生物化学第一章-蛋白质化学.ppt

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1、 第第 一一 章章 蛋白质结构与功能蛋白质结构与功能Structure and Function of Protein一、什么是蛋白质？一、什么是蛋白质？蛋白质（蛋白质（Protein）是由是由19中中氨基酸和氨基酸和1种亚氨酸组成的、具有复种亚氨酸组成的、具有复杂结构和特定功能的杂结构和特定功能的大分子物质。二、蛋白质的生物学重要性二、蛋白质的生物学重要性1.蛋白质是生物体重要组成成分蛋白质是生物体重要组成成分分布广分布广含量高含量高第第 一一 节节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成The Molecular Component of Protein碳碳(C)50%55%氢氢(H)6%8%氧

2、氧(O)19%24%氮氮(N)13%19%硫硫(S)0%4%少量的少量的磷磷(P)、铁、铁(Fe)、铜、铜(Cu)、锌、锌(Zn)和碘和碘(I)等等 组成蛋白质的元素：组成蛋白质的元素：主要元素组成：主要元素组成：蛋白质元素组成特点：蛋白质元素组成特点：各种蛋白质含氮量很接近，平均为各种蛋白质含氮量很接近，平均为1616故可根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：故可根据以下公式推算出蛋白质的大致含量：样品中蛋白质的含量（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6.251/16%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氨基酸氨基酸(amino acid)蛋

3、白质的基本构成单位蛋白质的基本构成单位构成蛋白质的构成蛋白质的20种氨基酸种氨基酸(aa)的的结构特点结构特点:1.均为均为L氨基酸，各种氨基酸，各种aa的的R侧链各不相同侧链各不相同2.碳原子上均连有一个氨基碳原子上均连有一个氨基(脯氨酸脯氨酸除外除外)3.-碳原子为不对称碳原子为不对称(手性手性)碳原子碳原子(甘氨酸甘氨酸除外）除外）（一）氨基酸的分类（一）氨基酸的分类根据氨基酸侧链基团根据氨基酸侧链基团()的结构和理化性的结构和理化性质，将其分为质，将其分为4类：类：1.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸3.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸1

4、.非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸包括包括8个：个：色氨酸（色氨酸（Gly）、丙氨酸（）、丙氨酸（Ala）、）、缬氨酸（缬氨酸（Val）、亮氨酸（）、亮氨酸（Leu）、）、异亮氨酸（异亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（）、苯丙氨酸（Phe）脯氨酸（脯氨酸（Pro）、）、蛋氨酸蛋氨酸(Met)2.极性中性氨基酸极性中性氨基酸R-基含有基含有极性基团；极性基团；酪氨酸酪氨酸(TyrTyr)生理生理pH条件下不解离。条件下不解离。甘氨酸甘氨酸(TrpTrp)、丝氨酸丝氨酸(SerSer)、半胱氨酸半胱氨酸(CysCys)、天冬酰胺天冬酰胺(AsnAsn)、谷氨酰胺谷氨酰胺(GlnGln)、苏氨酸苏氨酸

5、(ThrThr)包括包括7个：个：3.酸性氨基酸酸性氨基酸R-基有基有COOH(COO-)带负电荷带负电荷4.碱性氨基酸碱性氨基酸R-基有基有NH2(NH3+)赖氨酸赖氨酸(Lys)、精氨酸、精氨酸(Arg)、组氨酸、组氨酸(His)带正电荷带正电荷精氨酸（精氨酸（Arg）组氨酸（组氨酸（His）胍基胍基咪唑基咪唑基蛋白质的分类蛋白质的分类（一）按组成分类：（一）按组成分类：l单纯蛋白单纯蛋白l结合蛋白结合蛋白（二）按分子形状分类：（二）按分子形状分类：l球形蛋白质球形蛋白质l纤维状蛋白质纤维状蛋白质第第 二二 节节蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构The Molecular structure

