1、第一篇：生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能,生物大分子：由某些基本結(jié)構(gòu)單位按一定順序和連接方式所形成的多聚體。 蛋白質(zhì)：氨基酸 核酸：核苷酸 酶：（蛋白質(zhì)） 糖復(fù)合物：單糖,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能,第一章,Structure and Function of Protein,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)。 含量高：占人體干重的45， 某些組織，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80。,蛋白質(zhì)的生物學(xué)重要性,1. 蛋白質(zhì)是生物體重要組成成分(結(jié)構(gòu)蛋白),Protein derives from Greek protos，meaning “first” or “foremost”.,1）作

2、為生物催化劑（酶） 2）代謝調(diào)節(jié)作用 3）免疫保護(hù)作用 4）物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)和存儲(chǔ) 5）運(yùn)動(dòng)與支持作用 6）參與細(xì)胞間信息傳遞,2. 蛋白質(zhì)具有重要的生物學(xué)功能(功能蛋白),3. 氧化供能,病例：老年癡呆癥 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化引起疾病,記憶力明顯減退，經(jīng)常忘記剛剛說過的話或做過的事，對(duì)于熟悉的人或物品，不能回憶其名稱。 語言不流暢，經(jīng)常間斷，與人交流困難。 睡眠欠佳，表情淡漠，反應(yīng)遲鈍。,里根,撒切爾,什么是蛋白質(zhì)?,蛋白質(zhì)（protein）是由許多氨基酸通過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。,蛋白質(zhì)的分子組成The Molecular Component of Protein,第一節(jié),組成蛋白質(zhì)的元素：

3、,主要有C、H、O、N和S。 有些蛋白質(zhì)含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個(gè)別蛋白質(zhì)還含有碘 。,蛋白質(zhì)分子組成：,蛋白質(zhì)的含氮量平均為16。,體內(nèi)含氮物質(zhì)以蛋白質(zhì)為主，測定生物樣品含氮量，可根據(jù)以下公式推算蛋白質(zhì)大致含量：,100克樣品中蛋白質(zhì)的含量 ( g % ) = 每克樣品含氮克數(shù) 6.25100,1/16%,蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)：,三氯氫胺事件,一、組成人體蛋白質(zhì)的20種氨基酸均屬于 L-氨基酸,自然界中氨基酸300余種， 人體蛋白質(zhì)氨基酸20種，均屬 L-氨基酸（甘氨酸除外）。,COOH COOH H2NCH HCNH2 R R L-氨基酸 D-氨基酸,C,+,N,H,3

4、,C,O,O,-,H,非極性脂肪族氨基酸 極性中性氨基酸 芳香族氨基酸 酸性氨基酸 堿性氨基酸,二、氨基酸根據(jù) 側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)進(jìn)行分類,(一)側(cè)鏈含烴鏈的氨基酸屬于 非極性脂肪族氨基酸,幾種特殊氨基酸,脯氨酸 （亞氨基酸）,(二)側(cè)鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是 極性中性氨基酸 (-OH、-SH、N2H）,半胱氨酸,胱氨酸,(三)側(cè)鏈含芳香基團(tuán)的氨基酸是 芳香族氨基酸,Tyr,Trp,(四)側(cè)鏈含負(fù)性解離基團(tuán)的氨基酸是 酸性氨基酸,(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸屬于 堿性氨基酸,(五)側(cè)鏈含正性解離基團(tuán)的氨基酸是 堿性氨基酸,三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質(zhì),兩性解離及等電點(diǎn),氨基

5、酸是兩性電解質(zhì)，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。,等電點(diǎn)(isoelectric point, pI) 在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。,（一）氨基酸具有兩性解離的性質(zhì),氨基酸的兼性離子,陽離子,陰離子,pH=pI,pHpI,pHpI,兼性離子A0,陽離子A+,陰離子A-,K1=A0H+/A+ K2=A- H+/A0,K1,K2,A+ A0+H+,A0 A-+H+,pI=(pK1+pK2)/2,（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質(zhì),色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。,大多數(shù)蛋白質(zhì)

