什么是生物化學？生物化學（biochemistry）

是研究生物體內化學分子與化學反應的科學，它主要應用化學、物理學、數學的原理和方法，在分子水平上探討生命的本質，即研究組成生物體的分子結構與功能、物質代謝與調節及遺傳信息傳遞的分子基礎與調控規律。當前第1頁\共有127頁\編于星期六\11點

一、生物化學發展簡史

（一）敘述生物化學階段(初期階段)

（

18世紀中葉-20世紀初）

主要研究生物體的化學組成當前第2頁\共有127頁\編于星期六\11點（二）動態生物化學階段(蓬勃發展階段)

（20世紀初-20世紀中葉）

發現多種激素

確定生物體內主要物質的代謝途徑

發現人類必需氨基酸、必需脂肪酸

及多種維生素

酶學研究進一步深入（三）分子生物學時期（20世紀后半葉-至今）

在營養學、內分泌學、酶學、物質代謝等方面都取得了很大的進展。例如當前第3頁\共有127頁\編于星期六\11點Watson和Crick于1953年提出DNA雙螺旋結構模型,是進入分子生物學時期的標志。

DNA克隆使基因操作無所不能基因組學及其他組學的研究當前第4頁\共有127頁\編于星期六\11點（四）、我國科學家對生物化學發展的貢獻1.古代用曲作酶催化谷物發酵2.吳憲等創立了血糖測定法，在蛋白質研究中提出了蛋白質變性學說3.1965年我國科學家首先用人工的方法合成了具有生物學活性的牛胰島素4.在酶學，蛋白質結構，生物膜結構等方面都有舉世矚目的成就5.近年來在基因方面的研究也作出了重要貢獻當前第5頁\共有127頁\編于星期六\11點日常生活中的“生化現象”1.雞蛋要煮熟了吃2.子女和父母長的很像3.通過丙氨酸氨基轉移酶（谷丙轉氨酶）的活性可以作為判斷肝臟疾病的指標4.有的人喝酒之后會出現面部發紅的現象5.各種遺傳代謝病當前第6頁\共有127頁\編于星期六\11點當前第7頁\共有127頁\編于星期六\11點二、當代生物化學研究的主要內容（一）理論１.生物大分子的結構與功能蛋白質、核酸、酶物質代謝及其調節

糖類、脂類、蛋白質；核苷酸、生物氧化3.基因信息傳遞及其調控

復制、轉錄、翻譯；基因表達調控；

基因重組與基因工程4.有關專題

肝膽生化、血液生化、信號轉導當前第8頁\共有127頁\編于星期六\11點（二）實驗

生物化學是一門實驗性基礎學科。每一項重要理論的提出，都源于實驗，又回過來指導實驗。實驗將設想上升為理論，理論又在指導實驗的同時向實驗提出新的要求。二者相輔相成，共同促進了整個學科的發展。當前第9頁\共有127頁\編于星期六\11點三、生物化學與醫學*生物化學技術是基礎醫學研究的重要手段，與醫藥衛生各學科關系密切。*生物化學理論與技術加快了臨床醫學的發展。*生物化學是多種考試的必考科目。當前第10頁\共有127頁\編于星期六\11點四、生物化學的特點概念模糊，理論抽象，代謝繁雜，內容枯燥。當前第11頁\共有127頁\編于星期六\11點