6、 of Protein（一）肽键（一）肽键（peptide bond）一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构 肽键（肽键（peptide bond）是由一个氨基是由一个氨基酸的酸的-羧基羧基与另一个氨基酸的与另一个氨基酸的-氨基氨基脱去一分子水缩合而形成的化学键。脱去一分子水缩合而形成的化学键。+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键在肽键中，与相连的氧原子和在肽键中，与相连的氧原子和氢原子呈反式构型氢原子呈反式构型（反式）（反式）（顺式）（顺式）CNOHCNOH肽键的特点：肽键的特点：肽键的特点：肽键的特点：CN单键为0.149nmC=N双键为0.127nm具有部分双键性质具有部分双键性质不

7、能自由旋转不能自由旋转肽键中键长为肽键中键长为0.132nmCNOH肽单元（肽平面）：肽单元（肽平面）：肽键的肽键的6个原子个原子C1、C、N、O、H、C 2位位于同一平面，构成所谓的于同一平面，构成所谓的肽单元肽单元肽肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物MetPhe二肽二肽LysMetPhe三肽三肽CysThrLysMetPhe五肽五肽二、肽（二、肽（peptide）寡肽寡肽(oligopeptide)由由10个个以内氨基酸连成的小肽以内氨基酸连成的小肽多肽多肽(polypeptide)由许多氨基酸连成的肽由许多氨基酸连成的肽多肽链（多肽链（polype

8、ptide chain）是指许多氨基酸之间是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。以肽键连接而成的一种结构。多肽链有两端：多肽链有两端：N末端末端：多肽链中有自由氨基的一端：多肽链中有自由氨基的一端 C末端末端：多肽链中有自由羧基的一端：多肽链中有自由羧基的一端CysMet Phe LysSer ThrValNH2COOH氨基末端氨基末端(端端)羧基末端羧基末端(C 端端)氨基酸残基氨基酸残基(amino acid residue)是指氨基是指氨基酸在形成肽链时丢失了一分子水，肽链中酸在形成肽链时丢失了一分子水，肽链中的氨基酸分子已不完整，故称的氨基酸分子已不完整，故称CysMet Phe

9、 LysSer Thr ValNH2COOH 氨基酸序列书写：氨基酸序列书写：以氨基末端开始以氨基末端开始羧基末端结束，依羧基末端结束，依次编次编1、2、3蛋白质与多肽的区别：蛋白质与多肽的区别：Peptide空间构象不稳定空间构象不稳定氨基酸残基数较少氨基酸残基数较少Protein空间构象相对稳定空间构象相对稳定 氨基酸残基数较多氨基酸残基数较多（二）生物活性肽（二）生物活性肽1.谷胱甘肽谷胱甘肽(glutathione，GSH)构成第一个肽键的羧基是谷氨酸的构成第一个肽键的羧基是谷氨酸的r羧基羧基由谷氨酸由谷氨酸(Glu)、半胱氨酸、半胱氨酸(Cys)和甘氨酸和甘氨酸(Gly)组成的三肽组

10、成的三肽GluCysGly(1)组成组成(2)功能功能GSH是体内重要的还原剂是体内重要的还原剂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+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）高级结构高级结构或或空间构象空间构象蛋白质分子结构包括蛋白质分子结构包括一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构 定义：定义：蛋白质的一级结构指多肽链中蛋白质

11、的一级结构指多肽链中氨基酸氨基酸的排列顺序。的排列顺序。主要的化学键：主要的化学键：肽键肽键，有些蛋白质还包括，有些蛋白质还包括二硫键二硫键 各种蛋白质的根本差异在于一级结构的不同各种蛋白质的根本差异在于一级结构的不同二、蛋白质二级结构二、蛋白质二级结构氢键氢键疏水键疏水键是维持蛋白质三、四级机构最是维持蛋白质三、四级机构最主要的化学键。主要的化学键。盐键盐键二硫键二硫键范德华力范德华力氢键氢键负电性很强的原子（如氧或氮）负电性很强的原子（如氧或氮）和与氧或氮共价结合的氢原子相和与氧或氮共价结合的氢原子相互吸引，这种作用力称为氢键。互吸引，这种作用力称为氢键。疏水相互作用疏水相互作用由非极性由

