸残基的R R R R基构成多肽链的基构成多肽链的基构成多肽链的基构成多肽链的侧链侧链侧链侧链部分，参与形成肽部分，参与形成肽部分，参与形成肽部分，参与形成肽键的原子与键的原子与键的原子与键的原子与-碳原子一起构成其碳原子一起构成其碳原子一起构成其碳原子一起构成其主链骨架主链骨架主链骨架主链骨架，保留了完，保留了完，保

11、留了完，保留了完整的整的整的整的-羧基的末端称羧基末端或羧基的末端称羧基末端或羧基的末端称羧基末端或羧基的末端称羧基末端或C-C-C-C-末端末端末端末端；保留了完整；保留了完整；保留了完整；保留了完整的的的的-氨基的末端称氨基末端或氨基的末端称氨基末端或氨基的末端称氨基末端或氨基的末端称氨基末端或N-N-N-N-末端末端末端末端2 2、蛋白质是大分子肽、蛋白质是大分子肽区分蛋白质和多肽：区分蛋白质和多肽：a a、分子量小于、分子量小于10kDa10kDa的是多肽，大于的是多肽，大于10kDa10kDa的是蛋白质。的是蛋白质。胰岛素例外胰岛素例外b b、一个多肽分子只有一条肽链，而一个蛋白质分

12、子往、一个多肽分子只有一条肽链，而一个蛋白质分子往往不止一条肽链往不止一条肽链c c、多肽的生物活性可能与其构象无关，蛋白质则不然、多肽的生物活性可能与其构象无关，蛋白质则不然d d、许多蛋白质含有辅基成分，多肽一般不含、许多蛋白质含有辅基成分，多肽一般不含蛋白质分子量蛋白质分子量/110/110氨基酸数目氨基酸数目 3 3、一些重要的肽、一些重要的肽 抗氧化剂：谷胱甘肽抗氧化剂：谷胱甘肽 激素：抗利尿激素、血管紧张素激素：抗利尿激素、血管紧张素、催产素、促肾、催产素、促肾上腺皮质激素、内啡肽、脑啡肽上腺皮质激素、内啡肽、脑啡肽 生长因子生长因子谷胱甘肽的结构谷胱甘肽的结构Glu-Cys-Gl

13、y二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构此外，蛋白质一级结构是很多遗传性疾病的分子基础，此外，蛋白质一级结构是很多遗传性疾病的分子基础，也可以用以阐明生物进化史也可以用以阐明生物进化史1.定义 1969年，国际纯化学与应用化学委员会（IUPAC）规定：蛋白质的一级结构指蛋白质多肽连中AA的排列顺序，包括二硫键的位置。2.意义 三、蛋白质的二级结构三、蛋白质的二级结构1.1.二级结构的定义二级结构的定义蛋白质的二级结构是指多肽链的主链本身蛋白质的二级结构是指多肽链的主链本身通过氢键沿一定方向盘绕、折叠而形成的通过氢键沿一定方向盘绕、折叠而形成的构象构象.它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形它只

14、涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。成的氢键。(注注:二级结构不涉及侧链的构二级结构不涉及侧链的构象象)主要有主要有-螺旋、螺旋、-折叠、折叠、-转角、无规卷曲转角、无规卷曲等等2.2.肽单元与肽平面肽单元与肽平面 肽键属于单键，但具有部分双键刚性的性质，肽键属于单键，但具有部分双键刚性的性质，不能自由旋转。与肽键相连的原子始终处不能自由旋转。与肽键相连的原子始终处在同一个平面，称为在同一个平面，称为“肽平面肽平面”（CCONHCCCONHC）肽单元肽单元：肽键与相邻的两个：肽键与相邻的两个 -碳原子所组碳原子所组成的基团成的基团 o o C CC C NHC C O O -C CC C

15、 NHC C+肽键平面肽键平面肽键平面肽键3.-3.-螺旋螺旋 -螺旋（螺旋（-helix-helix）是指）是指肽键平面通过肽键平面通过-碳原子的碳原子的旋转，主链原子盘绕成右旋转，主链原子盘绕成右手螺旋，螺旋上升一圈大手螺旋，螺旋上升一圈大约需要约需要3.63.6个氨基酸残基，个氨基酸残基，螺距为螺距为0.54nm0.54nm。相邻两个。相邻两个螺旋之间肽键的螺旋之间肽键的C=OC=O与与H HN N形成氢键，从而使形成氢键，从而使-螺旋螺旋能够稳定能够稳定0.50nm0.54nm氢键氢键-碳原子碳原子侧链侧链-螺旋（螺旋（-helix-helix）结构示意图）结构示意图4.-4.-折叠折

