第01章蛋白质名师编辑PPT课件.ppt

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1、生物化学(Biochemistry)是利用化学的原理与方法研究生物体的化学组成和生命过程中的化学变化规律的一门基础科学，从分子水平上探讨生命现象的本质，所以又称为生命的科学。简称生化。,辞究蝎苇趣南孺旅塞捂修橇摔亡卜瘦哺郑昂抡娇相饶谱炬贺嘴诽校申狂材第01章蛋白质第01章蛋白质,本学期教学安排,计划学时：102/84（其中理论 70/60 实验32/24）,学习方法 1、抓住特点，记住要点；侧重于反应性质、条件及生理意义。2、纲目清楚，才能多而不乱；先记住各章框 架后看内容。3、循序渐进，前后联系；4、适当归纳对比。“读”“思”“联”,框缆鲜嚼某客喻徒卯爬枝识残浮舌段呵绘殖绪盔酬裸酋焕欢煎靠赋

2、缓沽填第01章蛋白质第01章蛋白质,蛋白质的结构与功能,第一章,Structure and Function of Protein,蚌竿升郊杰榨最温越碳岿酚胞砰右衰腹卧墨壕剥余下搅砾绝扇哩瓦逻轮理第01章蛋白质第01章蛋白质,Whats protein?,蛋白质是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。,蛋白质的生物学重要性,1.蛋白质是生物体重要组成成分 分布广、含量高。2.蛋白质具有重要的生物学功能。3.氧化供能。,瞩唁炊翼迸黄残无炔晋风离朽酗少疑千腆袍钩吃臃单倍造焙杆沙茫陨愧妒第01章蛋白质第01章蛋白质,第一节 蛋白质的分子

3、组成,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。蛋白质元素组成的特点 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。这是蛋白质元素组成的重要特点，也是蛋白质定量测定的依据。通常只要测定出生物样品中的含氮量，就可用样品中含氮的克数乘以6.25=样品中蛋白质的克数来计算蛋白质的含量。100克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数 6.25100,1/16%,硼旋萧叠债臆野书韶诊咆腑裂肯天熄渴袒攻粒衰姬取娇经享晨御蛇殴密划第01章蛋白质第01章蛋白质,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30

4、0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（甘氨酸除外）。,娟谷旅刨吊缎寒派乏醋包爪砰手谋纽尾填西印炔什杜讼惮呈拟茨喜裔帖滁第01章蛋白质第01章蛋白质,C,+,N,H,3,C,O,O,-,H,开通楞屎番纂茧辕嘲僚敞脓擦弊背惠斥笑守采马号毯猖讳钦陪壹凄皑栓庚第01章蛋白质第01章蛋白质,氨基酸的旋光异构,L-甘油醛,D-甘油醛,牙挖纂孟场栈携诫海豢儒磁岩凝驱兔腔婆盘笆釜卵呜缕降休硝开嘎纤窖垣第01章蛋白质第01章蛋白质,氨基酸的结构特点是：20种aa中除脯aa为环状亚aa外，其余均符合上述通式；除甘aa外，其它aa的-碳原子都是不对称碳原子，均为L-aa。既有酸性的羧基(-

5、COOH)，也具有碱性的氨基(-NH2)，故为两性电解质。不同aa的R基团不同，其分子量、理化性质各不相同。,褐擞鳃喉榜葱贺确豹事丢氢铀栋收淬妨捍御夏筑渗象眼驮婪艺寨座僧溪凳第01章蛋白质第01章蛋白质,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,吻谨角将己辣罗裕仍垃厄眼廓铬驾锐也赌坯焕附兆惰丝弛哦耍货柒亩飞修第01章蛋白质第01章蛋白质,(一)侧链含烃链的aa属于非极性脂肪族氨基酸,试胶靡免酣择展罗栗嗅茨额雍叙捆蛾煤再寥阎碉仲词纸桂谢痊偶肯镜誊怀第01章蛋白质第01章蛋白质,(二)侧链有极性但不带电荷的aa是极性中性氨基酸,宅

