第3章 蛋白质化学.ppt

1、1,第3章 蛋白质化学,2,教学目的要求 介绍蛋白质组成、结构及性质 教学重点、难点 蛋白质的结构 教学方法 课件讲授+多媒体 教学安排 3学时,3,蛋白质是由许多不同的-氨基酸按一定的序列通过酰胺键（肽键）缩合而成的，具有较稳定的构象并具有一定生物学功能的大分子。,第一节 蛋白质的组成,4,一、蛋白质的生物学意义,5,2、蛋白质的重要生物学功能,其他生物学功能：营养蛋白，结构，毒蛋白,3、氧化供能,一、蛋白质的生物学意义,6,二、元素组成,1、主要元素：C（5055%）、H（68%）、O（2023%）、N（1518%）、S（04%）、微量元素：P、Fe、Zn、Cu、Mo、I等 2、特点：各种

2、蛋白质的含氮量很接近（1518%），平均含 氮量为 16%。 3、定氮法测定蛋白质含量：蛋白质含量6.25样品含氮量,7,三、组成单位氨基酸（amino acid）,1、蛋白质的结构单位 氨基酸是蛋白质的基本组成单位。存在于自然界的有300余种，从细菌到人类，所有蛋白质都由20种标准氨基酸（蛋白质氨基酸）组成。且均属于L-氨基酸（甘氨酸除外）。,8,2、C如是不对称C（除Gly），则： （1）具有两种立体异构体 D-型和L-型 （2）具有旋光性 左旋（-）或右旋（+）,9,10,11,12,13,14,Tyr,15,16,17,蛋白质基本结构单位：L氨基酸氨基酸：脯氨酸（亚氨基酸）除外L氨基酸

3、：甘氨酸（无不对称C）除外氨基酸结构通式：RCH(NH2)COOH常见氨基酸种类：20种。？多于20种？,小结,18,1.根据R的化学结构 （1）脂肪族氨基酸：一氨基一羧基Aa：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Met、Cys 、 Ser、Thr ；二氨基一羧基Aa： Arg、Lys；一氨基二羧基Aa： Asp、Glu；酰胺：Asn、Gln； （2）芳香族氨基酸：Phe、Tyr； （3）杂环氨基酸：Try、His； （4）杂环亚氨基酸：Pro。,四、氨基酸分类,19,2.根据R的极性 （1）极性氨基酸：不带电： Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、Cys；带正电：碱性氨基酸（含有两个

4、以上氨基）：Arg（胍基）、His（咪唑基）、Lys（氨基）带负电：酸性氨基酸（含有两个羧基）：Glu（含羧基）、Asp（含羧基） （2）非极性氨基酸：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Met、Pro、Try,四、氨基酸分类,20,3.按氨基酸是否能在人体内合成： （1）必需氨基酸：凡是机体不能自己合成，必须自外界获取 的氨基酸，称为必需氨基酸。8种：Lys、Try、Met、 Phe、 Val、Leu、 Ile、Thr。另一种说法把His、Arg也列 为必需氨基酸总共为10种。 （2）非必需氨基酸：凡是机体可以合成的氨基酸。10种:Ser、Asn、Gln、Tyr、Cys、Asp、

5、Glu、Gly、Ala、Pro.,四、氨基酸分类,21,4.几种重要的不常见氨基酸在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为不常见蛋白质氨基酸。这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。,四、氨基酸分类,胶原蛋白,甲状腺球蛋白,肌肉蛋白,22,五、氨基酸的理化性质,1、物理性质 无色晶体，熔点极高（200以上），不同味道；水中溶解度差别较大（极性和非极性），不溶于有机溶剂。,23,2、两性解离及等电点 两性离子：所谓两性离子是指在同一个氨基酸分子上带有能放出质子的NH3+正离子和能接受质子的COO-负离子。因此，氨基酸是两性电解质。 等电点（isoelectric point）：当调节

