蛋白质的结构与功能(8)课件

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1、第三章第三章蛋白质的结构与功能蛋白质的结构与功能教学要求教学要求 掌握蛋白质的生物学重要性。掌握蛋白质的分子掌握蛋白质的生物学重要性。掌握蛋白质的分子组成特点和基本单位。掌握蛋白质的分子结构及组成特点和基本单位。掌握蛋白质的分子结构及其与功能的关系。熟悉蛋白质的重要理化性质。其与功能的关系。熟悉蛋白质的重要理化性质。了解蛋白质的重要分离和纯化方法了解蛋白质的重要分离和纯化方法。 蛋白质的结构与功能(8)课件目录目录第一节第一节 蛋白质生理蛋白质生理功能功能、元素元素组成及分类组成及分类第二节第二节 蛋白质的基本结构单位蛋白质的基本结构单位氨基酸氨基酸第三节第三节 肽肽第四节第四节 蛋白质的分子

2、结构蛋白质的分子结构第五节第五节 蛋白质的分子结构与功能的关系蛋白质的分子结构与功能的关系第六节第六节 蛋白质的重要性质蛋白质的重要性质蛋白质的结构与功能(8)课件 蛋蛋白白质质（proteinprotein）是是生生活活细细胞胞内内含含量量最最丰丰富富、功功能能最最复复杂杂的的生生物物大大分分子子，并并参参与与了了几几乎乎所所有有的的生生命命活活动动和和生生命命过过程程。因因此此，研究蛋白质的结构与功能始终是生命科学最基本的命题。研究蛋白质的结构与功能始终是生命科学最基本的命题。 生生物物体体最最主主要要的的特特征征是是生生命命活活动动，而而蛋蛋白白质质是是生生命命活活动动的的体体现者，具有

3、以下主要功能：现者，具有以下主要功能：催化功能；结构功能；调节功能；催化功能；结构功能；调节功能；防御功能；运动功能；运输功能；防御功能；运动功能；运输功能；信息功能；储藏功能信息功能；储藏功能 第一节第一节 蛋白质生理功能、元素组成及分类蛋白质生理功能、元素组成及分类蛋白质的主要生理功能蛋白质的主要生理功能蛋白质的结构与功能(8)课件主要功能：主要功能：催化功能；酶催化功能；酶结构功能；动物的皮，毛等结构功能；动物的皮，毛等防御功能；抗体，补体，凝血酶防御功能；抗体，补体，凝血酶运动功能；肌球蛋白，肌动蛋白运动功能；肌球蛋白，肌动蛋白运输功能；血红蛋白运输功能；血红蛋白信息功能；膜蛋白信息功

4、能；膜蛋白贮存功能；贮存功能；卵清蛋白，卵清蛋白，蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质主要元素组成蛋白质主要元素组成：C C、H H、O O、N N、S S 及及 P P、FeFe、CuCu、ZnZn、MoMo、I I、Se Se 等等微量元素。微量元素。碳 50% 氢7% 氧23% 氮16% 硫 0-3% 微量的磷、铁、铜、碘、锌、钼 蛋蛋白白质质平平均均含含N N量量为为1616, ,这这是是凯凯氏氏定定氮法氮法测蛋白质含量的理论依据：测蛋白质含量的理论依据： 蛋白质含量蛋白质含蛋白质含量蛋白质含N N量量6.256.25蛋白质的结构与功能(8)课件三聚氰胺结构式如下，试说明为什么添三聚氰胺

5、结构式如下，试说明为什么添加三聚氰胺可以增加乳汁中蛋白含量的加三聚氰胺可以增加乳汁中蛋白含量的原理？原理？三聚氰胺中含氮66.67%蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质的蛋白质的分类分类（1）按组成：按组成：简简单单蛋蛋白白：此此类类蛋蛋白白完完全全水水解解的的产产物物为为 - -氨氨基基酸酸，不含其它物质；不含其它物质；按其溶解度等理化性质的差异又可分为以下几类。按其溶解度等理化性质的差异又可分为以下几类。简单蛋白质：水解只产生简单蛋白质：水解只产生AA结结合合蛋蛋白白：由由简简单单蛋蛋白白质质与与非非蛋蛋白白质质组组分分结结合合而而成成，其非蛋白质组分通常称为辅基。其非蛋白质组分通常称为辅基

6、。结合蛋白质：蛋白质结合蛋白质：蛋白质+辅基辅基蛋白质的结构与功能(8)课件简单蛋白质分类简单蛋白质分类蛋白质的结构与功能(8)课件结合蛋白质分类结合蛋白质分类结合蛋白：结合蛋白：由简单蛋白质与非蛋白质组分结合而成，其非蛋由简单蛋白质与非蛋白质组分结合而成，其非蛋白质组分通常称为辅基。白质组分通常称为辅基。蛋白质的结构与功能(8)课件（2）按蛋白质来源分类）按蛋白质来源分类动物性蛋白质：肉类蛋白质、乳类蛋白质、蛋类蛋白动物性蛋白质：肉类蛋白质、乳类蛋白质、蛋类蛋白质质植物性蛋白质：蔬菜蛋白、谷类蛋白、油料种子蛋白植物性蛋白质：蔬菜蛋白、谷类蛋白、油料种子蛋白单细胞蛋白质单细胞蛋白质（3）、按分

7、子外形的对称程度：）、按分子外形的对称程度：球状蛋白质球状蛋白质纤维状蛋白质、膜蛋白质纤维状蛋白质、膜蛋白质（4）、按功能分：）、按功能分：酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、酶、运输蛋白、营养和贮存蛋白、激素、受体蛋白、运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白运动蛋白、结构蛋白、防御蛋白。 蛋白质的结构与功能(8)课件第二节第二节蛋白质的基本结构单位蛋白质的基本结构单位氨基酸氨基酸一、一、 氨基酸的通式氨基酸的通式二、蛋白质氨基酸、稀有的蛋白质氨基酸和二、蛋白质氨基酸、稀有的蛋白质氨基酸和 非蛋白质氨基酸的概念非蛋白质氨基酸的概念三、三、二十种常见的蛋白质氨基酸分类、结构二十种常见的蛋白质氨基

8、酸分类、结构及三字符号及三字符号四、四、氨基酸的性质氨基酸的性质五、氨基酸的生产和应用五、氨基酸的生产和应用蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质蛋白质完全水解完全水解得到各种氨基酸的混合物，得到各种氨基酸的混合物，部分水解部分水解通常得到多肽片段。最后得到各种通常得到多肽片段。最后得到各种氨基酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白质的氨基酸的混合物。所以，氨基酸是蛋白质的基本结构单元基本结构单元。大多数的蛋白质都是由大多数的蛋白质都是由2020种种氨基酸组成。这氨基酸组成。这2020种氨基酸被称为种氨基酸被称为基本氨基酸基本氨基酸。蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸的通式氨基酸的通式 蛋白质的结构与功能

9、(8)课件氨基酸的通式氨基酸的通式注注:L型的型的-NH2基写在分子的左边，基写在分子的左边，D型的写在右边。型的写在右边。D型型AA在自然界中存在于在自然界中存在于细菌细胞壁，短杆菌肽中。细菌细胞壁，短杆菌肽中。脯氨酸脯氨酸（Pro,P）氨基酸是具有氨基氨基酸是具有氨基（- -NHNH2 2）或亚氨基和羧基或亚氨基和羧基（- -COOHCOOH）的有机分子。氨基的有机分子。氨基酸种类多，但构成蛋白质酸种类多，但构成蛋白质具有遗传密码的氨基酸只具有遗传密码的氨基酸只有有2020种，且都是种，且都是L-L-型的型的-型氨基酸，型氨基酸， C C是不对称是不对称C C（除除GlyGly），），则：

10、则：1.1.具有具有两种立体异构体两种立体异构体 D-D-型和型和L-L-型型 2.2.2. 2. 具有具有旋光性旋光性 左左旋（旋（- -）或右旋）或右旋（+ +） 蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸结构共同点氨基酸结构共同点常见的氨基酸有20种（自然界的氨基酸大于20种）氨基酸结构上的共同点：一个氨基，一个羧基，一个H原子与 -C相连（相连（脯氨脯氨酸为酸为 -亚亚氨基酸氨基酸）。）。除甘氨酸外，其余的除甘氨酸外，其余的AA -C都是不都是不对称对称C原子，具有原子，具有L和和D型。型。蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸的分类氨基酸的分类l按其侧链按其侧链R结构的不同，可分为脂肪族、结构的

11、不同，可分为脂肪族、芳香族和杂环氨基酸三大类芳香族和杂环氨基酸三大类根据其侧链根据其侧链R有无极性再分为中性极性氨有无极性再分为中性极性氨基酸和中性非极性氨基酸二个亚类基酸和中性非极性氨基酸二个亚类.中性中性极性氨基酸（极性氨基酸（polarAA）较亲水）较亲水,（hydrophilic）亲水性大的极性较大。亲水性大的极性较大。中性非极性氨基酸（中性非极性氨基酸（non-polarAA）较）较疏水（疏水（hydrophobic）蛋白质的结构与功能(8)课件二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符号二十种常见蛋白质氨基酸的分类、结构及三字符号据营养据营养学分类学分类必需必需非必需非必需据据R基

12、团基团化化学结构学结构分类分类脂肪族脂肪族A A（中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）中性、含羟基或巯基、酸性、碱性）芳香族芳香族A(PheA(Phe、TyrTyr、Trp)Trp)杂环杂环( (HisHis、Pro)Pro)人的必需氨基人的必需氨基酸酸LysLysTrpTrpPhePheValValMetMetLeuLeuIleIleThrThrArgArg、HisHis婴儿期：Arg和His供给不足，属半必需氨基酸 据据R基团基团极性极性分类分类极性极性R基团基团AA非极性非极性R基团基团AA（种）种）不带电荷不带电荷（种）种）带电荷：正电荷带电荷：正电荷（种）负电荷种）负电荷（种）种）蛋白质

13、的结构与功能(8)课件非极性非极性R基团氨基酸基团氨基酸蛋白质的结构与功能(8)课件不带电荷极性不带电荷极性R基团氨基酸基团氨基酸蛋白质的结构与功能(8)课件带电荷带电荷R基团氨基酸基团氨基酸蛋白质的结构与功能(8)课件甘氨酸甘氨酸（Gly,G）丙氨酸丙氨酸（Ala,A）缬氨酸缬氨酸（Val,V）亮氨酸亮氨酸（Lue,L）异亮氨酸异亮氨酸（Ile,I）中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸R R基均为基均为中性烷基中性烷基，R R基对分子酸碱性影响很小，它们基对分子酸碱性影响很小，它们几乎有相同的等电点。（几乎有相同的等电点。（6 .00.036 .00.03）GlyGly是唯一不含手性碳原子的氨基

