东北农业大学食品科学与工程食品生物化学课件《绪论、第二章：蛋白质》.ppt

食 品 生 物 化 学Food Biochemistry食品生物化学讲授内容n第一章 绪论 n第二章 蛋白质n第三章 核酸的化学n第四章 维生素n第五章 酶n第六章 生物氧化n第七章 糖类代谢n第八章 脂类代谢n第九章 含氮小分子代谢n第十章 核酸及蛋白质的生物合成n第十一章 物质代谢的关系与调节控制 n第十二章 基因工程简介n生物化学的概念：生物化学是在分子水平上研究生物体的化学本质及生命活动中化学变化规律的科学n生物化学分类：n按照研究对象：动物、植物、微生物，总称为普通生物化学(general biochemistry)n按照应用领域：医学、食品、农业、工业等n按照研究领域：免疫、分化、进化等第一章第一章 绪论绪论n生物化学的研究内容n静态生化：各种生命物质（糖、脂、蛋白质、核酸、酶、维生素、激素等）的组成、结构、性质等n动态生化：生命物质代谢与能量代谢n功能生化 ：生命物质的结构与功能的关系及对代谢的影响n生物化学与其它学科的关系n生物化学是一门交叉学科，从化学、营养学、生理学、微生物学、遗传学、细胞生物学等发展起来，并促进了这些学科的发展n生物化学也是一门独立的科学，主要研究生物分子的结构、反应，如酶和生物催化过程、代谢途径及其控制、生命信息传递等过程的化学作用机理，揭示了生物分子作用的本质规律n生物化学的学科地位和重要性n生物化学揭示了生物分子作用的本质规律n生物化学是生命科学的基础与核心n生物化学是生物学革命的新工具n生物化学就不只是一门理论科学，而更是一门实验科学 生物化学的发展生物化学的发展 在这些分子中在这些分子中在这些分子中在这些分子中, , , , 对脂类的研究最早对脂类的研究最早对脂类的研究最早对脂类的研究最早, 19, 19, 19, 19世纪上半世纪上半世纪上半世纪上半叶对其结构就有了较深入的理解。

对糖的结构的叶对其结构就有了较深入的理解对糖的结构的叶对其结构就有了较深入的理解对糖的结构的叶对其结构就有了较深入的理解对糖的结构的认识多半要归功于认识多半要归功于认识多半要归功于认识多半要归功于Emil FischerEmil FischerEmil FischerEmil Fischer从从从从1884188418841884年开始的年开始的年开始的年开始的研究工作而发酵工业的发展研究工作而发酵工业的发展研究工作而发酵工业的发展研究工作而发酵工业的发展, , , ,使酶学和代谢学有使酶学和代谢学有使酶学和代谢学有使酶学和代谢学有了发展了发展了发展了发展, , , , 化学与医学、生理学的结合则导致了维化学与医学、生理学的结合则导致了维化学与医学、生理学的结合则导致了维化学与医学、生理学的结合则导致了维生素生素生素生素, , , ,激素激素激素激素, , , , 必需氨基酸和必需脂肪酸的发现对必需氨基酸和必需脂肪酸的发现对必需氨基酸和必需脂肪酸的发现对必需氨基酸和必需脂肪酸的发现对核酸的认识起步较晚核酸的认识起步较晚核酸的认识起步较晚核酸的认识起步较晚, , , , 在在在在1870187018701870左右才注意到其存左右才注意到其存左右才注意到其存左右才注意到其存在在在在, 19, 19, 19, 19世纪末又是世纪末又是世纪末又是世纪末又是Emil FischerEmil FischerEmil FischerEmil Fischer对嘌啉进行了较对嘌啉进行了较对嘌啉进行了较对嘌啉进行了较深入的研究深入的研究深入的研究深入的研究, , , , 成为我们对核酸结构理解的开始。

成为我们对核酸结构理解的开始成为我们对核酸结构理解的开始成为我们对核酸结构理解的开始 生物化学在生物化学在生物化学在生物化学在1920192019201920年以后开始进入高速发展期年以后开始进入高速发展期年以后开始进入高速发展期年以后开始进入高速发展期1897189718971897年年年年 Buchner Buchner Buchner Buchner 发现酵母细胞质能使糖发酵发现酵母细胞质能使糖发酵发现酵母细胞质能使糖发酵发现酵母细胞质能使糖发酵1902190219021902年年年年 Fischer Fischer Fischer Fischer 肽键理论肽键理论肽键理论肽键理论1926192619261926年年年年 SumnerSumnerSumnerSumner结晶得到了脲酶结晶得到了脲酶结晶得到了脲酶结晶得到了脲酶, , , ,证明酶就是蛋白质证明酶就是蛋白质证明酶就是蛋白质证明酶就是蛋白质1935193519351935年年年年 SchneiderSchneiderSchneiderSchneider将同位素应用于代谢的研究将同位素应用于代谢的研究将同位素应用于代谢的研究将同位素应用于代谢的研究 1944194419441944年年年年 AveryAveryAveryAvery等人证明遗传信息在核酸上等人证明遗传信息在核酸上等人证明遗传信息在核酸上等人证明遗传信息在核酸上 1953195319531953年年年年 SangerSangerSangerSanger的胰岛素氨基酸序列测定的胰岛素氨基酸序列测定的胰岛素氨基酸序列测定的胰岛素氨基酸序列测定 WastonWastonWastonWaston-Crick-Crick-Crick-Crick提出提出提出提出DNADNADNADNA双螺旋模型双螺旋模型双螺旋模型双螺旋模型 1958195819581958年年年年 PerutzPerutzPerutzPerutz等解明肌红蛋白的立体结构等解明肌红蛋白的立体结构等解明肌红蛋白的立体结构等解明肌红蛋白的立体结构 1970197019701970年年年年 发现了发现了发现了发现了DNADNADNADNA限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶 1972197219721972年年年年 DNADNADNADNA重组技术的建立重组技术的建立重组技术的建立重组技术的建立 1978197819781978年年年年 DNADNADNADNA双脱氧测序法的成功双脱氧测序法的成功双脱氧测序法的成功双脱氧测序法的成功1990199019901990年年年年 人类基因组计划的实施人类基因组计划的实施人类基因组计划的实施人类基因组计划的实施,2001,2001,2001,2001年完成年完成年完成年完成, , , ,进入进入进入进入 后基因组时代后基因组时代后基因组时代后基因组时代生物化学重大发展年代表生物化学重大发展年代表我国生物化学重大发展年代表我国生物化学重大发展年代表l1965年年 我国首次人工合成牛胰岛素我国首次人工合成牛胰岛素l1981年年 我国合成酵母丙氨酸我国合成酵母丙氨酸tRNAl1982年年 我国合成脑啡肽我国合成脑啡肽Recommended Readingl l沈同. 生物化学. 高等教育出版社.l l李庆章. 生物化学. 中国农业出版社.l l王镜岩. 生物化学. 高等教育出版社. l l现代生物学精要速览-生物化学（英文-影印版）. 科学出版社. 第二章第二章 蛋白质蛋白质n第一节 蛋白质通论n第二节 氨基酸n第三节 肽n第四节 蛋白质结构与功能n第五节 蛋白质的性质第一节 蛋白质通论n n一 蛋白质概述n n1 蛋白质(protein)：1883年命名，来源于希腊语n n2 重要性：凡有生命必有蛋白质，蛋白质是生命的体现者。

