第二章蛋白质结构与功能.ppt

蛋白质的结构与功能第第 二二 章章Structure and Function of Protein1.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能第二章第二章 蛋白蛋白质结质结构与功能构与功能第一第一节节 蛋白蛋白质质的分子的分子组组成成第二第二节节 蛋白蛋白质质的分子的分子结结构构第三第三节节 蛋白蛋白质结质结构与功能的关系构与功能的关系第四第四节节 蛋白蛋白质质的理化性的理化性质质及其分离及其分离纯纯化化2.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能概述概述n蛋白蛋白质质（protein）是生命的物）是生命的物质质基基础础。n蛋白蛋白质质是由是由DNA编码编码的氨基酸的氨基酸组组成的。成的。3.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能蛋白质的重要性：n1.含量大：占人体固体成分的45%n2.分布广：遍及全身各组织细胞。n3.种类多：人体内有10万余种。自然界有100万之多。n4.功能繁（复）杂：每种蛋白质都有其特异功能。蛋白蛋白质质是生命的物是生命的物质质基基础础，一切生命，一切生命现现象象都离不开蛋白都离不开蛋白质质。4蛋白质的分子组成第第 一一 节节5.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能组成蛋白质的元素主要有主要有C C、H H、O O、N N和和S S。有些蛋白有些蛋白质质含有少量磷或金属元含有少量磷或金属元素素铁铁、铜铜、锌锌、锰锰、钴钴、钼钼，个，个别别蛋蛋白白质还质还含有碘含有碘 。6.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 各种蛋白各种蛋白质质的含氮量很接近，平均的含氮量很接近，平均为为1616。测测定定生生物物样样品品中中的的含含氮氮量量，就就可可以以根据以下公式推算出蛋白根据以下公式推算出蛋白质质的大致含量：的大致含量：100克克样样品中蛋白品中蛋白质质的含量的含量(g%)=每克每克样样品含氮克数品含氮克数 6.251001/16%7.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能一、氨基酸（amino acid）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，除甘氨酸外，均属 L-氨基酸氨基酸。氨基酸是蛋白氨基酸是蛋白质质的基本的基本组组成成单单位位。8.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（一）氨基酸的一般（一）氨基酸的一般结结构构 中心一个中心一个 碳原子碳原子-C 连连接一个氨基基接一个氨基基团团-NH2 一个一个羧羧基基基基团团-COOH 一个一个氢氢原子原子-H 一个不同的一个不同的R基基团团-侧链侧链 NH2HRCOOHC9.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能L-氨基酸和氨基酸和D-氨基酸氨基酸 蛋白蛋白质质中只存在中只存在L-氨基酸氨基酸10.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能1.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸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（二）氨基酸的分（二）氨基酸的分类类11.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能表2-1 氨基酸的分氨基酸的分类类中文名英文名缩写pKapI三字符一字符pK1（-COOH）pK2（-NH3+）pKR（R基）非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸甘氨酸glycine Gly G2.349.605.97丙氨酸丙氨酸alanine Ala A2.349.696.01脯氨酸脯氨酸prolinePro P1.9910.966.48缬缬氨酸氨酸valineVal V2.329.625.97亮氨酸亮氨酸leucineLeu L2.369.605.98异亮氨酸异亮氨酸isoleucineIle I2.369.686.02蛋氨酸蛋氨酸methionineMet M2.289.215.74苯丙氨酸苯丙氨酸phenylalaninePhe F1.839.135.48极性中性氨基酸极性中性氨基酸酪氨酸酪氨酸tyrosineTyr Y2.209.1110.075.66色氨酸色氨酸tryptophanTrp W2.389.395.89丝丝氨酸氨酸serineSer S2.219.155.68苏苏氨酸氨酸threonineThr T2.119.625.87半胱氨酸半胱氨酸cysteineCys C1.9610.288.185.07天冬天冬酰酰胺胺asparagineAsn N2.028.805.41谷氨谷氨酰酰胺胺glutamineGln Q2.179.135.65带带正正电电的碱性氨基酸的碱性氨基酸赖赖氨酸氨酸lysineLys K2.188.9510.539.74组组氨酸氨酸histidineHis H1.829.176.007.59精氨酸精氨酸arginineArg R2.179.0412.4810.76带负电带负电的酸性氨基酸的酸性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸aspartic acidAsp D1.889.603.652.77谷氨酸谷氨酸glutamic acidGlu E2.199.674.253.2212.