14、酸，因此不具是唯一不含手性碳原子的氨基酸，因此不具旋光性旋光性 从从GlyGly至至IleIle，R R基团基团疏水性增加疏水性增加 蛋白质的结构与功能(8)课件含羟基或硫脂肪族氨基酸含羟基或硫脂肪族氨基酸丝氨酸丝氨酸（Ser,S）苏氨酸苏氨酸（Thr,T）半胱氨酸半胱氨酸（Cys,C）甲硫氨酸甲硫氨酸（Met,M）SerSer的的- -CHCH2 2 OHOH基（基（pKpKa a=15=15）在生理条件下不解离在生理条件下不解离, ,但在大多数酶的但在大多数酶的活性中心都发现有活性中心都发现有SerSer残基存在。残基存在。SerSer和和ThrThr的的- -OHOH往往与糖链相连，形成

15、糖蛋白。往往与糖链相连，形成糖蛋白。 CysCys的的R R中含巯基（中含巯基（- -SHSH），）， 具有两个重要性质：具有两个重要性质：（1 1）在较高）在较高pHpH值条件，巯基离解。值条件，巯基离解。（2 2）两个）两个CysCys的巯基氧化生成二硫键，生成胱氨酸。的巯基氧化生成二硫键，生成胱氨酸。MetMet在生物合成中是一种重要的甲基供体。在生物合成中是一种重要的甲基供体。下列氨基酸中侧链含有下列氨基酸中侧链含有羟基羟基的是的是(2011)蛋白质的结构与功能(8)课件酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺天冬氨酸天冬氨酸（Asp,D）谷氨酸谷氨酸（Glu,E）天冬酰胺天冬酰胺（Asn,N

16、）谷氨酰胺谷氨酰胺（Gln,Q）它们是唯一在生理条件下带它们是唯一在生理条件下带有负电荷的的两个有负电荷的的两个氨基酸氨基酸 R R中含有酰胺基团（中含有酰胺基团（2 2种）种）酰胺基中氨基易发生氨基转移反应 蛋白质的结构与功能(8)课件碱性氨基酸碱性氨基酸赖氨酸赖氨酸（Lys,K）精氨酸精氨酸（Arg,R）组氨酸组氨酸（His,H）杂环杂环LysLys侧链氨基的侧链氨基的pKapKa为为10.5310.53，生理条件下，生理条件下，LysLys侧链带有一个正侧链带有一个正电荷（电荷（NHNH3 3+ +），），侧侧链的氨基反应活性增链的氨基反应活性增大。大。ArgArg是碱性最强的氨基酸，是

17、碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已知碱侧链上的胍基是已知碱性最强的有机碱，性最强的有机碱，pKapKa值值为为12.4812.48，生理条件下完，生理条件下完全质子化。全质子化。HisHis是是pKapKa值最接近生理值最接近生理pHpH值的一种（游离氨基值的一种（游离氨基酸中为酸中为6.006.00，在多肽链，在多肽链中为中为7.35 7.35 ） ，是在生是在生理理pHpH条件下唯一具有缓条件下唯一具有缓冲能力的氨基酸冲能力的氨基酸。HisHis在酶的酸碱催化机制在酶的酸碱催化机制中起重要作用中起重要作用蛋白质的结构与功能(8)课件杂环氨基酸杂环氨基酸组氨酸组氨酸（His,H）脯氨酸脯氨酸

18、（Pro,P）Pro的的-亚氨基是环的一部分，亚氨基是环的一部分，因此具有因此具有特殊的刚性结构特殊的刚性结构。一般出现在两段一般出现在两段-螺旋之间的转螺旋之间的转角处，角处，Pro残基所在的位置必然残基所在的位置必然发生骨架方向的变化，发生骨架方向的变化，蛋白质的结构与功能(8)课件芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸（Phe,F）酪氨酸酪氨酸（Tyr,Y）色氨酸色氨酸（Trp,W）在280nm处，Trp吸收最强，Tyr次之，Phe最弱。蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质氨基酸蛋白质氨基酸： 蛋白质中常见的蛋白质中常见的2020种氨基酸种氨基酸在在少少数数蛋蛋白白质质中中分分离离出出一

19、一些些不不常常见见的的氨氨基基酸酸，通通常常称称为为稀稀有氨基酸。有氨基酸。这这些些氨氨基基酸酸都都是是由由相相应应的的基基本本氨氨基基酸酸衍衍生生而而来来的的，没没有有遗遗传密码。蛋白质生物合成后，经专一的酶催化形成。传密码。蛋白质生物合成后，经专一的酶催化形成。（主要存在于胶原蛋白中主要存在于胶原蛋白中）（主要存在于组蛋白中主要存在于组蛋白中）（主要存在于甲状腺球蛋白中主要存在于甲状腺球蛋白中）稀有的蛋白质氨基酸稀有的蛋白质氨基酸：生物体内的氨基酸类别生物体内的氨基酸类别蛋白质的结构与功能(8)课件非蛋白质的氨基酸非蛋白质的氨基酸不参与蛋白质的组成，而是以游离的状态存在于不参与蛋白质的组成

20、，而是以游离的状态存在于生物体之中。生物体之中。在各种组织和细胞中找到在各种组织和细胞中找到180180多种非蛋白质的氨多种非蛋白质的氨基酸。基酸。总的来说，关于非蛋白质氨基酸的生物功总的来说，关于非蛋白质氨基酸的生物功能，报道的不多能，报道的不多。 蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸的性质氨基酸的性质1 1、氨基酸的物理性质、氨基酸的物理性质常见氨基酸均为无色结晶常见氨基酸均为无色结晶,其形状因构型而异其形状因构型而异(1)(1)溶解性：溶解性：各种氨基酸在水中的溶解度差别很大各种氨基酸在水中的溶解度差别很大，并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机溶并能溶解于稀酸或稀碱中，但不能溶解于有机

21、溶剂。通常剂。通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析出。 (2) (2) 熔点：氨基酸的熔点：氨基酸的熔点极高熔点极高，一般在，一般在200200以上。以上。(3) (3) 味感：其味随不同氨基酸有所不同，有的无味感：其味随不同氨基酸有所不同，有的无味、有的为甜、有的味苦，谷氨酸的单钠盐有鲜味、有的为甜、有的味苦，谷氨酸的单钠盐有鲜味，是味精的主要成分味，是味精的主要成分。蛋白质的结构与功能(8)课件2、氨基酸光学性质、氨基酸光学性质1、除、除甘氨酸甘氨酸外，所有天然外，所有天然-氨基酸都有不对称（手性）碳氨基酸都有不对称（手性）碳原子，因此所有天然氨基酸都具有旋

22、光性。原子，因此所有天然氨基酸都具有旋光性。参与蛋白质组成的参与蛋白质组成的20种氨基酸中种氨基酸中色氨酸色氨酸(Trp)、酪氨酸酪氨酸(Tyr)苯苯丙氨酸丙氨酸(Phe)的的R基团中含有基团中含有苯环共轭双键系统苯环共轭双键系统，在近紫，在近紫外光区（外光区（220-300nm）显示特征的吸收谱带，最大光吸收显示特征的吸收谱带，最大光吸收（ max）分别为分别为279、278、和和259nm。由于大多数蛋白质。由于大多数蛋白质都含有这些氨基酸残基，因此用紫外分光光度法可测定蛋白都含有这些氨基酸残基，因此用紫外分光光度法可测定蛋白质含量质含量。蛋白质的结构与功能(8)课件TrpTyrPhe的的

23、紫外紫外吸收吸收光谱光谱摩摩尔尔吸吸收收系系数数波长波长(279)(279)(278)(278)(259)(259)蛋白质的结构与功能(8)课件 氨基酸的性质氨基酸的性质（1 1 ）两性解离和等电点两性解离和等电点 （2 2 ）光学性质光学性质 （3 3 ）重要化学反应）重要化学反应a. a. 与茚三酮反应与茚三酮反应: :用于氨基酸定量定性测定用于氨基酸定量定性测定. .b.b.与与2,42,4一一二二硝硝基基氟氟苯苯( (DNFB)DNFB)的的反反应应（sangersanger反反应应）: :用用于蛋白质于蛋白质N-N-端测定端测定. . c. c. 与与苯苯异异硫硫氰氰酯酯（PITCP

24、ITC）的的反反应应（EdmanEdman反反应应）， 用用于蛋白于蛋白N-N-端测定，蛋白质顺序测定仪设计原理的依据。端测定，蛋白质顺序测定仪设计原理的依据。蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸的两性解离性质氨基酸的两性解离性质两性离子：带有数量相等的正负两种电荷的离子 两性离子：带有数量相等的正负两种电荷的离子蛋白质的结构与功能(8)课件pH=pI净电荷净电荷=0pHpI净电荷为负净电荷为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+H+OH-+H+OH-(pK1)(pK2)当当氨氨基基酸酸溶溶液液在在某某一一定定pH值值时时，使使某某特特定定氨氨基基酸酸分分子子上上所所带带

25、正正负负电电荷荷相相等等，成成为为两两性性离离子子，在在电电场场中中既既不不向向阳阳极极也也不不向向阴阴极极移移动动，此此时时溶溶液液的的pH值值即即为为该该氨氨基基酸酸的的等等电电点点(isoelectricpoint，pI)。此此时时氨氨基基酸酸的的溶溶解解度度最小。最小。氨基酸的两性解离性质及等电点氨基酸的两性解离性质及等电点3 3、氨基酸的化学性质、氨基酸的化学性质蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸等电点的应用氨基酸等电点的应用等电点是氨基酸的特征常数，氨基酸不等电点是氨基酸的特征常数，氨基酸不同，其等电点不同。同，其等电点不同。当氨基酸处于等电点是，由于静电引力当氨基酸处于等电点是，

26、由于静电引力的作用，其溶解度最小，容易发生沉淀。的作用，其溶解度最小，容易发生沉淀。利用此特点可从氨基酸混合物溶液中利用此特点可从氨基酸混合物溶液中分分离某种氨基酸离某种氨基酸。在等电点以上的在等电点以上的pH,AA带负电荷带负电荷,在电场在电场只向正极移动只向正极移动,反之向负极移动反之向负极移动.溶液的溶液的pH离等电点愈远离等电点愈远,AA携带的净电荷愈大携带的净电荷愈大.蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸等电点的计算氨基酸等电点的计算可可见见，氨氨基基酸酸的的pI值值等等于于该该氨氨基基酸酸的的两两性性离离子子状状态态两两侧侧的基团的基团pK值之和的二分之一。值之和的二分之一。pI=2

