蛋白質(zhì)化學殷志新蛋白質(zhì)化學殷志新第1頁組成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系理化性質(zhì)和分離純化第一章

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功效蛋白質(zhì)化學殷志新第2頁什么是蛋白質(zhì)?蛋白質(zhì)(protein)是由許多氨基酸(aminoacids)經(jīng)過肽鍵(peptidebond)相連形成高分子含氮化合物。蛋白質(zhì)化學殷志新第3頁主要有C、H、O、N和S,其次有少許P,Fe,Cu,Zn,Mn,I,…。第一節(jié)蛋白質(zhì)分子組成N含量：16%蛋白質(zhì)化學殷志新第4頁三聚氰胺(C3H6N6)“三鹿奶粉事件”蛋白質(zhì)化學殷志新第5頁一、組成人體蛋白質(zhì)20種氨基酸均屬于L-

-氨基酸

存在自然界中氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)氨基酸僅有20種，且均屬L-氨基酸（甘氨酸除外）。蛋白質(zhì)化學殷志新第6頁H甘氨酸CH3丙氨酸L-氨基酸通式RC+NH3COO-H蛋白質(zhì)化學殷志新第7頁一、氨基酸(一)分類非極性（疏水）：多烴基芳香族：帶苯環(huán)極性(親水)：含-OH，-SH，CONH2酸性:兩個羧基堿性：兩個氨基蛋白質(zhì)化學殷志新第8頁(一)非極性脂肪族氨基酸蛋白質(zhì)化學殷志新第9頁(二)極性蛋白質(zhì)化學殷志新第10頁(三)芳香族氨基酸

含有苯環(huán)TrpTyr蛋白質(zhì)化學殷志新第11頁(四)酸性氨基酸

含有兩個羧基；等電點低；在pH7.0時，酸性蛋白質(zhì)化學殷志新第12頁(五)堿性氨基酸蛋白質(zhì)化學殷志新第13頁1.游離存在：瓜氨酸，鳥氨酸，同型半胱氨酸、D-氨基酸等。2.在Pr中：羥脯氨酸，羥賴氨酸，胱氨酸等非編碼氨基酸定義：參加Pr合成20種氨基酸,又稱標準氨基酸特點：有各自遺傳密碼；無種屬特異性編碼氨基酸蛋白質(zhì)化學殷志新第14頁pH=pI+OH-pH>pI+H++OH-+H+pH<pI氨基酸兼性離子陽離子陰離子K1K2(二)氨基酸理化性質(zhì)等電點

(isoelectricpoint,pI)

：在某一pH溶液時，氨基酸呈電中性。此時溶液pH值稱為該氨基酸等電點。蛋白質(zhì)化學殷志新第15頁2紫外吸收性質(zhì)酪氨酸、色氨酸在280nm最大吸收峰3茚三酮反應(yīng)蛋白質(zhì)化學殷志新第16頁二、肽蛋白質(zhì)化學殷志新第17頁肽鍵肽二肽氨基酸殘基N-末端C-末端蛋白質(zhì)化學殷志新第18頁生物活性肽:蛋白質(zhì)分類單純蛋白質(zhì)結(jié)合蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)化學殷志新第19頁一、一級結(jié)構(gòu)：指蛋白質(zhì)中氨基酸排列次序H2NHOOC第二節(jié)、蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)化學殷志新第20頁牛胰島素第一個被測定一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子；由英國化學家F.Sanger于1953年完成FrederickSanger蛋白質(zhì)化學殷志新第21頁一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)高級結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象

由一條肽鏈形成Pr只有一、二和三級結(jié)構(gòu)，由兩條或兩條以上多肽鏈形成Pr才可能有四級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)化學殷志新第22頁構(gòu)象（conformation):

即空間構(gòu)象或立體結(jié)構(gòu)，指分子中原子或基團在三維空間取向和定位，也就是三維結(jié)構(gòu)。構(gòu)象改變不包括共價鍵改變，也沒有光學活性改變。蛋白質(zhì)化學殷志新第23頁肽鍵二硫鍵氫鍵鹽鍵疏水鍵范德華力主鍵包含共價鍵非共價鍵（次級鍵）蛋白質(zhì)分子中化學鍵