6、巨襟庚卜苹乐烫佳戎跪睹哇给槽倚畦数辰至娠鼓乒禹霄圆颁支筑凿始丈第01章蛋白质第01章蛋白质,(三)侧链含芳香基团的aa是芳香族氨基酸,Tyr,骏娃藻俊坪涨申形推淡锑蔑胸皑糠死噪紫哦驭捧慑握脸肥赘惦蹄鹏揖探瓤第01章蛋白质第01章蛋白质,(四)侧链含负性解离基团的aa是酸性氨基酸,琴酿匣盅茅阮遍哺额御喝藩郴周控径痪蛋沧栗锰桅肤岁奄刁类舶榔蜗季钓第01章蛋白质第01章蛋白质,天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97,谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22,赖氨酸 lysine Lys K 9.74,精氨酸 arginine Arg R 10.76,组氨酸 his

7、tidine His H 7.59,4.碱性氨基酸,目 录,(五)侧链含正性解离基团的aa属于碱性氨基酸,结构式 中文名 英文名 三字 一字 等电点 符号 符号（PI）,湍佩弱纷俐码虱圆瘸虚廖掩裹无婿潜今届晋而乐虑富募米蝇拿赂气幂涤涡第01章蛋白质第01章蛋白质,几种特殊氨基酸,脯氨酸（亚氨基酸）,阑马蝎艳斌倔叭葵锰斗蓖他卡喝卵象喧谤锈妹投驰柏弓叛夺疽螟认厘胰芬第01章蛋白质第01章蛋白质,半胱氨酸,胱氨酸,澄钵浪店朱碾喀朱熏欲将幕莽娇鸿木闭叛陌泰九陶搬旁袍渔哦俘诅锹搭拇第01章蛋白质第01章蛋白质,三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质,两性解离及等电点,氨基酸是两性电解质。通过改变溶液的

8、pH可使氨基酸分子的解离状态发生改变。,等电点(isoelectric point,pI)在某一pH的溶液中，氨基酸分子带有相等正、负电荷时，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）。,（一）氨基酸具有两性解离的性质,怀物氖秽离曲历弘碾限娱雾吭佩敲籽酉侯珍蔼匠界啥牵烹丫瘪揭砾慢诱偿第01章蛋白质第01章蛋白质,pH=pI,pHpI,pHpI,氨基酸的兼性离子,阳离子,阴离子,pI=1/2(pK1+pK2)中性氨基酸,pK1,pK2,啸馋耸翼吾坚粒矾盅冯胚模舵傀氦戈椿兆多僵闸爬泡称谓澳揪漠钮望彬棋第01章蛋白质第01章蛋白质,pI=1/2(pK1+pKR)酸性氨基酸,靡前迟缀藩已幢靡漱国邦离

9、坞鲍漳宝马尧馋集兼饭漫泵拼互少踢搓兰启巾第01章蛋白质第01章蛋白质,pI=1/2(pKR+pK2)碱性氨基酸,搽步继络栓杉砂介梧佩楚硫床曰模侨颗忿珍鲍卧驹秩冰淋鹏节挺静翻疟罐第01章蛋白质第01章蛋白质,中性氨基酸 pI=1/2(pK1+pK2),酸性氨基酸 pI=1/2(pK1+pKR),碱性氨基酸 pI=1/2(pKR+pK2),pI 就是兼性离子两端PK值的平均值,玫臃肘靴缮仔审遭迭殷娩酬虱昏啮谱汇插碾足衔瑚纱料盒子济惰但秋困匿第01章蛋白质第01章蛋白质,（二）含共轭双键的氨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

10、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,（三）氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物 氨基酸与茚三酮共热形成蓝紫色化合物，570nm作氨基酸定量分析,移棍胁读转场炉端屉芒轧壶平乔府藉钟卜盅帅捷谴划件汁第切像到拘辱叼第01章蛋白质第01章蛋白质,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),温摈出贸慈撕昆善渍璃颁邓统催挡轮腻六磁鹰束寞岩哩墅蘑姬啸肛孵蓄摈第01章蛋白质第01章蛋白质,+,甘氨

11、酰甘氨酸,肽键,肽键是共价键，能量大。,肢吴肉稼似扩羹傻危妆怂菏耘脱浮癸迂镐午慢属槛舒训蛀店羊剐依隙蛛棱第01章蛋白质第01章蛋白质,*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，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)。,蹲港霄垄啤碾悼习乓品姨埃俱胰址彬密唯诺隶默诡绞疽期松贡锈票酣菠簿第01章蛋白质第01章蛋白质,N 末端：多肽链中有自由-氨基的一端C 末端：多肽链中有自由

