蛋白质四级结构

血红蛋白与氧结合的正协同效应
100% -
氧 饱 和 度
M b
Hb
静脉血
动脉血
P50 氧分压
蛋白质四级结构
第四节 蛋白质的理化性质 一 、蛋白质的理化性质
（一）两性解离和等电点
蛋白质四级结构
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pH值
Pr
COOH +OHNH3+ +H+
Pr
COO- +OHNH3+ +H+
透析
有活性
蛋白质四级结构
无活性
（二）一级结构与功能的关系 1.一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
胰岛素的一级蛋白结质四级构结构及种属差异
一级结构不同的蛋白质功能不同
ACTH 促肾上腺素皮质激素蛋白质四级结构 MSH 促黑激素
HbS与HbA的区别
Β-亚基第6位氨基酸 正常人：Glu 患者：Val
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蛋白质四级结构
血红蛋白 由4个亚基组成 功能:运输O2
蛋白质四级结构
二、蛋白质空间结构与功能的关系
（一）肌红蛋白Mb与血红蛋白Hb
蛋白质的空间结构决定生物学功能
肌红蛋白（1个亚基）与血红蛋白（4个亚基） 且一级结构有较大差异，但均具有与氧可逆地 结合的能力
其结构特点是，都与血红素（辅基）共价结合
缺点： 常引起蛋白质变性
注意事项: 反应溶液的pH<pI，确保蛋 白质以阳离子形式存在
蛋白质四级结构
3. 蛋白质的凝固作用
蛋白质的凝固作用实际上是蛋白质变 性后进一步发展的不可逆结果
如加热可使蛋白质变为不容再溶 解的凝块
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二、 蛋白质的分离纯化
(一) 盐析和有机溶剂沉淀 (二) 电泳 (三) 透析和超滤 (四) 层析 (五) 超速离心
Pr
COONH2
pH<pI
pH=pI
pH>pI
等电点（pI）：在某一pH值溶液中， 蛋白质酸性基团和碱性基团的解离程度相当
蛋白质分子所带正负电荷相等，净电荷为零 此时溶液的pH值称为蛋白蛋质四级白结构质的等电点(pI)
（二）蛋白质的胶体性质
蛋白质分子颗粒大小1-100nm之间,属胶体颗粒范 围，在溶液中能形成稳定的胶体
扩散系数减小 （4） 变性蛋白质容易消化
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蛋白质的复性(renaturation)
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，这一现象 称为蛋白质的复性
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蛋白质的沉淀(pre-cipitation)
概念:
当破坏了维持蛋白质胶体稳定的因素甚至 蛋白质的构象时，蛋白质就会从溶液中析 出，这种现象称为蛋白质的沉淀。
2.维持蛋白质四级结构的作用力
次级键 主要是疏水作用 盐键、氢键
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第三节 蛋白质结构与功能的关系
一、蛋白质一级结构与功能的关系 （一） 一级结构是空间构象的基础
以124个氨基酸残基组成的牛胰核糖 核酸酶（4对二硫键）为例说明
蛋白质四级结构
牛胰核糖核酸酶的变性与复性
尿素或盐酸胍 β-巯基乙醇
四 蛋白质的四级结构
(quaternary structure) 1.概念
是指亚基间的空间排布、亚基间相互 作用与接触部位的布局，不包括亚基本 身的空间结构。亚基间以次级键相连， 绝无共价键
蛋白质四级结构
蛋白质四级结构
亚基(subunit)
蛋白质分子由两条或两条以上肽链组 成，每条肽链各自形成了独立的三级 结构，分子中的每一个具有独立三级 结构肽链,称为亚基
(3) 重金属盐沉淀法
•原理: 重金属离子如Cu2+、Hg2+、Ag2+、 Pb2+等带有正电荷，能与蛋白质分 子中带负电的基团结合，生成不溶 性的重金属蛋白盐而沉淀
若溶液pH大于蛋白质的pI，沉淀更易发生
•缺点： 此法常使蛋白质变性失活
蛋白质四级结构
(4) 生物碱试剂和某些酸类沉淀法
原理:
生物碱试剂(如鞣酸、苦味酸、 钨酸等)，某些酸类(主要是指 三氯醋酸、磺酰水杨酸和硝酸 等)，与带正电的蛋白质 结合 生成不溶性的盐而沉淀
•特点： 不破坏蛋白质的构象，蛋白质不发生
变性
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(2) 有机溶剂沉淀法
• 原理: 使蛋白质脱去水化层,又能降低溶 液的介电常数使蛋白质表面电荷减 少，导致蛋白质分子聚集而沉淀
•常用有机溶剂: 甲醇、乙醇、丙酮
•缺点：
常会使蛋白质变性
•注意事项:
必须在低温下操作
尽量缩短处理的时间
及时将蛋白质蛋中白质四残级结存构 的有机溶剂除去
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（二）电 泳
概念：带电颗粒在电场中向着所带电荷相反 方向移动称为电泳。
原理:不同的蛋白质的因结构、形状和带电 量的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
分类：根据支持物的不同，电泳电泳可分为： 薄膜电泳、凝胶电泳……
应用：电泳技术是生化常用分析技术之一
蛋白质四级结构
蛋白质四级结构
O2
蛋白质四级结构
（二）血红蛋白构象变化与结合氧的能力 O2
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变构效应
蛋白质分子与它的配体结合后构象发生变化, 其功能也随之变化的现象,称为变构效应
协同效应
蛋白质分子中的1个亚基与其的配体结合后, 能影响其它亚基与配体的结合,称为协同效应
促进 正协同效应 抑制 负协同效应 蛋白质四级结构
蛋白质的胶体原因： •表面形成水化层 •表面同种电荷的斥力
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蛋白质的聚沉
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（三）蛋白质的变性、沉淀与凝固
1. 蛋白质的变性作用 概念:
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，称为蛋白质的变性作 用(denaturation)
变性后的蛋白称为变性蛋白质
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常见的变性因素： •化学因素 强酸、 强碱、 有机溶剂、
生物碱、 尿素、 胍、 重金属
•物理因素 热、 紫外线、 超声波、 剧烈振荡
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变性蛋白质的主要特征:
（1）蛋白质分子中的次级键断裂,构象破坏，但不 涉及共价键的破坏,一级结构不变
（2） 生物活性丧失 （3） 变性蛋白质的溶解度常降低、粘度增加、
Leabharlann Baidu应用:
(1)蛋白质分离纯化 (2)解毒 (3)临床检验 蛋白质四级结构
使蛋白质沉淀的方法
(1) 盐析法( salting out)
•概念： 向蛋白质溶液中加入大量中性盐使 蛋白质沉淀称为盐析
•常用的中性盐：硫酸铵、 硫酸钠、 氯化钠等
•作用原理: 盐离子与水亲和力极强，
夺去蛋白质的水化层，减少分子间静电斥力