五、如何學好生物化學三步曲：課前預習：了解大體內容課時認真：做好筆記課后復習：當天，章后當前第12頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質的結構與功能第1章StructureandFunctionofProtein當前第13頁\共有127頁\編于星期六\11點什么是蛋白質?蛋白質(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)通過肽鍵(peptidebond)相連形成的高分子含氮化合物。當前第14頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質研究的歷史1833年，從麥芽中分離淀粉酶；隨后從胃液中分離到類似胃蛋白酶的物質。1864年，血紅蛋白被分離并結晶。19世紀末，證明蛋白質由氨基酸組成，并合成了多種短肽。20世紀初，發現蛋白質的二級結構；完成胰島素一級結構測定。當前第15頁\共有127頁\編于星期六\11點20世紀中葉，各種蛋白質分析技術相繼建立，促進了蛋白質研究迅速發展；1962年，確定了血紅蛋白的四級結構。20世紀90年代，功能基因組與蛋白質組研究的展開。當前第16頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質的生物學重要性分布廣：所有器官、組織都含有蛋白質；細胞的各個部分都含有蛋白質。含量高：蛋白質是細胞內最豐富的有機分子，占人體干重的45％，占細胞干重的70％，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達80％。1.蛋白質是生物體重要組成成分當前第17頁\共有127頁\編于星期六\11點作為生物催化劑（酶）代謝調節作用免疫保護作用物質的轉運和存儲運動與支持作用參與細胞間信息傳遞2.蛋白質具有重要的生物學功能3.氧化供能所以,蛋白質是生命活動的物質基礎,沒有蛋白質就沒有生命.當前第18頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質的分子組成

TheMolecularComponentofProtein第一節當前第19頁\共有127頁\編于星期六\11點組成蛋白質的元素主要有C、H、O、N和S。

有些蛋白質含有少量磷或金屬元素鐵、銅、鋅、錳、鈷、鉬，個別蛋白質還含有碘。當前第20頁\共有127頁\編于星期六\11點各種蛋白質的含氮量很接近，平均為16％。由于體內的含氮物質以蛋白質為主，因此，只要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據以下公式推算出蛋白質的大致含量：100克樣品中蛋白質的含量(g/100g)=每克樣品含氮克數×6.25×1001/16%蛋白質元素組成的特點當前第21頁\共有127頁\編于星期六\11點一、組成人體蛋白質的20種氨基酸絕大多數屬于L--氨基酸

存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質的氨基酸僅有20種，且均屬L-氨基酸（甘氨酸除外）。當前第22頁\共有127頁\編于星期六\11點H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸的通式RC+NH3COO-H當前第23頁\共有127頁\編于星期六\11點非極性脂肪族氨基酸極性中性氨基酸芳香族氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸二、氨基酸可根據側鏈結構和理化性質進行分類當前第24頁\共有127頁\編于星期六\11點(一)側鏈含烴鏈的氨基酸屬于非極性脂肪族氨基酸當前第25頁\共有127頁\編于星期六\11點(二)側鏈有極性但不帶電荷的氨基酸是極性中性氨基酸當前第26頁\共有127頁\編于星期六\11點(三)側鏈含芳香基團的氨基酸是芳香族氨基酸yrp當前第27頁\共有127頁\編于星期六\11點天冬氨酸

asparticacidAspD

2.97谷氨酸

glutamicacidGluE

3.22賴氨酸

lysineLysK

9.74精氨酸

arginineArgR

10.76組氨酸

histidineHisH

7.59（四）側鏈基團中含羧基的氨基酸是酸性氨基酸（五）側鏈基團中含氨基的氨基酸是堿性氨基酸目錄當前第28頁\共有127頁\編于星期六\11點其它分類方法:①酸堿:天冬谷酸，賴組精堿②芳香族:色、酪、苯丙③含硫:半胱氨酸、蛋氨酸④支鏈：亮、異亮、纈⑤酰胺：天冬酰胺、谷氨酰胺⑥R含羥基：蘇、絲、酪⑦縮寫相近：色Trp、酪Tyr、蘇Thr⑧營養必需氨基酸：色賴苯丙蛋，蘇亮異亮纈⑨生酮：亮、賴；生糖：芳香族+蘇、亮；生酮兼生糖：余

當前第29頁\共有127頁\編于星期六\11點幾種特殊氨基酸

脯氨酸（亞氨基酸）CH2CHCOO-NH2+CH2CH2CH2CHCOO-NH2+CH2CH2注意點：

①為亞氨基酸，此氨基仍能與另一羧基形成肽鍵

②亞氨基的N在環中，移動的自由度受限制，當脯氨酸處于多肽鏈中時，往往形成轉角

③可被修飾為羥脯氨酸

當前第30頁\共有127頁\編于星期六\11點半胱氨酸+胱氨酸二硫鍵-HH-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-S+NH3S-CH2-CH-COO-+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3-OOC-CH-CH2-SH+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3HS-CH2-CH-COO-+NH3當前第31頁\共有127頁\編于星期六\11點三、20種氨基酸具有共同或特異的理化性質兩性解離及等電點氨基酸是兩性電解質，其解離程度取決于所處溶液的酸堿度。等電點(isoelectricpoint,pI)