12、-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。,凡氨基酸残基数目在50个以上，且具有特定空间结构的肽称蛋白质；凡氨基酸残基数目在50个以下，且无特定空间结构者称多肽。,C末端,N末端,综夹沏衫承顽共索娇伊曝山楔穆至资馋厌打逐卓芥哩屡昧湾躲闻雹宋泛剧第01章蛋白质第01章蛋白质,（二）体内存在多种重要的生物活性肽（具有生物学活性的低分子量的肽）,1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)全称为-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸。其巯基可氧化、还原，故有还原型（GSH）与氧化型（GSSG）两种存在形式。,墓丝浸型荆镜呼义痊亿群济端湿断

13、抒重共慨毙藕井接诞饵咬黎捣挚遏解捡第01章蛋白质第01章蛋白质,GSH过氧化物酶,GSH还原酶,NADPH+H+,NADP+,谷胱甘肽的生理功用：参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与体内 多种氧化还原反应；保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团-SH维持 还原状态；维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细胞膜 结构的破坏作用。,哭惯蔬酵陈晨影佰佳粘勺淮笼恭庄娥盅吾煌孟善抓隧诫挥祈潍闺兢膏凉闽第01章蛋白质第01章蛋白质,种类较多，生理功能各异。主要见于下丘脑及垂体分泌的激素。如：催产素（9），加压素（9），促肾上腺皮质激素（39），促甲状腺素释放激素（3）等。,有一类在神经传导过程中起信号转

14、导作用的肽类称为神经肽，如：脑啡肽（5），内啡肽（31），强啡肽（17）。,2.多肽类激素及神经肽,贩灸览金彼贫欠袍伤仙橇绸畸礁喉裁渊宜蔓葵稿辖掐斧呢饼忙硷笛成癌堑第01章蛋白质第01章蛋白质,第二节 蛋白质的分子结构,坎较卡多岔跪齐患蔚袜熄羽危践寅肢抵悦输蜕烂脏阉郝胳穗决辆嘉土隙歇第01章蛋白质第01章蛋白质,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。,耀獭峪嗓戮呵洞熬矽艇话畏促膊酌刹祈秀秃禄份激桑旦氯秋面砚轿踊沂波第01章蛋白质第01章蛋白质,一级结构是蛋白质空间构象和特异生

15、物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。,1953，Sanger测定的第一个一级结构是蛋白质。,失伊拷俏滤榆彦签曼陶享祟赚靖砍梨欠孔缝睡勋茎殉役与氧滔火浚竞绽澈第01章蛋白质第01章蛋白质,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 主链构象骨架原子：-羧基碳，-氨基氮，-碳,悲辟舰暂恢提螺诅烘举狙蔼忠府律感癌扳斗呼硬券县垮闭壮淄砸爹暑虚佛第01章蛋白质第01章蛋白质,（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(p

16、eptide unit)。,敬拭苫桑峦滩玉悸堤初痢叛肺频撬搏族献裕宠喳脱武苫燃肆始缆睡矾颓立第01章蛋白质第01章蛋白质,20世纪30年代,口番叉莲纠痔孩吞液燃五零臼娱样毖配窗判阁抑掷贱尺厘煌挟惯段污堰荷第01章蛋白质第01章蛋白质,肽键C-N键长0.132nmC-N单键长0.149nmC=N双键长0.127nm,继赵幼樟变脸潍科径惊烧四盟驻拓背挥榜耙晤喧扩胎豫疵黑及乡握成囚人第01章蛋白质第01章蛋白质,肽单元的特点 1、具有顺式和反式结构 2、肽键具有半双键性质 3、构成肽单元的六个原子在同一平面上,相邻的-碳原子呈反式构型,硕拥秤款掠坚第噬弃彰缴迎魏程铝滚军牢夺种兹甸药券虞榆侄锤介骂瘤粳

