蛋白質(zhì)化學

1、第一章 蛋白質(zhì)化學,一.蛋白質(zhì)的生物學意義 二.蛋白質(zhì)的元素組成 三.蛋白質(zhì)的氨基酸組成 四. 肽 五. 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 六.蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關系 七.蛋白質(zhì)的性質(zhì) 八.蛋白質(zhì)的分離與分析技術(shù) 九.氨基酸序列的測定 十.蛋白質(zhì)分類,蛋白質(zhì)的生物學意義,蛋白質(zhì) (protein):是由許多不同的α-氨基酸按一定的序列通過酰胺鍵（肽鍵）縮合而成的，具有較穩(wěn)定的構(gòu)象并具有一定生物功能的大分子。,一.蛋白質(zhì)的生物學意

2、義,蛋白質(zhì)存在于所有的生物細胞中，是構(gòu)成生物體最基本結(jié)構(gòu)和功能的物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎，它參與幾乎所有的生命活動過程。,1.作為生物催化劑；酶2.調(diào)節(jié)新陳代謝反應；胰島素(激素)3.運輸載體；血紅蛋白、細胞色素C 4.參與機體的運動；肌動蛋白與肌球蛋白5.參與機體的防御；抗體,免疫球蛋白6.接受傳遞信息；視色素、受體蛋白、味覺蛋白7.調(diào)節(jié)或控制細胞的生長、分化、遺傳信息的表達； 阻遏蛋白

3、,1.元素組成： 碳 50％-55% 氫 6.5-7.3％ 氧 19-24％ 氮 16% 硫 0-3％ 其他 微量（P Fe Zn Cu I Mo等）,二.蛋白質(zhì)的元素組成,2.蛋白質(zhì)的含氮量,大多數(shù)蛋白質(zhì)的含氮量接近于16%，這是蛋白質(zhì)元素組成的一個特點，也是凱氏（Kjedahl）定氮法測定蛋白質(zhì)

4、含量的計算基礎。 蛋白質(zhì)含量=蛋白氮 ? 6.25 6.25為蛋白質(zhì)系數(shù)，即1克氮所代表的蛋白質(zhì)量（克數(shù)）,,氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位。從細菌到人類，所有蛋白質(zhì)都由20種標準氨基酸（standard amino acids)組成。180天然氨基酸包括蛋白質(zhì)氨基酸,稀有氨基酸(Hyp,Hyly,Cys)和非蛋白質(zhì)氨基酸(Orn,Cit).,三.蛋白質(zhì)的氨基酸組成,（一）蛋白質(zhì)的水解,蛋白質(zhì)和多肽的肽鍵與一般的酰胺鍵一樣可以被

5、酸堿或蛋白酶催化水解，酸堿能夠?qū)⒍嚯耐耆猓杆庖话闶遣糠炙狻?1、酸水解,6 mol/L的鹽酸或4 mol/L的硫酸在105-110℃條件下進行水解約20小時。優(yōu)點：不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化，得到的是L-氨基酸。缺點：色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基的氨基酸如絲氨酸或蘇氨酸有一小部分被分解；天冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成羧基。,2、堿水解,5mol/L氫氧化鈉煮沸10-20小時。優(yōu)點：色氨酸在水解中不受破壞。缺

6、點：由于水解過程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞，產(chǎn)率不高。部分的水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化，其產(chǎn)物是D-型和L-型氨基酸的混合物。,3、酶水解,酶水解不破壞氨基酸，也不會發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。 蛋白水解酶(proteolytic enzyme) 已有十多種常見的有：胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶、嗜熱菌蛋白酶。,?-氨基酸：,,,不變部分,,可變部分,,蛋白質(zhì)的氨基酸組成,（二）氨基酸的結(jié)構(gòu)通式,,1、旋光性:(除Gly)在