蛋白质是结构功能最多、最活跃的分子，几乎在一切生命活动中起关键作用n n 3 元素组成n n蛋白质主要元素组成：蛋白质主要元素组成：C C、、H H、、OO、、N N、、S S 及及 P P、、FeFe、、CuCu、、ZnZn、、MnMn、、I I、、SeSe 等微量元素等微量元素 n n n n 6.256.25为蛋白质系数为蛋白质系数 蛋蛋白白质质平平均均含含N N量量为为1616％％, ,这这是是凯凯氏氏 ( (KjeldahlKjeldahl) )定定氮氮法法测测蛋蛋白白质质含含量量的的理理论论依据：依据： 蛋白质含量＝蛋白质含蛋白质含量＝蛋白质含N N量量×6.256.25n n二 蛋白质的分类n n1 分类依据：蛋白质不能按化学结构分类（尽管结构与功能关系密切，但已知结构少）n n2 三种分类方法（根据蛋白质分子形状、根据蛋白质组成、根据蛋白质的溶解性质）：按组成分类是常用的分类方法n n （（1 1）根据分子形状）根据分子形状n n球状蛋白球状蛋白( (globular protein)globular protein)：轴比小于：轴比小于1010，易溶解，如血红蛋白、刀豆蛋白，易溶解，如血红蛋白、刀豆蛋白n n纤维状蛋白纤维状蛋白( (fibrous protein)fibrous protein)：轴比大于：轴比大于1010，不易溶解，如角蛋白、丝蛋白，不易溶解，如角蛋白、丝蛋白n n（（2 2）根据溶解度）根据溶解度n n（3）根据组成n n单纯蛋白质单纯蛋白质( (simple protein)simple protein)：清蛋白、球：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白、硬蛋白等蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白、硬蛋白等n n结合蛋白结合蛋白( (complex protein)complex protein)n n核蛋白（核蛋白（nucleo’proteinsnucleo’proteins，含核酸），含核酸）n n磷蛋白（磷蛋白（phospho’proteinsphospho’proteins，含磷酸），含磷酸）n n脂蛋白（脂蛋白（lipo’proteinslipo’proteins，含脂类构成膜），含脂类构成膜）n n糖蛋白（糖蛋白（glyco’proteinsglyco’proteins，含糖），含糖）n n色蛋白（色蛋白（chromo’proteinschromo’proteins，含色素），含色素）n n金属蛋白金属蛋白( (metallo'proteinsmetallo'proteins) )n n黄素蛋白黄素蛋白( (flavoproteinsflavoproteins) )血红蛋白n n三 蛋白质的生物学功能n n（一）蛋白质功能的多样性l l1 1 催化功能：酶催化功能：酶l l2 2 控制生长和分化：激素控制生长和分化：激素 l l3 3 转化和贮存功能：酪蛋白、卵蛋白转化和贮存功能：酪蛋白、卵蛋白 l l4 4 运动功能：肌动蛋白、肌球蛋白运动功能：肌动蛋白、肌球蛋白l l5 5 结构支持作用：胶原蛋白结构支持作用：胶原蛋白l l6 6 免疫保护作用：免疫球蛋白免疫保护作用：免疫球蛋白 l l7 7 代谢调节功能：钙调蛋白代谢调节功能：钙调蛋白 l l8 8 接受和传递信息：受体接受和传递信息：受体 l l9 9 生物膜功能：膜蛋白生物膜功能：膜蛋白l l10 10 感染和毒性作用：蓖麻毒蛋白感染和毒性作用：蓖麻毒蛋白 l l11 11 运输功能：载脂蛋白、血红蛋白运输功能：载脂蛋白、血红蛋白l l（二）蛋白质功能的复杂性：如酶催化作用中表现（二）蛋白质功能的复杂性：如酶催化作用中表现的竞争性、可调节性等的竞争性、可调节性等第二节 氨基酸l l蛋白质的基本单位-氨基酸（amino acid）l l蛋白质分子量：蛋白质分子量：10KDa10KDa以上，有的在几百以上，有的在几百KDaKDa以上以上l l蛋白质蛋白质无论多大，经酸、碱、酶无论多大，经酸、碱、酶彻底水解后彻底水解后，，均只得到一类成分均只得到一类成分——各种各种α-α-氨基酸氨基酸l l氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位氨基酸是组成蛋白质的基本结构单位n n一 氨基酸的结构特征n n氨基酸：含有氨基的羧酸，羧酸中α-碳原子上的H被NH2取代n nα-氨基和α-羧基连在同一碳原子上，统称α-氨基酸（唯一的例外—脯氨酸） 脯氨酸n n氨基酸两性离子形式（解离形式，常在溶液和反应中存在）的结构式  n n除甘氨酸以外，其余氨基酸的α碳原子都是不对称(手性)碳原子，因而氨基酸具有旋光性，并且每一种氨基酸都有D-型和L-型两种构型 甘氨酸n n天然蛋白质中的所有氨基酸都是L-型氨基酸（例外：某些微生物和植物体中含有D-型氨基酸，如短杆菌肽中含有D-苯丙氨酸；细菌细胞壁中含有D-丙氨酸和D-谷氨酸），并且这些L-型氨基酸大多具有右旋性，少数左旋。

n n二 常见氨基酸—20种构成蛋白质的基本氨基酸n n中文名称、符号（3字母、单字母）、中文简称必须记住n n20种基本氨基酸以外的稀有氨基酸：羟脯氨酸、羟赖氨酸、胱氨酸它们没有遗传密码，是在蛋白质生物合成以后，经有关酶的催化修饰而形成的n n三 氨基酸的分类n n（一）根据酸碱性质 酸性氨基酸酸性氨基酸 2 2种种 A Asp sp GluGlu -1 -1氨基、氨基、2 2羧基羧基 碱性氨基酸碱性氨基酸 3 3种种 His Lys His Lys ArgArg -1 -1羧基、多氨基羧基、多氨基 中性氨基酸中性氨基酸 15 15种种-1-1氨基、氨基、1 1羧基以及酰胺羧基以及酰胺n n（二）根据R-基的化学结构 芳香族氨基酸芳香族氨基酸 3 3种种 PhePhe Try Tyr - Try Tyr -芳香环芳香环 杂环氨基酸杂环氨基酸 1 1种种 His –His –咪唑基咪唑基 杂环亚氨基酸杂环亚氨基酸 1 1种种 Pro –Pro –氨基氨基H H被被R R基取代基取代 脂肪族氨基酸脂肪族氨基酸 1515种种n n（三）根据R-基的极性 非非极极性性氨氨基基酸酸—R—R基基含含脂脂肪肪烃烃或或芳芳香香环环 （（8 8种种））：：丙丙氨氨酸酸、、亮亮氨氨酸酸、、异异亮亮氨氨酸酸、、缬缬氨氨酸酸、、脯脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸）氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸（甲硫氨酸） 极极性性不不带带电电的的氨氨基基酸酸—R—R基基含含不不解解离离极极性性基基团团与与水水形形成成氢氢键键（（ 7 7种种））：：丝丝氨氨酸酸、、苏苏氨氨酸酸、、酪酪氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、半胱氨酸、甘氨酸氨酸、天冬酰氨、谷氨酰氨、半胱氨酸、甘氨酸 极极性性带带正正电电荷荷的的氨氨基基酸酸——即即碱碱性性氨氨基基酸酸 （（3 3种）：种）： His Lys His Lys ArgArg 极极性性带带负负电电荷荷的的氨氨基基酸酸——即即酸酸性性氨氨基基酸酸 （（2 2种）：种）：Asp Asp GluGlu l l非蛋白质氨基酸l l约约180180种，多是种，多是L-L-型氨基酸衍生物。

