104第一章

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院

孔曉朵

早在1938年瑞典科學(xué)家貝采利烏斯就預(yù)見到蛋白質(zhì)在生命科學(xué)中的重要性，他建議命名蛋白質(zhì)為Protein。Protein源自希臘字，意為第一、最初、首要，可見蛋白質(zhì)的重要性。生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)含量多：濕重:約占體重的17~22%；干重:約占細(xì)胞干重45%種類多：一個(gè)大腸桿菌：＞3000種一個(gè)真核細(xì)胞：數(shù)千種

人體內(nèi)蛋白質(zhì)：＞10萬種

生物界：約1百億種分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質(zhì)；細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的功能催化作用--酶細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化。絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。胃蛋白質(zhì)酶

許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)。參與細(xì)胞構(gòu)造--結(jié)構(gòu)蛋白肌肉頭發(fā)蛋白質(zhì)的功能運(yùn)輸作用有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸載體的功能。血紅蛋白調(diào)節(jié)生命活動(dòng)--激素胰島素免疫作用--抗體有些蛋白質(zhì)具有免疫功能。如人體的抗體就是一種蛋白質(zhì)，它可以幫助人體抵抗病毒病菌等抗原的侵害。蛋白質(zhì)的功能1、結(jié)構(gòu)蛋白：肌肉、頭發(fā)、羽毛等2、催化作用：絕大多數(shù)酶3、運(yùn)輸作用：血紅蛋白、載體蛋白4、調(diào)節(jié)生命活動(dòng)：胰島素、生長激素5、免疫作用：抗體總之，一切生命活動(dòng)都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。第一章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能

蛋白質(zhì)的分子組成1

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)2

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系3

蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)4

蛋白質(zhì)的分類（補(bǔ)充）5

蛋白質(zhì)的分離純化6TheMolecularComponentofProtein第一節(jié)蛋白質(zhì)的分子組成一、蛋白質(zhì)的元素組成主要有C、H、O、N和S,其次有少量的P,Fe,Cu,Zn,Mn,I,…

。蛋白質(zhì)的含氮量十分接近，約16%估算樣品中蛋白質(zhì)含量的公式：樣品含氮量÷16%=樣品蛋白質(zhì)含量樣品含氮量×6.25=樣品蛋白質(zhì)含量測(cè)得某一蛋白質(zhì)樣品氮含量為0.2克，此樣品蛋白質(zhì)含量多少克A．1.00克

B．1.25克

C．1.50克

D．3.20克

B.1.25克

一、蛋白質(zhì)的元素組成三聚氰胺(C3H6N6)“三鹿奶粉事件”思考：樣品必需滿足什么條件公式才成立？一、蛋白質(zhì)的元素組成大頭娃娃由于天天吃蛋白質(zhì)含量極低的奶粉導(dǎo)致發(fā)育不良，身體嚴(yán)重浮腫，腦袋大大頭娃娃的頭比較大，面部肌肉松馳，表情比較呆滯，對(duì)外界事物的刺激反應(yīng)較低。為什么嬰兒長期吃劣質(zhì)奶粉會(huì)出現(xiàn)這種癥狀？

引起組織水腫的原因可能有：1.營養(yǎng)不良2.過敏反應(yīng)3.淋巴循環(huán)受阻4.腎小球腎炎等疾病想一想:哪些食品富含蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)營養(yǎng)不良及營養(yǎng)狀況評(píng)價(jià)

蛋白質(zhì)—能量營養(yǎng)不良成人蛋白質(zhì)攝入不足可引起體力下降、浮腫、抗病力減弱等。蛋白質(zhì)攝入過多攝入較多的動(dòng)物脂肪和膽固醇加重了腎臟的負(fù)荷造成含硫氨基酸攝入過多,可加速骨骼中鈣質(zhì)的丟失，易產(chǎn)生骨質(zhì)疏松。WHO推薦攝入量：成人攝入約30g/d蛋白質(zhì)就可滿足正常成年人機(jī)體需要，我國推薦攝入量:

攝入80g/d蛋白質(zhì)為宜。反映蛋白質(zhì)營養(yǎng)水平的指標(biāo)血清白蛋白(正常值為35～50g/L)，血清運(yùn)鐵蛋白(正常值為2.2～4.0g/L)

蛋白質(zhì)互補(bǔ)：大力提倡我國各類人群增加牛奶和大豆及其制品的消費(fèi)。蛋白質(zhì)供給量及食物來源思考：食物中的蛋白質(zhì)能否被人體直接吸收呢?