16、叠 -折叠（折叠（-sheet-sheet）是蛋白质分子中肽链）是蛋白质分子中肽链相对伸展的一种结构形式，其主链通过肽相对伸展的一种结构形式，其主链通过肽键平面折叠成锯齿状。若干肽链之间或一键平面折叠成锯齿状。若干肽链之间或一条肽链内的若干肽段所形成的条肽链内的若干肽段所形成的-折叠在相折叠在相邻主链骨架的邻主链骨架的C=OC=O和和H HN N之间形成氢键，使之间形成氢键，使其构象稳定。其构象稳定。-折叠可以是平行的，也可以是反平行的。折叠可以是平行的，也可以是反平行的。平行平行反平行反平行俯俯视视侧侧视视-折叠（折叠（折叠（折叠（-sheet-sheet-sheet-sheet）结构示意图

17、）结构示意图）结构示意图）结构示意图5 5-转角转角 -转角（转角（-turn-turn）是指蛋白质分子中，肽链形成）是指蛋白质分子中，肽链形成180180的回折，构成一个转角，其中第的回折，构成一个转角，其中第1 1个氨基酸个氨基酸残基的残基的C=OC=O与第与第4 4个氨基酸残基的个氨基酸残基的H HN N之间形成氢之间形成氢键，使构象稳定。第二个氨基酸通常为脯氨酸键，使构象稳定。第二个氨基酸通常为脯氨酸6 6无规卷曲无规卷曲 无规卷曲（无规卷曲（random coilrandom coil）是指蛋白质分子中的某）是指蛋白质分子中的某些肽段，其走向没有规律可循，肽链的肽键平面些肽段，其走向

18、没有规律可循，肽链的肽键平面不规则排列，形成较为松散的二级空间结构不规则排列，形成较为松散的二级空间结构-转角（转角（-turn-turn）结构示意图）结构示意图7 7、超二级结构与结构域、超二级结构与结构域 超二级结构是指二级结构单元进一步聚集和组合超二级结构是指二级结构单元进一步聚集和组合在一起，形成规则的二级结构聚集体，如在一起，形成规则的二级结构聚集体，如、等，称为超二级结构又叫模序等，称为超二级结构又叫模序（motifmotif）。它是蛋白质从二级结构延伸到三级结）。它是蛋白质从二级结构延伸到三级结构的一个新的结构层次。如亮氨酸拉链和锌指结构的一个新的结构层次。如亮氨酸拉链和锌指结构

19、。构。超二级结构类型超二级结构类型 X 四、蛋白质的三级结构四、蛋白质的三级结构三级结构三级结构是指在一条完整的蛋白质多肽链上，在是指在一条完整的蛋白质多肽链上，在一级结构中相距较远的一些氨基酸依靠非共价键一级结构中相距较远的一些氨基酸依靠非共价键及少数共价键相互结合，使多肽链在二级结构的及少数共价键相互结合，使多肽链在二级结构的基础上进一步折叠，形成特定的空间结构。基础上进一步折叠，形成特定的空间结构。维系三级结构的化学键主要有氢键、疏水键、离维系三级结构的化学键主要有氢键、疏水键、离子键、二硫键等次级键。蛋白质的多肽链在形成子键、二硫键等次级键。蛋白质的多肽链在形成三级结构时，其非极性的疏

20、水侧链形成疏水核，三级结构时，其非极性的疏水侧链形成疏水核，而大多数极性基团则分布在分子的表面，形成亲而大多数极性基团则分布在分子的表面，形成亲水区。水区。由一条多肽链构成的蛋白质只有形成三级结构才由一条多肽链构成的蛋白质只有形成三级结构才可能具有生物活性可能具有生物活性结构域结构域：许多蛋白质的三级结构中存在着一个或：许多蛋白质的三级结构中存在着一个或多个近似球体的折叠区，它们在空间上是独立的，多个近似球体的折叠区，它们在空间上是独立的，可以通过对多肽链的适当切割与分子的其它部分可以通过对多肽链的适当切割与分子的其它部分分开，这种结构称为结构域分开，这种结构称为结构域现在现在,结构域的概念有

