1、Biochemsitry,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能,蛋白質(zhì)是存在生物體內(nèi)的一類大分子物質(zhì)，絢麗多彩的生命活動無一不與蛋白質(zhì)有關(guān)。因此，我們可以毫不夸張地說，沒有蛋白質(zhì)就沒有生命。現(xiàn)在，就讓我們深入到分子水平來揭開這一類神秘物質(zhì)的面紗吧。,內(nèi)容 蛋白質(zhì)的基本組成單位氨基酸及其連接方式 蛋白質(zhì)的一級、二級、三級、四級結(jié)構(gòu)，模體、結(jié)構(gòu)域 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與空間結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及其提取、純化的原理 蛋白質(zhì)組和蛋白質(zhì)組學(xué),概述,蛋白質(zhì)在有機體中的分布與含量 * 分布廣泛 分布于機體的各個組織、器官、細胞質(zhì)、細胞膜、亞細胞器 * 含量高 占人體干重的45，在脾、肺、橫紋肌組織 80% 。,蛋白質(zhì)

2、的主要生理功能 * 催化和調(diào)控 * 協(xié)調(diào)運動和支持 * 運輸和存儲 * 識別、免疫、防御及神經(jīng)傳導(dǎo) * 對pH的緩沖和膠滲壓的維持 * 細胞外與細胞內(nèi)的信號傳導(dǎo) * 營養(yǎng)功能,第一節(jié) 蛋白質(zhì)的分子組成,* 主要元素： C（5060%），H（68%）， O（2023%），N（1518%）， S（04%） * 某些蛋白質(zhì)含有少量的其它元素: P, I, Fe, Cu, Zn, Se, Co, Mn, Mo * 元素組成特征: 各種蛋白質(zhì)的含氮量很接近,平均為16% 即：1克蛋白質(zhì)氮相當(dāng)于 6.25 克蛋白質(zhì),一、蛋白質(zhì)的元素組成,水解法證明構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位是氨基酸。 說明什么是AA？,二、蛋白

3、質(zhì)的基本組成單位 氨基酸（AA）,（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)特點（通式）,L-AA與D-AA,氨基酸的分類,兩種特殊結(jié)構(gòu)的氨基酸,兩種特殊結(jié)構(gòu)的氨基酸,（二）氨基酸的理化性質(zhì),1. 兩性解離及其等電點,* 等電點（pI） 氨基酸所帶凈電荷為零時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。,* 兩性解離 所有的氨基酸都含有堿性的氨基和酸性的羧基，在溶液中氨基解離形成NH3 ，羧基解離形成COO ，故氨基酸 是兩性電解質(zhì)，具有兩性解離的特性。,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,等電點的計算,中性AA 的等電點（PK 1PK 2）2 酸性AA 等電點取兩個較小的PK值2 堿性AA 等電點取兩個較大的PK值2,酸性

4、氨基酸的等電點PI4.0，堿性氨基酸的等電點 PI7.5，中性氨基酸的等電點PI5.06.5（見表11）。,3. 茚三酮反應(yīng)（1）,* -氨基酸與茚三酮反應(yīng)顯藍紫色；,根據(jù)藍紫色的深淺，在570nm波長下測定吸光度值， 與A標比較，可進行定量,蛋白質(zhì)是由氨基酸聚合成的高分子化合物，在蛋白質(zhì)分子中，氨基酸之間通過肽鍵相連。,一分子氨基酸的-羧基與另一分子氨基酸的-氨基通過脫水縮合形成的酰胺鍵就稱為肽鍵（peptide bond）。,肽鍵：,三、氨基酸在蛋白質(zhì)分子中的連接方式,肽鍵,肽鍵,氨基酸通過肽鍵連接起來形成的化合物稱為肽(peptide)。由兩個氨基酸縮合成的肽稱為二肽，三個氨基酸縮合成三

