考研生化蛋白质PPT课件

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1、第三章第三章蛋白质（氨基酸）蛋白质（氨基酸）l第一节第一节 蛋白质通论蛋白质通论l第二节第二节 蛋白质组成蛋白质组成l第四章第四章 蛋白质结构蛋白质结构l第四节第四节 几种重要的蛋白质类型几种重要的蛋白质类型 l第五章第五章 蛋白质的性质蛋白质的性质l第六节第六节 蛋白质的结构和功能的关系蛋白质的结构和功能的关系蛋白质化学蛋白质化学蛋白质存在于所有蛋白质存在于所有的生物细胞中，是的生物细胞中，是构成生物体最基本构成生物体最基本的结构物质和功能的结构物质和功能物质。物质。蛋白质是生命活动蛋白质是生命活动的物质基础，它参的物质基础，它参与了几乎所有的生与了几乎所有的生命活动过程命活动过程。第一第一

2、节蛋白蛋白质通通论一、蛋白质化学研究史一、蛋白质化学研究史18381838年年 MullerMuller研究了血清、蛋清、蚕丝等物质的元素组成后研究了血清、蛋清、蚕丝等物质的元素组成后, , 发现它发现它 们均可以用们均可以用C C4040H H6262N N1010O O1212 来表示来表示, , 命名为命名为Protein (Protein (意为意为to to take the first place), take the first place),并发展成并发展成 基团基团 学说学说 1919世纪末世纪末 从蛋白质水解产物分离得到了从蛋白质水解产物分离得到了1313种氨基酸种氨基酸,

3、 , 基团学说消声匿迹基团学说消声匿迹19021902年年 FischerFischer同同HofmeisteHofmeiste时提出肽键理论时提出肽键理论19241924年年 Svedberg Svedberg 发明超离心机发明超离心机19301930年年代代 BergmannBergmann合成出只含合成出只含L L型氨基酸的多肽型氨基酸的多肽19501950年年 PaulingPauling提出蛋白质的二级结构的基本单位：提出蛋白质的二级结构的基本单位：-螺旋和螺旋和-折叠折叠19531953年年 SangerSanger确定了牛胰岛素的一级结构确定了牛胰岛素的一级结构19581958年

4、年 PerutzPerutz & & KendrewKendrew用用X X光衍射法确定了肌红蛋白的立体结构光衍射法确定了肌红蛋白的立体结构19611961年年 AnfinsenAnfinsen证明蛋白质的一级结构决定其立体结构证明蛋白质的一级结构决定其立体结构19801980年年代代 蛋白质工程的兴起蛋白质工程的兴起19971997年年 蛋白组研究的概念蛋白组研究的概念19991999年年 蛋白质芯片技术出现蛋白质芯片技术出现二、二、蛋白质的分类蛋白质的分类l1 1、依据蛋白质的外形分类、依据蛋白质的外形分类l按照蛋白质的外形可分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。l球状蛋白质：球状蛋白质：glob

5、ular proteinglobular protein外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。l纤维状蛋白质纤维状蛋白质：fibrous proteinfibrous protein分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质。2 2、依据蛋白质的组成分类、依据蛋白质的组成分类l按照蛋白质的组成，可以分为按照蛋白质的组成，可以分为: :l简单蛋白简单蛋白(simple protein) (simple protein) l结合蛋白结合蛋白(conjugated protein) (conjugated

6、 protein) （1 1）、）、简单蛋白简单蛋白l 又称为单纯蛋白质；又称为单纯蛋白质；这类蛋白质只含由这类蛋白质只含由 - -氨基酸组氨基酸组成的肽链成的肽链，不含其它成分。，不含其它成分。lA A、清蛋白和球蛋白：清蛋白和球蛋白：albumin and globulin广泛存在于广泛存在于动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易动物组织中。清蛋白易溶于水，球蛋白微溶于水，易溶于稀酸中。溶于稀酸中。lB B、谷蛋白谷蛋白( (glutelin) )和醇溶谷蛋白和醇溶谷蛋白( (prolamin) )：植物植物蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、稀碱中，后者可溶于蛋白，不溶于水，易溶于稀酸、

7、稀碱中，后者可溶于70708080乙醇中。乙醇中。lC C、精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。精蛋白和组蛋白：碱性蛋白质，存在与细胞核中。lD D、硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织硬蛋白：存在于各种软骨、腱、毛、发、丝等组织中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。中，分为角蛋白、胶原蛋白、弹性蛋白和丝蛋白。（2 2）、）、结合蛋白结合蛋白l由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成，由简单蛋白与其它非蛋白成分结合而成，lA A、色蛋白色蛋白：由简单蛋白与色素物质结合而成：由简单蛋白与色素物质结合而成。如血红蛋白、叶绿蛋白和细胞色素等。lB B、糖蛋白糖蛋白：由简单蛋白与糖类物

8、质组成：由简单蛋白与糖类物质组成。如细胞膜中的糖蛋白等。lC C、脂蛋白脂蛋白：由简单蛋白与脂类结合而成：由简单蛋白与脂类结合而成。 如血清-，-脂蛋白等。lD D、核蛋白核蛋白：由简单蛋白与核酸结合而成。：由简单蛋白与核酸结合而成。如细胞核中的核糖核蛋白等。lE、金属蛋白金属蛋白由蛋白质和金属组成，如：铁硫蛋白、细胞色素等。lF、磷蛋白磷蛋白由磷酸和蛋白质组成。如：胃蛋白酶、酪蛋白等。（2 2）、）、结合蛋白结合蛋白三、三、蛋白质的功能蛋白质的功能1、催化功能、催化功能 酶酶 （淀粉酶）（淀粉酶）2、调节功能、调节功能 激素（胰岛素）激素（胰岛素）3、运动功能、运动功能 肌球蛋白肌球蛋白4、

9、运输功能、运输功能 血红蛋白血红蛋白5、防御功能、防御功能 免疫球蛋白免疫球蛋白6、营养功能、营养功能 酪蛋白酪蛋白7、结构成分、结构成分 胶原蛋白胶原蛋白 8、支架作用、支架作用 微管蛋白微管蛋白9、异常功能、异常功能 甜蛋白（应乐果蛋白）甜蛋白（应乐果蛋白）返回第二节、蛋白质的组成一、元素组成一、元素组成l大量元素大量元素lC 5055%lH 6-8%lO 20-23%lN 15-18%lS 0-4%l微量元素lFeCuMnlZnCoMglI二、二、蛋白质的构蛋白质的构件单位件单位-氨基酸氨基酸l 除除甘甘氨氨酸酸和和脯脯氨氨酸酸外外，其其他他均均具具有有如如下下结结构构通式。通式。各种氨

10、基酸的区别在于侧链各种氨基酸的区别在于侧链R R基的不同。基的不同。2020种基种基本氨基酸按本氨基酸按R R的极性可分为非极性氨基酸、极性的极性可分为非极性氨基酸、极性性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。性氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。 -氨基酸氨基酸可变部可变部分分不变部不变部分分（一）、（一）、（一）、（一）、氨基酸的结构氨基酸的结构甘氨酸甘氨酸 Glycine 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine氨基酸的结构氨基酸的结构甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 V

11、aline脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline亚亚氨基酸氨基

12、酸氨基酸的结构氨基酸的结构甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine含硫氨基酸含硫氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构甘氨酸甘氨酸 Glycine 丙氨酸丙氨酸 Alanine缬氨酸缬氨酸 Valine亮氨酸亮氨酸 Leucine异亮氨酸异亮氨酸 Ileucine脯氨酸脯氨酸 Proline甲硫氨酸甲硫氨酸 Methionine半胱氨酸半胱氨酸 Cysteine 含硫氨基酸含硫氨基酸氨基酸的结氨基酸的结芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨

13、酸苯丙氨酸Phenylalanine氨基酸的结构氨基酸的结构芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸Tyrosine氨基酸的结构氨基酸的结构芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸Phenylalanine酪氨酸酪氨酸Tyrosine色氨酸色氨酸 Trytophan氨基酸的结构氨基酸的结构碱性碱性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine氨基酸的结构氨基酸的结构碱性碱性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine赖氨酸赖氨酸 Lysine氨基酸的结构氨基酸的结构碱性碱性氨基酸氨基酸精氨酸精氨酸 Arginine赖氨酸赖氨酸 Lysine组氨酸组氨酸 Hist

14、idine氨基酸的结构氨基酸的结构天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 酸性氨基酸酸性氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构天冬氨酸天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸谷氨酸 Glutamate酸性氨基酸酸性氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构丝氨酸丝氨酸 Serine 含羟基含羟基氨基酸氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构丝氨酸丝氨酸 Serine 苏氨酸苏氨酸 Threonine含羟基含羟基氨基酸氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸氨基酸的结构氨基酸的结构天冬酰胺天冬酰胺 Asparagine谷酰胺谷酰胺 Glutamine含酰胺氨基酸含酰胺氨基酸（二（

15、二）、）、几种重要的不常见氨基酸几种重要的不常见氨基酸l在在少少数数蛋蛋白白质质中中分分离离出出一一些些不不常常见见的的氨氨基基酸酸，通通常常称称为不常见蛋白质氨基酸。为不常见蛋白质氨基酸。l这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。l其其中中重重要要的的有有4-4-羟羟基基脯脯氨氨酸酸、5-5-羟羟基基赖赖氨氨酸酸、N-N-甲甲基基赖赖氨氨酸酸、和和3,5-3,5-二二碘碘酪酪氨氨酸酸等等。这这些些不不常常见见蛋蛋白白质质氨氨基酸的结构如下。基酸的结构如下。（三三）非非蛋蛋白白天天然然氨氨基基酸酸l高丝氨酸l高半胱氨酸l瓜氨酸l鸟氨酸（五）（五）

16、氨基酸的物理性质氨基酸的物理性质1、一般物理性质一般物理性质l 无色晶体，熔点较高（无色晶体，熔点较高（200200一一300300） ，水中溶解度各不同，取决于侧链。，水中溶解度各不同，取决于侧链。l 在紫外有特征吸收的仅三个芳香族的在紫外有特征吸收的仅三个芳香族的氨基酸氨基酸TrpTrp、TyrTyr、PhePhe, , 利用这一特点，利用这一特点，可以通过测定可以通过测定280280nmnm处的紫外吸收值的方处的紫外吸收值的方法对蛋白溶液进行定量。法对蛋白溶液进行定量。TrpTrp, , TyrTyr和和PhePhe的紫外吸收的紫外吸收2、氨基酸的旋光性、氨基酸的旋光性l除甘氨酸外，氨基

17、酸均含有一个手性除甘氨酸外，氨基酸均含有一个手性 - -碳原子，因此都具有旋光性碳原子，因此都具有旋光性。l比旋光度是氨基酸的重要物理常数之比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据一，是鉴别各种氨基酸的重要依据 3 3、氨基酸的构型氨基酸的构型L L型氨基酸型氨基酸 与与 D D型氨基酸型氨基酸L- amino acidD- amino acidL和D型氨基酸4、两性解离及等电点、两性解离及等电点（1 1） 氨基酸的离解性质氨基酸的离解性质 氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是是以游离的羧基或氨基形式存在，