7、旋光計上能使偏振光平面向左或向右旋轉(zhuǎn).右旋(+)、左旋(-)2、立體異構(gòu)體:每一種氨基酸都有D或L型立體異構(gòu)體.,L－氨基酸,D－氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的結(jié)構(gòu)通式,1、根據(jù)R的化學結(jié)構(gòu)（1）脂肪族氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys、Ser、Thr、Glu、Gln、Asp、Asn、Lys、Arg（2）芳香族氨基酸：Phe、Tyr（3）雜環(huán)氨基酸：Trp、His（4）雜環(huán)亞氨基酸：Pro,

8、蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類,（三）氨基酸的分類,脂肪族氨基酸,,氨基乙酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine,?-氨基丙酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),丙氨酸 Alanine,甘氨酸 Glycine,,脂肪族氨基酸,?-氨基異戊酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),甘氨酸 Glycine,,纈氨酸 Valine,脂肪族氨基酸,?-氨基異己酸,蛋白質(zhì)

9、的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),丙氨酸 Alanine,甘氨酸 Glycine,纈氨酸 Valine,亮氨酸 Leucine,,脂肪族氨基酸,?-氨基-?-甲基戊酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),丙氨酸 Alanine,甘氨酸 Glycine,纈氨酸 Valine,,亮氨酸 Leucine,異亮氨酸 lleucine,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),含硫氨基酸,? -

10、氨基-?-巰基丙酸,半胱氨酸 Cysteine,,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),甲硫氨酸 Methionine,? -氨基-?-甲硫基丁酸,,半胱氨酸 Cysteine,含硫氨基酸,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),含羥基氨基酸,? -氨基-?-羥基丙酸,絲氨酸 Serine,,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),含羥基氨基酸,?

11、-氨基-?-羥基丁酸,蘇氨酸 Threonine,絲氨酸 Serine,,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),,酸性氨基酸,? -氨基丁二酸,天冬氨酸 Aspartate,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),含酰胺氨基酸,2-氨基3-酰胺基丙酸,天冬氨酸 Aspartate,,天冬酰胺 Asparagine,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),天冬

12、氨酸 Aspartate,天冬酰胺 Asparagine,,酸性氨基酸,? -氨基戊二酸,谷氨酸 Glutamate,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),天冬氨酸 Aspartate,天冬酰胺 Asparagine,2-氨基4-酰胺基丁酸,谷氨酸 Glutamate,,含酰胺氨基酸,谷氨酰胺 Glutamine,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),,堿性氨基酸,? -氨基-?-

13、胍基戊酸,精氨酸 Arginine,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),堿性氨基酸,精氨酸 Arginine,,?，?-二氨基己酸,賴氨酸 Lysine,脂肪族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),芳香族氨基酸,,? -氨基-?-苯基丙酸,苯丙氨酸 Phenylalanine,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),苯丙氨酸 Phenylalanine,酪氨酸 Tyrosi

14、ne,,?-氨基?-對羥苯基丙酸,芳香族氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),雜環(huán)氨基酸,,堿性氨基酸,? -氨基-?-咪唑基丙酸,組氨酸 Histidine,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),堿性氨基酸,組氨酸 Histidine,,? -氨基-?-吲哚基丙酸,色氨酸 Tryptophan,雜環(huán)氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－R的化學結(jié)構(gòu),雜環(huán)亞氨基酸,?-吡咯烷基-?-羧酸,,脯

15、氨酸 Proline,2、根據(jù)R的極性（1）非極性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Pro、Phe、Trp（2）不帶電荷極性氨基酸：Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、Cys（3）帶電荷極性氨基酸：Lys、Arg、His、Asp、Glu,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類,3、根據(jù)來源分：內(nèi)源氨基酸和外源氨基酸4、根據(jù)營養(yǎng)學角度分：必需氨基酸和非必需氨基酸Ile Met Val Leu Trp P

16、he Thr Lys一 家 寫 兩 三 本 書 來,蛋白質(zhì)的氨基酸組成,蛋白質(zhì)中幾種重要的稀有氨基酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－是否組成蛋白,非蛋白氨基酸,H2N-CH2-CH2-COOH H2N-CH2-CH2-CH2-COOH,?-丙氨酸,?-氨基丁酸,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－是否組成蛋白,作為細菌細胞壁中肽聚糖的組分：D-Glu D-Ala作為一些重要代謝物的前體或中間體:?