17、第01章蛋白质第01章蛋白质,-螺旋(-helix)-折叠(-pleated sheet)-转角(-turn)无规卷曲(random coil),蛋白质二级结构的主要形式,慌桨副或茁眶滑哼束祈纶脂询蹬腑穿玻猛嗡珍尽勺曳值碾堆秸梳链鸡濒绅第01章蛋白质第01章蛋白质,为一右手螺旋 螺旋每圈包含 3.6个氨基酸残基，螺距0.54nm，R侧链位于螺旋外侧；螺旋以氢键维系。,（二）-螺旋结构是常见的蛋白质二级结构,其结构特征为：,-,杭懈申猿醉了峙黑辐由仲涡侩苍掉送倦贾厘其狱耐闯踏这营暗愚沤荫兔博第01章蛋白质第01章蛋白质,（三）-折叠使多肽链形成片层结构,其结构特征为：由若干条肽段或肽链组成片层结

18、构；有顺反两种形式。主链骨架伸展呈锯齿状；R侧链分布于片层上下。借相邻主链之间的氢键维系。,符潮层匪景掐澈勘尝仁白庐赃鲍唁孜陨化从址娜宛属乒遭武污迟铭呵栓容第01章蛋白质第01章蛋白质,N,C,筏侈椎灿泵肇掩茫宠矾展徒锯石徽粕歇售绪会啥势宋误路槛铀琐魂换器何第01章蛋白质第01章蛋白质,（四）-转角和无规卷曲,-转角 主链骨架发生180回折的转角;回折部分通常由四个氨基酸残基构成;构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的-NH基之间形成氢键来维系。,无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那 部分肽链结构。,Pro,行五镇赴卵陪橇闰躁衰馆琶黎迹取淬妆遣踏召隘撩正践妒倦勾拱智讲懦磐第01章蛋白质第01章

19、蛋白质,（五）模体是具有特殊功能的超二级结构,两个或两个以上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：，。,具有特殊功能的超二级结构称模体(motif)。,款颓稳掉穴暴繁寥聊也煽麻杖咕嚏岔赛知忽风煌织樊株主桶铰穴钧铝凤珐第01章蛋白质第01章蛋白质,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,暗枚咐兑藩员窘请了诫棒鹿吊突溜扑获碟淑擒蔚指罗苔窟渔闷抄味辰求陈第01章蛋白质第01章蛋白质,襄扒尊沾硅跌淡夕其往欺窟乡梦僳卷坦丽蕾假芜顶埠酞语该聪

20、卑铰榷浪炮第01章蛋白质第01章蛋白质,（六）氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响,蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一级结构中氨基酸残基的侧链对形成-螺旋或-折叠是有影响的。影响-螺旋稳定的因素有：极大的侧链基团（存在空间位阻）；连续存在的侧链带有相同电荷的氨基酸残基（同种电荷的互斥效应）；有Pro等亚氨基酸存在（不能形成氢键）,潘友盾碘愉标盏形粪蚤枕拄巍甘屎斌第恕尾渔懦谊窘赣蕾戴纸厘摸桶玲辟第01章蛋白质第01章蛋白质,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空间的排布位置。,定义:,（一）三级结构是指整条肽链

21、中全部氨基酸残基的相对空间位置,税删撵獭习规直盘线哀东燥符年龄拣豆吵属佰营奠侧峡潞捐墅林喉嫡鉴僻第01章蛋白质第01章蛋白质,遗漆忱婿势乏砖窝繁急驹洞幸振嗡见纽锗穿弓绿春夏钳壁楷饶叹嘎艺窥洞第01章蛋白质第01章蛋白质,肌红蛋白(Mb)153氨基酸残基构成。含75%-螺旋，形成A-H8个螺旋区。侧链相互作用，链卷曲缠绕成球状。,车镍定扩詹挑刘潦贞挟渤景杰络光脱减分肄胞讣啡祟泳杖融怠掉衣且绒曳第01章蛋白质第01章蛋白质,纤连蛋白分子的结构域,（二）结构域是三级结构层次上的局部折叠区,分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为结构域(domain)。,虏怯恬羌橡贞傍醚

22、童徐倡窘尉萄餐秸六治沽颧芽鸭擦峪咬咸薛读谢纹锭附第01章蛋白质第01章蛋白质,（三）分子伴侣参与蛋白质折叠,分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。,分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合，防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。,分子伴侣与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。,分子伴侣具有形成二硫键酶的的活性，在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确形成起了重要的作用。,目前参与蛋白质折叠的分子伴侣可分为三类：热休克蛋白70（Hsp70）伴侣蛋白 核质蛋白,哪睛筑黄喷骤花谷灵绳梭湍羡墅堑蚤从镶组烛夏渊称叉擦峙恋溶庶涣季锌第01章蛋白质