12、非极性基团受到基团受到水分子排水分子排斥相互聚斥相互聚集在一起集在一起的作用力的作用力疏水作用示意图疏水作用示意图离子键离子键由异性电荷间的静电吸引形成的键。由异性电荷间的静电吸引形成的键。范德华力范德华力 这是一种普遍存在的作用力，是一个原子的原子这是一种普遍存在的作用力，是一个原子的原子核吸引另一个原子外围电子所产生的作用力。它是一核吸引另一个原子外围电子所产生的作用力。它是一种比较弱的、非特异性的作用力种比较弱的、非特异性的作用力二、蛋白质二级结构二、蛋白质二级结构定义：定义：多肽链多肽链主链骨架主链骨架中若干肽单位各自中若干肽单位各自沿着一定的轴盘旋或折叠，并以氢键沿着一定的轴盘旋或折

13、叠，并以氢键为主要次级键而形成的有规则的构象。为主要次级键而形成的有规则的构象。主要的化学键主要的化学键：氢键氢键主链骨架由：主链骨架由：N(氨基氮氨基氮)-C -Co重复排列而重复排列而成成（二）蛋白质的二级结构类型（二）蛋白质的二级结构类型n螺旋结构螺旋结构n折叠结构折叠结构n-转角转角n无规则卷曲无规则卷曲螺旋螺旋 (helix)helix)由肽键平面盘旋由肽键平面盘旋形成的螺旋状构象形成的螺旋状构象1.概念概念2.2.螺旋的结构特征螺旋的结构特征(1)(1)以肽键平面为以肽键平面为单位单位,以以碳原碳原子为转折盘旋形成子为转折盘旋形成右手螺旋右手螺旋左手和右手螺旋左手和右手螺旋(2)每

14、每3.63.6个氨基酸残基个氨基酸残基 绕成一个螺圈绕成一个螺圈(360(3600 0)螺距为螺距为0.54nm0.54nm每个氨基酸上升每个氨基酸上升0.15nm0.15nm肽键平面与中心轴肽键平面与中心轴平行平行(3)(3)主链原子构成螺旋的主体主链原子构成螺旋的主体,侧链在其外部侧链在其外部(4)(4)肽键的肽键的COCO和和NHNH 都形成都形成氢键氢键是稳定螺旋的主是稳定螺旋的主要作用力要作用力氢键的方向与中氢键的方向与中心轴大致平行心轴大致平行,折叠折叠(pleated sheet)pleated sheet)-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平

15、行排列，通过链间的肽链平行排列，通过链间的氢键氢键交联交联而形成的。肽链的主链呈而形成的。肽链的主链呈锯齿状锯齿状折叠折叠构象。构象。在在-折叠中，折叠中，-碳原子总是处于折叠的碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的角上，氨基酸的R R基团处于折叠的棱角基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直上并与棱角垂直。折叠结构特点折叠结构特点()相邻肽键平面的夹角为相邻肽键平面的夹角为1100，呈锯齿状排列；，呈锯齿状排列；侧链基团交错地分布在片层平面的两侧。侧链基团交错地分布在片层平面的两侧。()由由氢键氢键维持稳定。其方向与折叠的维持稳定。其方向与折叠的 长轴接近垂直。长轴接近垂直。()条肽段平行排列构成，肽条