18、而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化是以质子化(-NH(-NH3 3+ +) )形式存在，羧基是以形式存在，羧基是以离解状态离解状态(-COO(-COO- -) )存在存在l在在不不同同的的pHpH条条件件下下，两两性性离离子子的的状状态态也也随之发生变化。随之发生变化。PH1710净电荷+10-1正离子两性离子负离子等电点PI（2）、）、氨基酸的等电点氨基酸的等电点l 当当溶溶液液浓浓度度为为某某一一pHpH值值时时，氨氨基基酸酸分分子子中中所所含含的的- -NHNH3 3+ +和和-COO-COO- -数数目目正正好好相相等等，净净电电荷荷为为

19、0 0。这这一一pHpH值值即即为为氨氨基基酸酸的的等等电电点点，简简称称p pI I。在在等等电电点点时时，氨氨基基酸酸既既不不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态。l 等电点的计算等电点的计算 l 侧侧链链不不含含离离解解基基团团的的中中性性氨氨基基酸酸，其其等等电电点点是是它它的的p pK K1 1和和p pK K2 2的的算算术术平平均均值值：p pI I = = (p(pK K1 1 + + p pK K2 2 )/2 )/2 l 同同样样，对对于于侧侧链链含含有有可可解解离离基基团团的的氨氨基基酸酸，其其p pI I值也决定

20、于两性离子两边的值也决定于两性离子两边的p pK K值的算术平均值。值的算术平均值。l 酸性氨基酸：酸性氨基酸：p pI I = (p = (pK K1 1 + + p pK KR R-COO-COO- - )/2 )/2 l 硷性氨基酸：硷性氨基酸：p pI I = (p = (pK K2 2 + p + pK KR-NH2 R-NH2 )/2 )/2 （六）氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1-氨基参与的反应氨基参与的反应（ 1 1 1 1 ）与与与与甲甲甲甲醛醛醛醛发发发发生生生生羟羟羟羟甲甲甲甲基基基基化化化化反反反反应应应应用途用途：可以用来直接测定氨基酸的浓度。可以用来直接测定氨基酸

21、的浓度。（六）氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1-氨基参与的反应氨基参与的反应（ 2 2 ）与与与与亚亚亚亚硝硝硝硝酸酸酸酸反反反反应应应应用途用途：范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应范斯来克法定量测定氨基酸的基本反应。（六）氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1-氨基参与的反应氨基参与的反应（ 3 ）酰化反应用途用途：用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等用于保护氨基以及肽链的氨基端测定等。（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1-氨基参与的反应氨基参与的反应（ 4 4 ）烃烃基基化化反反应应用途用途：是鉴定多肽是鉴定多肽N-N-端氨基酸的重要方法端氨基酸的重要方法。（六）、氨基酸的化学性质氨基酸

22、的化学性质1-氨基参与的反应氨基参与的反应（ 5 5 ）生生成成西西佛佛碱碱的的反反应应用途用途：是多种酶促反应的中间过程。（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1-氨基参与的反应氨基参与的反应（ 6 6 ）脱脱氨氨基基和和转转氨氨基基反反应应用途用途：酶催化的反应。酶催化的反应。（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质 氨基酸与碱作用生成相应的盐。氨基酸的碱金属盐能溶于水,而重金属盐则不溶于水。2 -羧基参与的反应（ 1 1 ）成成盐盐反反应应用途用途：识别溶液食品等里有无重金属的存在（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1 11-氨基参与的反应氨基参与的反应（ 2 2 ）形形成成酯酯的

23、的反反应应用途用途：是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体是合成氨基酸酰基衍生物的重要中间体。2 -羧基参与的反应（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1 1（ 3 3 ）形形成成酰酰卤卤的的反反应应用途用途：这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应这是使氨基酸羧基活化的一个重要反应。2 -羧基参与的反应（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质（ 4 4 ）叠叠叠叠氮氮氮氮化化化化反反反反应应应应用途用途：常作为多肽合成活性中间体。常作为多肽合成活性中间体。2 -羧基参与的反应（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1 1（ 5 5 ）脱脱脱脱羧羧羧羧反反反反应应应应用途用途：酶催化的反应酶催化的反应

24、。2 -羧基参与的反应（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1 1( (1 1) )与与茚茚三三酮酮反反应应用途用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。常用于氨基酸的定性或定量分析。3-氨基和羧基共同参与的反应茚三茚三酮酮水合茚三酮水合茚三酮（六）、氨基酸的化学性质氨基酸的化学性质1 1（ 2 2 2 2 ）成成成成肽肽肽肽反反反反应应应应用途用途：是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。是多肽和蛋白质生物合成的基本反应。3-氨基和羧基共同参与的反应4侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）的性质的性质1作用：作用：这些反应可用于巯基的保护这些反应可用于巯基的保护。4

25、侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质(1)(1)巯基（巯基（-SH-SH）的性质的性质作用：作用：与金属离子的螯合性质可用于体内解毒与金属离子的螯合性质可用于体内解毒。4侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质(1) (1) 巯基（巯基（-SH-SH）的性质的性质作用：作用：可用于可用于比色法定量测定半胱氨酸的含量。硝基苯甲酸二硫化合物硝基苯甲酸二硫化合物(DTNB(DTNB)4侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质(1) (1) 巯基（巯基（-SH-SH）的性质的性质作用：作用：氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或端裂氧化还原反应可使蛋白质分子中二硫键形成或端裂。胱氨酸胱氨酸4侧侧链链基基团团

26、的的化化学学性性质质（2）羟基的性质羟基的性质1作用：可用于修饰蛋白质。作用：可用于修饰蛋白质。二异丙基氟磷酸二异丙基氟磷酸酯酯4侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质（3）咪唑基的性质咪唑基的性质组氨酸含有咪唑基，它的组氨酸含有咪唑基，它的p pK K2 2值为值为6.06.0，在生理条件下具有缓冲作用。在生理条件下具有缓冲作用。l组组氨氨酸酸中中的的咪咪唑唑基基能能够够发发生生多多种种化化学学反反应应。可可以以与与ATPATP发发生生磷磷酰酰化化反反应应，形形成成磷磷酸组氨酸，从而使酶活化。酸组氨酸，从而使酶活化。l组组氨氨酸酸的的咪咪唑唑基基也也能能发发生生烷烷基基化化反反应应。生生成成烷

27、烷基基咪咪唑唑衍衍生生物物，并并引引起起酶酶活活性性的的降低或丧失降低或丧失作用：作用：。4侧侧链链基基团团的的化化学学性性质质（4 4）甲硫基的性质）甲硫基的性质1作用：作用：。（七）、（七）、氨基酸的分离分析氨基酸的分离分析l1 1、分配柱层析、分配柱层析：支持剂是一些具有亲水性的不溶性物质，如纤维素、淀粉、硅胶等。l2 2、滤纸层析、滤纸层析：l3 3、薄层层析、薄层层析：l4 4、离子交换层析、离子交换层析：阴离子交换树脂-N(CH3)3OH，阳离子交换树脂-SO3Hl5 5、电泳电泳：（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l目前氨基酸的合成方法有目前氨基酸的合成方法有5 5

28、种：种：l（1 1）直接发酵法；）直接发酵法；l（2 2）添加前体发酵法；）添加前体发酵法；l（3 3）酶法；）酶法；l（4 4）化学合成法；）化学合成法；l（5 5）蛋白质水解提取法。）蛋白质水解提取法。l通通常常将将直直接接发发酵酵法法和和添添加加前前体体发发酵酵法法统统称为发酵法称为发酵法。合合成成方方法法（八）、（八）、氨基酸的合成氨基酸的合成l通过通过对菌株的诱变处理，产生的新对菌株的诱变处理，产生的新微生微生物某代谢物在体内积累，从而达到生产物某代谢物在体内积累，从而达到生产的目的。的目的。l直接发酵法以葡萄糖，氨等为原料。直接发酵法以葡萄糖，氨等为原料。l应用直接发酵法生产氨基酸

29、产量最大的应用直接发酵法生产氨基酸产量最大的是谷氨酸，其次是赖氨酸，其余可以生是谷氨酸，其次是赖氨酸，其余可以生产的品种有苏氨酸、异亮氨酸、结氨酸、产的品种有苏氨酸、异亮氨酸、结氨酸、精氨酸。组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜精氨酸。组氨酸、脯氨酸、鸟氨酸、瓜氨酸等。氨酸等。1 1、直直接接发发酵酵法法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l又称为微生物转化法。这种方法使用葡又称为微生物转化法。这种方法使用葡萄糖作为发酵碳源、能源，再添加特异萄糖作为发酵碳源、能源，再添加特异的前体物质，以避免氨基酸合成途径的的前体物质，以避免氨基酸合成途径的反馈抑制作用，经微生物作用将其有效反馈抑制作用，经

30、微生物作用将其有效地转化为目的氨基酸。地转化为目的氨基酸。l目前成功地用邻氨基苯甲酸作为前体，目前成功地用邻氨基苯甲酸作为前体，工业生产色氨酸；用甘氨酸作为前体工工业生产色氨酸；用甘氨酸作为前体工业化生产丝氨酸。业化生产丝氨酸。2 2添添加加前前体体发发酵酵法法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l用用微微生生物物产产生生的的酶酶作作催催化化剂剂，直直接接使使底底物物转转化化为为目目标标氨氨基基酸酸。具具有有工工艺艺简简单单，周周期期短短、耗耗能能低低、专专一一性性强强、收收率率高高等等特点。特点。3 3、酶酶法法 （八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l反丁烯二酸反丁烯

31、二酸 NHNH3 3 L-L-天冬氨酸天冬氨酸 3 3、酶酶法法l天冬氨酸酶 （八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成lL-天冬氨酸 H2OL-丙氨酸CO2 3 3、酶酶法法天冬氨酸-脱羧酶 （八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成 - -氯氯-L-L-丙氨酸丙氨酸H H2 2S-L-S-L-半胱氨酸半胱氨酸HClHCl3 3、酶酶法法半胱氨酸脱硫基酶半胱氨酸脱硫基酶 （八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l甘氨酸甘氨酸 甲醛甲醛 - L-L-丝氨酸丝氨酸 3 3、酶酶法法l丝氨酸转羟甲基酶丝氨酸转羟甲基酶（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成 甘氨酸甘氨酸

32、 乙醛乙醛 L-L-苏氨酸苏氨酸 3 3、酶酶法法苏氨酸醛缩酶苏氨酸醛缩酶（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成 醛与氢氰酸和氨反应得到氰氨化物，经水醛与氢氰酸和氨反应得到氰氨化物，经水解得到外消旋的氨基酸。解得到外消旋的氨基酸。4 4. .化化学学合合成成法法（1 1）StreckerStrecker合成法合成法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成 - -酮酸与氨作用，生成亚胺，再还原成酮酸与氨作用，生成亚胺，再还原成外消旋的氨基酸。外消旋的氨基酸。 4 4. .化化学学合合成成法法（2 2）还原氨化法）还原氨化法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成 此法是

