生物化学-第一章蛋白质.ppt

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1、第一章 蛋 白 质,7学时,Protein,第一节 蛋白质的生物学意义,体现两点：1、蛋白质是构成原生质的重要组成之一；2、是生物体赖以生存的物质基础，是生物体内一切生理机能的体现者。,一、蛋白质的生物学意义,蛋白质分布广泛、功能多样,1.催化功能-酶（如：淀粉酶）2.结构功能-皮、毛、骨、牙、细胞骨架3.收缩和运载工具-血红蛋白-鞭毛、肌肉蛋白4.免疫作用-免疫球蛋白5.激素作用6.贮藏功能-种子中的谷蛋白7.接受、传递信息的受体作用-受体蛋白 8.遗传信息的控制、细胞膜的通透性，以及高等动物的记忆、识别机构等等,1、元素的组成：C、H、O、N、S等 N的含量一般为16%凯氏定氮法测定蛋白质

2、的含量：蛋白质含量=蛋白氮6.25（6.25=1/16%）2、组成单位氨基酸,第二节 蛋白质的元素组成,第三节 蛋白质的氨基酸组成,一、蛋白质的组成单位氨基酸,1.化学结构R-CH(NH2)-COOH含有氨基的羧酸R代表氨基酸之间差异的部分叫R基，又称为侧链。,酪氨酸分子,A、地球上天然形成的氨基酸有300 种以上，但是 构成蛋白质的氨基酸只有20种,除了脯氨酸外，都是-氨基酸。什么是-氨基酸？-C-C-C-C-COOH-C-C-C-C(NH2)-COOH-氨基酸-C-C-C(NH2)-C-COOH-氨基酸-C-C(NH2)-C-C-COOH-氨基酸,除脯氨酸外，其他均具有如下结构通式。,-氨

3、基酸,可变部分,不变部分,B、除了甘氨酸外，其他均具有不对称碳原子，具有旋光性，比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。C、从蛋白质水解得到的-氨基酸均为 L-型氨基酸,2、分类,各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。20种基本氨基酸按R的极性可分为：（1）非极性氨基酸（2）极性氨基酸（不带电荷氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸）,（一）极性氨基酸酸性氨基酸：含两个羧基，带负电荷碱性氨基酸：含两个碱基，带正电荷中性氨基酸：一氨基一羧基氨基酸（二）非极性氨基酸,氨基酸分类（根据R性质）（1）脂肪族氨基酸（2）芳香族氨基酸（3）杂环氨基酸（4）杂环亚氨基酸,丙氨酸 Alanine

4、缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine,非极性氨基酸,丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine,非极性氨基酸,丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine,非极性氨基酸,丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine,非极

5、性氨基酸,丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine,非极性氨基酸,丙氨酸 Alanine缬氨酸 Valine亮氨酸 Leucine异亮氨酸 Ileucine脯氨酸 Proline甲硫氨酸 Methionine,非极性氨基酸,苯丙氨酸Phenylalanine色氨酸 Trytophan,非极性氨基酸,苯丙氨酸Phenylalanine色氨酸 Trytophan,非极性氨基酸,特点：难溶于水，具有很强的疏水聚合能力。R基团疏水性强，在蛋白质高级结构中形成疏水键，对稳定高级结构很重要。,精氨酸 Ar

6、gini赖氨酸 Lysine组氨酸 Histidine,碱性氨基酸,碱性氨基酸在pH值7.0时侧链基团带正电荷,精氨酸 Arginine赖氨酸 Lysine组氨酸 Histidine,碱性氨基酸,碱性氨基酸在pH值7.0时侧链基团带正电荷,精氨酸 Arginine赖氨酸 Lysine组氨酸 Histidine,碱性氨基酸,组氨酸在pH值7.0时侧链基团带部分正电荷,天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate,酸性氨基酸,酸性氨基酸在pH值7.0时侧链基团带负电荷,天冬氨酸 Aspartate 谷氨酸 Glutamate,酸性氨基酸,酸性氨基酸在pH值7.0时侧链基团带负电荷,丝氨

7、酸 Serine 苏氨酸 Threonine天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺 Glutamine半胱氨酸 Cysteine甘氨酸 Glycine,极性不带电荷氨基酸,比非极性R基氨基酸易溶于水，侧链中含有不解离的极性基。,丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺 Glutamine半胱氨酸 Cysteine甘氨酸 Glycine,极性不带电荷氨基酸,比非极性R基氨基酸易溶于水，侧链中含有不解离的极性基。,丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺 Glutamine半胱氨酸 Cysteine甘氨酸