也有生物活型氨基酸衍生物也有生物活性，不参与蛋白质的组成，以游离状态存在于性，不参与蛋白质的组成，以游离状态存在于生物体中，多为生物体中，多为α-α-氨基酸的衍生物，也有氨基酸的衍生物，也有β-β-、、γ-γ-、、δ-δ-氨基酸如：氨基酸如：γ-γ-氨基丁酸氨基丁酸- -，鸟，鸟AAAAl l必需氨基酸必需氨基酸（essential amino acid）l l指人（或其它脊椎动物）自己不能合成，必需指人（或其它脊椎动物）自己不能合成，必需从食物中获得的氨基酸，包括缬、亮、异亮、从食物中获得的氨基酸，包括缬、亮、异亮、苯丙、色、苏、甲硫、赖苯丙、色、苏、甲硫、赖n n四 氨基酸的性质l l氨基酸的物理性质l l构型与旋光性：构型与旋光性：多多L-L-型型，除甘氨酸均，除甘氨酸均有旋光性有旋光性l l溶解度：溶解度：无色晶体无色晶体，均，均溶于水、稀酸、稀碱溶于水、稀酸、稀碱中，中，但溶解度差异很大；但溶解度差异很大；不溶于有机溶剂不溶于有机溶剂，酒精可，酒精可将其从溶液中析出将其从溶液中析出l l呈味呈味性：性：酸、甜、苦、鲜、咸有些氨基酸为酸、甜、苦、鲜、咸有些氨基酸为其盐的味，必需氨基酸多显苦味。

谷氨酸、天其盐的味，必需氨基酸多显苦味谷氨酸、天门冬氨酸的钠盐为鲜味门冬氨酸的钠盐为鲜味n n（一）两性性质-氨基酸是弱两性电解质n n氨基酸分子既含有酸性的羧基氨基酸分子既含有酸性的羧基(-COOH)(-COOH)，又，又含有碱性的氨基（含有碱性的氨基（-NH2-NH2），因此，），因此，氨基酸是氨基酸是两性电解质两性电解质( (ampholyteampholyte) )n n其中的其中的-COOH-COOH能放出质子能放出质子(H+)(H+)，而变成，而变成- -COO-COO-；其中的；其中的-NH-NH2 2能接受质子，而变成能接受质子，而变成- -NHNH3 3+ +此时氨基酸为同一分子上带有正负两氨基酸为同一分子上带有正负两种电荷的偶极离子或称兼性离子种电荷的偶极离子或称兼性离子，这是水中，这是水中或结晶态的主要形式或结晶态的主要形式 n n等电点等电点等电点等电点（（iso’electriciso’electric point point，，pIpI）：对）：对某种氨某种氨基酸在某一特定的基酸在某一特定的pHpH时时，氨基酸，氨基酸以两性离子以两性离子的形式的形式存在，正负电荷相等，净电荷为零存在，正负电荷相等，净电荷为零，，在电场中不在电场中不向任何一方向任何一方移动移动。

此时此时溶液溶液的的pHpH值值，称，称为为该氨基酸的该氨基酸的等电点等电点，用，用pIpI来表示 pH = pI 净电荷净电荷=0位置不动位置不动 pH< pI净电荷为正净电荷为正移向负极移向负极pH > pI净电荷为负净电荷为负移向正极移向正极CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H++ OH+ + H++ OH+(pK´1)(pK´2)n n不同的氨基酸，由于不同的氨基酸，由于R R基结构的不同，而基结构的不同，而有不同的等电点在有不同的等电点在一定一定的实验的实验条件下条件下，，等电点是氨基酸的特征常数等电点是氨基酸的特征常数n n当当氨基酸处于等电点氨基酸处于等电点状态状态时时，由于静电引，由于静电引力的作用，其力的作用，其溶解度最小溶解度最小，容，容易易发生发生沉淀沉淀；；利用这一特性利用这一特性可可以从各种氨基酸的混合物以从各种氨基酸的混合物溶液中溶液中分离制取分离制取某种氨基酸某种氨基酸n npIpI=1/2(pK=1/2(pK1 1+pK+pK2 2) )酸性酸性AAAA的的pIpI小（小（2-32-3），），碱性碱性AAAA的的pIpI大（大（9-119-11））n n（二）紫外吸收-芳香族AA具有特征性紫外（ Ultra’violetUltra’violet，UV）吸收l l参与蛋白质组成的参与蛋白质组成的2020种氨基酸在可见光区都种氨基酸在可见光区都没有光吸收；在没有光吸收；在紫外光区只有色氨酸、酪氨紫外光区只有色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸有吸收光的能力。

