1蛋白质(2)

null基础医学概论（二）基础医学概论（二）主讲教师：黄慧聪 副教授 办公室： 7A-227室 电话： 86689860 E-mail: hhc@wzmc.edu.cn null生物体？一、蛋白质的化学组成 二、蛋白质的分子结构 三、蛋白质的性质 一、蛋白质的化学组成 二、蛋白质的分子结构 三、蛋白质的性质 蛋白质的结构与功能 组成蛋白质的元素 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 。一、蛋白质的化学组成 蛋白质元素组成的特点 蛋白质元素组成的特点由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量： 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16％。 100克样品中蛋白质的含量 ( g % ) = 每克样品含氮克数× 6.25×1001/16%(一) 氨基酸 —— 组成蛋白质的基本单位(一) 氨基酸 —— 组成蛋白质的基本单位存在自然界中的氨基酸有300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）。1、氨基酸的结构通式1、氨基酸的结构通式2、氨基酸的分类R基团不带电荷或极性极微弱的属于非极性疏水性氨基酸。它们的R基团具有疏水性。 氨基酸的R基团带电荷或有极性的属于极性氨基酸，它们又可分为： 组成蛋白质的氨基酸按其α-碳原子上侧链R的结构分为20种，按R的结构和极性的不同可以分为：2、氨基酸的分类null (1)极性中性氨基酸：R基团有极性，但不解离，或仅极弱地解离，它们的R基团有亲水性。 (2)酸性氨基酸：R基团有极性，且解离，在中性溶液中显酸性，亲水性强。 (3)碱性氨基酸：R基团有极性，且解离，在中性溶液中显碱性，亲水性强。null几种特殊氨基酸 脯氨酸 （亚氨基酸）null 半胱氨酸 胱氨酸（二）氨基酸在蛋白质分子中的连接方式（二）氨基酸在蛋白质分子中的连接方式* 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。1、肽键和多肽链null+甘氨酰甘氨酸肽键null氨基酸之间通过肽键连接形成的链称肽链。 N端氨基酸残基氨基酸残基C端肽链书写方式：N端→C端 肽链有链状、环状和分支状。 null* 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)。nullN末端C末端牛核糖核酸酶2、几种生物活性肽2、几种生物活性肽谷胱甘肽(glutathione, GSH)nullGSH过氧化物酶 GSH还原酶NADPH+H+ NADP+ 二、蛋白质的分子结构二、蛋白质的分子结构蛋白质是由一条或多条多肽(polypeptide)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。 蛋白质分子量变化范围很大, 从大约6000到1000000道尔顿甚至更大。 蛋白质与多肽的主要差别：分子量，空间结构蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)null 蛋白质的一级结构又称初级结构，二级结构、三级结构、四级结构的三度空间排列称蛋白质的空间结构、高级结构、三维结构或构象。 1、蛋白质一级结构1、蛋白质一级结构蛋白质的一级结构(Primary structure)是指组成蛋白质的多肽链的氨基酸残基的排列顺序。 它是蛋白质生物功能的基础。一级结构与分子病例：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”。一级结构与分子病nullnull2、蛋白质二级结构2、蛋白质二级结构蛋白质的二级(Secondary)结构是指多肽链的主链骨架的局部空间结构。（空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠）。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。 主要有-螺旋、-折叠、-转角或无规则卷曲。-螺旋-螺旋螺旋走向，稳定以氢键连接，氢键与轴平行。 侧基R伸向螺旋外侧。 棒状结构，高度压缩，紧密排列。 规律排列 -折叠-折叠-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿桩折叠构象。 -折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。nullnull疯牛病中的蛋白质构象改变 疯牛病是由朊病毒蛋白(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α-螺旋，称为PrPc。 PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc，从而致病。-转角-转角-转角也称-回折或发夹结构，存在于球状蛋白中。 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。无规卷曲(random coil) 无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构，肽链中肽键平面不规则排列，属于松散的无规卷曲。 无规卷曲(random coil)null 随着蛋白质化学研究的进展，越来越多的人认为在二级结构和三级结构之间应加入超二级结构和结构域这两个层次，所以蛋白质的结构层次为：一级结构二级结构超二级结构结构域三级结构四级结构3、蛋白质的三级结构3、蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构(Tertiary Structure)是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的特征三维结构。 维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。4、蛋白质的四级结构4、蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构(Quaternary Structure)是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。 这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位Subunit，它一般由一条肽链构成，无生理活性； 维持亚基之间的化学键主要是疏水力。 由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；nullnull三、蛋白质的性质三、蛋白质的性质1、蛋白质的两性解离和等电点 蛋白质与多肽一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。 在电场中，如果蛋白质分子所带正电荷多于负电荷，净电荷为正，则向负电极移动，反之，净电荷为负，向正极移动，这种泳动现象称电泳。 蛋白质在等电点PH条件下，不发生电泳现象，利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离纯化。null两性解离：等电点PI是指AA分子所带的净电荷为零（即分子内正电＝负电）时溶液的PH值。 　　PH 1 7 10 　净电荷 +1 0 -1 　 正离子 两性离子 负离子 　 等电点PInullPI的用途：分离、纯化和鉴定蛋白质制剂、AA制剂，在药物使用上可改变PI方法延长疗效。 当PH＝PI时： （1）带净电＝0，电场上不移动，导电性最小。 （2）溶解度最小，最易沉淀，粘度最小。 2、蛋白质的胶体性质2、蛋白质的胶体性质这是蛋白质特有的性质。 由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎运动等。 由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去3、蛋白质的沉淀作用3、蛋白质的沉淀作用蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。 改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶解性质 在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。 蛋白质的沉淀分为可逆沉淀和不可逆沉淀。null可逆沉淀 在温和条件下，通过改变溶液的pH或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离。 在沉淀过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液，所以这种沉淀又称为非变性沉淀。 可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等。null不可逆沉淀 在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。 由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。 如加热沉淀、强酸碱沉淀、重金属盐沉淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。4、蛋白质的变性与复性4、蛋白质的变性与复性天然蛋白质因受物理或化学因素的影响，分子构象发生变化，致使蛋白质的理化性质和生物学功能随之发生变化，但一级结构未遭破坏，这种现象称为变性作用。 变性后的蛋白质称为变性蛋白。 导致蛋白质变性的因素：热、紫外光、激烈的搅拌以及强酸和强碱等。 类型：不可逆变性、可逆变性（可复性）null变性的蛋白质只要一级结构仍完好，可在一定条件下恢复其空间结构，随之理化性质和生物学性质也重现，称为复性。5、蛋白质的凝固5、蛋白质的凝固* 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。 变性的蛋白质不一定沉淀，沉淀的蛋白质不一定变性，沉淀的变性蛋白质也不一定凝固。 （只是在程度上有加）6、蛋白质的紫外吸收和呈色反应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，因此可作蛋白质定量测定。6、蛋白质的紫外吸收和呈色反应蛋白质的呈色反应⒈茚三酮反应 蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。 ⒉双缩脲反应 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。蛋白质的呈色反应null3.考马斯亮蓝反应 G－250染料在酸性条件下和蛋白质结合形成蓝色物质，波长由465nm变成595nm。可进行定量检测。蛋白质小结蛋白质小结1、蛋白质的化学组成与基本结构单位 ---氨基酸结构特点 2、蛋白质的分子结构 3、蛋白质的理化性质（变性、复性）