要分解成各種氨基酸才被人體吸收二、組成蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸存在自然界中的氨基酸有300余種，但參與蛋白質(zhì)合成的氨基酸僅有20種，且均屬L-α-氨基酸（甘氨酸除外）。CCOOHHRH2NL-α-氨基酸D-α-氨基酸必需氨基酸：人體細(xì)胞不能合成的，必須從外界環(huán)境中直接獲取的氨基酸，共8種。必需氨基酸:纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、蘇氨酸、賴氨酸非必需氨基酸：人體細(xì)胞能夠合成的氨基酸，共12種。纈、異、亮、苯、蛋、色、蘇、賴攜一兩本單色書來思考：1.有些同學(xué)有“偏食”的習(xí)慣，請(qǐng)分析這種習(xí)慣好不好？2.為什么有些食品中要添加某些氨基酸？二、組成蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸

α碳原子上都有一個(gè)α-氨基和一個(gè)α-羧基

∴它們都屬于α-氨基酸。參與蛋白質(zhì)合成的20種氨基酸的共同特點(diǎn):-氨基酸可變部分不變部分二、組成蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸非極性脂肪族氨基酸(7種)極性中性氨基酸(8種)3.酸性氨基酸(2種)4.堿性氨基酸(3種)(二)氨基酸的分類（按R的性質(zhì)）二、組成蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸無異構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)甲基3碳支鏈4碳支鏈4碳支鏈芳香族亞氨基GlyAlaValLeuIlePhePro三字符號(hào)甘氨酸纈氨酸亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸脯氨酸丙氨酸1.非極性側(cè)鏈氨基酸芳香族含羥基芳香族含硫含硫酰胺鍵酰胺鍵含羥基結(jié)構(gòu)特點(diǎn)TrpTyrSerCysMetAsnGlnThr三字符號(hào)2.極性中性側(cè)鏈氨基酸含羧基含羧基氨基胍基咪唑基結(jié)構(gòu)特點(diǎn)AspGluLysArgHis三字符號(hào)谷氨酸天冬氨酸賴氨酸精氨酸組氨酸3.酸性氨基酸4.堿性氨基酸胍基咪唑基分類、結(jié)構(gòu)式特點(diǎn)、三字符號(hào)非極性脂肪族氨基酸(6種)極性中性側(cè)鏈氨基酸(6種)芳香族氨基酸(3種)4.酸性氨基酸(2種)5.堿性氨基酸(3種)二、組成蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸2.蛋白質(zhì)的基本單位是A．L-α-氨基酸

B．D-α-氨基酸

C．L-β-氨基酸D．D-β-氨基酸

3．天然蛋白質(zhì)中有遺傳密碼的氨基酸有A．8種

B．61種

C．20種

D．12種

4．屬于堿性氨基酸的是A．谷氨酸

B．絲氨酸

C．賴氨酸

D．蘇氨酸

C.20種A.L-α-氨基酸C.賴氨酸5.不出現(xiàn)于蛋白質(zhì)中的氨基酸是A．蛋氨酸

B．蘇氨酸

C．胱氨酸

D．瓜氨酸

E．氨酸D.瓜氨酸二、組成蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸三、氨基酸的理化性質(zhì)1.兩性解離及等電點(diǎn)氨基酸是兩性電解質(zhì)，其解離方式取決于所處溶液的酸堿度。

氨基酸的等電點(diǎn)(pI)

