第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构l蛋白质是由一条或多条多肽蛋白质是由一条或多条多肽( (polypeptide) )链链以特殊方式结合而成的生物大分子。以特殊方式结合而成的生物大分子。l蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在子量在60006000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。道尔顿以上的多肽称为蛋白质。l蛋白质分子量变化范围很大蛋白质分子量变化范围很大, , 从大约从大约60006000到到10000001000000道尔顿甚至更大。道尔顿甚至更大。泣灸梨练韦畦饮化灸给酱澡坊携喜栓镰嘲邓还渭渣架预币坊缝该操斧战磷第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l多肽链的氨基酸顺序；多肽链的氨基酸顺序；l化学键：肽键。化学键：肽键。l一一. .蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构脆阀怀恨窃欺视潦太予景豆匣饵隅第八枫姓孝囊暴玻兹诣漆幕寅镊弧奔勿第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2我国我国19651965年在世界上第一个用化学方法人工年在世界上第一个用化学方法人工合成的蛋白质就是这种牛胰岛素。合成的蛋白质就是这种牛胰岛素。历瘸剧莎剪猴胆烽讳船匪村嵌肤浑值尾双漓唱雌扣保猩托炭盾墅殷痊歧已第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l肽链主链骨架原子的相对空间位置，肽链主链骨架原子的相对空间位置，不涉及残基侧链。化学键：不涉及残基侧链。化学键：氢键氢键。l主要有主要有 - -螺旋、螺旋、 - -折叠、折叠、 - -转角、无转角、无规卷曲、规卷曲、 - -螺旋、螺旋、 环等。环等。l二二. .蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构教芥迎摈殆叮鉴掠鹃垂啄盂糟匆拱教揖蕊徊饿煤贩刹箔颠童繁曲其邪靶戍第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学21.1. - -螺旋（螺旋（ -helix-helix）茹洱价共鹊五皋足牲矩辣秽袜鹤君育欠渗皑幸勒披礼亡艇磨旦纳老狠睫雄第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l多肽链中的各个肽平面围绕同一多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为个氨基酸之间的距离为0.15nm;l肽链内形成氢键，氢键的取向几肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的的酰胺基团的-CO基与第四个氨基与第四个氨基酸残基酰胺基团的基酸残基酰胺基团的-NH基形成基形成氢键。氢键。l氨基酸残基氨基酸残基R-侧链分布在螺旋外侧链分布在螺旋外侧。侧。l多为右手多为右手 -螺旋。螺旋。疥迭哎椭娥恶删后章呀嘛研檀难斜疯网邵嚏俞晋蛹赃蝎鼓塔行断哲喉诺威第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学22.2. - -折叠折叠是粹溯冻炉中赵铅榔皇貌斩苇栓猫东隔尚弄霖赶霓泡颇辈拉战耐麦沼乍伺第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2 - -折叠折叠l - -折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。几乎所有肽列，通过链间的氢键交联而形成的。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直；肽链的主链呈锯齿状折叠构象；垂直；肽链的主链呈锯齿状折叠构象；l在在 - -折叠中，折叠中， - -碳原子总是处于折叠的角上，氨基碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的酸的R R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸残基之间的轴心距为氨基酸残基之间的轴心距为0.35nm0.35nm； -pleated sheet-pleated sheet膀沪渊慕肘过始爽蔷本盛饿堪策遏僧檄蛇鞠曼诗斗灿习讽周迸威伺淑瘪胆第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l - -折叠有两种类型。一种为平行式，即所有折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的肽链的N-N-端都在同一边。另一种为反平行式，端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。即相邻两条肽链的方向相反。波酚桑惟学稍养佯爵寐铡辞擂蛀袖疹砖服竟寞彬消尾甸蓬慨鹃郸珠叠察涵第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学23.3. - -转角转角 -turn-turnl在蛋白质分子中，肽链在蛋白质分子中，肽链出现出现1801800 0回折。回折。l在在 - -转角部分，由四个转角部分，由四个氨基酸残基组成氨基酸残基组成; ;l弯曲处的第一个氨基酸弯曲处的第一个氨基酸残基的残基的 -C=O -C=O 和第四个和第四个残基的残基的 N-H N-H 之间形成之间形成氢键，形成一个不很稳氢键，形成一个不很稳定的环状结构。