第01章蛋白質(zhì)(6版)

1、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第第 一一 章章Structure and Function of Protein西醫(yī)綜合考試大綱西醫(yī)綜合考試大綱1.組成蛋白質(zhì)的組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分類(lèi)。種氨基酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分類(lèi)。2.氨基酸的理化性質(zhì)。氨基酸的理化性質(zhì)。3.肽鍵和肽。肽鍵和肽。4.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)及高級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)及高級(jí)結(jié)構(gòu)。5.蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系。6.蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)(兩性解離、沉淀、變性、凝兩性解離、沉淀、變性、凝固及呈色反應(yīng)等固及呈色反應(yīng)等)。7.分離、純化蛋白質(zhì)的一般原理和方法。分離、純化蛋白質(zhì)的一般原理和方法。

2、 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸是由許多氨基酸(amino acids)通過(guò)肽鍵通過(guò)肽鍵(peptide bond)相連形成的高分子含氮化合物。相連形成的高分子含氮化合物。蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 分分 子子 組組 成成The Molecular Component of Protein第第 一一 節(jié)節(jié)元素組成：元素組成：C、H、O、S、N特點(diǎn)：特點(diǎn)：含氮量很接近，平均為含氮量很接近，平均為16。 100克樣品中蛋白質(zhì)的含量克樣品中蛋白質(zhì)的含量 ( g % )= 每克樣品含氮克數(shù)每克樣品含氮克數(shù) 6.251001/16% 蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)蛋白質(zhì)元素組成的特點(diǎn)一、氨基酸一、氨基酸

3、 組成蛋白質(zhì)的基本單位組成蛋白質(zhì)的基本單位存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余種，但余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種，且均種，且均屬屬 L-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H 非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸 極性中性氨基酸極性中性氨基酸 酸性氨基酸酸性氨基酸 堿性氨基酸堿性氨基酸（一）氨基酸的分類(lèi)（一）氨基酸的分類(lèi)* * 20 20種氨基酸的英文名稱(chēng)、縮寫(xiě)符號(hào)及分類(lèi)如下種氨基酸的英文名稱(chēng)、縮寫(xiě)符號(hào)及分類(lèi)如下: :甘氨酸甘氨酸 glycine G

4、ly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00纈氨酸纈氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 異亮氨酸異亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.30非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸色氨酸色氨酸 tryptophan Trp W 5.89絲氨酸絲氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Tyr Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋

5、氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 蘇氨酸蘇氨酸 threonine Thr T 5.602. 極性中性氨基酸極性中性氨基酸天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22賴(lài)氨酸賴(lài)氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76組氨酸組氨酸 histidine His H 7.593. 酸性氨基酸酸性氨基酸4. 堿性氨基酸堿性氨基酸

6、幾種特殊氨基酸幾種特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亞氨基酸）（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫鍵二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3（二）氨基酸的理化性質(zhì)（二）氨基酸的理化性質(zhì)1. 兩性解離及等電點(diǎn)兩性解離及等電點(diǎn)等電點(diǎn)等電點(diǎn)(isoelectric poi

7、nt, pI) 在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解離成的溶液中，氨基酸解離成陽(yáng)離子和陰離子的趨勢(shì)及程度相等，成為陽(yáng)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)溶液的兼性離子，呈電中性。此時(shí)溶液的pH值值稱(chēng)為該氨基酸的稱(chēng)為該氨基酸的等電點(diǎn)等電點(diǎn)。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性離子氨基酸的兼性離子 陽(yáng)離子陽(yáng)離子陰離子陰離子CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+（AA0）+OH-（AA-）+OH-（AA+）CHCO

8、OHCOOHCHCH2NH3+CHCOOHCOO-CHCH2NH3+CHCOO-COO-CHCH2NH3+ CHCOO-COO-CHCH2NH2+OH-（AA2-）pK1pK2pKRpK12.09 pKR3.86 pK29.822.9723.862.092pKpKpI R1天冬氨酸等電點(diǎn)天冬氨酸等電點(diǎn)(pI)的計(jì)算的計(jì)算2. 紫外吸收紫外吸收 色氨酸、酪氨酸色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在的最大吸收峰在 280 nm 附近。附近。大多數(shù)蛋白質(zhì)含大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，有這兩種氨基酸殘基，所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液所以測(cè)定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值是分的光吸收值是分析溶液中蛋白質(zhì)含量析溶液中蛋