在某一pH的溶液中，氨基酸解離成陽離子和陰離子的趨勢及程度相等，成為兼性離子，呈電中性。此時溶液的pH值稱為該氨基酸的等電點。（一）氨基酸具有兩性解離的性質當前第32頁\共有127頁\編于星期六\11點pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸的兼性離子陽離子陰離子當前第33頁\共有127頁\編于星期六\11點

利用不同氨基酸pI不同（在某一pH條件下帶電不同），可對它們進行電泳分離。例：下列各氨基酸在pH6.0條件下電泳結果原點+-

AspGluGlyLysArg2.83.26.09.710.8當前第34頁\共有127頁\編于星期六\11點（二）含共軛雙鍵的氨基酸具有紫外吸收性質苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm附近。大多數蛋白質含有這兩種氨基酸殘基，所以測定蛋白質溶液280nm的光吸收值是分析溶液中蛋白質含量的快速簡便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收當前第35頁\共有127頁\編于星期六\11點（三）氨基酸與茚三酮反應生成藍紫色化合物氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍紫色化合物（例外：脯氨酸與茚三酮反應呈黃色），其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關系，因此可作為氨基酸定量分析方法。當前第36頁\共有127頁\編于星期六\11點四、蛋白質是由許多氨基酸殘基組成的多肽鏈肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基脫水縮合而形成的化學鍵。（一）氨基酸通過肽鍵連接而形成肽(peptide)當前第37頁\共有127頁\編于星期六\11點+-HOH甘氨酰甘氨酸肽鍵當前第38頁\共有127頁\編于星期六\11點肽是由氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物。兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。由十個以內氨基酸相連而成的肽稱為寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相連形成的肽稱多肽(polypeptide)。當前第39頁\共有127頁\編于星期六\11點N末端：多肽鏈中有游離α-氨基的一端C末端：多肽鏈中有游離α-羧基的一端多肽鏈有兩端：多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的一種結構。當前第40頁\共有127頁\編于星期六\11點N末端C末端牛核糖核酸酶當前第41頁\共有127頁\編于星期六\11點（二）體內存在多種重要的生物活性肽

1.谷胱甘肽(glutathione,GSH)當前第42頁\共有127頁\編于星期六\11點GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH與GSSG間的轉換當前第43頁\共有127頁\編于星期六\11點谷胱甘肽的作用1、還原性:保護蛋白質分子中的巰基，維持細胞膜完整性及酶分子的活性；2、抗氧化：保護細胞的結構；3、解毒：噬核特性，與嗜電子毒物結合。當前第44頁\共有127頁\編于星期六\11點

體內許多激素屬寡肽或多肽神經肽(neuropeptide)2.多肽類激素及神經肽當前第45頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質的分子結構

TheMolecularStructureofProtein

第二節當前第46頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質的分子結構包括:

高級結構一級結構(primarystructure)二級結構(secondarystructure)三級結構(tertiarystructure)四級結構(quaternarystructure)當前第47頁\共有127頁\編于星期六\11點定義:

蛋白質的一級結構指在蛋白質分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。一、氨基酸的排列順序決定蛋白質的一級結構主要的化學鍵:

肽鍵，有些蛋白質還包括二硫鍵。當前第48頁\共有127頁\編于星期六\11點一級結構是蛋白質空間構象和特異生物學功能的基礎，但不是決定蛋白質空間構象的唯一因素。當前第49頁\共有127頁\編于星期六\11點二、多肽鏈的局部主鏈構象為蛋白質二級結構蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間結構，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側鏈的構象

。定義:

主要的化學鍵：氫鍵

當前第50頁\共有127頁\編于星期六\11點（一）參與肽鍵形成的6個原子在同一平面上參與肽鍵的6個原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面，C1和C2在平面上所處的位置為反式(trans)構型，C1和C2處平面對角，此同一平面上的6個原子構成了所謂的肽單元(peptideunit)