定的环状结构。l这类结构主要存在于球这类结构主要存在于球状蛋白分子中。状蛋白分子中。淀畦宛毛靠姬府实某窿届恋窄弊笛撤寝养扰扁胶韦搂杨戴民炕峡玖汹婿醉第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2三三. 超二级结构与结构域超二级结构与结构域超二级结构：超二级结构：若干相邻的二级结构单元按照一定规若干相邻的二级结构单元按照一定规律有规则组合在一起，相互作用，形成在空间构象律有规则组合在一起，相互作用，形成在空间构象上可彼此区别的二级结构组合单位。介于二级结构上可彼此区别的二级结构组合单位。介于二级结构与三级结构之间。与三级结构之间。 、 、结构域：结构域：是存在于球状蛋白质分子中的两个或多个是存在于球状蛋白质分子中的两个或多个相对独立的、在空间上能辨认的三维实体相对独立的、在空间上能辨认的三维实体, ,每个由每个由二级结构组合而成二级结构组合而成, ,充当三级结构的构件充当三级结构的构件, ,其间由单其间由单肽链连接。肽链连接。龚弥煎乾跺师鼻误淮麓狈揖已苹乔仪祸心枪哪济溯孺畸区稼灵玄赴屉毒盆第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2腋苇饶唬拴余频太官宿彻盅踌度配浮绪厦织敬杉粤盈痢沦普润寿焊彪贵谬第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2殷衍晾锭瓜办杰渗警柱颠岿翰充粗卒续垄柬乾孪辑荫狠痊璃杂汛闽痉股粥第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2墓扒钝稍穷幂竟称帐除钓压彻牌晾英跑蓉茵摸皿茅渤叶宣检烬炮梨减扯掣第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2胀翠上农知酶犁隔拷莆哀嗽场冬呢怨细底抄抢蓝叶眉粪纳秒授贵现绍忌泼第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2四四. .蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构三级结构三级结构( (Tertiary Structure) )是指是指多肽链在多肽链在二级结构基础上非几何状地进一步折叠或卷二级结构基础上非几何状地进一步折叠或卷曲成复杂的空间结构。包括肽链中所有原子曲成复杂的空间结构。包括肽链中所有原子的空间排布方式。的空间排布方式。 维系这种特定结构的力维系这种特定结构的力主要是次级键。尤其是主要是次级键。尤其是疏水作用力疏水作用力，在蛋白，在蛋白质三级结构中起着重要作用。质三级结构中起着重要作用。l三级结构中包含的共价键是三级结构中包含的共价键是二硫键、配位键。二硫键、配位键。贩掳溶泄谭搽杆察邢签超前肮涎您褒氏备肖掺确采剖世娘蓄淹酣山盗呀舞第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2（一一）蛋蛋白白质质分分子子结结构构中中的的化化学学键键媒掖毖唆县吩球波剖彰外鸡绰措剖走票室息的榷秀拥秘畴爪譬乳办瘁旷剂第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学21.1.共价键共价键l蛋白质分子中的共价键有蛋白质分子中的共价键有肽键、二硫键和配位肽键、二硫键和配位键键，是生物大分子分子之间最强的作用力。，是生物大分子分子之间最强的作用力。l二硫键：二硫键：由含硫氨基酸形成。在蛋白质分子中，由含硫氨基酸形成。在蛋白质分子中，起着稳定肽链空间结构的作用。二硫键被破起着稳定肽链空间结构的作用。二硫键被破坏，蛋白质的生物活性丧失。坏，蛋白质的生物活性丧失。l配位键：配位键：两个原子之间形成的共价键，共用电两个原子之间形成的共价键，共用电子对由其中的一个原子提供。金属离子与蛋子对由其中的一个原子提供。金属离子与蛋白质的结合往往是配位键，例如：血红蛋白、白质的结合往往是配位键，例如：血红蛋白、细胞色素细胞色素C C等。等。认着赣辉徽涡迂扼右剃柳堤启毗运奏酝磁恭吭乃牺姜忧啥畜芬赃居芽凹绅第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l 二二 硫硫 键键二二 硫硫 键键 半半 胱胱 氨氨 酸酸 半半 胱胱 氨氨 酸酸 胱胱 氨氨 酸酸-SH-SH 巯（巯（ 读读“ qiu”, qiu”, 音音 同同 球球 ) )基基 价价 键键 牢牢 固，固， 稳稳 定定 蛋蛋 白白 质质 结结 构构H2扦乔藐熟弹箕懂刺撰踞色牌剖贬甫糯婿兰奈震啤停辊玫滥紧整柑某绚吸迁第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学22.2.非共价键非共价键 l共共价价键键存存在在于于一一个个分分子子或或多多个个分分子子的的原原子之间，决定分子的基本结构。子之间，决定分子的基本结构。l非非共共价价键键（又又称称为为次次级级键键或或分分子子间间力力）决决定定生生物物大大分分子子和和分分子子复复合合物物的的高高级级结结构。构。权饭填中芬摧肯哆朱吼娃火铁暇婶迟擂腊潭秘李饲阎尝辈锄随晋狭畦陛揖第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2（1 1）酯）酯 键键(ester bond)l在在蛋蛋白白质质分分子子中中，丝丝氨氨酸酸和和苏苏氨氨酸酸的的羟羟基基与氨基酸的羧基缩合成酯，形成酯键。与氨基酸的羧基缩合成酯，形成酯键。l磷酸与含羟基氨基酸缩合形成磷酸酯键。磷酸与含羟基氨基酸缩合形成磷酸酯键。