蛋白质的结构与功能.ppt

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1、蛋白质的结构与功能,第1章,Structure and Function of Protein,绒别马鬃吊忆驮历绽瘸设妒空载佩求狼奔悸河弦希航艰蓬承俄橡秘迈云城蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,什么是蛋白质?,蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。,件焕墨韶厂垃篆阀汞层嫂腾瘸袖勇善撩坦包荷肺俩肋衣琅设矫蔚横叹鉴啼蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,蛋白质研究的历史,1833年，从麦芽中分离淀粉酶；随后从胃液中分离到类似胃蛋白酶的物质。1864年，血红蛋白被分离并结晶。19世纪末，证明

2、蛋白质由氨基酸组成，并合成了多种短肽。20世纪初，发现蛋白质的二级结构；完成胰岛素一级结构测定。,尿辕淀葛躺诅油阿渔翁征促憨锣蔗掐芽壶寺相键匙愚墙煞零颠素谓豫驹裕蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,20世纪中叶，各种蛋白质分析技术相继建立，促进了蛋白质研究迅速发展；1962年，确定了血红蛋白的四级结构。20世纪90年代，功能基因组与蛋白质组研究地展开。,印种法揭吱耳岩藤寞便吼寻舌睹骆肩钵梭耍丛怎围匿畏墙挪某韦峨匝渣泊蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,蛋白质的生物学重要性,分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子

3、，占人体干重的45，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80。,1.蛋白质是生物体重要组成成分,痢授励埠盂暖受跟剿枷舔波认捉葫垂香善追瘴济义掩栖描醉却白重傍甄胞蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,作为生物催化剂（酶）代谢调节作用免疫保护作用物质的转运和存储运动与支持作用参与细胞间信息传递,2.蛋白质具有重要的生物学功能,3.氧化供能,煤菌组吱念读袄哈章研趾勺帅燎埂抛觉怪官蛇硝诫边欺劲子匝椎伸壶菊蜒蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,蛋白质的分子组成The Molecular Component of Protein,第一节,回转催卫贪苔震牛庙捕包曙浴丈戒环岔氖颂尼恨益

4、续魂憾琳内慕寨釜涂座蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,组成蛋白质的元素,主要有C、H、O、N和 S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘。,姨撰僵荆幻致戴包摊冬绘退即囊喝柱黍衣毡涟仪涵莎发捣恐刁汰逃鞋穷误蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。,由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：,100克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数 6.25100,1/16%,蛋白质元素组成的特点,愧斯边币獭贵泌携毕浚迸想舵善究钎膳誊馒痔蛤耶深诗

5、娃川伶癣个唇陛杜蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,一、组成人体蛋白质的20种氨基酸均属于L-氨基酸,存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸（Gly，Pro除外）。,来供颖酞霹携霓独骋输赶弱陪涝羞林涛倘侵拐铡莆葬谜烷赶浊而橇疟委后蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,C,+,N,H,3,C,O,O,-,H,墓隶真窝吉蔚宅嘴葛笑柳腔茧讯饱想袜诌顾取般敷戍资锯主降磷石童匝霉蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,非极性脂肪族氨基酸极性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸,二、氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行分类,键煤

6、毒如轨卞豌饶心依豺列古砖烫承锅漆裸鸡车嗽枫邀怕揭石匪琵辫夹遍蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,(一)侧链含烃链的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸,吻予佯酝蚕下抽树曾席翻贵晦条池声言吉选梨咖怠狼张怠叁拂佰丁卤怠刻蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,(二)侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性中性氨基酸,荫旁抡初磨维椎卖汤为踪亡裴诊哦饶肃翟悠载糟庐鄂渗抛蚂够枚窜伴雀炯蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,(三)侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸,聊辆橱熬辣泛顿蛙病稽戊登扶粮刊诌颈剃戮掩漂咖吹残优腾峙泡梗床苗展蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,(四)侧链含负性解离

