生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能

1、制作：李志紅董彩虹肖方祥盛德喬,生物化學(xué)教學(xué)課件,緒 論,Anything more than an extremely superficial comprehension of life demands a knowledge of biochemistry.,,,生物化學(xué)(Biochemistry)：生命的化學(xué),在分子水平探討生命的本質(zhì)。研究對(duì)象：生物。生物化學(xué)的主要任務(wù)是闡述活細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞間的化學(xué)反應(yīng)及其與生命

2、活動(dòng)的關(guān)系。主要內(nèi)容:1、研究生物分子的結(jié)構(gòu)及功能。 生物大分子是由某些基本單位按一定順序和方式連接所形成的多聚體（polymer），M一般大于104。包括蛋白質(zhì)、核酸、脂類及糖等。2、新陳代謝及其調(diào)節(jié)。3、遺傳信息的貯存、傳遞、表達(dá)及調(diào)控（分子生物學(xué)）。,,,人類基因組計(jì)劃（human genome project）：美國(guó)Renato Dulbecco在1985年提出,美國(guó)政府1990年10 月正式啟動(dòng),耗資30 億

3、美元，旨在畫出一張人體地圖,找到46 條染色體上30 億個(gè)堿基對(duì)約10 萬(wàn)個(gè)基因的準(zhǔn)確位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面認(rèn)識(shí)自己。是生命科學(xué)領(lǐng)域有史以來(lái)最寵大的全球性研究計(jì)劃， “生命登月計(jì)劃”。2000年6 月26日,克林頓親自在白宮發(fā)表了人類基因密碼組合草圖。后基因組計(jì)劃將進(jìn)一步深入研究各種基因的功能與調(diào)節(jié)。拿著基因組圖譜去看??；10年內(nèi)基因檢測(cè)會(huì)成為例行手段；基因療法會(huì)成為常規(guī)療法。 基因產(chǎn)業(yè)、基因

4、資源腦黃金、腦白金基因營(yíng)養(yǎng)：核酸營(yíng)養(yǎng),,,中國(guó)近代生物化學(xué)的發(fā)展?吳憲與汪猷、張昌潁等人一起完成了蛋白質(zhì)變性理論、血液生化檢測(cè)和免疫化學(xué)等一系列有重大影響的研究，成為我國(guó)生物化學(xué)界的先驅(qū)。? 1965年，我國(guó)首次人工合成了結(jié)晶牛胰島素。? 1981年又成功合成了酵母丙氨酰tRNA。?本世紀(jì)末我國(guó)參與了人類基因組計(jì)劃。,,,生物化學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)1 、All disease has a biochemical basis.2

5、 、Biochemical studies contribute to diagnosis,prognosis and treatment.3、 Many biochemistry studies illuminate disease mechanisms and disease inspire research in specific area of biochemistry。,,,總目錄,第一篇 生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能第二篇

6、 物質(zhì)代謝及其調(diào)節(jié)第三篇 基因信息的傳遞第四篇 專題篇,,,第一編 生物大分子結(jié)構(gòu)與功能,第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二章 核酸的結(jié)構(gòu)與功能第三章 酶,,,第一章 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能,第一節(jié) 氨基酸與多肽第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)及分離純化,,,蛋白質(zhì)的元素組成,C 50~55%

7、 H 6~7%O 19~24%N 13~19%S 0~4%有些蛋白質(zhì)還含有P、Fe、Cu、Mn、Zn、Se等。各種蛋白質(zhì)含氮量接近，平均為16%。 1克氮相當(dāng)于6.25克蛋白質(zhì)為測(cè)定樣品中蛋白質(zhì)含量的依據(jù)。,,,第一節(jié) 氨基酸與多肽,一、氨基酸及其分類組成蛋白質(zhì)的20種氨基酸均為L(zhǎng)-α-氨基酸,,,20種氨基酸按側(cè)鏈R的理化性質(zhì)分為4類：,1、非

8、極性疏水性氨基酸,,,,,,2、極性中性氨基酸,,,,,,,,3、酸性氨基酸,,,4、堿性氨基酸,,,?人體必需氨基酸有八種： Met Trp Lys Val Ile Leu Phe Thr “假 設(shè) 來(lái) 借 一 兩 本 書”?脯氨酸為亞氨基酸。,?半胱氨酸（Cys）常以胱氨酸的形式存在,,,二、肽鍵與肽鏈,,,寡肽(oligo peptide)多肽(poly pepti