21、三种不同而又相互联系的涵结构域的概念有三种不同而又相互联系的涵义义:即独立的结构单位、独立的功能单位和独立的即独立的结构单位、独立的功能单位和独立的折叠单位折叠单位同一蛋白质分子中的不同结构域相对独立，并具同一蛋白质分子中的不同结构域相对独立，并具有不同的生理功能有不同的生理功能结构域之间呈韧性连接，因而可以相对移动结构域之间呈韧性连接，因而可以相对移动结构域结构域1结构域结构域2-折叠折叠-转角转角二硫键二硫键-螺旋螺旋卵溶菌酶的三级结构中的两个结构域卵溶菌酶的三级结构中的两个结构域抗抗 体体五、蛋白质的四级结构五、蛋白质的四级结构四级结构四级结构是指由两个或两个以上具有三级是指由两个或两个

22、以上具有三级结构的多肽链按一定方式聚合而成的特定结构的多肽链按一定方式聚合而成的特定构象的蛋白质分子。其中每条多肽链称为构象的蛋白质分子。其中每条多肽链称为亚基亚基如果一个蛋白质分子内的肽链之间有共价如果一个蛋白质分子内的肽链之间有共价键连接，则每一条链都没有三级结构，不键连接，则每一条链都没有三级结构，不能称为亚基，该蛋白质也不具有四级结构。能称为亚基，该蛋白质也不具有四级结构。如胰岛素如胰岛素六、维持蛋白质构象的化学键六、维持蛋白质构象的化学键包括肽键、二硫键、氢键、疏水作用、离子键和范德包括肽键、二硫键、氢键、疏水作用、离子键和范德华力华力二硫键：两个半胱氨酸的巯基通过氧化脱氢形成二硫键

23、：两个半胱氨酸的巯基通过氧化脱氢形成氢键：氢键：O或或N以共价键结合的以共价键结合的H与另一个与另一个O或或N结合所结合所形成的化学键称之。是蛋白质分子内数量最多的非共形成的化学键称之。是蛋白质分子内数量最多的非共价键价键疏水作用：指疏水性分子或集团为减少与水的接触而疏水作用：指疏水性分子或集团为减少与水的接触而彼此聚集的一种相对作用力，对稳定蛋白质的构象非彼此聚集的一种相对作用力，对稳定蛋白质的构象非常重要常重要离子键：存在于带异性电荷的集团之间的吸引力称之离子键：存在于带异性电荷的集团之间的吸引力称之范德华力：是任何两个原子保持范德华半径距离都存范德华力：是任何两个原子保持范德华半径距离都

24、存在的一种相互作用力在的一种相互作用力化学键化学键共价键共价键次级键次级键肽键肽键二硫键二硫键氢键氢键疏水键疏水键盐键盐键范德华力范德华力一级结构一级结构二、三、四级结构二、三、四级结构三、四级结构三、四级结构蛋白质分子中的共价键与次级键蛋白质分子中的共价键与次级键胱氨酸胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸二硫键二硫键 离子键离子键 疏水键疏水键 二硫键二硫键 氢键氢键 范德华力范德华力 蛋白质分子中的主要次级键蛋白质分子中的主要次级键第四节第四节 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系1 1、蛋白质的一级结构决定其构象、蛋白质的一级结构决定其构象 举例：核糖核酸酶举例：核糖核酸酶一、

25、蛋白质的一级结构和功能的关系一、蛋白质的一级结构和功能的关系2 2、同源蛋白质存在序列同源现象、同源蛋白质存在序列同源现象 举例：举例：细胞色素细胞色素C C是真核细胞线粒体内膜上是真核细胞线粒体内膜上一种含一种含FeFe的蛋白质，在生物氧化中起传递的蛋白质，在生物氧化中起传递电子的作用。通过植物、动物和微生物等电子的作用。通过植物、动物和微生物等数百种生物的细胞色素数百种生物的细胞色素C C一级结构的研究表一级结构的研究表明：明：（1 1）亲缘关系越近，）亲缘关系越近，AAAA顺序的同源性越大。顺序的同源性越大。（2 2）尽管不同生物间亲缘关系差别很大，但）尽管不同生物间亲缘关系差别很大，但