33、先制得此法是先制得 - -溴代羧酸，再在封溴代羧酸，再在封管内或高压釜内和氨气反应得到外消旋管内或高压釜内和氨气反应得到外消旋氨基酸。氨基酸。 4 4. .化化学学合合成成法法（3 3） - -溴代羧酸氨化法溴代羧酸氨化法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l丙二酸酯经亚硝化、催化氢化得到乙酰氨基丙二酸酯。在不同反应条件下，可以进一步得到各种氨基酸 4 4、化化学学合合成成法法（4 4）丙二酸酯合成法）丙二酸酯合成法 a.a.a.a.乙酰氨基丙二酸酯合成法乙酰氨基丙二酸酯合成法乙酰氨基丙二酸酯合成法乙酰氨基丙二酸酯合成法 （八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l丙二酸酯溴

34、化后与邻苯二甲酰亚胺钾反应得到邻苯二甲酰亚胺基丙二酸酯。它作为中间体，可以进一步与多种试剂发生反应制得不同的氨基酸4 4. .化化学学合合成成法法（4 4）丙二酸酯合成法）丙二酸酯合成法B.B.B.B.溴代丙二酸酯合成法溴代丙二酸酯合成法溴代丙二酸酯合成法溴代丙二酸酯合成法 （八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l通通常常可可以以使使消消旋旋体体与与一一个个具具有有光光学学活活性性的的化化合合物物反反应应得得到到非非对对映映体体，然然后后利利用用二二者者的的物物理理或或化化学学性性质质的的不不同同进进行行分分离离。常常用用的的光光学学活活性性化化合合物物有有生生物物碱碱（如马钱子碱）

35、或有机酸（如酒石酸）等。（如马钱子碱）或有机酸（如酒石酸）等。lL-L-氨氨基基酸酸 + + 纯纯手手性性碱碱（或或酸酸） L-L-氨氨基基酸酸盐盐 分离分离lD-D-氨基酸氨基酸 D-D-氨基酸盐氨基酸盐5 5. .外外消消旋旋氨氨基基酸酸的的拆拆分分(1)(1)化学法化学法 （八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成5 5. .外外消消旋旋氨氨基基酸酸的的拆拆分分（2 2）酶解法）酶解法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l不对称加成途径不对称加成途径通过加成试剂（一般是加氢）的选择性加成而实现的合成途径,例如Corey法合成手性纯氨基酸6 6氨氨基基酸酸的的不不对对称称

36、合合成成 （1 1）应用不对称前体合成法）应用不对称前体合成法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l不对称取代途径不对称取代途径l通通过过试试剂剂（一一般般是是烷烷基基化化）的的选选择择性性取取代代而而实现的合成途径实现的合成途径6 6氨氨基基酸酸的的不不对对称称合合成成 （1 1）应用不对称前体合成法）应用不对称前体合成法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l此此法法的的关关键键是是制制备备一一种种具具有有特特殊殊空空间间结结构构的的加加氢氢催催化化剂剂，这这种种催催化化剂剂能能够够识识别别底底物物分分子子的的潜潜手手性性面面，使使氢氢原原子子只只能能从从一一个个方方

37、向向进进行行加加成成，得得到到光光学学纯纯异异构体。构体。6 6氨氨基基酸酸的的不不对对称称合合成成 （2 2）应用不对称催化剂合成法）应用不对称催化剂合成法（八）、（八）、氨基酸的化学合成氨基酸的化学合成l反应基本过程反应基本过程6 6氨氨基基酸酸的的不不对对称称合合成成 （2 2）应用不对称催化剂合成法）应用不对称催化剂合成法（九）（九）氨基酸的应用氨基酸的应用l1 1、医药工业、医药工业l 氨基酸输液氨基酸输液l 必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、亮必需氨基酸：苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸丙氨酸、蛋氨酸l 半必需氨基酸：精

38、氨酸、组氨酸是半必需氨基酸：精氨酸、组氨酸是幼儿所必需的。幼儿所必需的。治疗药剂治疗药剂l1 1，精氨酸：对治疗高氨血症、肝机能障碍等，精氨酸：对治疗高氨血症、肝机能障碍等疾病颇有效果；疾病颇有效果；l2 2，天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗，天冬氨酸：钾镁盐可用于恢复疲劳；治疗低钾症心脏病、肝病、糖尿病等。低钾症心脏病、肝病、糖尿病等。l3 3，半胱氨酸：能促进毛发的生长，可用于治，半胱氨酸：能促进毛发的生长，可用于治疗秃发症；甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎等；疗秃发症；甲酯盐酸盐可用于治疗支气管炎等；l组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于心绞痛，组氨酸：可扩张血管，降低血压，用于心绞痛，心

39、功能不全等疾病的治疗。心功能不全等疾病的治疗。2 2、化学工业、化学工业l维生素维生素B B6 6: :可采用丙氨酸或天冬氨酸为原料合成。可采用丙氨酸或天冬氨酸为原料合成。l叶酸：需要用谷氨酸为原料合成。叶酸：需要用谷氨酸为原料合成。l氨基酸表面活性剂：酰基谷氨酸钠、十六烷基氨基酸表面活性剂：酰基谷氨酸钠、十六烷基- -L-L-赖氨酰赖氨酰- -L-L-赖氨酸甲酯二盐酸、月桂酰赖氨酸甲酯二盐酸、月桂酰- -L-L-精氨酸乙酯盐酸等具有较强的抗菌杀菌活性，精氨酸乙酯盐酸等具有较强的抗菌杀菌活性，且无刺激性。且无刺激性。l聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作为合成皮聚合氨基酸：聚谷氨酸甲酯可用于作为合

40、成皮革的表面处理剂；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二革的表面处理剂；聚天冬氨酸或聚谷氨酸的二烷基酯与磷酸高级烷基酯结合得到化合物可作烷基酯与磷酸高级烷基酯结合得到化合物可作为可塑剂，稳定剂等为可塑剂，稳定剂等。3 3、食品工业、食品工业l营养强化剂；营养强化剂；l谷氨酸钠味精；谷氨酸钠味精；l天冬氨酸钠：可用于清凉饮料，能增加天冬氨酸钠：可用于清凉饮料，能增加清凉感并使香味浓厚爽口；清凉感并使香味浓厚爽口；l天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：甜味素天冬氨酰苯丙氨酸甲酯：甜味素APMAPM4 4、农业、农业l杀虫剂：刀豆氨酸、杀虫剂：刀豆氨酸、5-5-羟色氨酸可使南方毛虫羟色氨酸可使南方毛虫拒食而死；半胱氨酸可杀死

41、黄瓜蝇；甘氨酸乙拒食而死；半胱氨酸可杀死黄瓜蝇；甘氨酸乙酯衍生的二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀酯衍生的二硫代磷酸盐具有较强的杀蚜虫和杀螨效果；螨效果；l杀菌剂：杀菌剂：N-N-月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病；月桂酰缬氨酸可作为治疗稻瘟病； -1-1，4 4环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟环己二烯丙氨酸能抑制黑穗病毒、稻瘟病等；病等；l除草剂：如除草剂：如N-3,4N-3,4二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯二氮丙氨酸，硫代氨基酸酯等；等；5 5、化妆品工业、化妆品工业l氨基酸能调节皮肤氨基酸能调节皮肤pHpH的变动，对细菌的的变动，对细菌的防护作用，也可作为皮肤、毛发的营养防护作用，也可作为皮肤、毛发

42、的营养成分，增加皮肤、毛发的光泽。成分，增加皮肤、毛发的光泽。l防止皮肤干燥的自然保湿因子的主要成防止皮肤干燥的自然保湿因子的主要成分是甘氨酸、羟基丁氨酸、丙氨酸、天分是甘氨酸、羟基丁氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸等游离氨基酸。冬氨酸、丝氨酸等游离氨基酸。l在化妆品中添加天冬氨酸或其衍生物以在化妆品中添加天冬氨酸或其衍生物以及一些维生素，可防止皮肤老化。及一些维生素，可防止皮肤老化。返回第四章、蛋白质的结构 一、一、 肽肽l一个氨基酸的氨基与另一个一个氨基酸的氨基与另一个l氨基酸的羧基之间失水形成氨基酸的羧基之间失水形成l的酰胺键称为的酰胺键称为肽键，l所形成的化合物称为所形成的化合物称为肽肽

43、。l由两个氨基酸组成的肽称由两个氨基酸组成的肽称l为为二肽二肽，由多个氨基酸组成，由多个氨基酸组成l的肽则称为的肽则称为多肽多肽。l组成多肽的氨基酸单元称为组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基氨基酸残基。l通常在多肽链的一端含有一个游离的通常在多肽链的一端含有一个游离的 - -氨基，氨基，称为氨基端或称为氨基端或N-N-端；在另一端含有一个游离的端；在另一端含有一个游离的 - -羧基，称为羧基端或羧基，称为羧基端或C-C-端。端。l氨基酸的顺序是从氨基酸的顺序是从N-N-端的氨基酸残基开始，以端的氨基酸残基开始，以C-C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五端氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述

44、五肽可表示为：肽可表示为：l Ser-Val-Ser-Val-Tyr-Asp-GlnTyr-Asp-Gln ( ( ( (一）、一）、一）、一）、肽键及肽平面肽键及肽平面l肽肽键键的的特特点点是是氮氮原原子子上上的的孤孤对对电电子子与与羰羰基基具具有有明显的共轭作用。明显的共轭作用。l组成肽键的原子处于同一平面。组成肽键的原子处于同一平面。1 1、肽键、肽键l肽肽键键中中的的C-NC-N键键具具有有部部分分双键性质，不能自由旋转。双键性质，不能自由旋转。l在大多数情况下，以反式在大多数情况下，以反式结构存在。结构存在。2、肽的结构肽的结构l肽肽的的二二面面角角 3 3、天然存在的重要多肽、天然

45、存在的重要多肽l在生物体中，多肽最重要的存在形式是在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。作为蛋白质的亚单位。l但是，也有许多分子量比较小的多肽以但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽。殊的生理功能，常称为活性肽。l如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。+H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-COO- +H3N-Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-COO- Met-脑啡肽脑啡肽 Leu-脑啡肽脑啡

46、肽llL-Leu-D-Phe-L-Pro-L-ValllL-OrnL-OrnllL-Val-L-Pro-D-Phe-L-Leull短杆菌肽短杆菌肽S(S(环十肽环十肽) )l由由细细菌菌分分泌泌的的多多肽肽，有有时时也也都都含含有有D-D-氨氨基基酸酸和和一一些些不不常常见见氨氨基基酸酸，如如鸟鸟氨氨酸酸（OrnithineOrnithine, , 缩写为缩写为 OrnOrn）。）。二、二、 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构l（一）、（一）、蛋白质的一蛋白质的一级结构级结构 (Primary structure) )l包括组成蛋白质的多肽包括组成蛋白质的多肽链数目链数目. .l多肽链的氨基酸顺

