蛋白质结构与功能-3(临床3班)
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.蛋白质的结构与功能
结构域是球状蛋白质的折叠单位，是在超二级结构基础上 进一步绕曲折叠有独特构象和部分生物学功能的结构。对 于较小的蛋白质分子或亚基，结构域和三级结构是一个意 思，即这些蛋白质是单结构域的；对于较大的蛋白质分子 或亚基，多肽链往往由两个或两个以上的相对独立的结构 域缔合成三级结构。
三、蛋白质的三级结构（tertiary structure）
（二）氨基酸的分类
1．按R基的化学结构分为脂肪族、芳香族、杂环、杂环亚氨基酸四类 。
2．按R基的极性和在中性溶液的解离状态分为非极性氨基酸、极性不 带电荷、极性带负电荷或带正电荷的四类。 带有非极性R（烃基、甲硫基、吲哚环等，共9种）：甘（Gly）、丙 （Ala）、缬（Val）、亮（Leu）、异亮（Ile）、苯丙（Phe）、甲硫 （Met）、脯（Pro）、色（Trp） 带有不可解离的极性R（羟基、巯基、酰胺基等，共6种）：丝（Ser） 、苏（Thr）、天胺（Asn）、谷胺（Gln）、酪（Tyr）、半（Cys） 带有可解离的极性R基（共5种）：天（Asp）、谷（Glu）、赖（Lys ）、精（Arg）、组（His），前两个为酸性氨基酸，后三个是碱性氨 基酸。
（一）氨基酸的结构通式
组成蛋白质的20种氨基酸有共同的结构特点 ：
1．氨基连接在α- C上，属于α-氨基酸（脯氨 酸为α-亚氨基酸）。
2．R是側链，除甘氨酸外都含手性C，有D型和L-型两种立体异构体。天然蛋白质中的 氨基酸都是L-型。
注意：构型是指分子中各原子的特定空间排布，其变化要 求共价键的断裂和重新形成。旋光性是异构体的光学活性 ，是使偏振光平面向左或向右旋转的性质，（-）表示左 旋，（+）表示右旋。构型与旋光性没有直接对应关系。
20世纪30年代末，L.Panling 和R.B.Corey应用X射线衍射分 析测定了一些氨基酸和寡肽的晶体结构，获得了一组标准 键长和键角，提出了肽单元（peptide unit）的概念, 还提出 了两种主链原子的局部空间排列的分子模型（α-螺旋）和 （β-折叠）。
三、蛋白质的三级结构（tertiary structure）
（二）氨基酸的分类
1．按R基的化学结构分为脂肪族、芳香族、杂环、杂环亚氨基酸四类 。
2．按R基的极性和在中性溶液的解离状态分为非极性氨基酸、极性不 带电荷、极性带负电荷或带正电荷的四类。 带有非极性R（烃基、甲硫基、吲哚环等，共9种）：甘（Gly）、丙 （Ala）、缬（Val）、亮（Leu）、异亮（Ile）、苯丙（Phe）、甲硫 （Met）、脯（Pro）、色（Trp） 带有不可解离的极性R（羟基、巯基、酰胺基等，共6种）：丝（Ser） 、苏（Thr）、天胺（Asn）、谷胺（Gln）、酪（Tyr）、半（Cys） 带有可解离的极性R基（共5种）：天（Asp）、谷（Glu）、赖（Lys ）、精（Arg）、组（His），前两个为酸性氨基酸，后三个是碱性氨 基酸。
（一）氨基酸的结构通式
组成蛋白质的20种氨基酸有共同的结构特点 ：
1．氨基连接在α- C上，属于α-氨基酸（脯氨 酸为α-亚氨基酸）。
2．R是側链，除甘氨酸外都含手性C，有D型和L-型两种立体异构体。天然蛋白质中的 氨基酸都是L-型。
注意：构型是指分子中各原子的特定空间排布，其变化要 求共价键的断裂和重新形成。旋光性是异构体的光学活性 ，是使偏振光平面向左或向右旋转的性质，（-）表示左 旋，（+）表示右旋。构型与旋光性没有直接对应关系。
20世纪30年代末，L.Panling 和R.B.Corey应用X射线衍射分 析测定了一些氨基酸和寡肽的晶体结构，获得了一组标准 键长和键角，提出了肽单元（peptide unit）的概念, 还提出 了两种主链原子的局部空间排列的分子模型（α-螺旋）和 （β-折叠）。
生物化学蛋白质之三蛋白质结构与功能的关系
§2.4 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）、一级结构的变异与分子病 分子病（molecular disease）：由于基因结构改变， 蛋白质一级结构中的关键氨基酸发生改变，从而导致 蛋白质功能障碍的疾病。 【经典举例】镰形细胞贫血症：编码珠蛋白β链的结 构基因第六个密码子由CTT→CAT，相应的多肽序列中N 端的第六个氨基酸由Glu→Vla；其空间结构发生相应 改变，丧失运输氧的生物活性。
3.重金属盐沉淀 条件：pH 稍大于pI为宜; 机理：重金属盐加入之后，与带负电的羧基结合。 注意:蛋白质变性，长期从事重金属作业的人应多
吃高蛋白食品，以防止重金属离子被机体吸收后造成 对机体的损害。
4.生物碱试剂沉淀法
条件：pH稍小于pI;生物碱试剂一般为弱酸性物质， 如单宁酸、苦味酸、三氯乙酸等。
（三）、一级结构的局部断裂与蛋白质激活： 胰岛素原一级结构与激活过程
