高中生物竞赛辅导生物化学一蛋白质精选PPT.ppt

目目 录录关于高中生物竞赛辅导生物化学一蛋白质现在学习的是第1页，共90页目目 录录一、什么是蛋白质一、什么是蛋白质?蛋蛋 白白 质质(protein)是是 由由 许许 多多 氨氨 基基 酸酸(amino acids)通通过过肽肽键键(peptide bond)相相连连形形成的高分子含氮化合物。成的高分子含氮化合物。现在学习的是第2页，共90页目目 录录二、蛋白质的生物学重要性二、蛋白质的生物学重要性1.蛋白质是生物蛋白质是生物 体重要组成成分体重要组成成分分分布布广广：所所有有器器官官、组组织织都都含含有有蛋蛋白白质质；细胞的各个部分都含有蛋白质。细胞的各个部分都含有蛋白质。含含量量高高：蛋蛋白白质质是是细细胞胞内内最最丰丰富富的的有有机机分分子子，占占人人体体干干重重的的45，某某些些组组织织含含量量更更高，例如脾、肺及横纹肌等高达高，例如脾、肺及横纹肌等高达80。现在学习的是第3页，共90页目目 录录1 1）作为生物催化剂（酶）作为生物催化剂（酶）2 2）代谢调节作用）代谢调节作用3 3）免疫保护作用）免疫保护作用4 4）物质的转运和存储）物质的转运和存储5 5）运动与支持作用）运动与支持作用6 6）参与细胞间信息传递）参与细胞间信息传递2.蛋白质具有重要的生物学功能蛋白质具有重要的生物学功能3.氧化供能氧化供能现在学习的是第4页，共90页目目 录录蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 组组 成成The Molecular Component of Protein第第 一一 节节现在学习的是第5页，共90页目目 录录 组成蛋白质的元素组成蛋白质的元素主要有主要有C、H、O、N和和S。有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属元素或金属元素铁、铜、铁、铜、锌、锰、钴、钼锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有，个别蛋白质还含有碘碘。现在学习的是第6页，共90页目目 录录 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。由由于于体体内内的的含含氮氮物物质质以以蛋蛋白白质质为为主主，因因此此，只只要要测测定定生生物物样样品品中中的的含含氮氮量量，就就可可以以根根据据以以下下公公式式推推算出蛋白质的大致含量：算出蛋白质的大致含量：100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量(g%)=每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.251001/16%蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点现在学习的是第7页，共90页目目 录录一、氨基酸一、氨基酸 组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位存存在在自自然然界界中中的的氨氨基基酸酸有有300余余种种，但但组组成成人人体体蛋蛋白白质质的的氨氨基基酸酸仅仅有有20种种，且且均均属属 L-氨氨基酸基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。现在学习的是第8页，共90页目目 录录H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式R现在学习的是第9页，共90页目目 录录1.非极性疏水性氨基酸（非极性疏水性氨基酸（7）甘丙缬亮异苯脯）甘丙缬亮异苯脯2.极性中性氨基酸（极性中性氨基酸（8）色丝酪半蛋天谷苏）色丝酪半蛋天谷苏3.酸性氨基酸（酸性氨基酸（2）天谷）天谷4.碱性氨基酸（碱性氨基酸（3）赖精组）赖精组（一）氨基酸的分类（一）氨基酸的分类*20*20种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下种氨基酸的英文名称、缩写符号及分类如下:现在学习的是第10页，共90页目目 录录甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸缬氨酸 valine Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.301.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸目目 录录现在学习的是第11页，共90页目目 录录色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89丝氨酸丝氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 asparagine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 5.602.极性中性氨基酸极性中性氨基酸目目 录录现在学习的是第12页，共90页目目 录录天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22赖氨酸赖氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76组氨酸组氨酸 histidine His H 7.593.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸目目 录录现在学习的是第13页，共90页目目 录录几种特殊氨基酸几种特殊氨基酸 脯氨酸脯氨酸（亚氨基酸）（亚氨基酸）现在学习的是第14页，共90页目目 录录 半胱氨酸半胱氨酸 +胱氨酸胱氨酸二硫键二硫键-HH现在学习的是第15页，共90页目目 录录（二）氨基酸的理化性质（二）氨基酸的理化性质1.