：在水溶液中，氨基酸分子的堿性解離程度與酸性解離程度的相當(dāng)，氨基酸所帶正、負(fù)電荷數(shù)相等，呈現(xiàn)兼性離子時(shí)，溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子

陽離子陰離子三、氨基酸的理化性質(zhì)2.紫外吸收氨基酸分子中有共軛雙鍵而對(duì)紫外光有吸收作用，最大吸收峰在280nm

附近，且光吸收強(qiáng)度與氨基酸濃度成正比。芳香族氨基酸的紫外吸收苯丙氨酸應(yīng)用：蛋白質(zhì)的定量測(cè)定三、氨基酸的理化性質(zhì)3.茚三酮反應(yīng)氨基酸的α-氨基與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。應(yīng)用：法醫(yī)學(xué)上，用于采集犯罪現(xiàn)場(chǎng)留下來的指紋羅曼紫三、氨基酸的理化性質(zhì)擴(kuò)展：氨基酸的用途精氨酸：對(duì)治療高氨血癥、肝機(jī)能障礙等疾病頗有效果；天冬氨酸：鉀鎂鹽可用于恢復(fù)疲勞；治療低鉀癥心臟病、肝病、糖尿病等。半胱氨酸：能促進(jìn)毛發(fā)的生長，可用于治療禿發(fā)癥；組氨酸：可擴(kuò)張血管，降低血壓，用于心絞痛，心功能不全等疾病的治療。1、在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用2、食品工業(yè)上的應(yīng)用營養(yǎng)強(qiáng)化劑；谷氨酸鈉－味精；天冬氨酸鈉：可用于清涼飲料，能增加清涼感并使香味濃厚爽口；天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：－甜味素APM三、蛋白質(zhì)分子中氨基酸的連接方式肽鍵：由一個(gè)氨基酸的

-羧基與另一個(gè)氨基酸的

-氨基脫水縮合而形成的酰胺鍵。（一）肽鍵和肽+-HOH肽鍵甘氨酰甘氨酸肽：由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。兩分子氨基酸縮合形成二肽三分子氨基酸縮合則形成三肽……由十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽。由十個(gè)以上更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽。

—CNH2HH—C—ON—HC—CH3HCOOH—C—ON—HC—HCH2CONH2—C—ON—HHCH2CCOOH肽鍵*多肽是鏈狀化合物，故又稱多肽鏈

多肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱為氨基酸殘基。多肽鏈有兩端N端（氨基末端）：多肽鏈中有自由氨基的一端C端（羧基末端）：多肽鏈中有自由羧基的一端N端C端多肽鏈有兩鏈主鏈：氨基酸的Cα與肽鍵交替形成，肽鍵成為主鍵側(cè)鏈：氨基酸Cα的側(cè)鏈排列形成N端C端牛核糖核酸酶（二）生物活性肽

1.谷胱甘肽(GSH)γαβ

γ-羧基

GSH的功能保護(hù)功能：-SH具有還原性，是細(xì)胞內(nèi)重要的還原劑，可保護(hù)結(jié)構(gòu)蛋白或功能蛋白中的-SH不被氧化，從而保護(hù)蛋白質(zhì)的生物學(xué)活性解毒功能：-SH本身負(fù)電性強(qiáng)，親核性大。故可與親電子的毒物如致癌劑和藥物結(jié)合，從而避免這些毒物和DNA、RNA、Pr結(jié)合，保證DNA、RNA、Pr功能不受影響?？寡趸饔茫哼€原細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的H2O2

，避免細(xì)胞受損多肽類激素

神經(jīng)肽：腦啡肽、內(nèi)啡肽2.多肽類激素及神經(jīng)肽

第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的分級(jí)一級(jí)結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）四級(jí)結(jié)構(gòu)定義:

多肽鏈中氨基酸從N-端至C-端的排列順序。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是由遺傳信息來決定的主要化學(xué)鍵：肽鍵二硫鍵一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)氨基酸的排列順序?維持蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵:主要是肽鍵，另外還有二硫鍵胰島素胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)SerGlyIleValGluGlnCysCysThrIleCysSerLeuTyrGlnLeuGluAsnTyrCysAsnPheValAsnGlnHisLeuCysGlySerHisLeuValGluAlaLeuTyrLeuValCysGlyGlyGluArgPhePheTyrThrProLysThrNH215101520COOHA鏈NH2151015202530HOOCB鏈二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。定義

特點(diǎn)：1.局部或某一段肽鏈2.主鏈構(gòu)象（-N-C-C-N-C-C-)3.不含側(cè)鏈（R）的構(gòu)象主鏈骨架：NCαC-NCαC-NCαC…側(cè)鏈：肽鏈中氨基酸殘基中的R基團(tuán)

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式

-螺旋

-折疊

-轉(zhuǎn)角

無規(guī)卷曲

主要的化學(xué)鍵：氫鍵

-螺旋：多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的右手螺旋結(jié)構(gòu)。左手螺旋右手螺旋

（一）

-螺旋LPauling（1901－1994）特點(diǎn)：（2）3.6殘基/螺旋，螺距0.54nm（3）穩(wěn)定作用力：氫鍵（4）R基在螺旋外側(cè)（1）右手螺旋角蛋白Keratin廣泛存在于動(dòng)物的毛發(fā)、甲、角、鱗和羽等，角蛋白中主要的是

-角蛋白。

-角蛋白主要由

-螺旋構(gòu)象的多肽鏈組成。一般是由三條右手

-螺旋肽鏈形成一個(gè)原纖維，原纖維的肽鏈之間有二硫鍵交聯(lián)以維持其穩(wěn)定性。電子顯微鏡下的人體頭發(fā)卷發(fā)的生化原理（二）

-折疊

兩條或兩條以上折疊成鋸齒狀的多肽鏈通過氫鍵相連進(jìn)而形成較伸展的片層結(jié)構(gòu)。⑴肽鍵平面折疊成鋸齒狀（折紙狀），R基交錯(cuò)位于齒狀結(jié)構(gòu)上下方⑵氫鍵維持穩(wěn)定，與主鏈長軸垂直⑶兩條以上肽鏈并列時(shí)，

-折疊有順向反向平行β-折疊：平行式和反平行式順向平行反向平行

-折疊結(jié)構(gòu)絲蛋白是典型的反平行式折疊，多肽鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象。絲蛋白(fibroin)α-螺旋和

-折疊結(jié)構(gòu)比較區(qū)別點(diǎn)

α-螺旋

-折疊形狀螺旋狀鋸齒狀氫鍵鏈內(nèi)，與長軸平行鏈間，與長軸垂直R－基團(tuán)較大較小延伸性較大較小舉例毛發(fā)角蛋白蠶絲蛋白（四）

-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲

-轉(zhuǎn)角：是多肽鏈180°回折部分所形成的一種二級(jí)結(jié)構(gòu)。無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)

insulincomplementC-moduledomainsnaketoxin無規(guī)則卷曲：是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。

限制性內(nèi)切核酸酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)

-轉(zhuǎn)角

-折疊無規(guī)卷曲

-螺旋練習(xí)模體(motif)

：二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象。模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)鈣結(jié)合蛋白中的結(jié)合鈣離子的基序鋅指結(jié)構(gòu)是一種常出現(xiàn)在DNA結(jié)合蛋白中像手指狀的一種結(jié)構(gòu)。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)定義：整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。抹香鯨肌紅蛋白（三級(jí)結(jié)構(gòu)）盤狀物代表血紅素具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈進(jìn)一步折疊、卷曲形成復(fù)雜的球狀的分子結(jié)構(gòu)。維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵非共價(jià)鍵疏水鍵：數(shù)量最多鹽鍵（離子鍵）氫鍵范德華力次級(jí)鍵共價(jià)鍵：二硫鍵三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基。亞基之間的結(jié)合力：非共價(jià)鍵（主要是氫鍵和離子鍵）含有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，單獨(dú)的亞基一般沒有生物學(xué)功能，只有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)才有生物學(xué)功能。