9、de)氨基酸殘基(reside):主鏈、側(cè)鏈氨基末端(amino terminal)或N末端羧基末端（carboxyl terminal）或C末端,,,三、重要的多肽,1、谷胱甘肽（Glutathione，γ-GSH） 谷氨酰半胱氨酰甘氨酸,,,GSH具有重要的功能：,1、解毒功能：與重金屬離子、環(huán)氧化物（致癌物）結(jié)合排出體外。2、維持紅細(xì)胞膜的完整性。3、參與高鐵血紅蛋白的還原

10、作用。4、促進(jìn)鐵的吸收。,,,2、多肽類激素：促甲狀腺素釋放激素。3、多肽類抗生素：短桿菌肽4、酪蛋白磷肽（促進(jìn)鈣吸收劑 CPP）CPP分子中具有絲氨酸磷酸化結(jié)構(gòu)，腸道內(nèi)有鈣能與CPP上的磷結(jié)合使之成為可溶性鈣，利于小腸對(duì)其吸收。,,,蛋白質(zhì)的分類,按組成分類:單純蛋白質(zhì):如血清清蛋白結(jié)合蛋白質(zhì):核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、金屬蛋白、色蛋白。按溶解度分類：清蛋白、球蛋白、谷蛋白、醇溶谷蛋白、硬蛋白、組蛋白、精蛋白。

11、按分子形狀分類：纖維狀蛋白質(zhì)：分子構(gòu)象呈纖維形，長(zhǎng)/短軸之比大于10，多為結(jié)構(gòu) 蛋白，難溶于水。球狀蛋白質(zhì)：近似球形或橢圓形，多數(shù)可溶于水或鹽溶液。,,,第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),一、蛋白質(zhì)分子中的非共價(jià)鍵。1、氫鍵 如水分子,,,2、疏水鍵,,,3、離子鍵另外還有二硫鍵。,,,二、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（Primary Structure）,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。1954年英國(guó)生化學(xué)家Sang

12、er報(bào)道了胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu)，是世界上第一例確定一級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。Sanger由此1958年獲Nobel 化學(xué)獎(jiǎng)。1965年我國(guó)科學(xué)家完成了結(jié)晶牛胰島素的合成，是世界上第一例人工合成蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)由遺傳信息決定，其一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)，一級(jí)結(jié)構(gòu)是基本結(jié)構(gòu)。但一級(jí)結(jié)構(gòu)并不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。,,,蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定的意義許多先天性疾病是由于某一重要的蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生了差錯(cuò)引起的。如血紅蛋白β亞基6 位Glu被

13、Val代替（基因突變），即表現(xiàn)為鐮刀狀貧血，為世上最常見的血紅蛋白病。若β亞基6位Glu被Lys取代引起另一類貧血：血紅蛋白C病。比較不同生物細(xì)胞色素C的一級(jí)結(jié)構(gòu)可以幫助了解物種間的進(jìn)化關(guān)系，物種間越接近，則細(xì)胞色素C的一級(jí)結(jié)構(gòu)越相似。,,,三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondary structure）,二級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈中各原子在局部空間或一段肽鏈的氨基酸殘基的空間排布方式。為主鏈構(gòu)象，不涉及側(cè)鏈構(gòu)象。,,,肽單元（peptide

14、unit）或肽鍵平面：1925年L.Pauling和R.B.Corey等用X線衍射分析肽鍵的C—N鍵長(zhǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)其鍵長(zhǎng)為0.132nm,不同于C—N單鍵鍵長(zhǎng)0.149nm,也不同于C=N雙鍵鍵長(zhǎng)0.127nm.介于二者之間,故其有一定程度的雙鍵性能,C與N不能以C—N為軸心自由旋轉(zhuǎn)。參與肽鍵的6 個(gè)原子Cα1、C、O、N、H、 Cα2 被約束于一個(gè)平面上，稱為肽鍵平面，為形成二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。,,,蛋白質(zhì)α螺旋結(jié)構(gòu)(α-helix),Paul