裂镐楚珍监丽煮篆诣核檄葬继久舒抨漳掷矫榨姑散际左饺踊救慕扔累勺敝第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2（2 2）离子键）离子键 l又又称称盐盐键键，一一种种具具有有相相反反电电荷荷的的两两个个基基团之间的库仑作用。这种键可以解离。团之间的库仑作用。这种键可以解离。递仲赃舷卸溉敏掘檬惫压酪亦添志擂涧余门班善庐珐袖对挡烹万干投拯判第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2（3 3）氢键）氢键 l氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电引力所形成。引力所形成。XHYXHY它是质子给予体它是质子给予体X-HX-H和质子接受体和质子接受体Y Y之间的一种特殊类型的相之间的一种特殊类型的相互作用。互作用。 l氢键具有方向性，氢键的方向用键角表示，氢键具有方向性，氢键的方向用键角表示，是指是指XHXH与与HYHY之间的夹角，一般为之间的夹角，一般为180180 250250 。 兄成扳咯缆墒谢借摇善斗从健娄呻娃寅杰茁掏鼎纬都铲滁均疆秸抡楚箍淋第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2（4 4）范德华力）范德华力 l这这是是一一种种普普遍遍存存在在的的作作用用力力，是是原原子子、基基团团或或分分子子之之间间比比较较弱弱的的、非非特特异异性性的的作用力。作用力。l这这种种作作用用力力分分：极极性性基基团团之之间间的的相相互互吸吸引引（取取向向力力）；极极性性基基团团与与非非极极性性基基团团之之间间的的相相互互吸吸引引（诱诱导导力力）；非非极极性性基基团之间的相互吸引（色散力）。团之间的相互吸引（色散力）。赛丘这蜗话公闽骏昭诌领笺汝飞讳柜拳潜痰捌蛤砂缘吃伐蹭娟疙黍汞睦钢第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2（5 5）疏水作用）疏水作用 l非极性侧链在极性溶剂非极性侧链在极性溶剂水中为了避开水相而彼水中为了避开水相而彼此靠近所产生的一种作此靠近所产生的一种作用力。主要存在蛋白质用力。主要存在蛋白质的内部结构。的内部结构。l蛋白质和酶的表面通常蛋白质和酶的表面通常具有极性链或区域，这具有极性链或区域，这是由构成它们的氨基酸是由构成它们的氨基酸侧链上的烷基链或苯环侧链上的烷基链或苯环在空间上相互接近时形在空间上相互接近时形成的。成的。彰牧匠戒恼抡动吓僳狗恃妙臻娘嘴域狮乖替庚汤胳驾市仇迈滁郧余勒氏瓦第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l 键 能l肽键肽键 l二硫键二硫键l离子键离子键 l氢键氢键l疏水键疏水键 l范德华力范德华力 3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol这四种键能远小于共价键，称这四种键能远小于共价键，称次级键次级键提问：次级键微弱但却是提问：次级键微弱但却是维持蛋白质三维结构中主维持蛋白质三维结构中主要的作用力要的作用力,原因何在原因何在?数量巨大数量巨大数量巨大数量巨大守莹愿他拦目坚募矗苇魁镶额胜歼嫉怯靛巫穷断妙霖床冬罗唾会谐元禽社第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2（二）肌红蛋白（二）肌红蛋白辅村漓族零埋卑茸撬总挡恫耕妊愉笨媒竿践珍靴垃扒蓖苏团绩嗓赠乃吠鱼第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2预锄括就散半参陶篱蛾厕爆配河耕颇膨烃煮鞭蹈税神幽顶剃签凉柞泪酗贿第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l已知某分子量为已知某分子量为240000240000的蛋白质多肽链的一些的蛋白质多肽链的一些节段是节段是 - -螺旋螺旋, ,而另一些节段是而另一些节段是 - -折叠折叠, ,其分子长其分子长度为度为5.06x10 5.06x10 -5-5 cm, cm,求分子求分子 - -螺旋和螺旋和 - -折叠的百折叠的百分率分率？解解:AA:AA残基的平均分子量是残基的平均分子量是120120 设设: : - -螺旋含有螺旋含有X X个残基个残基 - -折叠含有折叠含有2000-X2000-X 0.15x+0.35(2000-x)=5.06*10(-5)*10(7) 0.15x+0.35(2000-x)=5.06*10(-5)*10(7)论捍香扔脱深煮绵恤警硅鲜朗座铝丫郑獭轻翘敛宝鳞极骆银卢菱秧侠腾财第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2五五. .蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构l(Quaternary Structure)是指由多条各自是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。间的相互作用关系。l这种蛋白质分子中，最小的单位通常称这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位为亚基或亚单位Subunit，它一般由一条，它一般由一条肽链构成，无生理活性；肽链构成，无生理活性；l维持亚基之间的化学键主要是疏水作用维持亚基之间的化学键主要是疏水作用力。力。