27、pK1+pK2一氨基一羧基一氨基一羧基AA的等电点计算：的等电点计算：pI=2pK2+pKR碱性碱性AA的等电点的等电点计算：计算：pI=2pK1+pKR酸性酸性AA的等电点的等电点计算：计算：蛋白质的结构与功能(8)课件练习甘氨酸的解离常数是甘氨酸的解离常数是pK1=2.34, pK2=9.60 pK1=2.34, pK2=9.60 ，它的等电，它的等电点（点（pIpI）是（）是（ ）。）。 A A、7.26 B7.26 B、5.97 5.97 C C 、7.14 D7.14 D、10.7710.77谷氨酸的谷氨酸的pK1(-COOH)pK1(-COOH)为为2.192.19，pK2(-NH

28、3)pK2(-NH3)为为9.679.67，pK3RpK3R(-COOH)(-COOH)为为4.254.25，其，其pIpI是（是（ ）。）。 A A、4.25 B4.25 B、3.22 C3.22 C、6.96 D6.96 D、5.935.93蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸与茚三酮反应氨基酸与茚三酮反应( (可定性定量测定可定性定量测定AA)AA)+3H20水合茚三酮水合茚三酮(无色无色)NH3CO2RCHO+还原性茚三酮还原性茚三酮紫色化合物紫色化合物(弱酸弱酸)加热加热水合茚三酮水合茚三酮+2NH3+还原性茚三酮还原性茚三酮蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸与氨基酸与2,42,4一二

29、硝基氟苯一二硝基氟苯( (DNFB)DNFB)的反应的反应（sangersanger反应）反应）DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黄色黄色)+HF弱硷中弱硷中氨基酸氨基酸用于测定用于测定N末端末端AA蛋白质的结构与功能(8)课件氨基酸与苯异硫氰酯（氨基酸与苯异硫氰酯（PITCPITC）的反应的反应（EdmanEdman反应）反应）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙内酰硫脲衍生物苯乙内酰硫脲衍生物(PTH-AA)（phenylisothiohydantion-AA）弱硷中弱硷中(400C)(硝基甲烷硝基甲烷400C)H+蛋白质的结构与功能(

30、8)课件3个反应共同的特点:与-氨基反应氨基反应生成物溶于有机溶剂生成物溶于有机溶剂蛋白质的结构与功能(8)课件第三节第三节肽肽一一 、肽肽( (peptide)peptide)和肽键和肽键( (peptide bond)peptide bond)的概念的概念二、天然存在的活性肽二、天然存在的活性肽 生理活性肽的功能类别：激素、抗菌素、辅助因子生理活性肽的功能类别：激素、抗菌素、辅助因子 实例：实例：谷胱甘肽谷胱甘肽( (glutathione,glutathione,GSHGSH) )促甲状腺素释放因子促甲状腺素释放因子（TRH）蛋白质的结构与功能(8)课件肽和肽键的形成肽和肽键的形成肽键肽

31、键肽平面肽平面一个氨基酸的一个氨基酸的-羧基和另一个氨基酸的羧基和另一个氨基酸的-氨基氨基脱水缩合脱水缩合而成的化合物称为而成的化合物称为肽肽。 氨基酸之间脱水后形成的氨基酸之间脱水后形成的酰胺酰胺键称键称肽键（酰胺键）肽键（酰胺键）。蛋白质的结构与功能(8)课件肽键肽键(peptidebend)的概念的概念肽键（肽键（peptidebond）是蛋白质分子中的）是蛋白质分子中的主要共价键，性质比较稳定。它虽是单主要共价键，性质比较稳定。它虽是单键，但具有部分双键的性质，难以自由键，但具有部分双键的性质，难以自由旋转而有一定的刚性，因此形成肽键平旋转而有一定的刚性，因此形成肽键平面。包括连接肽键

32、两端的面。包括连接肽键两端的CO、和和2个个C共共6个原子的空间位置处在一个个原子的空间位置处在一个相对接近的平面上，而相邻相对接近的平面上，而相邻2个氨基酸的个氨基酸的侧链侧链R又形成反式构型，从而形成肽键与又形成反式构型，从而形成肽键与肽链复杂的空间结构肽链复杂的空间结构蛋白质的结构与功能(8)课件肽单位肽键的结构特点：肽键的结构特点：（1 1）酰胺氮上的孤对电子与相邻羰基之间形成）酰胺氮上的孤对电子与相邻羰基之间形成共振杂化体共振杂化体。（2 2）肽键）肽键具有部分双键性质具有部分双键性质，不能自由旋转。，不能自由旋转。（3 3）肽肽键键具具有有平平面面性性，组组成成肽肽键键的的4 4个

33、个原原子子和和2 2个个CC几几乎乎处处在在同同一平面内（酰氨平面）。一平面内（酰氨平面）。蛋白质的结构与功能(8)课件（4 4）其中）其中C=OC=O与与N-HN-H以及两以及两个个C Ca a通常均呈反式构型通常均呈反式构型. .（5）蛋白质的结构与功能(8)课件-碳原子的二面角（碳原子的二面角（和和）二面角二面角 两两相相邻邻酰酰胺胺平平面面之之间间，能能以以共共同同的的C为为定定点点而而旋旋转转，绕绕C-N键键旋旋转转的的角角度度称称角角，绕绕C-C键键旋旋转转的的角角度度称称角角。和和称作二面角，亦称构象角。称作二面角，亦称构象角。蛋白质的结构与功能(8)课件多肽链可以看成由多肽链可

34、以看成由C串联起来的无数个酰胺平面组成串联起来的无数个酰胺平面组成蛋白质的结构与功能(8)课件完全伸展的多肽主链构象完全伸展的多肽主链构象-碳原子碳原子酰胺平面酰胺平面=1800，=1800=00，=00的多肽主链构象的多肽主链构象酰胺平面酰胺平面=00，=00(实际上不存在实际上不存在)侧链侧链非键合原子非键合原子接触半径接触半径蛋白质的结构与功能(8)课件肽（肽（peptide）是氨基酸通过肽键相连的化合物，蛋白）是氨基酸通过肽键相连的化合物，蛋白质不完全水解的产物也是肽。肽按其组成的氨基酸数质不完全水解的产物也是肽。肽按其组成的氨基酸数目为目为2个、个、3个和个和4个等不同而分别称为二肽

35、、三肽和四个等不同而分别称为二肽、三肽和四肽等，一般含肽等，一般含10个以下氨基酸组成的称寡肽个以下氨基酸组成的称寡肽（oligopeptide），由），由10个以上氨基酸组成的称多肽个以上氨基酸组成的称多肽（polypeptide），它们都简称为肽。），它们都简称为肽。多肽多肽（polypeptide）和蛋白质分子中的氨基酸均称为和蛋白质分子中的氨基酸均称为氨基酸残基（氨基酸残基（aminoacidresidue）。多肽和蛋白质的）。多肽和蛋白质的区别，一方面是多肽中氨基酸残基数较蛋白质少，一区别，一方面是多肽中氨基酸残基数较蛋白质少，一般少于般少于50个，而蛋白质大多由个，而蛋白质大多由1

36、00个以上氨基酸残基组个以上氨基酸残基组成成 中间的中间的AA不存在不存在 -羧基和羧基和 -氨基氨基,称称AA残基。残基。蛋白质的结构与功能(8)课件活性肽活性肽- -具特殊生理功能，常游离存在。具特殊生理功能，常游离存在。天然存在的活性肽天然存在的活性肽蛋白质的结构与功能(8)课件谷胱甘肽谷胱甘肽 谷谷胱胱甘甘肽肽在在体体内内参参与与氧氧化化还还原原过过程程，作作为为某某些些氧氧化化还还原酶的辅因子，或保护巯基酶，或防止过氧化物积累。原酶的辅因子，或保护巯基酶，或防止过氧化物积累。（一）谷胱甘肽（一）谷胱甘肽（GSH）第一个肽键与一般不同，由谷氨酸第一个肽键与一般不同，由谷氨酸-羧基与半胱

37、氨酸的氨基组羧基与半胱氨酸的氨基组成，分子中半胱氨酸的巯基是该化合物的主要功能基团成，分子中半胱氨酸的巯基是该化合物的主要功能基团。蛋白质的结构与功能(8)课件还原性谷胱甘肽分子中的肽键有何特点？还原性与氧化还原性谷胱甘肽分子中的肽键有何特点？还原性与氧化性谷胱甘肽的结构有何不同？性谷胱甘肽的结构有何不同？(2010年考研题年考研题8分分) 2GSH2GSHH2O2GS-SGH2O2GS-SG2H2O2H2O谷胱甘肽谷胱甘肽( (氧化型氧化型)Glutathione(Oxidized) )Glutathione(Oxidized) 分子结构分子结构式式 蛋白质的结构与功能(8)课件（二）催产素

38、和升压素（二）催产素和升压素 均为均为9肽，第肽，第3位和第位和第9位氨基酸不同。位氨基酸不同。催产素催产素使子宫使子宫和乳腺平滑肌收缩，具有催产和促使乳腺排乳作用。和乳腺平滑肌收缩，具有催产和促使乳腺排乳作用。升升压素压素促进血管平滑肌收缩，升高血压，减少排尿。促进血管平滑肌收缩，升高血压，减少排尿。（三）促肾上腺皮质激素（三）促肾上腺皮质激素（ACTH） 39肽，活性部位为第肽，活性部位为第410位的位的7肽片段：肽片段：Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly。蛋白质的结构与功能(8)课件（四）脑肽（四）脑肽脑啡肽具有强烈的镇痛作用（强于吗啡），不上瘾脑啡肽具有强烈的镇痛作

39、用（强于吗啡），不上瘾。Met-脑啡肽脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-MetLeu-脑啡肽脑啡肽Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu-内啡肽（内啡肽（31肽）具有较强的吗啡样活性与镇痛作用。肽）具有较强的吗啡样活性与镇痛作用。（五）胰高血糖素（五）胰高血糖素由胰岛由胰岛-细胞分泌（细胞分泌（-细胞分泌胰岛素），细胞分泌胰岛素），29肽。胰高血糖素肽。胰高血糖素调节调节维持血糖浓度。维持血糖浓度。蛋白质的结构与功能(8)课件一、一、 蛋白质的结构层次的划分蛋白质的结构层次的划分二、二、 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构三、三、 多肽主链折叠的空间限制多肽主链折叠的空间限制和和 维持蛋白质