9、白質(zhì)含量的快速簡(jiǎn)便的方法。的快速簡(jiǎn)便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收3. 茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng) 氨基酸與茚三酮水合物共熱，茚三酮水氨基酸與茚三酮水合物共熱，茚三酮水合物被還原，其還原物可與氨基酸分解產(chǎn)生合物被還原，其還原物可與氨基酸分解產(chǎn)生的氨結(jié)合，再與另一分子茚三酮縮合生成的氨結(jié)合，再與另一分子茚三酮縮合生成藍(lán)藍(lán)紫色紫色化合物，其最大吸收峰在化合物，其最大吸收峰在570nm處。由處。由于此吸收峰值與氨基酸釋放出的氨量成正比，于此吸收峰值與氨基酸釋放出的氨量成正比，因此可作為氨基酸定量分析方法。因此可作為氨基酸定量分析方法。茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng) 氨基酸茚三酮氨基酸茚三酮H2

10、O加熱加熱還原性茚三酮還原性茚三酮H2O -NH-茚三酮茚三酮H2O藍(lán)紫色化合物藍(lán)紫色化合物二、肽二、肽* 肽鍵肽鍵(peptide bond)是由一個(gè)氨基酸的是由一個(gè)氨基酸的 -羧基與另一個(gè)氨基酸的羧基與另一個(gè)氨基酸的 -氨基脫水縮合氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。而形成的化學(xué)鍵。（一）肽（一）肽(peptide)NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽鍵NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO* * 肽肽是由氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而形成的化是由

11、氨基酸通過(guò)肽鍵縮合而形成的化合物。合物。* * 兩分子氨基酸縮合形成兩分子氨基酸縮合形成二肽二肽，三分子氨，三分子氨基酸縮合則形成基酸縮合則形成三肽三肽* * 由十個(gè)以?xún)?nèi)氨基酸相連而成的肽稱(chēng)為由十個(gè)以?xún)?nèi)氨基酸相連而成的肽稱(chēng)為寡寡肽肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連由更多的氨基酸相連形成的肽稱(chēng)形成的肽稱(chēng)多肽多肽(polypeptide)。* 多肽鏈多肽鏈(polypeptide chain)是指許多氨基酸是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而形成的一種鏈狀結(jié)構(gòu)。之間以肽鍵連接而形成的一種鏈狀結(jié)構(gòu)。N 末端：多肽鏈中有末端：多肽鏈中有自由氨基自由氨基的一端的一端C 末端：多肽鏈中有末端：多

12、肽鏈中有自由羧基自由羧基的一端的一端多肽鏈有兩端多肽鏈有兩端 肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基肽鏈中的氨基酸分子因?yàn)槊撍s合而基團(tuán)不全，被稱(chēng)為團(tuán)不全，被稱(chēng)為氨基酸殘基氨基酸殘基(residue)。多肽鏈中間有氨基酸殘基多肽鏈中間有氨基酸殘基多肽鏈多肽鏈NH2-CH-C-N-CH-COHHHONH2-CH-C-N-CH-COHHHHO-CH-C-N-CH-COOHHHHON-CH-C-N-CH-COOHHHHO氨基酸殘基氨基酸殘基C 末端末端N 末端末端谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)蛋蛋 白白 質(zhì)質(zhì) 的的 分分 子子 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)The Molecular Structur

13、e of Protein 第第 二二 節(jié)節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括 一級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)(primary structure)二級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondary structure)三級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure)四級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternary structure)高級(jí)高級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)（一）定義（一）定義蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。順序。一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（二）主要的化學(xué)鍵（二）主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。 二、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二、蛋

14、白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對(duì)空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象 。9 9一）定義一）定義 （二）主要的化學(xué)鍵（二）主要的化學(xué)鍵： 氫鍵氫鍵 （三）肽單元（三）肽單元參與肽鍵的參與肽鍵的6個(gè)原子個(gè)原子C 1、C、O、N、H、C 2位于同一平面，位于同一平面，C 1和和C 2在平面上所處的位置在平面上所處的位置為反式為反式(trans)構(gòu)型，此同一平構(gòu)型，此同一平面上的面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽肽單元單元 (peptid