17、-丙氨酸、鳥氨酸、胍氨酸 (尿素)作為神經(jīng)傳導的化學物質(zhì)：?-氨基丁酸有些氨基酸只作為一種N素的轉(zhuǎn)運和貯藏載體（刀豆氨酸）,非蛋白氨基酸存在的意義：,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的分類－－是否組成蛋白,高熔點。一般均溶于水，溶于強酸、強堿；不溶于乙醚。氨基酸一般有味。,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì),(四) 氨基酸的理化性質(zhì)1 、 氨基酸的一般物理性質(zhì),1、氨基酸的一般物理性質(zhì)氨基酸的光吸收構(gòu)成蛋白質(zhì)的2

18、0種氨基酸在可見光區(qū)都沒有光吸收，但在遠紫外區(qū)(<220nm)均有光吸收。在近紫外區(qū)(220-300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力。,,,,,蛋白質(zhì)的氨基酸組成,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì),比爾－朗伯定律：在特定波長下，溶液中物質(zhì)的光吸收與其濃度C（以mmol-1為單位）和溶液中光徑長l（以cm為單位）成正比。A=εCl,例2.1假定酪氨酸在275nm時水溶液中的ε為1420Lmol-1cm-1

19、,則光徑1cm時A為0.71，那么酪氨酸在溶液中的濃度是多少？(0.5 mmolL-1 ),蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì),摩爾吸光系數(shù),2、氨基酸的兩性性質(zhì)和等電點,不帶電形式,兩性離子形式,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì),PI：稱為該氨基酸的等電點，即氨基酸所帶正負電荷數(shù)量相等時的溶液的pH。,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－兩性解離和等電點,中性氨基酸： pI=(pK1+pK2)/2pK1為α-羧基

20、的解離常數(shù),pK2為α-氨基的解離常數(shù)。,氨基酸PI可由其分子上解離基團的解離常數(shù)來計算：,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－兩性解離和等電點,氨基酸等電點的計算,酸性氨基酸： pI=(pK1+pKR-COO-)/2堿性氨基酸： pI=(pK2+pKR-NH2)/2,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－兩性解離和等電點,3、氨基酸的化學反應,亞硝酸鹽反應烴基化反應?；磻鞣饓A反應,側(cè)鏈反應,蛋白質(zhì)的氨基酸組

21、成－－氨基酸的理化性質(zhì),成鹽成酯反應成酰氯反應疊氮反應,與茚三酮反應,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,脯氨酸與茚三酮反應的產(chǎn)物為黃色化合物,,與甲醛的反應（氨基酸的甲醛滴定法）,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,與2,4-二硝基氟苯(2,4-DNFB)的反應,用途：用來鑒定多肽或蛋白質(zhì)NH2末端氨基酸.,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,黃色,Sanger反應,烴基化反應,與丹

22、磺酰氯（DNS-Cl）的反應,DNS-氨基酸,用途：反應用于蛋白質(zhì)的N-末端氨基酸標記和微量氨基酸的定量測定。,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,有很強的熒光,與異硫氰酸苯酯(PITC)反應(Edman反應),蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,用途：重復測定多肽鏈N端氨基酸排列順序，設計出“多肽順序自動分析儀”,苯硫乙內(nèi)酰脲-Aa,亞硝酸反應,用途：范斯來克法定量測定氨基酸的基本反應。,蛋白質(zhì)的氨基酸

23、組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,西佛堿反應:氨基與醛類化合物反應生成弱堿,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,成鹽成酯反應,用途：保護羧基，活化氨基。,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,氨基酸乙酯的鹽酸鹽,乙醇,干燥HCI,疊氮反應,用途：活化羧基，用于肽的人工合成。,蛋白質(zhì)的氨基酸組成－－氨基酸的理化性質(zhì)－－化學反應,?；被峒柞?酰化氨基酸酰肼,?；被岑B氮,肽：一個氨基酸的α-羧基和另一