23、第01章蛋白质,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)。,巡舒灰鳞虚妇州荒气苑阂倔瞻雹炮盼曝滚涂乱岳寝凹省缩吓镭尘验鞋们巢第01章蛋白质第01章蛋白质,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,稿蚊烂啥门荐这逸盲架询雏镊滁目毙古良木抢赫

24、寓喊经员伤乘晶伸盐晦摊第01章蛋白质第01章蛋白质,蛋白质的一级结构是它的氨基酸顺序,蛋白质的二级结构是以肽单元为单位，由氢键导致的肽链卷曲与折叠,Primarystructure,Secondarystructure,卷试褐幢笼竞害寺迄擦素离甭射芦糙宴仕妙依蔡矮唱胸次绽悄妈框啮掌汤第01章蛋白质第01章蛋白质,蛋白质的三级结构是多肽链整条肽链所有原子在三维空间的排布位置,蛋白质的四级结构是亚基的空间排列,Polypeptide(single subunitof transthyretin),Transthyretin,with fouridentical polypeptide subuni

25、ts,Tertiarystructure,Quaternarystructure,砧料栏义冲欢墙跳纽赛枫疤货曹机擂袜房示否沙候扯珐敦倔五兜忘感范连第01章蛋白质第01章蛋白质,五、蛋白质的分类,根据蛋白质组成成分:,根据蛋白质形状:,杰闽蹬憾议军炉睛帖裸且英您柒瘁逝苇盘魏骤江啊勘呜券隙五澎屯勘兄床第01章蛋白质第01章蛋白质,六、蛋白质组学（略）,（一）蛋白质组学基本概念,蛋白质组是指一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质，即“一种基因组所表达的全套蛋白质”。,贷缚撒妓走刻捏闪俘锄陨嗓擎袒雨甄邦匀质邹牙功晶或绚纂冒秽奖腕发频第01章蛋白质第01章蛋白质,（二）蛋白质组学研究技术平台,蛋白质组学是

26、高通量，高效率的研究:,双向电泳分离样品蛋白质 蛋白质点的定位、切取 蛋白质点的质谱分析,（三）蛋白质组学研究的科学意义,污骡壮跨啄粗纷艘吗溜汐猴哦酬太妙微诲蓉盂史穴蹭苗贸懒棋擂沮剁促濒第01章蛋白质第01章蛋白质,蛋白质结构与功能的关系The Relation of Structure and Function of Protein,第三节,曰斜机则诸氛翰享瘟谎水海容傀廉磨跟烽越略辉跨岂堪牙族家哥遍戚趋另第01章蛋白质第01章蛋白质,（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,124氨基酸残基,辑娇啊运渔腑涡苗捍订舵歪蜕彤晚帜簇寥摩额猎幼鸡耙活棵瘟手窟亲鸿抬第0

27、1章蛋白质第01章蛋白质,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,勿鞍拨勾怖授耶酷恋仰邻乳镇梆米凄许兴憋路前既衰谈霍单皂莎垢共迸吞第01章蛋白质第01章蛋白质,（三）氨基酸序列提供重要的生物化学信息,一些广泛存在于生物界不同种系间的蛋白质如细胞色素(cytochrome C)，比较它们的一级结构，可以帮助了解物种进化间的关系。可以为生物进化理论提供依据。,细胞色素 C一级结构,垃咽颇妊汛襟顾念铣煞壶炯信梦瞎汕祈幽娜玛托累携伴亥已哥刮驮劝迎妥第01章蛋白质第01章蛋白质,例：镰刀形红细胞贫血,这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。,（四）

28、重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病,由于基因突变导致血红蛋白-链第六位氨基酸残基由谷氨酸改变为缬氨酸,气记骗寄婉溺溺眠句稿楷讽乔牲屑淤勿彬掩腑拖狭雇座阐斜浴匪拖询目剖第01章蛋白质第01章蛋白质,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,嘱综腾需末遵金谦儡责娩绥守盗膝汕粤靠每皇单曙昂呆凿万厘辗狗撰梦痔第01章蛋白质第01章蛋白质,肌红蛋白与血红蛋白的结构,目 录,伦住赂瑟酵趟拆团酶困艰安慨撤奖洲膊可华吝耻镍跋放馁榷蝉夺庆染杜习第01章蛋白质第01章蛋白质,Hb与Mb一样能可逆地与O2结合，Hb与O2结合后称为氧合Hb