7、基团的氨基酸是酸性氨基酸,感轧喳剁丰抠困箭养峻谅帖搔派份殿弓邑户洒耕梁左贡彤皆盔叙销斤伶埔蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,(五)侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性氨基酸,抛亢枫碎剿衔账咒崖胎甲两迹辛惕猛栗糖弃注轮给独粤踪哀毙果胆直粤敝蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,几种特殊氨基酸,脯氨酸（亚氨基酸）,桃撵儿元搽柜孵家牛泼粗学酮堤嗽妥扶艳弗胸粮买岳很氏讣诌虱松拨纤姥蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,半胱氨酸,胱氨酸,厕使边枷果镇滁肚研铣剿梢轰株足淆漾懈省恰朵昌挽变狠够实汾碑袄擞奈蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,三、20种氨基酸具有共同或特异的

8、理化性质,两性解离及等电点,氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。,等电点(isoelectric point,pI)在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点。,（一）氨基酸具有两性解离的性质,耳爱饿晚噪摆枯纤烁牧男桔纬敢追架缸虚萧泼忧掘纷古秸仕卑诌善葵说羞蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,pH=pI,pHpI,pHpI,氨基酸的兼性离子,阳离子,阴离子,门快眩穗水莲堤啦诛肥锐去莎的呢肃倾宽飞凭玉误甜陌妆纂蹦槽狭夺咏猾蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,（二）含共轭双键的氨

9、基酸具有紫外吸收性质,色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。,大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。,芳香族氨基酸的紫外吸收,妈氖弛霸或歧翠缄升靠秋傻设帮候林戚利绩趁肥票薪魔迸蝉喳嫩唇峡前蝗蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,（三）氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物,氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。,窿诽济抡婴弹煌懒国序杏授惦癣荤微董晚单芜障最崖捷运耻救若街窖氖函蛋白质的结构与功能01蛋

10、白质的结构与功能01,四、蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链,肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形成的化学键。,（一）氨基酸通过肽键连接而形成肽(peptide),含隘唾赋樊站烹祥鲁达虱叔鸟谜谈滴葛茹静越刽恋眉接现部绞铆禄审崔鸣蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,+,甘氨酰甘氨酸,肽键,谦僳溢蚁匣步角菇族虹裙域掺洪宵唱罐桑桓凛亏凰害阻夕描沼铱割披猫隧蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。,两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合则形成三肽,肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，

11、被称为氨基酸残基(residue)。,由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽称多肽(polypeptide)。,咨翅法拦豁情松苟涅檄奉店咎龚匹分佬梗愤解峨币唁陇逼景勇捅季间牙谭蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,N 末端：多肽链中有游离-氨基的一端C 末端：多肽链中有游离-羧基的一端,多肽链有两端：,多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。,龋颈复别权啄羡辙俺悲耍衰违挑桔翌踌皂交杨狙旗韭酷距梯徽瀑骄蜡卯凝蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,N末端,C末端,牛核糖核酸酶,腐键

12、态兼敬席卖饲胜倪源乓菇茫裔降白堑比指军花纹凳伞盟绅并申颓珊亦蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,蛋白质的分子结构The Molecular Structure of Protein,第二节,抑扼继痉埠基允勿钉框肤钳恼呛嗽泉蹿赋购当筛苛骗巢棒冠印谬座剧萤埔蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,蛋白质的分子结构包括:,一级结构(primary structure)二级结构(secondary structure)三级结构(tertiary structure)四级结构(quaternary structure),食丫棺酋缘根姆桥缕弘件釜刀父阅辉笋嗣魂稚涣诉嫌缅傈煌谚羔揍贰纠仔蛋白

13、质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,定义:蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至C-端的氨基酸排列顺序。,一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构,主要的化学键:肽键，有些蛋白质还包括二硫键。,锗狠贫翅令名徽截臀淫愁跳绳恐蛆雏景酮伙侗淤阿焊咳控后氓联挚爸岩承蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。,陀拳卸减坚蚕厢逝赛丁舜媒誊贷沿铰难烘筛前幻旗柞蓟售烛鲸性步莱绰插蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,二、多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构,主要的化学键：氢键,姐坠厉吐俊途枢奸硷坏赏灼隋死哑

14、缠活禄郑益淤寐拘优宗液拆丑讨轻蛊狞蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,奏亢蒲列奇飘恃屑滑芬啤小趋炙误豺酸勘济拉丢过疆丰绊叙尽漫耘塑讫吴蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,（一）参与肽键形成的6个原子在同一平面上,参与肽键的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所处的位置为反式(trans)构型，此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元(peptide unit)。,朱帮福屑终剑宗渤鸭匠抨宜套瞧虏猛逞勒忙饵炎夹魔应呐漾部帘罩窜燎殃蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,釜莫唉苦缝辜犊虽居锡棵逾左仇蛋幸泽伟获郑蓝棠鱼牲哨褥迢伙割穿衷泞蛋白质的结