两性解离及等电点两性解离及等电点氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。处溶液的酸碱度。等电点等电点(isoelectric point,pI)在在某某一一pH的的溶溶液液中中，氨氨基基酸酸解解离离成成阳阳离离子子和和阴阴离离子子的的趋趋势势及及程程度度相相等等，成成为为兼兼性性离离子子，呈呈电电中中性性。此此时时溶溶液液的的pH值值称称为为该该氨氨基基酸酸的的等电点等电点。现在学习的是第16页，共90页目目 录录pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子现在学习的是第17页，共90页目目 录录2.紫外吸收紫外吸收 色氨酸、酪氨酸的色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在最大吸收峰在 280 nm 附附近。近。大大多多数数蛋蛋白白质质含含有有这这两两种种氨氨基基酸酸残残基基，所所以以 测测 定定 蛋蛋 白白 质质 溶溶 液液280nm的的光光吸吸收收值值是是分分析析溶溶液液中中蛋蛋白白质质含含量量的的快快速速简便的方法。简便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收现在学习的是第18页，共90页目目 录录3.茚三酮反应茚三酮反应 氨氨基基酸酸与与茚茚三三酮酮水水合合物物共共热热，可可生生成成蓝蓝紫紫色色化化合合物物，其其最最大大吸吸收收峰峰在在570nm处处。由由于于此此吸吸收收峰峰值值与与氨氨基基酸酸的的含含量量存存在在正正比比关关系系，因因此可作为氨基酸定量分析方法。此可作为氨基酸定量分析方法。现在学习的是第19页，共90页目目 录录二、肽二、肽*肽肽键键(peptide bond)是是由由一一个个氨氨基基酸酸的的-羧羧基基与与另另一一个个氨氨基基酸酸的的-氨氨基基脱脱水水缩缩合合而而形形成成的的化学键。化学键。（一）肽（一）肽(peptide)现在学习的是第20页，共90页目目 录录+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键现在学习的是第21页，共90页目目 录录*肽肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。合物。*两分子氨基酸缩合形成两分子氨基酸缩合形成二肽二肽，三分子氨基酸缩，三分子氨基酸缩合则形成合则形成三肽三肽*肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，被称为不全，被称为氨基酸残基氨基酸残基(residue)。*由十个以内氨基酸相连而成的肽称为由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的由更多的氨基酸相连形成的肽称肽称多肽多肽(polypeptide)。现在学习的是第22页，共90页目目 录录N 末端：多肽链中有末端：多肽链中有自由氨基自由氨基的一端的一端C 末端：多肽链中有末端：多肽链中有自由羧基自由羧基的一端的一端多肽链有两端多肽链有两端*多多肽肽链链(polypeptide chain)是是指指许许多多氨氨基基酸酸之之间以肽键连接而成的一种结构。间以肽键连接而成的一种结构。现在学习的是第23页，共90页目目 录录N末端末端C末端末端牛核糖核酸酶牛核糖核酸酶现在学习的是第24页，共90页目目 录录（二）（二）几种生物活性肽几种生物活性肽 1.谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione,GSH)现在学习的是第25页，共90页目目 录录GSH过氧过氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还原酶还原酶NADPH+H+NADP+现在学习的是第26页，共90页目目 录录 体内许多激素属寡肽或多肽体内许多激素属寡肽或多肽 神经肽神经肽(neuropeptide)2.多肽类激素及神经肽多肽类激素及神经肽现在学习的是第27页，共90页目目 录录三、蛋白质的分类三、蛋白质的分类 *根据蛋白质组成成分根据蛋白质组成成分 单纯蛋白质单纯蛋白质结合蛋白质结合蛋白质 =蛋白质部分蛋白质部分 +非蛋白质部分非蛋白质部分*根据蛋白质形状根据蛋白质形状 纤维状蛋白质纤维状蛋白质球状蛋白质球状蛋白质现在学习的是第28页，共90页目目 录录蛋蛋 白白 质质 的的 分分 子子 结结 构构The Molecular Structure of Protein 第第 二二 节节现在学习的是第29页，共90页目目 录录蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括 一级结构一级结构(primary structure)二级结构二级结构(secondary structure)三级结构三级结构(tertiary structure)四级结构四级结构(quaternary structure)高级高级结构结构现在学习的是第30页，共90页目目 录录定义定义蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构主要的化学键主要的化学键肽键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。，有些蛋白质还包括二硫键。现在学习的是第31页，共90页一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。能的基础。