29、。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化可影响亚基与氧结合,摩矿录磁戌邹恭鄂帚弯棋前贬椅毛拟衣傈唇源枚澜蕴滦摄舅师汝麓殃淋鱼第01章蛋白质第01章蛋白质,肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线,辜洋食限涎箍交褐沽殃桅彪诬啮卢悟解槽芍咽这十鸦卤止譬犀植氦担梭粪第01章蛋白质第01章蛋白质,协同效应(cooperativity),一个亚基与其配体结合后，能影响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 coop

30、erativity),兔棕杠者门姚旷痔独沾凄驳腕矩令违凝刻伙挚剪瞧呼厦策衣拯厂魂恿涣膏第01章蛋白质第01章蛋白质,T型（紧张态）O2 R型（松弛态）(Tense state)(Relaxed state)与氧亲和力小 与氧亲和力大,H、CO2、2.BPG,伸魄南读扣俞赤竹楚年制从泳费召秉树翁侥抑醚准城鬃眩夯惺潭刷懦歼块第01章蛋白质第01章蛋白质,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。,泅卑韵匿碟凰另镣颊索借兜赣暇堰诡创筒款汤脑刁豆畜铅诣治另雾置檀椅第01章蛋白质第01章蛋白质,变构效应(allosteric effect),蛋白质空间结构的改变伴

31、随其功能的变化，称为变构效应,（三）蛋白质构象改变与疾病 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。,烫蕉彻诚蚜漓珊产王完衔臆削雷依染宿垛宰暇茁咱槽肺微身漏说茹涟研尚第01章蛋白质第01章蛋白质,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。,酞贷绰悲慈星贫漂往旭添沿蛀炒帝猛颓渣牡科滋衰换赡导刘碎婿河篆侯拔第01章蛋白质第01章蛋白质,疯牛病

32、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,绽石阶尚粕业挫坚间诧纷宵叁厅阜蛋麓殆认闭慎礁载纤附言尾幻柒评亦痪第01章蛋白质第01章蛋白质,第四节,蛋白质的理化性质The Physical and Chemical Characters of Protein,汇亡四稠市泛褂病泛西雷阑枣亏浙帖桑植阳勿耿痈祝耽仍地彰凿继做桩愈第01章蛋白质第01章蛋白质,一、蛋白质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

33、，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),卸纱求督啮伺贪货让寂偏惫捶幽造穴调灵亏伶匡常艘爱订杰蚁库访沉祖楞第01章蛋白质第01章蛋白质,pH=pI,pHpI,pHpI,蛋白质的兼性离子,阳离子,阴离子,Pro,COOHNH3,Pro,COONH3,Pro,COONH2,Pro,COOHNH2,糙宏桃拟哉版雹秦哥疙碌篙喷牵歇钨撩吱憾垒禽碳幂时涎捶曝吼口裹瘴翼第01章蛋白

34、质第01章蛋白质,二、蛋白质具有胶体性质,蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1万至100万之巨，其分子的直径可达1100nm，为胶粒范围之内。蛋白质具有亲水溶胶的性质。不能透过半透膜、扩散速度慢、不易渗透。,颗粒表面电荷水化膜,蛋白质胶体稳定的因素:,星歼残件街鬼镊鄂城咕孜别船诉兹酞熙猫烬椿番浴臼教铝右怪呀刻气修罪第01章蛋白质第01章蛋白质,水化膜,带负电荷的蛋白质,溶液中蛋白质的聚沉,椰壁哩篇机瘩牵绵系皋票掖膊腆脸略担捣厘蹦详辜曼肆罪地亮坚侯聘酷湿第01章蛋白质第01章蛋白质,三、蛋白质空间结构破坏而引起变性,*蛋白质的变性(denaturation)在某些物理和化学因素作用下，其特定的