6、氨基酸溶液的pH，使氨基酸分子上NH3+ 和COO-的解离度完全相等，即氨基酸所带净电荷为零，在电场即不向阴极也不向阳极移动。此时氨基酸所处溶液的pH值为该氨基酸的等电点(pI)。,五、氨基酸的理化性质,24,pIpH 带正电，向阴极移动 pIpH不带电，不移动,五、氨基酸的理化性质,氨基酸可以做缓冲试剂,25,3、紫外吸收：,Try、Tyr和Phe在280nm波长附近具有最大吸收峰，其中Try的最大吸收最接近280nm. TryTyr Phe,五、氨基酸的理化性质,26,(1) 茚三酮反应,4.化学性质,五、氨基酸的理化性质,27,（2）与甲醛的反应：氨基酸的甲醛滴定法,OH-,中和滴定,应

7、用：氨基酸定量分析甲醛滴 定 法（间接滴定） A.直接滴定，终点pH过高（12），没有适当指示剂。 B.与甲醛反应，滴定终点在9左右，可用酚酞作指示剂。 C.简单快速，一般用于测定蛋白质的水解速度。,五、氨基酸的理化性质,28,（3）与2,4-二硝基氟苯(DNFB)的反应,弱碱性,DNP-氨基酸(黄色）,五、氨基酸的理化性质,29,Sanger 反应：首先被英国的Sanger用来鉴定多肽、蛋白质的N末端氨基酸，所以也称Sanger 反应。肽分子与DNFB反应，得DNP-肽;水解DNP-肽，得DNP-N端氨基酸及其他游离氨基酸;分离DNP-氨基酸(黄色);层析法定性DNP-氨基酸，得出N端氨基酸

8、的种类、数目.,30,（4）与异硫氰酸苯酯（PITC）的反应由Edman于1950年首先提出用于N末端分析，又称Edman降解法,pH8.3,无水HF,重复测定多肽链N端氨基酸排列顺序，设计出“多肽顺序自动分析仪”,31,六、肽,肽一个氨基酸的-羧基和另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而成的化合物。 氨基酸之间脱水后形成的键称肽键（酰胺键）。 二肽、。 寡肽：12-20个氨基酸残基 多肽：20个以上,32,成肽反应：,o,o,33,肽的表示法 : N端：N端的氨基酸残基的-氨基未参与肽键的形成; C端: C端的氨基酸残基的-羧基未参与肽键的形成。,写法和读法：规定书写方法为N端C端， 例如：Ala-

9、Gly-Phe，读作：丙氨酰甘氨酰苯丙氨酸。 NH2-Ala-Gly-Phe-COOH，或H-Ala-Gly-Phe-OH， 若有必要从C端N端写，则必须标明，如（C）Phe- Gly Ala（N）,请读出以下肽链,34,（1）谷光甘肽（GSH）,保护体内蛋白质、酶的巯基免遭氧化，使其处在活性状态,35,（2）促肾上腺皮质激素（ACTH）,39肽，活性部位为第410位的7肽片段：Met-Glu-His-Phe-Arg-Try-Gly。,36,（3）脑肽,脑啡肽具有强烈的镇痛作用（强于吗啡），不上瘾。 从猪脑中分离出了两种类型的脑啡肽：C端氨基酸残基 Met-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Ph

10、e-Met Leu-脑啡肽 Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu,37,影片：107,38,第二节 蛋白质的结构与功能,一、蛋白质的一级结构（共价结构）,二、蛋白质的空间结构,三、蛋白质结构与功能的关系,39,实验证明：蛋白质的基本结构是由许多氨基酸通过肽键按一定顺序连接形成的多肽链。,目前已经知道的蛋白质种类有100亿之多，这是因为它们的氨基酸组成和排列顺序不同而引起的。,蛋白质结构很复杂，人们为了研究方便，把蛋白质的结构分为四级，六个层次：,40,41,蛋白质的结构：,一级结构,高级结构或空间结构,二级结构,三级结构,四级结构,初级结构或化学结构,超二级结构,结构域,第二节 蛋白质的结构