47、序，多肽链的氨基酸顺序，l以及多肽链内或链间二以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。硫键的数目和位置。l其中最重要的是多肽链其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。白质生物功能的基础。蛋白质和肽的区别蛋白质和肽的区别l1、蛋白质分子量大、蛋白质分子量大 （最小为（最小为5700道尔顿）道尔顿）l2、蛋白质为直链分子，肽可以是直链分子，、蛋白质为直链分子，肽可以是直链分子，l 也可以是分支分子，也可以是环状分子。也可以是分支分子，也可以是环状分子。l3、蛋白质在溶液中构象稳定，肽在溶液中、蛋白质在溶液中构象稳定，肽在溶液中有构象漂移现象。有构象漂移现象。l

48、4、蛋白质分子中仅含、蛋白质分子中仅含L-氨基酸，而肽中氨基酸，而肽中D-含氨基酸。含氨基酸。（二）、蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定l 蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从学研究的基础。自从19531953年年F.SangerF.Sanger测测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。l蛋白质一级结构的测定的战略：蛋白质一级结构的测定的战略：l片段重叠法片段重叠法l(1)(1)、样品必需纯（、样品必需纯（97%97%以上）；以上）；l(2)

49、(2)、知道蛋白质的分子量；、知道蛋白质的分子量；l(3)(3)、知道蛋白质由几个亚基组成；、知道蛋白质由几个亚基组成；l(4)(4)、测定蛋白质的氨基酸组成；并根、测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数。据分子量计算每种氨基酸的个数。l(5)(5)、测定水解液中的氨量，计算酰胺、测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。的含量。1 1、测定蛋白质一级结构的要求、测定蛋白质一级结构的要求2、测定步骤、测定步骤l(1)、多肽链的拆分。多肽链的拆分。l由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进行拆分。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定2、测定步

50、骤、测定步骤l(1)、多肽链的拆分多肽链的拆分。l几条多肽链借助非共价键连接在一起，几条多肽链借助非共价键连接在一起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；可用体，烯醇化酶为二聚体；可用8mol/L8mol/L尿尿素或素或6 6mol/Lmol/L盐酸胍处理，即可分开多肽盐酸胍处理，即可分开多肽链链( (亚基亚基).).蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定(1)(1)、多肽链的拆分、多肽链的拆分 几条多肽链借助共价键连接在一起，几条多肽链借助共价键连接在一起，如：胰岛素，可用过甲酸氧化法或如：胰岛素

51、，可用过甲酸氧化法或-巯基乙醇还原法。巯基乙醇还原法。2、测定步骤、测定步骤l(2)、测定蛋白质分子中多肽链的数目测定蛋白质分子中多肽链的数目。l通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即可确定多肽白质分子量之间的关系，即可确定多肽链的数目。链的数目。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定2、测定步骤、测定步骤l(3)、二硫键的断裂二硫键的断裂l几条多肽链通过二硫键交联在一起。可几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在可用在可用8mol/L8mol/L尿素或尿素或6 6mol/Lmol/L盐酸胍存在盐酸胍存

52、在下，下，用过量的用过量的 - -巯基乙醇处理，使二硫巯基乙醇处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。生成的巯基，以防止它重新被氧化。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定2、测定步骤、测定步骤l可以通过加入盐酸胍方法解离多肽链之间的非共价力；应用过甲酸氧化法或巯基还原法拆分多肽链间的二硫键。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定1作用：作用：这些反应可用于巯基的保护这些反应可用于巯基的保护。巯巯基基（ - -S SH H ）的的保保护护l

53、(4)(4)、测测定每条多定每条多肽链的氨肽链的氨基酸组成，基酸组成，并计算出并计算出氨基酸成氨基酸成分的分子分的分子比；比；蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定2、测定步骤、测定步骤l( (5 5) )、分析多肽链的、分析多肽链的N-N-末端和末端和C-C-末端。末端。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定l多肽链端基氨基酸分为两类：多肽链端基氨基酸分为两类：N-N-端氨基端氨基酸酸(amino-terminal)(amino-terminal)和和C-C-端氨基酸。端氨基酸。l在肽链氨基酸顺序分析中，最重

54、要的是在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是N-N-端氨基酸分析法。端氨基酸分析法。( (6 6) )末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定lSanger法。2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（DNP）。l在酸性条件下水解，得到黄色DNP-氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。( (6 6) )末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定、 二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFBDNFB）法法l在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与N-N-端氨端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰基

55、酸的游离氨基作用，得到丹磺酰- -氨基酸。氨基酸。l此法的优点是丹磺酰此法的优点是丹磺酰- -氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到以达到1 1 1010-9-9molmol。( (6 6) )末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定 、丹磺酰氯法、丹磺酰氯法l此法是多肽链C-端氨基酸分析法。多肽与肼在无水条件下加热，C-端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与C-端氨基酸分离。( (6 6) )末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定、 肼解法肼解法l氨肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的氨肽酶是一种肽链外切酶，

56、它能从多肽链的N-N-端逐个的向里水解。端逐个的向里水解。l根基不同的反应时间测出酶水解所释放出的根基不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，按反应时间和氨基酸残氨基酸种类和数量，按反应时间和氨基酸残基释放量作动力学曲线，从而知道蛋白质的基释放量作动力学曲线，从而知道蛋白质的N-N-末端残基顺序。末端残基顺序。l最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮最常用的氨肽酶是亮氨酸氨肽酶，水解以亮氨酸残基为氨酸残基为N-N-末端的肽键速度最大。末端的肽键速度最大。( (6 6) )末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定、氨肽酶法氨肽酶法l羧肽酶是一种肽链外切酶，它能从多肽链的羧肽酶是一种肽链外切酶

57、，它能从多肽链的C-C-端逐个的水解。根基不同的反应时间测出端逐个的水解。根基不同的反应时间测出酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而酶水解所释放出的氨基酸种类和数量，从而知道蛋白质的知道蛋白质的C-C-末端残基顺序。末端残基顺序。l目前常用的羧肽酶有四种：目前常用的羧肽酶有四种：A,B,CA,B,C和和Y Y；A A和和B B来自胰脏；来自胰脏；C C来自柑桔叶；来自柑桔叶；Y Y来自面包酵母。来自面包酵母。l羧肽酶羧肽酶A A能水解除能水解除Pro,ArgPro,Arg和和LysLys以外的所有以外的所有C-C-末端氨基酸残基；末端氨基酸残基；B B只能水解只能水解ArgArg和和LysL

58、ys为为C-C-末末端残基的肽键。端残基的肽键。( (6 6) )末末端端基基氨氨基基酸酸测测定定、羧肽酶法羧肽酶法2、测定步骤、测定步骤l( (7 7) )、多肽链断裂成多个肽段，可采用、多肽链断裂成多个肽段，可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。其分离开来。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定l 、酶解法、酶解法: :l胰蛋白酶胰蛋白酶 水解水解LysLys ArgArg羧基形成的肽键。羧基形成的肽键。 l糜蛋白酶糜蛋白酶 水解水解

59、TyrTyr PhePhe TrpTrp羧基形成的肽键羧基形成的肽键。l胃蛋白酶胃蛋白酶 水解肽键的两侧水解肽键的两侧AAAA均为疏水性均为疏水性AA.AA.l金黄色葡萄球菌菌蛋白酶金黄色葡萄球菌菌蛋白酶 水解水解GluGlu Asp Asp羧基羧基形成的肽键。形成的肽键。l梭状芽孢杆菌蛋白酶梭状芽孢杆菌蛋白酶 水解水解ArgArg羧基形成的肽羧基形成的肽键。键。l羧肽酶羧肽酶 从羧基端开始逐一水解从羧基端开始逐一水解AAAA的酶的酶l氨肽酶氨肽酶 从氨基端开始逐一水解从氨基端开始逐一水解AAAA的酶的酶( ( ( (7 7 7 7) ) ) )多多多多肽肽肽肽链链链链的的的的选选选选择择择择

60、性性性性降降降降解解解解l 、化学法：、化学法：(Cyanogen bromide)l溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸的羧基溴化氰水解法，它能选择性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽键。所形成的肽键。( ( ( (7 7 7 7) ) ) )多多多多肽肽肽肽链链链链的的的的选选选选择择择择性性性性降降降降解解解解2、测定步骤、测定步骤l( (8 8) )、测定每个肽段的氨基酸顺序。、测定每个肽段的氨基酸顺序。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定lEdmanEdman （苯异硫氰酸酯法）苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺序分析法实际上氨基酸顺序分析法实际上

61、也是一种也是一种N-N-端分析法。此法的特点是能够不断重复端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链循环，将肽链N-N-端氨基酸残基逐一进行标记和解离。端氨基酸残基逐一进行标记和解离。( (8 8) ) E E E Ed d d dm m m ma a a an n n n氨氨氨氨基基基基酸酸酸酸顺顺顺顺序序序序分分分分析析析析法法法法2、一般测定步骤、一般测定步骤( (9 9) )、确定肽段在多肽链中的次序确定肽段在多肽链中的次序。 利用两套或多套肽段的氨基酸顺序利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序。的氨基酸顺序。

62、蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定2、一般测定步骤、一般测定步骤(9)(9)、确定原多肽链中二硫键的位置确定原多肽链中二硫键的位置。蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质一一一一级级级级结结结结构构构构的的的的测测测测定定定定l一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键的多肽链，的多肽链，l再利用双向电泳技术分离出各个肽段，再利用双向电泳技术分离出各个肽段，用过甲酸处理后，将每个肽段进行组成用过甲酸处理后，将每个肽段进行组成及顺序分析，及顺序分析，l然后同其它方法分析的肽段进行比较，然后同其它方法分析的肽段进行比较，确定二硫键的位置。确

63、定二硫键的位置。( (1 10 0) )二二硫硫键键位位置置的的确确定定第五章、蛋白质空间结构第五章、蛋白质空间结构一、一、蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构l蛋白质的二级蛋白质的二级(Secondary)(Secondary)结结构是指肽链的主链构是指肽链的主链( (骨架链骨架链) )在在空间的排列空间的排列, ,或规则的几何走或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形链主链的构象及链内或链间形成的氢键。成的氢键。l主要有主要有 - -螺旋、螺旋、 - -折叠、折叠、 - -转转角、随机卷曲。角、随机卷曲。（一一一一）蛋蛋白白质质的的二二级级结

64、结构构1 1、 - -螺旋螺旋 -helix-helixl在在 - -螺旋中肽平面的键长和键角一定；螺旋中肽平面的键长和键角一定；l肽键的原子排列呈反式构型；肽键的原子排列呈反式构型；l相邻的肽平面构成两面角；相邻的肽平面构成两面角；l多肽链中的各个肽平面围绕多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为即螺距为0.54nm,0.54nm,含含3.63.6个氨个氨基酸残基；两个氨基酸之间基酸残基；两个氨基酸之间的距离为的距离为0.15nm;0.15nm;l肽链内形成氢键，氢键的取肽链内形成氢键，氢键的取向几乎

65、与轴平行，第一个氨向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的基酸残基的酰胺基团的-CO-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基与第四个氨基酸残基酰胺基团的基团的- -NHNH基形成氢键。基形成氢键。l蛋白质分子为右手蛋白质分子为右手 - -螺旋。螺旋。（1 1）、）、 - -螺旋螺旋 - -螺旋螺旋（2）、稳定 - -螺旋的力螺旋的力l氢键第第n个个AA(NH)与第与第n-4个个 AA(CO)形成氢键，形成氢键，环内原子数环内原子数13。（3 3） - -螺旋的类型螺旋的类型左手左手 - - - -螺旋螺旋螺旋螺旋 右手右手 - - - -螺旋螺旋螺旋螺旋Pauling预测的三种螺旋结构预测的三种螺