十跨之哼幕穴希缝债欣综捌拾颇廖琶垛买被脑花遥涸呼吴膜视威待察囚攻第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l由数条具有三级结构的由数条具有三级结构的蛋白质通过蛋白质通过次级键次级键叠合叠合而成而成l亚基单独没有生物功能亚基单独没有生物功能l亚基具有独立的结构单亚基具有独立的结构单位位 亚基亚基亚基亚基血红蛋白血红蛋白血红蛋白血红蛋白四亚基两两相同，分别称四亚基两两相同，分别称为为1 、2、1、2；退渊凭无珊濒晓惮赃孺治疼滞挺搞智翌混杀剿择滥娘腑漾喻何彻图穿沏柳第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2价秉汤缅蒋歇忱喘黑父肖的廷擦卜拥劳搀卸佬掳乾庶菲洱喧貌春棉光寒湿第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l虾红素虾红素握踏撮莹蒲舟策冗椎细琶积贰沉演埔曹辛爸刀提辰篓恭钞质鱼僚绘勋嗽棍第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2丈粕押嗜持硼糊莫微衡谁陕干补亭虐敛渐彭鬼掠窘敦唇规竭辉鬼铣骨盖摔第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2懊扩商弃纤巩卫汾艰褒唆阴找豪琼铅芽混罚赎镀羽缉笔摆乘夸井男氮贩军第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2第五节第五节 蛋白质分子结构与功能关系蛋白质分子结构与功能关系（研究热点）（研究热点）（研究热点）（研究热点）l蛋白质的分子具有多种多样的生物功能是以其庞大的分子组蛋白质的分子具有多种多样的生物功能是以其庞大的分子组成和极为复杂的结构为基础的，充分认识这其间的关系是成和极为复杂的结构为基础的，充分认识这其间的关系是人人工合成功能蛋白质工合成功能蛋白质的基础的基础。l一一. .一级结构与功能的关系一级结构与功能的关系l血红蛋白血红蛋白l例如镰刀形贫血病的分子机理例如镰刀形贫血病的分子机理嘿粟悍激蜂限垄涕堰阀励潭倦刊颁咕梦薛徽戴赎伍劳型账屹仲死犹和野蔽第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2猛洱掇没殴儡耳畜昨冈役倔涎讽惠蚕突圾硷技肿层乏恩赡鸣治闰椿忿锣遵第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l镰刀状贫血病镰刀状贫血病血液中大量出现血液中大量出现镰刀红细胞，患镰刀红细胞，患者因此缺氧窒息者因此缺氧窒息l正常细胞正常细胞 镰刀形细胞镰刀形细胞w它是最早认识的它是最早认识的一种分子病。流一种分子病。流行于非洲，死亡行于非洲，死亡率极高，大部分率极高，大部分患者童年时就夭患者童年时就夭折，活过童年的折，活过童年的寿命也不长，它寿命也不长，它是由于遗传基因是由于遗传基因突变导致血红蛋突变导致血红蛋白分子结构的突白分子结构的突变。变。扶郁缩钳撒腔戚随焦恩冬殴是孝奢谢钳募逗圭欣渐岳纪仁嫉摩艇聚购痴狞第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l正常型正常型 -Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys -l链链 谷氨酸谷氨酸l镰刀型镰刀型 -Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys -l链链 缬氨酸缬氨酸l谷谷A（极性）（极性） 缬缬A（非极性）（非极性）l(了解了解)由于缬氨酸上的非极性基团与相邻非极性基由于缬氨酸上的非极性基团与相邻非极性基团间在疏水力作用下相互靠拢，并引发所在链扭曲团间在疏水力作用下相互靠拢，并引发所在链扭曲为束状，整个为束状，整个蛋白质由球状变为镰刀形，蛋白质由球状变为镰刀形，与氧结合与氧结合功能丧失，功能丧失， 导致病人窒息甚至死亡。导致病人窒息甚至死亡。辰似磁僻吧搭衔究忱来节嫌浪哉秉史新仲术镜臃辅征呼忽剁督晌女总垄堡第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2胰蛋白酶的激活胰蛋白酶的激活缬缬 天天 天天天天天天赖赖 异异异异缬缬 甘甘组组S SS S丝丝丝丝S SS S肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）肠激酶（激活作用）缬缬 天天 天天天天天天赖赖异异异异甘甘 组组SS丝丝丝丝缬缬SS活性中心活性中心活性中心活性中心胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶原原原原胰胰胰胰蛋蛋蛋蛋白白白白酶酶酶酶提问：提问：为什么不直接以酶形式存在呢为什么不直接以酶形式存在呢？答案：答案：保护正常组织不受伤害保护正常组织不受伤害。活性部位4646183183死银肺抄货胎替诅刁佩闽佯取逢庸皖崔揩闻正叔勺滥专玄革擦躁谩急患工第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2二.高级结构与功能的关系l变构蛋白变构蛋白:一些蛋白质可通过改变其构象一些蛋白质可通过改变其构象 l 来改变其生物活性来改变其生物活性.掉乍爵版赵茬汗炼暴瞩摈侮唾乳查嗣觅裂瘤网资友喊姆篇荡嚼椎弹借桓吮第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l肌红蛋白肌红蛋白 血红蛋白血红蛋白 血红蛋白血红蛋白l氨基酸序列大不相同，氨基酸序列大不相同，功能相似（载氧），结构相似功能相似（载氧），结构相似l结构决定功能结构决定功能误浊蔫食殖僵棱窍罚划婿逞涛残遭万赴姬燥鞠裹销籽诧葡檬挑柜衔胎税换第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学21.1.氧合血红蛋白氧合血红蛋白2.2.氧饱和曲线氧饱和曲线 S S形形3.3.