8、Glycine,极性不带电荷氨基酸,比非极性R基氨基酸易溶于水，侧链中含有不解离的极性基。,丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺 Glutamine半胱氨酸 Cysteine甘氨酸 Glycine,极性不带电荷氨基酸,比非极性R基氨基酸易溶于水，侧链中含有不解离的极性基。,丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threonine天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺 Glutamine半胱氨酸 Cysteine甘氨酸 Glycine,极性不带电荷氨基酸,比非极性R基氨基酸易溶于水，侧链中含有不解离的极性基。,丝氨酸 Serine 苏氨酸 Threoni

9、ne天冬酰胺 Asparagine谷氨酰胺 Glutamine半胱氨酸 Cysteine甘氨酸 Glycine,极性不带电荷氨基酸,比非极性R基氨基酸易溶于水，侧链中含有不解离的极性基。,二、氨基酸的理化性质,1、一般物理性质 无色结晶，熔点：均大于200，味道，溶解性：溶解于水，特别是稀酸稀碱溶液，不溶于乙醚、氯仿等有机溶剂。,构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有Tyr、Phe和Trp有吸收光的能力。Tyr的max275nm，Phe的max257nm，Trp的max280nm。平均max280nm,氨基酸的

10、光吸收,2、两性解离和等电点,光谱分析证明,氨基酸在结晶形态或在水溶液中，并不是以游离的羧基或氨基形式存在，而是离解成两性离子。在两性离子中，氨基是以质子化(-NH3+)形式存在，羧基是以解离状态(-COO-)存在。,纯晶体状态,C,H,COOH,H,2,N,R,COO-,H3N+,水溶后等电荷状态,总电荷 0,加 酸,总电荷“+”,C,H,COOH,H,3,N,R,COO-,H3N+,水溶后等电荷状态,总电荷 0,加 碱,总电荷“-”,H2N,H2O,氨基酸是个两性电解质，既可进行酸解离也可进行碱解离，氨基酸在水溶液中就可能带+电或-电，以及呈电中性，由溶液的pH值来决定。,正离子 两性离子

11、 负离子+pHpI,氨基酸的等电点,当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的-NH3+和-COO-数目正好相等，净电荷为0。这一pH值即为氨基酸的等电点（pI）。在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动。,侧链不含解离基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK1和pK2的平均值：pI=(pK1+pK2)/2 甘氨酸：（pK1=2.34）一羧基（pK2=9.60）一氨基pI=(pK1+pK2)/2=5.97,对于侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK值的平均值。酸性氨基酸：pI=(pK1+pK2)/2 谷氨酸（二羧基一氨基）碱性氨基酸：pI=(pK2+pK3)/2 赖氨酸

12、（一羧基二氨基）,pK1,pK1,pK2,pK2,pK3,pK3,答案：,中性氨基酸pI一般为6.0提问：为什么偏酸性？-COOH解离程度略大于-NH2提问：酸性氨基酸的pI(更偏酸、更偏碱）？更酸（3.0 左 右）碱性氨基酸pI更碱（7.610.7)(只 有 三 种）提 问：大多数氨基酸在中性（pH=7）时，带 电？,等电点的应用,氨基酸溶液能起缓冲作用-pI区发挥最大的缓冲作用；等电点时，氨基酸的溶解度最小-氨基酸的分离；氨基酸的带电性质-电泳或离子交换法分离混合氨基酸。,3、氨基酸的化学反应,氨基酸的化学反应主要是指它的-氨基和-羧基以及侧链上的功能团所参与的那些反应，因此可以发生的反应

13、很多，以下介绍几种反应。,亚硝酸盐反应烃基化反应酰化反应脱氨基反应西佛碱反应,成盐成酯反应成酰氯反应脱羧基反应叠氮反应,侧链反应,(1)与茚三酮反应,用途：常用于氨基酸的定性或定量分析。,-氨基和羧基共同参与的反应,茚三酮,水合茚三酮,所有的游离氨基酸都有此反应，并产生蓝紫色物质，但脯氨酸与茚三酮反应产生的为黄色物质。因为它们是亚氨基酸，反应不释放NH3，而直接生成黄色物质。应用：比色分析（定量氨基酸）、显色剂、气体分析法,与2，4二硝基氟苯（DNFB）反应,（2）Sanger反应,应用：该反应常用于多肽链或蛋白质的N-端氨基酸的分析。,1953年，Sanger大量使用该反应测定了牛胰岛素的一