二、蛋白质空间结构与功能的关系 (一)核糖核酸酶的变性与复性
牛核糖核酸酶的一级结构
去除尿素、 β-巯基乙醇
天然状态， 有催化活性
尿素、β-巯基乙醇
非折叠状态，无活性
注意:蛋白质的功能取决于特定的天然构象，而规定其 构象的信息包含在它的氨基酸序列中。
引起的一种人和动物神经退行性病变。
正常的PrP富含α-螺旋，称为PrPc。PrPc在某
种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的
PrPsc，从而致病。
PrPc α-螺旋
PrPsc β-折叠
正常
疯牛病
小结
一级结构
基 础
决定
功能
空间结构
直 接 体 现Biblioteka 注意：蛋白质的结构与功能是高度统一的。
第01章蛋白质的结构与功能课件
目录
蛋白质的分子结构包括:
第一章 蛋白质的结构与功能
一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)
高级 结构
蛋白质空间构象是蛋白质特性和功能的基础。 有一条肽链形成的蛋白质只有1—3级结构，有 两条或两条以上肽链形成的蛋白质才具有四级 结构。
肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团 不全，被称为氨基酸残基(residue)。
目录
蛋白质与多肽的区别：
第一章 蛋白质的结构与功能
凡氨基酸残基数目在50个以上，且具有特定空 间结构的肽称蛋白质； 凡氨基酸残基数目在50个以下，且无特定空间 结构者称多肽。
目录
第一章 蛋白质的结构与功能
多肽链(polypeptide chain)是指许多氨 基酸之间以肽键连接而成的一种结构。
H H OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
目录
第一章 蛋白质的结构与功能
肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化 合物。
两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基 酸缩合则形成三肽……
由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽 称多肽(polypeptide)。
目录
第一章 蛋白质的结构与功能
除一级结构外，蛋白质的二、三、四级结构均属 于空间结构，即构象（conformation）。 构象是由于有机分子中单键的旋转所形成的。蛋 白质的构象通常由非共价键（次级键）来维系。
蛋白质的分子结构包括:
第一章 蛋白质的结构与功能
一级结构(primary structure) 二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)
高级 结构
蛋白质空间构象是蛋白质特性和功能的基础。 有一条肽链形成的蛋白质只有1—3级结构，有 两条或两条以上肽链形成的蛋白质才具有四级 结构。
肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团 不全，被称为氨基酸残基(residue)。
目录
蛋白质与多肽的区别：
第一章 蛋白质的结构与功能
凡氨基酸残基数目在50个以上，且具有特定空 间结构的肽称蛋白质； 凡氨基酸残基数目在50个以下，且无特定空间 结构者称多肽。
目录
第一章 蛋白质的结构与功能
多肽链(polypeptide chain)是指许多氨 基酸之间以肽键连接而成的一种结构。
H H OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H H H OH
肽键
甘氨酰甘氨酸
目录
第一章 蛋白质的结构与功能
肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化 合物。
两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基 酸缩合则形成三肽……
由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽 称多肽(polypeptide)。
目录
第一章 蛋白质的结构与功能
除一级结构外，蛋白质的二、三、四级结构均属 于空间结构，即构象（conformation）。 构象是由于有机分子中单键的旋转所形成的。蛋 白质的构象通常由非共价键（次级键）来维系。
蛋白质结构与功能(3)
1.前体与活性蛋白质一级结构的关系
1）胰岛素原的激活：蛋白激酶切下C肽 胰岛素Insulin首先合成108个氨基酸的前胰岛素原 （pre-proinsulin），随即切去N-端的24个氨基酸信号 肽，形成84个氨基酸的胰岛素原（proinsulin），形成 正确的二硫键，在包装分泌时，A、B链之间的33个氨基 酸C肽残基被切除，才形成胰岛素。人工合成的胰岛素， A、B链分别合成后，等比例混合后就有活性。