26、与细胞色素与细胞色素C C功能密切相关的功能密切相关的AAAA顺序却有共顺序却有共同之处，即保守顺序不变同之处，即保守顺序不变生物生物 与人不同的与人不同的AA数目数目黑猩猩黑猩猩 0恒河猴恒河猴 1兔兔 9袋鼠袋鼠 10牛、猪、羊、狗牛、猪、羊、狗 11马马 12鸡、火鸡鸡、火鸡 13响尾蛇响尾蛇 14海龟海龟 15金枪鱼金枪鱼 21角饺角饺 23小蝇小蝇 25蛾蛾 31小麦小麦 35粗早链孢霉粗早链孢霉 43酵母酵母 44 不同生物与人的不同生物与人的Cytc的的AA差异数目差异数目根据细胞色素根据细胞色素 C的的顺序种属差异建立顺序种属差异建立起来的进化树起来的进化树圆圈代表分歧点圆圈代

27、表分歧点3 3、改变蛋白质的一级结构可以直接影响其功能、改变蛋白质的一级结构可以直接影响其功能 分子病分子病分子病分子病指蛋白质分子中由于指蛋白质分子中由于AAAA排列顺序与正常蛋排列顺序与正常蛋白质不同而发生的一种遗传病白质不同而发生的一种遗传病(基因突变造成的基因突变造成的)举例：举例：镰刀形贫血病镰刀形贫血病 病因：血红蛋白病因：血红蛋白AAAA顺序的细微变化顺序的细微变化镰刀形贫血病：镰刀形贫血病：病人体内血红蛋白的含量乃至红细胞病人体内血红蛋白的含量乃至红细胞的量都较正常人少，且红细胞的形状为新月形，即镰的量都较正常人少，且红细胞的形状为新月形，即镰刀状。此种细胞壁薄，而且脆性大，极

28、易涨破而发生刀状。此种细胞壁薄，而且脆性大，极易涨破而发生溶血；再者，发生镰变的细胞粘滞加大，易栓塞血管；溶血；再者，发生镰变的细胞粘滞加大，易栓塞血管；由于流速较慢，输氧机能降低，使脏器官供血出现障由于流速较慢，输氧机能降低，使脏器官供血出现障碍，从而引起头昏、胸闷而导致死亡。碍，从而引起头昏、胸闷而导致死亡。正常红正常红细胞细胞镰刀形红镰刀形红细胞细胞正常红细胞与镰刀形红细胞的扫描电镜图 谷氨酸在生理谷氨酸在生理pH值值下为带下为带负电荷负电荷R基氨基基氨基酸酸，而缬氨酸却是一，而缬氨酸却是一种种非极性非极性R基氨基酸基氨基酸，就使得就使得HbS分子表面分子表面的荷电性发生改变，的荷电性发

29、生改变，引起等电点改变，引起等电点改变，溶溶解度降低解度降低，使之不正，使之不正常地聚集成纤维状血常地聚集成纤维状血红蛋白，致使红细胞红蛋白，致使红细胞变形成镰刀状变形成镰刀状,输氧功输氧功能下降能下降,细胞脆弱易溶细胞脆弱易溶血血.镰刀型贫血病二、蛋白质构象与功能的关系二、蛋白质构象与功能的关系1、不同蛋白质的构象不同，理化性质和生理功能、不同蛋白质的构象不同，理化性质和生理功能 也就不同也就不同 举例：纤维状蛋白质和球状蛋白质举例：纤维状蛋白质和球状蛋白质2、蛋白质在不改变一级结构的前提下，通过变构就、蛋白质在不改变一级结构的前提下，通过变构就可以改变活性可以改变活性 举例举例1 1：最典

30、型的是血红蛋白对：最典型的是血红蛋白对O O2 2和和COCO2 2的运输。的运输。当血红蛋白结合氧以后，当血红蛋白结合氧以后，1 11 1与与2 22 2两个二聚两个二聚体彼此滑动体彼此滑动1515，其构象由，其构象由T T（tensetense）型转变为）型转变为R R（relaxedrelaxed）型，更易于结合氧）型，更易于结合氧 蛋白构象疾病：错误构象相互聚集，形成抗蛋白水蛋白构象疾病：错误构象相互聚集，形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病举例二：疯牛病举例二：疯牛病第五节第五节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质一、一般性质一、一般性质

31、1 1 紫外吸收特征紫外吸收特征 蛋白质在远紫外光区（200-230nm）有较大的吸收，在280nm有一特征吸收峰，可利用这一特性对蛋白质进行定性定量鉴定。2 2 两性解离与等电点两性解离与等电点蛋白质的等电点蛋白质的等电点：当溶液在某一定：当溶液在某一定pHpH值时，使某值时，使某特定蛋白质分子上所带正负电荷相等，成为两性特定蛋白质分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中即不向阳极移动也不向阴极移动，离子，在电场中即不向阳极移动也不向阴极移动，此时溶液的此时溶液的pHpH值即为该蛋白质的等电点（值即为该蛋白质的等电点（pIpI）。）。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，在电场中不在等电点时