15、ing and Corey提出。右手螺旋(順時(shí)針)。肽鏈的主鏈形成緊密的螺旋,側(cè)鏈伸向外側(cè)，每一圈包含3.6個(gè)氨基酸殘基,每個(gè)殘基跨距為0.15nm,螺旋上升一圈的距離(螺距)為3.6×0.15=0.54nm.螺旋通過(guò)氫鍵維持穩(wěn)定。第一個(gè)肽鍵的NH和第四個(gè)肽鍵的CO形成氫鍵,第n個(gè)肽鍵的NH和第n+3個(gè)肽鍵的CO形成氫鍵。,,,α螺旋結(jié)構(gòu)形成的限制因素:,凡是有Pro存在的地方,不能形成。因Pro形成的肽鍵N原子上沒有H

16、,不可能形成氫鍵。靜電斥力。若一段肽鏈有多個(gè)Glu或Asp相鄰,則因pH=7.0時(shí)都帶負(fù)電荷,防礙α螺旋的形成;同樣多個(gè)堿性氨基酸殘基在一段肽段內(nèi),正電荷相斥,也防礙α螺旋的形成。位阻。如Asn、Leu側(cè)鏈很大，防礙α螺旋的形成。,,,β—折疊（β-pleated sheet）,平行式,N端,N端,,,反平行式,N端,C端,β—折疊靠不同肽鍵之間的肽鍵上CO與NH形成氫鍵而得以穩(wěn)定。反平行式比平行式穩(wěn)定。,,,β—轉(zhuǎn)角（β -tu

17、rn）： β—折疊反平行式的轉(zhuǎn)折處。第一個(gè)殘基的C=O與第四個(gè)殘基的NH形成氫鍵。無(wú)規(guī)卷曲（random coil ）：沒有確定的規(guī)律性。,,,模序（motif）：蛋白質(zhì)分子中，二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成 一個(gè)有特殊功能的空間結(jié)構(gòu)。如鈣結(jié)合蛋白中的結(jié)合鈣離子的模序和鋅指結(jié)構(gòu)。,,鈣結(jié)合蛋白中的結(jié)合鈣離子的模序,,,蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的正確形成除一級(jí)結(jié)構(gòu)為決定因素外，還需要一類稱為分子伴侶（chape

18、ron）的蛋白質(zhì)參加。分子伴侶可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確的折疊；也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。分子伴侶對(duì)二硫鍵的形成起重要作用。,,,,蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)（teritary stucture）,三級(jí)結(jié)構(gòu):整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置,即整條肽鏈的三維構(gòu)象。結(jié)構(gòu)域:在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中形成一緊密的結(jié)構(gòu),具有特殊的功能,多為蛋白質(zhì)的活性部位。有的蛋白質(zhì)分子有一個(gè)結(jié)構(gòu)域,有的有多個(gè)，如纖連蛋白含有6

19、個(gè)結(jié)構(gòu)域。維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力為側(cè)鏈間的相互作用:氫鍵、離子鍵、疏水鍵及二硫鍵。,,,,,蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure）,四級(jí)結(jié)構(gòu)：各亞基的空間排布。亞基（subunit）：有的蛋白質(zhì)分子由兩條以上的肽鏈通過(guò)非共價(jià)鍵相連聚合而成，每條多肽鏈稱為一個(gè)亞基。維持四級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素為各亞基之間的作用力如氫鍵、離子鍵、疏水鍵。含有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，單獨(dú)的亞基一般沒有生物學(xué)功能，只有完整的四級(jí)結(jié)構(gòu)

20、才有生物學(xué)功能。,,,,,第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,一、一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ) 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)，一級(jí)結(jié)構(gòu)是基本結(jié)構(gòu)。Anfinsen在研究核糖核酸酶時(shí)發(fā)現(xiàn)。,,,天然狀態(tài),,,無(wú)活性,天然狀態(tài),_,,,二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系肌紅蛋白（Myoglobin） Mb存在于肌肉中，心肌含量特別豐富。是分子量為16700的小分子球狀蛋白質(zhì)，由153個(gè)氨基酸殘基及一個(gè)血紅素組成。五十年代，英國(guó)科學(xué)