5、肽，其余以此類推。通常將十肽以下者稱為寡肽，十肽以上者稱為多肽。多肽分子中的氨基酸相互銜接，形成長鏈，稱為多肽鏈（polypeptide chain）。肽鏈中氨基酸分子因脫水縮合而基團不全，稱為氨基酸殘基（residue）。多肽鏈的主鍵是肽鍵，由肽鍵連接各氨基酸殘基形成的長鏈骨架，即C-CO-NH-C結(jié)構(gòu)稱多肽主鏈，而連接于C上的各氨基酸殘基的R基團統(tǒng)稱為多肽側(cè)鏈。,氨基末端,主鏈,肽鍵,側(cè)鏈,-碳單鍵,羧基末端,先寫N末端(左側(cè))，接著按氨基酸殘基在多肽鏈中的 排列順序用氨基酸的縮寫符號依次書寫，最后書寫C- 末端 (右側(cè)). 按氨基酸殘基排列順序依次讀，最后加“肽” H2N-Tyr-Gly

6、-Gly-Phe-Met-COOH H2N-Y-G-G-P-M-COOH H2N-酪-甘-甘-苯丙-蛋-COOH 上例多肽可讀為：酪甘甘苯丙蛋肽,N末端,C末端,多肽鏈的寫法與讀法：,四、生物活性肽,人體內(nèi)由幾個至幾十個氨基酸殘基組成且具有生理活性的肽，統(tǒng)稱為生物活性肽。,傳遞神經(jīng)沖動的一些肽類稱為神經(jīng)肽（neuropeptide）。,谷胱甘肽(GSH）,谷胱甘肽的作用,蛋白質(zhì)的分類,第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)（protein）是由大約20種不同的氨基酸（amino acid）組成的生物大分子，其分子結(jié)構(gòu)可以人為地分成不同的層次，即一、二、三、四級結(jié)構(gòu)。其中，一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)分子的基本結(jié)

7、構(gòu)，而二、三、四級結(jié)構(gòu)則是其空間結(jié)構(gòu)，又稱為構(gòu)象。,一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)（primary structure）是指構(gòu)成蛋白質(zhì)的各種氨基酸殘基在多肽鏈中的排列順序及其連接方式。,一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu),主要連接方式：肽鍵； 有些含有二硫鍵,（一）概念,牛胰核糖核酸酶（bovine pancreatic ribonuclease）由一條多肽鏈構(gòu)成，含124個氨基酸殘基，N端為賴氨酸，C端為纈氨酸，鏈內(nèi)存在四個二硫鍵，位置分別在26-84、40-95、65-72和58-110。,（二）多肽鏈的氨基酸序列分析,怎樣才能確定蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)呢？測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，就是要確定蛋白質(zhì)多

8、肽鏈中氨基酸殘基的排列順序，其基本戰(zhàn)略是由Sanger開創(chuàng)的肽鏈端基分析法與不同切點的肽片段拼對法的巧妙結(jié)合。,確定蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)，一般需要經(jīng)過以下步驟：,一、純化待測的蛋白質(zhì)分子，測定其分子量并確定分子中多 肽鏈的數(shù)目。 對于由兩條及兩條以上多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，則需將其拆開并單獨分離出來。,怎樣才能確定蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)呢？測定蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)，就是要確定蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序，其基本戰(zhàn)略是由Sanger開創(chuàng)的肽鏈端基分析法與不同切點的肽片段拼對法的巧妙結(jié)合。,確定蛋白質(zhì)分子的一級結(jié)構(gòu)，一般需要經(jīng)過以下步驟：,1. 純化待測的蛋白質(zhì)分子，測定其分子量并確定分子中多 肽

9、鏈的數(shù)目。,（二）多肽鏈的氨基酸序列分析,對于由兩條及兩條以上多肽鏈組成的蛋白質(zhì)分子，則需將其拆開并單獨分離出來。,2. 分析多肽鏈的氨基酸組成。 將多肽鏈用酸或酶完全水解，再用離子交換樹脂（或用高效液相色譜）將各種氨基酸分離開，測定其含量并計算各種氨基酸組成的百分比。下圖表示蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物通過Moor-Stein Dowex 50離子交換柱層析的自動分析結(jié)果。,3. 端基分析。 分析確定多肽鏈的N-末端和C-末端氨基酸殘基，作為整條多肽鏈的標志點。N-末端測定多用二硝基氟苯法和丹磺酰氯法，C-末端的測定可用肼解法和羧肽酶法。,4. 將多肽鏈裂解為小肽段。 采用專一的化學(xué)法或蛋白酶水解法可在

