蛋白质结构与功能课件

蛋白质结构(jigu)与功能ppt课件第一页，共91页。一、什么一、什么(shn me)是蛋白质是蛋白质?蛋蛋白白质质(protein)是是由由许许多多氨氨基基酸酸(amino acids)通通过过肽肽键键(peptide bond)相相连连(xin lin)形形成的高分子含氮化合物。成的高分子含氮化合物。第二页，共91页。二、蛋白质的生物学重要性二、蛋白质的生物学重要性1.蛋白质是生物蛋白质是生物 体重要组成成分体重要组成成分分分布布广广：所所有有(suyu)器器官官、组组织织都都含含有有蛋蛋白白质质；细细胞胞的各个部分都含有蛋白质。的各个部分都含有蛋白质。含含量量高高：蛋蛋白白质质是是细细胞胞内内最最丰丰富富的的有有机机分分子子，占占人人体体干干重重的的45，某某些些组组织织含含量量更更高高，例例如如脾脾、肺肺及及横横纹纹肌等高达肌等高达80。第三页，共91页。1 1）作为生物催化剂（酶）作为生物催化剂（酶）2 2）代谢调节作用）代谢调节作用3 3）免疫保护作用）免疫保护作用4 4）物质的转运和存储）物质的转运和存储5 5）运动与支持）运动与支持(zhch)(zhch)作用作用6 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递2.蛋白质具有重要蛋白质具有重要(zhngyo)的生物学功的生物学功能能3.氧化氧化(ynghu)供能供能第四页，共91页。蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 组组 成成The Molecular Component of Protein第第 一一 节节第五页，共91页。组成组成(z chn)蛋白质的元素蛋白质的元素主要有主要有C、H、O、N和和S。有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量(sholing)磷或金属磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘含有碘。第六页，共91页。各种各种(zhn)蛋白质的含氮量很接近，平均蛋白质的含氮量很接近，平均为为16。由由于于体体内内(t(t ni)ni)的的含含氮氮物物质质以以蛋蛋白白质质为为主主，因因此此，只只要要测测定定生生物物样样品品中中的的含含氮氮量量，就就可可以以根根据据以以下下公式推算出蛋白质的大致含量：公式推算出蛋白质的大致含量：100克样品克样品(yngpn)中蛋白质的含量中蛋白质的含量(g%)=每克样品每克样品(yngpn)含氮克数含氮克数 6.251001/16%蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点第七页，共91页。一、氨基酸一、氨基酸 组成组成(z chn)(z chn)蛋白质的基本单位蛋白质的基本单位存存在在自自然然界界中中的的氨氨基基酸酸有有300余余种种，但但组组成成人人体体(rnt)蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸仅仅有有20种种，且且均均属属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。氨基酸（甘氨酸除外）。第八页，共91页。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式R第九页，共91页。1.非极性疏水性非极性疏水性(shuxng)氨基氨基酸酸2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸3.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸（一）氨基酸的分类（一）氨基酸的分类(fn li)(fn li)*20*20种氨基酸的英文名称、缩写种氨基酸的英文名称、缩写(suxi)(suxi)符号及分类如符号及分类如下下:第十页，共91页。甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 缬氨酸缬氨酸 valine Val V 亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 1.非极性疏水性非极性疏水性(shuxng)氨氨基酸基酸第十一页，共91页。色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 丝氨酸丝氨酸 serine Ser S 酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 2.极性中性极性中性(zhngxng)氨基氨基酸酸第十二页，共91页。天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 赖氨酸赖氨酸 lysine Lys K 精氨酸精氨酸 arginine Arg R 组氨酸组氨酸 histidine His H 3.酸性酸性(sun xn)氨基酸氨基酸4.碱性碱性(jin xn)氨基酸氨基酸第十三页，共91页。几种几种(j zhn)(j zhn)特殊氨基特殊氨基酸酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）第十四页，共91页。第十五页，共91页。