其最大吸收酸和苯丙氨酸有吸收光的能力其最大吸收波长波长(λ)(λ)分别为分别为279279、、278278、、259nm259nm l l酪氨酸和色氨酸的光吸收特性酪氨酸和色氨酸的光吸收特性也也是利用紫外是利用紫外分光光度计（在波长分光光度计（在波长280nm280nm处）测定蛋白质处）测定蛋白质浓度的基础浓度的基础 TryTry、、、、TyrTyr、、、、PhePhe的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱的紫外吸收光谱摩摩尔尔吸吸收收系系数数波长波长l l凯氏定氮法凯氏定氮法l样品与硫酸一同加热消化, 分解有机质，释放出的NH3与硫酸结合成硫酸铵留在溶液中在定氮消化瓶中，用氢氧化钠中和硫酸铵生成氢氧化铵，加热又分解NH3，用硼酸吸收, 用标定过的盐酸或硫酸滴定，从而计算出总氮量，换算为蛋白质量 l lUVUV法法l在280nm波长下，直接测蛋白含量根据Warburg公式 ，将吸光值转换为样品浓度信息栏-蛋白质定量l lLowry法l蛋白质与Cu2+反应，产生蓝色的反应物根据Lowry-kalckar公式计算l lBCA法l蛋白在碱性溶液里与Cu2+反应产生Cu+，后者与BCA螯合，形成紫色化合物的吸收峰在562nml lBradford法l蛋白质与考马斯亮兰结合反应，产生的有色化合物吸收峰在595nmn n（三）化学性质—氨基酸的一些特殊反应用于定性与定量n n1 1 由由α-α-氨基参与的反应氨基参与的反应l l（（1 1）与亚硝酸反应：）与亚硝酸反应：产生氮气，其中一产生氮气，其中一半来自氨基酸半来自氨基酸——用来氨基酸定量和蛋白质用来氨基酸定量和蛋白质水解程度测定水解程度测定l l（（2 2）与甲醛反应：）与甲醛反应：甲醛将氨基保护，碱甲醛将氨基保护，碱滴定羧基滴定羧基——从而给氨基酸定量从而给氨基酸定量l l（（3 3）与２）与２, ,４４- -二硝基氟苯（二硝基氟苯（DNFBDNFB）反应）反应（（SangerSanger反应）：反应）：-NH-NH2 2端反应端反应，生成黄，生成黄色产物色产物——鉴定氨基酸或蛋白结构测定鉴定氨基酸或蛋白结构测定l l（（4 4）酰化反应）酰化反应l l（（5 5）成盐反应：）成盐反应：生成氨基酸盐酸盐生成氨基酸盐酸盐l l（（6 6））形成西夫碱反应：形成西夫碱反应：引起食品非酶促引起食品非酶促褐变褐变l l（（7 7）脱氨基反应）脱氨基反应n n2 2 由由α-α-羧基参与的反应羧基参与的反应l l（（1 1））成盐反应成盐反应l l（（2 2）成酯反应：）成酯反应：曲酒酿造中，不同氨基曲酒酿造中，不同氨基酸所成的酯，具有不同香味酸所成的酯，具有不同香味l l（（3 3）酰化反应）酰化反应l l（（4 4）） 脱羧基反应：脱羧基反应：生成有生物作用的胺生成有生物作用的胺l l（（5 5）叠氮反应）叠氮反应 n n3 3 由由α-α-氨基和氨基和α-α-羧基共同参与的反应羧基共同参与的反应l l（（1 1））茚三酮反应茚三酮反应茚三酮反应茚三酮反应：（：（ninhydrinninhydrin reactionreaction）：在加热条件下，氨基酸或肽）：在加热条件下，氨基酸或肽与茚三酮反应生成紫色（与脯氨酸和羟脯与茚三酮反应生成紫色（与脯氨酸和羟脯氨酸反应生成黄色）化合物的反应氨酸反应生成黄色）化合物的反应 l l反应灵敏，反应灵敏，0.5μg0.5μg就能显色就能显色l l570nm570nm处比色，用于定性、定量检测处比色，用于定性、定量检测氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质l l（（2 2））成肽反应成肽反应：一个氨基酸的氨基与另：一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基缩合，除去一分子水形一个氨基酸的羧基缩合，除去一分子水形成形成的酰胺键，即为肽键成形成的酰胺键，即为肽键氨基酸氨基酸与茚三酮反应与茚三酮反应+3H20茚三酮茚三酮(无色无色)NH3CO2 RCHO+还原性茚三酮还原性茚三酮紫色化合物紫色化合物(弱酸弱酸)加热加热+ 2NH3 +还原性茚三酮还原性茚三酮还原性茚三酮还原性茚三酮n n4 4 侧链侧链R R基参与的反应基参与的反应l l（（1 1）巯基及二硫键）巯基及二硫键( (di’sulfidedi’sulfide bonds) bonds) l l巯基巯基：：巯基还原性强，极微量的巯基还原性强，极微量的金属金属离子离子，如，如AgAg＋＋、、HgHg2 2＋＋，，即能即能与巯基反与巯基反应应，生成硫醇盐，，生成硫醇盐，导致酶失活导致酶失活l l二硫键二硫键：： －－SH + SH + －－SH → SH → －－S―S―S―S―l l（（2 2）羟基：）羟基：与酸生成酯与酸生成酯第三节 肽n n一 肽的概念n n肽肽肽肽：氨基酸通过肽键连接形成的链状化合物就：氨基酸通过肽键连接形成的链状化合物就称为肽称为肽（peptide）l l回顾：肽键（peptide bond） ：一个氨基酸的羧基与另一个的氨基的氨基缩合，除去一分子水形成的酰氨键 n n1 结构n nC-NC-N具有部分双键性质，故不能沿着具有部分双键性质，故不能沿着C-NC-N轴自轴自由转动由转动n n-CO--CO-具有部分单键性质具有部分单键性质n nO-C-N-HO-C-N-H处于同一平面内处于同一平面内n nC-NC-N键长键长1.32A1.32A，介于普通，介于普通C-NC-N单键和单键和C=NC=N双键双键之间之间n n肽链（肽链（peptide chainpeptide chain））n n氨基酸残基（氨基酸残基（amino acidamino acid residueresidue））n n氨基末端（氨基末端（N-N-末端）和羧基末端（末端）和羧基末端（C-C-末端）：末端）：从左至右的方向从左至右的方向n n寡肽寡肽( (oligo’peptideoligo’peptide) )：：残基数在残基数在1010个以下个以下n n含有三个、四个、五个氨基酸的肽，分别称含有三个、四个、五个氨基酸的肽，分别称为三肽、四肽、五肽等为三肽、四肽、五肽等n n多肽多肽( (poly’peptidepoly’peptide) )：残基数在：残基数在1010个以上个以上CαCαCαCαn n2 肽与氨基酸的区别n n肽含有侧链肽含有侧链R-R-基上的可解离基团基上的可解离基团n n肽可以根据其离子化程度鉴别，大肽离子化程肽可以根据其离子化程度鉴别，大肽离子化程度比小肽低度比小肽低n n二 生物活性肽n nbio’active peptide，有称天然肽n n谷胱甘肽：谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸构成的三肽，参与体内氧化还原反应n n神经肽(nervonic peptide)：首先从脑组织中分离出来并主要存在于中枢神经系统的一类活性肽，具有镇痛作用，故称脑啡肽或内啡肽n n抗菌肽：是抗生素（antibiotic）的一种，通常由特定微生物产生第四节 蛋白质的结构与功能l初级结构 l l一级结构(primary structure) l l高级结构（空间结构）l l二级结构(secondary structure) l l三级结构(tertiary structure) l l四级结构(quaternary structure) n n一 蛋白质的一级结构n n1 一级结构一级结构：一级结构特指肽链中氨基酸的排列顺序，最小单位为氨基酸n n（（1 1）蛋白质的化学结构）蛋白质的化学结构n n多肽链数目多肽链数目n n每条链中氨基酸的数目、种类、排列顺序每条链中氨基酸的数目、种类、排列顺序n n链间链内桥键的位置和数目链间链内桥键的位置和数目n n（（2 2）维持一级结构的化学键）维持一级结构的化学键 ：肽键：肽键n n（（3 3）一级结构的书写方式：从）一级结构的书写方式：从N-N-末端到末端到C-C-末端末端l l命名举例（甲硫脑啡肽）l l中文氨基酸残基命名法：酪氨酰甘氨酰甘氨中文氨基酸残基命名法：酪氨酰甘氨酰甘氨酰苯丙氨酰甲硫氨酸酰苯丙氨酰甲硫氨酸l l中文单字表示法：酪中文单字表示法：酪- -甘甘- -甘甘- -苯丙苯丙- -甲硫甲硫 　　　　　　　　　　 1 2 3 4 51 2 3 4 5l l三字母符号表示法：三字母符号表示法：TyrTyr· ·G1yG1y· ·G1yG1y· ·PhePhe· ·MetMetl l单字母符号表示法：单字母符号表示法：YGGFMYGGFMn n2 一级结构的测定n n基本策略基本策略(basic strategy)(basic strategy)：片段重叠法：片段重叠法+ +氨氨基酸顺序直测法基酸顺序直测法n n要点要点 n n测定氨基酸末端的数目，确定肽链数测定氨基酸末端的数目，确定肽链数n n肽链的拆分肽链的拆分n n肽链完全水解，分析氨基酸组分肽链完全水解，分析氨基酸组分n n两次不完全水解，获得两套不同的肽链片两次不完全水解，获得两套不同的肽链片断混合物，并分别测定氨基酸顺序断混合物，并分别测定氨基酸顺序n n根据两套片断的氨基酸顺序，拼凑出整个根据两套片断的氨基酸顺序，拼凑出整个肽链的氨基酸顺序。