10、特定的位點將大分子的多肽鏈部分降解為小肽段，再采用適當(dāng)?shù)姆蛛x方法，將這些小肽段分別分離開來。,5. 肽片段的氨基酸順序分析。 采用Edman降解法，分別分析測定各肽片段的氨基酸排列順序。該法用異硫氰酸苯酯標記N-末端氨基酸殘基，然后將其水解并分離出來加以鑒定，剩余的肽片段回收后再進行下一個殘基的分析測定。如此循環(huán)操作，就可以將一條肽片段的全部氨基酸順序排列出來。,6. 確定整條多肽鏈的氨基酸排列順序。 采用兩種不同的部分水解多肽鏈的方法，分別得到兩套不同肽片段的氨基酸排列順序進行重疊比較，就可以推斷出整條多肽鏈的氨基酸排列順序，這一方法稱為片段重疊法。,二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是

11、指蛋白質(zhì)分子內(nèi)各原子圍繞某些共價鍵的旋轉(zhuǎn)而形成的各種空間排布及相互關(guān)系，這種空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的構(gòu)象。,二、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)構(gòu)象可分為主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象。構(gòu)成蛋白質(zhì)主鏈空間構(gòu)象的基本單位是肽單元（peptide unit）。,蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)包括蛋白質(zhì)分子的二、三、四級結(jié)構(gòu)。, 蛋白質(zhì)化學(xué)中化學(xué)鍵的分類,肽鍵的性質(zhì),（1） 肽鍵的性質(zhì) 平面性質(zhì),（2）肽單元：參與形成肽鍵的6個原子 C1，C，O，N，H，C2 位于同一平面， C1和C2在平面上所處的位置為反式構(gòu)型，此同一平面上的6個原子構(gòu)成稱為肽單元。,蛋白質(zhì)分子的二級結(jié)構(gòu)（secondary structure）是指蛋白質(zhì)多肽鏈中主

12、鏈原子的局部空間排列，它不包括側(cè)鏈構(gòu)象的內(nèi)容和與其它肽段的關(guān)系。,（一）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu),3.6個AA / 圈, 一般為右手螺旋（極少數(shù)為左手螺旋） 3.6個AA / 周，螺距0.54nm 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定靠氫鍵 （其它類型二級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定也是氫鍵。從定義可知） 螺旋體中氨基酸殘基側(cè)鏈伸向外側(cè) （側(cè)鏈基團分布在四周）,螺旋結(jié)構(gòu)要點 （alpha-helix）,影響-螺旋結(jié)構(gòu)形成的因素：, 多肽鏈中有脯氨酸（亞氨基酸）時，可中 斷-螺旋結(jié)構(gòu)形成 帶相同電荷連續(xù)出現(xiàn)在多肽鏈上時，影響 -螺旋結(jié)構(gòu)形成 連續(xù)的大R基或連續(xù)的小R基出現(xiàn)在多肽鏈 上時，影響-螺旋結(jié)構(gòu)形成, 多肽鏈是一種相當(dāng)伸展的結(jié)構(gòu)，相鄰肽鍵平

13、面之間折 疊成鋸齒狀。兩平面間夾角為110，R基團交錯伸向 鋸齒狀結(jié)構(gòu)的上下方。 兩段或兩段以上的折疊結(jié)構(gòu)平行排布，它們之間 靠鏈間的CO與NH形成氫鍵相連，形成折 疊結(jié)構(gòu)。氫鍵是維持構(gòu)象穩(wěn)定的主要次級鍵。 相鄰的肽鏈可以是同向平行（即N、C端的方向一 致），也可以是反向平行，反向平行結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。 反平行折疊中，鏈間氫鍵與肽鏈走向相互垂直， 平行的則不相垂直。,-折疊又稱為-片層（-pleated sheet）。,折疊（beta-pleated）結(jié)構(gòu)要點,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,過渡結(jié)構(gòu)（模體、模序、超二級結(jié)構(gòu)）,蛋白質(zhì)分子的三級結(jié)構(gòu)（te