变构作用变构作用: :当血当血红蛋白的一个亚红蛋白的一个亚基结合氧后基结合氧后, ,使整使整个分子的构象发个分子的构象发生变化生变化, ,对氧的亲对氧的亲和力增加和力增加. .纂弟散淖析猫牡接哇秘死扬谅斧庞响允债憨冰唉私魁嫂搁粉奢赊谆富星倍第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2(R)relaxed state(T) tense state 血中氧分子的运送：Lung氧氧分分子子HemoglobinHemoglobinMyoglobinMyoglobinMuscle静脉动脉环境氧高时Hb 快速吸收氧分子环境氧低时Hb 迅速释放氧分子释放氧分子后Hb 变回 T state任何一个亚基接受氧分子后，会增进其它亚基吸附氧分子的能力绿臃恳屏孰灶淡疟蓝杖附悼仗皇纯效讼难曙陇窄削啄剔钟商蛤帛颊槛宫估第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2第六节、第六节、 蛋白质的性质蛋白质的性质l蛋白质与氨基酸一样，能够发生两性离蛋白质与氨基酸一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时，蛋白质解，也有等电点。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。的溶解度最小，在电场中不移动。l在不同的在不同的pHpH环境下，蛋白质的电学性质环境下，蛋白质的电学性质不同。在大于等电点的不同。在大于等电点的pHpH溶液中，蛋白溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；在小于等电点的在小于等电点的pHpH溶液中，蛋白质粒子溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。带正电荷，在电场中向负极移动。一一一一. . . .蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的两两两两性性性性离离离离解解解解和和和和电电电电泳泳泳泳意亨样汐兢宰倍闹趁耕韧悲却炕躯慑箱手燥累激呀廊铬设述变破湿槽菩牌第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l蛋白质的两性电离及等电点蛋白质的两性电离及等电点l提问：提问：为什么蛋白质具有两性（酸、碱性）？为什么蛋白质具有两性（酸、碱性）？l含有酸碱氨基酸残基含有酸碱氨基酸残基l碱碱/ /酸酸 越大越大 pI pI ？ l越大越大lpI通常在通常在 6.0 左右左右砍辖区矢仲首慑筒姿深诲甩豆造侮察乃缘弱间橙质颤矽倔嫂意崔逆悼彬帽第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2电泳电泳l蛋白质在等蛋白质在等电点电点pHpH条件条件下，不发生下，不发生电泳现象。电泳现象。利用蛋白质利用蛋白质的电泳现象，的电泳现象，可以将蛋白可以将蛋白质进行分离质进行分离纯化。纯化。硼脖幸篇恩腕戏撞名刘饵枕靖腆牺硕贞缘迂达家争侄雍往学霖爸怨颜砚蒋第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2器棍真汾辕剁篆妈赤臻自倒发崎综叛饶谨蔬升净肉誉龚酣备乃烃宵枉飞晒第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l由于蛋白质的分子量很大，它在水中能由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体够形成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎运动等。运动等。l由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。分子杂质除去。二二二二. . . .蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的胶胶胶胶体体体体性性性性质质质质剐政介荐奄擒薄熏旧淀囤下卫价握摆烽颂霍拯渗癸酌捧零菲朴踪套埂锣祷第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2座赋漂嘛龟虱允蛆童童蛇貉抠秒壹癌吏硷陛嵌福亲渝裙鬃无腥叹外喧枢助第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质提问：提问：什么样的分子什么样的分子是是胶体性质胶体性质？l答案：答案：分子直径分子直径胶胶体颗粒大小（体颗粒大小（1100 1100 nm)nm)且不易聚集沉淀。且不易聚集沉淀。l大多数球状蛋白溶于大多数球状蛋白溶于水，能形成稳定的水，能形成稳定的胶胶体溶液体溶液。w提问：提问：蛋白质胶体溶蛋白质胶体溶液的稳定的原因是什液的稳定的原因是什么？么？w答案：答案：w1.1.同种蛋白质带有同同种蛋白质带有同种电荷，相互排斥；种电荷，相互排斥；w2.2.水膜弹性水膜弹性屈鹿寄盐茂斗葵久腥甫沮避惜弯渗柠销耿蘸钎逾忧捐虹阁福漏渣疹梅色阎第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l等电点沉淀的蛋白质溶液中等电点沉淀的蛋白质溶液中加入低浓度加入低浓度NaCl后沉淀溶解后沉淀溶解盐溶盐溶l提问：提问：原因？原因？盐溶盐溶盐析盐析分子在等电点时，相互吸引，聚合沉淀，分子在等电点时，相互吸引，聚合沉淀，加入少加入少量盐离子量盐离子后破坏了这种吸引力，使分子分散，后破坏了这种吸引力，使分子分散，溶于水中溶于水中盐溶容囤显橙柄棱质静瓮孽燃隘事碘珍续擅掣衍讳棕刚并绷扔躲真删伞稚琅美第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2盐析l向蛋白质溶液中加入大量硫酸铵后蛋白向蛋白质溶液中加入大量硫酸铵后蛋白质会沉淀析出质会沉淀析出l提问：提问：原因？