蛋白质与其他物质的相互作用课件.ppt

《蛋白质与其他物质的相互作用课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质与其他物质的相互作用课件.ppt（32页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、蛋白质与其他物质的相互作用第1页，此课件共32页哦蛋白质的简介蛋白质的简介在在生生物物体体内内，蛋蛋白白质质（包包括括酶酶）占占细细胞胞干干重重的的70%70%以以上上，种种类类繁繁多多，在在生生命命活活动动过过程程中中起起着着发发挥挥各各种种各各样样的的作作用用。随随着着人人们们对对环环境境保保护护和和生生活活质质量量要要求求的的提提高高，蛋蛋白白质质在在食食品品、医医药药（生生化化药药物物、临临床床检检验验、药药物物筛筛选选等等）、环环保保（环环境境分分析析）、农农业业、日日用用化化工工（化化妆妆品品）、精精细细化化工工（酶酶催催化化合合成成）等等领领域域的的应应用用日益广泛。日益广泛。在

2、蛋白质体外的应用中，一般涉及到分离纯化、储存、含量在蛋白质体外的应用中，一般涉及到分离纯化、储存、含量检测等过程，其中常常发生化学物质与蛋白质非专一性的相检测等过程，其中常常发生化学物质与蛋白质非专一性的相互作用，如沉淀作用、变性作用、稳定作用以及化学修饰作互作用，如沉淀作用、变性作用、稳定作用以及化学修饰作用等。用等。第2页，此课件共32页哦蛋白质与化学物质相互作用的原因蛋白质与化学物质相互作用的原因球状蛋白三级结构的主要特征：球状蛋白三级结构的主要特征：绝大多致的蛋白质折叠成为近乎球状的结构。球状蛋白质一旦具有三绝大多致的蛋白质折叠成为近乎球状的结构。球状蛋白质一旦具有三级结构后，蛋白质内

3、部变得更为紧密，内部的空间约有级结构后，蛋白质内部变得更为紧密，内部的空间约有7575被原子被原子所充满。这样的密集程度远远超过在液体中的小分子，可以与所充满。这样的密集程度远远超过在液体中的小分子，可以与一些晶体的情况相比。一些晶体的情况相比。可以认为蛋白质是带有极性外套的油滴，也就是可以认为蛋白质是带有极性外套的油滴，也就是“非极性在内，非极性在内，极性在外极性在外”。大量蛋白质的。大量蛋白质的X X射线晶体衍射分析统计的结果充分证射线晶体衍射分析统计的结果充分证明了这一规律。明了这一规律。第3页，此课件共32页哦存在于蛋白质内部主要是一些非极性残基的侧链，约有存在于蛋白质内部主要是一些非

4、极性残基的侧链，约有6363是丙氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、有氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸等；是丙氨酸、甘氨酸、异亮氨酸、有氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸等；带电的残基，天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸和精氨酸只有带电的残基，天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸和精氨酸只有4 4。约约9595的带电的侧链是分布在蛋白质的表面；约的带电的侧链是分布在蛋白质的表面；约1414的亮氨酸、的亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸在蛋白质分子表面。异亮氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸在蛋白质分子表面。在蛋白质的内部也存在极少量的亲水残基，在蛋白质分子的在蛋白质的内部也存在极少量的亲水残基，在蛋白质分子的表面也常见到一些疏水的残基。这些表面也常见到一些疏水

5、的残基。这些“异常异常”分布的残基，分布的残基，致使肽链的局部结构发生致使肽链的局部结构发生“扭曲扭曲”，一些键的张角与一般正，一些键的张角与一般正常的值有所偏离，蛋白质中这些局部的构象具有相对偏高的常的值有所偏离，蛋白质中这些局部的构象具有相对偏高的能量，相对地处于较不稳定的状态，在外界很小的扰动作用能量，相对地处于较不稳定的状态，在外界很小的扰动作用下，就能发生变化。下，就能发生变化。第4页，此课件共32页哦原则上，一些相对规则的原则上，一些相对规则的-螺旋和螺旋和-折叠分布在球状蛋白的内部，折叠分布在球状蛋白的内部，而且压积得很紧密，致使球状蛋白成为致密的结构；那些连接而且压积得很紧密，