第十六页，共91页。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子第十七页，共91页。2.紫外吸收紫外吸收(xshu)色氨酸、酪氨酸的色氨酸、酪氨酸的最大吸收最大吸收(xshu)峰在峰在 280 nm 附近。附近。大大多多数数蛋蛋白白质质含含有有(hn yu)这这两两种种氨氨基基酸酸残残基基，所所以以测测定定蛋蛋白白质质溶溶液液280nm的的光光吸吸收收值值是是分分析析溶溶液液中中蛋蛋白白质质含含量量的的快快速速简便的方法。简便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收第十八页，共91页。3.茚三酮反应茚三酮反应(fnyng)氨氨基基酸酸与与茚茚三三酮酮水水合合物物共共热热，可可生生成成蓝蓝紫紫色色化化合合物物，其其最最大大吸吸收收峰峰在在570nm处处。由由于于此此吸吸收收峰峰值值与与氨氨基基酸酸的的含含量量存存在在正正比比关关系系，因因此此可可作作为氨基酸定量分析为氨基酸定量分析(dnglingfnx)方法。方法。第十九页，共91页。二、肽二、肽*肽肽键键(peptide bond)是是由由一一个个(y)氨氨基基酸酸的的-羧羧基基与与另另一一个个(y)氨氨基基酸酸的的-氨氨基基脱水缩合而形成的化学键。脱水缩合而形成的化学键。（一）肽（一）肽(peptide)第二十页，共91页。+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键(ti jin)第二十一页，共91页。*肽是由氨基酸通过肽键缩合肽是由氨基酸通过肽键缩合(suh)(suh)而形成的化而形成的化合物。合物。*两分子氨基酸缩合两分子氨基酸缩合(suh)(suh)形成二肽，三分子形成二肽，三分子氨基酸缩合氨基酸缩合(suh)(suh)则形成三肽则形成三肽*肽链中的氨基酸分子因为脱水肽链中的氨基酸分子因为脱水(tu shu)(tu shu)缩合而基团不全，被称为氨基酸残基缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)(residue)。*由十个以内氨基酸相连而成的肽称为由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽由更多的氨基酸相连形成的肽称称多肽多肽(polypeptide)。第二十二页，共91页。N 末端：多肽链中有自由末端：多肽链中有自由(zyu)氨基的一端氨基的一端C 末端：多肽链中有自由末端：多肽链中有自由(zyu)羧基的一端羧基的一端多肽链有两端多肽链有两端(lin dun)*多多肽肽链链(polypeptide chain)是是指指许许多多氨氨基基酸酸之之间间以以肽肽键键连连接接而而成成的的一一种种(y zhn)结结构。构。第二十三页，共91页。N末端末端(m dun)C末端末端(m dun)牛核糖核酸牛核糖核酸(h tn h sun)酶酶第二十四页，共91页。（二）（二）几种几种(j zhn)(j zhn)生物活性肽生物活性肽 1.谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione,GSH)第二十五页，共91页。GSH过氧过氧化物化物(u yn hu w)酶酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还原酶还原酶NADPH+H+NADP+第二十六页，共91页。体内许多(xdu)激素属寡肽或多肽 神经肽神经肽(neuropeptide)2.多肽多肽(du ti)类激素及神经类激素及神经肽肽第二十七页，共91页。三、蛋白质的分类三、蛋白质的分类(fn li)*根据蛋白质组成根据蛋白质组成(z chn)(z chn)成分成分 单纯蛋白质单纯蛋白质结合蛋白质结合蛋白质=蛋白质部分蛋白质部分+非蛋白质部分非蛋白质部分*根据根据(gnj)(gnj)蛋白质形状蛋白质形状 纤维状蛋白质纤维状蛋白质球状蛋白质球状蛋白质第二十八页，共91页。蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 结结 构构The Molecular Structure of Protein 第第 二二 节节第二十九页，共91页。蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构(fn z ji u)包括包括 一级结构一级结构(primary structure)二级结构二级结构(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)高级高级结构结构第三十页，共91页。定义定义蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构(jigu)(jigu)指多肽链中氨基酸的排列顺序。指多肽链中氨基酸的排列顺序。一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构(jigu)(jigu)主要的化学键主要的化学键肽键，有些肽键，有些(yuxi)蛋白质还包括二硫键。蛋白质还包括二硫键。第三十一页，共91页。一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能能(gngnng)(gngnng)的基础。