21、家John Kendrew和Perutz 用X衍射對(duì)抹香鯨肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)研究獲得成功 ，是第一個(gè)獲得完整構(gòu)象的蛋白質(zhì)。它有8段α螺旋結(jié)構(gòu),A、B、C、D、E、F、G、H。整條肽鏈折疊成緊密球狀分子，疏水側(cè)鏈大都在分子內(nèi)部，極性帶電荷的則在分子表面，因此水溶性好。1962年Kendrew和Perutz 由于測(cè)定了肌紅蛋白及血紅蛋白的高級(jí)結(jié)構(gòu)而獲Nobel化學(xué)獎(jiǎng)。,,,,Mb分子內(nèi)部有一個(gè)口袋形空穴，血紅素居于其中 。血紅素是血紅蛋

22、白及細(xì)胞色素等的輔基,具有重要的生理功能。 血紅素是含鐵的卟啉化合物，卟啉由四個(gè)吡咯環(huán)組成，鐵原子位于卟啉環(huán)的中央，F(xiàn)e2+有6個(gè)配位鍵，其中4 個(gè)和吡咯環(huán)的N配位結(jié)合，1個(gè)與Mb93位（F8）His結(jié)合，氧與Fe2+形成第6 個(gè)配位鍵，接近64位E7His。,,,,,分子中有一口袋形空穴,血紅素居于此空穴中,鐵卟啉上的兩個(gè)丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上有正電荷相連,肽鍵中的His又與Fe2+形成配位結(jié)合,故血紅素在此

23、空穴中保持穩(wěn)定.,血紅素平面,,,二、血紅蛋白(Hemoglobin),血紅蛋白（Hb）由四個(gè)亞基(珠蛋白和血紅素)組成。成人紅細(xì)胞中主要為HbA1(α2β2),其中α鏈141aa, β鏈146aa,各帶有一個(gè)血紅素與O2結(jié)合所以一分子Hb能與4分子O2結(jié)合。不同發(fā)育階段α鏈相同, β鏈不同，胎兒期為αγ， 胚胎期為αε。Mb與Hb的氧飽和曲線 Hb氧飽和曲線為S形,Mb為直角雙曲線。,,,說(shuō)明Mb對(duì)氧有很強(qiáng)的親和力，在體內(nèi)

24、毛細(xì)血管中氧分壓大于4KPa(30mmHg),組織中Mb幾乎全與O2結(jié)合而達(dá)到飽和,只有細(xì)胞內(nèi)氧耗很大而使PO2下降到很低時(shí), Mb才釋放其中的氧,故組織中的肌紅蛋白是很好的儲(chǔ)氧物質(zhì)。,,Mb 的P50=0.13KPa(1mmHg),,,,,Hb:Hb與O2結(jié)合的S型曲線提示其4 個(gè)亞基與4 個(gè)O2結(jié)合時(shí)平衡常數(shù)不同。,K1＜ K2 =K3＜ K4,協(xié)同效應(yīng):一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后,能影響此寡聚體中一亞基與配體的結(jié)合能力。正協(xié)同效應(yīng)

25、、負(fù)協(xié)同效應(yīng).,,,,Perutz等利用X線衍射分析了Hb和氧合Hb的三維結(jié)構(gòu)圖譜，解釋了正協(xié)同效應(yīng)。未結(jié)合O2時(shí)，Hb結(jié)構(gòu)緊密，稱為緊張態(tài)（T態(tài)），T態(tài)Hb與O2親和力小；結(jié)合O2 后，結(jié)構(gòu)變得相對(duì)松弛，稱為松弛態(tài)（R態(tài)）。變構(gòu)效應(yīng)（allosteric effect）：一個(gè)蛋白質(zhì)與它的配體或其它蛋白質(zhì)結(jié)合后，蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生變化，使它更適合于功能需要。小分子O2稱為變構(gòu)劑。,,,,,,,,Bohr效應(yīng)：1904年Christian

26、 Bohr發(fā)現(xiàn)Hb與O2的結(jié)合也受CO2及pH影響。PCO2升高時(shí)， Hb與O2的結(jié)合降低，酸性溶液中Hb與O2的親合力也降低，氧解離曲線右移。故PCO2升高實(shí)際上是pH下降影響Hb。pH降低，即溶液中H+濃度升高，使-NH2及咪唑基等質(zhì)子化，有利于鹽鍵的形成，使Hb結(jié)構(gòu)趨向緊密，從而降低Hb與O2親和力，Mb沒有四級(jí)結(jié)構(gòu)也就沒有Bohr效應(yīng)。Bohr效應(yīng)使Hb運(yùn)輸O2效率更為提高。肺部呼出CO2，PCO2下降，Hb與O2親和力