11、及功能,42,1.概念：,指蛋白质分子中多肽链上氨基酸的连接方式和排列顺序。,一级结构是空间结构的基础，它决定着蛋白质的空间结构。,（国际化学会规定）,2.连接方式：,共价键。主要是肽键,还有二硫键,3.排列顺序：,指从氨基末端开始各氨基酸的次序,4.举例：,牛胰岛素,肽键是一级结构中最重要的连接键。在主链中占,二硫键是连接肽链内或肽链间的主要桥键。在蛋白质分子中起着稳定其空间结构的作用。,二硫键往往与生物活力有关。,数目：由51个氨基酸组成，由A、B两条链构成。A链由21个氨基酸组成。B链由30个氨基酸组成。A链和B链之间通过两对链间二硫键连接在一起；A链内还有一对链内二硫键。,一、蛋白质的

12、一级结构（共价结构）,43,第二节 蛋白质的结构及功能,一、蛋白质的一级结构（共价结构）,空间结构,二级结构,三级结构,四级结构,超二级结构,结构域,二、蛋白质的空间结构（三维结构）,44,（一）蛋白质空间结构的研究方法,1 X-射线衍射法（X-ray diffraction method）结晶,2 核磁共振（NMR）溶液中蛋白质构象,3 光谱法（红外光谱、紫外差光谱、荧光光谱）,4 旋光色散法（optical rotatory dispersion, ORD）,5 圆二色性（circular dichroism, CD）,6 氢同位素交换法,二、蛋白质的空间结构（三维结构）,45,X-射线衍

13、射法,简单原理,肌红蛋白结晶,46,（二）蛋白质的二级结构,1.二级结构的概念：指肽链的折叠和盘绕形成的特定的空间构象。(国际会议规定) 2.实质:主链的走向 3.主要化学键：氢键 4.特征：一般具规律或重复性的构象规则构象：例如-螺旋，-折叠，-转角。不规则构象：如自由回转， 环。,基于肽键的性质和所形成的肽键平面(酰胺平面),二、蛋白质的空间结构（三维结构）,47,B 肽键平面:肽键的4个原子和与之相连的2个C形成肽平面，是多肽链主链骨架的重复单位。,肽键平面/肽单元(peptide unit),A 肽键性质:由于原子共振的结果，使肽键具有部分双键性质，不能自由旋转。,C 在酰胺平面中C=

14、O与N-H呈反式。,48,C,C3,C2,C1,C,N,N,H,H,H,O,O,R,肽平面 1,肽平面 2,肽平面及其旋转,、 两面角决定肽平面的相对位置，即肽链的构象,49,-螺旋 (- helix),-折叠 (- pleated sheet),-转角(- turn),无规则卷曲（random coil）,50, -螺旋（-helix）（1951，Pauling）,存在于纤维状蛋白质（角蛋白：皮肤、毛发、指甲、和角）和球状蛋白质中。,多肽链沿长轴卷曲而成的有规则的棒状结构称为-螺旋。是最早被发现的二级结构，故用命名为-螺旋。它是根据对羊毛的-角蛋白质的X-射线衍射分析而发现的。,51,典型-

15、螺旋结构要点：, 有右手和左手螺旋之分，天然蛋白质绝大部分是右手螺旋，较稳定；仅在嗜热菌蛋白酶中发现了一段左手螺旋。, 在同一肽链内相邻的螺圈之间形成氢链。,在-螺旋结构中，氨基酸残基以100角围绕螺旋轴上升，两个相邻氨基酸的轴心距为1.5 (0.15nm)，每圈有3.6个氨基酸，每一圈之间的轴心距为5.4 (0.54nm)。, 稳定因素：与它的氨基酸组成和排列顺序有关。 -螺旋的稳定性主要靠氢键来维持。 如Pro-弯曲或结节； Gly-难成两面角； Ile侧链庞大，空间位阻。,52,举例：角蛋白（keratin） -纤维状蛋白质,53,典型的-螺旋：,螺旋上升一圈氨基酸的残基数。,氢键闭合环

16、所 包含的原子数,ns=3.613,非典型的-螺旋：ns=3.010 或ns=4.416,54,55,存在于纤维状蛋白质(-角蛋白：蚕丝、蜘蛛丝中丝心蛋白)和球蛋白中。, -螺旋（-helix）,多肽链之间以链内氢键相连。,-折叠结构：指肽链中较伸展的曲折形成的主链呈锯齿状的层状结构。又称-片层结构, -折叠（-Pleated sheet）(1951，Pauling, Corey）,56,-折叠结构要点:, -折叠主链骨架以一定的折叠形式形成一个折叠的片层。, 在两条相邻的肽链之间形成氢键。, 侧链交错位于肽平面结构的上下方, -折叠有平行和反平行的两种形式:, 每一个氨基酸在主轴上所占的距离