16、肽段平行排列构成，肽 段之间可段之间可顺向平行顺向平行(均从均从N-C)，也可也可反向平行反向平行。-折叠的同向与反向平行折叠的同向与反向平行转角转角转角转角(turn)肽链出现肽链出现1800回折的转角处结构称为回折的转角处结构称为转角。转角。1.概念概念2.结构特征结构特征*第一个残基的第一个残基的C=O与第四个与第四个残基的残基的N-H形成形成氢键氢键.*常见于球状蛋白常见于球状蛋白质分子表面质分子表面.无规卷曲无规卷曲(random coil)概念概念没有确定规律性的肽键构象没有确定规律性的肽键构象常见于球状蛋白质分子中，在其常见于球状蛋白质分子中，在其它类型二级结构肽段之间起活节它类

17、型二级结构肽段之间起活节作用，有利于整条肽链盘曲折叠作用，有利于整条肽链盘曲折叠H2NCOOH三、蛋白质的三级结构三、蛋白质的三级结构（一）定义（一）定义 整条肽链中整条肽链中全部全部氨基酸残基的相对空间氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链位置，也就是整条肽链所有原子所有原子在三维空在三维空间的排布位置。间的排布位置。主要的化学键主要的化学键疏水键疏水键、离子键、氢键、范德华力等、离子键、氢键、范德华力等肌红蛋白（肌红蛋白（Mb）维系蛋白质结构的作用力维系蛋白质结构的作用力1.肽键肽键共价键共价键2.二硫键二硫键共价键共价键3.次级键次级键非共价键非共价键维系蛋白质空间结构维系蛋白质空间结

18、构维系蛋白质一级结构维系蛋白质一级结构维系蛋白质三级结构维系蛋白质三级结构次级键的种类：次级键的种类：氢键、疏水相互作用、离子键和范德华力氢键、疏水相互作用、离子键和范德华力 四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构 (quaternary structure)蛋白质分子由蛋白质分子由两条两条或两条或两条以上以上肽链组肽链组成，每条肽链各自形成了独立的三级结成，每条肽链各自形成了独立的三级结构构，分子中的每一个具有独立三级结构分子中的每一个具有独立三级结构肽链肽链,称为称为亚基亚基(subunit)(subunit)。亚基间的空间排布、亚基间亚基间的空间排布、亚基间相互作用与接触部位的布局，不

19、相互作用与接触部位的布局，不包括亚基本身的空间结构，称为包括亚基本身的空间结构，称为蛋白质的四级结构。蛋白质的四级结构。亚基间以次亚基间以次级键相连，绝无共价键。级键相连，绝无共价键。亚基之间的结合力主要是亚基之间的结合力主要是疏水作用疏水作用，其次，其次是是氢键氢键和和离子键。离子键。三、蛋白质结构与功能的关系三、蛋白质结构与功能的关系The Relation of Structure and Function of Protein（一）（一）一级结构是空间构象的基础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 以以124个氨基酸残基组成的牛胰核糖核个

20、氨基酸残基组成的牛胰核糖核酸酶（酸酶（4对二硫键）为例说明对二硫键）为例说明牛胰核糖核酸酶的变性与复性牛胰核糖核酸酶的变性与复性-巯基乙醇巯基乙醇尿素或盐酸胍尿素或盐酸胍透析透析有活性有活性无活性无活性1.一级结构相似的蛋白质功能相似一级结构相似的蛋白质功能相似一级结构不同的蛋白质功能不同一级结构不同的蛋白质功能不同胰岛素的一级结构及种属差异胰岛素的一级结构及种属差异（二）一级结构与功能的关系（二）一级结构与功能的关系ACTH 促肾上腺素皮质激素促肾上腺素皮质激素MSH 促黑激素促黑激素一级结构不同的蛋白质功能不同一级结构不同的蛋白质功能不同 蛋白质分子中起蛋白质分子中起关键作用关键作用的氨基

