【教学课件】第十九章 蛋白质变性与复性(1)
蛋白质变性与复性
蛋白质相互作用与复合物分离
蛋白质变性
利用变性剂分离和纯化蛋白质复合物 中的各个组分，有助于研究蛋白质之 间的相互作用和复合物的组成。
蛋白质复性
在研究蛋白质相互作用和复合物分离 后，通过复性技术将蛋白质恢复其天 然状态，可用于进一步的功能和结构 研究。
蛋白质优化与改造
蛋白质变性
通过蛋白质变性技术可以去除非必需的氨基酸残基或引入突 变，从而优化蛋白质的稳定性、活性或选择性。
蛋白质复性
复性后的蛋白质可用于进一步的功能和结构研究，以验证优 化和改造的效果。
人工酶设计与合成
蛋白质变性
在人工酶设计与合成过程中，利用变性技术可以去除天然酶中的非必需部分，提 高酶的活性和选择性。
蛋白质复性
复性后的酶可用于催化特定化学反应，以验证人工酶的活性和效果。
生物制药与疫苗开发
蛋白质变性
医疗领域
改进蛋白质检测和诊断技术，提高疾病诊断的准 确性和效率，为患者提供更好的医疗服务。
感谢您的观看
THANKS
蛋白质变性与复性
目录
CONTENTS
• 蛋白质变性 • 蛋白质复性 • 蛋白质变性与复性的应用 • 蛋白质变性与复性的研究进展 • 蛋白质变性与复性的挑战与前景
01 蛋白质变性
定义
蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和 化学因素作用下，其特定的空间构象 被破坏，导致理化性质发生改变，生 物学活性丧失的现象。
复性后的蛋白质溶解度增加，有利于其在溶液中的稳 定性。
Байду номын сангаас
03 蛋白质变性与复性的应用
蛋白质结构与功能关系
蛋白质变性
通过改变蛋白质的理化条件，使其空间构象发生改变，从而改变其生物学活性。 有助于研究蛋白质的结构与功能关系，深入了解蛋白质在生物体内的生理作用。
蛋白的变性和复性
蛋白的变性和复性蛋白的变性和复性变性：蛋白质的空间结构是体现生物功能的基础，蛋白质折叠则是形成空间结构的过程。
蛋白质一级结构决定其高级结构的著名学说, 认为蛋白质折叠是受热力学因素控制的. 天然蛋白质处于能量最低(即热力学最稳定)的状态. 一般来说, 天然蛋白质的结构是相对稳定的, 结构的稳定性也是其保持生物个体功能和物种的相对稳定所要求的.蛋白质担负着复杂的生化反应, 同时在生物合成以后, 蛋白质本身也经历着繁杂的生理过程. 蛋白质自翻译以后, 还需进行一系列的翻译后过程, 包括跨膜转运、修饰加工、折叠复性、生化反应、生物降解等. 这些过程似乎都伴随着蛋白质的结构转换, 不但受蛋白质肽链自身的热力学稳定性所控制, 而且还受动力学过程控制.变性原因：蛋白质因受某些物理或化学因素的影响，分子的空间构象被破坏，从而导致其理化性质发生改变并失去原有的生物学活性的现象称为蛋白质的变性作用（denaturation）。
变性作用并不引起蛋白质一级结构的破坏，而是二级结构以上的高级结构的破坏，变性后的蛋白质称为变性蛋白。
引起蛋白质变性的因素很多，物理因素有高温、紫外线、X-射线、超声波、高压、剧烈的搅拌、震荡等。
化学因素有强酸、强碱、尿素、胍盐、去污剂、重金属盐（如Hg2+、Ag+、Pb2+等）三氯乙酸，浓乙醇等。
不同蛋白质对各种因素的敏感程度不同。
蛋白质变性后许多性质都发生了改变，主要有以下几个方面：（一）生物活性丧失蛋白质的生物活性是指蛋白质所具有的酶、激素、毒素、抗原与抗体、血红蛋白的载氧能力等生物学功能。
生物活性丧失是蛋白质变性的主要特征。
有时蛋白质的空间结构只有轻微变化即可引起生物活性的丧失。
（二）某些理化性质的改变蛋白质变性后理化性质发生改变，如溶解度降低而产生沉淀，因为有些原来在分子内部的疏水基团由于结构松散而暴露出来,分子的不对称性增加，因此粘度增加，扩散系数降低。
（三）生物化学性质的改变蛋白质变性后，分子结构松散，不能形成结晶，易被蛋白酶水解。
蛋白质变性ppt课件
30
胰岛素的一级结构
31
32
3. 三级结构：是指多肽链借助各种作用力在二级结 构基础上，进一步折叠卷曲形成紧密的复杂球形分 子的结构。
稳定蛋白质三级结构的作用力有氢键、离子键、 二硫键和范德华力。
肌球素的三级结构
肌球素的三级结构