肽链的氨基酸顺序将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序将肽段顺序进行叠联以确定完整的顺序 将肽段分离并测出顺序将肽段分离并测出顺序专一性裂解专一性裂解末端氨基酸测定末端氨基酸测定拆开二硫键拆开二硫键纯蛋白质纯蛋白质蛋蛋白白质质顺顺序序测测 定定基基本本策策略略（1）肽链末端分析 N-末端测定• •DNFBDNFB法法( (SangerSanger法法) )：：结合结合高效液相色谱高效液相色谱(High Performance Liquid (High Performance Liquid ChromaChromato’graphyto’graphy, , HPLC)HPLC)• •苯异硫腈苯异硫腈(PITC)(PITC)法法( (EdmanEdman法）：法）：结合结合HPLCHPLC，，以实现程序自动化，广泛用于测序以实现程序自动化，广泛用于测序• •二甲基氨基萘磺酰氯法二甲基氨基萘磺酰氯法( (DNS)DNS)：类似：类似DNFBDNFB法法• •氨肽酶法：氨肽酶是一类肽链外切酶，从Ｎ氨肽酶法：氨肽酶是一类肽链外切酶，从Ｎ末端末端逐个逐个向内切向内切 C-末端测定：l l肼解法肼解法l l羧肽酶法：羧肽酶专门水解并释放羧肽酶法：羧肽酶专门水解并释放C-C-末端末端（2）二硫键的拆开和肽链的分离l l二硫键拆开：氧化还原法（二硫键拆开：氧化还原法（beta-beta-巯基乙醇、巯基乙醇、二硫苏糖醇二硫苏糖醇-DTT-DTT））l l肽链分离：变性（肽链分离：变性（酸、碱、盐、尿素、盐酸酸、碱、盐、尿素、盐酸胍等胍等））（3）肽链的部分水解和肽段（peptide fragment）的分离l l溴化氰（溴化氰（CNBrCNBr）：易升华，专切）：易升华，专切MetMet羧基端羧基端l l酸水解：稀酸酸水解：稀酸-Asp--Asp-羧基端；浓酸羧基端；浓酸- -羟基氨基羟基氨基酸氨基端酸氨基端l l酶水解酶水解l l胰蛋白酶：胰蛋白酶：作用于碱性作用于碱性AAAA羧基端羧基端l l胃蛋白酶：胃蛋白酶：专一性差，作用于酸性专一性差，作用于酸性AAAA和和芳香族芳香族AAAA羧基端羧基端l l胰凝乳蛋白酶：胰凝乳蛋白酶：芳香族氨基酸等的羧基端芳香族氨基酸等的羧基端l l弹性蛋白酶：弹性蛋白酶：脂肪族氨基酸羧基端脂肪族氨基酸羧基端（4）肽段的氨基酸顺序测定：Edman法为主（5）肽段在多肽链中的次序的推断牛胰岛素的结构l l含有含有5151个氨基酸，由两条肽链组成。

个氨基酸，由两条肽链组成A A链为链为2121个氨基酸，个氨基酸，B B链为链为3030个氨基酸通过个氨基酸通过7-77-7，，20-20-1919两个位置的二硫键相连另外，两个位置的二硫键相连另外，A A链本身链本身6 6位位与与1111位通过二硫键相连位通过二硫键相连n n二 蛋白质的高级结构ØØ又称为又称为构象、空间结构、立体结构、三维结构构象、空间结构、立体结构、三维结构构象、空间结构、立体结构、三维结构构象、空间结构、立体结构、三维结构，，指的是蛋白质分子中的所有原子在三维空间中指的是蛋白质分子中的所有原子在三维空间中的排布，分为二、三、四级结构三个不同层次的排布，分为二、三、四级结构三个不同层次n n1 概念n n（（1 1）含义）含义n n二级结构二级结构二级结构二级结构(secondary structure)(secondary structure)：多肽链：多肽链借助氢键排列成沿一个方向具有周期性结借助氢键排列成沿一个方向具有周期性结构的构象，如构的构象，如alpha-alpha-螺旋、螺旋、beta-beta-折叠片等折叠片等二级结构不涉及氨基酸残基的侧链构象。

二级结构不涉及氨基酸残基的侧链构象n n三级结构三级结构三级结构三级结构(tertiary structure)(tertiary structure)：多肽链借：多肽链借助各种次级键盘绕成特定的不规则的球状助各种次级键盘绕成特定的不规则的球状结构的构象结构的构象n n四级结构四级结构四级结构四级结构（（quaternary structurequaternary structure）：寡聚）：寡聚蛋白质中各亚基之间排布上的相互关系或蛋白质中各亚基之间排布上的相互关系或者结合方式者结合方式n n（（2 2）） 维持蛋白质构象的化学键维持蛋白质构象的化学键n n氢键：氢键： alpha-alpha-螺旋、螺旋、beta-beta-折叠中极重要，折叠中极重要，维护三维构象维护三维构象n n离子键离子键/ /盐键盐键/ /静电引力：较强，对构象稳静电引力：较强，对构象稳定不太重要定不太重要n n范德华力：弱力，对构象稳定有一定作用范德华力：弱力，对构象稳定有一定作用n n疏水作用力：非极性基团产生，对高级结疏水作用力：非极性基团产生，对高级结构起重要作用构起重要作用n n二硫键：两个硫原子之间共价键，作用强，二硫键：两个硫原子之间共价键，作用强，对稳定构象和保持活性重要对稳定构象和保持活性重要n n（（3 3）肽链的空间构象原则）肽链的空间构象原则n n肽单位肽单位肽单位肽单位：肽链主链上的重复结构：肽链主链上的重复结构n n肽单位的特征（肽链空间结构原则）肽单位的特征（肽链空间结构原则）n n肽键的键长是肽键的键长是0.1325nm0.1325nm，比，比C-NC-N单键单键( (键长键长0.147nm)0.147nm)短些，比短些，比C=NC=N双键双键( (键键长长0.127nm)0.127nm)长些。