21、酸的氨基酸残基缺失或被替代，将严重影响空间残基缺失或被替代，将严重影响空间构象乃至生理功能。构象乃至生理功能。例子：镰刀状红细胞贫血例子：镰刀状红细胞贫血 这种由蛋白质分子发生变异所导这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为致的疾病，称为“分子病分子病”。HbS与与HbA的区别的区别-亚基第亚基第6位氨基酸位氨基酸正常人：正常人：Glu患者：患者：Val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 空间结构式蛋白质实现其功能的基础，空间结构式蛋白质实现其功能的基础，空间构象改变，功能也随之发生相应的变化。空间构象改变，功能也随之发生相应的变化。蛋白质构象改变与疾病蛋白质构象改

22、变与疾病蛋白质构象疾病：蛋白质构象疾病：若蛋白质的折若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时各导致仍可影响其功能，严重时各导致疾病发生。疾病发生。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：有些蛋白质错误折叠后相互聚集，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沉淀，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。样纤维沉淀的病理改变。这类疾病包括：这类疾病包括：人文状体脊髓人文状体脊髓变性

23、疾病，老年痴呆症，疯牛病等。变性疾病，老年痴呆症，疯牛病等。疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病中的蛋白质构象改变:疯牛病是朊病毒蛋白（疯牛病是朊病毒蛋白（prion protein，PrP）引）引起的一组人和动物神经退行性病变。起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在某在某种未知蛋白质的作用下，可转变成全为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 正常正常PrPSC-折叠折叠疯牛病疯牛病第第 3 3 节节蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 The Physical and Chemic

24、al Characters一一、蛋白质的理化性质、蛋白质的理化性质（一）两性解离和等电点（一）两性解离和等电点蛋白质是两性电解质。在溶液中的带电状况蛋白质是两性电解质。在溶液中的带电状况主要取决于溶液的主要取决于溶液的pH值。值。PrCOOHNH3+PrCOO-NH3+PrCOO-NH2+OH-+H+OH-+H+pH=pIpHpI此时溶液的此时溶液的pH值称为蛋白质的等电点值称为蛋白质的等电点(pI)。等电点（等电点（pI）：在某一：在某一pH值溶液中，值溶液中，蛋白质酸性基团和碱性基团的解离程度相当蛋白质酸性基团和碱性基团的解离程度相当蛋白质分子所带正负电荷相等，净电荷为零蛋白质分子所带正负

25、电荷相等，净电荷为零 蛋白质分子颗粒大小蛋白质分子颗粒大小1100nm之间之间,属属胶体颗粒范围，胶体颗粒范围，蛋白质的胶体原因：蛋白质的胶体原因：表面形成水化层表面形成水化层表面同种电荷的斥力表面同种电荷的斥力（二）蛋白质的高分子性（二）蛋白质的高分子性在溶液中能形成稳定的胶体在溶液中能形成稳定的胶体+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

26、的聚沉溶液中蛋白质的聚沉（三）蛋白质的变性、沉淀与凝固（三）蛋白质的变性、沉淀与凝固变性后的蛋白称为变性蛋白质。变性后的蛋白称为变性蛋白质。1.蛋白质的变性（蛋白质的变性（denaturation）在某些理化因素作用下，蛋白质的构在某些理化因素作用下，蛋白质的构象被破坏，失去其原有的性质和生物活性，象被破坏，失去其原有的性质和生物活性，称为蛋白质的称为蛋白质的变性作用。变性作用。常见的变性因素：常见的变性因素：强酸、强酸、强碱、强碱、有机溶剂、有机溶剂、尿素、尿素、胍、胍、重金属重金属生物碱、生物碱、化学因素：化学因素：物理因素：物理因素：剧烈振荡剧烈振荡热、热、紫外线、紫外线、超声波、超声波

27、、变性蛋白质的主要特征变性蛋白质的主要特征:（2）生物活性丧失。生物活性丧失。（4）变性蛋白质容易消化变性蛋白质容易消化。（1）破坏非共价键和二硫键，空间）破坏非共价键和二硫键，空间构象被破坏，不改变蛋白质的一级结构象被破坏，不改变蛋白质的一级结构构变性的本质变性的本质（3）变性蛋白质的溶解度常降低变性蛋白质的溶解度常降低 除去变性因素后，有的变性蛋白质又除去变性因素后，有的变性蛋白质又可恢复其天然构象和生物活性，这一现可恢复其天然构象和生物活性，这一现象称为蛋白质的复性象称为蛋白质的复性蛋白质的复性蛋白质的复性(renaturation)牛胰核糖核酸酶的变性与复性牛胰核糖核酸酶的变性与复性-

