生物化学蛋白质
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变性的现象： 生物活性的丧失 物理化学性质的改变（溶解度、粘度、扩散系数、旋光度） 生物化学性质的改变（易于被蛋白酶水解） 结构的变化（侧链的暴露）
Q: 蛋白质变性后为什么容易凝聚沉降？ 蛋白质变性沉淀与在pI处沉淀有何不同？
蛋白质的变性与复性（renaturation）
核糖核酸酶A的变性和复性
等电点沉淀 盐析法 有机溶剂沉淀法
可逆沉淀（非变性沉淀）
不可逆沉淀（变性沉淀）
例：柿石症
加热、紫外 强酸或强碱
重金属盐
生物碱
蛋白质变性（denaturation）
蛋白质变性：蛋白质受到某些理化因素的影响，其空间结 构发生改变，蛋白质的理化性质和生物学功能随之改变或 丧失，但未导致蛋白质一级结构的改变。
2009年最佳医学摄影作品电子扫描显微照片
镰刀形细胞贫血症的红细胞
红血球粘在粘性网上，形 成血液凝块。位于中间的是 白血球。
令人惊奇的人体细胞
普尔基涅神经元
耳毛细胞
从视神经中伸出的血管
舌头上的味蕾
牙釉质
肺气泡
肺癌细胞
蛋白质的二级结构
( Secondary Structure) 肽链的主链在空间的排列 只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成氢键
巨原纤维（macrofibril） 成百根微纤维组装成巨原纤维
美国著名物理化学、量子化学的先驱之一
The Nobel Prize in Chemistry 1954 化学键研究 The Nobel Peace Prize 1962 反对核弹在地面测试
20世纪对化学科学影响最大的人之一 分子生物学的奠基人之一 《化学键的本质》 电负性、共振论、价键理论、杂化轨道、蛋白质 折叠等概念和理论
kitchen 厨房，炊具
多肽链中氨基酸残基排列序列
thicken 变厚、变粗
镰刀形细胞贫血病（血红蛋白分子病）
(Sickle-cell Hemoglobin, HbS)
血红蛋白: C3032H4816O812N780S8Fe4 分子量: 67000
1904年发现
HbA
HbS
1945年Pauling实验：电泳时都向正极移动，HbS比HbA稍慢
核百度文库核酸酶A的变性和复性
1/2 of the prize
Christian B. Anfinsen 克里斯蒂安·伯默尔·安芬森
National Institutes of Health Bethesda, MD, USA 1916-- 1995
2.4 蛋白质的结构（ Structure of Protein）
一级结构 二级结构（-螺旋、 -折叠、 -转角） 超二级结构和结构域 三级结构 四级结构
蛋白质的四级结构
例：血红蛋白
Amino acids α- Helix
Polypeptide chain
Assembled subunits
蛋白质构象：蛋白质具有特定的空间结构。
蛋白质的一级结构
（Primary Structure ）
丙
蛋白质的二级结构
1. α- 螺旋（α- helix） 2. β- 折叠 （- sheet） 3. β- 转角（β- turn ）
无规则卷曲
蛋白质的二级结构 ------ α- 螺旋
Right-hand
N-端
每圈螺旋3.6个氨基酸残基；
螺距：0.54 nm；
肽键上的C=O（第n个残基）氧与肽键上 后面第四个N-H（n+4残基）氢形成链内 氢键，
结；还有Nα上无H，无法形成氢键。 ---- Gly：侧链过于小而导致构象太“柔顺”。 稳定因素：
---- 相隔3个残基的2个侧链（n, n+5侧链）上有正电荷和 负电荷将形成离子键结合。
---- 相隔3个残基的2个侧链（n,n+5侧链)都是疏水侧链将 疏水连接（疏水作用）
莱纳斯·卡尔·鲍林 Linus Carl Pauling (1901-1994)
C-端
氢键取向与中心轴平行，
羰基都指向C-端。
1951年 Linus Pauling （C-端后3个C=O和N-端前3个N-H不能形成