14、级结构(51个氨基酸)，所以该反应也称Sanger反应。近年来测定N-端氨基酸，广泛使用5-二甲氨基萘磺酰氯。反应生成物5-二甲氨基萘磺酰氨基酸有强烈的荧光。可用荧光光度计快速测定出来。而且灵敏度极高。,（2）Sanger反应,与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应,(3)Edman反应,（3）Edman反应 与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应,在弱碱性条件下，氨基酸中的-氨基与PITC反应，生成相应的PTC-氨基酸，在无水酸中，PTC-氨基酸环化成PTH-氨基酸。,蛋白质+PITC PITC蛋白质末端PTH-氨基酸和比原来少一个氨基酸的多肽链。层析法鉴定，确定 N-端氨基酸种类。剩余的肽链可重复应用

15、该法测定N-端的氨基酸，如此可测出多肽链的氨基酸顺序。,（3）Edman反应,1950年由Edman设计的，首先用来鉴定多肽或蛋白质的N-端氨基酸。后来人们根据该原理设计出“多肽顺序自动分析仪”对氨基酸顺序自动分析,肽:一个氨基酸的-羧基和另一氨基酸的-氨基脱水后形成的化合物叫做肽两个氨基酸形成的肽为二肽,二肽还有-羧基与-氨基，还可以继续与其他氨基酸缩水形成三肽、四肽等等。多个氨基酸形成的肽叫多肽，呈链状故又称多肽链。,第四节 肽（peptide),一、肽和肽链的结构及命名,肽键(酰胺键),二 肽,1.成肽反应,2、肽键,3、氨基酸残基：肽链中的氨基酸由于参加肽链的形成，损失了-NH2上的H

16、和-COOH上的-OH，称为氨基酸残基，-HN-CH-CO-R,4、N端、C端、肽的命名：肽有开链肽和环链肽之分，开链肽的两端分别有游离-NH2和-COOH，带自由氨基的一端为N端，带自由羧基的一端为C端。肽的命名：通常从肽链的N端开始，称为某氨酰某氨酰某氨酸 如：H-Glu-Cys-Gly-OH 谷氨酰半胱氨酰甘氨酸,1、谷胱甘肽(GSH)：广泛地存在于动物、微生物的细胞中，是一个重要的三肽，是某些酶的辅酶。,二、重要的天然寡肽,参与体内氧化还原反应保护巯基酶或含Cys的蛋白质中-SH的还原性,2、肽类激素促甲状腺素释放因子（TRH3肽）促黄体生成激素释放抑制因子（LRH10肽）生长激素释放

17、抑制因子（GRIF14肽）加压素（ADH9肽）催产素（9肽）,促甲状腺素释放因子（TRH）,短杆菌肽S,干扰素、胸腺肽是治疗乙肝、肿瘤的首选药机理：由受损细胞分泌促使其他细胞产生相应的抗病毒蛋白质。,3、脑啡肽,甲硫氨酸型（Met-脑啡肽）：HTyrGlyGlyPheMetOH 亮氨酸型（Leu-脑啡肽）：HTyrGlyGlyPheLeuOH,脑肽是人在受到突然伤害，脑垂体自然分泌的“鸦片”。有什么生物意义吗？不受疼痛的干扰，迅速自救。,蛋白质是由一条或多条多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子。蛋白质与多肽并无严格的界线，通常是将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。,第五节 蛋白质的结

18、构,蛋白质的结构,分四层次探讨,一级结构,二级结构,三级结构,四级结构,一、一级结构（线性结构）,蛋白质的一级结构(primary structure)指它的蛋白质分子中各个氨基酸残基的排列顺序。,蛋白质的一级结构(Primary structure)包括:（1）多肽链的氨基酸顺序和数目；（2）多肽链内或链间二硫键disulfide bond的数目和位置。其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。,1、二硫键,由肽链中相应部位上两个半胱氨酸残基脱氢连接而成的,Mw=5734；由A（21个AA，11种），B（30AA，16种）组成，并通过Cys连结两对-S-S-；A链第6和11