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能1.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸 13.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸 14.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能3.带带正正电电荷的碱性氨基酸荷的碱性氨基酸 15.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能4.带负电带负电荷的酸性氨基酸荷的酸性氨基酸 16.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能+胱氨酸胱氨酸二硫二硫键键-HH二硫二硫键键的形成的形成17.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能记忆口诀u甘、丙、缬、亮、异，三、四碳烃基。u丙、丁羟丝、苏。（半）胱、蛋含有硫。u酸有天冬、谷；碱有精、赖、组。u苯、酪、色、脯环；中性天、谷胺。18.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能n1.组成蛋白质的编码氨基酸只有20种。n2.除G外，其他编码氨基酸均为L-型。n3.P为环状亚氨基酸。n4.含羟基氨基酸有：S、T、Y。n5.含硫氨基酸有：C、M。n6.芳香族氨基酸有：F、Y、W。n7.支链氨基酸有：V、L、I。n8.酸性氨基酸有：D、E。n9.碱性氨基酸有：R、K、H。要点要点：19目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（三）氨基酸的理化性（三）氨基酸的理化性质质1.两性解离及等两性解离及等电电点点氨基酸是两性氨基酸是两性电电解解质质，其解离程度取决，其解离程度取决于所于所处处溶液的酸碱度。溶液的酸碱度。20.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能在在某某一一pH的的溶溶液液中中，氨氨基基酸酸解解离离成成阳阳离离子子和和阴阴离离子子的的趋趋势势及及程程度度相相等等，成成为为兼兼性性离离子子，呈呈电电中中性性。此此时时溶溶液液的的pH值值称称为该为该氨基酸的氨基酸的等等电电点点。等等电电点点(isoelectric point,pI)21.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI兼性离子兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子22.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能2.紫外吸收紫外吸收 色氨酸、酪氨酸的色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在最大吸收峰在 280 nm 附近。附近。大大多多数数蛋蛋白白质质含含有有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速快速简简便的方法。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23.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能3.茚茚三三酮酮反反应应 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系，因此可作关系，因此可作为为氨基酸定量分析方法。氨基酸定量分析方法。24.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能二、肽*肽肽键键(peptide bond)是是由由一一个个氨氨基基酸酸的的-羧羧基基与与另另一一个个氨氨基基酸酸的的-氨氨基基脱脱水水缩缩合而形成的化学合而形成的化学键键。（一）（一）肽肽(peptide)氨基酸通氨基酸通过过肽键肽键缩缩合而成的化合物称合而成的化合物称为为肽肽。25.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能+-HOH甘氨甘氨酰酰甘氨酸甘氨酸肽键26.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能两分子氨基酸两分子氨基酸缩缩合形成合形成二二肽肽，三分子氨，三分子氨基酸基酸缩缩合合则则形成形成三三肽肽由十个以内由十个以内氨基酸氨基酸相相连连而而成成的的肽肽称称为为寡寡肽肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相由更多的氨基酸相连连形成的形成的肽肽称称多多肽肽(polypeptide)。27.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能多多肽肽链链(polypeptide chain)是是指指许许多多氨氨基基酸之酸之间间以以肽键连肽键连接而成的一种接而成的一种结结构。构。肽链肽链中的氨基酸分子因中的氨基酸分子因为为脱水脱水缩缩合而基合而基团团不全，被称不全，被称为为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。28.