• ④肌红蛋白与血红蛋白均能与O2结合，但在 此过程中直接与O2作用的蛋白质部分只占少 数（HisF8、HisE7及血红素）。但整个蛋白 质的结构保证了HisF8和HisE7这两个His残基 以及血红素在蛋白质中所处的位置，从而也保 证了功能部分的活性结构。同时，蛋白质的结 构也保护了亚铁血红素在结合氧的过程中不被 氧化成失去结合能力的高铁血红素。由此可见， 蛋白质的结构保证了蛋白质功能的完成。
肌红蛋白Myoglobin（Mb）结构与功能
肌红蛋白：是哺乳动物细胞主要 是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质。 肌红蛋白是由一条多肽链和一个 辅基血红素（原卟啉IX 和Fe的 络合物）组成，除去血红素的脱 辅基肌红蛋白称珠蛋白 （globin），它和血红蛋白的亚 基在氨基酸序列上有明显的同源 性，构象和功能也相似，由8个 α-螺旋组成。
免疫球蛋白的结构与功能
1、 抗原与抗体
★抗原是指进入异体机体后，能致敏淋巴细胞产生特异抗体，
并能与抗体发生特异结合的物质（主要有蛋白质、核酸及其
它高分子化合物）。 ★抗原性包括免疫原性和抗原特异性。
★免疫原性是指诱导特异免疫反应的能力。
★抗原特异性是指与抗体特异结合的能力。 ★抗原决定簇：抗原性由抗原分子表面特殊的化学基团决定 （一级结构或空间结构），这种决定或控制抗原性的化学基 团称抗原决定簇。
1）胰岛素原的激活：蛋白激酶切下C肽 胰岛素Insulin首先合成108个氨基酸的前胰岛素原 （pre-proinsulin），随即切去N-端的24个氨基酸信号 肽，形成84个氨基酸的胰岛素原（proinsulin），形成 正确的二硫键，在包装分泌时，A、B链之间的33个氨基 酸C肽残基被切除，才形成胰岛素。人工合成的胰岛素， A、B链分别合成后，等比例混合后就有活性。
• ④肌红蛋白与血红蛋白均能与O2结合，但在 此过程中直接与O2作用的蛋白质部分只占少 数（HisF8、HisE7及血红素）。但整个蛋白 质的结构保证了HisF8和HisE7这两个His残基 以及血红素在蛋白质中所处的位置，从而也保 证了功能部分的活性结构。同时，蛋白质的结 构也保护了亚铁血红素在结合氧的过程中不被 氧化成失去结合能力的高铁血红素。由此可见， 蛋白质的结构保证了蛋白质功能的完成。
肌红蛋白Myoglobin（Mb）结构与功能
肌红蛋白：是哺乳动物细胞主要 是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质。 肌红蛋白是由一条多肽链和一个 辅基血红素（原卟啉IX 和Fe的 络合物）组成，除去血红素的脱 辅基肌红蛋白称珠蛋白 （globin），它和血红蛋白的亚 基在氨基酸序列上有明显的同源 性，构象和功能也相似，由8个 α-螺旋组成。
免疫球蛋白的结构与功能
1、 抗原与抗体
★抗原是指进入异体机体后，能致敏淋巴细胞产生特异抗体，
并能与抗体发生特异结合的物质（主要有蛋白质、核酸及其
它高分子化合物）。 ★抗原性包括免疫原性和抗原特异性。
★免疫原性是指诱导特异免疫反应的能力。
★抗原特异性是指与抗体特异结合的能力。 ★抗原决定簇：抗原性由抗原分子表面特殊的化学基团决定 （一级结构或空间结构），这种决定或控制抗原性的化学基 团称抗原决定簇。
第三课时 第三节 蛋白质结构与功能
H
C— COOH R2 （二肽）
肽键
H
H
H
NH2 —C —C—N— C—C—OH + H—N —C—COOH R1 O H R2 O H R2 （二肽）
H H2O H H
+ NH2 —C —C— N— C— C —N —C—COOH R1 O H R2 O H R2 （三肽）
（四肽）
（多肽）
（蛋白质）
2 不同的氨基酸分子，具有不同的R基
从氨基酸到蛋白质大致有 哪些结构层次？
血红蛋白
肌红蛋白
由氨基酸形成蛋白质的示意图
氨基酸和氨基酸之间是如何连 接在一起的？
氨基酸的结合方式： 脱水缩合 H
H
H2 N
—C— C— OH + + R1 O H2O
H —N —C— CO OH H R2
H
H2O + NH2 —C —C— N— R1 O H
苯丙氨酸
CH2-C6H4-OH
CH2-CH2-CH2-NH2
H2N CH COOH
赖氨酸
H2N CH COOH
酪氨酸
所以氨基酸的通式是：
蛋白质中的S来自哪里呢？
练习2:根据氨基酸通式,写出下面四种氨基酸的R基：
H O H H O H O O H2N—C— C— OH H H2N—C— C— OH CH CH3 CH3 H2N—C— C— OH CH2 CH3
H2N—C— C— OH
甘氨酸
丙氨酸
CH CH3 CH3
缬氨酸
亮氨酸 R基分别是:
—H,
CH
CH3
CH3 ，—CH3 ，
CH2
CH
CH3 CH3
分子生物学 蛋白质结构与功能
分子生物学蛋白质结构与功能蛋白质是生物体内广泛存在的一类复杂有机分子，是生命体系中最重要的功能性分子之一。