6、致使球状蛋白成为致密的结构；那些连接-螺螺旋和旋和-折叠叠的规整性相对差一些的二级结构，转角和环状折叠叠的规整性相对差一些的二级结构，转角和环状以及特定的以及特定的“无规无规”卷曲，则更多地是分布在球状蛋白的外卷曲，则更多地是分布在球状蛋白的外周。周。还值得指出的是，在很多蛋白质分子的内部还存在着数量不同的水分还值得指出的是，在很多蛋白质分子的内部还存在着数量不同的水分子，这些水分子也和一些极性的基因或负电性的原子形成氢键。其中子，这些水分子也和一些极性的基因或负电性的原子形成氢键。其中一些水分子也参与了蛋白质功能的行使。一些水分子也参与了蛋白质功能的行使。第5页，此课件共32页哦球状蛋白的表

7、面并不是非常光滑的，而是具有很多沟渠，多数球状蛋白的表面并不是非常光滑的，而是具有很多沟渠，多数球状蛋白的可及表面的面积约为同样大小的球的表面积的两倍。球状蛋白的可及表面的面积约为同样大小的球的表面积的两倍。球状蛋白质分子的立体结构具右高度特异性和高度灵敏性。每种球状蛋白质分子的立体结构具右高度特异性和高度灵敏性。每种蛋白质分子都有特定的高级结构。这种构象的特异性，使它区别蛋白质分子都有特定的高级结构。这种构象的特异性，使它区别于其他蛋白质；但这种高度特异的结构，并非固定不变，在执行于其他蛋白质；但这种高度特异的结构，并非固定不变，在执行生物学功能时，常常发生一系列的构象变化，表现出高度灵敏性

8、。生物学功能时，常常发生一系列的构象变化，表现出高度灵敏性。第6页，此课件共32页哦在生物体内，这些构象变化，往往是该蛋白质分子与配基相在生物体内，这些构象变化，往往是该蛋白质分子与配基相互作用引起的，配基包括酶的小分子底物、受体的小分子激互作用引起的，配基包括酶的小分子底物、受体的小分子激素和神经介质、血红蛋白的素和神经介质、血红蛋白的O O2 2等。因此，生物体内的蛋白质是等。因此，生物体内的蛋白质是处于一种可以相互转变的多种构象的平衡态处于一种可以相互转变的多种构象的平衡态.球状蛋白质分子表面并不是光滑的，经常会出现一些球状蛋白质分子表面并不是光滑的，经常会出现一些“裂隙裂隙”或或“洞洞

9、穴穴”，在，在“裂隙裂隙”或或“洞穴洞穴的周围常常是疏水性的：这些的周围常常是疏水性的：这些“裂隙裂隙”或或“洞穴洞穴”可能是蛋白质可能是蛋白质(酶酶)的活性部位所在。的活性部位所在。第7页，此课件共32页哦硫氧还蛋白的结构硫氧还蛋白的结构紧密结合水紧密结合水亲水性残基亲水性残基疏水性残基疏水性残基第8页，此课件共32页哦蛋白质与化学物质的相互作用蛋白质与化学物质的相互作用1、沉淀作用沉淀作用2 2、变性作用、变性作用3 3、稳定作用、稳定作用4 4、化学修饰作用。、化学修饰作用。第9页，此课件共32页哦化学物质对蛋白质的沉淀作用化学物质对蛋白质的沉淀作用由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形

10、成胶体溶液。由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。根根据据蛋蛋白白质质的的亲亲水水胶胶体体性性质质，当当其其环环境境发发生生改改变变时时，蛋蛋白白质质会发生沉淀作用。会发生沉淀作用。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。的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。第10页，此课件共32页哦沉沉淀淀作作用用的的类类型型可逆沉淀可逆沉淀不可逆沉淀不可逆沉淀抗体抗体-抗原沉

11、淀抗原沉淀在温和条件下，通过改变溶液的在温和条件下，通过改变溶液的pHpH或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离。蛋白质在沉淀过程中中沉淀分离。蛋白质在沉淀过程中结构和性质都没有发生变化，在适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当的条件下，可以重新溶解形成溶液，又称为非变性沉淀。液，又称为非变性沉淀。在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋在强烈沉淀条件下，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蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水由