27、加強(qiáng)，利于結(jié)合更多氧輸入體內(nèi)。當(dāng)血液流經(jīng)組織時(shí)，CO2自組織進(jìn)入血液，PCO2升高，pH下降，Hb與O2親和力減弱，有利于O2釋放入組織。,,,第三節(jié) 纖維狀蛋白質(zhì),纖維狀蛋白質(zhì)都是由幾條肽鏈絞合而成，難溶于水，如膠原蛋白、毛發(fā)中的角蛋白、彈性蛋白。主要功能是提供堅(jiān)實(shí)的支架，連接各細(xì)胞、組織、器官。一、膠原蛋白（Collagen） 組織中膠原蛋白及彈性蛋白含量（占蛋白質(zhì)總量百分比）,,,氨基酸組成特點(diǎn):Gly占1/3,脯氨酸和羥脯

28、氨酸占1/5以上,Tyr含量少,Trp、Cys缺乏，為營(yíng)養(yǎng)不完全氨基酸。氨基酸序列及分型：膠原蛋白微溫酸溶液超速離心后可得3 個(gè)組分αβγ. α組分是膠原蛋白分子中多肽鏈的基本單位.2個(gè)α 組分交聯(lián)成二聚體即為β組分,3聚體為γ組分, α 組分又有數(shù)種α 鏈,其氨基酸組成不同,但肽鏈長(zhǎng)度近于相同, α1 、α2 等。原膠原（Tropocollogen）：3條α 鏈絞合一起，3條α 鏈可以相同，也可以不同。不同類有膠原由于其α 鏈的氨

29、基酸組成及含糖量不同而性能不同。膠原蛋白分子中（Gly—Pro—Y）200　（Gly—X—Hyp）200膠原纖維：電鏡下可見原膠原有規(guī)律地排列成原纖維。如Ⅰ型原膠原由三條長(zhǎng)肽鏈相互盤繞成右手螺旋,每條長(zhǎng)肽鏈本身為左手螺旋.其穩(wěn)定與其一級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān).原膠原的α鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)中96%屬(Gly—X—Y）n，其中，X常為Pro，Y常為Hyp，在三鏈超螺旋中，Gly殘基在超螺旋內(nèi)側(cè)，Gly側(cè)鏈為H，故三鏈排列緊密。,,,除了有Van der w

30、aals 之外，GlyNH和鄰近鏈CO形成氫鍵，有賴于大量無(wú)側(cè)鏈的Gly存在于內(nèi)側(cè)，才能形成緊密的構(gòu)象。膠原蛋白合成后還受到一系列修飾。如脯氨酸及賴氨酸羥化為羥脯氨酸和羥賴氨酸，羥化反應(yīng)以維生素C為輔因子；賴 氨酸殘基的ε氨基在賴氨酰氧化酶的催化下,可氧化成醛基,此醛基可與鄰近的賴氨酸氨基或羥賴氨酸的羥基縮合,形成共價(jià)鍵穩(wěn)定原纖維的結(jié)構(gòu).因?yàn)榱u化酶需要VC,故VC缺乏時(shí)此類穩(wěn)定 結(jié)構(gòu)的共價(jià)鍵不能形成,以致發(fā)生牙齦出血,創(chuàng)傷不易愈合等病

31、變.,,,二、彈性蛋白分布：富有彈性的組織，如肺、大動(dòng)脈等。初合成時(shí)為水溶性單體稱為原彈性蛋白。原彈性蛋白從細(xì)胞分泌出來(lái)后，Lys的εNH2受賴氨酰氧化酶催化而氧化脫氨生成醛基.3個(gè)Lys衍生的醛基與1 個(gè)Lys的εNH2縮合形成十字架樣的特殊交聯(lián),使彈性蛋白卷曲而具有彈性.交聯(lián)后極穩(wěn)定,極難溶解.三、角蛋白毛發(fā)、指甲、羽毛為角蛋白。哺乳動(dòng)物角蛋白為α-角蛋白、鳥類及爬行類為β-角蛋白。 α-角蛋白富含半胱氨酸,并與鄰近的多肽鏈交