蛋白质的结构与功能密切相关，正确理解和研究蛋白质的结构与功能对于揭示生命活动的机理和开发新药具有重要的意义。
本文将从蛋白质结构和功能的关系、蛋白质的结构层次以及常见的蛋白质功能进行探讨。
1. 蛋白质结构与功能的关系蛋白质的功能与其结构密切相关。
蛋白质的结构决定了其功能的实现方式和效果。
蛋白质的结构包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构。
一级结构指的是蛋白质的氨基酸序列，二级结构是指蛋白质中α-螺旋和β-折叠等局部二级结构的形成，三级结构是指蛋白质的整体空间构象，四级结构是指多个蛋白质亚单位的组装形成的蛋白质复合物。
不同的结构决定了不同的功能。
例如，α-螺旋结构的蛋白质通常具有一定的拉伸性和弹性，适合发挥结构支持的作用；β-折叠结构的蛋白质常常具有结合小分子、参与催化反应等功能；膜蛋白则通过特定的跨膜结构实现物质的运输和信号转导等功能。
因此，研究蛋白质的结构对于揭示其各种功能的实现机理至关重要。
2. 蛋白质的结构层次蛋白质的结构层次是指蛋白质在空间上呈现的不同层次的有序结构。
除了前文提到的一级、二级、三级和四级结构，还有更高级的结构层次，如超级结构、亚结构等。
超级结构是指由多个蛋白质分子组装而成的更大的结构单元，常见的超级结构包括纤维素、套装、核酸等。
纤维素是由蛋白质纤维排列而成的延伸结构，常见于角蛋白等蛋白质中；套装是由不同蛋白质相互作用而形成的稳定的复合物，例如肌纤维蛋白等。
亚结构是指蛋白质中的局部区域呈现的特殊结构，具有特定的功能。
例如，酶活性部位是酶分子中的亚结构，决定了酶的催化活性和选择性。
一个蛋白质分子可以包含多个亚结构，通过这些亚结构的协同作用，实现不同的生物功能。
3. 常见的蛋白质功能蛋白质具有多种多样的功能，在生物体内发挥着重要的作用。
下面介绍几种常见的蛋白质功能：（1）结构支持功能：蛋白质可以构建细胞骨架和组织支架，维持细胞和组织的形态稳定性和机械强度。
蛋白质的结构和功能
C N 肽键 H2O
C
R2
COOH
二 肽
氨基酸的结合方式:脱水缩合
H O H NH2 C C N 肽键 R1 H O H
H
C COOH
C C OH H N R2
R2
二肽
H2O H2O
氨基酸的结合方式:脱水缩合
H O H NH2 C C N 肽键 R1 H O H C C N 肽键 R2 H C R2 COOH
(4)某一多肽链中共有肽键151个，则此分子中 含有一NH2和—COOH的数目至少有 A、152，152 B、151，151 C 、1 ，1 D 、2 ，2
(5) 人体血红蛋白的一条肽链有145个 肽键，形成这条肽链的氨基酸分子数以 及它们在缩合过程中生成的水分子数分 别是 A.145和144 B.145和145 C.145和146 D.146和145
3、-转角
蛋白质多肽链经常出现180˚的回折，这种肽 链回折处的称为-转角（ -tern）或-bend，或 称发夹结构（hairpin structure）。
一般由四个连续的氨基酸残基组成， 第一个氨基酸残基与第四个形成氢键。
5、无规卷曲（自由回转）
是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。
第三节 蛋白质结构与功能的关系
The Relation of Structure and Function of Protein
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
二 硫 键
牛核糖核酸酶的 一级结构
天然状态， 有催化活性 去除尿素、 β-巯基乙醇
尿素、 β-巯基乙醇
非折叠状态，无活性
•那么在蛋白质中，氨基酸是如何组成蛋 白质的呢？
第03章蛋白质的结构与功能ppt课件
二 、 蛋 白 质 的 一 级 结 构 (primary
structure)
（一）、概念
蛋白质的一级结构是指多肽链中各种氨 基酸残基的排列顺序，即氨基酸序列。 主要的化学键 肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
NH2
1
Gly
15
LeuTyr
Gln Leu
Ile
Ser
Glu
HOOC Thr 30
A链 Val 5 Cys Ile 10
O
NH2-CH-C +
H OH
甘氨酸
O
NH-CH-C
HH
OH
甘氨酸
-HOH
O
O
NH2-CH-C-N-CH-C
H H H OH
肽键ห้องสมุดไป่ตู้
甘氨酰甘氨酸
*多肽链：许多Aa残基通过肽键彼此连接而 成的链状多肽
* 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨 基酸缩合则形成三肽……
* 由几个到十几个氨基酸相连而成的肽称 为寡肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸 相连形成的肽称多肽(polypeptide)。