40、构象的作用力维持蛋白质构象的作用力四、四、 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构五、五、 蛋白质的超二级结构和结构域蛋白质的超二级结构和结构域六、六、 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构七、七、 蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构第四节第四节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构蛋白质的结构与功能(8)课件蛋蛋白白质质结结构构的的主主要要层层次次一级结构一级结构四级结构四级结构二级结构二级结构三级结构三级结构primary structureprimary structuresecondary structuresecondary structureTertiary structureTertiary s

41、tructurequariernary structurequariernary structure超二级结构超二级结构结构域结构域 supersecondary structuresupersecondary structureStructure domanStructure doman一、一、 蛋白质的结构层次的划分蛋白质的结构层次的划分 蛋白质是氨基酸以蛋白质是氨基酸以肽肽键键相互连接的相互连接的线性序列线性序列。在蛋白质中，多肽链折叠在蛋白质中，多肽链折叠形成特殊的形状形成特殊的形状（构象）（构象）（conformationconformation）。在结在结构中，这种构象是原子的构中

42、，这种构象是原子的三维排列，由氨基酸序列三维排列，由氨基酸序列决定。蛋白质有决定。蛋白质有四种四种结构结构层次：层次：一级结构一级结构primaryprimary），），二级结构二级结构（secondarysecondary），），三级结三级结构构（tertiarytertiary）和和四级结四级结构构（quaternaryquaternary）（）（不总不总是有）。是有）。蛋白质的结构与功能(8)课件二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构多肽链中氨基酸的排列顺序，包括二硫键的位置称为蛋白质的多肽链中氨基酸的排列顺序，包括二硫键的位置称为蛋白质的一级结一级结构构( (primary stru

43、cture)primary structure)。一级结构中包含的共价键（一级结构中包含的共价键（covalent bondscovalent bonds）主主要指要指肽键肽键（peptide bondpeptide bond）和和二硫键二硫键（disulfide bonddisulfide bond）这是蛋白质最基本的结构，它内寓着决定蛋白质高级结构和生物功能的信息。这是蛋白质最基本的结构，它内寓着决定蛋白质高级结构和生物功能的信息。蛋白质的结构与功能(8)课件牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构蛋白质的结构与功能(8)课件一级结构测定一级结构测定1.获取一定量纯的蛋白质样品，测其分子量，然

44、后将样品完全获取一定量纯的蛋白质样品，测其分子量，然后将样品完全水解，确定该蛋白质的氨基酸种类、数目及每种氨基酸的水解，确定该蛋白质的氨基酸种类、数目及每种氨基酸的含量。含量。2.进行末端测定，确定该蛋白质的肽链数目，进行末端测定，确定该蛋白质的肽链数目，N-端和端和C-端是端是什么氨基酸。什么氨基酸。lN-末端测定法：常采用末端测定法：常采用2，4二硝基氟苯法、二硝基氟苯法、Edman降解降解法、丹磺酰氯法。法、丹磺酰氯法。lC-末端测定法：常采用肼解法、羧肽酶法。末端测定法：常采用肼解法、羧肽酶法。3.肽链的拆分肽链的拆分经末端的分析，若该蛋白质含有两条以上的肽经末端的分析，若该蛋白质含有

45、两条以上的肽链，而且肽链之间是通过非共价键连接，使用蛋白质变性链，而且肽链之间是通过非共价键连接，使用蛋白质变性剂将其变性后分开；若蛋白质肽链之间通过共价键相连，剂将其变性后分开；若蛋白质肽链之间通过共价键相连，则可采取过甲酸氧化法或巯基乙醇还原法将其分开。则可采取过甲酸氧化法或巯基乙醇还原法将其分开。4.各肽链中氨基酸排列顺序的测定各肽链中氨基酸排列顺序的测定使用两种以上的方法将肽使用两种以上的方法将肽链部分水解成肽段，测各肽段的氨基酸顺序，然后使用片链部分水解成肽段，测各肽段的氨基酸顺序，然后使用片段重叠法推测出完整肽链的氨基酸顺序。段重叠法推测出完整肽链的氨基酸顺序。5.确定二硫键和酰胺

46、的位置确定二硫键和酰胺的位置蛋白质的结构与功能(8)课件一级结构测定一级结构测定基本战略基本战略：片段重叠法氨基酸顺序直测法：片段重叠法氨基酸顺序直测法 要点：要点：a a. .测定蛋白质的分子量及其氨基酸组分测定蛋白质的分子量及其氨基酸组分 b.b. 测定肽键的测定肽键的N N末端和末端和C C末端末端 c.c. 应应用用两两种种或或两两种种以以上上的的肽肽键键内内切切酶酶分分别别在在多多肽肽键键的的专专一一位位点点上上断断裂裂肽肽键键；也也可可用用溴溴化化氰氰法法专专一一性性地地断断裂裂甲甲硫硫氨氨酸酸位点，从而得到一系列大小不等的肽段。位点，从而得到一系列大小不等的肽段。 d.d. 分分

47、离离提提纯纯所所产产生生的的肽肽段段，并并分分别别测测定定它它们们的的氨氨基基酸酸顺序顺序 e.e. 将将这这些些肽肽段段的的顺顺序序进进行行跨跨切切口口重重叠叠，进进行行比比较较分分析析，推断出蛋白质分子的全部氨基酸序列。推断出蛋白质分子的全部氨基酸序列。蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质蛋白质AA顺序测顺序测定基本战略定基本战略将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序将肽段分离并测出顺序将肽段分离并测出顺序专一性裂解专一性裂解末端氨基酸测定末端氨基酸测定二硫键拆开二硫键拆开纯蛋白质纯蛋白质将大化小，逐段分析，制成将大化小，逐段分析，制成两套肽片段，找出重叠位点，

48、两套肽片段，找出重叠位点，排出肽的前后位置，最后确排出肽的前后位置，最后确定蛋白质的完整序列定蛋白质的完整序列。蛋白质的结构与功能(8)课件胰蛋白酶专一水解Lys和Arg胰凝乳蛋白酶专一水解Phe,Trp,Tyr溴化氰专一水解Met如:Val-Phe-Asp-Lys-Gly-Phe-Val-Glu-Arg胰蛋白酶:Val-Phe-Asp-Lys和Gly-Phe-Val-Glu-Arg胰凝乳蛋白酶: Asp-Lys-Gly-Phe 、Val-Phe 和Val-Glu-Arg蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质一级结构的重要性，是由于其序蛋白质一级结构的重要性，是由于其序列中不同氨基酸侧链列中不同氨

49、基酸侧链R的大小、性质不同，的大小、性质不同，决定着肽链折叠盘曲形成不同的空间结决定着肽链折叠盘曲形成不同的空间结构和功能。构和功能。蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质的高级结构蛋白质的高级结构蛋白质的高级结构:指组成蛋白质的所有指组成蛋白质的所有原子和基团在三维空间中的构型和构象原子和基团在三维空间中的构型和构象.蛋白质的结构与功能(8)课件（一）（一）构型与构象构型与构象构型构型(configuration)：指一个不对称的化合：指一个不对称的化合物中不对称中心上的几个原子或基团的空间物中不对称中心上的几个原子或基团的空间排布方式。在立体异构体中取代原子或基团排布方式。在立体异构体中取代原

50、子或基团在空间的取向在空间的取向.如单糖的如单糖的、构型，氨构型，氨基酸的基酸的D、L构型。当从一种构型转换构型。当从一种构型转换成另一种构型的时候，会牵涉及共价键的形成另一种构型的时候，会牵涉及共价键的形成或破坏。成或破坏。构象构象(conformation)：指一个分子结构中的：指一个分子结构中的一切原子绕共价单键旋转时产生的不同空间一切原子绕共价单键旋转时产生的不同空间排列方式。一种构象变成另一种构象不涉及排列方式。一种构象变成另一种构象不涉及共价键的形成或破坏。共价键的形成或破坏。维持蛋白质构象的作用力维持蛋白质构象的作用力蛋白质的结构与功能(8)课件维持蛋白质分子构象的作用力维持蛋白

51、质分子构象的作用力a.盐键盐键b.氢键氢键c.疏水键疏水键d.范得华力范得华力e.二硫键二硫键维持蛋白质构象的作用力维持蛋白质构象的作用力蛋白质构象稳定的原因：蛋白质构象稳定的原因：1）酰胺平面；）酰胺平面；2）R的影响的影响。蛋白质的结构与功能(8)课件维持蛋白质分子构象的作用力维持蛋白质分子构象的作用力1.范得华力范得华力：静电引力：静电引力2.氢键：氢键：X-HY（N-HO）3.盐键盐键：正负离子之间的静电引力（：正负离子之间的静电引力（羧基，羧基，氨基之间氨基之间）4.二硫键：两个二硫键：两个S原子之间的共价键原子之间的共价键5.疏水键疏水键：两个及以上疏水基团（非极性基团）两个及以上

52、疏水基团（非极性基团）的作用。的作用。主要参与维持蛋白质的三、四级结构。主要参与维持蛋白质的三、四级结构。维持蛋白质二级结构的主要是氢键，维持蛋白维持蛋白质二级结构的主要是氢键，维持蛋白质三级结构的主要是疏水键，维持蛋白质四级质三级结构的主要是疏水键，维持蛋白质四级结构的有疏水键、盐键结构的有疏水键、盐键 。蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质分子中的共价键与次级键蛋白质分子中的共价键与次级键共价键共价键次级键次级键化学键化学键 肽键肽键一级结构一级结构氢键氢键二硫键二硫键二、三、四级结构二、三、四级结构疏水键疏水键盐键盐键范德华力范德华力三、四级结构三、四级结构蛋白质的结构与功能(8)课件四、

53、蛋白质的二级结构四、蛋白质的二级结构( () ) 螺旋螺旋（helixhelix）()折叠折叠（-pleatedsheet）()转角转角（-turn）()无规则卷曲无规则卷曲（nonregularcoil）蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构（secondary structuresecondary structure）是指蛋是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置。不涉及氨基酸残基侧链的主链骨架原子的相对空间位置。不涉及氨基酸残基侧链的构象。构象。是蛋白质结构的构象单元主要有以下类型：是蛋白质结构的构象单