12、于沉淀过程发生了蛋白质的结构由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，又称为变性沉淀。和性质的变化，又称为变性沉淀。抗体和抗原蛋白通过相互识别抗体和抗原蛋白通过相互识别和结合而发生的沉淀现象。这和结合而发生的沉淀现象。这种特殊的沉淀作用是生物体免种特殊的沉淀作用是生物体免疫功能的基础疫功能的基础。第11页，此课件共32页哦沉淀作用主要包括盐析、金属离子沉淀、等电点沉淀、有机沉淀作用主要包括盐析、金属离子沉淀、等电点沉淀、有机物沉淀、聚合物沉淀等。物沉淀、聚合物沉淀等。1 1、盐析：当向蛋白质溶液中加入无机盐到一定程度时，蛋白、盐析：当向蛋白质溶液中加入无机盐到一定程度时，蛋白质的溶解度减小，

13、称为无机物沉淀。这是由于电解质的离子在质的溶解度减小，称为无机物沉淀。这是由于电解质的离子在水中发生水化，当电解质的浓度增加时，水分子就离开蛋白质水中发生水化，当电解质的浓度增加时，水分子就离开蛋白质的周围，暴露出疏水区域，疏水区域间的相互作用，使蛋白质的周围，暴露出疏水区域，疏水区域间的相互作用，使蛋白质聚集而沉淀，疏水区域越多，就越易产生沉淀。聚集而沉淀，疏水区域越多，就越易产生沉淀。通常情况下含高价阴离子的盐，效果比低价的盐好，但高价通常情况下含高价阴离子的盐，效果比低价的盐好，但高价阳离子的效果不如低价阳离子。阳离子的效果不如低价阳离子。最常用的盐析剂是硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾或磷酸钠。

14、最常用的盐析剂是硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾或磷酸钠。第12页，此课件共32页哦2 2、金属离子沉淀、金属离子沉淀一些高价金属离子对沉淀蛋白质很有效。它们可以分为三类：一些高价金属离子对沉淀蛋白质很有效。它们可以分为三类：第一类为第一类为MnMn2+2+，FeFe2+2+，CoCo2+2+，NiNi2+2+，CuCu2+2+，ZnZn2+2+和和CdCd2+2+能和蛋白质分子能和蛋白质分子表面的羧基，氨基、咪唑基、胍基等侧链结合。表面的羧基，氨基、咪唑基、胍基等侧链结合。第二类为第二类为CaCa2+2+，BaBa2+2+，MgMg2+2+和和PbPb2+2+能和蛋白质分子表面的羧基结能和蛋白质分子表

15、面的羧基结合，但不和含氮化合物相结合。合，但不和含氮化合物相结合。第三类为第三类为AgAg+，HgHg2+2+和和PbPb2+2+能和蛋白质分子表面的巯基相结合。能和蛋白质分子表面的巯基相结合。第13页，此课件共32页哦金属离子沉淀法的优点是它们在稀溶液中对蛋白质有效强的沉金属离子沉淀法的优点是它们在稀溶液中对蛋白质有效强的沉淀能力。处理后残余的金属离子可用离子交换树脂或螯合剂除淀能力。处理后残余的金属离子可用离子交换树脂或螯合剂除去。去。在这些离子中，应用较广的是在这些离子中，应用较广的是Zn2+，Ca2+，Mg2+，Ba2+和和Mn2+，而，而Cu2+，Fe2+，Pb2+，Hg2+等较少应

16、用，因为它们会使产品损等较少应用，因为它们会使产品损失和引起污染。如失和引起污染。如ZnZn2+2+可用于沉淀杆菌肽可用于沉淀杆菌肽(作用于第作用于第4 4个组氨酸个组氨酸残基上残基上)和胰岛素；和胰岛素；CaCa2+2+(CaCO(CaCO3 3)用于分离乳酸，血清清蛋白等。用于分离乳酸，血清清蛋白等。第14页，此课件共32页哦3 3、等电点沉淀、等电点沉淀蛋白质与多肽一样，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。时，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。等电点沉淀法的一个主要优点是很多蛋白质的等电点

17、都在等电点沉淀法的一个主要优点是很多蛋白质的等电点都在偏酸性范围内，而无机酸通常价较廉，并且某些酸，如磷偏酸性范围内，而无机酸通常价较廉，并且某些酸，如磷酸、盐酸和硫酸的应用能为蛋白质类食品所允许。同时，酸、盐酸和硫酸的应用能为蛋白质类食品所允许。同时，常可直接进行其他纯化操作，无需将残余的酸除去。常可直接进行其他纯化操作，无需将残余的酸除去。等电点沉淀法的最主要缺点是酸化时，易使蛋白质失活，这是由等电点沉淀法的最主要缺点是酸化时，易使蛋白质失活，这是由于蛋白质对低于蛋白质对低pHpH比较敏感。比较敏感。第15页，此课件共32页哦pHpH对对-乳球蛋白溶解度的影响乳球蛋白溶解度的影响 第16页