牛核糖核酸酶
N末端
C末端
肽单位与二面角
肽单位（piptide unit） 是主链骨架 的重复单位，C-CONHC。
肽平面：肽单位上的六个原子都位 于同一个刚性平面称肽平面。
结构特点
1、肽键具有双键性质，不能自由旋转
2、肽单位6个原子位于同一个刚性平面， 酰胺平面
3、方式排布：C==O与N—H或者Ca—C与 Ca —N
2、稀有氨基酸
蛋白质中含量较少的氨基酸。
• 4-羟脯氨酸
CH2
HO— CH2
CH2
• 胱氨酸
蛋白质结构与功能
第一章蛋白质的结构与功能第一节蛋白质在生命过程中的重要作用蛋白质作为生命现象的物质基础之一，构成一切细胞和组织结构的最重要的组成成分，参与了生物体内许多方面的重要功能。
一、酶的催化作用生命现象的最基本特征就是新陈代谢。
组成这些过程的无数复杂的化学反应几乎都是在生物催化剂——酶的作用下完成的。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质，目前发现的酶种类有数千种二、控制生长和分化遗传信息的复制、转录及密码的翻译过程中，离开蛋白质分子的参与是无法进行的。
它在其中充当了至关重要的角色，蛋白质分子通过控制、调节某种蛋白基因的表达，表达时间及表达量来控制和保证机体生长、发育和分化的正常进行。
三、转运和贮存功能某些蛋白质具有在生物体内运送和贮存某种物质的功能。
血红蛋白，脂蛋白，转铁蛋白，蛋类的卵清蛋白、乳中的酪蛋白、小麦种子的麦醇溶蛋白都可以作为的贮存蛋白。
四、运动功能负责运动的肌肉收缩系统也是蛋白质，如肌球蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白和肌原蛋白，分别组成了肌原纤维的粗丝和细丝。
五、结构支持作用结缔组织(肌键、韧带、毛发、软骨)以结构蛋白为主要成分，存在于组织间及细胞间质中。
结构蛋白(如弹性蛋白、胶原蛋白、角蛋白等)是含量丰富的蛋白质，如在脊椎动物中，胶原蛋白的含量占体内总蛋白的1／3。
六、免疫保护作用机体识别外来入侵的异物抗原，如蛋白质分子、病毒、细菌等，免疫系统就会产生相应的高度特异性的抗体蛋白(免疫球蛋白)。
七、代谢调节功能由内分泌腺细胞制造并分泌的一类化学物质——激素，它们可随血液循环至全身，选择性地作用于特定的组织和细胞，发挥其特有的调节作用。
下丘脑、脑下垂体、胰岛、甲状旁腺、肾脏、胸腺等器官分泌的激素，多为蛋白质类。
八、接受和传递信息完成这种功能的蛋白质为受体蛋白，其中一类为跨膜蛋白，另一类为胞内蛋白。
它们首先和配基结合，接受信息，通过自身的构象变化，或激活某些酶，或结合某种蛋白质，将信息放大、传递，起着调节作用。
生物必修一第一课时 蛋白质的结构与功能含答案
第一课时蛋白质的结构与功能
姓名班级得分
1.元素组成：除 C H O N 外，大多数蛋白质还含有 S
2.基本组成单位：氨基酸（组成蛋白质的氨基酸约 20 种）
氨基酸结构通式：
氨基酸的判断：①同时有氨基和羧基
②至少有一个 H 和一个 R 连在 C 碳原子上。
（组成蛋白质的20种氨基酸的区别： R 的不同）
3．形成：许多氨基酸分子通过脱水缩合形成肽键（结构式为 -CO-NH- ）相连而成肽链，多条肽链折叠盘曲形成有具有一定空间结构的蛋白质
4.蛋白质结构的多样性的原因：组成蛋白质多肽链的氨基酸的数目、种类、
排列顺序的不同；构成蛋白质的多肽链的数目、空间结构不同
5．计算：
一个蛋白质分子中肽键数（脱去的水分子数）＝氨基酸数目－肽链数目。
水中的氢来自氨基和羧基，水中的氧来自羧基。
一个蛋白质分子中至少含有氨基数（或羧基数）= 肽键的条数
6．功能：生命活动的承担者。
如催化作用的酶，运输作用的载体、血红蛋白，防御作用的抗体，调节作用的激素。
7．蛋白质鉴定：
原理：蛋白质与双缩脲试剂产生紫色的颜色反应。
蛋白质的结构与功能
牛催产素
Cys Tyr Phe S Gln S Asn Cys Pro Arg Gly NH2
牛加压素
多肽的表示方法
• N 末端：多肽链中有自由氨基的一端 • C 末端：多肽链中有自由羧基的一端
一种生物活性肽
• 谷胱甘肽（GSH）
谷胱甘肽
• 参与细胞的氧化还原作用 • 保护某些Pro.的活性巯基
高级 结构
高级结构涵盖了分子中每一个原子在空间中 的相对位置
一、蛋白质的一级结构
定义 蛋白质的一级结构指蛋白质分子中氨基酸的
排列顺序。
主要的化学键 肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学 功能的基础。
二、蛋白质的二级结构
定义 蛋白质分子中某一段肽链的局部空间
结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空 间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象 。
这样的检测方法有什么弊端?