32、，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。移动。在外液在外液pHpH低于等电点的溶液中，蛋白质粒子带低于等电点的溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动；在外液正电荷，在电场中向负极移动；在外液pHpH高于等高于等电点的溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中电点的溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动向正极移动3 3 呈色反应呈色反应a a 茚三酮反应：游离氨基茚三酮反应：游离氨基b b 双缩脲反应：肽键双缩脲反应：肽键c c 酚试剂反应：分子内酪氨酸的酚基，灵敏，酚试剂反应：分子内酪氨酸的酚基，灵敏，可用作蛋白质定量分析可用作蛋白质定量分析二、大分子性质二、大分子性质1 1 半透膜与

33、透析半透膜与透析 各种生物膜都属于半透膜，其限制大分子各种生物膜都属于半透膜，其限制大分子的运动，导致膜两侧渗透压不同的运动，导致膜两侧渗透压不同 举例：水肿举例：水肿 应用：蛋白质分离纯化应用：蛋白质分离纯化2 2 沉降与沉降系数沉降与沉降系数 与低分子溶液比较，蛋白质溶液的粘度大，与低分子溶液比较，蛋白质溶液的粘度大，蛋白质分子在水中的扩散速度慢。蛋白质分子在水中的扩散速度慢。在离心力的作用下，蛋白质颗粒也可以发生在离心力的作用下，蛋白质颗粒也可以发生沉降，对于某一特定蛋白质颗粒，其沉降速沉降，对于某一特定蛋白质颗粒，其沉降速度在单位离心力场强度下为一常数，称为蛋度在单位离心力场强度下为一

34、常数，称为蛋白质的沉降系数，用白质的沉降系数，用S S（1S=10-131S=10-13秒）表示。秒）表示。由于蛋白质的沉降速度与蛋白质的分子质量由于蛋白质的沉降速度与蛋白质的分子质量有关，用沉降系数可以粗略地反映蛋白质分有关，用沉降系数可以粗略地反映蛋白质分子的大小。子的大小。3 3 蛋白质溶液是蛋白质溶液是胶体胶体溶液溶液由于蛋白质分子量很大，在水溶液中形成直径由于蛋白质分子量很大，在水溶液中形成直径1-1-100nm100nm之间的颗粒，已达到胶体颗粒范围的大小，之间的颗粒，已达到胶体颗粒范围的大小，因而具有胶体溶液的通性。因而具有胶体溶液的通性。蛋白质的水溶液能形成稳定的亲水胶体的原因

35、：蛋白质的水溶液能形成稳定的亲水胶体的原因：、蛋白质多肽链上含有许多极性基团。、蛋白质多肽链上含有许多极性基团。2 2、蛋白质是两性电解质，在非等电状态时，相同、蛋白质是两性电解质，在非等电状态时，相同蛋白质颗粒带有同性电荷，与周围的反离子构成蛋白质颗粒带有同性电荷，与周围的反离子构成稳定的双电层。使蛋白质颗粒之间相互排斥，保稳定的双电层。使蛋白质颗粒之间相互排斥，保持一定距离，不致互相凝聚而沉淀。持一定距离，不致互相凝聚而沉淀。蛋白质溶液由于具有水化层与双电层两方面的稳蛋白质溶液由于具有水化层与双电层两方面的稳定因素，所以作为胶体系统是相对稳定的定因素，所以作为胶体系统是相对稳定的4 4 沉

36、淀沉淀a a 盐析：盐析：在蛋白质的水溶液中，加入大量高浓度的在蛋白质的水溶液中，加入大量高浓度的强电解质盐如硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等，可破强电解质盐如硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等，可破坏蛋质分子表面的水化层，中和它们的电荷，因坏蛋质分子表面的水化层，中和它们的电荷，因而使蛋白质沉淀析出，这种现象称为而使蛋白质沉淀析出，这种现象称为盐析盐析 各种蛋白质的亲水性及荷电性均有差别，因此不各种蛋白质的亲水性及荷电性均有差别，因此不同蛋白质所需中性盐浓度也有不同，只要调节中同蛋白质所需中性盐浓度也有不同，只要调节中性盐浓度，就可使混合蛋白质溶液中的几种蛋白性盐浓度，就可使混合蛋白质溶液中的几种蛋白质分散沉