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能氨基末端（氨基末端（N末端）：多末端）：多肽链肽链中有中有自由氨基自由氨基的一端的一端羧羧基末端（基末端（C末端）：多末端）：多肽链肽链中有中有自由自由羧羧基基的一端的一端多多肽链肽链有两端有两端丝丝氨氨酰酰-甘氨甘氨酰酰-酪氨酪氨酰酰-丙氨丙氨酰酰-亮氨酸亮氨酸 (ser-gly-tyr-ala-leu)(ser-gly-tyr-ala-leu)29.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能先写骨架先写骨架NCC，再写再写氨氨羧羧两末端；两末端；然后配平然后配平酰酰胺胺键键，最后才是最后才是侧链侧链上。上。30.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能肽单元（peptide unit）参参与与肽肽键键的的6个个原原子子C 1、C、O、N、H、C 2位位于于同同一一平平面面，C 1和和C 2在在平平面面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上上的的6个个原原子子构构成成了了所所谓谓的的肽单肽单元元。31.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能肽键(C-N)具有部分双键的性质32.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能绝绝大多数大多数肽单肽单元中元中C1和和C2在平面所在平面所处处的位置的位置为为反反式（式（trans），即在，即在连连接它接它们们的的肽键肽键的相反方向。的相反方向。顺式(cis)肽单元和 反式(trans)肽单元 33.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（二）天然存在的活性肽 1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)34.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能GSH过过氧氧化物化物酶酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还还原原酶酶NADPH+H+NADP+35.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 体内体内许许多激素属寡多激素属寡肽肽或多或多肽肽 神神经肽经肽(neuropeptide)2.2.多多肽类肽类激素及神激素及神经肽经肽36.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能3.3.抗生素抗生素肽肽 抗生素肽是一类能抑制或杀死细菌的多肽。如短杆菌肽A、短杆菌素S、缬氨霉素（valinomycin）和博来霉素（blemycin）等。37.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能38.蛋白质的分子结构 第第 二二 节节39.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能蛋白蛋白质质的的结结构构层层次次40.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能第二第二节节 蛋白蛋白质质的分子的分子结结构构 一级结构（基本结构）高级结构（空间构象）二级结构三级结构四级结构-螺旋-折叠-转角不规则卷曲分子结构41.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能定定义义蛋白蛋白质质的一的一级结级结构指多构指多肽链肽链中氨基酸的数目中氨基酸的数目及排列及排列顺顺序，包括二硫序，包括二硫键键的数目和位置。的数目和位置。一、蛋白一、蛋白质质的一的一级结级结构构(primary structure)主要的化学主要的化学键键肽键肽键，有些蛋白，有些蛋白质还质还包括二硫包括二硫键键。42.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能一一级结级结构是蛋白构是蛋白质质空空间间构象和特异生物学构象和特异生物学功能的基功能的基础础。目目 录录牛胰岛素的一级结构 43.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能二、蛋白二、蛋白质质的二的二级结级结构构(secondary structure)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置，并并不不涉涉及及氨氨基基酸酸残残基基侧侧链链的的构构象象。定定义义 主要的化学主要的化学键键：氢键氢键 44.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 蛋白蛋白质质二二级结级结构的主要形式构的主要形式 -螺旋螺旋(-helix)-折叠折叠(-pleated sheet)-转转角角(-turn)无无规规卷曲卷曲(random coil)45.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（一）（一）-螺旋螺旋目目 录录46.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 -螺旋螺旋 要点要点 呈右手螺旋（棒状）呈右手螺旋（棒状）螺旋一圈含螺旋一圈含3.63.6个氨基酸残个氨基酸残 基，螺距基，螺距 0.54nm 0.54nm。螺旋螺旋稳稳定靠定靠氢键氢键，氢键氢键方向方向 与螺旋与螺旋长轴长轴平行平行 R R侧链对侧链对螺旋的形成和螺旋的形成和稳稳定定 有影响。有影响。47.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能二、二、-折叠折叠 反平行反平行-折叠折叠和平行和平行-折叠折叠48.