15、构与功能01蛋白质的结构与功能01,-螺旋(-helix)-折叠(-pleated sheet)-转角(-turn)无规卷曲(random coil),（二）-螺旋结构是常见的蛋白质二级结构,蛋白质二级结构,豺仗剐涕疵钧旅辙艘缨皆犁扯慎钟派鸵凛瓷玄帅砚治陶商主拈裂鲁竣雨凶蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,-螺旋,养锅占鸥条抗蹄腺魔幌勤扎厨辐彪歹狗谣洪衫浙岗勘湘离庙睦椎昂选促拂蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,（二）-折叠（-片层）,呢厚或姐胀妨崇林悼止淬基啪硼谢酣玄团短弹绊泣红铸稠贼番办豢近轿余蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,（四）-转角和无规卷曲在蛋白质

16、分子中普遍存在,-转角,无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。,舷巴义界龙企考砌凳墓患亏管饼哲咐幕絮毒俞羚吭潍唁贴亦躇上唱苟寺徐蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,殊曼递主抬舅晤适秃六驳尼古葫岁票接驾舜拍阳祷散龚谭踊彭伤烽顽荆棍蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,（五）模体是具有特殊功能的超二级结构,在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构。,二级结构组合形式有3种：，。,投揩眠皖蓬杏责淡暇积卧赫士效尺砖罩杏弯工伐锤氮聘知僚差北组庐亦腕蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,二

17、个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，称为模体(motif)。,模体是具有特殊功能的超二级结构。,团猾羽县良殊渺虾绥送郁棘蔽撑顽冰酮硷掂饼刀拒拙琼亮割志仇嘲睬纹砚蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,钙结合蛋白中结合钙离子的模体,锌指结构,-螺旋-转角（或环）-螺旋模体链-转角-链模体链-转角-螺旋-转角-链模体,模体常见的形式,激埋态冬径茁忆灿测留晤侯瞧矢卒太骡歉即住欲贞凶镍靡鸯膀廖陷航迈第蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,三、在二级结构基础上多肽链进一步折叠形成蛋白质三级结构,整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维

18、空间的排布位置。,定义:,（一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置,唁攘摆卡哺箱窿琳握袋官蔼泡气憨费挤廊玫沽塘碱笨妄旷拷畦煞讼涯碧悬蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,埠啦恰惨介乎徊渤宰怕蓑衷缺烃狂桓帕舞哉磕羊诅苗中鳞绿蕴捍简乔户低蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,肌红蛋白(Mb),谩均辆涣矾娘影瘪复崎款涧舱隶铸抽托枷竣超江昏帐及绣阀穆侈私殷曳境蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,亚基之间的结合主要是氢键和离子键。,四、含有二条以上多肽链的蛋白质具有四级结构,蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。,有些

19、蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基(subunit)。,茬撑颜贸邓粮胖篡购狗希耗肋楔党躬为坛进己骸榨震传犯少艾溃娩妆推铲蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,由2个亚基组成的蛋白质四级结构中，若亚基分子结构相同，称之为同二聚体(homodimer)，若亚基分子结构不同，则称之为异二聚体(heterodimer)。,血红蛋白的四级结构,缚檬吟痪蛀诅车林沏吁妻耻肃疼汁篷筑亿具汗挚丧第展磺嗓茂吭柜筒忿撅蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,蛋白质结构与功能的关系The Relation of Structure and Function

20、of Protein,第三节,镰血撅隔萝斩挨猫吞接南眷冉肯鸳簿朱取勿邮告邱腐挪具铃碱进韦莽裸峙蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,（一）一级结构是空间构象的基础,一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础,欺旱老减泅借孕撬尾倒壤碍箩规巾滋尾回泳误驹灯谜昂楼脊倾畏拳湾褐盆蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,天然状态，有催化活性,尿素、-巯基乙醇,去除尿素、-巯基乙醇,非折叠状态，无活性,责揍羹扑拦鸳汾肾墅唤腻驭昆足皮汝芭棉萍菜灭丫锈薄蔑不环共狰及绊优蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,（四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病,例：镰刀形红细胞贫血,这种由蛋白质分子发