19、的Cys通过-S-S-连接成链内小环。,20,19,我国1965年在世界上第一个用化学方法人工合成的蛋白质就是这种牛胰岛素。,二 硫 键,提问：维持蛋白质一级结构的作用力是?键。,答案：肽键、二硫键（都属于共价键）,二、蛋白质的空间结构（三维构象，高级结构或立体结构）定义：指蛋白质分子中所有原子在三维空间排列分布和肽链的走向。,一个具有生物活性的蛋白质多肽链在一定条件下往往只有一种或很少的几种构象。为什么？主要是因为肽链结构的高度共振稳定性。,肽平面,多肽链折叠的空间限制,1、肽键CONH带有双键的性质，主链上1/3的键不能自由旋转,2、不是任意二面角（，）所决定的肽链构象都是立体化学所允许的

20、,3、二个肽平面旋转时受到C原子上侧链R基空间位阻的影响,影响程度受R侧链基团的性质（大小、亲水性、电荷相吸和排斥）等。,（一）二级结构(secondary structure),蛋白质多肽链本身的折叠与盘绕方式。包括-螺旋、-折叠片、-转角、自由回转等几种方式。1、-螺旋(-helix)（最常见的二级结构形式）,螺旋是肽链的盘绕形式有左右手之分,-螺旋,(a)理想的右-螺旋。(b)右-螺旋(c)左-螺旋。天然蛋白质大部分为右手螺旋；,-螺旋结构模型特点：螺旋样盘卷前进,3.6个AA/螺圈,上升0.54 nm；AA间的距离为0.15 nm;AA侧链向外，螺旋稳定性靠氢键维系 蛋白质中的-螺旋几

21、乎为右手-螺旋。问：5.4 nm含几个氨基酸残基,螺旋上升几圈？36个，10圈,O（氢 键）H C（NHCHCO）3N R 氢键由同一条肽链内每 3个 氨基酸残基的两个肽键衍生而来，即每个氨基酸残基的N-H与前面隔3个氨基酸残基的C=O形成的。,-helix何时不稳定?,R基团带同种电荷;pH=7时，多聚Lys或多聚Glu；R基团较大时造成空间位阻，如Ile；多肽链中有Pro或Hyp，-helix中断，产生结节kink;它改变多肽链的方向，并终止螺旋。,2、-折叠(-pleated sheet),-折叠是多肽链的折叠形式，两条或多条几乎完全伸展的平行肽链通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈

22、锯齿状折叠构象,提问：这种氢键与-螺旋中的氢键有何不同呢？答案：形成氢键的N、O归属于不同的肽链。,折叠片,平行式反平行式,3.转角(turn),作用力肽键衍生来的氢键,O（氢 键）H C（NHCHCO）2N R,在-转角部分，由四个氨基酸残基组成;弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=O 和第四个残基的 N-H 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。主要存在于球状蛋白分子中。,没有一定规律的松散的肽链结构作用力弱,4、自由回转(random coil),-螺旋,-折叠片,-转角,自由回转,维持蛋白质二级结构的作用力是？氢键 纤维状蛋白只有二级结构，例如：毛发、角、甲,（二）三级结构（Terti

23、ary structure),定义：多肽键在二级结构的基础上，通过侧链基团的相互作用进一步卷曲折叠，借助次级键维系使螺旋、折叠片、转角等二级结构相互配置而形成特定的构象。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排布。维持蛋白质的三级结构的稳定因素？举例：鲸的肌红蛋白,肌红蛋白的三级结构,肌红蛋白的三级结构,肌红蛋白的三级结构,肌红蛋白的三级结构,整个分子只有一条肽链组成的蛋白质必须具备三级结构才有生物活性，多肽链蛋白中的每条肽链若单独存在，纵使具有三级结构也无生物活性，只有整个分子具有完整四级才有生物活性。,三级结构:,核糖核酸酶三级结构示意图,(三)四级结构（Quatermary

24、structure),1、定义：指由相同或不同的称作亚基（subunit）的亚单位按照一定排布方式聚合而成的蛋白质结构，维持四级结构稳定的作用力是疏水键、离子键、氢键、范德华力。亚基本身都具有球状三级结构，一般只包含一条多肽链，也有的由二条或二条以上由二硫键连接的肽链组成。,2、血红蛋白的四级结构：,亚基的数目4条 种类2种亚基的立体分布球形亚基的相互作用次级键,血红蛋白,亚基单独没有生物功能四亚基两两相同，分别称为1、2、1、2；,血红蛋白四级结构,每条链都以非共价键与一个血红素辅基相连,卟啉铁,三、维系蛋白质的结构的作用力,一级结构：肽键、二硫键（都属于共价键）二级结构：氢键（主链上C=O