。當前第51頁\共有127頁\編于星期六\11點

肽單元(peptideunit)蛋白質的主鏈骨架是由一系列剛性的肽平面所組成。肽鍵兩端的α-碳原子所形成的單鍵可自由旋轉，此旋轉決定了兩個肽平面的相對關系，從而使多肽鏈折疊、盤曲成高級結構。當前第52頁\共有127頁\編于星期六\11點

-螺旋(-helix)

-折疊(-pleatedsheet)

-轉角(-turn)無規卷曲(randomcoil)

（二）α-螺旋結構是常見的蛋白質二級結構蛋白質二級結構當前第53頁\共有127頁\編于星期六\11點-螺旋當前第54頁\共有127頁\編于星期六\11點基本特點

a、單鏈、右手螺旋b、氨基酸殘基側鏈位于螺旋的外側c、每一螺旋由3.6氨基酸殘基組成,螺距0.54nmd、每個殘基的-NH和前面相隔三個殘基的-CO之間形成氫鍵e、氫鍵方向與螺旋縱軸平行，鏈內氫鍵是α螺旋穩定的主要因素當前第55頁\共有127頁\編于星期六\11點（三）-折疊使多肽鏈形成片層結構當前第56頁\共有127頁\編于星期六\11點基本特征

a、肽鍵平面充分伸展,折疊成鋸齒狀，

b、氨基酸殘基側鏈交替位于鋸齒狀結構的上下方

c、維系依靠肽鏈間的氫鍵，氫鍵的方向與肽鏈長軸垂直

d、肽鏈的N末端在同一側---順向平行，反之為反向平行。

當前第57頁\共有127頁\編于星期六\11點（四）-轉角和無規卷曲在蛋白質分子中普遍存在-轉角當前第58頁\共有127頁\編于星期六\11點

a、肽鏈出現1800轉回折的“U”結構

b、由第1個氨基酸殘基的C=O

與第4個氨基酸殘基的N-H形成氫鍵

當前第59頁\共有127頁\編于星期六\11點無規卷曲無規卷曲是用來闡述沒有確定規律性的那部分肽鏈結構。當前第60頁\共有127頁\編于星期六\11點（五）模體是具有特殊功能的超二級結構在許多蛋白質分子中，可發現二個或三個具有二級結構的肽段，在空間上相互接近，形成一個有規則的二級結構組合，被稱為超二級結構。二級結構組合形式有3種：αα，βαβ，ββ。當前第61頁\共有127頁\編于星期六\11點當前第62頁\共有127頁\編于星期六\11點二個或三個具有二級結構的肽段，在空間上相互接近，形成一個特殊的空間構象具有特殊生物學功能，稱為模體(motif)

。模體是具有特殊功能的超二級結構。當前第63頁\共有127頁\編于星期六\11點鈣結合蛋白中結合鈣離子的模體鋅指結構α-螺旋-β轉角（或環）-α-螺旋模體鏈-β轉角-鏈模體鏈-β轉角-α-螺旋-β轉角-鏈模體模體常見的形式當前第64頁\共有127頁\編于星期六\11點（六）氨基酸殘基的側鏈對二級結構形成的影響蛋白質二級結構是以一級結構為基礎的。一段肽鏈其氨基酸殘基的側鏈適合形成-螺旋或β-折疊，它就會出現相應的二級結構。

影響因素:側鏈基團過大,產生位阻效應連續多個同性氨基酸出現脯氨酸其結構特點甘氨酸的存在當前第65頁\共有127頁\編于星期六\11點三、在二級結構基礎上多肽鏈進一步折疊形成蛋白質三級結構疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。主要的化學鍵:整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。定義:（一）三級結構是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置當前第66頁\共有127頁\編于星期六\11點三級結構的重要性：蛋白質至少具有三級結構才有生物學功能當前第67頁\共有127頁\編于星期六\11點當前第68頁\共有127頁\編于星期六\11點肌紅蛋白(Mb)N端