6、含有這兩種氨基酸殘基，所以測定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量的快速簡便的方法。,芳香族氨基酸的紫外吸收,四、蛋白質(zhì)是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈,肽鍵(peptide bond)：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氨鍵。,（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽 (peptide),O O NH2-CH-COH HN CH-C OH R1 R2,+,甘氨酰甘氨酸,肽鍵,蛋白質(zhì)肽：氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物,二肽：兩分子氨基酸殘基縮合形成 三肽：三分子氨基酸殘基縮合形成， 寡肽：十個(gè)以內(nèi)氨基酸相連，(oligopeptide) 多肽：由更多的氨基酸相

7、連，(polypeptide) 蛋白質(zhì)：51個(gè)氨基酸 氨基酸殘基 (residue): 肽鏈中的氨基酸分子; 因?yàn)榘被崦撍s合使基團(tuán)不全。,O O O NH2-CH-CNH-CH-CNH-CH-C-NH-CH-COOH R1 R2 R3 Rn,多肽鏈 (polypeptide chain)： 許多氨基酸通過肽鍵連接形成的鏈狀結(jié)構(gòu)。,主鏈結(jié)構(gòu): 氨基酸殘基通過肽鍵連接而成的結(jié)構(gòu)。 側(cè)鏈結(jié)構(gòu)：氨基酸殘基 R基團(tuán)結(jié)構(gòu)。,氨基末端（N 末端）：多肽鏈中有自由氨基的一端 羧基末端（C 末端）：多肽鏈中有自由羧基的一端 多肽鏈方向性：從氨基末端走向羧基末端,O O O NH2-CH-CNH-CH-CNH

8、-CH-C-NH-CH-COOH R1 R2 R3 Rn,N末端,C末端,牛核糖核酸酶,（二）體內(nèi)存在多種重要的生物活性肽,1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH),GSH功能： GSH的巰基具有還原性：保護(hù)蛋白質(zhì)或酶分子的巰基免遭氧化，維持蛋白質(zhì)或酶活性狀態(tài)。 GSH還原H2O2 GSH與致癌劑或藥物結(jié)合,體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽,神經(jīng)肽(neuropeptide),2.多肽類激素及神經(jīng)肽,蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)The Molecular Structure of Protein,第二節(jié),蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)： 蛋白質(zhì)分子各原子的空間排布和相互關(guān)系。 蛋白質(zhì)分子量大，呈多肽鏈，折疊成一定形狀

9、，具有空間結(jié)構(gòu)。 空間結(jié)構(gòu)不同，功能不一樣。,一級(jí)結(jié)構(gòu)：氨基酸的排列順序，線性結(jié)構(gòu)。 二級(jí)結(jié)構(gòu)：主鏈原子的空間排布。 三級(jí)結(jié)構(gòu)：主鏈和側(cè)鏈原子的空間排布。 一條多肽鏈所有原子的空間排布。 四級(jí)結(jié)構(gòu)：多條肽鏈之間原子的空間排布。,O O O O NH2-CH-CNH-CH-CNH-CH-C-NH-CH-C- R 1 R2 R3 Rn,1951年Linus Pauling等提出蛋白質(zhì)螺旋結(jié)構(gòu) 1952年丹麥科學(xué)家(Linderstrom-Lang)建議：,定義: 蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。,一、氨基酸的排列順序決定 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),主要的化學(xué)鍵: 肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

10、,一級(jí)結(jié)構(gòu)： 是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。 不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。細(xì)胞環(huán)境因素影響蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象。,蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫,Genebank： NCBI網(wǎng)站： National Center for Biotechnology Information /,二、多肽鏈的局部主鏈構(gòu)象為蛋白質(zhì) 二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure),蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的主鏈空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置。 不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。,主要的化學(xué)鍵：氫鍵,定義:,主鏈骨架原子：N-H、C、C=O重復(fù)排列。,O O O