37、淀析出，这种方法称为质分散沉淀析出，这种方法称为分段盐析分段盐析 盐析得到的蛋白质沉淀经过透析脱盐后仍然有生盐析得到的蛋白质沉淀经过透析脱盐后仍然有生物活性物活性b b 重金属离子沉淀蛋白质：前提是使蛋白质带负电重金属离子沉淀蛋白质：前提是使蛋白质带负电荷，低温操作可防止变性荷，低温操作可防止变性 应用：重金属中毒的抢救应用：重金属中毒的抢救c c 生物碱试剂及某些酸类沉淀蛋白质：生物碱试剂及某些酸类沉淀蛋白质：生物碱是植物组织中具有显著生理作用的一类含生物碱是植物组织中具有显著生理作用的一类含氮的碱性物质，能够沉淀生物碱的试剂称为生物氮的碱性物质，能够沉淀生物碱的试剂称为生物碱试剂。生物碱试

38、剂一般为弱酸性物质，如单宁碱试剂。生物碱试剂一般为弱酸性物质，如单宁酸、苦味酸、三氯乙酸等。酸、苦味酸、三氯乙酸等。前提：使蛋白质带正电荷前提：使蛋白质带正电荷 应用：该沉淀常导致蛋白质变性，用以除去样品应用：该沉淀常导致蛋白质变性，用以除去样品中的杂蛋白中的杂蛋白d d 有机溶剂沉淀蛋白质：使用酒精、甲醇、丙酮等有机溶剂沉淀蛋白质：使用酒精、甲醇、丙酮等有机溶剂，在等电点条件下沉淀蛋白质。常温导有机溶剂，在等电点条件下沉淀蛋白质。常温导致蛋白质变性，是酒精消毒灭菌的化学基础致蛋白质变性，是酒精消毒灭菌的化学基础5 5 变性与复性变性与复性 天然蛋白质因受物理、化学因素的影响，使蛋白天然蛋白质

39、因受物理、化学因素的影响，使蛋白质分子的构象发生了异常变化，从而导致生物活质分子的构象发生了异常变化，从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化。但一性的丧失以及物理、化学性质的异常变化。但一级结构未遭破坏，这种现象称为级结构未遭破坏，这种现象称为蛋白质的变性蛋白质的变性 蛋白质凝固：蛋白质凝固：将将PH接近等电点的蛋白质溶液加热，接近等电点的蛋白质溶液加热，可以使蛋白质形成较坚固的凝块，该凝块不溶于可以使蛋白质形成较坚固的凝块，该凝块不溶于强酸和强碱，是蛋白质变性后进一步发展的不可强酸和强碱，是蛋白质变性后进一步发展的不可逆结果。如煮鸡蛋逆结果。如煮鸡蛋a.a.物理因素：物理因素：加

40、热、高压、紫外线照射、加热、高压、紫外线照射、X-X-射线、超声波、剧烈振射线、超声波、剧烈振荡和搅拌等荡和搅拌等b.b.化学因素：化学因素：强酸、强碱、脲、去污剂（十二烷基硫酸钠（强酸、强碱、脲、去污剂（十二烷基硫酸钠（SDSSDS）、重金属盐、三氯醋酸、浓乙醇等、重金属盐、三氯醋酸、浓乙醇等蛋白质的变性后的表现：蛋白质的变性后的表现：生物活性丧失；溶解度降低，对于球状蛋生物活性丧失；溶解度降低，对于球状蛋白粘度增加；光吸收系数增大；生物化学白粘度增加；光吸收系数增大；生物化学性质改变。性质改变。组分和分子量不变。组分和分子量不变。蛋白质变性的本质：蛋白质变性的本质：分子中各种次级键断裂，使其空间构象从分子中各种次级键断裂，使其空间构象从紧密有序的状态变成松散无序的状态，一紧密有序的状态变成松散无序的状态，一级结构不破坏级结构不破坏蛋白质的复性蛋白质的复性 定义：如果引起变性的因素比较温和，蛋定义：如果引起变性的因素比较温和，蛋白质构象仅仅是有些松散时，当除去变性白质构象仅仅是有些松散时，当除去变性因素后，可根据热力学原理缓慢地重新自因素后，可根据热力学原理缓慢地重新自发折叠恢复原来的构象，这种现象称作发折叠恢复原来的构象，这种现象称作复复性性区分：蛋白质变性、蛋白质沉淀、蛋白质凝区分：蛋白质变性、蛋白质沉淀、蛋白质凝固固