17、，平行的是0.325nm，反平行的是0.35nm。伸展构象平行折叠略小于反平行折叠。,57,举例： 丝心蛋白（也称丝蛋白，fibroin） -纤维状蛋白质,是反平行的-折叠片层结构,58,平行,反向平行,请观察并找出以下各属于-折叠哪种形式？,59,-螺旋和-折叠间的关系：,-螺旋 -折叠,拉伸和盘曲的关系,拉伸(湿、热),盘曲(干、冷),60, -折叠, -螺旋, -转角 (发夹结构),结构特点：是第一个氨基酸的C=O上的氧原子与第四个氨基酸残基的-NH-上的氢原子形成氢键。,是球状蛋白中多肽链作180度回折的构象。,一般由四个氨基酸组成常见氨基酸：Pro、Gly -转角经常出现在连接反平行

18、-折叠片的端头 以主链间氢键维持稳定 折叠成紧密的球蛋白,61,指没有确定规律性的松散的肽链结构。,该构象区域常常是酶的功能部位，因此，近年来愈加受到人们的重视,存在于球状蛋白质中, -折叠, -螺旋, -转角 (发夹结构), 无规卷曲(自由回转、松散肽段),所谓无规律是因为人们还没有发现它的规律。,62, -折叠, -螺旋, -转角 (发夹结构), 无规卷曲(自由回转、松散肽段),(5) 环,普存于球状蛋白质中的新的二级结构 总是出现在蛋白质分子的表面 可能在分子识别中起重要作用。,63,（二）蛋白质的二级结构,二、蛋白质的空间结构（三维结构）,（三）蛋白质的超二级结构、结构域(1973,R

19、ossman),（一）蛋白质空间结构的研究方法,是近年来引入的二级结构至三级结构层次的一种过渡态构象层次,1. 超二级结构,在结构层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能的结构域。,指若干相邻的二级结构单元组合在一起，相互作用，形成有规则的（在空间上可辨认的）二级结构组合体。,常见类型：、 、-曲折、-折叠筒等。,64,（1）：是两个-螺旋互相缠绕，形成一个左手超螺旋。,65,（2） ：是两段的-折叠通过一段连接链连接而形成的结构。 为- 螺旋则为；最常见的为两个聚集体连在一起形成 结构，称Rossman折叠。,为-折叠，则为。,为无规卷曲，则为c。,c,66,（3）-曲折（-meander）

20、：,是三条或三条以上反平行的-折叠通过短链，如-转角相连。,67,（4）-折叠筒（-sheat barrel）：,由多条-折叠链所构成的-折叠片，再卷成一个圆筒状的结构。,68,69,（二）蛋白质的二级结构,二、蛋白质的空间结构（三维结构）,（三）蛋白质的超二级结构、结构域(1973,Rossmann),（一）蛋白质空间结构的研究方法,1. 超二级结构,2. 结构域,是球状蛋白质的折叠单位。在超二级结构基础上，多肽链进一步绕曲折叠成（空间可以区分的）近似球状的三维实体。,在空间上结构域之间彼此分隔，几个相对独立的结构域再缔合成三级结构。而且各自具有部分生物学功能。,70,（二）蛋白质的二级结构

21、,二、蛋白质的空间结构（三维结构）,（三）蛋白质的超二级结构、结构域,（一）蛋白质空间结构的研究方法,（四）蛋白质的三级结构,1.三级结构即多肽链中所有原子(包括主链和侧链)在三维空间的排布方式。 在二级结构 、超二级结构和结构域基础上，多肽链进一步盘绕折叠形成更为复杂的球状实体。 蛋白质可能含有1个或多个结构域。 一般只有三级结构以上的蛋白质才具有生物活性。,71,2.形成三级结构的力： 非共价键：疏水键、氢键、离子键（盐键）、范德华力。 天然球状蛋白质分子中，非极性基因R在分子内部，极性基因R在外部，所以蛋白质分子内部的疏水键相互作用，是维持三级结构最重要的作用力。,疏水键：,(疏水作用、