18、，此课件共32页哦4 4、有机物沉淀、有机物沉淀有机溶剂：当有机溶剂浓度增大时，水对蛋白质分子表面上有机溶剂：当有机溶剂浓度增大时，水对蛋白质分子表面上荷电基团或亲水基团的水化程度降低，或者说溶剂的介电常荷电基团或亲水基团的水化程度降低，或者说溶剂的介电常数降低，因而静电吸力增大。数降低，因而静电吸力增大。在疏水区域附近近有序排列的水分子可以为有机溶剂所取代，在疏水区域附近近有序排列的水分子可以为有机溶剂所取代，使这些区域的溶解性增大。导致蛋白质分子聚集而沉淀。使这些区域的溶解性增大。导致蛋白质分子聚集而沉淀。一般所选择的溶剂必须能和水互溶，而和蛋白质不发生一般所选择的溶剂必须能和水互溶，而和

19、蛋白质不发生化学反应，最常用的溶剂是乙醇和丙酮。当蛋白质的溶化学反应，最常用的溶剂是乙醇和丙酮。当蛋白质的溶液液pHpH接近等电点时，引起沉淀所需加入有机溶剂的量较少。接近等电点时，引起沉淀所需加入有机溶剂的量较少。第17页，此课件共32页哦酚类化合物及有机酸沉淀：酚类化合物及有机酸沉淀：当蛋白质溶液当蛋白质溶液pHpH小于其等电点小于其等电点时，蛋白质颗粒带有正电荷，容易与酚类化合物或有机酸时，蛋白质颗粒带有正电荷，容易与酚类化合物或有机酸酸根所带的负电荷发生作用生成不溶性盐而沉淀。酸根所带的负电荷发生作用生成不溶性盐而沉淀。这类化合物包括鞣酸（又称单宁）、苦味酸（即这类化合物包括鞣酸（又称

20、单宁）、苦味酸（即2,4,6-2,4,6-三三硝基苯酚）、三氯乙酸、磺酰水杨酸等。硝基苯酚）、三氯乙酸、磺酰水杨酸等。单宁是一种多酚类化合物的寡聚体，它们的酚羟基可以解单宁是一种多酚类化合物的寡聚体，它们的酚羟基可以解离而带有负电荷，而且分子中的苯环、多个羟基可以与蛋离而带有负电荷，而且分子中的苯环、多个羟基可以与蛋白质发生非共价相互作用，结合在蛋白质的表面，然后在白质发生非共价相互作用，结合在蛋白质的表面，然后在蛋白质分子之间形成多点交连而成网络结构，最终导致聚蛋白质分子之间形成多点交连而成网络结构，最终导致聚集而沉淀集而沉淀 第18页，此课件共32页哦5 5、聚合物沉淀、聚合物沉淀 非离子

21、型聚合物沉淀法：非离子型聚合物沉淀法：非离子型聚合物沉淀法：非离子型聚合物沉淀法：许多非离子型聚合物，包括聚乙许多非离子型聚合物，包括聚乙二醇（二醇（PEGPEG）可用来进行选择性沉淀以纯化蛋白质。聚合）可用来进行选择性沉淀以纯化蛋白质。聚合物的作用认为与有机溶剂相似，能降低水化度，使蛋白质物的作用认为与有机溶剂相似，能降低水化度，使蛋白质沉淀。此现象和双水相的形成有联系。因为无毒，不可燃沉淀。此现象和双水相的形成有联系。因为无毒，不可燃性且对大多数蛋白质有保护作用而被广泛使用。性且对大多数蛋白质有保护作用而被广泛使用。聚电解质沉淀法：聚电解质沉淀法：聚电解质沉淀法：聚电解质沉淀法：有一些离子