副鍵蛋白質(zhì)分子內(nèi)部作用力蛋白質(zhì)化學殷志新第24頁蛋白質(zhì)化學殷志新第25頁（二）二級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)化學殷志新第26頁蛋白質(zhì)化學殷志新第27頁蛋白質(zhì)化學殷志新第28頁α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲蛋白質(zhì)化學殷志新第29頁卷發(fā)生化原理蛋白質(zhì)化學殷志新第30頁

限制性內(nèi)切核酸酶BamHI三級結(jié)構(gòu)

-轉(zhuǎn)角

-折疊無規(guī)卷曲

-螺旋蛋白質(zhì)化學殷志新第31頁二個或三個含有二級結(jié)構(gòu)肽段，在空間上相互靠近，形成一個特殊空間構(gòu)象，稱為模體(motif)

。模體是含有特殊功效超二級結(jié)構(gòu)能夠直接作為結(jié)構(gòu)域和三級結(jié)構(gòu)“建筑塊”2.模體(motif)

蛋白質(zhì)化學殷志新第32頁螺旋-環(huán)-螺旋發(fā)卡希臘鑰匙

基元蛋白質(zhì)化學殷志新第33頁鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子模體鋅指結(jié)構(gòu)α-螺旋-β轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-α-螺旋模體鏈-β轉(zhuǎn)角-鏈模體鏈-β轉(zhuǎn)角-α-螺旋-β轉(zhuǎn)角-鏈模體模體常見形式蛋白質(zhì)化學殷志新第34頁Zincfinger蛋白質(zhì)化學殷志新第35頁（三）三級結(jié)構(gòu)：溶菌酶蛋白質(zhì)化學殷志新第36頁N端C端肌紅蛋白（myoglobin,Mb）蛋白質(zhì)化學殷志新第37頁結(jié)構(gòu)域(domain):分子量大蛋白常可分為幾個球形或纖維狀區(qū)域，折疊緊密，各有其功效。蛋白質(zhì)化學殷志新第38頁（四）四級結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)化學殷志新第39頁蛋白質(zhì)化學殷志新第40頁血紅蛋白一、二、三、四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)化學殷志新第41頁小結(jié)組成結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)化學殷志新第42頁

三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系

一級結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象，蛋白質(zhì)空間構(gòu)象決定其功效。鐮刀型紅細胞貧血（β-6位谷氨酸纈氨酸）

正常紅細胞

鐮刀型紅細胞蛋白質(zhì)化學殷志新第43頁

纈A上非極性基團與相鄰非極性基團相互靠攏，引發(fā)鏈扭曲，影響蛋白質(zhì)構(gòu)象，氧結(jié)合功效喪失，造成病人窒息甚至死亡。

谷A（極性）纈A（非極性）蛋白質(zhì)化學殷志新第44頁細胞色素c一級結(jié)構(gòu)與生物進化關(guān)系蛋白質(zhì)化學殷志新第45頁（二）空間結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系

特定構(gòu)象決定特定功效；構(gòu)象改變，必會影響生物功效天然結(jié)構(gòu)有功效天然結(jié)構(gòu)改變失去功效蛋白質(zhì)化學殷志新第46頁第四節(jié)

蛋白質(zhì)理化性質(zhì)和分離純化一、理化性質(zhì)

蛋白質(zhì)化學殷志新第47頁（一）兩性電離特征：酸性堿性PI（等電點）蛋白質(zhì)化學殷志新第48頁+++++++帶正電荷蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷蛋白質(zhì)在等電點蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷蛋白質(zhì)－－－－－－－－帶負電荷蛋白質(zhì)不穩(wěn)定蛋白質(zhì)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(zhì)聚沉蛋白質(zhì)化學殷志新第49頁（二）膠體性質(zhì)（三）變性、沉淀蛋白質(zhì)化學殷志新第50頁尿素，β-巰基乙醇去除尿素，β-巰基乙醇蛋白質(zhì)變性蛋白質(zhì)復性變性：一些原因作用下，其天然構(gòu)象破壞，理化性質(zhì)改變，生物學活性喪失。復性：變性蛋白質(zhì)恢復天然構(gòu)象，恢復生物學活性。蛋白質(zhì)化學殷志新第51頁（四）紫外吸收:280nm（五）呈色反應(yīng):

茚三酮反應(yīng)

(藍紫色)雙縮脲反應(yīng)（紫紅色絡(luò)合物）酚試劑反應(yīng):磷鉬酸－磷鎢酸（藍色）蛋白質(zhì)化