C端當前第69頁\共有127頁\編于星期六\11點纖連蛋白分子的結構域（二）結構域是三級結構層次上的局部折疊區分子量較大的蛋白質常可折疊成多個結構較為緊密的區域，并各行其功能，稱為結構域(domain)。當前第70頁\共有127頁\編于星期六\11點（三）分子伴侶參與蛋白質折疊分子伴侶(chaperon)通過提供一個保護環境從而加速蛋白質折疊成天然構象或形成四級結構。分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結合隨后松開，如此重復進行可防止錯誤的聚集發生，使肽鏈正確折疊。分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結合，使之解聚后，再誘導其正確折疊。分子伴侶在蛋白質分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。當前第71頁\共有127頁\編于星期六\11點伴侶蛋白在蛋白質折疊中的作用當前第72頁\共有127頁\編于星期六\11點亞基之間的結合主要是氫鍵和離子鍵。四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質具有四級結構蛋白質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，稱為蛋白質的四級結構。有些蛋白質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結構，稱為蛋白質的亞基(subunit)。當前第73頁\共有127頁\編于星期六\11點由2個亞基組成的蛋白質四級結構中，若亞基分子結構相同，稱之為同二聚體(homodimer)，若亞基分子結構不同，則稱之為異二聚體(heterodimer)。血紅蛋白的四級結構當前第74頁\共有127頁\編于星期六\11點注意:⑴在具有四級結構蛋白質中，亞基單獨存在無活性⑵不是所有的蛋白質都具有四級結構，有些蛋白質只有三級結構也有生物活性