因此，肽键具有部长些因此，肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转分双键的性质，不能自由旋转n n肽单位是刚性平面结构这就是说肽单位是刚性平面结构这就是说, ,肽肽单位上的单位上的6 6个原子都位于同一个刚性平个原子都位于同一个刚性平面上，称为酰胺平面（面上，称为酰胺平面（amide planeamide plane））或肽平面或肽平面n n多肽链上绝大多数肽单位，其多肽链上绝大多数肽单位，其C=OC=O和和N-HN-H都是反式排布的这是因为反式构都是反式排布的这是因为反式构型的能量比顺式构型的能量低的缘故型的能量比顺式构型的能量低的缘故n n单位平面结构有一定的键长、键角单位平面结构有一定的键长、键角n n肽平面之间可旋转，但角度有限，使肽平面之间可旋转，但角度有限，使蛋白多肽链只有一种或很少几种构象蛋白多肽链只有一种或很少几种构象l l 侧链残基的结构、极性造成空间位侧链残基的结构、极性造成空间位阻阻l l 氢键也使旋转角度有限氢键也使旋转角度有限二面角二面角二面角二面角 二面角二面角 两两相相邻邻酰酰胺胺平平面面之之间间，，能能以以共共同同的的Cα为为定定点点而而旋旋转转，，绕绕Cα-N键键旋旋转转的的角角度度称称φ角角，，绕绕C-Cα键键旋旋转转的的角角度度称称ψ角角。

φ和和ψ称称作作二面角二面角，亦称构象角亦称构象角n n2 二级结构：多肽链本身的折叠方式，维持结构作用力为氢键l l二级结构的主要类型二级结构的主要类型l lα-螺旋l lβ-折叠片l lβ-转角（回折）l l无规卷曲常见结构单元（structure element）（1） α-螺旋 (α- helix) ：最常见二级结构①①每每一一圈圈包包含含3.6个个残残基基，，螺螺距距0.54nm每每个个氨氨基基酸酸上上升升0.15nm，，旋旋转转100°螺螺旋旋半半径径0.23nm表示为表示为3.613[1] α-螺旋结构要点螺旋结构要点 ②②每一个每一个φ角等于角等于-57°，每一个，每一个ψ角等于角等于-48°③③相相邻邻螺螺圈圈之之间间形形成成链链内内氢氢键键即即每每个个AA残残基基的的氨氨基基与与前前面面第第4个个AA残残基基的的羰羰基基生生成成一一个个氢氢键键氢氢键键的的取取向向与与螺螺轴轴几几乎乎平平行行氢氢键键的的4个个原原子子位位于一条直线于一条直线④④多多数数为为右右手手螺螺旋旋（（较较稳稳定定）），，亦亦有有少少数数左左手手螺螺旋旋（不稳定）（不稳定）⑤⑤与与α-碳原子相连的碳原子相连的R侧侧链，位于链，位于α-螺旋的外侧螺旋的外侧n n氨基酸的组成和排列氨基酸的组成和排列顺序：不同氨基酸特顺序：不同氨基酸特性不同性不同n n氨基酸所带电荷性质：氨基酸所带电荷性质：氨基酸组成不同氨基酸组成不同n nR R基的大小：基的大小：R R基大造基大造成空间位阻，难以形成空间位阻，难以形成成alpha-alpha-螺旋螺旋[2] 影响影响alpha-螺旋形成和稳定的因素螺旋形成和稳定的因素组成和排列顺序组成和排列顺序（2） β-折叠片 (β-pleated sheet)n肽链几乎完全伸展肽链几乎完全伸展n锯齿状、层平行排列锯齿状、层平行排列n肽链间氢键几乎垂直于肽链间氢键几乎垂直于肽链，以维持稳定肽链，以维持稳定nR基在肽平面上下交替基在肽平面上下交替出现出现n分为平行式和反平行式分为平行式和反平行式（更稳定）（更稳定） [1] 结构特点结构特点l l为什么折叠l l为了在相邻主链骨架之间形成最多的氢键，避免相邻侧链间的空间障碍，各主链骨架同时作一定程度的折叠n n某些蛋白质加热时出现[2] beta-折叠与折叠与alpha-螺旋的转换螺旋的转换（3） β-转角 (β-turn)n n多肽链中的一段主链骨架以180°回转称β-转角，使得肽链走向发生改变n n多肽链中氨基酸残基n的羰基上的氧与残基（n+3）的氮原上的氢之间形成氢键n n球蛋白中广泛存在n nGly、Pro出现频率高（4） 无规卷曲 (自由回转，random coil)n n没有规律性的多肽链主链骨架的构象，就是无规卷曲n n球蛋白分子中，往往含有较多的无规卷曲n n无规卷曲往往与生物活性有关。

它对外界理化因子极为敏感无无规规则则卷卷曲曲示示意意图图无规则卷曲无规则卷曲细胞色素细胞色素C的三级结构的三级结构n n超二级结构：蛋白质中相邻的二级结构单位（即单个α－螺旋或β－折叠或β－转角）组合在一起，形成有规则的、在空间上能辩认的二级结构组合体称为蛋白质超二级结构n n常见的超二级结构有αα、βββ、βαβ等三种组合形式5） 超二级结构 (supersecondary structure)超二级结构类型超二级结构类型ββββββαααα1 2 3 4 5 5 2 3 4 1 ββαββ（6） 结构域 (supersecondary structure)n n结构域：在二级结构的基础上，多肽进一步卷曲折叠成几个相对独立、近似球形的三维实体，这种相对独立的三维实体称为结构域结构域通常都是几个超二级结构单元的组合，由两个或两个以上这样的三维实体缔合成三级结构n n形成意义n n动力学上更为合理动力学上更为合理n n蛋白质（酶）活性部位常位于结构域之间，使蛋白质（酶）活性部位常位于结构域之间，使其更具柔性其更具柔性 -螺旋螺旋 -转角转角 -折叠折叠二硫键二硫键结构域结构域1结构域结构域2两个铁原子两个铁原子蚯蚓血红蛋白中四个蚯蚓血红蛋白中四个蚯蚓血红蛋白中四个蚯蚓血红蛋白中四个   - -螺旋组成的结构域螺旋组成的结构域螺旋组成的结构域螺旋组成的结构域免疫球蛋白免疫球蛋白VL β -折叠结折叠结构域构域α+β结构结构域域乳酸脱氢酶结构域乳酸脱氢酶结构域1α /βα /β结构域结构域结构域结构域丙酮酸激酶结构域丙酮酸激酶结构域43-P-甘油醛脱氢酶结构域甘油醛脱氢酶结构域2木瓜蛋白酶结构域木瓜蛋白酶结构域1木瓜蛋白酶结构域木瓜蛋白酶结构域2无规则卷曲无规则卷曲+ α -螺旋结构螺旋结构域域无规则卷曲无规则卷曲+β-回折结构回折结构域域n n3 3 三级结构三级结构三级结构三级结构：一条：一条多肽链在二级结构基础上多肽链在二级结构基础上进一进一步步卷曲折叠卷曲折叠，，构成构成一个一个不规则的特定构象不规则的特定构象，，包括包括全部主链、侧链在内全部主链、侧链在内的所有的原子排布，的所有的原子排布，不包括不包括肽链间肽链间的的关系关系n n（１）（１）研究内容：在二级基础上，侧链间的作用研究内容：在二级基础上，侧链间的作用- -三级三级结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新结构的形成使肽链中所有的原子都达到空间上的重新排布排布n n（２）（２）作用力：主要有作用力：主要有疏水键、疏水键、疏水键、疏水键、盐键、二硫键、盐键、二硫键、范德范德华力、氢键华力、氢键n n（３）三级结构共同特点：（３）三级结构共同特点：n n外圆、中空外圆、中空n n疏水基在内疏水基在内n n亲水基在外亲水基在外肌肌红红蛋蛋白白三三级级结结构构核糖核酸酶三级结构示意图核糖核酸酶三级结构示意图 N His12CHis119Lys41n n4 四级结构n n四级结构四级结构四级结构四级结构：由：由两条两条或者两条以上的具有或者两条以上的具有三级结三级结构的多肽链构的多肽链借助借助非共价键聚合而成非共价键聚合而成的特定构象的特定构象n n亚基亚基（亚单位，（亚单位，subunitsubunit））/ /单体（单体（monomermonomer））：：四级结构中所含的每个具有三级结构的球状蛋四级结构中所含的每个具有三级结构的球状蛋白质白质n n游离的亚基没有生物活性游离的亚基没有生物活性n n四级结构中每个最小共价单位四级结构中每个最小共价单位n n一个一个亚基大多一条肽链亚基大多一条肽链组成，少数几条肽链组成，少数几条肽链n n亚基本身都亚基本身都具有球状三级结构具有球状三级结构n n维持四级结构作用力：维持四级结构作用力：疏水键疏水键疏水键疏水键、氢键、离子键、、氢键、离子键、范德华力等次级键范德华力等次级键烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构烟草花叶病毒外壳蛋白四级结构的的的的自我组装自我组装自我组装自我组装n n二 蛋白质结构与功能的统一性n n1 一级结构与功能的关系—氨基酸顺序提供重要的化学信息n(1)同功蛋白质氨基酸的种属差异和分子进化n同功蛋白质：不同种属来源的执行同种生　　　　　 物学功能的蛋白质不同生物与人的不同生物与人的不同生物与人的不同生物与人的CytcCytcCytcCytc的的的的AAAAAAAA差异数目差异数目差异数目差异数目生物生物 与人不同的与人不同的AAAA数目数目黑猩猩黑猩猩 0恒河猴恒河猴 1兔兔 9袋鼠袋鼠 10牛、猪、羊、狗牛、猪、羊、狗 11马马 12鸡、火鸡鸡、火鸡 13响尾蛇响尾蛇 14海龟海龟 15金枪鱼金枪鱼 21角饺角饺 23小蝇小蝇 25蛾蛾 31小麦小麦 35粗早链孢霉粗早链孢霉 43酵母酵母 44 不不不不同同同同生生生生物物物物来来来来源源源源的的的的细细细细胞胞胞胞色色色色素素素素c c c c中中中中不不不不变变变变的的的的AAAAAAAA残残残残基基基基14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血红素血红素细胞色素细胞色素c c分子的空间结构分子的空间结构不变不变的的AAAA残基残基 35个不变的个不变的AA残基，是残基，是Cyt C 的生物功能所不的生物功能所不可缺少的。