22、型多糖化合物可应用于沉淀有一些离子型多糖化合物可应用于沉淀食品蛋白质。如羧甲基纤维素，海藻酸盐，果胶酸盐和卡食品蛋白质。如羧甲基纤维素，海藻酸盐，果胶酸盐和卡拉胶等。它们的作用主要是静电引力。如羧甲基纤维素能拉胶等。它们的作用主要是静电引力。如羧甲基纤维素能在在pHpH值低于等电点时使蛋白质沉淀。但加入量不能太多，值低于等电点时使蛋白质沉淀。但加入量不能太多，否则会引起胶溶作用而重新溶解。否则会引起胶溶作用而重新溶解。第19页，此课件共32页哦化学物质对蛋白质的稳定作用化学物质对蛋白质的稳定作用 许多蛋白质在一般缓冲溶液中的稳定性相当低，某些酶蛋许多蛋白质在一般缓冲溶液中的稳定性相当低，某些酶

23、蛋白溶液在白溶液在37C37C 放置的半衰期仅几个小时。放置的半衰期仅几个小时。这种稳定性降低的原因常常是某些物理或化学因素破坏了这种稳定性降低的原因常常是某些物理或化学因素破坏了维持蛋白质结构的天然状态，引起蛋白质理化性质改变并维持蛋白质结构的天然状态，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性。导致其生理活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性。第20页，此课件共32页哦1 1、强酸和强碱、强酸和强碱强的无机酸碱及有机酸碱都可以改变蛋白质溶液的强的无机酸碱及有机酸碱都可以改变蛋白质溶液的pHpH，引起，引起蛋白质表面必需基团的电离，由于各氨基酸残基所带电荷的相互蛋白质表

24、面必需基团的电离，由于各氨基酸残基所带电荷的相互吸引或排斥使蛋白质的空间结构发生较大变化，造成蛋白质分子吸引或排斥使蛋白质的空间结构发生较大变化，造成蛋白质分子聚集，导致不可逆失活。聚集，导致不可逆失活。另外，在强酸、强碱条件下，肽键也容易被水解断裂，天冬酰胺和谷另外，在强酸、强碱条件下，肽键也容易被水解断裂，天冬酰胺和谷酰胺侧链的酰胺会发生脱氨作用，改变了原来蛋白质表面的电荷分布，酰胺侧链的酰胺会发生脱氨作用，改变了原来蛋白质表面的电荷分布，使蛋白质构象重新排布，结果导致蛋白质失去活性。使蛋白质构象重新排布，结果导致蛋白质失去活性。第21页，此课件共32页哦2 2、氧化剂、氧化剂各种氧化剂能

25、够氧化芳香族侧链的氨基酸以及甲硫氨酸、半各种氧化剂能够氧化芳香族侧链的氨基酸以及甲硫氨酸、半胱氨酸和胱氨酸残基。其中酪氨酸侧链的酚羟基可以被氧化胱氨酸和胱氨酸残基。其中酪氨酸侧链的酚羟基可以被氧化成醌，后者可以与蛋白质表面的巯基、氨基发生迈克尔加成成醌，后者可以与蛋白质表面的巯基、氨基发生迈克尔加成反应形成交联产物。在碱性条件下，半胱氨酸可以被反应形成交联产物。在碱性条件下，半胱氨酸可以被CuCu2+2+氧氧化成次磺酸或亚磺酸或磺酸半胱氨酸。化成次磺酸或亚磺酸或磺酸半胱氨酸。分子氧、分子氧、H H2 2O O2 2以及过氧化物（如过氧甲酸）、氧自由基等是最常以及过氧化物（如过氧甲酸）、氧自由基

26、等是最常见的氧化剂，在生物体内，蛋白质的氧化失活主要是通过活性见的氧化剂，在生物体内，蛋白质的氧化失活主要是通过活性氧（羟基自由基、超氧离子、过氧化氢、过氧化物）来完成的。氧（羟基自由基、超氧离子、过氧化氢、过氧化物）来完成的。这些氧化剂的杀菌作用主要也是造成蛋白质失活。这些氧化剂的杀菌作用主要也是造成蛋白质失活。第22页，此课件共32页哦3 3、去污剂和表面活性剂、去污剂和表面活性剂去污剂一般分为离子型和非离子型两大类，都具有长链疏水尾去污剂一般分为离子型和非离子型两大类，都具有长链疏水尾和亲水的极性头。当少量的阴离子去污剂（如十二烷基硫酸钠，和亲水的极性头。当少量的阴离子去污剂（如十二烷基