當前第75頁\共有127頁\編于星期六\11點五、蛋白質的分類根據蛋白質組成成分:單純蛋白質結合蛋白質=蛋白質部分+非蛋白質部分根據蛋白質形狀:纖維狀蛋白質球狀蛋白質當前第76頁\共有127頁\編于星期六\11點六、蛋白質組學（一）蛋白質組學基本概念蛋白質組是指一種細胞或一種生物所表達的全部蛋白質，即“一種基因組所表達的全套蛋白質”。當前第77頁\共有127頁\編于星期六\11點（二）蛋白質組學研究技術平臺蛋白質組學是高通量，高效率的研究:雙向電泳分離樣品蛋白質蛋白質點的定位、切取蛋白質點的質譜分析（三）蛋白質組學研究的科學意義當前第78頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質結構與功能的關系TheRelationofStructureandFunctionofProtein第三節當前第79頁\共有127頁\編于星期六\11點（一）一級結構是空間構象的基礎一、蛋白質一級結構是高級結構與功能的基礎牛核糖核酸酶的一級結構二硫鍵當前第80頁\共有127頁\編于星期六\11點天然狀態，有催化活性尿素、β-巰基乙醇去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態，無活性當前第81頁\共有127頁\編于星期六\11點（二）一級結構相似的蛋白質具有相似的高級結構與功能胰島素氨基酸殘基序號A5A6A10B30人ThrSerIleThr豬ThrSerIleAla狗ThrSerIleAla兔ThrGlyIleSer牛AlaGlyValAla羊AlaSerValAla馬ThrSerIleAla當前第82頁\共有127頁\編于星期六\11點（三）氨基酸序列提供重要的生物化學信息一些廣泛存在于生物界的蛋白質如細胞色素(cytochromeC)，比較它們的一級結構，可以幫助了解物種進化間的關系。當前第83頁\共有127頁\編于星期六\11點（四）重要蛋白質的氨基酸序列改變可引起疾病例：鐮刀形紅細胞貧血N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽鏈HbAβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·val·glu·····C(146)這種由蛋白質分子發生變異所導致的疾病，稱為“分子病”。當前第84頁\共有127頁\編于星期六\11點肌紅蛋白/血紅蛋白含有血紅素輔基血紅素結構二、蛋白質的功能依賴特定空間結構（一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結構相似當前第85頁\共有127頁\編于星期六\11點肌紅蛋白(myoglobin，Mb)肌紅蛋白是一個只有三級結構的單鏈蛋白質，有8段α-螺旋結構。血紅素分子中的兩個丙酸側鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個堿性氨基酸側鏈上的正電荷相連，加之肽鏈中的F8組氨酸殘基還與Fe2+形成配位結合，所以血紅素輔基與蛋白質部分穩定結合。當前第86頁\共有127頁\編于星期六\11點血紅蛋白(hemoglobin，Hb)血紅蛋白具有4個亞基組成的四級結構，每個亞基可結合1個血紅素并攜帶1分子氧。Hb亞基之間通過8對鹽鍵，使4個亞基緊密結合而形成親水的球狀蛋白。當前第87頁\共有127頁\編于星期六\11點Hb與Mb一樣能可逆地與O2結合，Hb與O2結合后稱為氧合Hb。氧合Hb占總Hb的百分數（稱百分飽和度）隨O2濃度變化而改變。（二）血紅蛋白亞基構象變化可影響亞基與氧結合當前第88頁\共有127頁\編于星期六\11點肌紅蛋白(Mb)和血紅蛋白(Hb)的氧解離曲線當前第89頁\共有127頁\編于星期六\11點協同效應(cooperativity)一個寡聚體蛋白質的一個亞基與其配體結合后，能影響此寡聚體中另一個亞基與配體結合能力的現象，稱為協同效應。如果是促進作用則稱為正協同效應(positivecooperativity)如果是抑制作用則稱為負協同效應(negativecooperativity)當前第90頁\共有127頁\編于星期六\11點當前第91頁\共有127頁\編于星期六\11點O2血紅素與氧結合后，鐵原子半徑變小，就能進入卟啉環的小孔中，繼而引起肽鏈位置的變動。當前第92頁\共有127頁\編于星期六\11點變構效應(allostericeffect)蛋白質空間結構的改變伴隨其功能的變化，稱為變構效應。當前第93頁\共有127頁\編于星期六\11點（三）蛋白質構象改變可引起疾病蛋白質構象疾病：若蛋白質的折疊發生錯誤，盡管其一級結構不變，但蛋白質的構象發生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導致疾病發生。當前第94頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質構象改變導致疾病的機理：有些蛋白質錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產生毒性而致病，表現為蛋白質淀粉樣纖維沉淀的病理改變。這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。當前第95頁\共有127頁\編于星期六\11點瘋牛病是由朊病毒蛋白(prionprotein,PrP)引起的一組人和動物神經退行性病變。正常的PrP富含α-螺旋，稱為PrPc。PrPc在某種未知蛋白質的作用下可轉變成全為β-折疊的PrPsc，從而致病。PrPcα-螺旋PrPscβ-折疊正常瘋牛病瘋牛病中的蛋白質構象改變當前第96頁\共有127頁\編于星期六\11點第四節蛋白質的理化性質ThePhysicalandChemicalCharactersofProtein當前第97頁\共有127頁\編于星期六\11點一、蛋白質具有兩性電離的性質蛋白質分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側鏈中某些基團，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負電荷或正電荷的基團。當蛋白質溶液處于某一pH時，蛋白質解離成正、負離子的趨勢相等，即成為兼性離子，凈電荷為零，此時溶液的pH稱為蛋白質的等電點。蛋白質的等電點(isoelectricpoint,pI)當前第98頁\共有127頁\編于星期六\11點二、蛋白質具有膠體性質蛋白質屬于生物大分子之一，分子量可自1萬至100萬之巨，其分子的直徑可達1～100nm，為膠粒范圍之內。顆粒表面電荷水化膜蛋白質膠體穩定的因素:當前第99頁\共有127頁\編于星期六\11點+++++++帶正電荷的蛋白質－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質在等電點的蛋白質水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質－－－－－－－－帶負電荷的蛋白質不穩定的蛋白質顆粒酸堿酸堿酸堿脫水作用脫水作用脫水作用溶液中蛋白質的聚沉當前第100頁\共有127頁\編于星期六\11點三、蛋白質空間結構破壞而引起變性在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間構象被破壞，也即有序的空間結構變成無序的空間結構，從而導致其理化性質改變和生物活性的喪失。蛋白質的變性(denaturation)當前第101頁\共有127頁\編于星期六\11點造成變性的因素:如加熱、乙醇等有機溶劑、強酸、強堿、重金屬離子及生物堿試劑等。