25、和NH之间形成）三、四级结构：二硫键、次级键（氢键、疏水键、疏水键、离子键、范得华力、配位键）,键 能肽键 二硫键离子键 氢键疏水键 范德华力,数量巨大,维持蛋白质分子构象的作用力,多肽链,第六节 蛋白质分子结构与功能关系（研究热点）,一、蛋白质的一级结构与功能的关系（一）一级结构的种属差异与分子进化 同源蛋白质：指不同有机体中实现同一功能的蛋白质 不变残基、可变残基 顺序同源性：同源蛋白质中氨基酸序列中的这种相似性。例如：胰岛素和细胞色素C 蛋白质的进化 构建系统进化树,不同生物与人的Cytc的AA差异数目,生物 与人不同的AA数目黑猩猩 0恒河猴 1兔 9袋鼠 10牛、猪、羊、狗 11马

26、12鸡、火鸡 13响尾蛇 14海龟 15金枪鱼 21角饺 23小蝇 25蛾 31小麦 35粗早链孢霉 43酵母 44,不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基,35个不变的AA残基，是Cyt C 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；有的可能参与电子传递；有的可能参与“识别”并结合细胞色素还原酶和氧化酶。,真菌,两栖类,植物,哺乳动物,鸟类,昆虫,爬行类,细胞色素C的进化系统树,（二）一级结构的变异与分子病,血红蛋白的一级结构变化而引起镰刀型贫血病,镰刀状贫血病血液中大量出现镰刀红细胞，患者因此缺氧窒息,正常细胞 镰刀形细胞,它是最早认识的一种分子病。流行于非洲，死亡率极高，大

27、部分患者童年时就夭折，活过童年的寿命也不长，它是由于遗传基因突变导致血红蛋白分子结构的突变。,The elongated cells tend to block capillaries,causing inflammation and considerable pain,正常型-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys-链 谷氨酸镰刀型-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys-链 缬氨酸,谷氨酸（极性）缬氨酸（非极性）,球状为何变为镰刀形？由于缬氨酸上的非极性基团与相邻非极性基团间在疏水力作用下相互靠拢，并引发所在链扭曲为束状，整个蛋白质由球状变为镰刀形，与氧结合

28、功能丧失，导致病人窒息甚至死亡，但病人可抗非洲疟疾。,肌红蛋白 血红蛋白 血红蛋白氨基酸序列大不相同，功能相似（载氧），空间结构相似说明空间构象决定功能,二、空间结构与功能的关系（一）蛋白质的功能取决于天然的空间构象,例如：核糖核酸酶,功能恢复,天然构象,无规线团,天然构象,Dialysis,8 mol/L Urea and-mercapotoethanol,变性,复性,证明了蛋白质的功能取决于特定的天然构象，而规定其构象所需要的信息包含在它的氨基酸序列。,猪胰岛素原激活形成胰岛素示意图,（二）变构效应（别构效应）,例如：以血红蛋白的载氧气过程说明蛋白质构象发生变化与功能的关系,定义：蛋白质在

29、表现功能的过程中构象发生变化的 现象,血中氧分子的运送,(R)relaxed state（氧合血红蛋白）,(T)tense state（脱氧血红蛋白构象）,(R)relaxed state,(T)tense state,血中氧分子的运送,静脉,动脉,环境氧高时Hb 快速吸收氧分子,环境氧低时Hb 迅速释放氧分子,释放氧分子后 Hb变回 T state,血红蛋白输氧功能和构象变化,血红蛋白和肌红蛋白的氧合曲线,0 20 40 60 80 100,双曲线,氧饱和度（Y）：指氧合血红蛋白的数量对血红 蛋白总量的百分比。双曲线：表示寡聚蛋白不存在协同作用。S形曲线：表示寡聚蛋白的亚基间的协同作用。,第