27、硫酸钠，SDS SDS）单体加入到蛋白质溶液中时，去污剂与蛋白质表面的疏）单体加入到蛋白质溶液中时，去污剂与蛋白质表面的疏水区域结合，随着加入量增加，与蛋白质的结合位点达到饱和，水区域结合，随着加入量增加，与蛋白质的结合位点达到饱和，这时去污剂则以协同方式结合于蛋白质其它位点，导致蛋白质这时去污剂则以协同方式结合于蛋白质其它位点，导致蛋白质伸展，分子内部的疏水性氨基酸残基暴露，并进一步与去污剂伸展，分子内部的疏水性氨基酸残基暴露，并进一步与去污剂结合，直到达到饱和为止，从而使蛋白质发生不可逆变性。结合，直到达到饱和为止，从而使蛋白质发生不可逆变性。第23页，此课件共32页哦4 4、变性剂、变性

28、剂高浓度脲（高浓度脲（8-10mol/L8-10mol/L）和盐酸胍（）和盐酸胍（6 mol/L6 mol/L）常常用于蛋白质变）常常用于蛋白质变性和复性研究，由于脲或盐酸胍与蛋白质多肽链作用，破坏了蛋白质性和复性研究，由于脲或盐酸胍与蛋白质多肽链作用，破坏了蛋白质分子内维持其二级结构和高级结构的氢键，引起蛋白质不可逆失活。分子内维持其二级结构和高级结构的氢键，引起蛋白质不可逆失活。有机溶剂有机溶剂:水互溶有机溶剂可以使酶、蛋白质失去活性，是因为有机水互溶有机溶剂可以使酶、蛋白质失去活性，是因为有机溶剂取代了蛋白质表面的结合水，并通过疏水作用与蛋白质结合，改溶剂取代了蛋白质表面的结合水，并通过

29、疏水作用与蛋白质结合，改变了溶液的介电常数，从而影响维持蛋白质天然构象的非共价力的平变了溶液的介电常数，从而影响维持蛋白质天然构象的非共价力的平衡衡 螯合剂螯合剂结合金属离子的试剂，如结合金属离子的试剂，如EDTAEDTA等可以使金属酶、金属蛋白失活，等可以使金属酶、金属蛋白失活，这是因为这是因为EDTAEDTA与金属离子形成配位复合物，从而使酶失去金属辅与金属离子形成配位复合物，从而使酶失去金属辅助因子造成的。螯合剂可以螯合对蛋白质有害的金属离子，使那助因子造成的。螯合剂可以螯合对蛋白质有害的金属离子，使那些不需要金属离子的蛋白质稳定。些不需要金属离子的蛋白质稳定。第24页，此课件共32页哦

30、蛋白质不可逆失活的化学因素蛋白质不可逆失活的化学因素 强酸和强碱强酸和强碱 强的酸碱可强的酸碱可以改变蛋白以改变蛋白质溶液的质溶液的pHpH引起蛋白质引起蛋白质表面必需基表面必需基团的电离，团的电离，使蛋白质的使蛋白质的空间结构发空间结构发生变化，造生变化，造成蛋白质分成蛋白质分子聚集，导子聚集，导致变性。致变性。氧化剂氧化剂 氧化剂甲硫氧化剂甲硫氨酸、半胱氨酸、半胱氨酸和胱氨氨酸和胱氨酸残基。酪酸残基。酪氨酸侧链的氨酸侧链的酚羟基可以酚羟基可以被氧化成醌被氧化成醌再与巯基、再与巯基、氨基发生迈氨基发生迈克尔加成反克尔加成反应形成交联应形成交联产物。产物。表面活性剂表面活性剂变性剂变性剂 重金

31、属离子重金属离子去污剂与蛋去污剂与蛋白质表面的白质表面的疏水区域结疏水区域结合，导致蛋合，导致蛋白质伸展，白质伸展，分子内部的分子内部的疏水性氨基疏水性氨基酸残基暴露酸残基暴露从而使蛋白从而使蛋白质发生不可质发生不可逆变性。逆变性。脲或盐酸胍脲或盐酸胍与蛋白质多与蛋白质多肽链作用，肽链作用，破坏了蛋白破坏了蛋白质分子内维质分子内维持其二级结持其二级结构和高级结构和高级结构的氢键。构的氢键。有机溶剂也有机溶剂也会引起蛋白会引起蛋白质变性失活质变性失活Hg2+Hg2+、Cd2+Cd2+、Pb2+Pb2+能与蛋能与蛋白质分子中白质分子中的半胱氨酸的半胱氨酸的巯基、组的巯基、组氨酸的咪唑氨酸的咪唑基以