變性的本質:——破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質的一級結構。當前第102頁\共有127頁\編于星期六\11點變性后理化性質的改變理化性質改變：溶解度降低，黏度增加，結晶能力喪失等；生物學性質改變：分子結構松散，易被蛋白酶水解；生物學活性喪失當前第103頁\共有127頁\編于星期六\11點

應用舉例:臨床醫學上，變性因素常被應用來消毒及滅菌。此外,防止蛋白質變性也是有效保存蛋白質制劑（如疫苗等）的必要條件。

當前第104頁\共有127頁\編于星期六\11點若蛋白質變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質仍可恢復或部分恢復其原有的構象和功能，稱為復性(renaturation)。當前第105頁\共有127頁\編于星期六\11點天然狀態，有催化活性尿素、β-巰基乙醇去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態，無活性當前第106頁\共有127頁\編于星期六\11點在一定條件下，蛋白疏水側鏈暴露在外，肽鏈融匯相互纏繞繼而聚集，因而從溶液中析出。變性的蛋白質易于沉淀，有時蛋白質發生沉淀，但并不變性。蛋白質變性后的絮狀物加熱可變成比較堅固的凝塊，此凝塊不易再溶于強酸和強堿中。

蛋白質沉淀蛋白質的凝固作用(proteincoagulation)當前第107頁\共有127頁\編于星期六\11點四、蛋白質在紫外光譜區有特征性吸收峰由于蛋白質分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波長處有特征性吸收峰。蛋白質的OD280與其濃度呈正比關系，因此可作蛋白質定量測定。當前第108頁\共有127頁\編于星期六\11點蛋白質經水解后產生的氨基酸也可發生茚三酮反應。蛋白質和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現紫色或紅色，此反應稱為雙縮脲反應，雙縮脲反應可用來檢測蛋白質水解程度。五、應用蛋白質呈色反應可測定蛋白質溶液含量茚三酮反應(ninhydrinreaction)雙縮脲反應(biuretreaction)當前第109頁\共有127頁\編于星期六\11點第五節蛋白質的分離純化與結構分析TheSeparationandPurificationandStructureAnalysisofProtein當前第110頁\共有127頁\編于星期六\11點一、透析及超濾法可去除蛋白質溶液中的小分子化合物應用正壓或離心力使蛋白質溶液透過有一定截留分子量的超濾膜，達到濃縮蛋白質溶液的目的。透析(dialysis)超濾法利用透析袋把大分子蛋白質與小分子化合物分開的方法。當前第111頁\共有127頁\編于星期六\11點二、丙酮沉淀、鹽析及免疫沉淀是常用的蛋白質沉淀方法使用丙酮沉淀時，必須在0～4℃低溫下進行，丙酮用量一般10倍于蛋白質溶液體積。蛋白質被丙酮沉淀后，應立即分離。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。鹽析(saltprecipitation)是將硫酸銨、硫酸鈉或氯化鈉等加入蛋白質溶液，使蛋白質表面電荷被中和以及水化膜被破壞，導致蛋白質沉淀。當前第112頁\共有127頁\編于星期六\11點免疫沉淀法：將某一純化蛋白質免疫動物可獲得抗該蛋白的特異抗體。利用特異抗體識別相應的抗原蛋白，并形成抗原抗體復合物的性質，可從蛋白質混合溶液中分離獲得抗原蛋白。當前第113頁\共有127頁\編于星期六\11點三、利用荷電性質可用電泳法將蛋白質分離蛋白質在高于或低于其pI的溶液中為帶電的顆粒，在電場中能向正極或負極移動。這種通過蛋白質在電場中泳動而達到分離各種蛋白質的技術,稱為電泳(elctrophoresis)

。根據支撐物的不同，可分為薄膜電泳、凝膠電泳等。當前第114頁\共有127頁\編于星期六\11點SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于蛋白質分子量的測定。等電聚焦電泳，通過蛋白質等電點的差異而分離蛋白質的電泳方法。雙向凝膠電泳是蛋白質組學研究的重要技術。幾種重要的蛋白質電泳:當前第115頁\共有127頁\編于星期六\