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 -折叠折叠 要点要点 呈伸展、呈伸展、锯齿锯齿状状结结构。构。有有顺顺向平行和反向平行两种向平行和反向平行两种 构象。构象。折叠的折叠的稳稳定靠定靠氢键氢键。R R侧链对侧链对折叠形成、折叠形成、稳稳定有定有 影响。影响。49.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（三）（三）-转转角和无角和无规规卷曲卷曲-转转角角无无规规卷曲是用来卷曲是用来阐阐述没有确定述没有确定规规律性的那部律性的那部分分肽链结肽链结构。构。50.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（四）（四）超二超二级结级结构（构（模体模体motif）指在多指在多肽链肽链内内顺顺序上相互序上相互邻邻近的二近的二级结级结构常常在空构常常在空间间折叠中靠近，彼折叠中靠近，彼此相互作用，形成此相互作用，形成规则规则的二的二级结级结构构聚集体。聚集体。51.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能钙结钙结合蛋白中合蛋白中结结合合钙钙离子的模体离子的模体 锌锌指指结结构构 52.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能三、蛋白质的三级结构(tertiary structure)疏水疏水键键、离子、离子键键、氢键氢键和和 Van der Waals力等。力等。主要的化学主要的化学键键是次是次级键级键整条整条肽链肽链中全部氨基酸残基的相中全部氨基酸残基的相对对空空间间位置。位置。即即肽链肽链中中所有原子所有原子在三在三维维空空间间的整体排布。的整体排布。（一）（一）定定义义 53.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能目目 录录54.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能纤连纤连蛋白分子的蛋白分子的结结构域构域 （二）（二）结结构域构域大分子蛋白大分子蛋白质质的三的三级结级结构常可分割成一个或构常可分割成一个或数个球状或数个球状或纤维纤维状的区域，折叠得状的区域，折叠得较为紧较为紧密，各密，各行使其功能，称行使其功能，称为为结结构域构域(domain)。55.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能细细胞表面蛋白胞表面蛋白CD4分子分子4个相似个相似结结构域构域 56.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能肌肌红红蛋白蛋白(Mb)血血红红素素铁铁原子原子57.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能亚亚基之基之间间的的结结合力主要是合力主要是疏水作用疏水作用，其次，其次是是氢键氢键和离子和离子键键。四、蛋白四、蛋白质质的四的四级结级结构构(quaternary structure)蛋白蛋白质质分子中各分子中各亚亚基的空基的空间间排布及排布及亚亚基接基接触部位的布局和相互作用，称触部位的布局和相互作用，称为为蛋白蛋白质质的四的四级级结结构构。有些蛋白有些蛋白质质分子含有二条或多条多分子含有二条或多条多肽链肽链，每一条多每一条多肽链肽链都有完整的三都有完整的三级结级结构，称构，称为为蛋白蛋白质质的的亚亚基基(subunit)。58.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能血血红红蛋白的四蛋白的四级结级结构构链链链链血血红红素素59.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能五、蛋白质的分类 根据蛋白根据蛋白质质的分子的分子组组成成进进行分行分类类单纯单纯蛋白蛋白质质结结合蛋白合蛋白质质=蛋白蛋白质质部分部分+非蛋白非蛋白质质部分部分根据蛋白根据蛋白质质形状和空形状和空间间构象构象进进行分行分类类纤维纤维状蛋白状蛋白质质球状蛋白球状蛋白质质60.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能根据蛋白根据蛋白质质功能功能进进行分行分类类酶酶蛋白蛋白调节调节蛋白蛋白根据蛋白根据蛋白质质分布分布进进行分行分类类膜蛋白膜蛋白质质核蛋白核蛋白质质运运输输蛋白蛋白结结构蛋白构蛋白61.蛋白蛋白质结质结构与功能的关系构与功能的关系第第 三三 节节62.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能一、蛋白一、蛋白质质一一级结级结构与功能的关系构与功能的关系 一级结构是空间构象和功能的基础63.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（一）一（一）一级结级结构是空构是空间间构象的基构象的基础础 牛核糖核酸牛核糖核酸酶酶的一的一级结级结构构二硫二硫键键64.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能有活性有活性无活性无活性有活性有活性65.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 蛋白蛋白质质的空的空间结间结构除一构除一级结级结构和溶液构和溶液环环境境为为决定因决定因素外，大多数蛋白素外，大多数蛋白质质的正确折叠的正确折叠还还需要一需要一类类称称为为分子伴分子伴侣侣的蛋白的蛋白质质参与。参与。66.