32、及色氨基以及色氨酸的吲哚基酸的吲哚基反应，使蛋反应，使蛋白质不可逆白质不可逆沉淀而变性沉淀而变性失活。失活。第25页，此课件共32页哦化学物质对蛋白质的稳定作用化学物质对蛋白质的稳定作用在蛋白质（酶）分离、纯化、储藏和应用中，可以通过化学在蛋白质（酶）分离、纯化、储藏和应用中，可以通过化学方法使蛋白质稳定。其中常用的方法有以下几种：方法使蛋白质稳定。其中常用的方法有以下几种：固定化：将酶或蛋白质多点连接于载体上（无机载体、高分固定化：将酶或蛋白质多点连接于载体上（无机载体、高分子载体）；子载体）；添加剂：保护蛋白质（酶）不受氧化剂氧化、不受变性剂变性等添加剂：保护蛋白质（酶）不受氧化剂氧化、不

33、受变性剂变性等化学修饰：共价交联，使蛋白质构象固化。化学修饰：共价交联，使蛋白质构象固化。第26页，此课件共32页哦稳定剂稳定剂共溶剂共溶剂 糖类，醇糖类，醇氨基酸及氨基酸及其衍生物其衍生物无机盐，无机盐，甘油，聚甘油，聚乙二醇等乙二醇等常用常用1-4M1-4M浓度共溶浓度共溶剂来稳定剂来稳定蛋白质和蛋白质和细胞器。细胞器。抗氧化剂抗氧化剂 底物、辅酶底物、辅酶金属离子金属离子 化学交联剂化学交联剂半胱氨酸，半胱氨酸，2-2-巯基乙醇巯基乙醇还原谷胱甘还原谷胱甘肽，二巯基肽，二巯基赤藓醇等巯赤藓醇等巯基试剂可防基试剂可防止巯基氧化止巯基氧化植物抗氧化植物抗氧化剂如儿茶酚剂如儿茶酚黄酮等也具黄酮

34、等也具有保护作用有保护作用酶可被底酶可被底物辅酶、物辅酶、竞争性抑竞争性抑制剂及反制剂及反应产物等应产物等所稳定。所稳定。金属离子不金属离子不仅可以影响仅可以影响酶的活性，酶的活性，还可以影响还可以影响酶的稳定性酶的稳定性如如Ca2+Ca2+多位多位点结合使得点结合使得蛋白质分子蛋白质分子成为紧密的成为紧密的活性形式。活性形式。交联剂可在交联剂可在相隔较近的相隔较近的两个氨基酸两个氨基酸残基之间，残基之间，或蛋白质与或蛋白质与其他分子之其他分子之间（如固定间（如固定化载体）发化载体）发生交联反应生交联反应使蛋白质的使蛋白质的构象稳定。构象稳定。第27页，此课件共32页哦化学物质的共价修饰作用化

35、学物质的共价修饰作用 化学物质与生物大分子的共价作用常常涉及到物质的生化学物质与生物大分子的共价作用常常涉及到物质的生理活性（包括药理、毒理等），如何判断化合物与蛋白理活性（包括药理、毒理等），如何判断化合物与蛋白质分子中的哪类基团作用，在体外主要用化合修饰的方质分子中的哪类基团作用，在体外主要用化合修饰的方法。法。该方法是研究蛋白质结构与功能的一种重要的基础手段。该方法是研究蛋白质结构与功能的一种重要的基础手段。第28页，此课件共32页哦生物体内蛋白质加合物的形成：生物体内蛋白质加合物的形成：当外源化合物的活性代谢产当外源化合物的活性代谢产物与细胞内重要生物大分子，如核酸、蛋白质、脂质等共价

36、物与细胞内重要生物大分子，如核酸、蛋白质、脂质等共价结合，发生烷基化或芳基化，即导致结合，发生烷基化或芳基化，即导致DNADNA损伤、蛋白质正常损伤、蛋白质正常功能丧失，乃至细胞的损伤或死亡、外源化合物与生物大功能丧失，乃至细胞的损伤或死亡、外源化合物与生物大分子相互作用主要有两种方式：非共价结合和共价结合。分子相互作用主要有两种方式：非共价结合和共价结合。可与蛋白质发生反应的化合物：可与蛋白质发生反应的化合物：绝大多数外源化合物需经体内绝大多数外源化合物需经体内代谢活化，转变成亲电子的活性代谢物，再与细胞内生物大分代谢活化，转变成亲电子的活性代谢物，再与细胞内生物大分子中的亲核部位和基团发生