22、疏水力)是非极性基团在极性溶剂中的一种优势缔合。,3.举例：鲸肌红蛋白的X射线衍射图谱,72,肌红蛋白,肌红蛋白是由一条多肽链折叠盘绕成近似球状的构象。,(2) 主链的80%左右是右手螺旋，其余为无规卷曲，一条多肽链共有8个螺旋区（A、B、C、D、E、F、G、H），7个非螺旋区（二个在末端，中间有五个）。,(3) 氨基酸残基的亲水基团几乎全部分布在分子的表面，而疏水基团几乎全部在分子的内部。,(4) 血红素辅基垂直地伸出分子表面，通过一个His残基和分子内部相连。,73,4. 球状蛋白质二、三级结构共同的特点：,(1) 在球状蛋白质分子中,一条多肽链往往通过一部分-螺旋，一部分-折叠，一部分-

23、转角和无规卷曲等使肽链折叠盘绕成近似球状的构象。,(2) 球状蛋白质的大多数极性侧链总是暴露在分子表面形成亲水面，而大多数非极性侧链总是埋在分子内部形成疏水核。,(3) 球状蛋白质的表面往往有内陷的空穴，空穴周围有许多疏 水侧链，是疏水区，这空穴往往是酶的活性部位或蛋白质 的功能部位。,74,（二）蛋白质的二级结构,二、蛋白质的空间结构（三维结构）,（三）蛋白质的超二级结构、结构域,（一）蛋白质空间结构的研究方法,（四）蛋白质的三级结构,（五）蛋白质的四级结构,75,（五） 四级结构,1.四级结构指各亚基间的空间排布及相互关系。 四级结构是由两条及两条以上具有独立三级结构的肽链通过非共价键聚合

24、而成。（每一条肽链称为一个亚基） 2.特点： 是由多个亚基聚集而成的寡聚蛋白 亚基可以相同，也可以不同 形状多为球形 往往有明显的对称组合, 形成的力:主要是次级键(非共价键)。,76,3.举例：血红蛋白四级结构（Max.Perutz）,血红蛋白是由四个亚基组成，2个-亚基，2个-亚基，每个亚基由一条多肽链与一个血红素辅基组成 。个亚基以正四面体的方式排列，彼此之间以非共价键相连（主要是离子键、氢键） 。,77,（二）蛋白质的二级结构,二、蛋白质的空间结构（三维结构）,（三）蛋白质的超二级结构、结构域,（一）蛋白质空间结构的研究方法,（四）蛋白质的三级结构,（五）蛋白质的四级结构,（六）维持空

25、间结构的作用力次级键,1.氢键：-CO H N- 2.离子键（盐键、静电引力） 3.范德华力 4.疏水作用(力、键),在二至四级结构中都有。不仅链内有，链间有，亚基间也存在，是蛋白质中最为重要的次级键。,是R基解离后带正或负的电荷,二者通过静电吸引而形成。在亚基间的聚合及维持特定的三级构象中具有重要作用。,是一些基团空间距离较近彼此产生的一种吸引力。作用范围虽然几，但在分子内有限的空间中许多因素能形成这种力，对维持空间结构起一定的作用。,是一些非极性基团在极性溶剂中的优势缔合。它们能避开水相，自相聚集在一起形成一个疏水区域。疏水作用对维持三级结构的稳定中起着重要的作用,78,5.蛋白质分子中的

26、共价键与次级键,共价键,次级键,化学键,肽键,一级结构,氢键,二硫键,二、三、四级结构,疏水作用,盐键,范德华力,三、四级结构,79,a 离子键 b 氢键 c 疏水键 d 范德华引力,80,第二节 蛋白质的结构及功能,一、蛋白质的一级结构（共价结构）,三、蛋白质结构与功能的关系,二、蛋白质的空间结构（三维结构）,81,三、蛋白质结构与功能的关系,每种蛋白质都有其特定的结构,以完成其特定的功能。蛋白质的结构和功能是相适应的,二者之间具有高度的统一性。,1. 一级结构与功能的关系,一级结构决定空间结构 生物进化与种属差异 分子病,82,1. 一级结构与功能的关系, 一级结构决定空间结构, 一级结构