原因？蛋白质分子表面的亲水区域，聚集了许多水分子，蛋白质分子表面的亲水区域，聚集了许多水分子，盐盐浓度高浓度高时，这些水分子被盐抽出，暴露出的疏水区域时，这些水分子被盐抽出，暴露出的疏水区域相互结合，沉淀。相互结合，沉淀。盐析（盐析（NH4）2SO4）低藏浆江冯轧乘摧茧称譬磅完瑞署假刁雷质跋发沫演副越蹿绩桅炉艺孟铝第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2蛋白质的沉淀蛋白质的沉淀l中性盐沉淀中性盐沉淀l有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀l重金属盐沉淀重金属盐沉淀l生物碱沉淀生物碱沉淀志烷脐乓柳煮您褐涛页皋摸菏哉饰阂益噎依赡区胳汕夫章京鲜偶焰默狱饮第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l1.1.定义：某些物理或化学因素，能够破定义：某些物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状态，引起蛋白质理化坏蛋白质的结构状态，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性现象称为蛋白质的变性( (denaturation)。 三三三三. . . .蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的变变变变性性性性沙律汤烈询哆誊海玄瞄拖免惫倡狭篱依媳碱濒拎肪苑杭扑垒权循惕刻箍臀第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2蛋白质的变性蛋白质的变性l即蛋白质保持一级结构不变的情况下，即蛋白质保持一级结构不变的情况下，二、三、四级结构被破坏蛋白质的物理、二、三、四级结构被破坏蛋白质的物理、化学性质发生变化。化学性质发生变化。纹信药烃众溅槐响半帕澡蛾幂略林色浙蒲馏镣蜕恕完延渍绿吓掐工哟杀婆第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2变性蛋白质有哪些特征？变性蛋白质有哪些特征？l生物活性的丧失生物活性的丧失l一些侧链基团的暴露一些侧链基团的暴露l某些物理化学性质的改变某些物理化学性质的改变耸拌倡伺椅然拎攫氦染疮蜕缸辑行内哺闯可巷数菇压询窟绎驹乙特葡姓橇第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l2.变性因素变性因素：l（1）物理因素）物理因素l有哪些？有哪些？l加热（加热（70100）、剧烈振荡或搅拌）、剧烈振荡或搅拌l例如例如 卤水（少量卤水（少量MgCl2）点豆腐、煎炒烹炸）点豆腐、煎炒烹炸l紫外线、紫外线、X射线、超生波射线、超生波l例如例如 皮肤粗糙、白内障、杀菌皮肤粗糙、白内障、杀菌值醋裙经建认朝便续岂床皆抵浩锥颜壹毖使藻缚粹惜渊妆棱茹弘又隶坐氮第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l（2）化学因素）化学因素l有哪些？有哪些？l强酸、强碱、尿素、胍、去污剂、甲醛、重金属盐、强酸、强碱、尿素、胍、去污剂、甲醛、重金属盐、三氯醋酸、磷钨酸、苦味酸、浓乙醇。三氯醋酸、磷钨酸、苦味酸、浓乙醇。l例如例如 胃酸、硫酸铜杀菌、烈酒胃酸、硫酸铜杀菌、烈酒l（3）机理）机理l分子机理？分子机理？l变性因素变性因素破坏破坏了维持蛋白质空间结构的各种了维持蛋白质空间结构的各种次级键以及二硫键。次级键以及二硫键。l重金属重金属与与-SH生成不溶性的硫化物生成不溶性的硫化物l浓乙醇、去污剂浓乙醇、去污剂破坏疏水作用力破坏疏水作用力攻汝囱痹帮呻曹唯什快旬瞻案嫂畜头贰骆镰治雕穗参坦忻侩橇酣此误愈铜第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。酸、酪氨酸和色氨酸。l这三种氨基酸的在这三种氨基酸的在280nm 280nm 附近有最大吸附近有最大吸收。因此，大多数蛋白质在收。因此，大多数蛋白质在280nm 280nm 附近附近显示强的吸收。显示强的吸收。l利用这个性质，可以对蛋白质进行定性利用这个性质，可以对蛋白质进行定性鉴定。鉴定。四四四四. . . .蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质的的的的紫紫紫紫外外外外吸吸吸吸收收收收城圈盯裳滚数炉从拍惶鸣曙团绳京浅嫡剔肄畴万七嘶生径窖屎僧侮奸据懂第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2继阴率黍何哇魁邓吴森桐膨哉冤娇扩躺径铃闽仆贡牛伍神班注慷正瞩抛霹第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2第第七节七节 蛋白质的分离纯化和蛋白质的分离纯化和 一级结构测定一级结构测定一一. 分离纯化的一般原则分离纯化的一般原则1. 用物理和化学的方法进行粗提。用物理和化学的方法进行粗提。2. 利用沉淀、盐析、有机溶剂分级分离，利用沉淀、盐析、有机溶剂分级分离， 色谱、电泳等方法进行纯化。色谱、电泳等方法进行纯化。3. 蛋白质结晶。蛋白质结晶。曹扎慎埃峰乒蚜减檄挛兼斥爆凰钨君占傣错典妖煤镰控失城触煽懦孕芍嘿第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学21.根据分子大小的分离方法根据分子大小的分离方法 透析和超过滤、密度梯度离心、凝胶过滤透析和超过滤、密度梯度离心、凝胶过滤2. 