其中有的可能参加维持分子构象；有的可缺少的其中有的可能参加维持分子构象；有的可能参与电子传递；有的可能参与可能参与电子传递；有的可能参与“识别识别”并结合并结合细胞色素还原酶和氧化酶细胞色素还原酶和氧化酶n(2)同种蛋白质中氨基酸顺序的个体差异和分子病n同种蛋白质的氨基酸顺序的细微差异称为个体差异n差异常常引起多种疾病即分子病正常红细胞与正常红细胞与镰刀形红细胞镰刀形红细胞的扫描电镜图的扫描电镜图镰刀形红镰刀形红细胞细胞正常红正常红细胞细胞 -链链N端氨基酸排列顺序端氨基酸排列顺序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A（（正常人）正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys… Hb-S（（患患 者）者） Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…n(3)一级结构的局部断裂与蛋白质的激活n例1：血液凝的固-溶栓机制n纤维蛋白原-纤维蛋白n凝血酶-凝血酶原n例2：胰岛素原-胰岛素猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图 n n2 蛋白质空间结构与功能的关系－构象决定功能n n(1)(1)变构现象变构现象变构现象变构现象：有些蛋白质在完成其生物功能：有些蛋白质在完成其生物功能时往往空间结构发生一定的变化时往往空间结构发生一定的变化, ,从而改变分从而改变分子的性质子的性质, ,以适应生理功能的需要以适应生理功能的需要, ,这种现象这种现象称为变构现象称为变构现象/ /别构现象别构现象/ /变构作用变构作用n n例子：血红蛋白例子：血红蛋白( (hemoglobinhemoglobin) )血红蛋白输氧功能和构象变化血红蛋白输氧功能和构象变化O2HbHb- O2O2血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线活动肌肉毛细活动肌肉毛细血管中的血管中的PO20 20 40 60 80 100肺泡中的肺泡中的PO2MyoglobinHemoglobinl l协同效应协同效应( (cooperative effect)cooperative effect)：一个亚：一个亚基与氧结合后增加其余亚基对氧亲和力的基与氧结合后增加其余亚基对氧亲和力的现象现象n n(2)(2)变性作用变性作用变性作用变性作用：天然蛋白质受到不同理化因素：天然蛋白质受到不同理化因素的影响，氢键、离子键等次级键维系的高级的影响，氢键、离子键等次级键维系的高级结构被破坏，分子内部结构发生改变，致使结构被破坏，分子内部结构发生改变，致使生物学性质、理化性质改变生物学性质、理化性质改变（（de’naturationde’naturation））n n物理因素：温度、紫外线、超声波、机械物理因素：温度、紫外线、超声波、机械作用、压力、辐射作用、压力、辐射n n化学因素：强酸碱、尿素、乙醇等化学因素：强酸碱、尿素、乙醇等n n变性后的蛋白质，称为变性蛋白质；没有变性后的蛋白质，称为变性蛋白质；没有变性的蛋白质，称为天然蛋白质变性的蛋白质，称为天然蛋白质l l蛋白变性后的表现蛋白变性后的表现l l物理、化学性质的改变：溶解度下降、粘物理、化学性质的改变：溶解度下降、粘度增大、扩散减慢、渗透压降低，等电点度增大、扩散减慢、渗透压降低，等电点改变、颜色反应改变、颜色反应l l生物功能的改变生物功能的改变 ：抗原性的改变、生物：抗原性的改变、生物功能丧失。

功能丧失如酶丧失活性；激素蛋白丧失如酶丧失活性；激素蛋白丧失生理调节作用；抗体失去与抗原专一性结生理调节作用；抗体失去与抗原专一性结合的能力合的能力l l蛋白质的变性有可逆变性和不可逆变性之分蛋白质的变性有可逆变性和不可逆变性之分l l可逆变性可逆变性在在除去变性因素除去变性因素之后，在之后，在适宜的条适宜的条件件下，变性的蛋白质可以下，变性的蛋白质可以从伸展态恢复到折从伸展态恢复到折叠态叠态，并，并恢复恢复全部的生物全部的生物活性活性，这种现象称，这种现象称之为之为复性复性复性复性（（re’naturationre’naturation））核糖核酸酶变性与复性核糖核酸酶变性与复性Native ribonucleaseDenative reduced ribonucleaseNative ribonuclease复性复性变性变性8 M urea and  -mercaptoethanol第五节 蛋白质的性质n n一 蛋白质分子的大小n n1 1 相对分子质量－蛋白质是巨大分子相对分子质量－蛋白质是巨大分子n n2 2 测定方法测定方法 －蛋白质相对分子质量的测定－蛋白质相对分子质量的测定n n (1) (1) 根据化学组成测定最低相对分子质量根据化学组成测定最低相对分子质量n n (2) (2) 用物理化学方法来测蛋白质的相对分子质用物理化学方法来测蛋白质的相对分子质量：扩散系数、渗透压、光散射、超离心、凝量：扩散系数、渗透压、光散射、超离心、凝胶过滤胶过滤 n n二 蛋白质的两性解离和等电点n n1 1 两性解离－蛋白质是多价解离的两性电解质两性解离－蛋白质是多价解离的两性电解质n n在在蛋白质分子蛋白质分子中，中，有多个可解离有多个可解离的的基团基团，如，如末端的氨基、羧基及侧链基团（末端的氨基、羧基及侧链基团（ AspAsp和和GluGlu的侧链羧基，的侧链羧基，LysLys的的ε-ε-氨基、氨基、ArgArg的胍基、的胍基、HisHis的咪唑基、的咪唑基、CysCys的巯基、的巯基、TyrTyr的酚基的酚基）也能向）也能向酸碱一样解离。