54、元主要有以下类型：蛋白质的结构与功能(8)课件特特征征：1 1、 每每隔隔3.63.6个个AAAA残残基基螺螺旋旋上上升升一一圈圈，螺螺距距0.540.54nm;nm;每每个个残基沿轴旋转残基沿轴旋转100100。2 2 、每每个个氨氨基基酸酸残残基基的的 C=0C=0 与与后后面面第第4 4个个氨氨基基酸酸残残基基的的 N-HN-H形形成成氢氢键键，肽肽链链上上所所有有的的肽肽键键都都参参与与氢氢键键的的形成。形成。 3 3、螺螺旋旋体体中中所所有有氨氨基基酸酸残残基基R R侧侧链链都都伸伸向向外外 侧侧 ， 链链 中中 的的 全全 部部 C=0 C=0 和和 N-HN-H几几乎乎都都平平行

55、于螺旋轴行于螺旋轴; ;螺旋（螺旋（helix）形成因素形成因素：与组成和与组成和排列顺序直接相关。排列顺序直接相关。多多态态性性：多多数数为为右右手手（较较稳稳定定），亦亦有有少少数数左左手手螺螺旋存在（不稳定）；旋存在（不稳定）；ProPro的影响的影响蛋白质的结构与功能(8)课件1 、已知某蛋白质的多肽链是已知某蛋白质的多肽链是 -螺旋。该螺旋。该蛋白质的分子量为蛋白质的分子量为240000，求蛋白质的，求蛋白质的分子长度。分子长度。(蛋白质中一个氨基酸的平均蛋白质中一个氨基酸的平均分子量为分子量为120)2、已知某蛋白质的多肽链的一些节段是、已知某蛋白质的多肽链的一些节段是 -螺旋，而

56、另一些节段是螺旋，而另一些节段是 -折叠。该蛋折叠。该蛋白质的分子量为白质的分子量为240000，其分子长，其分子长5.06 10-5,求分子中求分子中 -螺旋和螺旋和 -折叠的百折叠的百分率分率.(蛋白质中一个氨基酸的平均分子量蛋白质中一个氨基酸的平均分子量为为120,每个氨基酸残基在每个氨基酸残基在 -螺旋中的长度螺旋中的长度0.15nm，在，在 -折叠中的长度为折叠中的长度为0.36nm)。蛋白质的结构与功能(8)课件影响影响螺旋稳定的因素：螺旋稳定的因素：酸性或碱性酸性或碱性氨基酸集中的区域，由于氨基酸集中的区域，由于同电荷同电荷相相斥，不利于斥，不利于螺旋形成；较大的螺旋形成；较大的

57、R基团基团(如苯如苯丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸)集中的区域，也妨集中的区域，也妨碍碍螺旋形成；脯氨酸因其螺旋形成；脯氨酸因其碳原子位于五碳原子位于五元环上，不易扭转，加之它是元环上，不易扭转，加之它是亚氨基酸亚氨基酸，不易，不易形成氢键，故不易形成上述形成氢键，故不易形成上述螺旋；甘氨酸螺旋；甘氨酸的的R基为基为H，空间占位很小空间占位很小，也会影响该处，也会影响该处螺螺旋的稳定。旋的稳定。蛋白质的结构与功能(8)课件折叠（折叠（-pleated sheet-pleated sheet）特特征征：两两条条或或多多条条伸伸展展的的多多肽肽链链（或或一一条条多多肽肽链链的的若

58、若干干肽肽段段）侧侧向向集集聚聚，通通过过相相邻邻肽肽链链主主链链上上的的N-HN-H与与C=OC=O之之间间有有规规则则的的氢氢键键，形形成成锯锯齿齿状状片片层层结结构构，即即折叠片。折叠片。类别类别：平行平行 反平行反平行 （较稳定）（较稳定）NNCNNCCC平行平行反平行反平行( (所有肽链的所有肽链的N-N-端都在同一边端都在同一边) )( (相邻两条肽链的方向相反相邻两条肽链的方向相反) )蛋白质的结构与功能(8)课件 转角（转角（-turn-turn）特特征征：第第一一个个氨氨基基酸酸残残基基上上的的C=OC=O隔隔两两个个氨氨基基酸酸残残基基与与第第四四个个氨氨基基酸酸残残基基

59、上上 的的 N-H之之间间形形成成氢氢键键 ，肽肽键键回回折折1801800 0 。 n不很稳定的环状结构。不很稳定的环状结构。n这类结构主要存在于球状蛋白分子表面这类结构主要存在于球状蛋白分子表面。蛋白质的结构与功能(8)课件无无规规则则卷卷曲曲示示意意图图无规则卷曲无规则卷曲细胞色素细胞色素C的三级结构的三级结构-螺旋、螺旋、-片层之间用无规卷曲连接起来片层之间用无规卷曲连接起来,使其具有柔性使其具有柔性,有利于盘绕和折叠有利于盘绕和折叠.蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质二级结构、乃至更高层次空间结蛋白质二级结构、乃至更高层次空间结构的形成，决定于其一级结构构的形成，决定于其一级结构。由

60、于一级结构中氨基酸残基侧链由于一级结构中氨基酸残基侧链R大小与大小与性质的不同，使肽键可形成不同的性质的不同，使肽键可形成不同的-螺螺旋、旋、-片层等二级结构片层等二级结构蛋白质的结构与功能(8)课件五、五、 蛋白质的超二级结构和结构域蛋白质的超二级结构和结构域蛋白质中相邻的二级结构单位（即单个蛋白质中相邻的二级结构单位（即单个螺旋或螺旋或折叠或折叠或转角）组合在一起，形成有规则的、在空间转角）组合在一起，形成有规则的、在空间上能辩认的上能辩认的二级结构组合体二级结构组合体称为蛋白质的超二级结构称为蛋白质的超二级结构; ;是蛋是蛋白质二级结构至三级结构层次的一种白质二级结构至三级结构层次的一种

61、过渡态构象层次过渡态构象层次。基本组合方式基本组合方式：；( () )超二级结构超二级结构（ supersecondary structuresupersecondary structure ）蛋白质的结构与功能(8)课件超二级结构类型超二级结构类型1234552341-链链-迂回迂回回形拓扑结构回形拓扑结构回形拓扑结构回形拓扑结构-迂回迂回蛋白质的结构与功能(8)课件(2) (2) 结构域结构域（structure domainstructure domain）球球状状蛋蛋白白质质的的折折叠叠单单位位。在在超超二二级级结结构构的的基基础础上上，多多肽肽链链组组装装成成几几个个相相对对独独立立

62、、近近似似球球形形的的三三维维实实体体，再再由由两两个个或或两两个个以以上上这这样样的的三三维维实实体体缔缔合合成成三三级级结结构构，这这种种相相对对独独立立的的三三维维实实体称为结构域。体称为结构域。 形成意义：形成意义： 动力学上更为合理动力学上更为合理 蛋蛋白白质质（酶酶）活活性性部部位位往往往往位位于于结结构构域域之之间间，使使其其更具柔性更具柔性蛋白质的结构与功能(8)课件卵溶菌酶的三级结构中的结构域卵溶菌酶的三级结构中的结构域 -螺旋螺旋 -转角转角 -折叠折叠结构域结构域蛋白质的结构与功能(8)课件+结构域结构域乳酸脱氢酶结构域乳酸脱氢酶结构域1/结构域结构域丙酮酸激酶结构域丙酮

63、酸激酶结构域43-P-甘油醛脱氢酶结构域甘油醛脱氢酶结构域2木瓜蛋白酶结构域木瓜蛋白酶结构域1木瓜蛋白酶结构域木瓜蛋白酶结构域2无规则卷曲无规则卷曲+-螺旋结构域螺旋结构域无规则卷曲无规则卷曲+-回折结构域回折结构域蛋白质的结构与功能(8)课件六、六、 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构 多多肽肽链链在在二二级级结结构构的的基基础础上上，通通过过侧侧链链基基团团的的相相互互作作用用进进一一步步卷卷曲曲折折叠叠，借借助助次次级级键键维维系系使使螺螺旋旋、折折叠叠片片、转转角角等等二二级级结结构构相相互互配配置置而而形形成成特特定定的的构构象象。三三级级结结构构的的形形成成使使肽肽链链中中所所有有的

64、的原原子子都都达达到到空空间间上上的的重重新排布。新排布。l维系力维系力: : 氢键、疏水键、离子键和范德华力氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是等。尤其是疏水相互疏水相互作用作用。当三级结构形成就可以行使蛋白质的功能了。当三级结构形成就可以行使蛋白质的功能了. . 实例：实例：肌红蛋白肌红蛋白核糖核酸酶核糖核酸酶蛋白质的结构与功能(8)课件肌肌红红蛋蛋白白三三级级结结构构疏水的氨基酸在分子内部，亲水的氨基酸在分子的表面。疏水的氨基酸在分子内部，亲水的氨基酸在分子的表面。蛋白质的结构与功能(8)课件肌红蛋白是一条由肌红蛋白是一条由153个氨基酸个氨基酸残基和残基和一一个血红素辅基个血红素辅

65、基组成的肽链，分子中由八组成的肽链，分子中由八个肽段分别形成个肽段分别形成AH八段八段螺旋，再螺旋，再进一步通过进一步通过AB、CD等一些等一些转角与随转角与随意卷曲连接，进一步地折叠形成接近球意卷曲连接，进一步地折叠形成接近球状的分子三级结构状的分子三级结构。临床上也通过测定病人血中的肌红蛋白临床上也通过测定病人血中的肌红蛋白来鉴别诊断心绞痛还是心肌梗死来鉴别诊断心绞痛还是心肌梗死.蛋白质的结构与功能(8)课件核糖核酸酶三级结构示意图核糖核酸酶三级结构示意图NHis12CHis119Lys41由由3个个螺旋、螺旋、5个个折叠片和一些折叠片和一些转角等转角等蛋白质的结构与功能(8)课件七、蛋白

66、质的四级结构七、蛋白质的四级结构四四级级结结构构是是指指由由相相同同或或不不同同的的称称作作亚亚基基（subunitsubunit）的的亚亚单单位位按按照照一一定定排排布布方方式式聚聚合合而而成成的的蛋蛋白白质质结结构构。亚亚基基本本身身都都具具有有球球状状三三级级结结构构，一一般般只只包包含含一一条条多多肽肽链链，也也有有的由二条或二条以上由二硫键连接的肽链组成。的由二条或二条以上由二硫键连接的肽链组成。维持稳定的作用力维持稳定的作用力:疏水键、离子键、氢键、范得华力疏水键、离子键、氢键、范得华力 实例：实例：血红蛋白血红蛋白烟草花叶病毒的外壳蛋白四级结构烟草花叶病毒的外壳蛋白四级结构蛋白质