由一條肽鏈形成的Pr只有一、二和三級(jí)結(jié)構(gòu)，由兩條或兩條以上多肽鏈形成的Pr才可能有四級(jí)結(jié)構(gòu)。胰島素由51個(gè)氨基酸組成了A、B兩條多肽鏈，兩鏈之間通過二硫鍵相連，下列關(guān)于胰島素的敘述正確的是：A．含有50個(gè)肽鍵B．游離的α-氨基和α-羧基各有2個(gè)C．游離的α-氨基和α-羧基各有1個(gè)D．具有四級(jí)結(jié)構(gòu)B．游離的α-氨基和α-羧基各有2個(gè)血紅蛋白的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)小結(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次

一級(jí)結(jié)構(gòu)（肽鏈結(jié)構(gòu)，指多肽鏈中的氨基酸排列順序）

↓

二級(jí)結(jié)構(gòu)（多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)）

↓

超二級(jí)結(jié)構(gòu)（模體）（相鄰二級(jí)結(jié)構(gòu)的聚集體）

↓

三級(jí)結(jié)構(gòu)（蛋白質(zhì)中所有原子在空間的相對(duì)位置）

↓

四級(jí)結(jié)構(gòu)（亞基聚合體）

肽鍵、二硫鍵氫鍵疏水鍵、二硫鍵非共價(jià)鍵穩(wěn)定作用力小結(jié)蛋白質(zhì)的元素組成:C、H、O、N（16%）、S組成蛋白質(zhì)的基本單位氨基酸，構(gòu)成人體蛋白的氨基酸共有20種氨基酸的分類（4類）氨基酸的性質(zhì)：兩性解離與等電點(diǎn)、紫外吸收（280nm）、茚三酮反應(yīng)肽相關(guān)的概念氨基酸殘基氨基酸的連接方式——肽鍵生物活性肽蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分級(jí)及各級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力二級(jí)結(jié)構(gòu)的形式的類型第三節(jié)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系牛核糖核酸酶的變性復(fù)性實(shí)驗(yàn)二硫鍵（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的基礎(chǔ)

天然狀態(tài)，有催化活性尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的基礎(chǔ)破壞蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的試劑1）破壞非共價(jià)鍵（特別是氫鍵）的試劑：尿素，鹽酸胍。2）破壞（還原）二硫鍵的試劑：β-巰基乙醇，巰基乙酸、過甲酸、二硫蘇糖醇，二硫赤蘚糖醇。（一)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)，其功能也相似（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系胰島素氨基酸殘基差異部分A5A6A10B30人蘇氨酸絲氨酸異亮氨酸蘇氨酸豬蘇氨酸絲氨酸異亮氨酸丙氨酸狗蘇氨酸絲氨酸異亮氨酸丙氨酸兔蘇氨酸甘氨酸異亮氨酸絲氨酸牛丙氨酸甘氨酸纈氨酸丙氨酸羊丙氨酸絲氨酸纈氨酸丙氨酸馬蘇氨酸絲氨酸異亮氨酸丙氨酸2.蛋白質(zhì)的功能與一級(jí)結(jié)構(gòu)中“關(guān)鍵”部位的氨基酸殘基有關(guān)關(guān)鍵部位氨基酸不同，生理功能不同：催產(chǎn)素和加壓素關(guān)鍵部位氨基酸相同，生理功能相同：垂體前葉分泌的促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH）和促黑激素（MSH）。催產(chǎn)素：NH2─甘─亮─脯─半胱─天胺─谷胺─異亮─酪─半胱─COOH抗利尿激素：NH2─甘─精─脯─半胱─天胺─谷胺─苯丙─酪─半胱─COOH催產(chǎn)素與抗利尿激素的一級(jí)結(jié)構(gòu)細(xì)胞色素C作用：傳遞電子，即Fe3++eFe2+已測(cè)定的近百種生物的細(xì)胞色素C的氨基酸順序，發(fā)現(xiàn)由于種屬遺傳差異，其一級(jí)結(jié)構(gòu)有較大的不同。