66、旋结构3.010 helix16 helix helixl - -折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。接近垂直。l - -折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。条肽链的方向相反。2 2、 - -折叠折叠（1）、反平行）、反

67、平行折叠折叠(2)(2)、平行、平行折叠折叠（3）、维持）、维持折叠的力折叠的力l氢键：氢键：折叠允许所有的氨基氢和羰基折叠允许所有的氨基氢和羰基氧之间形成氢键。氧之间形成氢键。3 3、 - -转角转角 -turn-turnl在在 - -转角部分，由四个转角部分，由四个氨基酸残基组成氨基酸残基组成; ;l弯曲处的第一个氨基酸弯曲处的第一个氨基酸残基的残基的 -C=O -C=O 和第四个和第四个残基的残基的 N-H N-H 之间形成之间形成氢键，形成一个不很稳氢键，形成一个不很稳定的环状结构。定的环状结构。l这类结构主要存在于球这类结构主要存在于球状蛋白分子中。状蛋白分子中。4、随机卷曲随机卷曲

68、也称无规卷曲，人们尚随机卷曲也称无规卷曲，人们尚 未未 未发现其规律，但随机卷曲往往和蛋未发现其规律，但随机卷曲往往和蛋白质的功能有关白质的功能有关四、四、超二级结构的类型超二级结构的类型 超二级结构超二级结构 蛋白质多肽链一级结构中相邻蛋白质多肽链一级结构中相邻的二级结构在形成空间结构时彼此靠近，的二级结构在形成空间结构时彼此靠近，形成二级结构的聚集体。形成二级结构的聚集体。主要有以下几种类型主要有以下几种类型 、： 1、在蛋白质中在蛋白质中(Rossmann折叠折叠) - sheet 模式之一模式之一折叠在蛋白质中的不同形式折叠在蛋白质中的不同形式-sheet模式之一模式之一-sheet模

69、式之二模式之二 - sheet 模式之三模式之三2、结构域、结构域(domain)在空间上相对独立在空间上相对独立免疫球蛋白免疫球蛋白蛋白质亚基结构中明显分开的紧密蛋白质亚基结构中明显分开的紧密球状结构区域球状结构区域二二蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构l 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构( (Tertiary Structure) )是指在二级结构基础上，肽链是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。链构象在内的特征三维结构。l维系这种特定结构的力

70、主要有氢键、疏维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。用。血红蛋白的三级结构血红蛋白的三级结构l血红蛋白由一条血红蛋白由一条153个氨基酸组成的肽链和一个氨基酸组成的肽链和一个血红素辅基组成。个血红素辅基组成。l分子量为分子量为17800。l二级结构形成八段螺旋，分别为二级结构形成八段螺旋，分别为A、B、C、D、E、F、G、H，每段螺旋包含每段螺旋包含7-8个氨基酸，最个氨基酸，最长的有长的有23个氨基酸。个氨基酸。E7（第第64His）和）和F8（第第93Hi

71、s）和血红素连接。形成一个致密的球状和血红素连接。形成一个致密的球状结构。疏水结构。疏水AA位于分子内部，亲水位于分子内部，亲水AA位于分位于分子表面。子表面。三、三、蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构l蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构(Quaternary Structure)是指是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。作用关系。l这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基这种蛋白质分

72、子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位（或亚单位（Subunit），它一般由一条肽链构它一般由一条肽链构成，无生理活性；成，无生理活性；l维持亚基之间的化学键主要是疏水力。维持亚基之间的化学键主要是疏水力。l由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；白；1、四级四级结构结构的结的结构模构模型型2、四级缔合在结构和功能上的优越性、四级缔合在结构和功能上的优越性l增强结构的稳定性增强结构的稳定性l提高遗传经济性和效率提高遗传经济性和效率l使催化基团汇集在一起使催化基团汇集在一起l具有协同性和别构效应具有协同性和别构效应两个亚基的结构两个亚基的结构返回作用力作

73、用力作用力作用力 破坏因子破坏因子破坏因子破坏因子氢键氢键氢键氢键： -螺旋，螺旋，-折叠折叠 尿素，盐酸胍尿素，盐酸胍尿素，盐酸胍尿素，盐酸胍疏水作用：疏水作用：疏水作用：疏水作用： 形成球蛋白的核心形成球蛋白的核心 去垢剂，有机溶剂去垢剂，有机溶剂去垢剂，有机溶剂去垢剂，有机溶剂Van Van derder WaalsWaals力力力力：稳定紧密堆积的集团和原子稳定紧密堆积的集团和原子离子键离子键离子键离子键：稳定稳定-螺旋，螺旋，三、四级结构三、四级结构 酸、碱酸、碱酸、碱酸、碱二硫键二硫键二硫键二硫键：稳定三、四级结构稳定三、四级结构 还原剂还原剂还原剂还原剂配位键配位键配位键配位键：

74、与金属离子的结合与金属离子的结合 螯合剂螯合剂螯合剂螯合剂 EDTAEDTA四、维持蛋白质空间构象的作用力四、维持蛋白质空间构象的作用力H H2 2NC(:NH)NHNC(:NH)NH2 2 HClHCl稳定蛋白质的作用力稳定蛋白质的作用力1 1、共价键、共价键l蛋白质分子中的共价键有肽键和二硫键。蛋白质分子中的共价键有肽键和二硫键。是生物大分子分子之间最强的作用力，是生物大分子分子之间最强的作用力，化学物质（药物、毒物等）可以与生物化学物质（药物、毒物等）可以与生物大分子（受体蛋白或核酸）构成共价键，大分子（受体蛋白或核酸）构成共价键，共价键除非被体内的特异性酶催化断裂共价键除非被体内的特异

75、性酶催化断裂以外，很难恢复原形，是不可逆过程，以外，很难恢复原形，是不可逆过程，对酶来讲就是不可逆抑制作用。对酶来讲就是不可逆抑制作用。2 2、非共价键、非共价键 l生生物物体体系系中中分分子子识识别别的的过过程程不不仅仅涉涉及及到到化化学学键键的的形形成成，而而且且具具有有选选择择性性的的识识别别。共共价价键键存存在在于于一一个个分分子子或或多多个个分分子子的的原原子子之之间间，决决定定分分子子的的基基本本结结构构，是是分分子子识别的一种方式。识别的一种方式。l而而非非共共价价键键（又又称称为为次次级级键键或或分分子子间间力力）决决定定生生物物大大分分子子和和分分子子复复合合物物的的高高级级

76、结结构，在分子识别中起着关键的作用。构，在分子识别中起着关键的作用。1)1)、静电作用、静电作用 l静静电电作作用用是是指指荷荷电电基基团团、偶偶极极以以及及诱诱导导偶极之间的各种静电吸引力。偶极之间的各种静电吸引力。l酶酶、核核酸酸、生生物物膜膜、蛋蛋白白质质等等生生物物大大分分子子的的表表面面都都具具有有可可电电离离的的基基团团和和偶偶极极基基团团存存在在，很很容容易易与与含含有有极极性性基基团团的的底底物物或抑制剂等生成离子键和其它静电作用或抑制剂等生成离子键和其它静电作用（1)1)离子键离子键 l生生物物大大分分子子表表面面的的带带电电基基团团可可以以与与药药物物或或底底物物分分子子的

77、的带带电电基基团团形形成成离离子子键键。这这种键可以解离。种键可以解离。(2)(2)离子偶极作用离子偶极作用 l药药物物分分子子和和受受体体分分子子中中O O、S S、N N和和C C原原子子的的电电负负性性均均不不相相等等，这这些些原原子子形形成成的的键键由由于于电电负负性性差差值值可可以以产产生生偶偶极极现现象象。这这种种偶偶极极部部分分与与永永久久电电荷荷可可以以形成静电作用形成静电作用. .l离子离子- -偶极相互作用一般比离子键小得多，键能偶极相互作用一般比离子键小得多，键能与距离的平方差成反比，由于偶极矩是个向量，与距离的平方差成反比，由于偶极矩是个向量，电荷与偶极的取向会影响药物

78、电荷与偶极的取向会影响药物- -受体的作用强度。受体的作用强度。如普鲁卡因及其衍生物的局部麻醉作用与酯羰基如普鲁卡因及其衍生物的局部麻醉作用与酯羰基的偶极性质有关。的偶极性质有关。 (3)(3)偶极偶极- -偶极相互作用偶极相互作用 l两两个个原原子子的的电电负负性性不不同同，产产生生价价键键电电子子的的极极化化作作用用，成成为为持持久久的的偶极两个偶极间的作用。偶极两个偶极间的作用。l偶偶极极偶偶极极相相互互作作用用的的大大小小，取取决决于于偶偶极极的的大大小小、它它们们之之间间的的距距离离和和相相互互位位置置。这这种种相相互互作作用用在在水溶液中普遍存在。水溶液中普遍存在。l它它的的作作用

79、用强强度度比比离离子子偶偶极极作作用用小小，但但比比偶偶极极诱诱导导偶偶极极作作用用大大。这这种种作作用用对对药药物物受受体体相相互互作作用用的特异性和立体选择性非常重要的特异性和立体选择性非常重要2)2)、氢键、氢键 l氢键的形成氢键的形成 氢键是由两个负电性原子对氢原子氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电引力所形成，是一种特殊形式的偶极的静电引力所形成，是一种特殊形式的偶极偶极键。它是质子给予体偶极键。它是质子给予体X-HX-H和质子接受体和质子接受体Y Y之之间的一种特殊类型的相互作用。间的一种特殊类型的相互作用。 l氢键的大小和方向氢键的大小和方向 氢键的键能比共价键弱，比氢键的键能比

80、共价键弱，比范德华力强，在生物体系中为范德华力强，在生物体系中为8.48.433.4kj/mol(2-8kcal/mol)33.4kj/mol(2-8kcal/mol)。键长为键长为0.250.250.31nm0.31nm，比共价键短。氢键的方向用键角表示，比共价键短。氢键的方向用键角表示，是指是指XHXH与与HYHY之间的夹角，一般为之间的夹角，一般为180180 250250 。 3). 3). 范德华力范德华力 l这这是是一一种种普普遍遍存存在在的的作作用用力力，是是一一个个原原子子的的原原子子核核吸吸引引另另一一个个原原子子外外围围电电子子所所产产生生的的作作用用力力。它是一种比较弱的

81、、非特异性的作用力。它是一种比较弱的、非特异性的作用力。l这这种种作作用用力力非非常常依依赖赖原原子子间间的的距距离离，当当相相互互靠靠近近到到大大约约0.40.40.6nm(40.6nm(46A6A ) )时时，这这种种力力就就表现出较大的集合性质。表现出较大的集合性质。l范范德德华华力力包包括括引引力力和和排排斥斥力力，其其中中作作用用势势能能与与1/R1/R6 6成成正正比比的的三三种种作作用用力力（静静电电力力、诱诱导导力力和和色散力）通称为范德华引力。色散力）通称为范德华引力。4)4)、疏水作用、疏水作用 l疏水作用是指极性基团间的静电疏水作用是指极性基团间的静电力和氢键使极性基团倾