67、的结构与功能(8)课件血红蛋白四级结构血红蛋白四级结构蛋白质的结构与功能(8)课件血红蛋白就是由两条相同、各由血红蛋白就是由两条相同、各由141个氨个氨基酸残基组成的基酸残基组成的-亚基和两条相同、各亚基和两条相同、各由由146个氨基酸残基组成的个氨基酸残基组成的-亚基按特定亚基按特定方式接触、排布组成的一个球状、接近方式接触、排布组成的一个球状、接近四面体的分子结构。四面体的分子结构。蛋白质的结构与功能(8)课件烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构的自我组装烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构的自我组装蛋白质的结构与功能(8)课件第五节第五节 蛋白质的分子结构与功能的关系蛋白质的分子结构与功能的关系一、一、

68、 蛋白质蛋白质一级结构与功能一级结构与功能二、二、 蛋白质蛋白质高级构象与功能高级构象与功能蛋白质复杂的组成和结构是其多种多样生物学功能的蛋白质复杂的组成和结构是其多种多样生物学功能的基础基础；而蛋白质独特的性质和功能则是其结构的；而蛋白质独特的性质和功能则是其结构的反映反映。蛋。蛋白质一级结构包含了其分子的所有信息，并决定其高级结白质一级结构包含了其分子的所有信息，并决定其高级结构，高级结构和其功能密切相关。构，高级结构和其功能密切相关。蛋白质的结构与功能(8)课件一级结构决定高级结构，一级结构决定高级结构，也决定蛋白质的功能也决定蛋白质的功能1 1、蛋白质一级结构的种属差异与同源性、蛋白质

69、一级结构的种属差异与同源性 实例：实例：细胞色素细胞色素2 2、蛋白质一级结构的变异与分子病、蛋白质一级结构的变异与分子病 实例：实例：血红蛋白质异常病变血红蛋白质异常病变镰刀型贫血镰刀型贫血病3 3、蛋白质前体的激活与一级结构、蛋白质前体的激活与一级结构 实例：实例：胰岛素原的激活胰岛素原的激活蛋白质的结构与功能(8)课件1 1、同源蛋白质一级结构的种属差异与生物进化、同源蛋白质一级结构的种属差异与生物进化概念：同源蛋白质概念：同源蛋白质在在不不同同的的生生物物体体内内行行使使相相同同或或相相似似功功能能的的蛋蛋白质。白质。蛋白质一级结构与生物进化的关系（蛋白质一级结构与生物进化的关系（20

70、082008考考研研8 8分）分）例子：例子：血红蛋白在不同的脊椎动物中都具有输送氧气的功能；血红蛋白在不同的脊椎动物中都具有输送氧气的功能；细胞色素在所有的生物中都是电子传递链的组分。细胞色素在所有的生物中都是电子传递链的组分。蛋白质的结构与功能(8)课件同源蛋白质的特点：同源蛋白质的特点：同源蛋白质的同源蛋白质的氨基酸序列具有明显的相似性氨基酸序列具有明显的相似性（序列同源性）（序列同源性）有有许许多多位位置置的的氨氨基基酸酸对对所所有有种种属属来来说说都都是是相相同同的的，称称不不变变残残基基，不变残基高度保守，是必需的。，不变残基高度保守，是必需的。除除不不变变残残基基以以外外，其其它

71、它位位置置的的氨氨基基酸酸对对不不同同的的种种属属有有很很大大变变化化，称称可可变变残残基基，可可变变残残基基中中，个个别别氨氨基基酸酸的的变变化化不不影影响响蛋蛋白质的功能。白质的功能。多肽链多肽链长度相同或相近长度相同或相近意意义义：通通过过比比较较同同源源蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸序序列列的的差差异异可可以以研研究究不同物种间的亲源关系和进化。不同物种间的亲源关系和进化。蛋白质的结构与功能(8)课件细胞色素细胞色素c c分子的空间结构分子的空间结构不变不变的的AAAA残残基基3535个不变的个不变的AAAA残基残基，是，是Cyt C Cyt C 的生物功能所不可的生物功能所不可缺少的。

72、其中有的可能参加维持分子构象；有的可能缺少的。其中有的可能参加维持分子构象；有的可能参与电子传递；有的可能参与参与电子传递；有的可能参与“识别识别”并结合细胞色并结合细胞色素还原酶和氧化酶。素还原酶和氧化酶。生物生物与人不同的与人不同的AAAA数目数目黑猩猩黑猩猩0恒河猴恒河猴1兔兔9袋鼠袋鼠10牛、猪、羊、狗牛、猪、羊、狗11马马12鸡、火鸡鸡、火鸡13响尾蛇响尾蛇14海龟海龟15金枪鱼金枪鱼21角饺角饺23小蝇小蝇25蛾蛾31小麦小麦35粗早链孢霉粗早链孢霉43酵母酵母44不同生物与人的不同生物与人的CytcCytc的的AAAA差异数目差异数目蛋白质的结构与功能(8)课件在研究蛋白质多肽链

73、生物合成时发现，在研究蛋白质多肽链生物合成时发现，当编码某氨基酸的一个密码子变成终止当编码某氨基酸的一个密码子变成终止密码子或变成编码另一种氨基酸的密码密码子或变成编码另一种氨基酸的密码子时，所合成得蛋白质有的生物活性不子时，所合成得蛋白质有的生物活性不变，有的生物活性会发生改变。请分析变，有的生物活性会发生改变。请分析产生上述现象的生化机制。产生上述现象的生化机制。 (2010年考题13分)蛋白质的结构与功能(8)课件2 2、 蛋白质一级结构的突变蛋白质一级结构的突变分子病分子病分分子子病病：基基因因突突变变引引起起的的某某个个功功能能蛋蛋白白的的某某一一个个或或几几个个氨氨基基酸酸残残基基

74、发发生生了了遗遗传传性性替替代代从从而而导导致致整整个个分分子子的的三三维维结结构构发发生生改改变，功能部分或全部丧失。变，功能部分或全部丧失。例子：例子：镰刀形红细胞贫血病镰刀形红细胞贫血病生理条件下电荷： Glu- 带负电 亲水 ;Va10 不带电 疏水 -链链N端氨基酸排列顺序端氨基酸排列顺序12345678Hb-A（正常人）正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysHb-S（患患者）者）Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys蛋白质的结构与功能(8)课件正常红细胞与正常红细胞与镰刀形红细胞镰刀形红细胞的扫描电镜图的扫描电镜图镰刀形红镰刀

75、形红细胞细胞正常红正常红细胞细胞等电点改变等电点改变,溶解度降低溶解度降低运输氧的功能下降运输氧的功能下降,细胞细胞溶血溶血蛋白质的结构与功能(8)课件3、猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图、猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图胰岛素原胰岛素原多个多个C链链蛋白质的结构与功能(8)课件酶原激活 酶原酶原：不具催化活性的酶的前体称为酶原（zymogen） 酶原的激活酶原的激活：使无活性酶原转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。酶酶原原激激活活的的机机制制为为：酶酶原原分分子子一一级级结结构构的的改改变变导导致致了了酶酶原原分分子子空空间间结结构构的的改改变变，使使催催化化活活性性中中心心得得以以形形成

76、成，故故使使其其从从无无活活性性的的酶酶原原形形式式转转变变为为有有活性的酶。活性的酶。蛋白质的结构与功能(8)课件胰蛋白酶原胰蛋白酶原胰蛋白酶胰蛋白酶六肽六肽肠肠激激酶酶活性中心活性中心胰蛋白酶原的激活示意图胰蛋白酶原的激活示意图蛋白质的结构与功能(8)课件 高级构象决定蛋白质的功能高级构象决定蛋白质的功能1 1 、蛋白质高级构象破坏，功能丧失蛋白质高级构象破坏，功能丧失 实例：实例：核糖核酸酶的变性与复性核糖核酸酶的变性与复性2 2 、蛋蛋白白质质在在表表现现生生物物功功能能时时，构构象象发发生生一定变化（一定变化（变构效应变构效应） 实例：实例：血红蛋白的变构效应和输氧功能血红蛋白的变构

77、效应和输氧功能蛋白质的结构与功能(8)课件核糖核酸酶变性与复性作用核糖核酸酶变性与复性作用NativeribonucleaseDenativereducedribonucleaseNativeribonuclease8Mureaand -mercapotoethanolDialysis变性变性复性复性蛋白质的结构与功能(8)课件血红蛋白输氧功能和构象变化血红蛋白输氧功能和构象变化O2HbHb-O2O2血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线活动肌肉毛细活动肌肉毛细血管中的血管中的PO2020406080100肺泡中的肺泡中的PO2MyoglobinHemoglobin别（变）别

78、（变）构效应构效应：在寡聚蛋白分子中，一个亚基，由在寡聚蛋白分子中，一个亚基，由于与配体的结合，而发生的构象变化，引起相邻其它于与配体的结合，而发生的构象变化，引起相邻其它亚基的构象与配体结合的能力也发生改变的现象。亚基的构象与配体结合的能力也发生改变的现象。别别构效应构效应。蛋白质的结构与功能(8)课件血红蛋白的别构作用血红蛋白运氧中有别构作用：当血红蛋白分子第一个血红蛋白运氧中有别构作用：当血红蛋白分子第一个亚基与氧结合后，该亚基构象的轻微改变，可导致亚基与氧结合后，该亚基构象的轻微改变，可导致4个个亚基间盐键的断裂，使亚基间的空间排布和四级结构亚基间盐键的断裂，使亚基间的空间排布和四级结

79、构发生轻微改变，血红蛋白分子从较紧密的发生轻微改变，血红蛋白分子从较紧密的T型转变成较型转变成较松弛的松弛的R型构象，从而使血红蛋白其他亚基与氧的结合型构象，从而使血红蛋白其他亚基与氧的结合容易化，产生了正协同作用，呈现出与肌红蛋白不同容易化，产生了正协同作用，呈现出与肌红蛋白不同的的“S”形氧解离曲线，完成其更有效的运氧功能形氧解离曲线，完成其更有效的运氧功能蛋白质的结构与功能(8)课件Mb与Hb结构不同二者有以下不同之处：二者有以下不同之处：lMb是单体蛋白，是单体蛋白，Hb是寡聚蛋白，有四个亚是寡聚蛋白，有四个亚基；基；lMb只有一个只有一个O2的结合位点，而的结合位点，而Hb有有4个；

