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1、第三节第三节第三节第三节 蛋白质的性质蛋白质的性质蛋白质的性质蛋白质的性质 蛋白质分子一级结构蛋白质分子一级结构蛋白质分子一级结构蛋白质分子一级结构 又称化学结构，是指氨基酸在肽链中的排列顺序又称化学结构，是指氨基酸在肽链中的排列顺序 及二硫键的位置。及二硫键的位置。 肠促胰液肽和胰高血糖素肠促胰液肽和胰高血糖素含有含有2020100100个氨基酸残个氨基酸残 基；多数含基；多数含100100500500个氨基酸残基；某些含几千个氨基个氨基酸残基；某些含几千个氨基 酸残基。酸残基。 肽键的结构肽键的结构 蛋白质分子的二级结构蛋白质分子的二级结构蛋白质分子的二级结构蛋白质分子的二级结构 概念概念
2、 是指多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之是指多肽链中彼此靠近的氨基酸残基之 间由于氢键相互作用而形成的空间关系。间由于氢键相互作用而形成的空间关系。 二级结构类型二级结构类型 - -螺旋结构螺旋结构 - -折叠结构折叠结构 - -转角（发夹和转角（发夹和环）环） 三股螺旋无规卷曲三股螺旋无规卷曲 螺旋结构螺旋结构 - -折叠折叠：指两条或多条几乎完全伸展的多肽链靠指两条或多条几乎完全伸展的多肽链靠 链间氢键连结而形成的锯齿状折叠构象。链间氢键连结而形成的锯齿状折叠构象。 血红蛋白的四级结构血红蛋白的四级结构 一、两性电离和等电点一、两性电离和等电点 1 1、电离、电离 蛋白质同氨基酸一样也是两性电
3、解质，即能蛋白质同氨基酸一样也是两性电解质，即能 和酸作用，也能和碱作用。和酸作用，也能和碱作用。 蛋白质分子中可解离基团蛋白质分子中可解离基团主要是侧链基团，主要是侧链基团， 也包括也包括末端氨基和羧基。末端氨基和羧基。 蛋白质的等电点蛋白质的等电点蛋白质的等电点蛋白质的等电点（pIpIpIpI）：当某蛋白质在一定当某蛋白质在一定当某蛋白质在一定当某蛋白质在一定 的的的的pHpHpHpH的溶液中，所带的正负电荷相等，它在电场的溶液中，所带的正负电荷相等，它在电场的溶液中，所带的正负电荷相等，它在电场的溶液中，所带的正负电荷相等，它在电场 中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的中既不向阳极也不
4、向阴极移动，此时溶液的中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pHpHpHpH值值值值 叫做该蛋白质的等电点。叫做该蛋白质的等电点。叫做该蛋白质的等电点。叫做该蛋白质的等电点。 蛋白质的带电性质与溶液的蛋白质的带电性质与溶液的蛋白质的带电性质与溶液的蛋白质的带电性质与溶液的pHpHpHpH有关。利用蛋有关。利用蛋有关。利用蛋有关。利用蛋 白质的两性解离可以通过白质的两性解离可以通过白质的两性解离可以通过白质的两性解离可以通过电泳分离纯化蛋白质电泳分离纯化蛋白质电泳分离纯化蛋白质电泳分离纯化蛋白质。 2 2、等电点、等电点 二、胶体性质二、胶体性质 1 1 1
5、 1、胶体性、胶体性、胶体性、胶体性 蛋白质属于生物大分子之一，在水溶液 中颗粒直径在颗粒直径在1 1100nm100nm，在水中能够形成胶 体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性 质，如丁达丁达尔尔现象现象、布郎运动布郎运动、电泳电泳、不能不能 透过半透膜透过半透膜及具有吸附能力具有吸附能力等。 蛋白质胶体性质的应用蛋白质胶体性质的应用 利用蛋白质不能透过半透膜不能透过半透膜的性质，可用羊 皮纸、火棉胶、玻璃纸等来分离纯化蛋白质分离纯化蛋白质， 将非蛋白小分子杂质非蛋白小分子杂质除去。 透析法透析法：以半透膜提纯蛋白质的方法叫透 析法 半透膜半透膜：只允许溶剂小分子通过，而溶质 大分子不能通