11、 O NH2-CH-CNH-CH-CNH-CH-C-NH-CH-C-OH R R R R,鍵長： CN：0.149 C=N：0.127 肽鍵：0.132 肽鍵具有部分雙鍵性質(zhì),O O CC NC CC = N+ C H H,（一）參與肽鍵形成的6個(gè)原子在同一平面上,肽鍵平面：參與肽鍵的6個(gè)原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，此一平面稱之。,肽單元：肽鍵平面的6個(gè)原子構(gòu)成的單元結(jié)構(gòu)稱之。 C1和C2在平面上所處的位置為反式構(gòu)型。,H O R2 H H O R4 H H NH2CC = NCC = N CC = NCC = N CCOOH R1 H H O R3 H H O R5,-螺旋

12、( -helix) -折疊 (-pleated sheet) -轉(zhuǎn)角 (-turn) 無規(guī)卷曲 (random coil),蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式：,肽單元平面通過C旋轉(zhuǎn)或折疊形成的主鏈結(jié)構(gòu)。,維系二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵： 氫鍵,（二）-螺旋結(jié)構(gòu)是常見的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu) 多肽鏈肽鍵平面通過C旋轉(zhuǎn)，形成一種螺旋的結(jié)構(gòu)。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn):,右手螺旋，R基團(tuán)伸向螺旋的外側(cè)。 螺旋穩(wěn)定因素: 每個(gè)肽鏈的C=O, 與第4個(gè)氨基酸殘基的N-H形成氫鍵。 旋轉(zhuǎn)一圈: 3.6個(gè)氨基酸殘基，螺距0.54nm。 兩性特點(diǎn)：每隔34個(gè)aa有1個(gè)極性或非極性aa，肽鏈具有親水性或疏水性。,（三）-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu),-

13、折疊：多肽鏈肽鍵平面通過C折疊， 形成一種伸展形的折紙狀結(jié)構(gòu)。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,折紙狀結(jié)構(gòu)：以C為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，R基團(tuán)在折紙狀結(jié)構(gòu)的上下方。 穩(wěn)定因素： 兩條肽鏈或一條肽鏈兩段之間的C=O 與N-H 形成氫鍵。 兩段肽鏈走向： 平行：N端到C端同方向，肽鏈間距0.65nm； 反平行: N端到C端不同方向, 肽鏈間距0.70nm。 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)主要以螺旋和 -折疊為主，許多蛋白質(zhì)既有螺旋又有 -折疊。,-轉(zhuǎn)角：肽鏈1800回折，回折角形成的結(jié)構(gòu)。,4、無規(guī)卷曲：沒有確定規(guī)律性的部分肽鏈結(jié)構(gòu)。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 4個(gè)氨基酸殘基組成，第1個(gè)殘基的C=0 與第4個(gè)殘基的N-H形成氫鍵。 第二個(gè)殘基常為Pro.,（

14、四）-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在,（五）模體是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu),超二級(jí)結(jié)構(gòu)：2個(gè)或3個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近、相互作用形成有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。 常見的超二級(jí)結(jié)構(gòu)： 、 ,-Loop,模體(motif)： 具有特殊功能作用的超二級(jí)結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)分子中，2個(gè)或3個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，相互接近形成一個(gè)特殊的空間結(jié)構(gòu)，并發(fā)揮專一的功能 。,-螺旋-轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-螺旋模體 鏈-轉(zhuǎn)角-鏈模體 鏈-轉(zhuǎn)角-螺旋-轉(zhuǎn)角-鏈模體,模體常見的形式,鈣結(jié)合蛋白的模體 （螺旋-環(huán)-螺旋） 在環(huán)(無規(guī)卷曲)中親水側(cè)鏈的氧原子通過氫鍵與Ca2+結(jié)合。,鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子