80、个；lMb分子呈棱形，分子呈棱形，Hb分子呈现球形；分子呈现球形；lHb的亚基（的亚基（链、链、链）与链）与Mb一级结构有很一级结构有很大的差别，但它们的三级结构非常相似。大的差别，但它们的三级结构非常相似。蛋白质的结构与功能(8)课件血红蛋白的变构作用与运输氧的功能血红蛋白的变构作用与运输氧的功能与肌红蛋白相比，血红蛋白的四个亚基，分别可以结合与肌红蛋白相比，血红蛋白的四个亚基，分别可以结合1 1个氧分子，血红蛋白的四个亚基之间的相互作用使其与个氧分子，血红蛋白的四个亚基之间的相互作用使其与氧的结合能力总体上削弱了（氧合曲线右移氧的结合能力总体上削弱了（氧合曲线右移, ,由双曲线转由双曲线转

81、变成变成S S形曲线）形曲线）在氧气浓度低的地方，在结合的过程中，是一个比一个在氧气浓度低的地方，在结合的过程中，是一个比一个结合的更容易，也就是协同作用。在运输到低氧高二氧结合的更容易，也就是协同作用。在运输到低氧高二氧化碳的时候，与氧分子分离又会非常迅速，这样就保证化碳的时候，与氧分子分离又会非常迅速，这样就保证了氧气运输的高速有效。了氧气运输的高速有效。 血红蛋白的氧合曲线呈血红蛋白的氧合曲线呈“S”S”型，这是血红蛋白与氧结合型，这是血红蛋白与氧结合时的协同效应的结果，这对其运输氧的生理功能具有直时的协同效应的结果，这对其运输氧的生理功能具有直接的接的意义意义。蛋白质的结构与功能(8)

82、课件第六节蛋白质的重要性质第六节蛋白质的重要性质一、一、 蛋白质的相对分子量蛋白质的相对分子量二、二、 两性解离性质及等电点两性解离性质及等电点三、三、 蛋白质胶体性质蛋白质胶体性质四、四、 蛋白质的沉淀蛋白质的沉淀五、五、 蛋白质的变性与复性蛋白质的变性与复性六、六、 蛋白质的紫外吸收特性蛋白质的紫外吸收特性七、七、 蛋白质呈色反应蛋白质呈色反应蛋白质的结构与功能(8)课件一、蛋白质的相对分子量一、蛋白质的相对分子量蛋白质相对分子量在蛋白质相对分子量在6*106*103 3- -106之间。之间。测定分子量的主要方法测定分子量的主要方法超离心法、超离心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电凝胶过滤

83、法、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。泳等。蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质的分子量测定蛋白质分子量的方法：测定蛋白质分子量的方法：1.沉降速度法沉降速度法超速离心机超速离心机蛋白质分子的大小和形状相同，沉降速蛋白质分子的大小和形状相同，沉降速度相同。度相同。沉降系数（沉降系数（S）：一种蛋白质分子在单位）：一种蛋白质分子在单位离心力的沉降速度为恒定值，称为沉降离心力的沉降速度为恒定值，称为沉降常数。常数。S为沉降系数的一个单位为沉降系数的一个单位1x10-13秒秒蛋白质的结构与功能(8)课件2.凝胶过滤法（分子筛层析法）凝胶过滤法（分子筛层析法）小分子进入凝胶内，大分子被排阻，当小分子进入凝胶内，大分

84、子被排阻，当用洗脱液洗脱时，被排阻的分子量大的用洗脱液洗脱时，被排阻的分子量大的先洗脱下来，分子量小的后洗脱下来。先洗脱下来，分子量小的后洗脱下来。蛋白质的结构与功能(8)课件3.SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法：聚丙烯酰胺凝胶中的电泳速度决定于蛋聚丙烯酰胺凝胶中的电泳速度决定于蛋白质分子的大小，形状和电荷数量白质分子的大小，形状和电荷数量SDS聚丙烯酰胺凝胶中的电泳速度决定于聚丙烯酰胺凝胶中的电泳速度决定于分子大小。分子大小。蛋白质的结构与功能(8)课件SDS-PAGE原理：原理：当当SDSSDS（Sodium Dodecyl SulfateSodium Dodecyl Sulfate）与蛋白质结

85、合后，蛋白质分子）与蛋白质结合后，蛋白质分子即带有大量的负电荷，并远远超过了其原来的电荷，从而使天然蛋白质即带有大量的负电荷，并远远超过了其原来的电荷，从而使天然蛋白质分子间的电荷差别就降低乃至消除了。与此同时蛋白质在分子间的电荷差别就降低乃至消除了。与此同时蛋白质在SDSSDS的作用下的作用下亚基有球形变成杆状，掩盖了形状的差异，所以各种亚基有球形变成杆状，掩盖了形状的差异，所以各种SDS -SDS -蛋白质复合蛋白质复合物在电泳时产生的泳动率差异，就反映了分子量的差异。在此条件下，物在电泳时产生的泳动率差异，就反映了分子量的差异。在此条件下，样品分子量的对数与其在凝胶中的迁移率呈直线关系。

86、可用下式表示：样品分子量的对数与其在凝胶中的迁移率呈直线关系。可用下式表示：LogM=ab应用应用:测定蛋白质分子量测定蛋白质分子量测定蛋白质亚基数测定蛋白质亚基数蛋白质的结构与功能(8)课件 二、蛋白质两性解离性质和等电点二、蛋白质两性解离性质和等电点pH=pI净电荷净电荷=0pHpI净电荷为负净电荷为负PrCOOHNH3+H+OH-+H+OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+ 当当蛋蛋白白质质溶溶液液在在某某一一定定pH值值时时，使使某某特特定定蛋蛋白白质质分分子子上上所所带带正正负负电电荷荷相相等等，成成为为两两性性离离子子，在在电电场场中中既既不不向向阳阳极极也也不不向向阴阴极极

87、移移动动，此此时溶液的时溶液的pH值即为该蛋白质的值即为该蛋白质的等电点等电点（isoelectricpoint，pI）。）。蛋白质的结构与功能(8)课件三、蛋白质胶体性质三、蛋白质胶体性质 由由于于蛋蛋白白质质分分子子量量很很大大，在在水水溶溶液液中中形形成成1-1001-100nmnm的的颗颗粒粒，因因而而具具有有胶胶体体溶溶液液的的特特征征。可可溶溶性性蛋蛋白白质质分分子子表表面面分分布布着着大大量量极极性性氨氨基基酸酸残残基基，对对水水有有很很高高的的亲亲和和性性，通通过过水水合合作作用用在在蛋蛋白白质质颗颗粒粒外外面面形形成成一一层层水水化化层层，同同时时这这些些颗颗粒粒带带有有电电

88、荷荷，因而蛋白质溶液是相当稳定的亲水胶体。，因而蛋白质溶液是相当稳定的亲水胶体。 蛋白质胶体性质的应用蛋白质胶体性质的应用 透析法透析法: :利用蛋白质不能透过半透膜的的性质，将含有小分子杂质的蛋利用蛋白质不能透过半透膜的的性质，将含有小分子杂质的蛋白质溶液放入透析袋再置于流水中，小分子杂质被透析出，大分子蛋白质白质溶液放入透析袋再置于流水中，小分子杂质被透析出，大分子蛋白质留在袋中，以达到纯化蛋白质的目的。这种方法称为透析（留在袋中，以达到纯化蛋白质的目的。这种方法称为透析（dialysisdialysis）。）。 盐析法盐析法: :在蛋白质溶液中加入高浓度的硫酸铵、氯化钠等中性盐，可有在蛋

89、白质溶液中加入高浓度的硫酸铵、氯化钠等中性盐，可有效地破坏蛋白质颗粒的水化层。同时又中和了蛋白质表面的电荷，从而使效地破坏蛋白质颗粒的水化层。同时又中和了蛋白质表面的电荷，从而使蛋白质颗粒集聚而生成沉淀，这种现象称为盐析（蛋白质颗粒集聚而生成沉淀，这种现象称为盐析（salting outsalting out）。）。蛋白质的结构与功能(8)课件四、蛋白质的沉淀四、蛋白质的沉淀 如如果果加加入入适适当当的的试试剂剂使使蛋蛋白白质质分分子子处处于于等等电电点点状状态态或或失失去去水水化化层层（消消除除相相同同电电荷荷，除除去去水水膜膜），蛋蛋白白质质胶胶体体溶溶液就不再稳定并将产生沉淀。液就不再稳

90、定并将产生沉淀。 蛋白质的结构与功能(8)课件盐盐析析法法: : 大大量量的的中中性性盐盐 （NHNH4 4）2 2SOSO4 4、NaNa2 2SOSO4 4、NaclNacl，可可有有效效地地破破坏坏蛋蛋白白质质颗颗粒粒的的水水化化层层。同同时时又又中中和和了了蛋蛋白白质质表表面面的的电电荷荷，从从而而使使蛋蛋白白质质颗颗粒粒集集聚聚而而生成沉淀。生成沉淀。有机溶剂沉淀法：有机溶剂沉淀法： 破坏破坏水化膜水化膜，降低介电常数，降低介电常数，丙酮、乙醇等丙酮、乙醇等重金属盐沉淀：重金属盐沉淀：pHpHpIpI时带负电荷，与重金属离时带负电荷，与重金属离子（子（HgHg2+2+. Pb. Pb

91、2+2+. Cu. Cu2+2+ 等）结成不溶性沉淀等）结成不溶性沉淀沉淀方法类别沉淀方法类别:蛋白质的结构与功能(8)课件生物碱试剂和某些酸类沉淀法：生物碱试剂和某些酸类沉淀法：pHpH小于等电小于等电时，蛋白质带正电荷，易与生物碱试剂和酸类时，蛋白质带正电荷，易与生物碱试剂和酸类的负离子生成不溶性沉淀。的负离子生成不溶性沉淀。生物碱试剂：单宁酸、苦味酸、钨酸。生物碱试剂：单宁酸、苦味酸、钨酸。酸类：三氯乙酸、磺基水杨酸。酸类：三氯乙酸、磺基水杨酸。加热变性沉淀。加热变性沉淀。等电点沉淀法等电点沉淀法蛋白质的结构与功能(8)课件 变变性性作作用用（denaturationdenaturati

92、on）当当天天然然蛋蛋白白质质受受到到某某些些物物理理因因素素和和化化学学因因素素的的影影响响，使使其其分分子子内内部部原原有有的的高高级级构构象象发发生生变变化化时时，蛋蛋白白质质的的理理化化性性质质和和生生物物学学功功能能都都随随之之改改变变或或丧丧失失，但但并并未未导导致致其其一一级级结结构构的的变变化化，这这种种现现象象称称为为变变性作用性作用（denaturation）。）。 n引起变性的主要因素是热、紫外光、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激烈的搅拌以及强酸和强碱等。五、蛋白质变性与复性五、蛋白质变性与复性蛋白质的结构与功能(8)课件 表征表征：生物活性丧