82、向于聚集力和氢键使极性基团倾向于聚集在一起，因而排斥疏水基团，使在一起，因而排斥疏水基团，使疏水基团相互聚集所产生的能量疏水基团相互聚集所产生的能量效应和熵效应。效应和熵效应。l蛋白质和酶的表面通常具有极性蛋白质和酶的表面通常具有极性链或区域，这是由构成它们的氨链或区域，这是由构成它们的氨基酸侧链上的烷基链或苯环在空基酸侧链上的烷基链或苯环在空间上相互接近时形成的。间上相互接近时形成的。l高分子的蛋白质可形成分子内疏高分子的蛋白质可形成分子内疏水链、疏水腔或疏水缝隙，可以水链、疏水腔或疏水缝隙，可以稳定生物大分子的高级结构。稳定生物大分子的高级结构。 返回第六章、几种重要的蛋白质类型第六章、几

83、种重要的蛋白质类型 l一纤维状蛋白一纤维状蛋白 l 纤维状蛋白质纤维状蛋白质(fibrous protein)(fibrous protein)广泛地分广泛地分布于脊椎和无脊椎动物体内，它是动物体的基布于脊椎和无脊椎动物体内，它是动物体的基本支架和外保护成分，本支架和外保护成分， 占脊推动物体内蛋白占脊推动物体内蛋白质总量的一半成一半以上。质总量的一半成一半以上。l这类蛋白质外形呈纤维状或细棒状，分子轴比这类蛋白质外形呈纤维状或细棒状，分子轴比( (长轴短轴长轴短轴) )大于大于1()(1()(小于：小于：1010的为球状蛋白的为球状蛋白质质) )。分子是有规则的线型结构，这与其多肤。分子是有

84、规则的线型结构，这与其多肤链的有规则二级结构有关，而有规则的线型二链的有规则二级结构有关，而有规则的线型二级结构是它们的氨基酸顺序的规则性反映。级结构是它们的氨基酸顺序的规则性反映。二、二、纤维状蛋白质的类型纤维状蛋白质的类型l纤维状蛋白质可分为不溶性纤维状蛋白质可分为不溶性( (硬蛋白硬蛋白) )和和可溶性二类，前者有角蛋白、胶原蛋白可溶性二类，前者有角蛋白、胶原蛋白和弹性蛋白等；和弹性蛋白等；l后者有肌球蛋白和纤维蛋白原等，后者有肌球蛋白和纤维蛋白原等，但不但不包括微管包括微管(microtubule)(microtubule)、肌动蛋白细丝肌动蛋白细丝( (actinactin fila

85、ment) filament)或鞭毛或鞭毛( flagella)( flagella)，它们是球状蛋白质的长向聚集体它们是球状蛋白质的长向聚集体(aggregate)(aggregate)。1 1、角蛋白、角蛋白 KeratinKeratinl角蛋白广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物，角蛋白广泛存在于动物的皮肤及皮肤的衍生物，如毛发、甲、角、鳞和羽等，属于结构蛋白。如毛发、甲、角、鳞和羽等，属于结构蛋白。角蛋白中主要的是角蛋白中主要的是 - -角蛋白。角蛋白。l - -角蛋白主要由角蛋白主要由 - -螺旋构象的多肽链组成。一螺旋构象的多肽链组成。一般是由三条右手般是由三条右手 - -螺旋肽链形

86、成一个原纤维，螺旋肽链形成一个原纤维，原纤维的肽链之间有二硫键交联以维持其稳定原纤维的肽链之间有二硫键交联以维持其稳定性性l例如毛的纤维是由多个原纤维平行排列，并由例如毛的纤维是由多个原纤维平行排列，并由氢键和二硫键作为交联键将它们聚集成不溶性氢键和二硫键作为交联键将它们聚集成不溶性的蛋白质。的蛋白质。l - -角蛋白的伸缩性能很好，当角蛋白的伸缩性能很好，当 - -角蛋白被过度角蛋白被过度- -拉伸时，则氢键被破坏而不能复原。此时拉伸时，则氢键被破坏而不能复原。此时 - -角蛋白转变成角蛋白转变成 - -折叠结构，称为折叠结构，称为 - -角蛋白。角蛋白。毛发的结构毛发的结构l一根毛发周围是

87、一层鳞状一根毛发周围是一层鳞状细胞细胞( (scaIescaIe cell) cell)，中间中间为皮层细胞为皮层细胞(cortical (cortical celIcelI) )。皮层细胞横截面皮层细胞横截面直径约为直径约为2020 m m。在这些在这些细胞中，大纤维沿轴向排细胞中，大纤维沿轴向排列。所以一根毛发具有高列。所以一根毛发具有高度有序的结构。度有序的结构。l毛发性能就决定于毛发性能就决定于 螺螺旋结构以及这样的组织方旋结构以及这样的组织方式。式。角角蛋蛋白白分分子子中中的的二二硫硫键键卷发卷发( (烫发烫发) )的生物化学基础的生物化学基础l永久性卷发永久性卷发( (烫发烫发)

88、)是一项生物化学工程是一项生物化学工程(biochemical engineering),(biochemical engineering), 角蛋白在湿角蛋白在湿热条件下可以伸展转变热条件下可以伸展转变为为 构象，但在冷却构象，但在冷却干燥时又可自发地恢复原状。干燥时又可自发地恢复原状。l这是因为这是因为 角蛋白的侧链角蛋白的侧链R R基一般都比较大，基一般都比较大，不适于处在不适于处在 构象状态，此外构象状态，此外 角蛋白中的角蛋白中的螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联，这些交螺旋多肽链间有着很多的二硫键交联，这些交联键也是当外力解除后使肽链恢复原状联键也是当外力解除后使肽链恢复原状( (

89、螺旋构象螺旋构象) )的重要力量。这就是卷发行业的生的重要力量。这就是卷发行业的生化基础。化基础。2 2、 - -角蛋白角蛋白l丝心蛋白丝心蛋白(fibroin)(fibroin)这是蚕这是蚕丝和蜘蛛丝的一种蛋白质。丝和蜘蛛丝的一种蛋白质。丝心蛋白具有抗张强度高，丝心蛋白具有抗张强度高，质地柔软的特性，但不能质地柔软的特性，但不能拉伸。它具有拉伸。它具有0.7nm0.7nm周期，周期，这与这与 角蛋白在湿热中伸角蛋白在湿热中伸展后形成的展后形成的 角蛋白很相角蛋白很相似似(0.65nm(0.65nm周期周期) )。丝心蛋。丝心蛋白是典型的反平行式公折白是典型的反平行式公折叠片，多肽链取锯齿状折

90、叠片，多肽链取锯齿状折叠构象，酰胺基的取向使叠构象，酰胺基的取向使相邻的相邻的C C 为侧链腾出空间，为侧链腾出空间，从而避免了任何空间位阻。从而避免了任何空间位阻。在这种结构中，侧链交替在这种结构中，侧链交替地分布在折叠片的两侧。地分布在折叠片的两侧。丝蛋白的丝蛋白的结构结构l丝蛋白是由伸展的肽链沿纤维轴平行排列丝蛋白是由伸展的肽链沿纤维轴平行排列成反向成反向 - -折叠结构。分子中不含折叠结构。分子中不含 - -螺旋。螺旋。丝蛋白的肽链通常是由多个六肽单元重复丝蛋白的肽链通常是由多个六肽单元重复而成。这六肽的氨基酸顺序为：而成。这六肽的氨基酸顺序为：l - -（Gly-Ser-Gly-Al

91、a-Gly-AlaGly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala）n n- -3、肌球蛋白和肌动蛋白、肌球蛋白和肌动蛋白肌肉的构成肌肉的构成l骨骼肌以及很多非肌肉细胞含有两种形成特有的纤维状或丝骨骼肌以及很多非肌肉细胞含有两种形成特有的纤维状或丝状结构的蛋白质：肌球蛋白和肌动蛋白。按生物功能来说它状结构的蛋白质：肌球蛋白和肌动蛋白。按生物功能来说它们不是基本的结构蛋白质，它们参与需能的收缩活动。们不是基本的结构蛋白质，它们参与需能的收缩活动。l肌球蛋白是一种很长的捧状分子，有两条彼此缠绕的肌球蛋白是一种很长的捧状分子，有两条彼此缠绕的“螺螺旋肽链的尾巴和一个复杂的旋肽链的尾巴和一个复杂的“头头

92、”。它的总分子量为。它的总分子量为450000450000，约，约160nm160nm长，实际上含有六条肽链。长，实际上含有六条肽链。l长尾巴是由二条分子量各为长尾巴是由二条分子量各为200000200000的肽链组成，这两条肽链的肽链组成，这两条肽链称为重链称为重链(heavy chain H(heavy chain H链链) )。重链具有柔软的可转动铰链。重链具有柔软的可转动铰链。l头是球形的，含有重链的末端和四条轻链头是球形的，含有重链的末端和四条轻链(light chain(light chain，L L链链) )，其中两条称作，其中两条称作L2L2，分子量为分子量为180001800

93、0，另外两条称为，另外两条称为LlLl和和L3,L3,分子量分别为分子量分别为1600016000和和2500025000。肌球蛋白分子的头部具有。肌球蛋白分子的头部具有酶活性，催化酶活性，催化ATPATP水解成水解成ADPADP和磷酸，并释放能量。许多肌球和磷酸，并释放能量。许多肌球蛋白分子装配在一起形成骨骼肌的粗丝蛋白分子装配在一起形成骨骼肌的粗丝(thick filament)(thick filament)。肌球蛋白也存在于非肌肉细胞内。肌球蛋白也存在于非肌肉细胞内。 在骨骼肌中与粗丝紧密缔合在一起的是细丝在骨骼肌中与粗丝紧密缔合在一起的是细丝在骨骼肌中与粗丝紧密缔合在一起的是细丝在骨

94、骼肌中与粗丝紧密缔合在一起的是细丝(thin (thin (thin (thin filament)filament)filament)filament)，它由肌动蛋白组成。肌动蛋白以两种它由肌动蛋白组成。肌动蛋白以两种它由肌动蛋白组成。肌动蛋白以两种它由肌动蛋白组成。肌动蛋白以两种形式存在，球状肌动蛋白形式存在，球状肌动蛋白形式存在，球状肌动蛋白形式存在，球状肌动蛋白(G(G(G(G肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白) ) ) )和纤维状和纤维状和纤维状和纤维状肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白(F(F(F(F肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白肌动蛋白) ) ) )。纤维状肌动蛋白实际上。纤维状肌动蛋白实