• 三聚氰胺事件
二、蛋白质的基本组成单位
蛋白质是高分子化合物，水解可以生成 小分子化合物。
彻底水解后发现其基本组成单位是氨基 酸（animo acid， AA，aa）。
（一）氨基酸的命名
（二）氨基酸的结构特点
Ala
蛋白质水解所得的都是α-氨基酸
L-α-氨基酸组成天然蛋白质
• 变性的蛋白易于沉淀 • 沉淀的蛋白不一定变性,e.g.盐析
• 蛋白质的凝固作用(protein coagulation)
蛋白质变性后的絮状物加热可变成比 较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和 强碱中。
四、蛋白质的紫外吸收性质
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280nm波长处有特 征性吸收峰。蛋白质的OD280与其浓度呈 正比关系，因此可作蛋白质定量测定。
Cys Tyr Phe S Gln S Asn Cys Pro Arg Gly NH2
牛加压素
多肽的表示方法
• N 末端：多肽链中有自由氨基的一端 • C 末端：多肽链中有自由羧基的一端
一种生物活性肽
• 谷胱甘肽（GSH）
谷胱甘肽
• 参与细胞的氧化还原作用 • 保护某些Pro.的活性巯基
高级 结构
高级结构涵盖了分子中每一个原子在空间中 的相对位置
一、蛋白质的一级结构
定义 蛋白质的一级结构指蛋白质分子中氨基酸的
排列顺序。
主要的化学键 肽键，有些蛋白质还包括二硫键。
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学 功能的基础。
二、蛋白质的二级结构
定义 蛋白质分子中某一段肽链的局部空间
结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空 间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象 。
这样的检测方法有什么弊端?
• 三聚氰胺事件
二、蛋白质的基本组成单位
蛋白质是高分子化合物，水解可以生成 小分子化合物。
彻底水解后发现其基本组成单位是氨基 酸（animo acid， AA，aa）。
（一）氨基酸的命名
（二）氨基酸的结构特点
Ala
蛋白质水解所得的都是α-氨基酸
L-α-氨基酸组成天然蛋白质
• 变性的蛋白易于沉淀 • 沉淀的蛋白不一定变性,e.g.盐析
• 蛋白质的凝固作用(protein coagulation)
蛋白质变性后的絮状物加热可变成比 较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和 强碱中。
四、蛋白质的紫外吸收性质
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280nm波长处有特 征性吸收峰。蛋白质的OD280与其浓度呈 正比关系，因此可作蛋白质定量测定。
蛋白质的结构与功能图文版
1 3
O2的结合导致Mb构象改变
• 血红素未与O2结合时，Fe 原子高于卟啉环0.06nm， 呈圆顶状。
• O2的结合使Fe原子被拉向 相反的方向，Fe只高于卟 啉环0.02nm。His F8也跟 随移动，导致肽链构象改 变。
• 这个变化对于Mb的功能没 有什么特别意义，但对于 血红蛋白则意义非常。
骼肌和心肌中含量丰富，是肌肉呈红色的原因。 • 血红蛋白存在于血液的红细胞中，每个红细胞中约
含3亿个血红蛋白分子，主要功能是在血液中转运氧 气。
8
肌红蛋白myoglobin和血红蛋白hemoglobin
• 肌红蛋白只含一条多肽链，
血红蛋白则有4个亚基，
每个亚基都类似一个肌红
蛋白分子。
• 肌红蛋白和血红蛋白都含
有一个叫血红素的辅基。
9
血红素heme
• 血红素是原卟啉IX与Fe(II)的络合 物。原卟啉IX由4个吡咯环组成。
• 卟啉类化合物有很强的着色力， 血红蛋白中的铁卟啉使血液呈红 色，叶绿素中的镁卟啉使植物呈 绿色。
吡咯pyrrole
1 0
肌红蛋白Mb，myoglobin
• 肌红蛋白是单体蛋白质， 只含一条多肽链，长 153aa。
接收O2。
• 动脉血中Hb的氧饱和度约 为96%，回到心脏的静脉血
• 血液循环中红细胞从 中Hb 64%氧饱和，1/3的 肺带走O2，在组织中 氧被释放到组织中。
Mb接收Hb释放出的
O2。
• Mb可以把O2分配给耗氧的 细胞器线粒体。
2
1
Hb氧合的别构效应allosteric effect
• 别构效应：多亚基的蛋白质，其中一个亚基结合其 它分子而发生构象改变，进而引起其余亚基以至整 个分子的构象、性质和功能的变化。
O2的结合导致Mb构象改变
• 血红素未与O2结合时，Fe 原子高于卟啉环0.06nm， 呈圆顶状。