27、与种属差异,例：细胞色素C 它是由一条肽链（104个和血红素）组成蛋白质。主要生理功能：是在生物氧化过程中传递电子，现对近百种生物的细胞色素进行研究发现，亲缘关系越近，其结构越相近。根据这一特征，目前己使用其对细胞色素进行分类。,对不同机体中表现同一功能的蛋白质的一级结构分析表明，种属差异十分明显。,83,(3) 分子病, 一级结构决定空间结构, 一级结构与种属差异,是从分子水平发生病变而引起的疾病。,实质是基因结构错误导致蛋白质表达异常，一级结构中氨基酸排列顺序改变引起功能的改变和丧失的发生的疾病。,典型病例,镰刀型血红细胞贫血病,1. 一级结构与功能的关系,84,在574个氨基酸中仅仅一个

28、氨基酸被改变，就引起了细胞结构和功能的改变。,细胞易胀破、发生溶血、运氧机能降低，出现头昏、胸闷等贫血症状。,85,-链 1 2 3 4 5 6 7 Hb-A Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Lys Hb-S Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Lys,O2,O2,血红蛋白分子凝集,Val 取代Glu,86,2. 空间结构(构象)与功能的关系,1. 一级结构与功能的关系,蛋白质在执行其功能时，都需要一定的空间结构，当空间结构发生改变时，其功能也发生改变。,三、蛋白质结构与功能的关系,87,别构现象：,当蛋白质表现功能时，其构象发生改变，从而改变了整个分子的性质，这种

29、现象就称为别构现象。,随着蛋白质构象发生改变，其功能发生相应的变化的现象称为别构效应。,例：以血红蛋白的别构效应为例说明蛋白质的空间结构与功能的关系,88,血红蛋白,血红蛋白是别构蛋白，O2结合到一个亚基上以后，影响与其它亚基的相互作用。,O2压力,89,血红蛋白是由两个-亚基和两个-亚基组成的四聚体（22），有稳定的四级结构，与氧的亲和力很弱，但当氧与血红蛋白分子中一个亚基的血红素辅基的铁结合后。即引起该亚基构象的改变，一个亚基构象的改变又会引起其余亚基的构象相继发生改变，结果整个分子从紧密的构象变成比较松散的构象，易于与氧结合，使血红蛋白与氧结合的速度大大加快。,90,第三节 蛋白质的性质

30、,一、相对分子质量 二、两性解离与等电点 三、胶体性质 四、沉淀反应 五、变性、复性 六、颜色反应,91,一、蛋白质相对分子质量,可用沉降系数S表示。1S110-13s,1、蛋白质是生物大分子，相对分子质量很大，有的可达几百万。,2、测定蛋白质分子质量的方法: 电泳法 SDS-PAGE 色谱法 分子筛 超滤法 离心沉降,影片 211,92,蛋白质的等电点：蛋白质分子所带的正负电荷相同而成为两性离子时溶液的pH称为该蛋白质的等电点（pI）。,二、两性解离与等电点,当pH pI时，蛋白质带净正电荷，在电场中向负极移动。,当pH pI时，蛋白质带净负电荷，在电场中向正极移动。,溶液的pH偏离蛋白质的

31、pI越远，蛋白质带净电荷越多，在电场中越容易分离。,93,1、因蛋白质分子的颗粒直径在1100nm之间,且分子量大，符合胶体特征，因此，蛋白质水溶液具有胶体的性质：布朗运动丁达尔现象电泳现象不能透过半透膜具有吸附能力,第三节 蛋白质的性质,一、相对分子质量 二、两性解离与等电点,三、蛋白质的胶体性质,透析：利用胶体对半透膜的不可渗透性纯化蛋白质的方法称为透析法。,94,2、蛋白质是一种比较稳定的亲水胶体。维持蛋白质胶体溶液稳定的因素：,第三节 蛋白质的性质,一、相对分子质量 二、两性解离与等电点 三、蛋白质的胶体性质,水化层(水合膜),分子表面的极性基团能吸附水分子,在颗粒表面形成一层水膜,使