95、际上。纤维状肌动蛋白实际上。纤维状肌动蛋白实际上是一根由是一根由是一根由是一根由GGGG肌动蛋白分子肌动蛋白分子肌动蛋白分子肌动蛋白分子( ( ( (分子量为分子量为分子量为分子量为46000)46000)46000)46000)缔合而缔合而缔合而缔合而成的细丝。两根成的细丝。两根成的细丝。两根成的细丝。两根FFFF肌动蛋白细丝彼此卷曲形成双肌动蛋白细丝彼此卷曲形成双肌动蛋白细丝彼此卷曲形成双肌动蛋白细丝彼此卷曲形成双股绳索结构。股绳索结构。股绳索结构。股绳索结构。肌肉收缩过程肌肉收缩过程 4 4、胶原蛋白、胶原蛋白l胶原蛋白或称胶原胶原蛋白或称胶原(collagen)(collagen)是很

96、多脊椎动物和无是很多脊椎动物和无脊椎动物体内含量最丰富的蛋白质，它也属于结构脊椎动物体内含量最丰富的蛋白质，它也属于结构蛋白质，使骨、腱、软骨和皮肤具有机械强度。胶蛋白质，使骨、腱、软骨和皮肤具有机械强度。胶原蛋白至少包括四种类型，称胶原蛋白原蛋白至少包括四种类型，称胶原蛋白I I、H H、HIHI和和IVIV。下面主要讨论胶原蛋白下面主要讨论胶原蛋白I I。l腱的胶原纤维具有很高的抗张强度腱的胶原纤维具有很高的抗张强度(tensile (tensile strength)strength)，约为约为20-30kg20-30kgmm2mm2， 相当于相当于1212号冷号冷拉钢丝的拉力。拉钢丝的

97、拉力。l骨铬中的胶原纤维为骨骼提供基质，在它的周围排骨铬中的胶原纤维为骨骼提供基质，在它的周围排列着经磷灰石列着经磷灰石( (hydroxyapatitehydroxyapatite)磷酸钙聚合物磷酸钙聚合物Ca10(PO4)6(OH)2Ca10(PO4)6(OH)2结晶。脊椎动物的皮肤含有编织结晶。脊椎动物的皮肤含有编织比较疏松，向各个方向伸展的胶原纤维。比较疏松，向各个方向伸展的胶原纤维。血管亦含血管亦含有胶原纤维。有胶原纤维。胶胶原原蛋蛋白白的的结结构构l胶原蛋白在体内以胶原纤维的形式存在。其基本组胶原蛋白在体内以胶原纤维的形式存在。其基本组成单位是原胶原蛋白分子成单位是原胶原蛋白分子(

98、 (tropocollagen) )，长度长度为为280nm280nm，直径为直径为1.5nm1.5nm，分子量为分子量为300000300000。l原胶原蛋白分子经多级聚合形成胶原纤维。在电子原胶原蛋白分子经多级聚合形成胶原纤维。在电子显微镜下，胶原纤维呈现特有的横纹区带，区带间显微镜下，胶原纤维呈现特有的横纹区带，区带间距为距为60-70nm60-70nm，其大小取决于胶原的类型和生物来其大小取决于胶原的类型和生物来源；源；l原胶原蛋白分子在胶原纤维中都是有规则地按四分原胶原蛋白分子在胶原纤维中都是有规则地按四分之一错位，首尾相接，并行排列组成纤维束。之一错位，首尾相接，并行排列组成纤维束

99、。l由于原胶原肽链上残基所带电荷不同，因而电子密由于原胶原肽链上残基所带电荷不同，因而电子密度不同，这样通过度不同，这样通过1 14 4错位排列便形成间隔一定的错位排列便形成间隔一定的（大约（大约70nm)70nm)电子密度区域，而呈现模纹区带。电子密度区域，而呈现模纹区带。l胶原蛋白的二级结构是由三条肽链组成的三股螺旋，这是胶原蛋白的二级结构是由三条肽链组成的三股螺旋，这是种右手超螺旋结构。螺距为种右手超螺旋结构。螺距为8.6nm8.6nm，每圈每股包含每圈每股包含3030个个残基。其中每一股螺旋又是一种特殊的左手螺旋，螺距为残基。其中每一股螺旋又是一种特殊的左手螺旋，螺距为0.95nm0.

100、95nm，每一螺圈含每一螺圈含3.33.3个残基个残基, ,每一残基沿轴向的距离为每一残基沿轴向的距离为0.29nm0.29nm。l胶原三螺旋只存在于胶原纤维中。至今没有在球状蛋白质胶原三螺旋只存在于胶原纤维中。至今没有在球状蛋白质中发现。中发现。l组成原胶原蛋白分子的组成原胶原蛋白分子的 肽至少有五种，肽至少有五种， l l(I)(I)， l l(II)(II)， l l(III)(III)， 1 1(IV)(IV)和和 2 2。胶原蛋白。胶原蛋白I I是由两条是由两条 1 1(I)(I)和一条和一条 2 2组合而成的三螺旋，组合而成的三螺旋， 1 1(I)(I)2 2 2 2。这五种肽链氮

101、基酸这五种肽链氮基酸顺序不同，它们的分子量介于顺序不同，它们的分子量介于9500095000到到100000100000之间，含之间，含10001000个残基左右个残基左右. .l一级结构分析表明，一级结构分析表明， 肽链的肽链的96%96%都是按三联体的重复顺都是按三联体的重复顺序：序：(g1yxy)n(g1yxy)n排列而成。排列而成。GlyGly数目占残基总数的三分数目占残基总数的三分之一之一x x常为常为ProPro，y y常为常为HproHpro( (羟脯氨酸羟脯氨酸) )和和HlysHlys（羟赖氨酸）羟赖氨酸）。 胶原纤维中的胶原纤维中的交联结构交联结构胶原蛋白胶原蛋白生物体内胶

102、原蛋白网生物体内胶原蛋白网二球状蛋白二球状蛋白 l球状蛋白是结构最复杂，功能最多的一类蛋白球状蛋白是结构最复杂，功能最多的一类蛋白质。这类蛋白结构紧密，分子的外层多为亲水质。这类蛋白结构紧密，分子的外层多为亲水性残基，能够发生水化；内部主要为疏水性氨性残基，能够发生水化；内部主要为疏水性氨基酸残基。因此，许多球蛋白分子的表面是亲基酸残基。因此，许多球蛋白分子的表面是亲水性的，而内部则是疏水性的。典型的球蛋白水性的，而内部则是疏水性的。典型的球蛋白是血红蛋白。是血红蛋白。l血红蛋白是一种结合蛋白。血红蛋白含有四条血红蛋白是一种结合蛋白。血红蛋白含有四条肽链，每一条肽链各与一个血红素相连接。血肽链

103、，每一条肽链各与一个血红素相连接。血红素同肽链的连接是血红素的红素同肽链的连接是血红素的FeFe原子以配价键原子以配价键与肽链分子中的组氨酸咪唑基的氮原子相连。与肽链分子中的组氨酸咪唑基的氮原子相连。1、血红蛋白、血红蛋白l血红蛋白是脊椎动物红细胞主要组成部分，它血红蛋白是脊椎动物红细胞主要组成部分，它的主要功能是运输氧和二氧化碳。的主要功能是运输氧和二氧化碳。l血红蛋白中，血红素血红蛋白中，血红素FeFe原子的第六配价键可以原子的第六配价键可以与不同的分子结合：无氧存在时，与水结合，与不同的分子结合：无氧存在时，与水结合，生成去氧血红蛋白生成去氧血红蛋白( (HbHb) )；有氧存在时，能够

104、与有氧存在时，能够与氧结合形成氧合血红蛋白氧结合形成氧合血红蛋白(HbO(HbO2 2) )。l血红蛋白与氧的结合不牢固，容易离解。血红蛋白与氧的结合不牢固，容易离解。HbOHbO2 2 的形成和离解受氧的分压和的形成和离解受氧的分压和pHpH等因素的影响，等因素的影响，氧的分压和氧的分压和pHpH较高时，有利于血红蛋白与氧的较高时，有利于血红蛋白与氧的结合，反之，则有利于离解。结合，反之，则有利于离解。（1）血红素）血红素血血红红素素在在蛋蛋白白中中的的位位置置血红蛋白的功能血红蛋白的功能l血红蛋白除了运输氧血红蛋白除了运输氧和和COCO2 2外，还能够对血外，还能够对血液的液的pHpH起缓

105、冲作用。起缓冲作用。因为因为HbOHbO2 2在释放出一在释放出一分子氧的同时，结合分子氧的同时，结合一个氢质子。这样就一个氢质子。这样就可以消除由于呼吸作可以消除由于呼吸作用产生的用产生的COCO2 2引起引起pHpH的的降低。降低。煤气中毒的机制煤气中毒的机制l一氧化碳（一氧化碳（COCO）也能与血红素也能与血红素FeFe原子结原子结合。由于合。由于COCO与血红蛋白结合的能力是与血红蛋白结合的能力是O O2 2的的200200倍，因此，人体吸入少量的倍，因此，人体吸入少量的COCO即可完即可完全抑制血红蛋白与全抑制血红蛋白与O O2 2的结合，从而造成缺的结合，从而造成缺氧死亡。急救方法

106、是尽快将病人转移到氧死亡。急救方法是尽快将病人转移到富含富含O O2 2的环境中（如新鲜空气、纯氧气或的环境中（如新鲜空气、纯氧气或高压氧气），使与血红素结合的高压氧气），使与血红素结合的COCO被被O O2 2置置换出来。换出来。2、免疫球蛋白、免疫球蛋白l免疫球蛋白是一类血浆糖蛋白免疫球蛋白是一类血浆糖蛋白(serum (serum glycoprotein)glycoprotein)。糖蛋白中的蛋白质与糖是共糖蛋白中的蛋白质与糖是共价联接的。价联接的。l免疫球蛋白是被脊椎动物作为抗体合成的。它免疫球蛋白是被脊椎动物作为抗体合成的。它的合成场所是网状内皮系统的细胞。这些细胞的合成场所是网状

107、内皮系统的细胞。这些细胞分布在脾、肝和淋巴节等组织中。分布在脾、肝和淋巴节等组织中。l当一类外来的被称为抗原的物质，如多糖、核当一类外来的被称为抗原的物质，如多糖、核酸和蛋白质等侵入机体时即引起抗体的产生，酸和蛋白质等侵入机体时即引起抗体的产生，这就是所谓免疫反应。抗体就是免疫球蛋白。这就是所谓免疫反应。抗体就是免疫球蛋白。（1）、）、免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构（2 2）、）、免疫球蛋白免疫球蛋白G Gl人的免疫球蛋白可分为五大类，其分子量范围人的免疫球蛋白可分为五大类，其分子量范围从从150000150000到到950000950000道尔顿。免疫球蛋白道尔顿。免疫球蛋白M(IgMM(

108、IgM) )是对一个抗原作出反应时产生的第一个抗体。是对一个抗原作出反应时产生的第一个抗体。l免疫球蛋白免疫球蛋白G(IgGG(IgG) )是一类最简单的免疫球蛋白。是一类最简单的免疫球蛋白。IgGIgG含有两条相同的高分子量的重链含有两条相同的高分子量的重链(heavy (heavy chain)chain)和两条相同的低分子量的轻链和两条相同的低分子量的轻链(light (light chain)chain)。l四条链通过二硫键共价联接成四条链通过二硫键共价联接成Y Y字形结构。每字形结构。每一免疫球蛋白分子含有二个抗原结合部位，它一免疫球蛋白分子含有二个抗原结合部位，它们位于们位于Y Y

