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1、七、蛋白质的分类七、蛋白质的分类1、按照组成分类：、按照组成分类：单纯蛋白、结合蛋白单纯蛋白、结合蛋白n单纯蛋白：只有氨基酸组分单纯蛋白：只有氨基酸组分n结合蛋白：氨基酸组分其他组分（辅基）结合蛋白：氨基酸组分其他组分（辅基）2、按照生物功能分类：、按照生物功能分类：酶、调节蛋白、转运蛋白、酶、调节蛋白、转运蛋白、运动蛋白、防御蛋白、营养蛋白、储存蛋白、结构蛋白、运动蛋白、防御蛋白、营养蛋白、储存蛋白、结构蛋白、毒蛋白，等毒蛋白，等3、根据形状分类、根据形状分类n纤维蛋白纤维蛋白n球状蛋白球状蛋白1第四节第四节 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系蛋白质一级结构是空间结构和生物蛋白质一
2、级结构是空间结构和生物功能的基础，一级结构决定空间结功能的基础，一级结构决定空间结构；但一级结构并非决定空间结构构；但一级结构并非决定空间结构的唯一因素。空间结构是生物活性的唯一因素。空间结构是生物活性的直接体现。的直接体现。21、一级结构中的保守序列决定空间结构、一级结构中的保守序列决定空间结构（1）不同蛋白质之间的比较：相似结构相似功能、）不同蛋白质之间的比较：相似结构相似功能、不同结构不同功能不同结构不同功能（2）同一蛋白质不同状态的比较：一级结构决定空）同一蛋白质不同状态的比较：一级结构决定空间结构间结构【经典举例经典举例】酶原激活、分子病、蛋白变性与复性酶原激活、分子病、蛋白变性与复
3、性（3）保守序列、保守氨基酸改变，功能改变；保守）保守序列、保守氨基酸改变，功能改变；保守氨基酸不变，功能不变氨基酸不变，功能不变【经典举例经典举例】分子病分子病一、一级结构与功能的关系一、一级结构与功能的关系3456782、一级结构并非影响空间结构的唯一因素、一级结构并非影响空间结构的唯一因素n分子伴娘分子伴娘(molecular chaperons，分子伴侣，分子伴侣)：在：在蛋白质加工、折叠形成特定空间构象及穿膜进入蛋白质加工、折叠形成特定空间构象及穿膜进入细胞器的转位过程中起关键作用的一类蛋白质。细胞器的转位过程中起关键作用的一类蛋白质。与未折叠的肽段（疏水部分）进行可逆的结合，与未折
4、叠的肽段（疏水部分）进行可逆的结合，辅助二硫键的正确形成；辅助二硫键的正确形成；引导肽链的正确折叠并集合多条肽链成为较大的引导肽链的正确折叠并集合多条肽链成为较大的结构；结构；可以解聚错误聚合的肽段，防止错误发生。可以解聚错误聚合的肽段，防止错误发生。91、空间结构体现生物特异性、空间结构体现生物特异性2、空间结构体现生物活性、空间结构体现生物活性3、空间结构的灵活性，体现了生物活性的可调、空间结构的灵活性，体现了生物活性的可调节特性节特性二、空间结构与功能的关系二、空间结构与功能的关系空间结构中的特定区域体现生物活性空间结构中的特定区域体现生物活性10n别构效应（别位效应、变位效应，别构效应
5、（别位效应、变位效应，allosteric effect）：蛋白质分子的特定部位（调节部位）与）：蛋白质分子的特定部位（调节部位）与小分子化合物（效应物）结合后，引起空间构象发小分子化合物（效应物）结合后，引起空间构象发生改变，从而促使生物学活性变化的现象称为变构生改变，从而促使生物学活性变化的现象称为变构效应。包括正协同、负协同效应效应。包括正协同、负协同效应【经典举例经典举例】血红蛋白（血红蛋白（Hb）：由）：由22四聚体组成，四聚体组成，每个亚基含有每个亚基含有1个血红素辅基；个血红素辅基；Hb的氧解离曲线呈的氧解离曲线呈“S”型。型。n多种空间构象，多种活性状态多种空间构象，多种活性状