目目 录录现在学习的是第32页，共90页目目 录录二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构蛋蛋白白质质分分子子中中某某一一段段肽肽链链的的局局部部空空间间结结构构，即即该该段段肽肽链链主主链链骨骨架架原原子子的的相相对对空空间间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。定义定义 主要的化学键主要的化学键：氢键氢键 现在学习的是第33页，共90页目目 录录（一）肽单元（一）肽单元参参与与肽肽键键的的6个个原原子子C 1、C、O、N、H、C 2位位于于同同一一平平面面，C 1和和C 2在在 平平 面面 上上 所所 处处 的的 位位 置置 为为 反反 式式(trans)构构型型，此此同同一一平平面面上上的的6个个原原子子构构成成了了所所谓谓的的肽肽单单元元(peptide unit)。现在学习的是第34页，共90页目目 录录 蛋白质二级结构的主要形式蛋白质二级结构的主要形式 -螺旋螺旋 (-helix)-折叠折叠 (-pleated sheet)-转角转角 (-turn)无规卷曲无规卷曲 (random coil)现在学习的是第35页，共90页（二）（二）-螺旋螺旋目目 录录现在学习的是第36页，共90页目目 录录（三）（三）-折叠折叠现在学习的是第37页，共90页目目 录录（四）（四）-转角和无规卷曲转角和无规卷曲-转角转角无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。结构。现在学习的是第38页，共90页目目 录录（五）模体（五）模体在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，被称为模体成一个特殊的空间构象，被称为模体(motif)。现在学习的是第39页，共90页目目 录录钙结合蛋白中结合钙结合蛋白中结合钙离子的模体钙离子的模体 锌指结构锌指结构 现在学习的是第40页，共90页目目 录录（六）氨基酸残基的（六）氨基酸残基的侧链对侧链对二二级结级结构形成构形成的影响的影响蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋或螺旋或-折叠，折叠，它就会出现相应的二级结构。它就会出现相应的二级结构。现在学习的是第41页，共90页目目 录录三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构疏水键、离子键、氢键和疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。力等。主要的化学键主要的化学键整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。（一）（一）定义定义 现在学习的是第42页，共90页目目 录录现在学习的是第43页，共90页目目 录录 肌红蛋白肌红蛋白(Mb)N 端端 C端端现在学习的是第44页，共90页目目 录录纤连蛋白分子的结构域纤连蛋白分子的结构域 （二）结构域（二）结构域大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数大分子蛋白质的三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使个球状或纤维状的区域，折叠得较为紧密，各行使其功能，称为结构域其功能，称为结构域(domain)。现在学习的是第45页，共90页目目 录录（三）分子伴侣（三）分子伴侣分子伴侣分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境从而加通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。*分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正开，如此重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。确折叠。*分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。再诱导其正确折叠。*分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确形分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确形成起了重要的作用。成起了重要的作用。现在学习的是第46页，共90页目目 录录亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。键和离子键。四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结蛋白质的四级结构构。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基亚基 (subunit)。现在学习的是第47页，共90页目目 录录血血红红蛋蛋白白的的四四级级结结构构 现在学习的是第48页，共90页目目 录录蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系The Relation of Structure and Function of Protein第第 三三 节节现在学习的是第49页，共90页目目 录录（一）一级结构是空间构象的基础（一）一级结构是空间构象的基础 一、蛋白质一级结构与功能的关系一、蛋白质一级结构与功能的关系 牛核糖核酸酶的牛核糖核酸酶的一级结构一级结构二二硫硫键键现在学习的是第50页，共90页目目 录录 天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性现在学习的是第51页，共90页目目 录录（二）一级结构与功能的关系（二）一级结构与功能的关系例：镰刀形红细胞贫血例：镰刀形红细胞贫血N-val his leu thr pro glu glu C(146)HbS 肽链肽链HbA 肽肽 链链N-val his leu thr pro val glu C(146)这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为为“分子病分子病”。