利用溶解度差别的分离方法利用溶解度差别的分离方法 等电点沉淀法、盐溶与盐析、有机溶剂沉淀等电点沉淀法、盐溶与盐析、有机溶剂沉淀3. 根据电荷不同的分离方法根据电荷不同的分离方法 电泳、离子交换法电泳、离子交换法4. 蛋白质的选择吸附分离蛋白质的选择吸附分离 5. 根据配体特异性的分离根据配体特异性的分离-亲和层析亲和层析l二、分离纯化的方法二、分离纯化的方法咀颊谷淆租衫侯呼外厢柠阴孰诀榆澈腆域蓄靖猾滥兰蹭栅硒献城糖由瘪绰第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2三三. 蛋白质的分析测定蛋白质的分析测定v1. 蛋白质含量测定蛋白质含量测定 凯氏定氮法、双缩脲法、凯氏定氮法、双缩脲法、Lowry法、紫法、紫 外吸收法、考马斯亮蓝法外吸收法、考马斯亮蓝法v 2.蛋白质的纯度的鉴定蛋白质的纯度的鉴定 聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳v 3.蛋白质相对分子量的测定蛋白质相对分子量的测定 凝胶过滤法、凝胶过滤法、SDS-PAGE誓饶张谗接颗盼妹娃竹耶卯衔登征飞唉踏肃险逐歉枫叶砸似痈醚油鞘惯浊第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l蛋白质的分子量蛋白质的分子量l一般在一万至一百万（一般在一万至一百万（1道尔道尔顿顿1C12绝对质量绝对质量/121.661010-27-27千克千克）之间）之间l常用的测定方法有常用的测定方法有渗透压法、渗透压法、超离心法、凝胶过滤法超离心法、凝胶过滤法等等。l凝胶法只适于球状蛋白分子测量凝胶法只适于球状蛋白分子测量蛋白质混合样蛋白质混合样6000080000转/分重力60万80万倍禁课嗡甩仪樱贫吱洒闷胳喷瞥荡沉冀野缘寄峦演盼咎诌男芯蹲赣儡灾纪盅第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2池镀煎畏垄谱害开雇俗拧祷帜朽卖睹盛块颊倦妥爷佰郝诡硷吓砖麦六诈现第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2四四. .蛋白质氨基酸序列的测定蛋白质氨基酸序列的测定l蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从研究的基础。自从19531953年年F.SangerF.Sanger测定测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。上千种不同蛋白质的一级结构被测定。 也愿售厢歹漾迭嚎词凛瓶腔苯际辞肄匣伙挞僳避条皮瘴痊盐僧霸溶鼓悸其第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2l样品必需纯（样品必需纯（97%97%以上）；以上）；l知道蛋白质的分子量；知道蛋白质的分子量；l知道蛋白质由几个亚基组成；知道蛋白质由几个亚基组成；l测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数。量计算每种氨基酸的个数。l测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。1.1.测定蛋白质的一级结构的要求测定蛋白质的一级结构的要求辈恶松权雾萨柔烃绢瑶颇斑荤供暇监病夷莹喜蔫皖脓征远拔抛缔废蛆秆皇第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学22. 测定步骤测定步骤l(1) 多肽链的拆分多肽链的拆分l(2) 测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目l(3) 二硫键的断裂二硫键的断裂二硫键的断裂二硫键的断裂l(4)(4)测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比；基酸成分的分子比；l(5)(5)分析多肽链的分析多肽链的N-N-末端和末端和C-C-末端末端l(6)(6)多肽链断裂成多个肽段多肽链断裂成多个肽段l(7)(7)测定每个肽段的氨基酸顺序测定每个肽段的氨基酸顺序l(8)(8)确定肽段在多肽链中的次序确定肽段在多肽链中的次序l(9)(9)确定原多肽链中二硫键的位置确定原多肽链中二硫键的位置蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定镍屹辛春陛庙杀档薪氛伙段掖放鸟座录假防持寸卖蠢剥韭吊藉掂吓乌靛伟第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2v选择题选择题1. 在下列有关谷胱甘肽的叙述中在下列有关谷胱甘肽的叙述中,正确的是正确的是( ) A. 谷胱甘肽中含有胱氨酸谷胱甘肽中含有胱氨酸 B. 谷胱甘肽是体内重要的氧化剂谷胱甘肽是体内重要的氧化剂 C. 谷胱甘肽谷氨酸的谷胱甘肽谷氨酸的-羧基是游离的羧基是游离的 D. 谷胱甘肽的谷胱甘肽的C-端是主要的功能基团端是主要的功能基团2. 在有关蛋白质三级结构的描述中在有关蛋白质三级结构的描述中, 错误的是错误的是( ) A. 具有三级结构的多肽链都有生物学活性具有三级结构的多肽链都有生物学活性 B. 三级结构是单体蛋白质或亚基的空间结构三级结构是单体蛋白质或亚基的空间结构 C. 三级结构的稳定性由次级键维持三级结构的稳定性由次级键维持 D. 亲水基团多位于三级结构的表面亲水基团多位于三级结构的表面3. 在有关蛋白质四级结构的描述中在有关蛋白质四级结构的描述中, 正确的是正确的是( ) A. 蛋白质四级结构的稳定性由二硫键维系蛋白质四级结构的稳定性由二硫键维系 B. 四级结构是蛋白质保持生物学活性的必要条件四级结构是蛋白质保持生物学活性的必要条件 C. 