15、的模體,鋅指結(jié)構(gòu),鋅指結(jié)構(gòu) 1個(gè)螺旋， 2個(gè)反平行-折疊 組成形似手指的結(jié)構(gòu)。 N-末端1對(duì)Cys， C-末端1對(duì)His， 容納結(jié)合一個(gè)Zn2+。 螺旋能鑲嵌于DNA的大溝中，與DNA結(jié)合。,（六）氨基酸殘基側(cè)鏈對(duì)二級(jí)結(jié)構(gòu)形成的影響,R基團(tuán)電荷影響螺旋的形成： 酸堿性氨基酸集中的區(qū)域，同性相斥，不利螺旋。 R基團(tuán)大小影響螺旋的形成： （Phe、Try、Ile）集中的區(qū)域，不利螺旋。 Gly，Pro不能形成典型的螺旋。 折疊的氨基酸R基團(tuán)較小。,三、在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上多肽鏈進(jìn)一步折疊形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu),疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 Van der Waals力等。 以疏水鍵為主要作用，不牢固，易被破壞。

16、,主要的化學(xué)鍵:,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。 包括主鏈和側(cè)鏈原子。 具有功能作用的完整蛋白質(zhì)分子。,定義:,（一）三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置,肌紅蛋白 (Mb),Mb的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 153個(gè)氨基酸殘基組成球狀單鏈蛋白分子。 8個(gè)螺旋占75%，間隔無規(guī)卷曲。 含1個(gè)血紅素輔基,（二）結(jié)構(gòu)域是三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū),結(jié)構(gòu)域：蛋白質(zhì)分子折疊形成的、相對(duì)致密的、具有一定功能作用的局部區(qū)域，稱為結(jié)構(gòu)域。 結(jié)構(gòu)域是蛋白質(zhì)的活性部位，是蛋白質(zhì)局部肽鏈所有原子排布。,磷酸甘油醛脫氫酶的NAD+結(jié)合結(jié)構(gòu)域和催化結(jié)構(gòu)域,纖連蛋白分子的結(jié)

17、構(gòu)域,分子伴侶(chaperone)：能為其它蛋白質(zhì)分子提供合適 環(huán)境，使之折疊成具有天然構(gòu)象蛋白質(zhì)的分子。 本質(zhì)：熱休克蛋白、伴侶分子、核質(zhì)蛋白。,作用： 分子伴侶能與未折疊肽段疏水部分可逆反復(fù)結(jié)合，使肽鏈正確折疊。 分子伴侶能與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。 分子伴侶能使二硫鍵形成正確的配對(duì)。,（三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊,亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。,四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級(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)。,蛋白質(zhì)的亞基 (subunit)：含有二條或多條多肽鏈的蛋白質(zhì)分子中，每條具有完整三級(jí)

18、結(jié)構(gòu)的多肽鏈，稱為亞基,血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu),均一四級(jí)結(jié)構(gòu)：相同亞基組成。同聚體 非均一四級(jí)結(jié)構(gòu)：不相同亞基組成。異聚體,血紅蛋白的一、二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu),一級(jí)結(jié)構(gòu)：氨基酸的排列順序，線性結(jié)構(gòu)。 二級(jí)結(jié)構(gòu)：局部主鏈原子的空間排布。 （螺旋、折疊、轉(zhuǎn)角、無規(guī)） 超二級(jí)結(jié)構(gòu)：幾個(gè)二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合 模體：具有功能作用的超二級(jí)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)域：局部主鏈和側(cè)鏈原子的空間排布 三級(jí)結(jié)構(gòu)：主鏈和側(cè)鏈所有原子的空間排布。 一條多肽鏈所有原子的空間排布。 四級(jí)結(jié)構(gòu)：多條肽鏈之間原子的空間排布。,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 The Relation of Structure and Function of Protein,第三

19、節(jié),（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ),一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu) 是高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ),天然狀態(tài)，有催化活性,尿素、 -巰基乙醇,去除尿素、 -巰基乙醇,非折疊狀態(tài)，無活性,（二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能,根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系分類： 序列相似、結(jié)構(gòu)相似（結(jié)構(gòu)域、模體）、功能相似,根據(jù)同源蛋白質(zhì)序列相似程度分類 同源蛋白：來自同一祖先（功能相似）的蛋白 質(zhì)，氨基酸序列相似程度25%。,蛋白質(zhì)的分類,根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分:,根據(jù)蛋白質(zhì)形狀:,（三）氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息,細(xì)胞色素(cytochrome C)， 比較一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。,（四）重要蛋白質(zhì)的