93、失；物理性质（溶解度、粘度、扩：生物活性丧失；物理性质（溶解度、粘度、扩散系数、光谱特性等）和化学性质（化学反应，被酶散系数、光谱特性等）和化学性质（化学反应，被酶解性）改变解性）改变 应用应用：变性灭菌、消毒；变性制食品；抗衰老：变性灭菌、消毒；变性制食品；抗衰老变作用变作用蛋白质的结构与功能(8)课件蛋白质的变性作用如果不过于剧烈，则是一种可逆过蛋白质的变性作用如果不过于剧烈，则是一种可逆过程，变性蛋白质通常在除去变性因素后，可缓慢地重新程，变性蛋白质通常在除去变性因素后，可缓慢地重新自发折叠成原来的构象，恢复原有的理化性质和生物活自发折叠成原来的构象，恢复原有的理化性质和生物活性，这种现

94、象成为性，这种现象成为复性复性（renaturationrenaturation）。）。变性作用变性作用蛋白质复性蛋白质复性蛋白质的结构与功能(8)课件六、蛋白质主要呈色反应六、蛋白质主要呈色反应 双缩脲反应双缩脲反应 酚试剂反应酚试剂反应(Forlin) (Forlin) 蛋白质定量、定性蛋白质定量、定性 茚三酮反应茚三酮反应 测定常用方法测定常用方法考马斯亮兰考马斯亮兰蛋白质的结构与功能(8)课件双缩脲反应蛋白质在碱性溶液中也蛋白质在碱性溶液中也能与硫酸铜发生相同反应，能与硫酸铜发生相同反应，产生红紫色络合物产生红紫色络合物红紫色络合物红紫色络合物(硷性溶液硷性溶液)Cu2+蛋白质的结构与

95、功能(8)课件双缩脲（双缩脲（NHNH3 3CONHCONHCONHCONH3 3）: :凡具有凡具有两个酰胺基两个酰胺基或或两个直两个直接连接的肽键接连接的肽键，这类化合物都有双缩脲反应。，这类化合物都有双缩脲反应。紫色络合物颜色的深浅与蛋白质浓度成正比紫色络合物颜色的深浅与蛋白质浓度成正比 . .FolinFolin酚试剂法（酚试剂法（LowryLowry法）法） FolinFolin酚试剂中的磷酚试剂中的磷钼酸盐钼酸盐, ,磷钨酸盐被蛋白质中的磷钨酸盐被蛋白质中的酪氨酸和苯丙氨酸酪氨酸和苯丙氨酸残基残基还原，产生还原，产生深兰色深兰色（钼兰和钨兰的混合物）。在一定（钼兰和钨兰的混合物）。

96、在一定的条件下，兰色深度与蛋白的量成正比。的条件下，兰色深度与蛋白的量成正比。Folin-Folin-酚法的灵敏度是双缩脲法的酚法的灵敏度是双缩脲法的100100倍倍. .19761976年由年由BradfordBradford建立的建立的考马斯亮兰法考马斯亮兰法: :染料主要是与染料主要是与蛋白质中的蛋白质中的碱性氨基酸（特别是精氨酸）和芳香族氨碱性氨基酸（特别是精氨酸）和芳香族氨基酸残基基酸残基相结合。在相结合。在595nm595nm下测定的吸光度值下测定的吸光度值A595A595，与，与蛋白质浓度成正比蛋白质浓度成正比 . .灵敏度高比灵敏度高比LowryLowry法约高四倍法约高四倍

97、蛋白质的结构与功能(8)课件七、蛋白质的紫外吸收光谱七、蛋白质的紫外吸收光谱 蛋蛋白白质质在在远远紫紫外外光光区区（200-230200-230nmnm）有有较较大大的的吸吸收收，在在280280nmnm有有一一特特征征吸吸收收峰峰，核核酸酸260nm紫紫外外光光有有很很强强的的吸吸收收.可可利利用用这这一一特特性性对对蛋蛋白白质质进进行行定定性性定定量量鉴鉴定定。纯纯蛋蛋白白质质的的光光吸吸收收比比值值：A280/A260 1.8蛋白质质量浓度蛋白质质量浓度/（mg/ml）=1.55A1cm-0.76A1cm280260测定范围：测定范围：0.10.5mg/ml蛋白质的结构与功能(8)课件第

98、七节蛋白质的第七节蛋白质的分离纯化分离纯化分离纯化方案设计的基本原则是分离纯化方案设计的基本原则是:在分离纯化在分离纯化过程中即要得到高纯度的产品，又要使大分过程中即要得到高纯度的产品，又要使大分子物质活性损失最小。子物质活性损失最小。基本路线包括基本路线包括四个阶段：四个阶段： 1 1、前处理、前处理 细胞破碎细胞破碎 2 2、粗分级、粗分级 硫酸铵分段盐析法、乙醇硫酸铵分段盐析法、乙醇沉淀法、等电点沉淀法等。沉淀法、等电点沉淀法等。 3 3、细分级、细分级 凝胶过凝胶过滤法滤法,亲和层析亲和层析 4 4、质量鉴定、质量鉴定 测定蛋白质的含量和纯度测定蛋白质的含量和纯度蛋白质的结构与功能(8

99、)课件生物大分子分离纯化的一般步骤生物大分子分离纯化的一般步骤层析法层析法 电泳法电泳法 超离心法超离心法 超滤超滤盐析盐析（硫酸铵盐析硫酸铵盐析）等点电沉淀等点电沉淀有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀透析透析前处理前处理 粗分级粗分级 细分级细分级 材料选择与处理材料选择与处理细胞破碎（机械破细胞破碎（机械破碎、溶账和自溶、碎、溶账和自溶、酶解、化学处理）酶解、化学处理）生物组织生物组织无细胞提取液无细胞提取液粗产品粗产品结晶结晶蛋白质的结构与功能(8)课件层析技术原理层析技术原理 层层析析技技术术是是一一种种物物理理的的分分离离方方法法。无无论论何何种种层层析析，其其系系统统通通常常由由互互不不相相

100、溶溶的的两两个个相相组组成成：一一是是固固定定相相（固固体体或或吸吸附附在在固固体体上上的的液液体体），一一是是流流动动相相（液液体体或或气气体体）。层层析析时时，利利用用混混合合物物中中各各组组分分理理化化性性质质（如如吸吸附附力力、分分子子形形状状和和大大小小、分分子子极极性性、分分子子亲亲和和力力、溶溶解解度度等等）的的差差异异，使使各各组组分分不不同同程程度度地地分分布布在在两两相相中中，随随着着流流动动相相从从固固定定相相上上流流过过，不不同同组组分分以以不不同同速速度移动而最终被分离。度移动而最终被分离。样品在层析时的移动速度可用迁移率样品在层析时的移动速度可用迁移率RfRf值表示

101、：值表示： 样品原点到斑点中心的距离样品原点到斑点中心的距离 RfRf= = 样品原点到溶剂前沿的距离样品原点到溶剂前沿的距离蛋白质的结构与功能(8)课件层析法分类（按装置分类层析法分类（按装置分类）纸层析纸层析薄膜层析薄膜层析柱层析柱层析洗脱液洗脱液样品样品填充物填充物分部收集分部收集玻璃柱玻璃柱蛋白质的结构与功能(8)课件分子筛层析分子筛层析（gel-filtration gel-filtration chromatographychromatography）原理原理基质基质葡聚糖凝胶（葡聚糖凝胶（sephadex）琼脂糖凝胶（琼脂糖凝胶（sepharose）应用应用测定分子量测定分子量脱

102、盐和浓缩脱盐和浓缩分离提纯生物大分子分离提纯生物大分子除去热原物质除去热原物质蛋白质的结构与功能(8)课件层析法层析法分类分类及原理（按分离原理分类及原理（按分离原理分类） 吸附层析吸附层析分配层析分配层析凝胶过滤凝胶过滤（分子筛层析）（分子筛层析）离子交换层析离子交换层析亲和层析亲和层析 聚焦层析聚焦层析蛋白质的结构与功能(8)课件注意事项注意事项1控制适当的控制适当的pH2控制低温控制低温3注意提取过程中的溶液环境注意提取过程中的溶液环境4防止提纯过程中丟失一些辅助因子或亚基防止提纯过程中丟失一些辅助因子或亚基蛋白质的结构与功能(8)课件问答题和计算题问答题和计算题1、为什麽说蛋白质是生命

103、活动最重要的物质基础？、为什麽说蛋白质是生命活动最重要的物质基础？2、试试比比较较Gly、Pro与与其其它它常常见见氨氨基基酸酸结结构构的的异异同同，它它们们对对多多肽肽链链二二级结构的形成有何影响？级结构的形成有何影响？3、试试举举例例说说明明蛋蛋白白质质结结构构与与功功能能的的关关系系（包包括括一一级级结结构构、高高级级结结构构与功能的关系）。与功能的关系）。4、为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体？、为什么说蛋白质水溶液是一种稳定的亲水胶体？5、什什麽麽是是蛋蛋白白质质的的变变性性？变变性性的的机机制制是是什什麽麽？举举例例说说明明蛋蛋白白质质变变性性在实践中的应用。在实践中的应用。

104、6.含有含有Ala，Asp，Lys，Cys的混合液，其的混合液，其pI依次分别为依次分别为6.0，2.77，9.74，5.07，在，在pH9环境中电泳分离这四种氨基酸，自正极开始，电环境中电泳分离这四种氨基酸，自正极开始，电泳区带的顺序是泳区带的顺序是?名词解释名词解释等等电电点点（pI）肽肽键键和和肽肽链链肽肽平平面面及及二二面面角角一一级级结结构构二二级级结结构构三三级级结结构构四四级级结结构构超超二二级级结结构构结结构构域域蛋白质变性与复性蛋白质变性与复性分子病分子病肽肽蛋白质的结构与功能(8)课件某一样品含有某一样品含有4种蛋白质，各蛋白质的等电点和分子量种蛋白质，各蛋白质的等电点和分子量如下：如下：蛋白质蛋白质pI（等电点）（等电点）MW（分子量）（分子量）A4.8869,000B5.02200,000C5.06300,000D5.12900,000如果用电泳法分离这如果用电泳法分离这4种蛋白质，电泳缓冲液的种蛋白质，电泳缓冲液的pH定在在什麽范围为好？在设定的定在在什麽范围为好？在设定的pH条件下点样时样品条件下点样时样品应点在哪极？为什麽？画出可能得到的电泳图谱，并应点在哪极？为什麽？画出可能得到的电泳图谱，并简要说明理由。简要说明理由。蛋白质的结构与功能(8)课件