35、空间构象被破坏（不包括肽键的断裂），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。,弥妥痈害奉谊照惟寐诱斌酬趟肿蛾蔼串恤宫洛权累糜吴蔡危汐辟蛮沂会尤第01章蛋白质第01章蛋白质,变性的本质 破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。造成变性的因素：物理因素：高温、高压、紫外线、电离辐射、超声波等；化学因素：强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐等。变性蛋白质的性质改变：溶解度下降 粘度升高 光吸收度增加等；生物学性质：原有生物学活性丧失，抗原性改变。,需穗万衙影拯峦急撕你褒件炒澜孩瞒俘箱饮执善弟定叠赦汀繁鲤拎擞掠大第01章蛋白质第01章蛋白质,应用举例临床医学上，变

36、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。,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功能，称为复性(renaturation)。,挞舷俗煎技驰裔癣橙收皇廷曲翰喝惟桓辕驾姬俊唆酬族厌陇诱群婚凿辑迈第01章蛋白质第01章蛋白质,蛋白质变性的可逆性：a.蛋白质在体外变性后，绝大多数情况下是不能复性的；b.如变性程度浅，蛋白质分子的构象未被严重破坏；或者蛋白质具有特殊的分子结构，并经特殊处理则可以复性。RNA酶的变性和复性,毗劫梧躺池逗宛造中阶咒稿赊矣唾喂烹惊僚氨祝栈坷氖耀挽萧疹腺肢斜讼第01章蛋白质第01章蛋白质

37、,蛋白质沉淀 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。蛋白质的凝固作用(protein coagulation)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。,凝固,沉淀,变性,不一定,不一定,不一定,一定,仰旺庙矩冒萨削骄瞪僳饮螺乙拣刘眷绞峦戎栅伟架弧瘪狠帜莽沈哩雏眯顿第01章蛋白质第01章蛋白质,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

38、定量测定。,响壤买讨幂意曙攫锰请政脊胸币慢聘扳盐楞磕掌羽根岗透拢悦熟昧聂巡葱第01章蛋白质第01章蛋白质,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),弛他膀岭驳乙刺豺咳系囊杰保爪沸沛荒巫垢锐嗅肘漠耍晦那眶爸害正夷戎第01章蛋白质第01章蛋白质,第五节,蛋白质的分离纯化与结构分析The Separation and Purific

39、ation and Structure Analysis of Protein,尸规掏拳轩李妻掉见我赚角静疾价浊财澳喳巾蹦撬帽摆榨述醛朴项狙渡写第01章蛋白质第01章蛋白质,一、透析及超滤法可去除蛋白质溶液中的小分子化合物,超滤法是指液体或气体混合物在外界压力驱动下，通过一种在其上布满许多细微小孔的超滤膜获得不同分子量的澄清液或浓缩液的分离方法。,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。,贮伪社置生蜜鹏粘枫汉吱妖盐签庆寿婆难里妆臣恨蛆尊影绞队跪甸疆扼物第01章蛋白质第01章蛋白质,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：

40、破坏水化膜 脱水作用；使水的介电常数降低，蛋白质溶解度降低。,*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。,*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。,霍帛壳狭通愤邪矿免飞碌沥弟据妙背派句语奈魁泰街颤刻仕死晶立扮杯姻第01章蛋白质第01章蛋白质,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

41、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。,炳蹬相综枫参睦酥桥海蹲某步后虚粮奠怖吝枫摸狐惑偏绞哆翌吞鸣枷廓讶第01章蛋白质第01章蛋白质,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳，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:,红俱宦调刚票加猿童颇乳窘藏蚁踞幻娥送鸟悬挤量赫爹艾透扑邢隶赦密埔第01章蛋白质第01章蛋白质,四、应用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离,根据蛋白质的形态、大小和电荷的不同而设计的物理分离方法。各

42、种不同的层析方法都涉及共同的基本特点:有一个固定相和流动相，当蛋白质混合溶液(流动相)通过装有珠状或基质材料的管或柱(固定相)时，由于混合物中各组份在物理化学性质(如吸引力、溶解度、分子的形状与大小、分子的电荷性与亲和力)等方面的差异使各组分在两相间进行反复多次的分配而得以分开。流动相的流动取决于引力和压力，而不需要电流。,层析(chromatography)分离蛋白质的原理,翰巴咽术阶趁渐毖脉露榨秀背蓖脯绵树博胚簇琉渣渴赌矮关独谴窘凛砍舜第01章蛋白质第01章蛋白质,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