Robert Corey
α- 螺旋的氢键。）
蛋白质的二级结构 ------ α- 螺旋
N-端 C-端
侧链对α- 螺旋的影响
不稳定因素：
---- 相邻侧链为正电荷或负电荷的排斥作用； ---- 相邻侧链空间位阻大，对螺旋起阻碍作用； ---- Pro：N-Cα键是无法旋转的，螺旋将中断而形成扭
RNaseA: 124AA, 4个S-S
变性剂：尿素或盐酸胍 β－巯基乙醇
变性剂： 尿素、 盐酸胍、 去污剂（十二烷基硫酸钠）
The Nobel Prize in Chemistry 1972
"for his work on ribonuclease, especially concerning the connection between the amino acid sequence and the biologically active conformation"
原子弹-瘦子
1945年7月16日第一颗原子弹在美国新墨西哥州阿拉默多尔空 军基地的沙漠地区爆炸成功。
广岛 原爆栋墓
长崎原子弹-胖子
1945年8月6日原子弹（男孩）爆炸后，浓烟笼罩广岛上空。
长崎 和平公园
8月9日长崎原子弹爆炸， 死亡8万人
蛋白质的二级结构 ------ α- 螺旋举例
- 角蛋白（-keratin ）
蛋白质功能
1. 催化功能：蛋白酶 2. 结构成分：胶原蛋白、α-角蛋白 调节功能：激素、细胞因子 运输与储存功能：血红蛋白 运动功能：肌球蛋白 免疫功能： 抗体 信号传递功能：受体蛋白
蛋白质的重要性质
➢ 1. 蛋白质的两性解离和等电点 (pI)
➢ 2. 蛋白质电泳现象 ➢ 3. 紫外吸收（280 nm） ➢ 4. 蛋白质的胶体性质 ➢ 5. 蛋白质的沉淀作用 ➢ 6. 蛋白质的变性
哺乳动物皮肤以及皮肤的衍生物 如：毛发、鳞、羽、甲、角、爪 等中的主要成分。
角质层
毛发单元
巨原纤维 微原纤维
α-角蛋白是纤维状蛋白，具有不溶性
蛋白质的二级结构 ------ α- 螺旋举例
毛发的α-角蛋白结构
原纤维（protofibril） 3个右手α-螺旋组成一个左手超螺旋
微纤维（microfibril） 9个原纤维围绕其它2个原纤维排列形成微纤维
Q: 蛋白质变性后为什么容易凝聚沉降？ 蛋白质变性沉淀与在pI处沉淀有何不同？
蛋白质的变性与复性（renaturation）
核糖核酸酶A的变性和复性
等电点沉淀 盐析法 有机溶剂沉淀法
可逆沉淀（非变性沉淀）
不可逆沉淀（变性沉淀）
例：柿石症
加热、紫外 强酸或强碱
重金属盐
生物碱
蛋白质变性（denaturation）
蛋白质变性：蛋白质受到某些理化因素的影响，其空间结 构发生改变，蛋白质的理化性质和生物学功能随之改变或 丧失，但未导致蛋白质一级结构的改变。
2009年最佳医学摄影作品电子扫描显微照片
镰刀形细胞贫血症的红细胞
红血球粘在粘性网上，形 成血液凝块。位于中间的是 白血球。
令人惊奇的人体细胞
普尔基涅神经元
耳毛细胞
从视神经中伸出的血管
舌头上的味蕾
牙釉质
肺气泡
肺癌细胞
蛋白质的二级结构
( Secondary Structure) 肽链的主链在空间的排列 只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成氢键
巨原纤维（macrofibril） 成百根微纤维组装成巨原纤维
美国著名物理化学、量子化学的先驱之一
The Nobel Prize in Chemistry 1954 化学键研究 The Nobel Peace Prize 1962 反对核弹在地面测试
20世纪对化学科学影响最大的人之一 分子生物学的奠基人之一 《化学键的本质》 电负性、共振论、价键理论、杂化轨道、蛋白质 折叠等概念和理论
kitchen 厨房，炊具
多肽链中氨基酸残基排列序列
thicken 变厚、变粗
镰刀形细胞贫血病（血红蛋白分子病）
(Sickle-cell Hemoglobin, HbS)
血红蛋白: C3032H4816O812N780S8Fe4 分子量: 67000
1904年发现
HbA
HbS