6、态11121314151617181920214、空间构象并非生物活性的唯一影响因素、空间构象并非生物活性的唯一影响因素【举例举例】低温下酶活性低，但并不影响构象；盐低温下酶活性低，但并不影响构象；盐析时沉淀的酶无活性，但构象不变。析时沉淀的酶无活性，但构象不变。 5、蛋白构象疾病：、蛋白构象疾病：错误构象相互聚集，形成抗错误构象相互聚集，形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病。蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病。n老年痴呆老年痴呆n疯牛病疯牛病n亨汀顿舞蹈病亨汀顿舞蹈病22231、蛋白质的变性与复性、蛋白质的变性与复性去除部分变性剂去除部分变性剂温和复性温和复性温和复性温和
7、复性天然蛋白天然蛋白（具有正确的一级结（具有正确的一级结构和高级结构，因此构和高级结构，因此具有生物活性）具有生物活性）变性蛋白变性蛋白（具具有有正正确确的的一一级级结结构构但但无无高高级结构，无生物活性）级结构，无生物活性）变性环境变性环境非天然蛋白非天然蛋白（具具有有正正确确的的一一级级结结构构和和错错误误的高级结构，无生物活性）的高级结构，无生物活性）【经典举例经典举例】Rnase242、前体蛋白与活性蛋白的转变、前体蛋白与活性蛋白的转变 （切除冗余及（切除冗余及其它变化）其它变化）前体蛋白前体蛋白（一级结构冗余，高（一级结构冗余，高级结构错误，因此无级结构错误，因此无生物活性）生物活性
8、）活性蛋白活性蛋白（具有正确的一级结（具有正确的一级结构和高级结构，因此构和高级结构，因此具有生物活性）具有生物活性）适合环境适合环境【经典举例经典举例】酶原激活：胃蛋白酶原切除酶原激活：胃蛋白酶原切除N端端42个个氨基酸后形成活性中心及其他空间构象，转变为氨基酸后形成活性中心及其他空间构象，转变为具水解蛋白质活性的胃蛋白酶；胰蛋白酶原切除具水解蛋白质活性的胃蛋白酶；胰蛋白酶原切除N端端6个氨基酸后形成活性中心及其他正确构象，转个氨基酸后形成活性中心及其他正确构象，转变为具有水解活性的胰蛋白酶。变为具有水解活性的胰蛋白酶。253、分子病（、分子病（molecular disease）：由于基因
9、结构）：由于基因结构改变，蛋白质一级结构中的关键氨基酸发生改变，改变，蛋白质一级结构中的关键氨基酸发生改变，从而导致蛋白质功能障碍，出现相应的临床症状，从而导致蛋白质功能障碍，出现相应的临床症状，这类遗传性疾病称为分子病。这类遗传性疾病称为分子病。【经典举例经典举例】镰形细胞贫血症：编码珠蛋白镰形细胞贫血症：编码珠蛋白链的链的结构基因第六个密码子由结构基因第六个密码子由CTTCAT，相应的多肽，相应的多肽序列中序列中N端的第六个氨基酸由端的第六个氨基酸由GluVla；其空间结；其空间结构发生相应改变，在表面形成互补区，使蛋白质构发生相应改变，在表面形成互补区，使蛋白质分子之间彼此聚合，促使红细
10、胞在低氧压下变形分子之间彼此聚合，促使红细胞在低氧压下变形成镰形，丧失运输氧的生物活性。成镰形，丧失运输氧的生物活性。264、蛋白构象疾病：疯牛病，由于朊病毒蛋白、蛋白构象疾病：疯牛病，由于朊病毒蛋白（PrP）构象改变导致蛋白质聚集，形成抗蛋白水）构象改变导致蛋白质聚集，形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀。解酶的淀粉样纤维沉淀。（二级结构及（二级结构及其它变化）其它变化）正常动物正常动物PrPPrPc c （二级结构多为二级结构多为螺旋、螺旋、对蛋白酶敏感、水溶性对蛋白酶敏感、水溶性）致病蛋白致病蛋白PrPsc（一级结构相同，但二级（一级结构相同，但二级结构全为结构全为折叠，抗蛋白折叠，抗蛋白酶
11、、水溶性差、蛋白聚集酶、水溶性差、蛋白聚集成淀粉样沉淀）成淀粉样沉淀）未知蛋白未知蛋白27第五节第五节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质及分离纯化及分离纯化 28293031321、两性解离与等电点：同、两性解离与等电点：同“氨基酸两性解离氨基酸两性解离”2、紫外吸收：最大吸收波长、紫外吸收：最大吸收波长280nm 3、胶体性质：不能透过半透膜、胶体性质：不能透过半透膜4、沉淀、凝固、沉淀、凝固蛋白质在溶液中维持稳定的因素：蛋白质在溶液中维持稳定的因素： 表面电荷、水化层（溶剂化层）表面电荷、水化层（溶剂化层）变性蛋白不一定沉淀，沉淀蛋白也不一定变性变性蛋白不一定沉淀，沉淀蛋白也不一定变性一、