32、颗粒之间有水膜隔开,不易凝集沉淀。,同性电荷(双电层结构),在非等电点状态时，分子表面的电荷是相同的,在颗粒表面又吸附一层相反的电荷,形成表面的双电层结构。由于同性电荷相互排斥的作用不易凝集沉淀。,破坏胶体溶液的稳定条件，会使蛋白质能够从溶液中沉淀出来。,95,水化膜,水化膜,水化膜,96,第三节 蛋白质的性质,一、相对分子质量 二、两性解离与等电点 三、蛋白质的胶体性质,四、蛋白质沉淀作用,97,四、蛋白质沉淀作用,中性盐沉淀 有机溶剂沉淀 等电点沉淀 重金属盐沉淀 生物碱试剂沉淀 加热变性沉淀,98,1. 中性盐沉淀（盐析法）,盐溶：,高浓度的中性盐类可以破坏蛋白质颗粒周围的水膜，同时又中

33、和了其表面的电荷，因此，可以使蛋白质沉淀析出。,盐析是加入盐类使蛋白质从溶液中沉淀析出的现象。,分级盐析调节盐浓度使混合蛋白质中的不同蛋白质分别在不同的盐浓度时沉淀析出的方法。,不同的蛋白质沉淀析出所需的盐浓度是不同的。,低浓度的中性盐类可以增加蛋白质表面的电荷和水膜的生成，促进蛋白质溶解的现象。,中性盐：硫酸铵（最常用）,优点：蛋白质不变性,99,有机溶剂：乙醇、甲醇、丙酮等原理：有机溶剂和水有较强的作用，能破坏蛋白质分子周围的水膜，使蛋白质发生沉淀。如果将溶液调至蛋白质的pI可加速沉淀。,2. 有机溶剂沉淀,低温下的短时间内蛋白质可保持活性不变性。,常用于蛋白质的分离和纯化，或去除蛋白质。

34、,100,等电点时蛋白质分子内所带的正电荷和负电荷正好相等，呈电中性，消除了分子间同性电荷的斥力，容易碰撞结合成较大的蛋白质颗粒而沉淀。 如果再加入有机溶剂去除水膜，沉淀会更迅速、更完全。 不同的蛋白质有不同的等电点，该法可用于等电点差异较大的蛋白质的分离和纯化。 如谷氨酸的生产,3. 等电点沉淀,101,重金属盐：由Ag+,Cu2+,Hg2+,Pb2+等重金属离子所组成的盐类。如硝酸银、硫酸铜、氯化汞、醋酸铅、三氯化铁等。 原理：带正电荷的重金属离子能与蛋白质中带负电荷的基团作用，而生成不溶性的重金属蛋白盐沉淀。,4. 重金属盐沉淀,102,生物碱试剂：是一些能够与生物碱进行作用的试剂，常是

35、一些酸类。如三氯乙酸、苦味酸、钨酸、单宁酸等。 原理：在酸性生物碱试剂中蛋白质分子带正电荷，能够与带负电荷的酸根离子结合而生成不溶解的蛋白质盐沉淀。,5. 生物碱试剂沉淀,103,原理：蛋白质分子受热后，维持空间结构的次级键被破坏，高度规律性的空间结构也随之被破坏，蛋白质发生变性，原在内部的疏水基团暴露，溶解度下降而沉淀析出。,6.加热沉淀,104,第三节 蛋白质的性质,一、相对分子质量 二、两性解离与等电点 三、蛋白质的胶体性质 四、蛋白质沉淀作用,五、蛋白质的变性与复性,105,五、蛋白质的变性与复性,1.变性的概念：天然蛋白质受理化因素影响，维持空间结构的次级键被破坏，导致理化性质和生物

36、学活性均有所改变的现象。,物理：高温，高压，剧烈振荡，各种射线,化学：强酸、强碱、重金属、有机溶剂、去污剂等,2.引起变性的因素：,106,3.蛋白质的复性去除变性因素后，有些蛋白质能够恢复或部分恢复其原有的构象和功能，这种现象称为蛋白质的复性。,胃蛋白酶的复性：温度达8090时酶蛋白发生变性，将温度缓慢降到37，又能够恢复其消化能力。,107,4.变性蛋白质的复性说明了什么？ 蛋白质的变性仅仅是空间结构被破坏，一级结构仍然存在并保持完整； 一级结构决定着高级结构，在一级结构中包含着形成特定空间构象的所有信息。 蛋白质的功能与其空间构象之间具有高度的统一性 并非所有的蛋白质变性后都能复性。,1