的基础。第三十二页，共91页。二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构(jigu)(jigu)蛋蛋白白质质分分子子中中某某一一段段肽肽链链的的局局部部空空间间结结构构，即即该该段段肽肽链链主主链链骨骨架架原原子子的的相相对对空空间间位位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。定义定义 主要主要(zhyo)的化学键：的化学键：氢键氢键 第三十三页，共91页。（一）肽单元（一）肽单元(dnyun)(dnyun)参参与与肽肽键键的的6个个原原子子C1、C、O、N、H、C2位位 于于 同同 一一 平平 面面(pngmin)，C1和和 C2在在 平平 面面(pngmin)上上 所所 处处 的的 位位 置置 为为 反反 式式(trans)构构型型，此此同同一一平平面面(pngmin)上上的的6个个原原子子构构成成了了所所谓谓的的肽肽单单元元(peptide unit)。第三十四页，共91页。蛋白质二级结构的主要蛋白质二级结构的主要(zhyo)(zhyo)形式形式 -螺旋螺旋(luxun)(luxun)(-helix -helix)-折叠折叠(-pleated sheet)-pleated sheet)-转角转角(-turn)-turn)无规卷曲无规卷曲(random coil)(random coil)第三十五页，共91页。（二）（二）-螺旋螺旋(luxun)(luxun)第三十六页，共91页。（三）（三）-折叠折叠(zhdi)(zhdi)第三十七页，共91页。（四）（四）-转角转角(zhunjio)和无规卷曲和无规卷曲-转角转角(zhunji(zhunjio)o)无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分(b fen)(b fen)肽链结构。肽链结构。第三十八页，共91页。（五）模体（五）模体在许多在许多(xdu)(xdu)蛋白质分子中，可发现二个蛋白质分子中，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，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，被称为模体形成一个特殊的空间构象，被称为模体(motif)(motif)。第三十九页，共91页。钙结合蛋白钙结合蛋白(dnbi)中结合中结合钙离子的模体钙离子的模体 锌指结构锌指结构(jigu)第四十页，共91页。（六）氨基酸残基的（六）氨基酸残基的侧链对二二级结构形成构形成(xngchng)的影响的影响蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段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肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋螺旋(luxun)(luxun)或或-折叠，它就会出现相应的二级结构。折叠，它就会出现相应的二级结构。第四十一页，共91页。三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构(jigu)疏水键、离子键、氢键和疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。力等。主要的化学键主要的化学键整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有即肽链中所有(suyu)原子在三维空间的排布位置。原子在三维空间的排布位置。（一）（一）定义定义(dngy)第四十二页，共91页。第四十三页，共91页。肌红蛋白肌红蛋白(Mb)N 端端 C端端第四十四页，共91页。纤连蛋白分子的结构域纤连蛋白分子的结构域 （二）结构域（二）结构域大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个(y)或或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域功能，称为结构域(domain)。第四十五页，共91页。（三）分子（三）分子(fnz)(fnz)伴侣伴侣分子伴侣分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从而通过提供一个保护环境从而(cng r)加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。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，如此后松开，如此(rc)(rc)重复进行可防止错误的聚集发重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。生，使肽链正确折叠。*分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，分子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。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。成起了重要的作用。第四十六页，共91页。