现在学习的是第52页，共90页目目 录录（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构 二、蛋白质空间结构与功能的关系二、蛋白质空间结构与功能的关系 目目 录录现在学习的是第53页，共90页目目 录录Hb与与Mb一一样样能能可可逆逆地地与与O2结结合合，Hb与与O2结结合合后后称称为为氧氧合合Hb。氧氧合合Hb占占总总Hb的的百百分分数数（称称百分饱和度百分饱和度）随）随O2浓度变化而改变。浓度变化而改变。（二）血红蛋白的构象变化与结合氧（二）血红蛋白的构象变化与结合氧 现在学习的是第54页，共90页目目 录录肌红蛋白肌红蛋白(Mb)和血红蛋白和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线的氧解离曲线现在学习的是第55页，共90页目目 录录*协同效应协同效应(cooperativity)一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为称为协同效应协同效应。如果是促进作用则称为如果是促进作用则称为正协同效应正协同效应 (positive cooperativity)如果是抑制作用则称为如果是抑制作用则称为负协同效应负协同效应 (negative cooperativity)现在学习的是第56页，共90页目目 录录现在学习的是第57页，共90页目目 录录O2血血红红素素与与氧氧结结合合后后，铁铁原原子子半半径径变变小小，就就能能进进入入卟卟啉啉环环的的小小孔孔中中，继继而而引引起起肽肽链链位位置置的的变动。变动。现在学习的是第58页，共90页目目 录录变构效应变构效应(allosteric effect)蛋蛋白白质质空空间间结结构构的的改改变变伴伴随随其其功功能的变化，称为能的变化，称为变构效应变构效应。现在学习的是第59页，共90页目目 录录（三）蛋白质构象改变与疾病（三）蛋白质构象改变与疾病 蛋蛋白白质质构构象象疾疾病病：若若蛋蛋白白质质的的折折叠叠发发生生错错误误，尽尽管管其其一一级级结结构构不不变变，但但蛋蛋白白质质的的构构象象发发生生改改变变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。现在学习的是第60页，共90页目目 录录蛋白质构象改变导致疾病的机理蛋白质构象改变导致疾病的机理：有些蛋白质错：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。纤维沉淀的病理改变。这类疾病包括这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆：人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。现在学习的是第61页，共90页目目 录录疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病是由朊病毒蛋白疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein,PrP)引起引起的一组人和动物神经退行性病变。的一组人和动物神经退行性病变。正常的正常的PrP富含富含-螺旋，称为螺旋，称为PrPc。PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为-折叠的折叠的PrPsc，从而致病。，从而致病。PrPc-螺旋螺旋PrPsc-折叠折叠正常正常疯牛病疯牛病现在学习的是第62页，共90页目目 录录第四节第四节蛋白质的理化性质与分离纯化蛋白质的理化性质与分离纯化The Physical and Chemical Characters and Separation and Purification of Protein现在学习的是第63页，共90页目目 录录（一）蛋白质的两性电离（一）蛋白质的两性电离 一、理化性质一、理化性质 蛋蛋白白质质分分子子除除两两端端的的氨氨基基和和羧羧基基可可解解离离外外，氨氨基基酸酸残残基基侧侧链链中中某某些些基基团团，在在一一定定的的溶溶液液pHpH条条件件下下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。都可解离成带负电荷或正电荷的基团。*蛋白质的等电点蛋白质的等电点(isoelectric point,pI)当当蛋蛋白白质质溶溶液液处处于于某某一一pH时时，蛋蛋白白质质解解离离成成正正、负负离离子子的的趋趋势势相相等等，即即成成为为兼兼性性离离子子，净净电电荷荷为零，此时溶液的为零，此时溶液的pH称为称为蛋白质的等电点。蛋白质的等电点。现在学习的是第64页，共90页目目 录录（二）蛋白质的胶体性质（二）蛋白质的胶体性质 蛋蛋白白质质属属于于生生物物大大分分子子之之一一，分分子子量量可可自自1万万至至100万万之之巨巨，其其分分子子的的直直径径可可达达1100nm，为为胶胶粒粒范围之内。范围之内。