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能分子伴分子伴侣侣分子伴分子伴侣侣(chaperon)通通过过提供一个保提供一个保护环护环境从境从而加速蛋白而加速蛋白质质折叠成天然构象或形成四折叠成天然构象或形成四级结级结构。构。*分子伴分子伴侣侣可逆地与未折叠可逆地与未折叠肽肽段的疏水部分段的疏水部分结结合随合随后松开，如此重复后松开，如此重复进进行可防止行可防止错误错误的聚集的聚集发发生，生，使使肽链肽链正确折叠。正确折叠。*分子伴分子伴侣侣也可与也可与错误错误聚集的聚集的肽肽段段结结合，使之解聚合，使之解聚后，再后，再诱导诱导其正确折叠。其正确折叠。*分子伴分子伴侣侣在蛋白在蛋白质质分子折叠分子折叠过过程中保程中保证证二硫二硫键键的的正确形成起了重要的作用。正确形成起了重要的作用。67.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（二）一（二）一级结级结构是功能的基构是功能的基础础 相似的一相似的一级结级结构具有相似的功能，不同的构具有相似的功能，不同的一一级结级结构具有不同的功能。构具有不同的功能。不同种属来源的胰不同种属来源的胰岛岛素氨基酸序列的高度素氨基酸序列的高度同源性决定了它同源性决定了它们们都具有都具有调节调节血糖功能。血糖功能。人人类类和黑猩猩的和黑猩猩的细细胞色素胞色素c c一一级结级结构相同和构相同和猕猕猴相差猴相差1 1个氨基酸。个氨基酸。68.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 促促肾肾上腺皮上腺皮质质激素和促黑激素有共同的一激素和促黑激素有共同的一段氨基酸序列，因此段氨基酸序列，因此ACTHACTH有有较较弱的促黑色素生弱的促黑色素生成作用。成作用。69.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（三）一（三）一级结级结构改构改变变与分子病与分子病案例：案例：镰镰刀状刀状红细红细胞性胞性贫贫血血 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)这这种由蛋白种由蛋白质质分子分子发发生生变变异所异所导导致的疾病，致的疾病，称称为为“分子病分子病”。70.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能71.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（a）正常红细胞 （b）镰型红细胞72.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能二、蛋白二、蛋白质质空空间结间结构与功能的关系构与功能的关系 目目 录录空空间结间结构是功能的基构是功能的基础础73.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（一）蛋白（一）蛋白质质的功能依的功能依赖赖于特定的空于特定的空间结间结构构胰胰岛岛素原素原转变转变成胰成胰岛岛素素74.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能肌肌红红蛋白与血蛋白与血红红蛋白的蛋白的结结构构 （二）血（二）血红红蛋白的空蛋白的空间间构象构象变变化与化与结结合氧合氧75.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能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（称称百百分分饱饱和和度度）随随O2浓浓度度变变化而改化而改变变。76.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能肌肌红红蛋白蛋白(Mb)和血和血红红蛋白蛋白(Hb)的氧解离曲的氧解离曲线线77.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能协协同效同效应应(cooperativity)蛋白蛋白质质的一个的一个亚亚基与其配体基与其配体结结合后，能影响合后，能影响其中另一个其中另一个亚亚基与配体基与配体结结合能力的合能力的现现象，称象，称为协为协同效同效应应。如果是促如果是促进进作用作用则则称称为为正正协协同效同效应应 (positive cooperativity)如果是抑制作用如果是抑制作用则则称称为负协为负协同效同效应应 (negative cooperativity)78.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能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置的的变动变动。79.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能变变构效构效应应(allosteric effect)配配体体与与亚亚基基结结合合后后引引起起亚亚基基构构象象变变化的效化的效应应称称为变为变构效构效应应。80.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（三）蛋白（三）蛋白质质空空间结间结构改构改变变与疾病与疾病 蛋蛋白白质质构构象象病病：因因蛋蛋白白质质折折叠叠错错误误或或折折叠叠导导致致构构象象异异常常变变化化引引起起的的疾疾病病，称称为为蛋蛋白白质质 构构 象象 病病（protein conformational diseases）。81.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能案例：克案例：克-雅氏雅氏(CJD)疯疯牛病是由牛病是由朊朊病毒蛋白病毒蛋白(prion protein,PrP)引起的一引起的一组组人和人和动动物神物神经经退行性病退行性病变变。