亚基之间的结合力主要亚基之间的结合力主要(zhyo)(zhyo)是疏水作用，是疏水作用，其次是氢键和离子键。其次是氢键和离子键。四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构(jigu)(jigu)蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位位(bwi)(bwi)的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。构。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，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，称为蛋白每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的质的亚基亚基 (subunit)。第四十七页，共91页。血血红红蛋蛋白白(x xu u h h n ng g d d n nb b i i)的的四四级级结结构构 第四十八页，共91页。蛋白质结构蛋白质结构(jigu)与功能的与功能的关系关系The Relation of Structure and Function of Protein第第 三三 节节第四十九页，共91页。（一）一级结构是空间构象（一）一级结构是空间构象(u xin)的的基础基础 一、蛋白质一级结构与功能一、蛋白质一级结构与功能(gngnng)的关系的关系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一级结构一级结构二二硫硫键键第五十页，共91页。天然天然(tinrn)(tinrn)状状态，有催化态，有催化活性活性 尿素尿素(nio(nio s)s)、-巯基乙醇巯基乙醇 去除去除(q(q ch)ch)尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性第五十一页，共91页。（二）一级结构（二）一级结构(jigu)(jigu)与功能的关与功能的关系系例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血(pnxu)(pnxu)N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽链肽链HbA 肽肽 链链N-val his leu thr pro val glu C(146)这种由蛋白质分子发生这种由蛋白质分子发生(fshng)(fshng)变异所导致的变异所导致的疾病，称为疾病，称为“分子病分子病”。第五十二页，共91页。（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构 二、蛋白质空间结构与功能二、蛋白质空间结构与功能(gngnng)的关系的关系 第五十三页，共91页。Hb与与Mb一一样样能能可可逆逆地地与与O2结结合合，Hb与与O2结结合合后后称称为为氧氧合合Hb。氧氧合合Hb占占总总Hb的的百百分分数数（称称百百分分饱和度）随饱和度）随O2浓度浓度(nngd)变化而改变。变化而改变。（二）血红蛋白（二）血红蛋白(xuhng dnbi)的构象变化与结合氧的构象变化与结合氧 第五十四页，共91页。肌红蛋白肌红蛋白(Mb)和血红蛋白和血红蛋白(Hb)的氧解离的氧解离(ji l)曲曲线线第五十五页，共91页。*协同效应协同效应(cooperativity)一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响能影响(yngxing)(yngxing)此寡聚体中另一个亚基与配体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。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如果是促进作用则称为正协同效应 (positive cooperativity)(positive cooperativity)如果是抑制作用则称为负协同效应如果是抑制作用则称为负协同效应 (negative cooperativity)(negative cooperativity)第五十六页，共91页。第五十七页，共91页。O2血血红红素素与与氧氧结结合合后后，铁铁原原子子半半径径(bnjng)(bnjng)变变小小，就就能能进进入入卟卟啉啉环环的的小小孔孔中中，继继而而引引起起肽肽链链位位置的变动。置的变动。第五十八页，共91页。变构效应变构效应(xioyng)(allosteric effect)蛋蛋白白质质空空间间结结构构的的改改变变伴伴随随其其功功能能(gngnng)的变化，称为变构效应。的变化，称为变构效应。第五十九页，共91页。（三）蛋白质构象（三）蛋白质构象(u xin)改变与疾病改变与疾病 蛋蛋白白质质构构象象疾疾病病：若若蛋蛋白白质质的的折折叠叠发发生生错错误误(cuw)(cuw)，尽尽管管其其一一级级结结构构不不变变，但但蛋蛋白白质质的的构构象象发发生生改改变变，仍仍可可影影响响其其功功能能，严严重重时时可可导致疾病发生。导致疾病发生。第六十页，共91页。蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白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质错误折叠后相互(xingh)聚集，常形成抗蛋聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，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。表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。这类疾病包括：人纹状体脊髓这类疾病包括：人纹状体脊髓(j su)变性病、变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。第六十一页，共91页。疯牛病中的蛋白质构象疯牛病中的蛋白质构象(u xin)改变改变疯牛病是由朊病毒蛋白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。引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，称为螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为-折叠的折叠的PrPsc，从而致病。，从而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折叠折叠正常正常疯牛病疯牛病第六十二页，共91页。第四节第四节蛋白质的理化蛋白质的理化(lhu)性质与分性质与分离纯化离纯化The Physical and Chemical Characters and Separation and Purification of Protein第六十三页，共91页。（一）蛋白质的两性（一）蛋白质的两性(lingxng)(lingxng)电离电离 一、理化一、理化(lhu)性性质质 蛋蛋白白质质分分子子除除两两端端的的氨氨基基和和羧羧基基可可解解离离外外，氨氨基基酸酸残残基基侧侧链链中中某某些些(mu(mu xi)xi)基基团团，在在一一定定的的溶溶液液pHpH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。*蛋白质的等电点蛋白质的等电点(isoelectric point,pI)当当蛋蛋白白质质溶溶液液处处于于某某一一pH时时，蛋蛋白白质质解解离离成成正正、负负离离子子的的趋趋势势相相等等，即即成成为为兼兼性性离离子子，净净电电荷荷为零，此时溶液的为零，此时溶液的pH称为称为蛋白质的等电点。蛋白质的等电点。第六十四页，共91页。（二）蛋白质的胶体（二）蛋白质的胶体(jio t)(jio t)性质性质 蛋蛋白白质质属属于于(shy)生生物物大大分分子子之之一一，分分子子量量可可自自1万万至至100万万之之巨巨，其其分分子子的的直直径径可可达达1100nm，为胶粒范围之内。为胶粒范围之内。*蛋白质胶体蛋白质胶体(jio t)(jio t)稳定的因稳定的因素素颗粒表面电荷颗粒表面电荷水化膜水化膜第六十五页，共91页。+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜水化膜+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒酸酸碱碱酸酸碱碱酸酸碱碱脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用溶液溶液(rngy)中蛋白质的聚沉中蛋白质的聚沉第六十六页，共91页。（三）蛋白质的变性（三）蛋白质的变性(binxng)(binxng)、沉淀、沉淀和凝固和凝固 *蛋白质的变性蛋白质的变性(binxng)(denaturation)在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构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，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。从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。第六十七页，共91页。造成变性造成变性(binxng)(binxng)的因素的因素如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等属离子及生物碱试剂等 。变性的本质变性的本质 破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。质的一级结构。第六十八页，共91页。应用应用(yngyng)(yngyng)举例举例临床医学上，变性因素常被应用临床医学上，变性因素常被应用(yngyng)(yngyng)来消毒来消毒及灭菌。及灭菌。此外此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂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。（如疫苗等）的必要条件。第六十九页，共91页。若若蛋蛋白白质质变变性性程程度度较较轻轻，去去除除变变性性因因素素后后，蛋蛋白白质质仍仍可可恢恢复复(huf)或或部部分分恢恢复复(huf)其其原原有有的构象和功能，称为复性的构象和功能，称为复性(renaturation)。