30、七节 蛋白质的重要性质,一、蛋白质的相对分子质量 一般在一万至一百万道尔顿之间（1道尔顿1.6610-27千克）常用的测定方法有：超离心法、渗透压法、凝胶过滤法、SDS聚丙烯凝胶酰胺电泳等。,（1）S越大的分子其分子量就越大：40S 20S（2）沉降系数S与分子量没有正比关系。（3）沉降系数相加没有意义：两个亚基单独测定分别为20S、60S，但聚合体测定并不等于80S，20S+60S 80S,沉降速度（沉降系数）：单位（cm）离心场里的沉降速度，用S表示。一个S单位，为110-13秒,二、蛋白质的紫外吸收光谱,蛋白质在远紫外光区（200-230nm）有较大的吸收，在280nm有一特征吸收峰，可

31、利用这一特性对蛋白质进行定性定量鉴定。,三、蛋白质两性解离性质和等电点,当蛋白质溶液在某一定pH值时，使某特定蛋白质分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该蛋白质的等电点（isoelectric point，pI）。,1、蛋白质带电性的原因（酸、碱性）肽链末端的NH3+、COO侧链上还有许多可解离的基团,pI通常在 6.0 左右,a.等电点沉淀溶解度最小 问题：如何将混合液中不同等电点的蛋白质分离？调整溶液pH，使不同等电点的蛋白质在各自等电点 pI处依次沉淀下来。,2、蛋白质在pI时的性质,b.电泳带电性质的应用,原理：利用不同蛋白质在非

32、等电点时带有不同电荷，电场中的移动速度不同的分离方法。带电颗粒在电场中移动的现象叫做电泳。,平板电泳,过甲酸,蛋白质是高分子化合物，由于分子量大，在水溶液中形成的颗粒直径在1100毫微米（nm）之间。具有胶体溶液的特征：布朗运动、丁达尔现象、电泳现象、不能透过半透膜、并具有吸附能力等。,四、胶体性质,1、透析：,提取蛋白质和酶时广泛采用,（dialysis）,2、亲水胶体：,大多数球状蛋白溶于水，能形成稳定的胶体溶液。,蛋白质胶体溶液稳定的原因是什么？答案：1.同种蛋白质带有同种电荷，相互排斥；2.蛋白质颗粒表面带有很多极性基团，形成 水膜(水化层),五、沉淀作用,蛋白质在水中形成了稳定的胶体

33、，如果在蛋白质溶液中加入适当的试剂，破坏了蛋白质的水膜和电荷，则胶体就不稳定而出现沉淀。蛋白质可因加入盐、有机溶剂、重金属、某些酸等试剂，破坏胶体稳定条件，而产生沉淀。,等电点沉淀的蛋白质溶液中加入NaCl后沉淀溶解，也就是：低浓度的中性盐可增加蛋白质的溶解度盐溶 提问：原因？,b.盐溶盐析,盐溶,盐析,向蛋白质溶液中加入大量硫酸铵后蛋白质会沉淀析出提问：原因？,1、盐析（NH4）2SO4）,蛋白质分子表面的疏水区域，都聚集许多水分子，高浓度盐使得水分子被抽出，暴露出的疏水性区域相互结合，形成沉淀。,有机熔剂引起蛋白质沉淀的原因：改变了介质的介电常数，水是高介电常数（20，80），有机溶剂的低

34、介电常数（20，甲醇33，乙醇24）介电常数的降低增加了两个相反电荷之间的吸引力，促进蛋白质的聚集和沉淀。有机溶剂与蛋白质争夺水化膜，即作为脱水剂，破坏蛋白质分子周围的水化层，导致蛋白质沉淀析出。,2、有机溶剂,4、生物碱试剂 如：苦味酸，三氯乙酸，丹宁酸等生物碱试剂，可与蛋白质中带正电荷的基团生成不溶性的盐而析出。,3、重金属离子重金属离子可与蛋白质中带负电荷的基团形成不易溶解的盐而沉淀。,六、蛋白质的变性与复性,（一）变性作用（denaturation）1、定义：天然蛋白质因受到物理和化学的因素影响，使蛋白质严格的空间结构受到破坏，（但不包括肽键的裂解），从而引起蛋白质若干理化性质和生物学