20、氨基酸序列改變可引起疾病,例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血 glu: GTA val:GAA,這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。,二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,1、蛋白質(zhì)功能需要完整的空間結(jié)構(gòu)。 單亞基蛋白質(zhì)(單聚體): 結(jié)構(gòu)域沒有完整的功能。 多亞基蛋白質(zhì)(寡聚體): 三級(jí)結(jié)構(gòu)沒有完整功能。 2、空間結(jié)構(gòu)改變（變構(gòu)）, 功能改變。 3、空間結(jié)構(gòu)破壞（變性）, 功能喪失。,肌紅蛋白（Mb） /血紅蛋白（Hb）,血紅素結(jié)構(gòu): 鐵卟啉化合物 4個(gè)吡咯環(huán)、 4個(gè)甲炔基、 2個(gè)丙酸基與aa連接 Fe2+ 6個(gè)配位鍵： 4N、組aa、O2,（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似,肌紅蛋白（Mb）

21、 一條肽鏈，含1個(gè)血紅素，可結(jié)合1個(gè)O2,血紅蛋白（Hb） 4個(gè)亞基，亞基結(jié)構(gòu)與Mb相似 含4個(gè)血紅素，各結(jié)合4個(gè)O2 亞基之間8對(duì)鹽鍵。,氧合Hb（Mb）：與O2結(jié)合后的Hb （Mb） 百分飽和度：氧合Hb(Mb)占總Hb(Mb)的百分?jǐn)?shù)。 氧解離曲線：氧分壓與氧百分飽和度的關(guān)系曲線。,血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧的功能,肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線,Mb: 呈直角雙曲線 MB易與O2結(jié)合 Hb: 呈S狀曲線 O2分壓低時(shí)：Hb不易與O2結(jié)合； O2分壓升高：逐漸增強(qiáng)結(jié)合力。,緊密型（T態(tài)）： 鹽鍵連接，亞基緊密結(jié)合，O2親合力低。 松弛型（R態(tài)）： 鹽鍵斷裂，亞基松弛結(jié)合，

22、O2親合力高。,（二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化影響亞基與氧結(jié)合,亞基之間8對(duì)鹽鍵，使Hb形成2種空間結(jié)構(gòu)。,缺O(jiān)2 時(shí)，Hb呈T態(tài)； O2升高與亞基結(jié)合，鹽鍵斷裂； Hb由T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)； R態(tài)Hb與O2親合力提高。,血紅素與O2結(jié)合； 鐵原子半徑變小，進(jìn)入卟啉環(huán)小孔中； 肽鏈位置變動(dòng),影響亞基的構(gòu)象； 鹽鍵斷裂，T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)； 亞基結(jié)合O2能力增強(qiáng)。,協(xié)同效應(yīng)(cooperativity),一個(gè)多聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與配體結(jié)合，能影響此多聚體的另一個(gè)亞基與配體結(jié)合，這種現(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) (positive cooperativity) 如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)

23、同效應(yīng) (negative cooperativity),Hb的第一個(gè)亞基與O2結(jié)合，促進(jìn)第二個(gè)亞基與O2結(jié)合。,別構(gòu)效應(yīng)(allosteric effect),蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象）的改變伴隨其功能的變化，稱為別構(gòu)效應(yīng)（變構(gòu)效應(yīng)）。,Hb的第一個(gè)亞基與O2結(jié)合，引起Hb的空間結(jié)構(gòu)改變，從T態(tài)變構(gòu)為R態(tài)，O2結(jié)合力改變。,（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病,蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病： 蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生改變，影響蛋白質(zhì)功能，所導(dǎo)致的疾病，稱之。 蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，一級(jí)結(jié)構(gòu)不變。,人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、 亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。,蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)制： 蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集， 聚集蛋白抵