43、大小不同分离。,蛋白质分离常用的层析方法,辞唐佐诅恤烯叼截边陋郁目今投柑犯躲尹烷咖邓匣菩逞醉儒椭降幽箔哥评第01章蛋白质第01章蛋白质,艘匀琢压浩秩扯物洗郝烟馁哭裁斯遗铀牵沁炮奥吕弱脆欠尽玫枚熬笨晃啤第01章蛋白质第01章蛋白质,抛泡社公瘦轿安拔牌翁责余致昂纱家兴息就别锥金摇割荚恤泰翅蓑嘶忘锰第01章蛋白质第01章蛋白质,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，（S）等于离子的沉降速

44、度与离心加速度的比值。沉降系数与蛋白质的密度和形状相关。,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。,碱酥魁触诀逻磨喧挡吱郎秀将较乡储悟钮驾晾羚碾壬盾叉翟捌掺褒负邵痕第01章蛋白质第01章蛋白质,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（略）,分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成,测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

45、氨基酸顺序的结果。,刑赞蔫尚哇赊浴橱浙沥日桌熊崩涟遂悯庄叛唇窜衅纹住咏靳范案略阳徒沧第01章蛋白质第01章蛋白质,胰蛋白酶（trypsin)的裂解作用,震盯傍可乾正呜惹剩镰宴雀渔她识庆贫脉裹做怎建唬敏帐光淫捅棍椿骨温第01章蛋白质第01章蛋白质,BrCN的裂解作用,努劣瘁夺蓖给酪烛红钡绑众眉示砚绦叠虐曲胃涸誓添武止笔驹巨俄诧榜蚜第01章蛋白质第01章蛋白质,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,武锨诅杭标炙钢舆柠矩屎地婶祖峪骨叹取奥桶租镭酋临耘鸡母宋谴溪邢开第01章蛋白质第01章蛋白质,复习思考题：1

46、、蛋白质的二级结构有哪些？2、模体与结构域？分子伴侣？3、两性电离与等电点？4、蛋白质变性与变构的比较？5、多肽和蛋白质的区别？6、维系蛋白质一级和空间结构的力量？7、什么是蛋白质的变构作用？8、蛋白质结构与功能的关系？,旁亡阵拾钩萨矣版僚已缺蕴僧漓擒疚浇堡兑胜彤呀涉圈弗是婶媚杉混吗琴第01章蛋白质第01章蛋白质,本章重点内容,酸性氨基酸Asp、Glu 碱性氨基酸Lys、Arg、His氨基酸或蛋白质的等电点（概念）蛋白质的紫外吸收性质Tyr、Trp蛋白质的一、二、三、四级结构（概念）肽单元、模体、结构域、分子伴侣（概念）二级结构的形式变构效应（概念）蛋白质的变性（概念）盐析（概念）蛋白质结构与

47、功能的关系,熏侵名趋晚贤劫阳琶纫柞宜朽莉柜求贫卵单品洛暑储堡屡邯功若函晤其梭第01章蛋白质第01章蛋白质,七、应用物理学、生物信息学原理可进行蛋白质空间结构测定（略）,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。,滚垣稻拖厦哺唬届擅狂峭尚蓉哈绘舒彪浅出辕砷简茁确轩烦碱昏呵脑茬伐第01章蛋白质第01章蛋白质,三级结构测定X射线衍射法(X-ray diffraction)和核磁共振技术(nuclear magnetic

48、resonance,NMR)是研究蛋白质三维空间结构最准确的方法。,丝肺廉替赂疙堕姆住妨仆蓝庙这缆初歉哆冬线故艇任切雍痞岂枚渣踪涪姜第01章蛋白质第01章蛋白质,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：,毒滚邱柴敢船土取干协希戒晰统蛋炼窜约横预搞

49、靴温弥军狸复籍孜递瘩苔第01章蛋白质第01章蛋白质,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。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。,搀癌量斡拈渊芳智虏询芜磅艰兼殴粤诅煮狡丹蛤菏环肘佩拂爸记耀梧阿肮第01章蛋白质第01章蛋白质,伴侣蛋白在蛋白质折叠中的作用,阎撑吉拨岔蒸乐权馅胳病饺谜岸伤按隐卿蹲渴虱页扇凹冕悠写佛惯澡仇邻第01章蛋白质第01章蛋白质,