35、性质的改变，这种现象称为蛋白质变性作用。,2、变性因素a.物理因素加热（70100）、剧烈振荡或搅拌 例如：卤水（少量MgCl2）豆腐、煎炒烹炸紫外线、X射线、超声波 例如：皮肤粗糙、白内障、杀菌,b.化学因素强酸、强碱、尿素、胍、去污剂、甲醛、重金属盐、三氯醋酸、磷钨酸、苦味酸、浓乙醇。例如：胃酸、硫酸铜杀菌、烈酒,3、蛋白质变性的特征 生物学特性改变：丧失其生物活性，如酶失去催化活性，血红蛋白丧失载氧能力，调节蛋白丧失其调节功能 理化性质的改变：溶解度降低，粘度增大，扩散系数变小（易沉淀）。分子形状改变，结晶能力丧失。生化性质改变：某些原来埋藏在蛋白质分子内部的疏水侧链基团暴露于变性蛋白质

36、表面，导致光学性质的变化。分子结构松散，伸展，易为蛋白质水解酶水解。,吴宪提出蛋白质变性学说蛋白质变性的实质：蛋白质变性是由于蛋白质分子内部的结构发生改变而引起的，变性因素破坏了氢键等次级键，使蛋白质从原来有秩序的卷曲紧密结构变为无序的松散伸展状的结构，从而导致生物活性的丧失及物理化学性质的异常变化。二级、三级以上的高级结构发生巨大改变或破坏，致使蛋白质分子表面的结构发生变化，亲水基团相对减少，原来埋藏在分子内部的疏水基团大量暴露在分子表面，使蛋白质颗粒失去水化层，易引起分子间聚集沉淀。,（二）复性（renaturation）,去除变性因素后，变性蛋白恢复原来的空间结构，恢复生物活性的现象。本

37、质 一级结构决定高级结构提问：是否所有的蛋白质变性都是可逆的？为什么？理论上可以，但很难使外界因素完全复原,定义：变性的蛋白质恢复其天然活性的现象,第八节 蛋白质分类,根据蛋白质分子形状分：球状蛋白质；纤维状蛋白质根据蛋白质分子组成分为：简单蛋白质；结合蛋白质,简单蛋白质分类,结合蛋白质分类,1、糖蛋白质（glycoprotein）：由蛋白质与糖共价结合而成，广泛存在。,具有酶或激素活性的糖蛋白：酵母蔗糖酶，核糖核酸酶B，促性腺激素，促卵泡激素。具有转运金属和激素作用的糖蛋白：转铁蛋白，甲状腺素结合蛋白。参与血液凝固作用的糖蛋白：凝血酶系，纤维蛋白等作为保护剂和润滑剂的糖蛋白：粘蛋白，免疫球蛋

38、白，抗冻蛋白等。参与细胞与组织结构：胶原，纤粘蛋白等在细胞识别中：包括细胞间粘着，细胞和间质的粘着，精细胞，与卵细胞的相互识别，病原体与寄主细胞之间的识别，胞外信号与质膜受体间的相互作用。,2、脂蛋白（lipoprotein）,蛋白质+脂质广泛存在于生物膜中，通过次级键与脂质相结合，有些脂蛋白中含有共价结合的脂酰基。动物血浆中的载脂蛋白，是脂类的载体。血液中游离脂肪酸+清蛋白 输送全身 三酰甘油、胆固醇、磷脂+球蛋白 脂蛋白复合物血浆脂蛋白是由蛋白质、磷脂、胆固醇脂、胆固醇和三酰甘油所组成的复合物，复合物中含三酰甘油多者密度低，少者密度高。,按密度大小将血浆脂蛋白分为：密度/g/ml 三酰甘油

39、 乳糜微粒 CM 0.95 88极低密度脂蛋白 VLDL 0.951.006 55低密度脂蛋白 LDL 1.0061.063 8高密度脂蛋白 HDL 1.0631.210 10,3、色蛋白（chromoprotein）蛋白质与色素辅基的结合物血红蛋白=珠蛋白+血红素（铁卟啉）（金属蛋白）色蛋白有的含类胡萝卜素，金属离子，兼属脂蛋白。4、核蛋白（nucleoprotein）蛋白质+核酸 如：病毒，染色质，核糖体,5、磷蛋白（phosphoprotein）磷蛋白的Ser，Thr等残基上共价结合许多磷酸基团胃蛋白酶 6、金属蛋白（metalloprotein）蛋白质与金属离子的结合物含Fe蛋白：铁硫蛋白，铁氧还蛋白，细胞色素含Cu蛋白：血浆铜蓝蛋白，细胞色素氧化酶含Zn蛋白，羧肽酶，碳酸酐酶含Mo蛋白，固N酶，硝酸还原酶含Ca蛋白，肌浆钙蛋白，嗜热菌蛋白酶。,