24、抗蛋白水解酶， 產(chǎn)生淀粉樣纖維沉淀，而致病。 病理改變：蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀,瘋牛?。河呻貌《镜鞍?prion protein, PrP) 引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。 朊病毒蛋白的分型： 正常細(xì)胞型PrP：PrPc 異常致病型PrP：PrPsc 朊病毒蛋白的特點(diǎn)： 同一基因編碼，氨基酸順序和共價(jià)修飾相同。 PrPc：螺旋構(gòu)成、 蛋白酶敏感型 PrPsc：折疊構(gòu)成、抗蛋白酶消化型。,瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變,在某種未知蛋白質(zhì)的作用下， PrPc轉(zhuǎn)變成為-折疊的PrPsc，從而致病。,以外源或新生的PrPsc為模板，使PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPsc。 PrPsc經(jīng)蛋白酶消化后剩下的核心部分分子量

25、約2730KD(PrP2730)仍具感染性。,第四節(jié),蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) The Physical and Chemical Characters of Protein,一、蛋白質(zhì)兩性電離的性質(zhì),蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)( isoelectric point, pI),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)。,當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢(shì)相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時(shí)溶液的pH稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。,PHPI,利用電荷性質(zhì)差異進(jìn)行蛋白質(zhì)分離,蛋白質(zhì)在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場

26、中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過蛋白質(zhì)在電場中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù), 稱為電泳(elctrophoresis) 。,二、蛋白質(zhì)膠體性質(zhì),蛋白質(zhì)分子量1萬至100萬之間，分子的直徑1100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。,蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素: 水化膜：表面極性基團(tuán)吸附H2O分子。 顆粒表面電荷：靜電斥力，使蛋白質(zhì)顆粒不易聚集。,水化膜,溶液中蛋白質(zhì)的聚沉,蛋白質(zhì)沉淀：蛋白質(zhì)膠體性質(zhì)破壞，或疏水基團(tuán)暴露，使蛋白質(zhì)分子聚集，而從溶液中析出的現(xiàn)象。 使蛋白質(zhì)沉淀的因素： 中和電荷：pH=pI 破壞水化膜：脫水劑 破壞空間結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)變性 結(jié)構(gòu)改變，疏水基團(tuán)暴露。,在物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)特定空間

27、構(gòu)象被破壞，即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物學(xué)活性的喪失。,蛋白質(zhì)變性(denaturation),三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性,引起變性的因素：加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等,變性的本質(zhì)：破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵， 不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。,變性的結(jié)果： 理化性質(zhì)改變：溶解度降低，粘度提高。 生物學(xué)功能喪失，稱為失活。,應(yīng)用舉例: 使蛋白質(zhì)變性：臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來消毒及滅菌。 防止蛋白質(zhì)變性：有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。,若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能，稱為

28、復(fù)性 。,蛋白質(zhì)的復(fù)性(renaturation),天然狀態(tài)，有催化活性,尿素、 -巰基乙醇,去除尿素、 -巰基乙醇,非折疊狀態(tài)，無活性,變性的蛋白質(zhì)易于沉淀： 疏水側(cè)鏈暴露，水化膜破壞， 調(diào)節(jié)pH，蛋白質(zhì)容易從溶液中沉淀。 沉淀的蛋白質(zhì)并不都變性。,蛋白質(zhì)變性與沉淀,四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰,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OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測定。,蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。,蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)

29、可用來檢測蛋白質(zhì)水解程度。,五、應(yīng)用蛋白質(zhì)呈色反應(yīng)可測定蛋白質(zhì)溶液含量,茚三酮反應(yīng)(ninhydrin reaction),雙縮脲反應(yīng)(biuret reaction),六、蛋白質(zhì)組學(xué),（一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念,蛋白質(zhì)組（proteome): 是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即“一個(gè)基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”。 蛋白表達(dá)譜 蛋白質(zhì)翻譯后修飾譜,（二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái),蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研究:,雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)點(diǎn)的定位、切取 蛋白質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)譜分析,（三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義,反映蛋白質(zhì)的表達(dá)和功能全貌。 比較蛋白質(zhì)組學(xué)，尋找疾病特異性蛋白質(zhì)分子。,第五節(jié),蛋白質(zhì)的分離純化與結(jié)構(gòu)分析 The Separation and Purificatio