37、08,5.沉淀、变性之间的关系, 沉淀不一定变性，如加入中性盐能蛋白质,但不变性； 变性也不一定沉淀，如强酸、碱酸作用蛋白质使蛋白质变性，但不沉淀。 6.变性作用在实际生活中应用 临床用酒精消毒； 用高压煮沸消毒； 用紫外线消毒。 蛋白质食品加热更易被消化； 机体的衰老就是蛋白质变化的结果。,109,第三节 蛋白质的性质,一、相对分子质量 二、两性解离与等电点 三、蛋白质的胶体性质 四、蛋白质沉淀作用 五、蛋白质的变性与复性,六、蛋白质的颜色反应,110,六、蛋白质的颜色反应,OH,N,111,本章总结,1、蛋白质的组成：C、H、O、N（16%、6.25）；氨基酸结构、分类、性质；肽链 2、蛋

38、白质的结构与功能： 一级结构和空间结构【二（超二级、结构域）、三、四级】 一级结构决定着蛋白质的空间结构 肽键、二硫键 二级结构： -螺旋；-折叠；-转角；无规卷曲；环 氢键 超二级结构：、 、-曲折、-折叠筒等。 三级结构（主链、侧链三维结构）疏水键、氢键、离子键、范德华 四级结构：亚基间的空间排布及相互关系。 一般地三级以上结构蛋白质才具有生物功能。 一级结构与功能关系：决定空间结构；生物进化与种属差异；分子病 空间结构与功能关系：别构效应 3、蛋白质的性质 相对分子质量；两性解离与等电点；胶体性质；沉淀反应；变性、复性；颜色反应,112,1.根据分子形状，蛋白质分为两大类: （纤维状蛋白

39、质）和 （球状蛋白质 ）。 2氨基酸的结构通式为（ ）。 3氨基酸在等电点时主要以（兼性）离子形式存在，在pHpI的溶液中，大部分以（阴）离子形式存在，在pHpI的溶液中，大部分以（阳 ）离子形式存在。 4由Ala-Gly和Gly-Ala所构成的两条肽是一样的。（120 ）。 5经测定某血清标本中氮的质量浓度为10g/L，则蛋白质的含量浓度是(62.5) g/L 。 6计算一个含有72个氨基酸的-螺旋的轴长是(10.8 ) nm，假如此多肽的-螺旋完全伸展，则轴长是(25.2) nm。 7.下列关于蛋白质结构的叙述，哪一项是错误的？ A氨基酸的疏水侧链很少埋在分子的中心部位 B电荷的氨基酸侧链

40、常在分子的外侧，面向水相 C蛋白质的一级结构在决定高级结构方面是重要因素之一 D蛋白质的空间结构主要靠次级键维持,纤维状蛋白质,球状,蛋白质,兼性,阴,阳,X,62.5,10.8,25.2,本章测验,113,8下列哪项与蛋白质的变性无关？A. 肽键断裂 B氢键被破坏C离子键被破坏 D疏水键被破坏9蛋白质空间构象的特征主要取决于下列哪一项？A多肽链中氨基酸的排列顺序 B次级键 C链内及链间的二硫键 D温度及pH10. 维持蛋白质三级结构稳定的因素是： A肽键 B二硫键 C离子键 D氢键 E次级键,114,作 业：,解释名词：别构现象、变性作用、盐析、透析、等电点。 什么是蛋白质分子的一级、二级、三级、四级结构？它们分别靠什么力（化学键）形成的？ 氨基酸和蛋白质有哪些呈色反应？其显色官能团各是什么？ 简述蛋白质沉淀的方法及原因？试举二例说明它的应用。 变性与沉淀有何区别？,115,参考文献,（1）沈同等. 生物化学（第二版）. 北京:高等教育出版社, 2000 （2）张丽萍等. 生物化学简明教程, 高等教育出版社, 2009,