*蛋白质胶体稳定的因素蛋白质胶体稳定的因素颗粒表面电荷颗粒表面电荷水化膜水化膜现在学习的是第65页，共90页目目 录录+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜水化膜+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒酸酸碱碱酸酸碱碱酸酸碱碱脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉溶液中蛋白质的聚沉现在学习的是第66页，共90页目目 录录（三）蛋白质的变性、沉淀和凝固（三）蛋白质的变性、沉淀和凝固 *蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation)在某些物理和化学因素作用下，其特定的空在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。的丧失。现在学习的是第67页，共90页目目 录录 造成变性的因素造成变性的因素如如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、重金属离子及生物碱试剂等属离子及生物碱试剂等。变性的本质变性的本质 破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。质的一级结构。现在学习的是第68页，共90页目目 录录 应用举例应用举例临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。此外此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。（如疫苗等）的必要条件。现在学习的是第69页，共90页目目 录录若若蛋蛋白白质质变变性性程程度度较较轻轻，去去除除变变性性因因素素后后，蛋蛋白白质质仍仍可可恢恢复复或或部部分分恢恢复复其其原原有有的的构构象象和和功功能能，称为称为复性复性(renaturation)。现在学习的是第70页，共90页目目 录录 天然状态，有天然状态，有催化活性催化活性 尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性现在学习的是第71页，共90页目目 录录*蛋白质沉淀蛋白质沉淀在在一一定定条条件件下下，蛋蛋白白疏疏水水侧侧链链暴暴露露在在外外，肽肽链链融融会会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变变性性的的蛋蛋白白质质易易于于沉沉淀淀，有有时时蛋蛋白白质质发发生生沉沉淀淀，但并不变性。但并不变性。*蛋白质的凝固作用蛋白质的凝固作用(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。凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。现在学习的是第72页，共90页目目 录录（四）蛋白质的紫外吸收（四）蛋白质的紫外吸收由由于于蛋蛋白白质质分分子子中中含含有有共共轭轭双双键键的的酪酪氨氨酸酸和和色色氨氨酸酸，因因此此在在280nm波波长长处处有有特特征征性性吸吸收收峰峰。蛋蛋白白质质的的OD280与与其其浓浓度度呈呈正正比比关关系系，因因此此可可作作蛋蛋白白质质定定量测定。量测定。现在学习的是第73页，共90页目目 录录（五）蛋白质的呈色反应（五）蛋白质的呈色反应茚三酮反应茚三酮反应(ninhydrin reaction)蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。酮反应。双缩脲反应双缩脲反应(biuret reaction)蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜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，此反应称为共热，呈现紫色或红色，此反应称为双缩脲反应双缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。现在学习的是第74页，共90页目目 录录二、蛋白质的分离和纯化二、蛋白质的分离和纯化（一）透析及超滤法（一）透析及超滤法*透析透析(dialysis)利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。*超滤法超滤法 应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分应用正压或离心力使蛋白质溶液透过有一定截留分子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。子量的超滤膜，达到浓缩蛋白质溶液的目的。现在学习的是第75页，共90页目目 录录（二）丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀（二）丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀 *使使用用丙丙酮酮沉沉淀淀时时，必必须须在在04低低温温下下进进行行，丙丙酮酮用用量量一一般般10倍倍于于蛋蛋白白质质溶溶液液体体积积。蛋蛋白白质质被被丙丙酮酮沉沉淀淀后后，应应立立即即分分离离。除除了了丙丙酮酮以以外外，也也可可用用乙乙醇沉淀。醇沉淀。*盐盐析析(salt precipitation)是是将将硫硫酸酸铵铵、硫硫酸酸钠钠或或氯氯化化钠钠等等加加入入蛋蛋白白质质溶溶液液，使使蛋蛋白白质质表表面面电电荷荷被被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。现在学习的是第76页，共90页目目 录录*免疫沉淀法：免疫沉淀法：将某一纯化蛋白质免疫动物可获得将某一纯化蛋白质免疫动物可获得抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗该蛋白的特异抗体。