12、理化性质一、理化性质33（1）沉淀：）沉淀：不稳定蛋白质从溶液中析出不稳定蛋白质从溶液中析出（2）结絮：）结絮：变性蛋白质的絮状沉淀，沉淀可溶于强变性蛋白质的絮状沉淀，沉淀可溶于强酸、强碱酸、强碱（3）凝固：）凝固：沉淀结块，凝块不溶于强酸、强碱沉淀结块，凝块不溶于强酸、强碱34（1）变性：）变性：在某些理化因素作用下，蛋白质的空间在某些理化因素作用下，蛋白质的空间结构被破坏，从而导致其理化性质改变、生物活性丧结构被破坏，从而导致其理化性质改变、生物活性丧失的现象称为变性。变性不涉及一级结构的变化。失的现象称为变性。变性不涉及一级结构的变化。n理化性质的变化：紫外吸收、化学活性及粘度上升，理化
13、性质的变化：紫外吸收、化学活性及粘度上升，易被蛋白酶水解；溶解度下降、结晶能力丧失。易被蛋白酶水解；溶解度下降、结晶能力丧失。5、变性、变性(denaturation)、复性、复性(renaturation)3536（2）复性）复性（3）应用）应用利用变性：利用变性：n酒精消毒酒精消毒n高压灭菌高压灭菌n血虑液制备血虑液制备防止变性：低温保存生物制品防止变性：低温保存生物制品取代变性：乳品解毒取代变性：乳品解毒(用于急救重金属中毒用于急救重金属中毒)6、呈色反应：双缩尿反应，等、呈色反应：双缩尿反应，等双缩尿反应可检测蛋白质的水解程度双缩尿反应可检测蛋白质的水解程度3738二、蛋白质的分离纯化
14、二、蛋白质的分离纯化394041424344454647484950二、蛋白质的分离纯化二、蛋白质的分离纯化1、透析、超滤、透析、超滤n根据性质：分子大小根据性质：分子大小2、盐析（、盐析（salting out）n根据性质：蛋白质的沉淀根据性质：蛋白质的沉淀n作用机理：中性盐中和表面电荷，破坏水化层作用机理：中性盐中和表面电荷，破坏水化层n影响因素：表面电荷、水化层、溶剂性质影响因素：表面电荷、水化层、溶剂性质513、电泳：、电泳：n根据性质：蛋白质的两性解离根据性质：蛋白质的两性解离n作用机理：异性电荷互相吸引作用机理：异性电荷互相吸引n影响因素：电荷种类及数量、分子大小及形状、影响因素：
15、电荷种类及数量、分子大小及形状、溶液离子强度及溶液离子强度及pH等等4、层析、层析（1）离子交换层析：电荷、分子量、分子形状）离子交换层析：电荷、分子量、分子形状（2）亲和层析：生物特性）亲和层析：生物特性（3）吸附层析：吸附特性）吸附层析：吸附特性52（4）分子筛（凝胶过滤层析）：分子大小及形状）分子筛（凝胶过滤层析）：分子大小及形状n大分子先洗脱下来大分子先洗脱下来5、超速离心：分子大小及形状、溶液特性、超速离心：分子大小及形状、溶液特性53第六节第六节 蛋白质的结构分析蛋白质的结构分析5455565758596061重要内容：重要内容：1、重要名词：、重要名词：isoelectric p
16、oint；motifs；domain; subunit；allosteric effect; protein denaturation; molecular disease2、结构层次、结构层次n元素组成：元素组成：C、H、O、N（16%）、）、Sn结构单位：结构单位：20种种L-氨基酸（芳香族、含硫、酸性、碱性氨基酸等）氨基酸（芳香族、含硫、酸性、碱性氨基酸等） n一级结构一级结构：肽键；多肽链；肽键；多肽链；N端端C端端n二级结构：稳定力（氢键）；类型（二级结构：稳定力（氢键）；类型（ 螺旋，螺旋， 折叠，折叠， 转角，无规卷曲）转角，无规卷曲）n三级结构特点三级结构特点n四级结构特点四级结构特点3、重要性质：、重要性质：两性解离及带电状态判定；紫外吸收；沉淀；变性两性解离及带电状态判定；紫外吸收；沉淀；变性4、分离纯化：、分离纯化：超滤；盐析；电泳；亲和层析；离子交换层析；分子筛超滤；盐析；电泳；亲和层析；离子交换层析；分子筛5、结构与功能关系（举例）、结构与功能关系（举例）62