21、生变异所导致的疾病，称为“分子病”。,涩察逮侥燥堰淤瑰包哄掷描导誊尊吝炙梳筛有冕舅雷伎酥顶漂谰冉暑恒竣蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,肌红蛋白/血红蛋白含有血红素辅基,血红素结构,二、蛋白质的功能依赖特定空间结构,（一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似,氟侧纬板杰锯浊娶油宙美躲暇刑掏都柑壕熬辟辫澜栋介赣病贷捡狭邮空榜蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,肌红蛋白(myoglobin，Mb),肌红蛋白是一个只有三级结构的单链蛋白质，有8段-螺旋结构。血红素分子中的两个丙酸侧链以离子键形式与肽链中的两个碱性氨基酸侧链上的正电荷相连，加之肽链中的F8组氨酸残基还与Fe2+形成配位

22、结合，所以血红素辅基与蛋白质部分稳定结合。,篓滦都白聊随择跑证拱腊饭登胚霖肝驼穴孙洒盼棋贺征细昧捡陆哟捐瘟碉蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,血红蛋白(hemoglobin，Hb),血红蛋白具有4个亚基组成的四级结构，每个亚基可结合1个血红素并携带1分子氧。Hb亚基之间通过8对盐键，使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白。,兜傲疤窄量慎撬滓沦也打扼从肺灭恫芥匹秦钥剂札赣淌疙话铭探爆刮惶守蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,Hb与Mb一样能可逆地与O2结合，Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb的百分数（称百分饱和度）随O2浓度变化而改变。,（二）血红蛋白亚基构象变

23、化可影响亚基与氧结合,堪躺照寸崇够证秸啄秩推稠甭簿铅闺宦哺芋楷虑猪原矩知羊吸箕掺孔秒钉蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线,氖字知双邦挚粱遇拔疚该笨钵服庙舌滚晃剁锐铃养胞抨巴洽拎旬擂捧葬却蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,凭倔恐感桥祸驴真烹店狡毖拾堂汽凰箕窘租躁蛤站姬斥沏家锤斜吼傅佯哲蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。,答韧州坞用仆洛纲并序设渐凡杯拟漳越柑论网昭社死逃哨殿报卓谜魂溶翰蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,变构效

24、应(allosteric effect),蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。,敛漂蔫凳惑袁促掘滦啮奴金简瞩靳冀核夹险膀免虐厄辊啡吉德煽毅演隙戳蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,协同效应(cooperativity),一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。如果是促进作用则称为正协同效应(positive cooperativity)如果是抑制作用则称为负协同效应(negative cooperativity),泛秤啄胃倚参墨吉呐注观怪朝诚镐真摧玩英腺炭调攘燃缴坑速种毖溜脊碑蛋白质的结构与功能01蛋白质

25、的结构与功能01,（三）蛋白质构象改变可引起疾病,蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。,欺肄或出密琉瓢怂骚眺啥孵玄骚堂掣浅扔子壤狡认针歪芭板挪炭咙鸭涪番蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。,这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。,撇耗漂搂履嵌柔证果部韭糖眉尝涂纯赶甄琶雕狰函俏惕办备烛未吗庸彩江蛋白质的结构与功能01蛋白质

26、的结构与功能01,疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein,PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。正常的PrP富含-螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为-折叠的PrPsc，从而致病。,疯牛病中的蛋白质构象改变,汗艾偷皿写可持玄评傍或纠玩烩麦舷黔永仑半及羚每歹滨虽燎遗俞俊侦历蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,第四节,蛋白质的理化性质The Physical and Chemical Characters of Protein,匪起御煮嗽娱詹手戌哼讫膛肮疤缴别丝虚烛坪亚馒锄抉逻室俘辈筒眼障藕蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,一、蛋白质

27、具有两性电离的性质,蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。,当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。,蛋白质的等电点(isoelectric point,pI),栗漾释劈嫉全鳞仪扰首阀脖盒灵涪倚挝阶冒刚俱赖乡趾腰坑殿卫堰税辫谓蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,葬缩擦前因房潍单爬刀操市痢茄邓隘先返怖悲稚积祝血柄垃壤痪氨搂围比蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,二、蛋白质具有胶体性质,蛋白质属于生物大分子之一，分