15、e unit) 。 （四）蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式（四）蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的主要形式 - -螺旋螺旋 ( -helix ) - -折疊折疊 ( -pleated sheet ) - -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角 ( -turn ) 無(wú)規(guī)卷曲無(wú)規(guī)卷曲 ( random coil ) （五）模體（五）模體在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，被稱(chēng)為接近，形成一個(gè)特殊的空間構(gòu)象，被稱(chēng)為模體模體(motif)。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵、離子鍵、氫鍵和疏水鍵、離子鍵、氫鍵和 V

16、an der Waals力等。力等。 （二）主要的化學(xué)鍵（二）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。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。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。（一）（一） 定義定義 纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域 （三）結(jié)構(gòu)域（三）結(jié)構(gòu)域大分子蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€(gè)或大分子蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)常可分割成一個(gè)或數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使其功能，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)域行使其功能，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)域(domain) 。（四）分子伴侶（四）分子伴侶分子伴侶分子伴侶(chape

17、ron)通過(guò)提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從通過(guò)提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然三級(jí)構(gòu)象或形成四級(jí)結(jié)構(gòu)。而加速蛋白質(zhì)折疊成天然三級(jí)構(gòu)象或形成四級(jí)結(jié)構(gòu)。四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)四、蛋白質(zhì)的四級(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(chēng)為觸部位的布局和相互作用，稱(chēng)為蛋白質(zhì)的四級(jí)蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為蛋白每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為蛋白質(zhì)的質(zhì)的亞基亞基。（一）概念（一）概念（二）主要的化學(xué)鍵（二）主要的化學(xué)鍵 氫鍵氫鍵和和離子鍵離子鍵蛋

18、白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系The Relation of Structure and Function of Protein第第 三三 節(jié)節(jié)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)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)與功能的關(guān)系一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 空間構(gòu)象決定功能空間構(gòu)象決定功能 一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象與功能也相一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)，其空間構(gòu)象與功能也相似。例如，不同哺乳動(dòng)物的胰島素。似。例如，不同哺乳動(dòng)物的胰島素。一級(jí)結(jié)構(gòu)中重要氨基酸改變，導(dǎo)致空間構(gòu)象及功一級(jí)結(jié)構(gòu)中重要氨基酸改變，導(dǎo)致空間構(gòu)象及功能改變。例如，鐮刀形紅細(xì)胞貧血。能改變。例如，鐮刀形紅細(xì)胞貧血。一

19、級(jí)結(jié)構(gòu)中非重要氨基酸改變，不導(dǎo)致空間構(gòu)象一級(jí)結(jié)構(gòu)中非重要氨基酸改變，不導(dǎo)致空間構(gòu)象及功能改變。例如，不同物種的及功能改變。例如，不同物種的Cyt C。比較蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以了解物種進(jìn)化間的比較蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。物種間越接近，一級(jí)結(jié)構(gòu)越相似，其空間關(guān)系。物種間越接近，一級(jí)結(jié)構(gòu)越相似，其空間構(gòu)象與功能也相似。例如，不同物種的構(gòu)象與功能也相似。例如，不同物種的Cyt C。（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系Hb與與Mb都能可逆地與都能可逆地與O2結(jié)合，結(jié)合， Hb與與O2結(jié)合后稱(chēng)為結(jié)合后稱(chēng)為氧合氧合Hb。氧合。氧合Hb占總占總Hb的百的百分?jǐn)?shù)（稱(chēng)分?jǐn)?shù)（稱(chēng)

20、百分飽和度百分飽和度）隨）隨O2濃度變化而改變。濃度變化而改變。（二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧（二）血紅蛋白的構(gòu)象變化與結(jié)合氧 肌紅蛋白肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線(xiàn)的氧解離曲線(xiàn)* 協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)(cooperativity) 一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱(chēng)為力的現(xiàn)象，稱(chēng)為協(xié)同效應(yīng)協(xié)同效應(yīng)。 如果是促進(jìn)作用則稱(chēng)為如果是促進(jìn)作用則稱(chēng)為正協(xié)同效應(yīng)正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity)如果是抑制作用則稱(chēng)為如果