• O2的结合使Fe原子被拉向 相反的方向，Fe只高于卟 啉环0.02nm。His F8也跟 随移动，导致肽链构象改 变。
• 这个变化对于Mb的功能没 有什么特别意义，但对于 血红蛋白则意义非常。
骼肌和心肌中含量丰富，是肌肉呈红色的原因。 • 血红蛋白存在于血液的红细胞中，每个红细胞中约
含3亿个血红蛋白分子，主要功能是在血液中转运氧 气。
8
肌红蛋白myoglobin和血红蛋白hemoglobin
• 肌红蛋白只含一条多肽链，
血红蛋白则有4个亚基，
每个亚基都类似一个肌红
蛋白分子。
• 肌红蛋白和血红蛋白都含
有一个叫血红素的辅基。
9
血红素heme
• 血红素是原卟啉IX与Fe(II)的络合 物。原卟啉IX由4个吡咯环组成。
• 卟啉类化合物有很强的着色力， 血红蛋白中的铁卟啉使血液呈红 色，叶绿素中的镁卟啉使植物呈 绿色。
吡咯pyrrole
1 0
肌红蛋白Mb，myoglobin
• 肌红蛋白是单体蛋白质， 只含一条多肽链，长 153aa。
接收O2。
• 动脉血中Hb的氧饱和度约 为96%，回到心脏的静脉血
• 血液循环中红细胞从 中Hb 64%氧饱和，1/3的 肺带走O2，在组织中 氧被释放到组织中。
Mb接收Hb释放出的
O2。
• Mb可以把O2分配给耗氧的 细胞器线粒体。
2
1
Hb氧合的别构效应allosteric effect
• 别构效应：多亚基的蛋白质，其中一个亚基结合其 它分子而发生构象改变，进而引起其余亚基以至整 个分子的构象、性质和功能的变化。
蛋白质的结构与功能-3
第一篇 生物大分子的结构与功能
蛋白质的结构与功能-3
(Structure and function of Proteins)
内
容
蛋白质的分子组成（1） 蛋白质的分子结构（2） 蛋白质结构与功能的关系（3） 蛋白质的理化性质（4） 蛋白质的分离、纯化与结构分析（4）
要求 （蛋白质的分子结构）
肌红蛋白的氧解离曲线
1.氧饱和度（Y），携氧肌红蛋白 分子数和去氧肌红蛋白以及携氧肌 红蛋白分子数的比值。当Y 为1时， 所有的肌红蛋白被氧饱和。 2.P50 肌红蛋白被半数饱和时的 氧分压。
直角双曲线
3.线粒体中的氧浓度为0-10torr，静脉血中为15torr，或更高一些。肌红蛋 白P50 为2torr，因此大多数情况下，肌红蛋白是高度氧合的。如果由于肌肉 收缩而使线粒体中氧含量下降，它可以立即供氧。
一级结构：氨基酸的排列顺序
二级结构：主链原子的局部空间结构
α-螺旋，β-折叠、 β-转角、无规卷曲 超二级结构（模体）
三级结构：所有原子空间分布，结构域 四级结构：亚基的空间排布和相互作用（两 条多肽链以上）
五、蛋白质的分类
（1）按组成成分：
单纯蛋白（仅含氨基酸）
结合蛋白（单纯蛋白+辅基）
分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境 从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。 * 分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随 后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生， 使肽链正确折叠。
* 分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚 后，再诱导其正确折叠。
* 分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正 确形成起了重要的作用。
……TGT GGG CAT CTT TTT 苏 脯 缬 谷 赖
蛋白质的结构与功能-3
(Structure and function of Proteins)
内
容
蛋白质的分子组成（1） 蛋白质的分子结构（2） 蛋白质结构与功能的关系（3） 蛋白质的理化性质（4） 蛋白质的分离、纯化与结构分析（4）
要求 （蛋白质的分子结构）
肌红蛋白的氧解离曲线
1.氧饱和度（Y），携氧肌红蛋白 分子数和去氧肌红蛋白以及携氧肌 红蛋白分子数的比值。当Y 为1时， 所有的肌红蛋白被氧饱和。 2.P50 肌红蛋白被半数饱和时的 氧分压。
直角双曲线
3.线粒体中的氧浓度为0-10torr，静脉血中为15torr，或更高一些。肌红蛋 白P50 为2torr，因此大多数情况下，肌红蛋白是高度氧合的。如果由于肌肉 收缩而使线粒体中氧含量下降，它可以立即供氧。
一级结构：氨基酸的排列顺序
二级结构：主链原子的局部空间结构
α-螺旋，β-折叠、 β-转角、无规卷曲 超二级结构（模体）
三级结构：所有原子空间分布，结构域 四级结构：亚基的空间排布和相互作用（两 条多肽链以上）
五、蛋白质的分类
（1）按组成成分：
单纯蛋白（仅含氨基酸）
结合蛋白（单纯蛋白+辅基）