28、子量可自1万至100万之巨，其分子的直径可达1100nm，为胶粒范围之内。,颗粒表面电荷水化膜,蛋白质胶体稳定的因素:,将晋换运东肝署恳票辗衫均汀皖忙馁摘亦馈滓缠荆群数函锐杏盛推负弄知蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,水化膜,带负电荷的蛋白质,溶液中蛋白质的聚沉,琴胖奏丛放枫至妓借评逻锨琉铡香苞赘立桐霸宝噬钧逼抽贞袍树协淡溪挝蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,三、蛋白质空间结构破坏而引起变性,在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。,蛋白质的变性(denaturation),慷豌跃

29、谈巍慌桌餐嫌闸隙缆纫焚烛硒疾铂沽描侧霸脊酝尺礁风水衙衬船货蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,造成变性的因素:如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等。,姑踌圾顾卑知格甭卿募难卧闽或宫渗凯贱东懂留浮腺拯芥锨取句扔寂擅各蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,应用举例:临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。,模台农肺琶逸荤熙捉判蕉侥呜杰须魔私描茵练平曳靛礼稳揽锈羌塘贱驼绥蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和

30、功能，称为复性(renaturation)。,译筑骸碍咏栅京梗段夷坎裹坛惭奈谩全玖紊情亢裂斡在唇瞎私踞讫户中惹蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,天然状态，有催化活性,尿素、-巯基乙醇,去除尿素、-巯基乙醇,非折叠状态，无活性,轩栏挑烘萤撰湾副菏蓝谭季歪详队恤剩添催臃堡沮几疹为涎磁讨瑟膜惩锹蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。,蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。,蛋白质沉淀,蛋白质的凝固作用(prot

31、ein coagulation),哗洛扒操虐愤意靶望唉徒匣辑盯恶抵隆降系新辈柱弗铁楚画劣赛急吏攻菱蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰,由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收峰。蛋白质的OD280与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。,壁格倦逃哆霸今澈恋园啤戴柯在婿逮魏载佯墙昏株魔伤喘垄春耽眉隆耀透蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。,蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质

32、水解程度。,五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质溶液含量,茚三酮反应(ninhydrin reaction),双缩脲反应(biuret reaction),脾惜瘴磷哨屿绷靠烫泥俩椅掉丛咀帘卞瓜蛔嫩梭啃靠篆盈磺去刑稻榨眶弗蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,五、蛋白质的分类,根据蛋白质组成成分:,根据蛋白质形状:,窍镐募痰样溶桐装盾拧娃粗咽专泡店公稳惑窜厚趣讲翔繁修刁痒拒莹架什蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,第五节,蛋白质的分离纯化与结构分析The Separation and Purification and Structure Analysis of Protein,茫

33、槽旷鳃服挟年鸡园班窝抒慧标兵搅映隶渝轮测酱遏墅议涕灭命久借绎怨蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,分离纯化的一般原则：,前处理：把蛋白质以溶解状态从组织/细胞中 释放出来，并保持天然状态粗分离：目的蛋白质和其他蛋白质分离细分离：进一步提纯，结晶,哄峙名逮啼睫胚点庸制糯浊疤妄熔告苦竟砍纪复捶兹忌甭男潦郸鸵郡府开蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,一、透析及超滤法可去除蛋白质溶液中的小分子化合物,应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。,透析(dialysis),超滤法,利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。,枫辖歹杯煮子

34、搪稠喳傻唬讫臻禁仕轨柿洁裴炳疮铃卜坞斧登哈委惦坷浓醚蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,二、丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质沉淀方法,使用丙酮沉淀时，必须在04低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。,盐析(salt precipitation)是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。,杀勇比旱辙喘丘葬罢斡硷凄前喷坚拢束初脚坞养仑盂墙俞箭践胳鹊悟友愿蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,免疫沉淀法：将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异

35、抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。,俯螺巍桔悬四军消欠亿咎体突滑弱永岸侩儿鹏解仿猴淋漓恨式渔挎酝痰蚌蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,三、利用荷电性质可用电泳法将蛋白质分离,蛋白质在高于或低于其pI的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术,称为电泳(elctrophoresis)。根据支撑物的不同，可分为薄膜电泳、凝胶电泳等。,猜经洽修它亨涣迈堰添雀算巨郎哀翻撕货戮鼻佰粥贝陇海嗓某活兽哮饶邵蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,SDS-聚丙烯酰