33
55
（4）费林反应: 含有酪氨酸的Pr因酪氨酸的酚基能育费林试剂
中的磷钼酸和磷钨酸反应，还原成蓝色化合物。利 用这一反应定量测定Pr。
56
蛋白质的二、三、四级结构的构象不稳定，在 某些物理或化学因素作用下，发生不同程度的改变称 为变性。变性是指蛋白质高级结构发生改变，而肽键 不断裂。变性后的蛋白质某些性质发生变化，主要包 括：
些碳水化合物是氨基葡萄糖、氨基半乳糖、半乳糖、 甘露糖、海藻糖等中的一种或多种，与蛋白质间的共 价键或羟基生成配糖体。糖蛋白可溶于碱性溶液。哺 乳动物的物的粘性分泌物、血浆蛋白、卵粘蛋白及大 豆某些部位中之蛋白质都属于糖蛋白。
44
3．核蛋白： 由核酸与蛋白质结合而成的复合物。存在细胞
核及核糖体中。
11
4.非极性氨基酸：具有一个疏水性侧链，在水中的溶 解度比极性氨基酸低。共有： 甘氨酸，丙氨酸、缬氨酸，亮氨酸、甲硫氨酸和异 亮氨酸(蛋氨酸)．
12
1. 旋光性：除甘氨酸外， 氨基酸的碳原子均是手性 碳原子，所以具有旋光性。 旋光方向和大小取决于其 侧链R基性质，也与水溶液 的pH有关。
13
2. 紫外吸收：20种AA在可见区内无吸收，但在紫外光 区酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸有吸收，其最大吸收波 λman分别为278nm、279nm和259nm，故此利用此性质 对这三种氨基酸进行测定。酪氨酸、色氨酸残基同样 在280nm处有最大的吸收，可用紫外分光光度法定量 分析蛋白质。
变性蛋白的复性PPT课件
06 结论
变性蛋白复性的研究意义和价值
生物医学应用
变性蛋白的复性研究有助于理解蛋白质结构和功能的关系，对于疾病诊断和治疗具有重 要意义。例如，某些蛋白质的异常折叠与阿尔茨海默症、帕金森症等神经退行性疾病的 发生密切相关。通过变性蛋白的复性，可以深入探究这些疾病的发病机制，为药物研发
和治疗方法提供新的思路。
复性机理的深入研究
目前对变性蛋白复性的机理仍不完全清楚，需要进一步深入研究。例如，研究不同变性条件对蛋白质 结构的影响、蛋白质复性过程中的动力学行为等，有助于深入理解变性蛋白的复性机理，为复性方法 的改进提供理论支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
详细描述
在酸性或碱性环境中，变性蛋白的复性效果较差。而在中性pH值条件下，变性 蛋白的复性效果最佳。这是因为蛋白质在等电点附近的pH值下，其分子间的静 电作用力最小，有利于蛋白质分子的重新折叠和复性。
离子强度
总结词
离子强度对变性蛋白的复性具有重要影响。
详细描述
在低离子强度下，蛋白质分子间的电荷相互作用较强，容易形成聚集物，不利于 复性。而在高离子强度下，蛋白质分子间的电荷相互作用被屏蔽，蛋白质分子更 容易展开和复性。因此，选择适当的离子强度是变性蛋白复性的关键。
变性蛋白的复性ppt课件
contents
目录
• 引言 • 变性蛋白的形成 • 变性蛋白的复性方法 • 变性蛋白复性的影响因素 • 变性蛋白复性的应用 • 结论
01 引言
目的和背景
介绍变性蛋白复性的研究意义
蛋白质变性后，其结构和功能受到严重影响，导致许多生物 过程紊乱。因此，研究变性蛋白的复性具有重要意义。
在此添加您的文本16字
蛋白的变性和复性
蛋白的变性和复性变性：蛋白质的空间结构是体现生物功能的基础，蛋白质折叠则是形成空间结构的过程。
蛋白质一级结构决定其高级结构的著名学说, 认为蛋白质折叠是受热力学因素控制的. 天然蛋白质处于能量最低(即热力学最稳定)的状态. 一般来说, 天然蛋白质的结构是相对稳定的, 结构的稳定性也是其保持生物个体功能和物种的相对稳定所要求的.蛋白质担负着复杂的生化反应, 同时在生物合成以后, 蛋白质本身也经历着繁杂的生理过程. 蛋白质自翻译以后, 还需进行一系列的翻译后过程, 包括跨膜转运、修饰加工、折叠复性、生化反应、生物降解等. 这些过程似乎都伴随着蛋白质的结构转换, 不但受蛋白质肽链自身的热力学稳定性所控制, 而且还受动力学过程控制.变性原因：蛋白质因受某些物理或化学因素的影响，分子的空间构象被破坏，从而导致其理化性质发生改变并失去原有的生物学活性的现象称为蛋白质的变性作用（denaturation）。