24、個氨基酸的α-氨基脫水縮合而成的化合物。氨基酸之間的連接鍵稱肽鍵（酰胺鍵）。,四.肽,寡肽：25個氨基酸殘基以下。多肽：多于25個氨基酸殘基。,肽,二肽：兩個氨基酸組成的肽。,Ser-Val-Tyr-Asp-Gln,1、每種肽也有其晶體，晶體的熔點很高。2、在pH0-14范圍內(nèi)，肽的酸堿性質(zhì)主要來自游離末端?-NH2和游離末端?-COOH以及側(cè)鏈上可解離的基團。3、每一種肽都有其相應的等電點，計算方法與AA一致且復雜。,肽,（一）

25、肽的重要理化性質(zhì),4、肽的化學反應：也能發(fā)生茚三酮反應、 Sanger反應、DNS反應和Edman反應；還可發(fā)生雙縮脲反應。,活性肽（active peptide）：分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類多肽通常都具有特殊的生理功能。如：腦啡肽；激素類多肽；抗生素類多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。,肽,（二）天然存在的重要多肽,肽,,保護體內(nèi)蛋白質(zhì)和酶處在活性狀態(tài),肽,,,,,蛋白質(zhì)是氨基酸以肽鍵相互連接的線性序列。在蛋白質(zhì)中，多肽鏈折

26、疊形成特殊的形狀（構(gòu)象）（conformation）。,五.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)有四種結(jié)構(gòu)層次：一級結(jié)構(gòu)（primary）二級結(jié)構(gòu)（secondary）三級結(jié)構(gòu)（tertiary）四級結(jié)構(gòu)（quaternary）,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（化學結(jié)構(gòu)）,蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽鏈中AA的排列順序，包括二硫鍵的位置。其中最重要的是多肽鏈的氨基酸順序，它是蛋白質(zhì)生物功能的基礎?！獓H純化學與應用化學委員會(IUPA

27、C),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),胰島素的一級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－一級結(jié)構(gòu),多肽鏈在一級結(jié)構(gòu)的基礎上，按照一定的方式有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)或折疊形成的空間構(gòu)象。其實質(zhì)是多肽鏈在空間的排列方式。,（二）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),α-螺旋、β-折疊、 β-轉(zhuǎn)角、自由回轉(zhuǎn),?-螺旋（ ?-helix ）,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),螺旋上升一周包含3.6個氨基酸殘基；每個殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100。；每兩個殘基之間的距離為0.15nm；螺距0.54nm; ?-螺旋中

28、氨基酸殘基側(cè)鏈伸向外側(cè)，相鄰的螺圈之間形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行。?-螺旋有左手螺旋和右手螺旋兩種。天然蛋白質(zhì)的?-螺旋多為右手螺旋。,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),?-螺旋結(jié)構(gòu)要點：,氨基端,羧基端,影響蛋白質(zhì)?-螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素,1.脯氨酸 Pro(羥脯氨酸),,3.相同電荷的氨基酸,,2.多聚異亮氨酸,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),有較大的R 基,造成空間阻礙,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),β-折疊結(jié)構(gòu)(β-pleated she

29、et),多肽鏈呈鋸齒狀（或扇面狀）排列成比較伸展的結(jié)構(gòu)；相鄰兩個氨基酸殘基的軸心距離為0.35nm，側(cè)鏈R基團交替地分布在片層平面的上下方，片層間有氫鍵相連；有平行式和反平行式兩種。,β-折疊結(jié)構(gòu)要點：,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),N端,C端,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),N端,C端,N端,C端,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),?-轉(zhuǎn)角 (?-turn),主要存在于球狀蛋白分子中。,沒有一定規(guī)律的松散肽鏈結(jié)構(gòu)。

30、 ★ 酶的活性部位。,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),自由回轉(zhuǎn),超二級結(jié)構(gòu):是指若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的，在空間上能辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體。是蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)至三級結(jié)構(gòu)層次的一種過渡態(tài)構(gòu)象層次。,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),αα、βαβ、 β-曲折等,結(jié)構(gòu)域：球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。多肽鏈在超二級結(jié)構(gòu)的基礎上進一步繞曲折疊成緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)，具有部分生物功能。對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往