28、巯基乙醇巯基乙醇尿素或盐酸胍尿素或盐酸胍透析透析有活性有活性无活性无活性 在一定条件下，疏水侧链暴露在在一定条件下，疏水侧链暴露在外，肽链融汇相互缠绕而聚集，因外，肽链融汇相互缠绕而聚集，因而从溶液中析出，这一现象被称为而从溶液中析出，这一现象被称为沉淀沉淀。变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性白质发生沉淀，但并不变性。2.2.蛋白质的沉淀蛋白质的沉淀(pre-cipitation)(pre-cipitation)3.3.蛋白质的凝固作用（蛋白质的凝固作用（proteincoagulation)proteincoagulation)实际上是蛋白质变性

29、后进一步发展的实际上是蛋白质变性后进一步发展的不可逆结果。不可逆结果。蛋白质变性后的絮状物加热可变成蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。于强酸和强碱中。四、沉淀法四、沉淀法盐析法有机溶剂沉淀法加热沉淀法重金属盐沉淀法生物碱试剂沉淀法五、蛋白质的紫外吸收五、蛋白质的紫外吸收 由于蛋白质分子中含有共轭双键由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在的酪氨酸和色氨酸，因此在280nm波波长处有特征性吸收峰。长处有特征性吸收峰。蛋白质的蛋白质的 OD280与其浓度呈正比与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。关系，因此可

30、作蛋白质定量测定。（五）蛋白质的呈色效应（五）蛋白质的呈色效应双缩脲反应（双缩脲反应（biuret rection）蛋白质和多肽分子中肽键在碱性溶液蛋白质和多肽分子中肽键在碱性溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色。中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色。因此双缩脲反应可检测蛋白质水解程度因此双缩脲反应可检测蛋白质水解程度酚试剂反应酚试剂反应 （蓝色化合物）（蓝色化合物）茚三酮反应茚三酮反应 （蓝紫色化合物）（蓝紫色化合物）第四节第四节 蛋白质的功能蛋白质的功能一、蛋白质的生物学功能一、蛋白质的生物学功能1）生物催化剂（酶）生物催化剂（酶）2）代谢调节）代谢调节(胰岛素胰岛素)3）免疫保护（抗体）免疫保护

31、（抗体）4）物质的转运和储存（血红蛋白）物质的转运和储存（血红蛋白）5）运动和支持作用（肌动蛋白）运动和支持作用（肌动蛋白）6）参与细胞间信息传递（受体）参与细胞间信息传递（受体）7）控制生长和分化（核蛋白）控制生长和分化（核蛋白）8）参与组成生物膜）参与组成生物膜二、食物蛋白质的营样作用二、食物蛋白质的营样作用维持组织器官的生长，发育以及修补作为体内许多重要物质合成和更新的原料维持体内水分的正常分布氧化功能第第5节节 蛋白质类药物的工业生产蛋白质类药物的工业生产一、蛋白质的提取一、蛋白质的提取 常用的方法主要是：超声波、电动搅拌常用的方法主要是：超声波、电动搅拌器、匀浆器破坏动物组织和细胞，

32、加研磨器、器、匀浆器破坏动物组织和细胞，加研磨器、高压挤压、用纤维素酶破坏植物组织和细胞。高压挤压、用纤维素酶破坏植物组织和细胞。二、分离纯化方法二、分离纯化方法盐析法低温有机溶剂沉淀法等电点沉淀法（等电点时，溶解度最小）一）以溶解度为依据一）以溶解度为依据二）以分子大小和形状为依据二）以分子大小和形状为依据透析法超滤法凝胶过滤法(一一)透析和超滤法透析和超滤法 透析（透析（dialysis）是利用透析袋把大是利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方分子蛋白质与小分子化合物分开的方法。法。应用正压或离心力使蛋白质溶液透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，达到过有一定