但有35個(gè)不變aa殘基，對(duì)維持細(xì)胞色素C的分子構(gòu)象和傳遞電子的功能是必需的。

物種關(guān)系越近，可變殘基的差異越小物種關(guān)系越遠(yuǎn)，可變殘基的差異越大生物名稱與組成人的細(xì)胞色素c的氨基酸的差別黑猩猩0獼猴1馬12果蠅27向日葵38幾種生物和人的細(xì)胞色素C的氨基酸組成的差異研究氨基酸序列可以闡明生命進(jìn)化史，氨基酸序列的相似性越大，物種之間的進(jìn)化關(guān)系越近。鐮刀形貧血正常細(xì)胞鐮刀狀貧血—血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細(xì)胞，其攜帶氧的功能只有正常紅細(xì)胞的一半，患者常因此缺氧窒息。鐮刀形細(xì)胞舉例：鐮刀形貧血3.一級(jí)結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵部分改變，生物活性也改變，引起疾病鐮刀形紅細(xì)胞貧血N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·val

·glu·····C(146)由于蛋白質(zhì)分子的一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。glu（極性）val（非極性）由于val上的非極性基團(tuán)與相鄰非極性基團(tuán)間在疏水力作用下相互靠攏，并引發(fā)所在鏈扭曲為束狀，整個(gè)蛋白質(zhì)由球狀變?yōu)殓牭缎?，與氧結(jié)合功能喪失，導(dǎo)致病人窒息甚至死亡。glu（谷氨酸，極性）val（纈氨酸，非極性）（一)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1.一級(jí)結(jié)構(gòu)相似，其功能也相似2.一級(jí)結(jié)構(gòu)中非“關(guān)鍵”部分改變，功能不變舉例：胰島素舉例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血3.一級(jí)結(jié)構(gòu)中“關(guān)鍵”部分改變，生物活性也改變，引起疾病舉例：細(xì)胞色素C（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系一級(jí)結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)

二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1.牛胰核糖核酸酶變性其生物活性喪失構(gòu)象不在，功能不在（二）血紅蛋白構(gòu)象改變引起功能變化血紅蛋白（Hb）

共性儲(chǔ)氧和供氧均為球狀蛋白質(zhì)均含血紅素輔基Hb(成年）4條多肽鏈4分子血紅素Hb亞基之間通過8對(duì)鹽鍵，使4個(gè)亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀蛋白。

松弛態(tài)（relaxedstate）易與O2結(jié)合緊張態(tài)（tensestate）難與O2結(jié)合O2O2變構(gòu)效應(yīng)在生物體內(nèi)，當(dāng)某種物質(zhì)特異地與蛋白質(zhì)分子的某個(gè)部位結(jié)合，觸發(fā)該蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生一定變化，從而導(dǎo)致其功能活性的變化，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變構(gòu)效應(yīng)，又稱別構(gòu)效應(yīng)。協(xié)同效應(yīng)蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此蛋白質(zhì)分子中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為協(xié)同效應(yīng)。

如果是促進(jìn)作用則稱為正協(xié)同效應(yīng)如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)

(R)relaxedstate(T)tensestate

血中氧分子的運(yùn)送：Lung氧分子Muscle靜脈動(dòng)脈環(huán)境氧高時(shí)Hb快速吸收氧分子環(huán)境氧低時(shí)Hb迅速釋放氧分子釋放氧分子后Hb變回

Tstate任何一個(gè)亞基接受氧分子后，會(huì)增進(jìn)其它亞基吸附氧分子的能力（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可導(dǎo)致構(gòu)象疾病

蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨丁頓舞蹈病、瘋牛病等。1985年在英國發(fā)現(xiàn)，因其可致牛出現(xiàn)異常神經(jīng)系統(tǒng)癥狀，富于攻擊性而取名“瘋牛病”。瘋牛病是由朊病毒蛋白引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。正常的PrP富含α-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成為富含β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病正常PrPsc異常PrPsc蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象是其功能活性的基礎(chǔ)舉例：核糖核酸酶變性復(fù)性實(shí)驗(yàn)1.