31、由兩個以上結(jié)構(gòu)域締合成三級結(jié)構(gòu)。,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－二級結(jié)構(gòu),（三）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu),一條多肽鏈中所有原子在三維空間的整體排布，稱為三級結(jié)構(gòu)，是包括主、側(cè)鏈在內(nèi)的空間排列。大多數(shù)蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)為球狀或近似球狀。,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),（四）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu),二個或二個以上具有獨立的三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈(亞基)，彼此借次級鍵相連，形成一定的空間結(jié)構(gòu)，稱為四級結(jié)構(gòu)。,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),亞基(subunit),蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－四級結(jié)

32、構(gòu),具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位，稱為亞基或亞單位，亞基可以相同，亦可以不同。四級結(jié)構(gòu)的實質(zhì)是亞基在空間排列的方式。亞基與多肽鏈的關系單獨亞基，無生物學功能，當亞基聚合成為具有完整四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)后，才有功能。亞基聚合的動力：疏水作用、離子鍵、氫鍵,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－四級結(jié)構(gòu),胰 島 素,共價鍵,次級鍵,,化學鍵,肽鍵,,一級結(jié)構(gòu),氫鍵,二硫鍵,,,,二、三、四級結(jié)構(gòu),疏水鍵,鹽鍵,范德華力,,,,三、四級結(jié)構(gòu),（五）蛋白質(zhì)分子

33、中的共價鍵與次級鍵,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),非共價鍵,前體與活性蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的關系,六.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關系 (一） 一級結(jié)構(gòu)與功能的關系,蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關系－－一級結(jié)構(gòu),同源蛋白質(zhì)有順序同源性,蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與分子病,蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關系－－一級結(jié)構(gòu),β-鏈 1 2 3 4 5 6 7 Hb-A N- Val-His-Leu-Thr-Pr

34、o-Glu-Lys…Hb-S N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys…,蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關系－－一級結(jié)構(gòu),鐮刀形細胞貧血病,（二）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關系,蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關系－－空間結(jié)構(gòu),（一）蛋白質(zhì)相對分子量,七.蛋白質(zhì)的性質(zhì),相對分子質(zhì)量（Mr）很大分子質(zhì)量（Da，kDa）摩爾質(zhì)量（kgmol-1）如血清蛋白的Mr為66000，分子質(zhì)量是66kDa，而摩爾質(zhì)量是66kgmol-1。,蛋

35、白質(zhì)的性質(zhì),,蛋白質(zhì)分子質(zhì)量測定,測定分子量的主要方法有滲透壓法、超離心法、凝膠過濾法、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。超離心法：蛋白質(zhì)顆粒在25~50×104g離心力作用下從溶液中沉降下來。沉降系數(shù)(s)：單位(cm)離心場里的沉降速度。沉降系數(shù)的單位常用S，1S=1×10-13(s),（二）蛋白質(zhì)的兩性電離及等電點,蛋白質(zhì)的性質(zhì),蛋白質(zhì)和多肽一樣，能夠發(fā)生兩性解離，具等電點。在等電點 (Isoelectric poin

36、t PI)時，溶解度最小，在電場中不移動。在等電點偏酸性溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶正電荷，在電場中向負極移動；在等電點偏堿性溶液中，蛋白質(zhì)粒子帶負電荷，在電場中向正極移動。這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)電泳。,電泳,利用蛋白質(zhì)的電泳現(xiàn)象，可以將蛋白質(zhì)進行分離純化。,蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－兩性電離,自由界面電泳：蛋白質(zhì)溶于緩沖液中電泳。區(qū)帶電泳：將蛋白質(zhì)溶液點在浸了緩沖液的支持物上進行電泳，不同組分形成帶狀區(qū)域。,（1）紙上電泳：用濾紙（醋酸纖維薄膜）作支持