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，称螺旋，称为为PrPc。PrPc在某种未知蛋白在某种未知蛋白质质的作用下可的作用下可转变转变成全成全为为-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疯牛病牛病82.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能蛋白蛋白质质构象改构象改变导变导致疾病的机理致疾病的机理：有些蛋白有些蛋白质错误质错误折叠后相互聚集，常形成折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解抗蛋白水解酶酶的淀粉的淀粉样纤维样纤维沉淀，沉淀，产产生毒性而生毒性而致病。致病。83.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能朊朊病毒病病毒病 已已发现发现的人的人类朊类朊病毒病有：病毒病有：库鲁库鲁病（病（kuru disease）、）、脑软脑软化病（化病（GSS）、）、纹纹状体状体脊髓脊髓变变性病或克性病或克-雅氏病（雅氏病（Creutzfeldt-Jakob disease,CJD）、新）、新变变异型异型CJD（new variant CJD,nvCJD）或称人）或称人类疯类疯牛病和致死性家族性失眠症牛病和致死性家族性失眠症（fatal familial insomnia,FFI）。）。动动物的物的朊朊病毒病有：病毒病有：牛海牛海绵绵状状脑脑病或称病或称疯疯牛病（牛病（bovine spongiform encephalopathy,BSE）、羊）、羊骚骚痒症（痒症（scrapie,SC）等。）等。与与朊朊病毒蛋白构象相关的疾病病毒蛋白构象相关的疾病统统称称为朊为朊病毒病。病毒病。84.第四第四节节蛋白蛋白质质的理化性的理化性质质及其分离及其分离纯纯化化85.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（一）两性（一）两性电电离及等离及等电电点点 一、蛋白一、蛋白质质的理化性的理化性质质 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基基团团，在在一一定定的的溶溶液液pHpH条条件下都可解离成件下都可解离成带负电带负电荷或正荷或正电电荷的基荷的基团团。蛋白蛋白质质的等的等电电点点(isoelectric point,pI)当当蛋蛋白白质质溶溶液液处处于于某某一一pHpH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，净净电电荷荷为为零，此零，此时时溶液的溶液的pHpH称称为为蛋白蛋白质质的等的等电电点点。86.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（二）蛋白（二）蛋白质质的胶体性的胶体性质质 蛋蛋白白质质属属于于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 1万万至至100100万万之之巨巨，其其分分子子的的直直径径可可达达1 1100nm100nm，为为胶粒范胶粒范围围之内。之内。蛋白蛋白质质胶体胶体稳稳定的因素定的因素颗颗粒表面粒表面电电荷荷水化膜水化膜87.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能+带带正正电电荷的蛋白荷的蛋白质质带负电带负电荷的蛋白荷的蛋白质质在等在等电电点的蛋白点的蛋白质质水化膜水化膜+带带正正电电荷的蛋白荷的蛋白质质带负电带负电荷的蛋白荷的蛋白质质不不稳稳定的蛋白定的蛋白质颗质颗粒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中蛋白溶液中蛋白质质的聚沉的聚沉88.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（三）蛋白（三）蛋白质质的的变变性与沉淀性与沉淀1 1、蛋白蛋白质质的的变变性性(denaturation)在某些理化因素的作用下，蛋白在某些理化因素的作用下，蛋白质质中中维维系系其空其空间结间结构的次构的次级键级键（甚至二硫（甚至二硫键键）断裂，使）断裂，使其空其空间结间结构遭受破坏，造成其理化性构遭受破坏，造成其理化性质质的改的改变变和生物活性的和生物活性的丧丧失。失。89.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能造成造成变变性的因素性的因素如如加加热热、乙醇等有机溶、乙醇等有机溶剂剂、强强酸、酸、强强碱、碱、重金属离子及生物碱重金属离子及生物碱试剂试剂等等。变变性的本性的本质质 破坏非共价破坏非共价键键和二硫和二硫键键，不改，不改变变蛋白蛋白质质的一的一级结级结构。构。90.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 应应用用举举例例临临床医学上，床医学上，变变性因素常被性因素常被应应用来消毒及用来消毒及灭灭菌。菌。防止蛋白防止蛋白质变质变性也是有效保存蛋白性也是有效保存蛋白质质制制剂剂（如疫苗等）的必要条件。（如疫苗等）的必要条件。91.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能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或或部部分分恢恢复复其其原原有有的的构构象和功能，称象和功能，称为为复性复性。蛋白蛋白质质的复性的复性(renaturation)92.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能93.