32、聯(lián),形成二硫鍵,因此α-角蛋白很難溶解,也經(jīng)受得起一定的拉力。毛料衣服易被蛀掉是由于一類蛾的幼蟲消化液中有大量巰基化合物，使二硫鍵還原成巰基，肽鏈之間的聚合被解除，肽鏈被消化。蠶絲蛋白是β折疊富含Gly、Ala、Ser。牢固但不能拉伸。,,,第四節(jié) 球狀蛋白質(zhì),一、肌紅蛋白（Myoglobin） Mb存在于肌肉中，心肌含量特別豐富。是分子量為16700的小分子球狀蛋白質(zhì)，由153個(gè)氨基酸殘基及一個(gè)血紅素組成。血紅素是血紅蛋白

33、及細(xì)胞色素等的輔基,具有重要的生理功能. 血紅素是含鐵的卟啉化合物，卟啉由四個(gè)吡咯環(huán)組成，鐵原子位于卟啉環(huán)的中央.Fe2+有6個(gè)配位鍵，其中4 個(gè)和吡咯環(huán)的N配位結(jié)合，1個(gè)與Mb93位（F8）His結(jié)合，氧與Fe2+形成第6 個(gè)配位鍵，接近64位E7His。五十年代，John Kendrew 用X衍射對(duì)抹香鯨肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)研究獲得成功 ，是第一個(gè)獲得完整構(gòu)象的蛋白質(zhì)。它有8段α螺旋結(jié)構(gòu),A、B、C、D、E、F、G、H。整條肽鏈折疊

34、成緊密球狀分子，疏水側(cè)鏈大都在分子內(nèi)部，極性帶電荷的則在分子表面，因此水溶性好。,,,第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) 及分離純化,一、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)1、兩性電離及等電點(diǎn),,,等電點(diǎn)：當(dāng)溶液在某一定pH環(huán)境中，使蛋白質(zhì)所帶正、負(fù)電荷相等，凈電荷為零，在電場(chǎng)中不向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng)。,酸性氨基酸pI＜7,堿性氨基酸pI ＞7。蛋白質(zhì)pI與所含氨基酸種類和數(shù)量有關(guān)，若蛋白質(zhì)中堿性Aa較多,其pI偏堿;如從雄性魚類精子中提取的

35、魚精蛋白含Arg多,其pI 約為12,若含酸性Aa較多,則pI偏酸。 蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)時(shí)其溶解度、導(dǎo)電性、粘度、滲透壓最小。蛋白質(zhì)等電點(diǎn)性質(zhì)為電泳分離的依據(jù).,,,2、膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)水溶液是一種比較穩(wěn)定的親水膠體，這是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)顆粒表面帶有很多極性基團(tuán)（親水基團(tuán)向外翻，疏水基團(tuán)向內(nèi)鉆），在蛋白質(zhì)顆粒外面形成一層水膜（水化層）；另外蛋白質(zhì)顆粒在非等電點(diǎn)狀態(tài)時(shí)帶的相同電荷，使蛋白質(zhì)顆粒間相互排斥，不致相互凝聚沉淀,,,3、蛋白質(zhì)變性（d

36、enaturation）在某些物理化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的非共價(jià)鍵斷裂，天然構(gòu)象破壞，從而引起理化性質(zhì)改變，生物活性喪失。蛋白質(zhì)變性后一級(jí)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化。只是空間構(gòu)象發(fā)生變化。蛋白質(zhì)變性后其溶解度降低，粘度增加，生物活性喪失，易被蛋白酶水解。變性蛋白質(zhì)不一定都沉降，沉降出的蛋白質(zhì)也不一定變性。造成蛋白質(zhì)變性的因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、重金屬鹽、乙醇、加熱、紫外線、X線等。復(fù)性：有的蛋白質(zhì)變性后，將變性劑除掉，能恢復(fù)活