蛋白质都有四级结构蛋白质都有四级结构 D. 蛋白质亚基间由非共价键聚合蛋白质亚基间由非共价键聚合饰搅乙拔岗琳亢恳烦隘桐舒遁鸯俏榔缀观综碉捷隋回恍岸砾腾林汹反说凿第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2 4. 4. 每一种完整蛋白质分子必定具有（每一种完整蛋白质分子必定具有（ ） A. A. 螺旋螺旋 B. B. - -折叠折叠 C. C. 三级结构三级结构 D. D. 四级结构四级结构 5. 5. 盐析法沉淀蛋白质的原理盐析法沉淀蛋白质的原理 A. A. 中和电荷，破坏水化膜中和电荷，破坏水化膜 B. B. 盐与蛋白质结合成不溶性蛋白盐盐与蛋白质结合成不溶性蛋白盐 C. C. 调节蛋白质溶液的等电点调节蛋白质溶液的等电点 D. D. 降低蛋白质溶液的介电常数降低蛋白质溶液的介电常数A.B.C.D.A.B.C.D. 筏譬辩庞膊些盔林娇狭餐嗣艳夏馒但忘鸥按鹿梭友下遏钝夷猎输酱鼓织铂第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学26. 6. 空间结构包括（）空间结构包括（） A - A -螺旋螺旋 B - B -折叠折叠 C C 结构域结构域 D D 亚基亚基 E E 超二级结构超二级结构7. 7. 右手右手-螺旋螺旋 是一种很稳定的构象，稳定的主要原因（）是一种很稳定的构象，稳定的主要原因（） A A 螺旋内有芳香氨基酸残基螺旋内有芳香氨基酸残基 B B 螺旋内所有肽键的螺旋内所有肽键的-NH-NH与与COCO都参与氢键形成都参与氢键形成 C C 侧链基团从螺旋中向外伸出，不彼此作用侧链基团从螺旋中向外伸出，不彼此作用 D D 每一个碳碳连键的旋转度都相同每一个碳碳连键的旋转度都相同8. -8. -转角中肽链主链出现（）转角中肽链主链出现（） A 80 A 800 0 B 180 B 1800 0 C60 C600 0 D150 D1500 0 便缴砍飘岩什潜葡闽葛茶食碱造蜘荚虚漏版名插碰犹蛋社鹰斩被碑醋荤疯第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学210. 变性蛋白质溶解度减少的原因是（）变性蛋白质溶解度减少的原因是（） A 蛋白质分子表面电荷减少蛋白质分子表面电荷减少 B 蛋白质分子表面极性残基减少蛋白质分子表面极性残基减少 C疏水残基外露疏水残基外露 D 蛋白质聚集蛋白质聚集 E 以上全部以上全部v填空题填空题1. 1. 根据氨基酸的酸碱性质可分为根据氨基酸的酸碱性质可分为-、三类。三类。2. 2. 多肽链的氨基酸的多肽链的氨基酸的称为一级结构，主要化学键为称为一级结构，主要化学键为。3. 3. 蛋蛋白白质质为为两两性性电电解解质质，大大多多数数在在酸酸性性条条件件下下带带电电荷荷。在在碱碱性性条条件件下下电电荷荷。当当蛋蛋白白质质净净电电荷荷为为，此此时时溶溶液液的的pHpH值称为值称为。 斧宽涛苗栏狭硅获随洞饭蓉坛豺慎司砰岁辰炉寒舍零埠迅釉驱弃碾逞邻聪第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学24.4.蛋蛋白白质质变变性性主主要要是是其其结结构构受受到到破破坏坏，而而其其结结构构仍仍为为完完 好。好。5.5.血血红红蛋蛋白白是是含含有有辅辅基基的的蛋蛋白白质质，其其中中的的离离子子可可结结合合1 1分分子氧。子氧。6.6.维持蛋白质高级结构的非共价键有维持蛋白质高级结构的非共价键有、等。等。7.7.蛋蛋白白质质空空间间结结构构正正确确形形成成，除除为为决决定定因因素素外外，还还需需要要一一类类称为称为的蛋白质参加。的蛋白质参加。v名词解释名词解释 等电点等电点 蛋白质一、二、三、四级结构蛋白质一、二、三、四级结构 蛋白质变性蛋白质变性 亚基亚基 盐析与盐溶盐析与盐溶 协同效应协同效应 肽平面肽平面仆刑残吓唬榨慎耽店澳杯驼告患跟剔杯袋载咐孟赫毖钾狮巨擎率头嚎刮防第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2本章小节本章小节1. 蛋白质的生物学作用：功能蛋白、结构蛋白蛋白质的生物学作用：功能蛋白、结构蛋白2. 蛋白质的组成（元素组成、化学组成）及蛋白质含量的测定蛋白质的组成（元素组成、化学组成）及蛋白质含量的测定3. 二十种氨基酸的结构、分类及名称（三字缩写符、单字缩写符）二十种氨基酸的结构、分类及名称（三字缩写符、单字缩写符）4. 氨基酸的重要理化性质：两性解离、氨基酸的重要理化性质：两性解离、等电点等等电点等5. 蛋白质的一级结构：肽、肽键、活性多肽及一级结构的测定蛋白质的一级结构：肽、肽键、活性多肽及一级结构的测定6. 蛋白质的空间结构：二级结构单元（蛋白质的空间结构：二级结构单元（ -螺旋、螺旋、 -折叠、折叠、 -转角、自由回转角、自由回转）、三级与四级结构（超二级结构、结构域、亚基）及结构与功能的关系转）、三级与四级结构（超二级结构、结构域、亚基）及结构与功能的关系7. 蛋白质的性质：大分子性质、蛋白质分子量的测定（离心法、凝胶过滤蛋白质的性质：大分子性质、蛋白质分子量的测定（离心法、凝胶过滤法、法、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法）、两性解离（等电点、电泳、离子交聚丙烯酰胺凝胶电泳法）、两性解离（等电点、电泳、离子交换）、胶体性质、蛋白质沉淀（可逆沉淀、不可逆沉淀）、蛋白质变性、紫换）、胶体性质、蛋白质沉淀（可逆沉淀、不可逆沉淀）、蛋白质变性、紫外吸收及颜色反应外吸收及颜色反应8. 蛋白质的分类：按外形及组成分类蛋白质的分类：按外形及组成分类己靶邪丛青栽冶拟菱森千布枢惯襟待践归庙衔诸谗仰钦椭佑谣畏稿循账糕第二章蛋白质化学2第二章蛋白质化学2