6、过，如羊皮纸、火棉胶、玻璃纸 等 2 2、胶体稳定、胶体稳定性性 蛋白质的水溶液是一种比较稳定的亲水胶体，蛋白质的水溶液是一种比较稳定的亲水胶体， 这是因为在蛋白质这是因为在蛋白质颗粒表面带有很多极性基团颗粒表面带有很多极性基团，如，如 NHNH3 3、 COO-COO-、 OH-OH-、 SHSH、 CONHCONH2 2等和水有高度亲等和水有高度亲 和性，当蛋白质与水相遇时，就很容易在蛋白质颗和性，当蛋白质与水相遇时，就很容易在蛋白质颗 粒外面形成一层水膜。粒外面形成一层水膜。 * * 蛋白质胶体稳定的因素蛋白质胶体稳定的因素 颗粒表面电荷颗粒表面电荷 水化膜水化膜 + + + + + +
7、 + 带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质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不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒 酸酸酸酸碱碱碱碱 酸酸酸酸碱碱碱碱 酸酸酸酸碱碱碱碱 脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用
8、溶液中蛋白质的聚沉溶液中蛋白质的聚沉 三、蛋白质的变性作用 1 1、定义：定义： 天然蛋白质天然蛋白质因受物理或化学因受物理或化学因素因素影响影响，高高 级结构遭到破坏，致使其理化性质和生物功级结构遭到破坏，致使其理化性质和生物功 能发生改变，但并不能发生改变，但并不导致一级结构导致一级结构的改变的的改变的 这种现象这种现象。 变性后的蛋白质称为变性后的蛋白质称为变性蛋白质变性蛋白质。 2 2、蛋白质的变性后的表现蛋白质的变性后的表现 物理性质的改变物理性质的改变 凝集、沉淀（凝集、沉淀（疏水基团暴露在分子表面引起溶解度降低疏水基团暴露在分子表面引起溶解度降低） 粘度增加粘度增加 旋光值改变旋
9、光值改变 紫外、荧光光谱发生变化紫外、荧光光谱发生变化 改变对水结合的能力改变对水结合的能力 不能结晶不能结晶 化学性质的改变化学性质的改变 酶水解速度增加酶水解速度增加（由于肽键的暴露，容易受到蛋由于肽键的暴露，容易受到蛋 白酶的攻击，使之增加了蛋白质对酶水解白酶的攻击，使之增加了蛋白质对酶水解 的敏感性。）的敏感性。） 分子内部基团暴露分子内部基团暴露 生物性能的改变生物性能的改变 抗原性改变抗原性改变 生物功能丧失生物功能丧失（失去酶活或免疫活性）（失去酶活或免疫活性） 3 3、蛋白质变性的本质蛋白质变性的本质 蛋白质分子次级键的破坏引起的二级、三级、蛋白质分子次级键的破坏引起的二级、三
10、级、 四级结构的变化。四级结构的变化。 分子中各种次级键断裂，使其空间构象从紧分子中各种次级键断裂，使其空间构象从紧 密有序的状态变成松散无序的状态，密有序的状态变成松散无序的状态，一级结构一级结构 不破坏。不破坏。 变性后的蛋白质在结构上虽有改变，但组成 成分和相对分子质量不变。 3 3、可逆变性、可逆变性 复性：复性：如果变性条件不是过于剧如果变性条件不是过于剧 烈，在适当条件下可烈，在适当条件下可恢复恢复活力活力。 不可逆的变性：不可逆的变性：随着变性时间的增加，随着变性时间的增加， 条件加剧、变性程度也加深，条件加剧、变性程度也加深，不能恢复不能恢复活活 力力。如：如：鸡蛋，大豆蛋白质