第七十页，共91页。天然天然(tinrn)(tinrn)状状态，有催化态，有催化活性活性 尿素尿素(nio(nio s)s)、-巯基乙醇巯基乙醇 去除去除(q(q ch)ch)尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性第七十一页，共91页。*蛋白质沉淀蛋白质沉淀在在一一定定条条件件下下，蛋蛋白白疏疏水水侧侧链链暴暴露露在在外外，肽肽链链融融会会相相互互缠缠绕绕继继而而聚聚集集，因因而而(yn(yn r)r)从从溶溶液液中中析析出。出。变变性性的的蛋蛋白白质质易易于于沉沉淀淀，有有时时蛋蛋白白质质发发生生沉沉淀淀，但并不变性。但并不变性。*蛋白质的凝固作用蛋白质的凝固作用(protein coagulation)蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固(jing)的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。第七十二页，共91页。（四）蛋白质的紫外吸收（四）蛋白质的紫外吸收(xshu)(xshu)由由于于蛋蛋白白质质分分子子中中含含有有共共轭轭双双键键的的酪酪氨氨酸酸和和色色氨氨酸酸，因因此此在在280nm波波长长处处有有特特征征性性吸吸收收峰峰。蛋蛋白白质质的的OD280与与其其浓浓度度(nngd)呈呈正正比比关关系系，因因此此可可作作蛋蛋白白质定量测定。质定量测定。第七十三页，共91页。（五）蛋白质的呈色反应（五）蛋白质的呈色反应茚三酮反应茚三酮反应(ninhydrin reaction)蛋白质经水解蛋白质经水解(shuji)后产生的氨基酸也可发后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。生茚三酮反应。双缩脲反应双缩脲反应(biuret reaction)蛋白质和多肽分子中肽键蛋白质和多肽分子中肽键(ti jin)在稀碱溶在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双缩脲反应，双缩脲反应可用来检测应称为双缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。蛋白质水解程度。第七十四页，共91页。二、蛋白质的分离二、蛋白质的分离(fnl)和纯和纯化化（一）透析及超滤法（一）透析及超滤法*透析透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开(fn ki)的方法。的方法。*超滤法超滤法 应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定(ydng)(ydng)截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。溶液的目的。第七十五页，共91页。（二）丙酮沉淀（二）丙酮沉淀(chndin)(chndin)、盐析及免疫、盐析及免疫沉淀沉淀(chndin)(chndin)*使使用用丙丙酮酮沉沉淀淀时时，必必须须在在04低低温温下下进进行行，丙丙酮酮用用量量一一般般(ybn)10倍倍于于蛋蛋白白质质溶溶液液体体积积。蛋蛋白白质质被被丙丙酮酮沉沉淀淀后后，应应立立即即分分离离。除除了了丙丙酮酮以外，也可用乙醇沉淀。以外，也可用乙醇沉淀。*盐盐析析(salt precipitation)是是将将硫硫酸酸铵铵、硫硫酸酸钠钠或或氯氯化化钠钠等等加加入入蛋蛋白白质质溶溶液液，使使蛋蛋白白质质表表面面电电荷荷被被中中和以及水化膜被破坏，导致和以及水化膜被破坏，导致(dozh)蛋白质沉淀。蛋白质沉淀。第七十六页，共91页。*免疫沉淀法：将某一纯化免疫沉淀法：将某一纯化(chn hu)(chn hu)蛋白质免疫蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。第七十七页，共91页。（三）电泳（三）电泳(din(din yn)yn)蛋蛋白白质质在在高高于于或或低低于于其其pIpI的的溶溶液液中中为为带带电电(di(di din)din)的的颗颗粒粒，在在电电场场中中能能向向正正极极或或负负极极移移动动。这这种种通通过过蛋蛋白白质质在在电电场场中中泳泳动动而而达达到到分分离离各各种种蛋蛋白白质质的的技技术术,称为电泳称为电泳(elctrophoresis)(elctrophoresis)。根根据据支支撑撑物物的的不不同同，可可分分为为薄薄膜膜电电泳泳、凝凝胶胶电电泳等。泳等。第七十八页，共91页。几种重要几种重要(zhngyo)的蛋白质电泳的蛋白质电泳*SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，常用于蛋白质分聚丙烯酰胺凝胶电泳，常用于蛋白质分子量的测定。子量的测定。*等电聚焦电泳，通过蛋白质等电点的差异而分等电聚焦电泳，通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。离蛋白质的电泳方法。*双向凝胶电泳是蛋白质组学研究的重要双向凝胶电泳是蛋白质组学研究的重要(zhngyo)技术。技术。第七十九页，共91页。