構(gòu)象在，功能在舉例：血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)2.構(gòu)象改變，功能變化舉例：瘋牛病3.構(gòu)象改變引起疾病蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系小結(jié)蛋白質(zhì)空間構(gòu)象蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)決定結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)舉例:牛核糖核酸酶的變性、復(fù)性實(shí)驗(yàn)蛋白質(zhì)功能決定舉例:血紅蛋白的變構(gòu)效應(yīng)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)一、理化性質(zhì)

具有氨基酸性質(zhì)

兩性電離紫外吸收性質(zhì)呈色反應(yīng)具有生物大分子特性

膠體性質(zhì)沉淀、變性和凝固等（一）蛋白質(zhì)的兩性解離

蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。

蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)

：在水溶液中，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的堿性解離程度與酸性解離程度的相當(dāng)，解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，呈現(xiàn)兼性離子時(shí)的溶液pH值。pH=pIpH>pIpH<pI兼性離子

溶液pH＝pI時(shí)，蛋白質(zhì)所帶正負(fù)電荷相等；

pH＞pI時(shí)，蛋白質(zhì)帶凈負(fù)電荷；

pH＜pI時(shí)，蛋白質(zhì)帶凈正電荷。人體蛋白質(zhì)，pI~5.0在人體體液pH7.4的環(huán)境下，帶負(fù)電荷

等電點(diǎn)時(shí)特點(diǎn)：（1）凈電荷為零（2）一定離子強(qiáng)度的緩沖液：等離子點(diǎn)特征常數(shù)（3）多數(shù)蛋白質(zhì)在水中等電點(diǎn)偏酸

堿性AA/酸性AA等電點(diǎn)胃蛋白酶0.21.0酸性蛋白質(zhì)(pI<5）

血紅蛋白1.76.7中性蛋白質(zhì)(pI5~7）

細(xì)胞色素C2.910.7堿性蛋白質(zhì)(pI>7）

菊糖酶0.348.2堿性蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的顆粒大小、形狀、pI不同，所帶電荷的性質(zhì)和數(shù)量不同，在同一電場(chǎng)中移動(dòng)的方向和速率不同，分離不同的蛋白質(zhì)。電泳概念：帶電顆粒在電場(chǎng)中向相反電極定向移動(dòng)的現(xiàn)象。電泳裝置:電泳儀電源、電泳儀、支撐物、緩沖溶液電泳根據(jù)蛋白質(zhì)電荷性質(zhì)的分離方法血清蛋白質(zhì)電泳是臨床分析中最常用的方法之一。濾紙、醋酸纖維素薄膜或其他支持物陽極陰極電極緩沖液電極緩沖液蛋白質(zhì)的泳動(dòng)方向原點(diǎn)電泳示意圖電泳裝置1．醋酸纖維素薄膜電泳：分離血漿蛋白質(zhì)2．瓊脂糖凝膠電泳：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(分子篩)，取決于凈電荷多少3．聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)：分離生物大分子4．SDS(十二烷基硫酸鈉）：蛋白質(zhì)分子量和純度測(cè)定5．等電聚焦電泳：蛋白質(zhì)pI差異，分離蛋白質(zhì)6．雙向電泳：聚焦電泳和SDS組合方法根據(jù)支撐物的不同可分為薄膜電泳和凝膠電泳醋酸纖維素薄膜電泳圖譜（一）蛋白質(zhì)膠體溶液穩(wěn)定的兩個(gè)因素蛋白質(zhì)屬于生物大分子，分子量可自1萬至100萬之間，分子直徑可達(dá)1～100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。

*蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素水化膜：通過氫鍵與水結(jié)合同種電荷：pH≠pI顆粒表面帶同種電荷二、膠體性質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)+++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉去水化膜，去電荷（二）蛋白質(zhì)的沉淀1.鹽析法2.重金屬鹽3.有機(jī)溶劑4.某些酸類在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，蛋白質(zhì)顆粒在溶液中發(fā)生聚集，以固體狀態(tài)析出的現(xiàn)象。機(jī)制：破壞蛋白質(zhì)表面的水化膜和中和蛋白質(zhì)粒子所帶的電荷。1．鹽析法沉淀蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)溶液中加入大量的中性鹽溶液，使蛋白質(zhì)從溶液中析出的現(xiàn)象。氯化鈉、硫酸銨、硝酸鉀等分段鹽析血漿蛋白質(zhì)pH=7.0半飽和硫酸銨飽和液血漿蛋白質(zhì)硫酸銨飽和液pH=7.0

飽和球蛋白（G）清蛋白（A）2．重金屬鹽沉淀蛋白質(zhì)pH>pI，Prn-與Pb2+、Ag+、Hg2+等結(jié)合，使蛋白質(zhì)變性而沉淀臨床上可利用蛋清、鮮牛奶解救誤服重金屬鹽的患者。3．某些酸類沉淀蛋白質(zhì)生物堿試劑：鎢酸、苦味酸、鞣酸、三氯乙酸磺基水楊酸pH<pI，Prn+與Am-結(jié)合生成難溶鹽而沉淀。無蛋白血濾液4．小分子有機(jī)溶劑沉淀蛋白質(zhì)有機(jī)溶劑：苯、四氯化碳、丙酮、乙醇、甲醇等。破壞水化膜，pH=pI時(shí)，沉淀更迅速。三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀與凝固

在某些物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。*蛋白質(zhì)的變性

變性的本質(zhì)破壞蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)（非共價(jià)鍵和二硫鍵），不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（肽鍵、分子組成、分子量不變）。

造成變性的因素

1）物理因素：高溫、高壓、脫水、射線等

2）化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬鹽、生物堿試劑、尿素等

變性后的表現(xiàn)生物活性喪失理化性質(zhì)改變?nèi)芙舛冉档驼扯仍黾咏Y(jié)晶能力消失易被蛋白酶水解應(yīng)用冰箱中的疫苗②防止變性：低溫保存生物制品

①利用變性：酒精消毒、高壓滅菌③取代變性：乳品解毒(急救重金屬中毒)蛋白質(zhì)的變性與復(fù)性變性可逆變性：Pr變性后如將變性劑除去，該P(yáng)r分子的天然構(gòu)象和生物學(xué)活性還能恢復(fù)。不可逆變性：若變性條件強(qiáng)烈，作用時(shí)間長，構(gòu)象變化大，理化性質(zhì)難以恢復(fù)。復(fù)性去除變性劑并緩慢氧化天然構(gòu)象尿素，

-巰基乙醇變性狀態(tài)變性物理因素：加熱、紫外線照射、超聲、劇烈震蕩等化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、重金屬鹽等沉淀改變pH至pI（變性蛋白質(zhì)）破壞水溶液中蛋白質(zhì)的水化膜和中和電荷（蛋白質(zhì)未變性）凝固加熱（變性，不再溶解）變性不一定沉淀沉淀不一定變性凝固則一定變性、沉淀加熱四、蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的光密度值OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。芳香族氨基酸的紫外吸收苯丙氨酸五、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)⒈雙縮脲反應(yīng)蛋白質(zhì)和多肽分子中的肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，生成紫紅色的蛋白質(zhì)-Cu2+復(fù)合物，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)。

⒉茚三酮反應(yīng)在加熱及弱堿性條件下，蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可與茚三酮發(fā)生反應(yīng)，生成羅曼紫。應(yīng)用：法醫(yī)學(xué)上，用于采集犯罪現(xiàn)場(chǎng)留下來的指紋

反應(yīng)試劑顏色反應(yīng)基團(tuán)反應(yīng)的Pr及AA雙縮脲反應(yīng)

NaOH,稀C