故蛋白质酸碱一样解离故蛋白质是多价是多价的的两性电解两性电解质质n n利用蛋白质的两性电解质性质，电泳分离蛋利用蛋白质的两性电解质性质，电泳分离蛋白质白质n n2 2 等电点－在等电点－在pIpI时蛋白质的多种性质达到最低时蛋白质的多种性质达到最低值值n n对某一蛋白质，当溶液在某一特定的对某一蛋白质，当溶液在某一特定的pHpH时，时，蛋白质以两性离子的形式存在，正负电荷相蛋白质以两性离子的形式存在，正负电荷相等，净电荷为零，在电场中不向任何一方移等，净电荷为零，在电场中不向任何一方移动，此时溶液的动，此时溶液的pHpH称为该称为该蛋白质的等电点蛋白质的等电点蛋白质的等电点蛋白质的等电点  蛋白质两性解离性质和等电点蛋白质两性解离性质和等电点pH = pI 净电荷净电荷=0 pH< pI净电荷为正净电荷为正pH > pI净电荷为负净电荷为负PrCOOHNH3+ + H++ OH+ + H++ OH+PrCOO-NH2PrCOO-NH3+ pH = pI 净电荷净电荷=0 pH< pI净电荷为正净电荷为正pH > pI净电荷为负净电荷为负CHRCOOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H++ OH+ + H++ OH+(pK´1)(pK´2) 氨基酸氨基酸两性解离性质和等电点两性解离性质和等电点n n蛋白质在等电点时的性质蛋白质在等电点时的性质 n n溶解度最小溶解度最小n n导电率最小导电率最小n n粘度最小粘度最小 分离、纯化、鉴分离、纯化、鉴定定n n渗透压最小渗透压最小n n膨胀性最小膨胀性最小n n三 蛋白质的胶体（colloid）性质n n1 1 胶体性质－蛋白质是亲水胶体胶体性质－蛋白质是亲水胶体n n蛋白质蛋白质的直径大小在的直径大小在1~100nm1~100nm之间，它的之间，它的水水溶液具有胶体性质溶液具有胶体性质：：布朗运动、丁达尔现象、布朗运动、丁达尔现象、不能透过半透膜不能透过半透膜n n影响胶体稳定性的因素：电荷及水化层影响胶体稳定性的因素：电荷及水化层n n胶体的形成是有条件的，不稳定的胶体的形成是有条件的，不稳定的n n蛋白质蛋白质表面有亲水极性基团，故表面有亲水极性基团，故为亲水胶体为亲水胶体n n2 2 渗析－蛋白质的渗析和超滤渗析－蛋白质的渗析和超滤n n蛋白质透析蛋白质透析蛋白质透析蛋白质透析（渗析，（渗析，dialysisdialysis）：通过小分子）：通过小分子经过半透膜扩散到水经过半透膜扩散到水/ /缓冲液的原理，将小分缓冲液的原理，将小分子与蛋白质分开的一种分离纯化技术子与蛋白质分开的一种分离纯化技术n n超滤超滤超滤超滤（（ultra’filtrationultra’filtration）：外加压力使得水）：外加压力使得水/ /缓缓冲液和小分子通过半透膜，而将蛋白质留在冲液和小分子通过半透膜，而将蛋白质留在膜内膜内n n四 蛋白质的沉淀作用（precipitation）n n1 1 稳定因素－蛋白质沉淀主要是破坏两个稳定稳定因素－蛋白质沉淀主要是破坏两个稳定因素因素n n蛋白质在溶液中靠蛋白质在溶液中靠水化膜和电荷保持其稳定水化膜和电荷保持其稳定性性，水化膜和电荷一旦被除去，蛋白质就开，水化膜和电荷一旦被除去，蛋白质就开始粘在一起而形成较大的蛋白质团，最后从始粘在一起而形成较大的蛋白质团，最后从溶液中沉淀出来溶液中沉淀出来n n2 2 沉淀方法－盐析常用沉淀方法－盐析常用n n蛋白质溶液中加入高浓度的中性盐，使蛋白蛋白质溶液中加入高浓度的中性盐，使蛋白质沉淀析出的现象称为质沉淀析出的现象称为盐析盐析盐析盐析（（salting outsalting out））n有效地破坏蛋白质颗粒的水化层，同时又中和了蛋白质表面的电荷，从而使蛋白质颗粒集聚而生成沉淀n常用硫酸铵、氯化钠等l1 盐析 l2 加酸或碱沉淀蛋白质 l3 有机溶剂沉淀蛋白质：可与水混合的有机溶剂，如酒精、甲醇、丙酮等，对水的亲和力很大，能破坏蛋白质颗粒的水化膜 l4 重金属盐沉淀蛋白质：与汞、铅、铜、银等结合成盐沉淀，沉淀的条件以pH稍大于pI为宜 l5 生物碱试剂沉淀蛋白质：与苦味酸、钨酸、鞣酸) 结合成不溶性的盐沉淀，沉淀的条件应当是pH小于pIl6 抗体对蛋白质抗原的沉淀沉淀蛋白质的方法沉淀蛋白质的方法n n五 蛋白质的变性作用n n1 1 变性的本质－空间结构的解体变性的本质－空间结构的解体n n维持蛋白质空间构象的维持蛋白质空间构象的次级键被破坏次级键被破坏，使得，使得空间结构空间结构发生了发生了改变改变n n蛋白质分子多肽链蛋白质分子多肽链从有规律从有规律的排列的排列变变成较成较混混乱乱的的松散松散的排列，但的排列，但一级结构没有改变一级结构没有改变n n2 2 变性的利用与防止变性的利用与防止n n利用：消毒灭菌利用：消毒灭菌n n防止：蛋白提纯防止：蛋白提纯n n六 蛋白质的颜色反应n n双缩脲反应（双缩脲反应（biuretbiuret reaction reaction））n n蛋白质在碱性溶液中能与硫酸铜发生反应，蛋白质在碱性溶液中能与硫酸铜发生反应，产生红紫色络合物，这一反应与双缩脲类似产生红紫色络合物，这一反应与双缩脲类似（蛋白质肽键与双缩脲部分结构类似）（蛋白质肽键与双缩脲部分结构类似）n n用于定性、定量测定蛋白质用于定性、定量测定蛋白质。