（四）层析（四）层析(cn x)层析层析(cn x)(chromatography)(cn x)(chromatography)分离蛋白质的原理分离蛋白质的原理待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的质的目的 。第八十页，共91页。蛋白质分离常用的层析方法蛋白质分离常用的层析方法*离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。进行分离。*凝胶过滤凝胶过滤(gul)(gel filtration)(gul)(gel filtration)又称分子筛层又称分子筛层析，利用各蛋白质分子大小不同分离。析，利用各蛋白质分子大小不同分离。第八十一页，共91页。第八十二页，共91页。第八十三页，共91页。（五）超速离心（五）超速离心*超超速速离离心心法法(ultracentrifugation)(ultracentrifugation)既既可可以以(ky)(ky)用用来来分分离离纯纯化化蛋蛋白白质质也也可可以以(ky)(ky)用用作测定蛋白质的分子量。作测定蛋白质的分子量。*蛋蛋 白白 质质 在在 离离 心心 场场 中中 的的 行行 为为 用用 沉沉 降降 系系 数数(sedimentation coefficient,S)表表示示,沉沉降降系系数数与与蛋白质的密度和形状蛋白质的密度和形状(xngzhun)相关相关。第八十四页，共91页。因因为为沉沉降降系系数数S大大体体上上和和分分子子量量成成正正比比关关系系，故故可可应应用用超超速速离离心心法法测测定定蛋蛋白白质质分分子子量量，但但对对分分子子形形状状(xngzhun)的的高高度度不不对对称称的的大大多多数纤维状蛋白质不适用。数纤维状蛋白质不适用。第八十五页，共91页。三、多肽链中氨基酸序列三、多肽链中氨基酸序列(xli)分析分析分析分析(fnx)(fnx)已纯化蛋白质的氨基酸残基组已纯化蛋白质的氨基酸残基组成成测定测定(cdng)(cdng)多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基把肽链水解成片段，分别进行分析把肽链水解成片段，分别进行分析测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用Edman降解法降解法一般需用数种水解法，并分析出各肽段中的氨基酸一般需用数种水解法，并分析出各肽段中的氨基酸顺序，然后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨顺序，然后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序的结果。基酸顺序的结果。第八十六页，共91页。通过核酸来推演通过核酸来推演(tuyn)(tuyn)蛋白质中的氨基酸序列蛋白质中的氨基酸序列按照按照(nzho)三联密码的原则推演出氨基酸的三联密码的原则推演出氨基酸的序列序列分离编码分离编码(bin m)蛋白质的基因蛋白质的基因测定测定DNA序列序列排列出排列出mRNA序列序列第八十七页，共91页。四、蛋白质空间结构测定四、蛋白质空间结构测定(cdng)*二级结构测定二级结构测定通通 常常 采采 用用 圆圆 二二 色色 光光 谱谱(gungp)(circular dichroism，CD)测测定定溶溶液液状状态态下下的的蛋蛋白白质质二二级级结结构构含含量量。-螺螺旋旋的的CD峰峰有有222nm处处的的负负峰峰、208nm处处的的负负峰峰和和198 nm处处的的正正峰峰三三个个成成分分；而而-折叠的折叠的CD谱不很固定。谱不很固定。第八十八页，共91页。*三级结构三级结构(jigu)测定测定X射射线线衍衍射射法法(X-ray diffraction)和和核核磁磁共共振振技技术术(nuclear magnetic resonance,NMR)是是研研究究蛋蛋白白质质三维空间结构三维空间结构(jigu)最准确的方法。最准确的方法。第八十九页，共91页。*用用分分子子力力学学、分分子子动动力力学学的的方方法法，根根据据物物理理化化学学(w(w l l hu hu xu)xu)的的基基本本原原理理，从从理理论论上上计计算算蛋蛋白白质分子的空间结构。质分子的空间结构。根据根据(gnj)(gnj)蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构*通通过过对对已已知知空空间间结结构构的的蛋蛋白白质质进进行行分分析析(fnx)(fnx)，找找出出一一级级结结构构与与空空间间结结构构的的关关系系，总结出规律，用于新的蛋白质空间结构的预测。总结出规律，用于新的蛋白质空间结构的预测。第九十页，共91页。内容(nirng)总结蛋白质结构与功能ppt课件。*肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为氨基酸残基(residue)。钙结合蛋白中结合钙离子的模体。亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。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。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全(chngqun)为-折叠的PrPsc，从而致病。蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中第九十一页，共91页。