21、是抑制作用則稱(chēng)為負(fù)協(xié)同效應(yīng)負(fù)協(xié)同效應(yīng) (negative cooperativity)變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)(allosteric effect)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，引起亞基構(gòu)象變化的現(xiàn)象，稱(chēng)為引起亞基構(gòu)象變化的現(xiàn)象，稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)。引起變構(gòu)效應(yīng)的小分子物質(zhì)稱(chēng)為引起變構(gòu)效應(yīng)的小分子物質(zhì)稱(chēng)為變構(gòu)劑變構(gòu)劑或或效效應(yīng)劑應(yīng)劑。受小分子物質(zhì)作用發(fā)生構(gòu)象變化的蛋白質(zhì)稱(chēng)受小分子物質(zhì)作用發(fā)生構(gòu)象變化的蛋白質(zhì)稱(chēng)為為變構(gòu)蛋白變構(gòu)蛋白。（三）蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病與分子?。ㄈ┑鞍踪|(zhì)構(gòu)象疾病與分子病 蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。褐傅鞍踪|(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)：指蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

22、不變，但是由于蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，致不變，但是由于蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤，致使蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變、功能改變而導(dǎo)致使蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變、功能改變而導(dǎo)致的疾病。的疾病。分子病分子病：指蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)改變，使：指蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)改變，使蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變、功能改變而導(dǎo)致的蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變、功能改變而導(dǎo)致的疾病。疾病。第四節(jié)第四節(jié)蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與分離純化蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)與分離純化The Physical and Chemical Characters and Separation and Purification of Protein（一）蛋白質(zhì)的兩性電離（一）蛋白質(zhì)的兩性電離 一、理化

23、性質(zhì)一、理化性質(zhì) 蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，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)，在一定的溶液氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液pHpH條條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。 * 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)( isoelectric point, pI) 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時(shí)，蛋白質(zhì)解離成時(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)溶液的荷為零，此時(shí)溶液的pH稱(chēng)為稱(chēng)為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。（二）蛋白質(zhì)的膠體

24、性質(zhì)（二）蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一，分子量可自1萬(wàn)至萬(wàn)至100萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)萬(wàn)之巨，其分子的直徑可達(dá)1100nm，為膠粒范圍之內(nèi)。，為膠粒范圍之內(nèi)。 * * 蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素顆粒表面電荷顆粒表面電荷水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜水化膜+帶正電荷的蛋白質(zhì)帶正電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒酸酸堿堿酸酸堿堿酸酸堿堿脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質(zhì)的聚沉

25、溶液中蛋白質(zhì)的聚沉（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固（三）蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固 * 蛋白質(zhì)的變性蛋白質(zhì)的變性(denaturation)在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無(wú)空間構(gòu)象被破壞，也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無(wú)序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生序的空間結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。物活性的喪失。 造成變性的因素造成變性的因素如如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、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重金屬離子及生物堿試劑等 。 變性的本質(zhì)變性的本質(zhì) 次級(jí)鍵（非共價(jià)鍵和二硫鍵）

26、破壞，主鍵次級(jí)鍵（非共價(jià)鍵和二硫鍵）破壞，主鍵（肽鍵）不破壞，即蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，（肽鍵）不破壞，即蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，一級(jí)結(jié)構(gòu)不改變。一級(jí)結(jié)構(gòu)不改變。若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素若蛋白質(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)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(chēng)為象和功能，稱(chēng)為復(fù)性復(fù)性(renaturation) 。* * 蛋白質(zhì)沉淀蛋白質(zhì)沉淀在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽在一定條件下，蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外，肽鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集而從溶液中析出，稱(chēng)為鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集而從溶液中析出，稱(chēng)為沉淀。沉淀。變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白

27、質(zhì)發(fā)生沉變性的蛋白質(zhì)易于沉淀，有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀，但并不變性。淀，但并不變性。 * 蛋白質(zhì)的凝固作用蛋白質(zhì)的凝固作用(protein coagulation) 蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。 （四）蛋白質(zhì)的紫外吸收（四）蛋白質(zhì)的紫外吸收由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在和色氨酸，因此在280nm波長(zhǎng)處有特征性吸收波長(zhǎng)處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的峰。蛋白質(zhì)的OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定