33、截留分子量的超滤膜，达到浓缩的目的，称为浓缩的目的，称为超滤法超滤法。透析工作图透析工作图半透膜原理半透膜原理三）以电离性质为依据三）以电离性质为依据电泳法电泳法离子交换层析法离子交换层析法四）配基特异性为依据的分离纯化方法四）配基特异性为依据的分离纯化方法分类：分类：根据支持物的不同，电泳电泳可分为：根据支持物的不同，电泳电泳可分为：薄膜电泳、凝胶电泳。薄膜电泳、凝胶电泳。（二）电（二）电 泳（泳（electrophoresiselectrophoresis）概念：概念：带电颗粒在电场中向着所带电荷相反带电颗粒在电场中向着所带电荷相反 方向方向 移动称为电泳。移动称为电泳。原理：原理：不同的

34、蛋白质的因结构、形状和带电不同的蛋白质的因结构、形状和带电 量的量的 不同而有不同的泳动速度，从而不同而有不同的泳动速度，从而 达到分析和分离蛋白质的目的。达到分析和分离蛋白质的目的。(四四)层析层析(chromatography)(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，根据溶液中待分固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力离的蛋白质颗粒大小、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

35、流经固定相而达到分分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的离蛋白质的目的。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：利用蛋白质的：利用蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。电荷量及性质不同进行分离。*凝胶过虑（凝胶过虑（gel filtration）又称分又称分子筛层析，利用各蛋白质分子大小子筛层析，利用各蛋白质分子大小不同分离。不同分离。带正电荷多蛋带正电荷多蛋白紧密结合白紧密结合带负电荷多蛋带负电荷多蛋白流过层析柱白流过层析柱阳阳离离子子交交换换树树脂脂工工作作示示意意图图（五）（五）1280nm波长处有吸收峰的氨基酸为波长处有吸收峰的氨基酸为:

36、A丝氨酸丝氨酸 B谷氨酸谷氨酸 C蛋氨酸蛋氨酸 D色氨酸色氨酸 E精氨酸精氨酸2蛋白质分子中的氨基酸属于下列哪一项？蛋白质分子中的氨基酸属于下列哪一项？A L-氨基酸氨基酸 BD-氨基酸氨基酸 CL-氨基酸氨基酸 DD-氨基酸氨基酸 EL、D-氨基酸氨基酸3属于碱性氨基酸的是属于碱性氨基酸的是 A天冬氨酸天冬氨酸 B异亮氨酸异亮氨酸 C组氨酸组氨酸 D苯丙氨酸苯丙氨酸 E半胱氨酸半胱氨酸（二）（二）氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质1.两性解离及等电点两性解离及等电点 两性解离：两性解离：所有氨基酸都含有碱性的所有氨基酸都含有碱性的氨氨基基和酸性的和酸性的羧基羧基，可在酸性溶液中与可在酸性溶液中

37、与H H+结合结合呈带有正电荷的阳离子呈带有正电荷的阳离子（NHNH3 3+），），也可在碱也可在碱性溶液中与性溶液中与OHOH-结合，失去质子而变成带负电荷结合，失去质子而变成带负电荷的阴离子的阴离子（COOCOO-），），因此氨基酸是两性电解因此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。质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。等电点等电点(isoelectric point,pI)：氨基酸酸性解离和碱性解离的程度氨基酸酸性解离和碱性解离的程度相等相等，分子所带的净电荷为，分子所带的净电荷为零零，此时溶，此时溶液的液的pHpH值值就称为该氨基酸的等电点。就称为该氨基酸的等电点。pH=pI H+OHOH H+pHpI阳离子阳离子氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子阴离子阴离子