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能2 2、蛋白、蛋白质质沉淀沉淀蛋蛋白白质质从从溶溶液液中中析析出出的的现现象象称称为为蛋蛋白白质质沉淀。沉淀。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沉淀，但并不生沉淀，但并不变变性。性。94.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能3 3、蛋白、蛋白质质的的凝固作用凝固作用(protein coagulation)蛋白蛋白质变质变性后的絮状物加性后的絮状物加热热可可变变成比成比较坚较坚固的凝固的凝块块，此凝，此凝块块不易再溶于不易再溶于强强酸和酸和强强碱中。碱中。95.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（四）蛋白（四）蛋白质质的光的光谱谱吸收及呈色反吸收及呈色反应应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280nm280nm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ODOD280280与与其其浓浓度度呈呈正正比比关关系系，因因此此可可作作蛋白蛋白质质定量定量测测定。定。1蛋白蛋白质质的光的光谱谱吸收吸收96.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能2.2.蛋白蛋白质质的呈色反的呈色反应应茚茚三三酮酮反反应应(ninhydrin reaction)蛋白蛋白质经质经水解后水解后产产生的氨基酸也可生的氨基酸也可发发生生茚茚三三酮酮反反应应。双双缩脲缩脲反反应应(biuret reaction)蛋白蛋白质质和多和多肽肽分子中分子中肽键肽键在稀碱溶液中与在稀碱溶液中与硫酸硫酸铜铜共共热热，呈，呈现现紫色或紫色或红红色，此反色，此反应应称称为为双双缩脲缩脲反反应应，双，双缩脲缩脲反反应应可用来可用来检测检测蛋白蛋白质质水解水解程度。程度。97.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能酚酚试剂试剂呈色反呈色反应应 是最是最为为常用的蛋白常用的蛋白质质定量方法（定量方法（Lowry法）法）98.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能二、蛋白二、蛋白质质的分离和的分离和纯纯化化蛋白蛋白质质的各种理化性的各种理化性质质和生物学性和生物学性质质是提取与是提取与纯纯化的依据化的依据 99.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（一）改（一）改变变蛋白蛋白质质的溶解度的溶解度常用方法有：常用方法有：盐盐析析 有机溶有机溶剂剂沉淀沉淀 调节调节pH 改改变变温度等温度等100.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 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和以以及及水水化化膜膜被破坏，被破坏，导导致蛋白致蛋白质质沉淀。沉淀。101.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能丙丙酮酮沉淀沉淀 使使用用丙丙酮酮沉沉淀淀时时，必必须须在在0 044低低温温下下进进行行，丙丙酮酮用用量量一一般般1010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以外，也可用乙醇沉淀。外，也可用乙醇沉淀。102.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能（二）根据蛋白（二）根据蛋白质质分子大小不同的分离方法分子大小不同的分离方法常用方法：常用方法：离心离心 超超滤滤 凝胶凝胶过滤过滤等等103.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能1离心离心离心（离心（centrifugation）分离是利用机械的分离是利用机械的快速旋快速旋转转所所产产生的离心力，将不同密度生的离心力，将不同密度的物的物质质分离开来的方法。分离开来的方法。104.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能超速离心超速离心超超速速离离心心法法(ultracentrifugation)既既可可以以用用来来分分离离纯纯化化蛋蛋白白质质也也可可以以用用作作测测定定蛋蛋白白质质的分子量。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，沉沉降降系数与蛋白系数与蛋白质质的密度和形状相关的密度和形状相关。105.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能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的的高高度度不不对对称称的的大大多多数数纤纤维维状蛋白状蛋白质质不适用。不适用。106.目目 录录第二章第二章 蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能 透析透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白利用透析袋把大分子蛋白质质与小分子化合物分与小分子化合物分开的方法。开的方法。超超滤滤法法 利用超利用超滤滤膜在一定膜在一定压压力下截取一定蛋白力下截取一定蛋白质质的方法。的方法。2透析与超透