37、性。,,,4、蛋白質(zhì)的紫外吸收Trp、Tyr280nm處有特征吸收峰，可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定5、蛋白質(zhì)的呈色反應(yīng)（1）茚三酮反應(yīng)（ninhydrin reaction）。（2）雙縮脲反應(yīng)（biuret reaction）。肽鍵與雙縮脲試劑反應(yīng)呈紫色。氨基酸無(wú)此反應(yīng)，可用于檢測(cè)蛋白質(zhì)水解程度。,,,二、蛋白質(zhì)的分離純化1、鹽析及丙酮 沉淀鹽析：大量中性鹽如(NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl加入蛋白質(zhì)溶液中,破壞蛋白質(zhì)在水

38、溶液中的穩(wěn)定性因素而沉淀.各種蛋白質(zhì)鹽析時(shí)需鹽濃度及pH不同.,,血清,,,,2、電泳 3、透析：根據(jù)分子量的大小，用透析袋將大、小分子物質(zhì)分開。4、層析：離子交換層析、親和層析等5、分子篩：又稱凝膠過(guò)濾層析柱內(nèi)填滿帶有小孔的顆粒，一般為葡聚糖。 6、超速離心S：?jiǎn)挝浑x心場(chǎng)的沉降速度。1S=1×10-13秒,,,,,,,三、多肽鏈中Aa順序分析,1、組成分析：蛋白質(zhì)鹽酸水解后成為個(gè)別Aa，用離子交換樹脂將各種Aa分開

39、，測(cè)其量并算出各Aa在蛋白質(zhì)中的百分組成或個(gè)數(shù)。2、N、C端標(biāo)記N端：二硝基氟苯或甲氨基萘磺酰氯 C端：羧肽酶,DNP-Aa 黃色,,,3、水解 胰蛋白酶：Lys或Arg羧基形成的肽鍵 胰凝乳蛋白酶：芳香族Aa羧基側(cè)的肽鍵 溴化腈：Met羧基側(cè)的肽鍵4、測(cè)序；Edman降解法,PITC,苯氨基硫甲酰Aa（PTC-Aa）,苯硫乙內(nèi)酰脲（PTHAa）,pH=8.3,無(wú)水HF,,,習(xí)題,1、PI為6.5的蛋白質(zhì)

40、A、在pH7的溶液中帶正電 B、在pH7的溶液中帶負(fù)電C、在pH5的溶液中帶負(fù)電 D、在pH5的溶液中為兼性離子2、多肽鏈中主鏈骨架的組成是A、NHCαCOCαNH B、CαNHCαCOCαNHC、CαCONHCαCONH D、CαCHNOCαCHNO E、CαCNHOCαCN3、下列蛋白質(zhì)通過(guò)凝膠過(guò)濾層析柱時(shí)，最先被洗脫的是：A、馬肝過(guò)氧化氫酶（Mr：247

41、500） B、Mb（Mr：68500）C、血清清蛋白（Mr：68500） D、牛β乳球蛋白(Mr:35000)E、牛胰 島素（Mr：5700）,,,4、下列哪些因素可促進(jìn)Hb轉(zhuǎn)變?yōu)镠bO2A、氧分壓增高 B、血液pH下降 C、CO2分壓增高D、血液[H+]增高 E、溫度增高5、有一含a、b、c、d四種蛋白質(zhì)混合液，它們的分子量相同，pI為5，8.6,6.8,和9.2.在pH為8.6的緩沖液中,用

42、醋酸纖維素薄膜電泳時(shí),四種蛋白質(zhì)電泳區(qū)帶的排列次序(從正極開始)是:A、a、c、b、d B、a、b、c、dC、d、b、c、a D、c、b、a、dE、b、c、d、a,,,6、具有四極結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)分子，在一級(jí)結(jié)構(gòu)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)A、只有一個(gè)N端和一個(gè)C端 B、具有一個(gè)以上N端和C端C、沒有N端和C端 D、一定有二硫鍵存在7、蛋白質(zhì)分子中不存在的氨基酸是

43、A、半胱氨酸 B、胱氨酸 C、瓜氨酸 D、精氨酸 E、羥脯氨酸答案：1、B 2、C 3、A 4、A 5、A 6、B 7、C,,,習(xí) 題某溶液中蛋白質(zhì)的百分含量為55%，此溶液的蛋白質(zhì)氮的百分濃度為A、8.8%B、8.0%C、8.4%D、9.2%E、9.6%,,,習(xí) 題,?名詞解釋肽單元 模序 蛋白質(zhì)變性分子伴侶