14、rtiary structure）是指多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進一步盤曲、折疊所形成的空間結(jié)構(gòu)，是多肽鏈的整體構(gòu)象。,（二）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu),下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,結(jié)構(gòu)域,抗體蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)域,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,分子量較大的蛋白質(zhì)在形成三級結(jié)構(gòu)時，肽鏈中某些局部的二級結(jié)構(gòu)匯集在一起，形成發(fā)揮生物學(xué)功能的特定區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域（domain）。,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,兩條或兩條以上具有獨立三級結(jié)構(gòu)

15、的多肽鏈通過次級鍵相連而形成的一種穩(wěn)定的構(gòu)象稱為蛋白質(zhì)分子的四級結(jié)構(gòu)（quarternary structure）。其中每條具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈稱為亞基（subunit）。在具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子中，亞基的種類可以相同，也可以不同；亞基的數(shù)目從數(shù)個到數(shù)十個，甚至數(shù)百個不等；亞基之間有特定的空間排布方式。單獨的亞基一般無生物活性，而具有完整四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子才具有生物活性。,（三）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu),下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,在具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子中，亞基的種類可以相同，也可以不同。乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）為四個亞基構(gòu)成的寡聚體，其亞

16、基有H和M兩種類型，可締合形成H4、MH3、M2H2、M3H 、 M4五型同工酶（isozyme），分別命名為LDH1LDH5。,組成四級結(jié)構(gòu)蛋白的亞基種類與數(shù)目,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu),下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,維持蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的化學(xué)鍵是：,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,（四）蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的測定,主要技術(shù)有：,* 核磁共振光譜分析（nuclear magnetic resonanceNMRspectroscopy）。,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,* X線晶體分析（X-ray crys

17、tallography），也稱X射線晶體分析（X-ray diffraction）。,分子伴侶,分子伴侶：參與蛋白質(zhì)空間構(gòu)象正確形成 的一類蛋白質(zhì)。 分子伴侶的作用： 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的正確形成，除一級結(jié)構(gòu)為決定因素外，尚需分子伴侶。分子伴侶的作用主要有三點： 可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后 松開，防止錯誤的聚集發(fā)生。 與錯誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后,再誘 導(dǎo)其正確折疊。 對蛋白質(zhì)分子中二硫鍵的正確形成起重要 作用。,膠原分子間的共價交聯(lián) 共價鍵可形成于膠原分子之間或膠原分子內(nèi)部的三股螺旋之間，以增加膠原分子內(nèi)部和膠原微纖維之間的穩(wěn)定性。,第三節(jié),蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu) 與 功能的關(guān)系,一、蛋白質(zhì)一

18、級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能密切相關(guān)，既與一級結(jié)構(gòu)有關(guān)，又與空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。,舉例： 胰島素 ACTH、-MSH和-MSH一級結(jié)構(gòu)比較,1. 一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的物質(zhì)基礎(chǔ),舉例：核糖核酸酶的變性與復(fù)性,2. 種屬有差異，但相似的結(jié)構(gòu)具有相似的功能,舉例：鐮刀狀紅細胞貧血癥,3. 分子病,舉例：細胞色素C,4. 蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與物種進化的關(guān)系,*實驗結(jié)果證明，一級結(jié)構(gòu)相似的多肽或蛋白質(zhì)，其空間結(jié)構(gòu)以及功能也相似。例如不同哺乳類動物的胰島素分子結(jié)構(gòu)都是由A和B兩條鏈組成，且二硫鍵的配對和空間結(jié)構(gòu)也相似，一級結(jié)構(gòu)也相似，僅有個別氨基酸差異，因而它們都執(zhí)行著相同的調(diào)節(jié)糖代謝等生理功能。,下 頁