37、共价结合，例如蛋白质分子中的亲子中的亲核部位和基团发生共价结合，例如蛋白质分子中的亲核基团、核基团、DNADNA、RNARNA及一些小分子物质如谷胱甘肽等的亲核部位及一些小分子物质如谷胱甘肽等的亲核部位等。等。第29页，此课件共32页哦蛋白质分子中的可反应基团：蛋白质分子中的可反应基团：致癌物分子量的大小不同，反应致癌物分子量的大小不同，反应是不同的，分子量较小的，如乙烯、丙烷和苯乙烯的氧化物、是不同的，分子量较小的，如乙烯、丙烷和苯乙烯的氧化物、尿烷和氯乙烯的环氧化物、丙烯酰胺等，与蛋白质作用时，所尿烷和氯乙烯的环氧化物、丙烯酰胺等，与蛋白质作用时，所形成的加合物依赖于外源化合物与各种氨基酸

38、反应的相对速率。形成的加合物依赖于外源化合物与各种氨基酸反应的相对速率。氨基酸残基侧链基团的修饰氨基酸残基侧链基团的修饰：蛋白质侧链基团的修饰是通过蛋白质侧链基团的修饰是通过选择性的试剂或亲和标记试剂与蛋白质分子侧链上特定的功能选择性的试剂或亲和标记试剂与蛋白质分子侧链上特定的功能基团发生化合反应而实现的。其中的一个重要作用是用来探测基团发生化合反应而实现的。其中的一个重要作用是用来探测活性部位的结构。活性部位的结构。第30页，此课件共32页哦 蛋白质光谱探针蛋白质光谱探针 所谓蛋白质光谱探针，就是能与蛋白质发生相互作用的无机所谓蛋白质光谱探针，就是能与蛋白质发生相互作用的无机离子、有机小分子

39、或络合物，这些物质与蛋白质结合生成离子、有机小分子或络合物，这些物质与蛋白质结合生成超分子复合物之后，体系的光谱性质发生变化，从而可以超分子复合物之后，体系的光谱性质发生变化，从而可以提供蛋白质浓度或结构方面的信息。提供蛋白质浓度或结构方面的信息。第31页，此课件共32页哦蛋蛋白白质质吸吸光光探探针针金金属属探探针针双缩脲在碱性溶液中与双缩脲在碱性溶液中与 CuCu2+2+生成紫生成紫红色化合物的反应。肽和蛋白质化红色化合物的反应。肽和蛋白质化合物都有双缩脲反应，生成紫红色合物都有双缩脲反应，生成紫红色化合物，在化合物，在540nm540nm具有光吸收具有光吸收。双缩脲法双缩脲法Folin-F

40、olin-LowryLowry法法 将双缩脲试剂和将双缩脲试剂和FolinFolin酚试剂酚试剂(磷钼磷钼酸盐磷钨酸盐）结合使用，在蛋白酸盐磷钨酸盐）结合使用，在蛋白质发生双缩脲反应之后，再和质发生双缩脲反应之后，再和FolinFolin酚试剂反应，此试剂在碱性条件下酚试剂反应，此试剂在碱性条件下被蛋白质中酪氨酸的酚基还原，生被蛋白质中酪氨酸的酚基还原，生成颜色更深的化合物，在成颜色更深的化合物，在640nm640nm具具有光吸收，可测定有光吸收，可测定25-250ug25-250ug蛋白质。蛋白质。双辛可双辛可宁酸法宁酸法 在碱性条件下，肽键与铜离子反应生在碱性条件下，肽键与铜离子反应生成成Cu(I),Cu(I)Cu(I),Cu(I)再与再与BCABCA反应形成紫反应形成紫色络合物，在色络合物，在565nm565nm测量吸光度。二测量吸光度。二喹啉甲酸（又称双辛可宁酸法的试剂喹啉甲酸（又称双辛可宁酸法的试剂比比Folin-LowryFolin-Lowry法的试剂稳定法的试剂稳定,干扰少。干扰少。第32页，此课件共32页哦