37、物。（2）凝膠電泳：用凝膠（淀粉、瓊脂糖、聚丙烯酰胺）作支持物。,蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－兩性電離,圓盤電泳,平板電泳,蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－兩性電離,由于蛋白質(zhì)的分子量很大（1-100nm），它在水中能夠形成膠體溶液。蛋白質(zhì)溶液具有膠體溶液的典型性質(zhì)，如丁達爾現(xiàn)象、布郎運動等?？捎猛肝龇▽⒎堑鞍椎男》肿与s質(zhì)除去。透析法：以半透膜提純蛋白質(zhì)的方法叫透析法半透膜：只允許溶劑小分子通過，而溶質(zhì)大分子不能通過，如羊皮紙、火棉膠、玻璃紙等,（三）蛋白

38、質(zhì)的膠體性質(zhì),蛋白質(zhì)的性質(zhì),蛋白質(zhì)溶液穩(wěn)定的原因：表面分布很多極性基團，易吸附水，形成水膜（水化層）；帶相同電荷，互相排斥，不易沉淀。,蛋白質(zhì)的性質(zhì),蛋白質(zhì)在溶液中靠水膜和電荷保持其穩(wěn)定性，水膜和電荷一旦除去，蛋白質(zhì)溶液的穩(wěn)定性就被破壞，蛋白質(zhì)就會從溶液中沉淀下來，此現(xiàn)象即為蛋白質(zhì)的沉淀作用。,（四）蛋白質(zhì)的沉淀反應,蛋白質(zhì)的性質(zhì),在沉淀過程中，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都沒有發(fā)生變化，在適當?shù)臈l件下，可以重新溶解形成溶液，所以這種沉淀又稱為非變性

39、沉淀。,可逆沉淀,等電點沉淀法鹽析法有機溶劑沉淀法,蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－沉淀反應,在強烈條件下，破壞了蛋白質(zhì)膠體溶液的穩(wěn)定性及蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，產(chǎn)生的蛋白質(zhì)沉淀不可能再重新溶解于水，又稱為變性沉淀。加熱沉淀強酸堿沉淀重金屬鹽沉淀生物堿沉淀,不可逆沉淀,蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－沉淀反應,（五）蛋白質(zhì)的變性,天然蛋白質(zhì)受物理或化學因素的影響，其共價鍵不變，但分子內(nèi)部原有的高度規(guī)律性的空間排列發(fā)生變化，致使其原有性質(zhì)發(fā)生部分或全部喪失，稱為

40、蛋白質(zhì)的變性。,蛋白質(zhì)的性質(zhì),蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－變性,蛋白質(zhì)變性后的表現(xiàn)：生物活性喪失；溶解度降低，對于球狀蛋白粘度增加；光吸收系數(shù)增大；組分和分子量不變。,引起蛋白質(zhì)變性的主要因素：,溫度（熱、冷）強酸、強堿尿素和鹽酸胍的影響（破壞分子內(nèi)部氫鍵、破壞疏水效應） H2N-C-NH2 H2N-C-NH2+Cl-表面活性劑的影響：如十二烷基硫酸鈉（SDS）,O,NH2,,,,,蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－變性,蛋白

41、質(zhì)的復性,定義：當變性因素除去后，變性蛋白質(zhì)又可恢復到天然構(gòu)象，這一現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的復性（renaturation）。有些蛋白質(zhì)的變性作用是可逆的，其變性如不超過一定限度，經(jīng)適當處理后，可重新變?yōu)樘烊坏鞍踪|(zhì)。,蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－變性,蛋白質(zhì)的性質(zhì),（六）蛋白質(zhì)的顏色反應,（六）蛋白質(zhì)的顏色反應,蛋白質(zhì)的性質(zhì),蛋白質(zhì)的性質(zhì)－－顏色反應,紅紫色絡合物,,,大部分蛋白質(zhì)均含有帶芳香環(huán)的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。這三種氨基酸的在280nm 附