1945年Pauling实验：电泳时都向正极移动，HbS比HbA稍慢
核百度文库核酸酶A的变性和复性
1/2 of the prize
Christian B. Anfinsen 克里斯蒂安·伯默尔·安芬森
National Institutes of Health Bethesda, MD, USA 1916-- 1995
2.4 蛋白质的结构（ Structure of Protein）
一级结构 二级结构（-螺旋、 -折叠、 -转角） 超二级结构和结构域 三级结构 四级结构
蛋白质的四级结构
例：血红蛋白
Amino acids α- Helix
Polypeptide chain
Assembled subunits
蛋白质构象：蛋白质具有特定的空间结构。
蛋白质的一级结构
（Primary Structure ）
丙
蛋白质的二级结构
1. α- 螺旋（α- helix） 2. β- 折叠 （- sheet） 3. β- 转角（β- turn ）
无规则卷曲
蛋白质的二级结构 ------ α- 螺旋
Right-hand
N-端
每圈螺旋3.6个氨基酸残基；
螺距：0.54 nm；
肽键上的C=O（第n个残基）氧与肽键上 后面第四个N-H（n+4残基）氢形成链内 氢键，
结；还有Nα上无H，无法形成氢键。 ---- Gly：侧链过于小而导致构象太“柔顺”。 稳定因素：
---- 相隔3个残基的2个侧链（n, n+5侧链）上有正电荷和 负电荷将形成离子键结合。
---- 相隔3个残基的2个侧链（n,n+5侧链)都是疏水侧链将 疏水连接（疏水作用）
莱纳斯·卡尔·鲍林 Linus Carl Pauling (1901-1994)
C-端
氢键取向与中心轴平行，
羰基都指向C-端。
1951年 Linus Pauling （C-端后3个C=O和N-端前3个N-H不能形成
Robert Corey
α- 螺旋的氢键。）
蛋白质的二级结构 ------ α- 螺旋
N-端 C-端
侧链对α- 螺旋的影响
不稳定因素：
---- 相邻侧链为正电荷或负电荷的排斥作用； ---- 相邻侧链空间位阻大，对螺旋起阻碍作用； ---- Pro：N-Cα键是无法旋转的，螺旋将中断而形成扭
RNaseA: 124AA, 4个S-S
变性剂：尿素或盐酸胍 β－巯基乙醇
变性剂： 尿素、 盐酸胍、 去污剂（十二烷基硫酸钠）
The Nobel Prize in Chemistry 1972
"for his work on ribonuclease, especially concerning the connection between the amino acid sequence and the biologically active conformation"
原子弹-瘦子
1945年7月16日第一颗原子弹在美国新墨西哥州阿拉默多尔空 军基地的沙漠地区爆炸成功。
广岛 原爆栋墓
长崎原子弹-胖子
1945年8月6日原子弹（男孩）爆炸后，浓烟笼罩广岛上空。
长崎 和平公园
8月9日长崎原子弹爆炸， 死亡8万人
蛋白质的二级结构 ------ α- 螺旋举例
- 角蛋白（-keratin ）
蛋白质功能
1. 催化功能：蛋白酶 2. 结构成分：胶原蛋白、α-角蛋白 调节功能：激素、细胞因子 运输与储存功能：血红蛋白 运动功能：肌球蛋白 免疫功能： 抗体 信号传递功能：受体蛋白
蛋白质的重要性质
➢ 1. 蛋白质的两性解离和等电点 (pI)
➢ 2. 蛋白质电泳现象 ➢ 3. 紫外吸收（280 nm） ➢ 4. 蛋白质的胶体性质 ➢ 5. 蛋白质的沉淀作用 ➢ 6. 蛋白质的变性
哺乳动物皮肤以及皮肤的衍生物 如：毛发、鳞、羽、甲、角、爪 等中的主要成分。
角质层
毛发单元
巨原纤维 微原纤维
α-角蛋白是纤维状蛋白，具有不溶性
蛋白质的二级结构 ------ α- 螺旋举例
毛发的α-角蛋白结构
原纤维（protofibril） 3个右手α-螺旋组成一个左手超螺旋
微纤维（microfibril） 9个原纤维围绕其它2个原纤维排列形成微纤维