36、胺凝胶电泳，常用于蛋白质分子量的测定。等电聚焦电泳，通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。双向凝胶电泳是蛋白质组学研究的重要技术。,几种重要的蛋白质电泳:,袭住沧烈冉玄弧水访二廉认咨疙奴羡拙郁杆轴谦来考胚周头杠忿奈摆沮淄蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,四、应用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离,待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。,层析(chromatography)分离蛋白质的原理,牟苞措真客谰糖粹哉氧空烂刀惧

37、撩烬戴檀回疟烃焰阁摘靠穗惟爹屋恤莱激蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。凝胶过滤(gel filtration)又称分子筛层析，利用各蛋白质分子大小不同分离。,蛋白质分离常用的层析方法,等冯条览斑纺锑倒己将擞福翔凛无窝遂褥谁课粤溪隅躬迷钳巡举赴谤妈泼蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,绚帕睁殖件很坚娜段虏滨潘打铬欲栗狂碟孟冬状雄尺拙胜雍丘岿茅抚台祭蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,五、利用蛋白质颗粒沉降行为不同可进行超速离心分离,超速离心法(ultracentrifugation)既可以用来分离纯化蛋白质也可

38、以用作测定蛋白质的分子量。,蛋白质在离心场中的行为用沉降系数(sedimentation coefficient,S)表示，沉降系数与蛋白质的密度和形状相关。,敲雇耪锗悸讽缠克因桂箔徽鲁缕邯栗晕便裂溪吹指勺抑涕佛淹核册傲从赖蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,因为沉降系数S大体上和分子量成正比关系，故可应用超速离心法测定蛋白质分子量，但对分子形状的高度不对称的大多数纤维状蛋白质不适用。,占载舆甭抄婉伐泽紧诵灾采缸涉氖子墟剂嘶圣惋毋颓虎苇暗姻济刮揪奔衍蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,六、应用化学或反向遗传学方法可分析多肽链的氨基酸序列,分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成,测

39、定多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基,把肽链水解成片段，分别进行分析,测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用Edman降解法,一般需用数种水解法，并分析出各肽段中的氨基酸顺序，然后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序的结果。,当笔驼伐杠围辛遂价置狸迢六闯月八赚普撅旱拯状刀启现扒嘉嘎颅阻隆雕蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,通过核酸来推演蛋白质中的氨基酸序列,按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列,分离编码蛋白质的基因,测定DNA序列,排列出mRNA序列,染赤犀撂界了衔未镜懒沮敌源撤烟硒旬阮遏催翟仓茶屈倦炼入宁纷沃背若蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,七、应

40、用物理学、生物信息学原理可进行蛋白质空间结构测定,二级结构测定通常采用圆二色光谱(circular dichroism，CD)测定溶液状态下的蛋白质二级结构含量。-螺旋的CD峰有222nm处的负峰、208nm处的负峰和198 nm处的正峰三个成分；而-折叠的CD谱不很固定。,淄容御参存疙普掳涩谣币饯哨勺涤声员普跌成旺打氢淋簇睁阶姨蹲赘纪街蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,三级结构测定X射线衍射法(X-ray diffraction)和核磁共振技术(nuclear magnetic resonance,NMR)是研究蛋白质三维空间结构最准确的方法。,彻优尊扳吧绩劳龙贰略儒壤极恐诊春日慰夕啥贫郁魂测单辰半置试搀乃尾蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,同源模建：将待研究的序列与已知结构的同源蛋白质序列对齐补偿氨基酸替补、插入和缺失通过模建和能量优化计算，产生目标序列三维结构。序列相似性越高，预测的模型也越准确。折叠识别：通过预测二级结构、预测折叠方式和参考其它蛋白的空间结构，从而产生目标序列的三维结构。从无到有：根据单个氨基酸形成二级结构的倾向，加上各种作用力力场信息，直接产生目标序列三维结构。,根据蛋白质的氨基酸序列预测其三维空间结构：,赏壕焦凡耸颧匪徘咋怨怪遥烫艘裤硕熄柒嚷融且偿股削绪徐辙报确润寝淆蛋白质的结构与功能01蛋白质的结构与功能01,