19、,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,二 、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) 與功能的關(guān)系,* 牛胰核糖核酸酶的變性與復(fù)性、 空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,* 血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧,舉例：,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,牛胰核糖核酸酶的變性與復(fù)性、空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,此例也說明一級結(jié)構(gòu)決定構(gòu)象,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu) 肌紅蛋白的三級結(jié)構(gòu)含有8個-螺旋，分別取名為A、B、C、D、E、F、G、H。血紅素位于E和F之間，F(xiàn)8組93(綠色)與Fe形成第5個配位鍵。,A,B,C,D,E,F,G,H,93,64,肌紅蛋白與血紅蛋白的帶氧曲線 肌紅蛋白

20、的氧飽和曲線為距形雙曲線,血氧飽和度為20%時仍能帶氧,肌肉 缺氧時(氧飽和度為5%)大量釋放氧,以供肌肉收縮需要;血紅蛋白的氧飽和曲線 為S形曲線,表明血紅蛋白四個亞基對氧的結(jié)合具有正協(xié)同效應(yīng)。,血紅素與氧結(jié)合模示圖 血紅素是4個吡咯環(huán)通過4個甲炔橋相連形成的平板狀鐵卟啉化合物，2價鐵離子居于卟啉環(huán)的中央。鐵離子有6個配位鍵，其中4個配位鍵與4個吡咯環(huán)的N原子相連接，1個與F8（-螺旋F中第8個殘基）組氨酸（93）相結(jié)合，氧分子則與第6個配位鍵相結(jié)合，并與E7組氨酸（64）相接近。血紅素未結(jié)合氧時，F(xiàn)e偏離卟啉平面約0.06nm，偏向-螺旋F8組氨酸側(cè)，當(dāng)結(jié)合氧后，F(xiàn)e被拉入卟啉環(huán)中，這樣帶

21、動F8發(fā)生位移，進而引發(fā)一系列構(gòu)象改變。,肌紅蛋白與血紅蛋白結(jié)構(gòu),*肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白 （Hb）都是含有血紅素的蛋白 質(zhì)。血紅素是鐵卟啉化合物， 它由4個吡咯環(huán)通過4個甲炔基 相連成為一個環(huán)形，F(xiàn)e2居于 環(huán)中。 Fe2有6個配位鍵，其 中4個與吡咯環(huán)的N配位結(jié)合， 1個配位鍵和肌紅蛋白的93位 （F8）組氨酸殘基結(jié)合，氧則 與Fe2形成第6個配位鍵，接 近第64位（E7）組氨酸。,*肌紅蛋白與血紅蛋白結(jié)構(gòu),*血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu),氧飽和度隨O2 濃度改變而改變,Mb 和 Hb 一樣都能與O2可逆地結(jié)合。,（二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧,*肌紅蛋白與血紅蛋白的氧解離曲線,* 協(xié)同效應(yīng),

22、協(xié)同效應(yīng)： 一個亞基與其配體（如Hb中的配體為O2）結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一亞基與配體的結(jié)合能力，我們把這種現(xiàn)象稱為協(xié)同效應(yīng)。,Hb T態(tài)和R態(tài)的互變,軸,Hb T態(tài)和R態(tài)的互變,Hb 氧合與脫氧構(gòu)象轉(zhuǎn)換示意圖,Hb 氧合與脫氧構(gòu)象轉(zhuǎn)換示意圖,*血紅素與O2結(jié)合示意圖,血紅素與O2結(jié)合 血紅素與O2結(jié)合后，F(xiàn)e離子變小，進入卟啉環(huán)的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動,三 、朊病毒與蛋白質(zhì)構(gòu)象病,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,朊病毒蛋白（prion protein, PrP）是正常存在于人體神經(jīng) 原、神經(jīng)膠質(zhì)細胞等多種細胞的細胞膜上的糖蛋白。朊病毒 （prion,PrPsc）是正常朊病毒