109、形结构的二个顶点。形结构的二个顶点。立体结构模型立体结构模型抗体的特点抗体的特点l抗抗体体具具有有两两个个最最显显著著的的特特点点，一一是是高高度度特特异异性性，二是多样性。二是多样性。l高高度度特特异异性性就就是是一一种种抗抗体体一一般般只只能能与与引引起起它它产产生生的的相相应应抗抗原原发发生生反反应应。抗抗原原抗抗体体复复合合物物往往往往是是不不溶溶的的，因因此此常常从从溶溶液液中中沉沉淀淀出出来来，此此即即“沉沉淀淀反反应应”。在在体体外外，沉沉淀淀反反应应已已被被广广泛泛用用于于研研究究抗抗原原抗抗体体反反应应，并并成成为为免免疫疫学学的的基基础础。多多样样性性就就是是它它们们可可以

110、以和和成成千千上上万万的的各各种种抗抗原原( (天然的和人工的天然的和人工的) )起反应。起反应。l般般说说来来，一一个个抗抗原原与与接接受受该该抗抗原原的的动动物物关关系系愈愈远远，则则产产生生抗抗体体所所需需的的时时间间愈愈短短，抗抗体体反反应应也愈强。也愈强。抗原抗体的作用抗原抗体的作用抗原抗原l某些低分子量的物质可以与抗体结合，某些低分子量的物质可以与抗体结合，但它们本身不能刺激抗体的产生。如果但它们本身不能刺激抗体的产生。如果它们与大分子紧密结合，则能刺激抗体它们与大分子紧密结合，则能刺激抗体的产生。这些小分子物质称为半抗原的产生。这些小分子物质称为半抗原( (haptenhapte

111、n) )。l几乎所有外来的蛋白质都是抗原，并且几乎所有外来的蛋白质都是抗原，并且每种蛋白质都能诱导特异抗体的产生。每种蛋白质都能诱导特异抗体的产生。一个人得体内在任一个给定时刻大约有一个人得体内在任一个给定时刻大约有1000010000种抗体存在。种抗体存在。抗体的产生抗体的产生第七章、蛋白质的性质第七章、蛋白质的性质l 蛋白质、多肽与蛋白质、多肽与AAAA一样，能够发生一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时两性离解，也有等电点。在等电点时( (IsoelectricIsoelectric point point pIpI) )，蛋白质的蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。溶解度最小，

112、在电场中不移动。l 在不同的在不同的pHpH环境下，蛋白质的电学环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点偏酸性溶液中，性质不同。在等电点偏酸性溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋极移动；在等电点偏碱性溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电泳。移动。这种现象称为蛋白质电泳。(Electrophoresis)(Electrophoresis)。一一、蛋蛋白白质质的的两两性性解解离离和和电电泳泳现现象象1、蛋白质在等电点的溶解度最小、蛋白质在等电点的溶解度最小2、电泳电泳l

113、蛋白质在等蛋白质在等电点电点pHpH条件条件下，不发生下，不发生电泳现象。电泳现象。利用蛋白质利用蛋白质的电泳现象，的电泳现象，可以将蛋白可以将蛋白质进行分离质进行分离纯化。纯化。几种常用的电泳几种常用的电泳l等电聚焦等电聚焦l纸电泳纸电泳l聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳lSDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳lOFarrell的双向电泳的双向电泳l由于蛋白质的分子量很大，它在水由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。蛋白质溶液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，如丁达具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎运动等。尔现象、布郎运动等。l由于胶体溶液中

114、的蛋白质不能通过由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。蛋白的小分子杂质除去。二二、蛋蛋白白质质的的胶胶体体性性质质l蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。量大小、所带的电荷和水化作用有关。l改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶解性质解性质l在适当的条件下，蛋白质能够从溶液在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。中沉淀出来。三三、蛋蛋白白质质的的沉沉淀淀作作用用l 在温和条件下，通过改变溶液的在温和条件下，通过改变溶液的pHpH或或

115、电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离。分离。l 在沉淀过程中，结构和性质都没有发在沉淀过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液，所以这种沉淀又称为非变解形成溶液，所以这种沉淀又称为非变性沉淀。性沉淀。l 可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和有机方法，如等电点沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等。溶剂沉淀法等。三三、蛋蛋白白质质的的沉沉淀淀作作用用可逆沉淀可逆沉淀l 在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳

116、定性，而且也破坏了蛋质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。不可能再重新溶解于水。l 由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。性质的变化，所以又称为变性沉淀。l如加热沉淀、强酸碱沉淀、重金属盐沉如加热沉淀、强酸碱沉淀、重金属盐沉淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。三三、蛋蛋白白质质的的沉沉淀淀作作用用不可逆沉淀不可逆沉淀l在外界变性因素的作用下，蛋白质的二、三级在外界变性因素的作用下，蛋白质的二、三级或二、三、四级结构发生异

117、常变化，使蛋白质或二、三、四级结构发生异常变化，使蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性象称为蛋白质的变性( (denaturation)。蛋白质蛋白质的的变性涉及空间结构的改变，一级结构不变。变性涉及空间结构的改变，一级结构不变。四四、蛋蛋白白质质的的变变性性蛋白质的变性蛋白质的变性l 变性蛋白质通常都是固体状态物质，不溶于变性蛋白质通常都是固体状态物质，不溶于水和其它溶剂，也不可能恢复原有蛋白质所具水和其它溶剂，也不可能恢复原有蛋白质所具有的性质。所以，蛋白质的变性通常都伴随着有的性质。所以，蛋白质的变性通常都伴随着不可逆沉

118、淀。引起变性的主要因素是热、紫外不可逆沉淀。引起变性的主要因素是热、紫外光、激烈的搅拌以及强酸和强碱等。光、激烈的搅拌以及强酸和强碱等。l 大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。氨酸、酪氨酸和色氨酸。l 这三种氨基酸的在这三种氨基酸的在280nm280nm 附近有最大附近有最大吸收。因此，吸收。因此，大多数蛋白质在大多数蛋白质在280nm 280nm 附附近显示强的吸收。近显示强的吸收。l 利用这个性质，可以对蛋白质进行定利用这个性质，可以对蛋白质进行定性鉴定。性鉴定。五五、蛋蛋白白质质的的紫紫外外吸吸收收l蛋白质紫外吸收定量计算蛋白质紫外吸收定

119、量计算l l光吸收值光吸收值光吸收值光吸收值 A A 的的的的Beer-LambertBeer-Lambert公式公式公式公式: : A A = = kclkcl = log (Io/I) = -log T, T ( = log (Io/I) = -log T, T (透过率透过率透过率透过率,%) ,%) = = I / Io ;I / Io ; k, k, 消光系数消光系数消光系数消光系数; c, ; c, 摩尔浓度摩尔浓度摩尔浓度摩尔浓度; l, ; l, 样品池长度样品池长度样品池长度样品池长度; ; I, I, 光强度光强度光强度光强度 对混合蛋白质样品对混合蛋白质样品对混合蛋白质样

120、品对混合蛋白质样品, 1 OD280nm 1 , 1 OD280nm 1 mg/mlmg/mll l对特定蛋白质的光吸收值的理论值对特定蛋白质的光吸收值的理论值对特定蛋白质的光吸收值的理论值对特定蛋白质的光吸收值的理论值: : A A=(5690Nw + 1280Ny + 120 =(5690Nw + 1280Ny + 120 NcNc)/M)/M Nw,NyNw,Ny和和和和NcNc分别为分别为分别为分别为Trp,TyrTrp,Tyr和和和和CysCys的数量的数量的数量的数量, M, M为分子量为分子量为分子量为分子量; ;l lScopes的经验公式的经验公式: A2051 mg/ml

121、= 27 + 120 (A280/A205)l l蛋白质也可以下列经验公式定量蛋白质也可以下列经验公式定量: Protein concentration(ug/ml) = 144 (A215 -A225)l l有核酸混入时有核酸混入时, 有三种近似计算法有三种近似计算法: Protein concentration (mg/ml) = 1.55A280 - 0.76A260 Protein concentration (mg/ml) = (A235 -A280)/2.51 Protein concentration (mg/ml) = 0.813A230 - 0.0758 0.0758A260

122、返回六、蛋白质结构和功能的关系(一一)、蛋白质的一级结构决定其高级结构、蛋白质的一级结构决定其高级结构l核糖核酸酶的变性和复性实验核糖核酸酶的变性和复性实验l核糖核酸酶含核糖核酸酶含124个个AA，4对二硫键。对二硫键。(二二)、蛋白质的一级结构与功能、蛋白质的一级结构与功能l1、同功能蛋白质中、同功能蛋白质中AA顺序的种属差异顺序的种属差异与生物进化与生物进化l2、一级结构相同的蛋白质的功能也相同、一级结构相同的蛋白质的功能也相同l3、一级结构的细微变化可直接影响其功、一级结构的细微变化可直接影响其功能。（镰刀状贫血）能。（镰刀状贫血）(三三)、蛋白质空间结构和功能、蛋白质空间结构和功能l1

123、、胰岛素的结构和功能、胰岛素的结构和功能l三对二硫键使不同来源的胰岛素具有相三对二硫键使不同来源的胰岛素具有相同的空间结构，所以，不同来源的胰岛同的空间结构，所以，不同来源的胰岛素的素的AA有差异，但其功能是相同的。有差异，但其功能是相同的。2、肌红蛋白的结构和功能l(1)、肌红蛋白的三级结构、肌红蛋白的三级结构(2)、辅基血红素辅基血红素(3)、O2与肌红蛋白的结合2、血红蛋白的结构和功能l(1)、血红蛋白的结构、血红蛋白的结构1)、血红蛋白的结构3、O2的结合改变了肌红蛋白的构象二二磷酸甘油酸（磷酸甘油酸（BPG）可降低血可降低血红蛋白与氧的亲和力红蛋白与氧的亲和力l 血红蛋白与血红蛋白与

124、BPG结合可降低血红蛋白与氧的结合可降低血红蛋白与氧的亲和力，释放氧量增加，这是血红蛋白在组织亲和力，释放氧量增加，这是血红蛋白在组织的毛细血管中释放氧必须的。的毛细血管中释放氧必须的。l 生理条件下，生理条件下，BPG带负电，可与带负电，可与链上的正链上的正电形成离子键，使血红蛋白处于稳定的不宜和电形成离子键，使血红蛋白处于稳定的不宜和氧结合的状态。在氧合血红蛋白中，由于分子氧结合的状态。在氧合血红蛋白中，由于分子中的离子键被打断，血红蛋白的四级结构发生中的离子键被打断，血红蛋白的四级结构发生了大的变化，使分子的中央孔穴变小，不能容了大的变化，使分子的中央孔穴变小，不能容纳纳BPG分子，所以分子，所以BPG 不能影响氧合血红蛋白不能影响氧合血红蛋白与氧的亲和力。与氧的亲和力。波尔效应波尔效应ReleaseofO2inperipheraltissuesBindingofO2inlungswithreleaseofH+.返回