28、量測(cè)定。此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)（五）蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)茚三酮反應(yīng)茚三酮反應(yīng)(ninhydrin reaction) 蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸氨基酸也可發(fā)生茚也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。三酮反應(yīng)。 雙縮脲反應(yīng)雙縮脲反應(yīng)(biuret reaction)蛋白質(zhì)和多肽分子中蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵肽鍵在稀堿溶液中與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(chēng)為硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱(chēng)為雙雙縮脲反應(yīng)縮脲反應(yīng)，雙縮脲反應(yīng)可用來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解，雙縮脲反應(yīng)可用來(lái)檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。程度。二、蛋白質(zhì)的分離和純化二、蛋白質(zhì)的分離和純化（一）透析及超濾法（一）透析

29、及超濾法* 透析透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分利用透析袋把大分子蛋白質(zhì)與小分子化合物分開(kāi)的方法。開(kāi)的方法。* * 超濾法超濾法 應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過(guò)有一定截留應(yīng)用正壓或離心力使蛋白質(zhì)溶液透過(guò)有一定截留分子量的超濾膜，達(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。分子量的超濾膜，達(dá)到濃縮蛋白質(zhì)溶液的目的。（二）丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀（二）丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀 *使用使用丙酮沉淀丙酮沉淀時(shí)，必須在時(shí)，必須在04低溫下進(jìn)行，低溫下進(jìn)行，丙酮用量一般丙酮用量一般10倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白倍于蛋白質(zhì)溶液體積。蛋白質(zhì)被丙酮沉淀后，應(yīng)立即分離。除了丙酮以質(zhì)被丙酮沉淀后，應(yīng)立

30、即分離。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。外，也可用乙醇沉淀。 *鹽析鹽析(salt precipitation)是將硫酸銨、硫酸鈉是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面或氯化鈉等加入蛋白質(zhì)溶液，使蛋白質(zhì)表面電荷被中和以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)電荷被中和以及水化膜被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。沉淀。 * * 免疫沉淀法：免疫沉淀法：將某一純化蛋白質(zhì)免疫動(dòng)物將某一純化蛋白質(zhì)免疫動(dòng)物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識(shí)別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成體識(shí)別相應(yīng)的抗原蛋白，并形成抗原抗體抗原抗體復(fù)合物復(fù)合物的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合溶液中分的性質(zhì)，可從蛋白質(zhì)混合

31、溶液中分離獲得抗原蛋白。離獲得抗原蛋白。 （三）電泳（三）電泳蛋白質(zhì)在高于或低于其蛋白質(zhì)在高于或低于其pIpI的溶液中為帶電的溶液中為帶電的顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種的顆粒，在電場(chǎng)中能向正極或負(fù)極移動(dòng)。這種通過(guò)蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白通過(guò)蛋白質(zhì)在電場(chǎng)中泳動(dòng)而達(dá)到分離各種蛋白質(zhì)的技術(shù)質(zhì)的技術(shù), , 稱(chēng)為稱(chēng)為電泳電泳(elctrophoresis) 。根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝根據(jù)支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。膠電泳等。 幾種重要的蛋白質(zhì)電泳幾種重要的蛋白質(zhì)電泳*SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質(zhì)，常用于蛋白質(zhì)分子量的測(cè)定。分子

32、量的測(cè)定。*等電聚焦電泳等電聚焦電泳，通過(guò)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差異，通過(guò)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)的差異而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。而分離蛋白質(zhì)的電泳方法。*雙向凝膠電泳雙向凝膠電泳是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要技術(shù)。術(shù)。（四）層析（四）層析層析層析(chromatography)分離蛋白質(zhì)的原理分離蛋白質(zhì)的原理待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過(guò)一個(gè)待分離蛋白質(zhì)溶液（流動(dòng)相）經(jīng)過(guò)一個(gè)固態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，根據(jù)溶液中待分離的固態(tài)物質(zhì)（固定相）時(shí)，根據(jù)溶液中待分離的蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少及親和力等，使待分離的蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，并以不分離的蛋白質(zhì)組分在兩相中反復(fù)分配，并以不同速