23、蛋白（PrPc）的空間構(gòu)象由螺 旋變成折疊所致。 朊病毒本身不能自我復(fù)制，但可以攻擊大腦的正常朊病 毒蛋白，使之構(gòu)象改變并與其結(jié)合，形成朊病毒二聚體。此 二聚體現(xiàn)再攻擊正常朊病毒蛋白，形成朊病毒四聚體。周而 復(fù)始，腦組織中朊病毒不斷積蓄，造成腦組織發(fā)生退行性變。,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,正常朊病毒蛋白與朊病毒空間結(jié)構(gòu)的差異 朊病毒（PrPsc）是蛋白質(zhì)，不含核酸。它是正常朊病毒蛋白（PrPc）的空間 構(gòu)象由-螺旋變成-片層結(jié)構(gòu)所致。因此，這類疾病又稱蛋白質(zhì)構(gòu)象病。朊病毒 本身不能復(fù)制，但它卻可以攻擊大腦的正常朊病毒蛋白，使其發(fā)生構(gòu)象改變， 并與其結(jié)合，成為致病的朊病毒二聚體。此二

24、聚體再攻擊正常的朊病毒蛋白。這 樣，腦組織中的朊病毒不斷積蓄，造成腦組織發(fā)生退行性變。,正常朊病毒蛋白結(jié)構(gòu) （顯示-螺旋）,朊病毒結(jié)構(gòu) （顯示-片層結(jié)構(gòu)）,變構(gòu)效應(yīng),下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,* 變構(gòu)效應(yīng)： 當(dāng)某種小分子物質(zhì)特異地與某種蛋白質(zhì)或酶活性中心以外部位(即別構(gòu)部位)結(jié)合,引起了蛋白質(zhì)或酶構(gòu)象改變,從而使其活性改變,這種現(xiàn)象稱別構(gòu)效應(yīng)(變構(gòu)效應(yīng))。,* 變構(gòu)劑（效應(yīng)劑）； * 變構(gòu)蛋白（變構(gòu)酶）；,第四節(jié),蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 及其 提取、純化原理,（一）蛋白質(zhì)的兩性解離和等電點,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì),* 蛋白質(zhì)是高分子化合物，相對分子量比

25、較大，它在水溶液中 所形成的顆粒（直徑在1100nm之間）具有膠體溶液的特征 如布朗運動、丁道爾現(xiàn)象、電泳現(xiàn)象、不能透過半透膜以及 具有吸附能力等。 * 透析：蛋白質(zhì)膠體的顆粒很大，不能透過半透膜。將蛋白 質(zhì)放在半透膜制的透析管中，置于流動的水或適宜 的緩沖液中，小分子雜質(zhì)從袋中透出，使袋內(nèi)的蛋 白質(zhì)逐漸純化，這種方法稱為透析。 * 蛋白質(zhì)溶液膠體溶液穩(wěn)定的兩個因素： 水化膜和電荷。,（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì),下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,1. 蛋白質(zhì)的變性 * 蛋白質(zhì)變性: 在某些物理因素或化學(xué)因素的作用下,蛋 白質(zhì)分子內(nèi)部的非共價鍵斷裂,天然構(gòu)象

26、被破壞,從 而引起理化性質(zhì)改變,生物活性喪失,這種現(xiàn)象稱為 蛋白質(zhì)變性。 變性蛋白質(zhì)最明顯的改變：生物活性喪失、溶解度降 低、易被蛋白酶水解。（此外，粘度增加、結(jié)晶能 力消失） 蛋白質(zhì)變性的實質(zhì)：蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞，一級 結(jié)構(gòu)不改變。 * 蛋白質(zhì)變性的應(yīng)用:,（三）蛋白質(zhì)的變性沉淀和凝固,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,2. 蛋白質(zhì)的復(fù)性 * 蛋白質(zhì)復(fù)性:若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后， 仍可恢復(fù)原有的構(gòu)象和功能，稱為蛋白質(zhì) 的復(fù)性。,蛋白質(zhì)變性與復(fù)性舉例 見牛胰核糖核酸酶的變性與復(fù)性,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,牛胰核糖核酸酶的變性與復(fù)性,下 頁,返 回,結(jié) 束,上