利用特异抗体识别相应的抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从抗原蛋白，并形成抗原抗体复合物的性质，可从蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。蛋白质混合溶液中分离获得抗原蛋白。现在学习的是第77页，共90页目目 录录（三）电泳（三）电泳蛋蛋白白质质在在高高于于或或低低于于其其pIpI的的溶溶液液中中为为带带电电的的颗颗粒粒，在在电电场场中中能能向向正正极极或或负负极极移移动动。这这种种通通过过蛋蛋白白质质在在电电场场中中泳泳动动而而达达到到分分离离各各种种蛋蛋白白质质的的技技术术,称称为为电泳电泳(elctrophoresis)。根根据据支支撑撑物物的的不不同同，可可分分为为薄薄膜膜电电泳泳、凝凝胶胶电电泳泳等。等。现在学习的是第78页，共90页目目 录录几种重要的蛋白质电泳几种重要的蛋白质电泳*SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳，常用于蛋白质分，常用于蛋白质分子量的测定。子量的测定。*等电聚焦电泳等电聚焦电泳，通过蛋白质等电点的差异而，通过蛋白质等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法。分离蛋白质的电泳方法。*双向凝胶电泳双向凝胶电泳是蛋白质组学研究的重要技术。是蛋白质组学研究的重要技术。现在学习的是第79页，共90页目目 录录（四）层析（四）层析层析层析(chromatography)分离蛋白质的原理分离蛋白质的原理待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的固定相而达到分离蛋白质的目的 。现在学习的是第80页，共90页目目 录录蛋白质分离常用的层析方法蛋白质分离常用的层析方法*离子交换层析：离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性质不同利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。进行分离。*凝胶过滤凝胶过滤(gel filtration)又称分子筛层析，又称分子筛层析，利用利用各各蛋白质分子大小不同分离。蛋白质分子大小不同分离。现在学习的是第81页，共90页目目 录录现在学习的是第82页，共90页目目 录录现在学习的是第83页，共90页目目 录录（五）超速离心（五）超速离心*超超速速离离心心法法(ultracentrifugation)既既可可以以用用来来分分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。*蛋蛋 白白 质质 在在 离离 心心 场场 中中 的的 行行 为为 用用沉沉 降降 系系 数数(sedimentation coefficient,S)表表示示,沉沉降降系系数数与蛋白质的密度和形状相关与蛋白质的密度和形状相关。现在学习的是第84页，共90页目目 录录因因为为沉沉降降系系数数S大大体体上上和和分分子子量量成成正正比比关关系系，故故可可应应用用超超速速离离心心法法测测定定蛋蛋白白质质分分子子量量，但但对对分分子子形状的高度不对称的大多数纤维状蛋白质不适用。形状的高度不对称的大多数纤维状蛋白质不适用。现在学习的是第85页，共90页目目 录录三、多肽链中氨基酸序列分析三、多肽链中氨基酸序列分析分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成分析已纯化蛋白质的氨基酸残基组成测定多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基测定多肽链的氨基末端与羧基末端为何种氨基酸残基把肽链水解成片段，分别进行分析把肽链水解成片段，分别进行分析测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用测定各肽段的氨基酸排列顺序，一般采用Edman降解法降解法一般需用数种水解法，并分析出各肽段中的氨基酸顺序，然一般需用数种水解法，并分析出各肽段中的氨基酸顺序，然后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序的结果。后经过组合排列对比，最终得出完整肽链中氨基酸顺序的结果。现在学习的是第86页，共90页目目 录录通过核酸来推演蛋白质中的氨基酸序列通过核酸来推演蛋白质中的氨基酸序列按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列按照三联密码的原则推演出氨基酸的序列分离编码蛋白质的基因分离编码蛋白质的基因测定测定DNA序列序列排列出排列出mRNA序列序列现在学习的是第87页，共90页目目 录录四、蛋白质空间结构测定四、蛋白质空间结构测定*二级结构测定二级结构测定通通常常采采用用圆圆二二色色光光谱谱(circular dichroism，CD)测测定定溶溶液液状状态态下下的的蛋蛋白白质质二二级级结结构构含含量量。-螺螺旋旋的的CDCD峰峰有有222nm222nm处处的的负负峰峰、208nm208nm处处的的负负峰峰和和198 198 nmnm处处的的正正峰峰三三个个成成分分；而而-折折叠叠的的CDCD谱谱不不很很固固定。定。现在学习的是第88页，共90页目目 录录*三级结构测定三级结构测定X射射线线衍衍射射法法(X-ray diffraction)和和核核磁磁共共振振技技术术(nuclear magnetic resonance,NMR)是是研研究究蛋蛋白白质质三维空间结构最准确的方法。三维空间结构最准确的方法。现在学习的是第89页，共90页目目 录录感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第90页，共90页