变性作用并不引起蛋白质一级结构的破坏，而是二级结构以上的高级结构的破坏，变性后的蛋白质称为变性蛋白。
引起蛋白质变性的因素很多，物理因素有高温、紫外线、X-射线、超声波、高压、剧烈的搅拌、震荡等。
化学因素有强酸、强碱、尿素、胍盐、去污剂、重金属盐（如Hg2+、Ag+、Pb2+等）三氯乙酸，浓乙醇等。
不同蛋白质对各种因素的敏感程度不同。
蛋白质变性后许多性质都发生了改变，主要有以下几个方面：（一）生物活性丧失蛋白质的生物活性是指蛋白质所具有的酶、激素、毒素、抗原与抗体、血红蛋白的载氧能力等生物学功能。
生物活性丧失是蛋白质变性的主要特征。
有时蛋白质的空间结构只有轻微变化即可引起生物活性的丧失。
（二）某些理化性质的改变蛋白质变性后理化性质发生改变，如溶解度降低而产生沉淀，因为有些原来在分子内部的疏水基团由于结构松散而暴露出来,分子的不对称性增加，因此粘度增加，扩散系数降低。
（三）生物化学性质的改变蛋白质变性后，分子结构松散，不能形成结晶，易被蛋白酶水解。
蛋白质变性与复性
3、变性剂的影响
尿素、盐酸胍， 甲基乙酰胺、 尿素、盐酸胍，N-甲基乙酰胺、甲基胺等 蛋白质构象破坏（肽链伸展） 蛋白质构象破坏（肽链伸展） 蛋白质寡聚体解离成亚基(巯基乙醇) 蛋白质寡聚体解离成亚基(巯基乙醇) 有些蛋白质还发生凝集和沉淀 变性机制：破坏氢键？？？ 变性机制：破坏氢键？？？ 用途？ 用途？
牛胰核糖核酸酶的变性与复性 （rancreatic ribonuclease)
不少蛋白质的变性之所以不可逆, 不少蛋白质的变性之所以不可逆,主要是所需 条件复杂. 条件复杂. 折叠所需的辅因子 解离与缔合条件的掌握 巯基的保护
(二)蛋白质变性和复性的动力学模型 二 蛋白质变性和复性的动力学模型
二态模型:天然态和变性态,之间有一个阀值, 二态模型:天然态和变性态,之间有一个阀值, 可逆体系, 可逆体系,存在平衡
（五）变性蛋白质经过的构象
1、经过盐酸胍变性的蛋白质,肽链完全伸展; 经过盐酸胍变性的蛋白质,肽链完全伸展; 2、经过酸、碱以及热变性的蛋白质，肽链不 经过酸、碱以及热变性的蛋白质， 完全伸展，还保留一部分紧密的构象； 完全伸展，还保留一部分紧密的构象； 3、由高浓度有机熔剂（脂肪醇，氯乙醇等） 由高浓度有机熔剂（脂肪醇，氯乙醇等） 变性的蛋白质，螺旋增加， 变性的蛋白质，螺旋增加，不存在疏水键
（二）变性概念
涉及构象变化， 涉及构象变化，二硫键的断裂及侧链基团的化学修饰 吴宪： 吴宪： 天然蛋白质分子从紧密有序的结构 松散无序结构的过程。 松散无序结构的过程。 缺点： 缺点：没有与生物活性的变化联系
由于外界因素的作用， 由于外界因素的作用，使天然蛋白质分子 构象发生了异常变化，从而导致生物活性 的构象发生了异常变化，从而导致生物活性 的丧失以及物理、化学性质的异常变化 ， 的丧失以及物理、 以及物理 这种现象称为蛋白质的变性(denaturation 。 这种现象称为蛋白质的变性(denaturation)。
120 第十九章 蛋白质变性与复性
效价 x1000 0.1 0.2 0.5 1 2 5
8.5
9
10
5
3
3
粘稠剂对SCF复性的影响
尿素(M) 效价 x1000 0 7 0.5 8 1 8 1.5 10 2 10 2.5 9
PEG％
效价 X1000 环糊精 ％ 效价 X1000 甘油％
0.1
6
0.2
6
0.5
10
1
10
如果将还原剂和脲同时除去，并且 稀释还原的蛋白并将它于生理pH条件下 暴露在空气中，Rnase A会自发地获得 它的天然构象，恢复正确的二硫键和充 分的酶活性。实验表明正确的二硫键只 有当蛋白质折叠成它的天然构象后才能 形成。
疯牛病是由于蛋白变性引起的
一种名叫Prion（朊病毒 ）的蛋白质 （28KD）已经被证实是疯牛病以及其它相关 疾病，如羊的搔痒症以及人类的海绵状脑病的 致病介质。
2
10
5
8
0.1
8 0.1
0.2
8.5 0.2
0.5
10 0.5
1
10 1
2
9 2
5
9 5
效价 X1000
8.5
8.5
10.