42、近有最大吸收。因此，大多數(shù)蛋白質(zhì)在280nm 附近顯示強的吸收。利用這個性質(zhì)，可以對蛋白質(zhì)進行定性鑒定和定量測定。,（七）蛋白質(zhì)的紫外吸收,蛋白質(zhì)的性質(zhì),八、蛋白質(zhì)的分離與分析技術(shù),,1、根據(jù)蛋白質(zhì)的溶解度不同進行分離 中性鹽,有機溶劑,強沉淀劑 2、根據(jù)蛋白質(zhì)分子的大小進行分離 透析和超濾，凝膠過濾

43、 3、根據(jù)蛋白質(zhì)所帶電荷的不同 電泳 離子交換層析,九、蛋白質(zhì)分子中氨基酸序列的確定,,多肽鏈的分離：8M尿素或6M鹽酸胍或高濃度鹽拆分亞基二硫鍵的斷裂：過甲酸氧化，巰基化合物還原切割氨基酸組成的分析：酸水解，氨基酸分析儀分離，用水合茚三酮檢測N、C-末端殘基的鑒定：N端-DNFB、丹磺酰氯、異硫氰酸苯酯；C端-羧肽酶A B C Y多肽鏈的裂解,蛋

44、白質(zhì)的結(jié)構(gòu)－－一級結(jié)構(gòu),水解位點,肽段氨基酸序列的測定:E dman法、質(zhì)譜法 測序 肽段的拼接： 二硫鍵位置的確定：對角線電泳,十.蛋白質(zhì)的分類,纖維狀蛋白質(zhì)(fibrous protein) ：分子類似纖維或細棒狀，可溶或不溶。球狀蛋白質(zhì)(globular protein) ：外形近球形或橢圓形，溶解性較好，能形成結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬于此類。,（一）依據(jù)蛋白質(zhì)的外形分類,蛋白質(zhì)的分類－－外形,纖

45、維狀蛋白質(zhì)有不溶性和可溶性二類。不溶性(硬蛋白)：角蛋白、膠原蛋白和彈性蛋白等；可溶性：肌球蛋白、纖維蛋白原等。,球狀蛋白是結(jié)構(gòu)最復雜，功能最多的一類蛋白質(zhì)。結(jié)構(gòu)緊密，分子的表面是親水性的，而內(nèi)部則是疏水性的。典型的球狀蛋白是血紅蛋白。血紅蛋白是脊椎動物紅細胞主要組成部分，它的主要功能是運輸氧和二氧化碳。,蛋白質(zhì)的分類－－外形,（二）依據(jù)蛋白質(zhì)的組成分類,簡單蛋白(simple protein)：又稱單純蛋白質(zhì)；這類蛋白質(zhì)只含由

46、?-氨基酸組成的肽鏈，不含其它成分。結(jié)合蛋白(conjugated protein)：由簡單蛋白與其它非蛋白成分結(jié)合而成。如色蛋白、糖蛋白、脂蛋白、核蛋白。,蛋白質(zhì)的分類,分子組成,簡單蛋白（按溶解度）,結(jié)合蛋白 （按輔基）,,核蛋白,糖蛋白與蛋白聚糖,脂蛋白,色蛋白,磷蛋白,,,蛋白質(zhì)的分類－－組成,簡單蛋白,清蛋白和球蛋白:廣泛存在于動物組織中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。谷蛋白和醇溶谷蛋白:植物蛋白，不溶于

47、水，易溶于稀酸稀堿中，后者可溶于70－80％乙醇中。精蛋白和組蛋白:堿性蛋白質(zhì),存在于細胞核中。硬蛋白:存在于各種軟骨、腱、毛、發(fā)、絲等組織中,分角蛋白、膠原蛋白、彈性蛋白和絲蛋白,蛋白質(zhì)的分類－－組成,結(jié)合蛋白,色蛋白:如血紅蛋白、葉綠蛋白和細胞色素等。糖蛋白:如細胞膜中的糖蛋白等脂蛋白：如血清?,?-脂蛋白等核蛋白:如細胞核中的核糖核蛋白等。黃素蛋白:如琥珀酸脫氫酶、D-氨基酸氧化酶金屬蛋白:如鐵蛋白、谷胱甘肽過氧化物