27、 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,* 變性的蛋白質(zhì)不一定沉淀，也不一定凝固； * 沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性，也不一定凝固； * 凝固的蛋白質(zhì)肯定變性，且不可逆。凝固 的蛋白質(zhì)不一定沉淀，但非常容易沉淀。,蛋白質(zhì)變性、沉淀與凝固的關(guān)系,（四）蛋白質(zhì)的紫外吸收性質(zhì),蛋白質(zhì)分子含有酪氨酸及色氨酸殘基，這些氨基酸的側(cè)鏈基團在280nm波長處具有最大吸收峰。故利用此特性測定280nm處的光吸收值常用于蛋白質(zhì)含量的測定。,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,1雙縮脲反應(yīng) 蛋白質(zhì)和肽與雙縮脲試劑作用生成紫紅色內(nèi)絡(luò)鹽。 2茚三酮反應(yīng) 蛋白質(zhì)分子中的游離氨基

28、與茚三酮反應(yīng)生成 紫藍色化合物。 3Folin-酚試劑反應(yīng) 蛋白質(zhì)分子中酪氨酸殘基在堿性條件下能與酚試 劑（磷鎢酸與磷鉬酸）反應(yīng)生成藍色化合物。,（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng),下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,* 蛋白質(zhì)的其它性質(zhì),* 此外，蛋白質(zhì)分子具有許多高分子化合物的性質(zhì)，如：擴散速度慢、不能透過半透膜等。,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,下 頁,返 回,結(jié) 束,上 頁,首頁,二、蛋白質(zhì)的提取與純化原理,第五節(jié),蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學(xué),蛋白質(zhì)組(proteome) ： 一個組織或一個細胞中基因組所表達的全部 蛋白質(zhì)，或者說在特定條件下，一個細胞內(nèi)所存在的所有蛋白質(zhì) 。,蛋白質(zhì)組與基因組

29、的差別： 基因組：代表一個生物細胞內(nèi)的全部基因和染色體的核 苷酸組成。同一個體的所有體細胞均具有均一 的基因組，不受機體狀態(tài)的影響。,蛋白質(zhì)組： 不能從基因組簡單地推導(dǎo)出一個細胞的蛋白質(zhì)組組成，這是 因為：細胞不是對所有的基因同時表達；表達的基因因為表達的 mRNA不同，可以翻譯出不同的蛋白質(zhì)；同一蛋白質(zhì)前體經(jīng)不同的剪 接表現(xiàn)出不同的蛋白質(zhì)；同一種蛋白質(zhì)在不同的代謝調(diào)節(jié)條件下可 以表現(xiàn)出不同的構(gòu)象和不同的修飾。 同一個體的不同發(fā)育期中因基因的開關(guān)，同一組織或細胞中的 蛋白質(zhì)組組成不同；同一生長時期的不同組織器官的細胞中基因表 達不同，產(chǎn)生具有不同的蛋白質(zhì)組；不同的生理狀況（飽食、禁食、 應(yīng)激等

30、）不同的基因表達出不同的蛋白質(zhì)組組成；不同的病理（腫 瘤、炎癥等）條件下不同的基因開放而表達出不同的蛋白質(zhì)組；環(huán) 境因素（藥物等）均可影響細胞內(nèi)蛋白質(zhì)組的組成。 所以，組織器官的蛋白質(zhì)組具有多樣性、多變性和可調(diào)節(jié)性， 具有不同時、空的差異和深受機體內(nèi)、外條件的影響。,蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)： 研究和闡述在不同條件下，蛋白質(zhì)組中全部蛋白質(zhì)的 結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與功能，影響因素及其相互聯(lián)系。,某種生理功能的蛋白質(zhì)組學(xué)（functional proteomics） 結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)(structural proteomics) 亞細胞結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)組學(xué)(subcellular proteomics) 各種疾病的蛋白質(zhì)組學(xué)（disease proteomics） 等等,結(jié)束,結(jié) 束,返 回,