10
9
9
缓冲液浓度对SCF复性的影响
浓度 mmol/ L 效价 x1000
20
50
100
200
500
1000
10
10
10
9
5
3
复性时间和温度对SCF活性的影响
复性时间 （h） 效价 x1000 24 9 48 10 72 10
加脲和 巯基乙醇
核糖核酸酶A变性，酶的三级结 构和活性完全丧失，生成含有8 个巯基的多肽链。
《蛋白质的变性》课件
本PPT介绍了蛋白质的变性现象，包括变性的定义和基本概念，蛋白质的变 性类型和特点，变性对蛋白质结构和功能的影响，变性的原因和诱导方法， 常见的蛋白质变性实验技术，蛋白质变性与疾病的关系，最后进行总结与展 望。
变性的定义和基本概念
1 变性
是指蛋白质结构的不可逆性失去生物活性的过程。
2 基本概念
变性是由于蛋白质的二级、三级甚至四级结构发生改变而丧失特定活性。
蛋白质的变性类型和特点
1 类型
变性可分为热变性、酸碱变性、有机溶剂变性和表面活性剂变性等。
2 特点
变性后蛋白质失去天然构象，结构和功能丧失或降低，但其氨基酸组成不变。
变性对蛋白质结构和功能的影响
1 结构
变性使蛋白质的三级结构发生改变，失去原有的折叠方式。
酸碱变性实验
在酸性或碱性条件下，破 坏蛋白质的结构。
有机溶剂变性实验
将蛋白质样品溶解在有机 溶剂中，观察其结构和功 能的变化。
蛋白质变性与疾病的关系
1 疾病
2 机制
某些疾病与蛋白质的变性有关，如变性性 关节炎和变性性糖尿病。
蛋白质变性导致异常蛋白的积聚和沉积， 损害组织和器官功能。
总结与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ望
1 总结
变性是蛋白质结构和功能失去的过程，可由多种因素引起。
2 展望
未来的研究可以探索变性的防治方法和开发相应的药物。
2 功能
变性导致蛋白质失去特定功能，如酶活性或受体结合能力等。
变性的原因和诱导方法
1 原因
2 诱导方法
变性的原因有温度变化、酸碱环境变化、 有机溶剂作用、离子浓度变化等。
可以通过加热、调整pH值、加入有机溶剂 或改变离子浓度来诱导蛋白质变性。
蛋白质变性与复性
变性可以涉及次级键、 变性可以涉及次级键、二硫键的断裂 但不涉及一级结构上肽键的断裂
蛋白质的变性作用与变构效应有何区别？ 蛋白质的变性作用与变构效应有何区别？ 的变性作用与变构效应有何区别
变性蛋白的特征： 变性蛋白的特征：
a)生物活性丧失， a)生物活性丧失， 生物活性丧失 b)抗原性改变 b)抗原性改变 c)理化性质改变 ： 溶解度下降 （ 沉淀 ） 、 结晶能 c) 理化性质改变： 溶解度下降（ 沉淀） 理化性质改变 力丧失、特性粘度增加、扩散速度下降等。 力丧失、特性粘度增加、扩散速度下降等。 d)生化性质改变： d)生化性质改变：易被蛋白质水解 生化性质改变
3、变性剂的影响
尿素、盐酸胍， 甲基乙酰胺、 尿素、盐酸胍，N-甲基乙酰胺、甲基胺等 蛋白质构象破坏（肽链伸展） 蛋白质构象破坏（肽链伸展） 蛋白质寡聚体解离成亚基(巯基乙醇) 蛋白质寡聚体解离成亚基(巯基乙醇) 有些蛋白质还发生凝集和沉淀 变性机制：破坏氢键？？？ 变性机制：破坏氢键？？？ 用途？ 用途？
4、表面活性剂的影响
长链脂肪酸或相应的表面活性剂很容易与蛋 白质结合，使蛋白质变性。 白质结合，使蛋白质变性。 特点： 特点：低浓度就能与蛋白质高度结合
如：十二烷基硫酸钠SDS 十二烷基硫酸钠SDS SDS-PAGE中 的作用？ SDS-PAGE中SDS 的作用？