11、。鸡蛋，大豆蛋白质。 4 4、 影响蛋白质变性的因素影响蛋白质变性的因素 影响因素：影响因素：强酸、强碱、重金属盐、尿素、强酸、强碱、重金属盐、尿素、 胍、去污剂、有机溶剂、高温、射线、超声胍、去污剂、有机溶剂、高温、射线、超声 波、剧烈振荡或搅拌等。波、剧烈振荡或搅拌等。 稳定蛋白质结构的作用力稳定蛋白质结构的作用力 蛋白质结构稳定蛋白质结构稳定 疏水相互作用疏水相互作用 二硫键二硫键 空间相互作用空间相互作用 范德华力范德华力 氢氢 键键 静电相互作用静电相互作用 配位键配位键 （1 1）温度）温度 加热：加热：多数蛋白质在多数蛋白质在60606060以上开始变性，热变性通常不可以上开始变
12、性，热变性通常不可 逆，少数酶在逆，少数酶在pH6pH6pH6pH6以下变性时不发生二硫键交换，仍可复以下变性时不发生二硫键交换，仍可复 性性。 蛋白质蛋白质 热变性温度（热变性温度（） 蛋白质蛋白质 热变性温度（热变性温度（） ） 牛血清蛋白 65 -乳清蛋白 83 血红蛋白 67 -乳球蛋白 83 鸡蛋蛋白 76 大豆球蛋白 95 肌红蛋白 79 燕麦球蛋白 108 低温低温：主要是一些酶在冷冻条件下失活主要是一些酶在冷冻条件下失活 冻结使蛋白质周围的水与其结合状态发生变化，从而冻结使蛋白质周围的水与其结合状态发生变化，从而破破 坏了维持蛋白质构象的力坏了维持蛋白质构象的力。 大量的水结成
13、冰后，使得剩余水中的无机盐浓度大大提大量的水结成冰后，使得剩余水中的无机盐浓度大大提 高，高，局部高浓度的盐使蛋白质发生变性局部高浓度的盐使蛋白质发生变性。 某些蛋白质经过低温处理后发生某些蛋白质经过低温处理后发生可逆变性可逆变性，如有些酶（，如有些酶（L-L- 苏氨酸脱氨酶）在苏氨酸脱氨酶）在室温下比较稳定室温下比较稳定，而在，而在0 0时不稳定时不稳定。 某些蛋白质（某些蛋白质（11S 11S 大豆蛋白、麦醇溶蛋白、卵蛋白和乳蛋大豆蛋白、麦醇溶蛋白、卵蛋白和乳蛋 白）在白）在低温或冷冻低温或冷冻时发生时发生聚集和沉淀聚集和沉淀，当当温度回升至室温温度回升至室温 可再次溶解可再次溶解。 （2
14、 2 2 2）pHpHpHpH 大多数蛋白质在大多数蛋白质在pH4-10pH4-10比较稳定比较稳定，超过这个范围就会发超过这个范围就会发 生变性。生变性。 蛋白质在等电点时最稳定，溶解度最低。蛋白质在等电点时最稳定，溶解度最低。 蛋白质分子在蛋白质分子在极端碱性极端碱性pHpH环境下，比在极端酸环境下，比在极端酸 性性pHpH时更易伸长时更易伸长。因为碱性条件有利于部分埋藏。因为碱性条件有利于部分埋藏 在蛋白质分子内的在蛋白质分子内的羧基、酚羟基、巯基离子化羧基、酚羟基、巯基离子化， 结果使多肽链拆开，离子化基团自身暴露在水环结果使多肽链拆开，离子化基团自身暴露在水环 境中。境中。 pH p
15、H 引起的变性大多数是可逆的引起的变性大多数是可逆的。在某些情况。在某些情况 下，部分下，部分肽键水解肽键水解、天冬酰胺天冬酰胺和和谷氨酰胺谷氨酰胺脱酰胺脱酰胺、 碱性条件下碱性条件下二硫键的破坏二硫键的破坏或者或者聚集聚集等都将引起蛋等都将引起蛋 白质白质不可逆变性不可逆变性。 （3 3）有机溶剂有机溶剂 改变介质的介电常数改变介质的介电常数，从而使静电作用，从而使静电作用 力发生变化力发生变化； 破坏氢键破坏氢键，削弱削弱疏水疏水键；键； 结果：结果：导致分子内斥力增加，肽键伸展、导致分子内斥力增加，肽键伸展、 变性。变性。 （4 4）胍和尿素胍和尿素等等 尿素和胍的高浓度尿素和胍的高浓度(4(4- -8mol/L)8mol/L)水溶液能断裂氢水溶液能断裂氢 键，使蛋白质发生不同程度的变性。键，使蛋白质发生不同程度的变性。 同时，还可增大疏水氨基酸残基在水相中的溶同时，还可增大疏水氨基酸残基在水相中的溶 解度，降低疏水相互作用。解度，降低疏水相互作用。 尿素尿素 O O 胍胍 NHNH H H 2 2 N-C-NHN-C-NH 2 2 H H 2 2 N-C-NHN-C-NH 2 2 （5 5）某些）某些