分子伴侣(chaperon)通过提供一个保护环境 从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。 * 分子伴侣可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随 后松开，如此重复进行可防止错误的聚集发生， 使肽链正确折叠。
* 分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚 后，再诱导其正确折叠。
* 分子伴侣在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正 确形成起了重要的作用。
……TGT GGG CAT CTT TTT 苏 脯 缬 谷 赖
蛋白质结构与功能(3)幻灯片PPT
学习行为的神经机制，一直是脑科学的热门研究课 题，近年脑分子生物学的研究有了新的突破：神 经细胞膜上的一些特殊蛋白质大分子，通过其自 身的变构作用就能完成学习的根本过程。细胞膜 上的酶蛋白、受体蛋白、离子通道蛋白都具有变 构特性，都可能成为学习过程的物质根底〔如 腺 苷酸环化酶、S-100酸性蛋白质〕。
蛋白质工程
• 从DNA入手，改变基因，定做新的蛋白质的技术。 这一新技术综合运用蛋白质的三维构造、构造与 功能的详细信息，重组DNA 技术，用定位突变 基因的方法直接修饰或人工合成基因，有目的地 按照设计来改变蛋白质分子中任何一个氨基酸残 基或构造区域，从而定向地改造蛋白质的性质， 使其具有人们所希望的性能的新型蛋白质，或者 创造自然界不存在的性质独特的蛋白质。〔见以 下图〕
· 带电荷极性残基Arg、His、Lys、Asp、 Glu常位于蛋白质分子外表；
· 不带电荷的极性基团Ser、Thr、Asn、Gly、 Tyr、Trp常位于蛋白质分子外表〔位于分子 内部时与其他基团形成氢键〕。
3．球蛋白核心的组装效率高
为了避开水，蛋白质分子内部的非极性基团 严密排列，密度与某些有机分子的晶体相当，因 此蛋白质分子内部更象晶体构造而不象油滴。
4．长的多肽链形成构造域
200个以上残基的多肽链常盘绕、折叠成两个 或更多的球状聚集体，称domain。常与功能相 联系。
蛋 白 质 的 四 级 构 造
纤维蛋白适合于构造性功能：
a-角蛋白：a-螺旋以二硫键交联，头发/羽毛/指甲/角/ 蹄
丝心蛋白： β-折叠构造，严密排列，富含Gly，Ala 胶原蛋白：三股螺旋，拉伸强度高与钢丝但不能伸长，
• 改变蛋白质的特性：IL-2在体内治疗毒副作用较 大,可改造成新型的IL-2。
蛋白质工程
• 从DNA入手，改变基因，定做新的蛋白质的技术。 这一新技术综合运用蛋白质的三维构造、构造与 功能的详细信息，重组DNA 技术，用定位突变 基因的方法直接修饰或人工合成基因，有目的地 按照设计来改变蛋白质分子中任何一个氨基酸残 基或构造区域，从而定向地改造蛋白质的性质， 使其具有人们所希望的性能的新型蛋白质，或者 创造自然界不存在的性质独特的蛋白质。〔见以 下图〕
· 带电荷极性残基Arg、His、Lys、Asp、 Glu常位于蛋白质分子外表；
· 不带电荷的极性基团Ser、Thr、Asn、Gly、 Tyr、Trp常位于蛋白质分子外表〔位于分子 内部时与其他基团形成氢键〕。
3．球蛋白核心的组装效率高
为了避开水，蛋白质分子内部的非极性基团 严密排列，密度与某些有机分子的晶体相当，因 此蛋白质分子内部更象晶体构造而不象油滴。
4．长的多肽链形成构造域
200个以上残基的多肽链常盘绕、折叠成两个 或更多的球状聚集体，称domain。常与功能相 联系。
蛋 白 质 的 四 级 构 造
纤维蛋白适合于构造性功能：
a-角蛋白：a-螺旋以二硫键交联，头发/羽毛/指甲/角/ 蹄
丝心蛋白： β-折叠构造，严密排列，富含Gly，Ala 胶原蛋白：三股螺旋，拉伸强度高与钢丝但不能伸长，
• 改变蛋白质的特性：IL-2在体内治疗毒副作用较 大,可改造成新型的IL-2。
3.3蛋白质结构与功能的关系
• 变性了的蛋白质在一定的条件下可以重键其天然构象，恢 复其生物活性的现象。如牛胰RNase
核糖核酸酶RNase的变性与复性
3.3.2.2蛋白质的变构与血红蛋白的输氧功能
（1）变构作用（allosteric effect ）是指对于多亚基的蛋白质或
酶，效应剂作用于某个亚基，引发其构象改变，继而引起其他亚基 构象的改变，导致蛋白质或酶的生物活性的变化。 这样的效应剂也 称变构剂。
（2）分离的一般原则 利用分子大小，如分子筛凝胶过滤； 利用电离性质，如电泳； 利用溶解性，如等电点； 利用生物学特性，如亲和层析等
（3）纯化鉴定
氨基酸组成分析、末段分析、 色谱分析、电泳分析、等电聚 焦分析、免疫化学分析
（4）序列测定
确定肽链的氨基酸组成、末端和S-S键数目 专一地酶解大的多肽成为较小的片 蛋白质序列仪 应用肽段序列重叠法确定氨基酸的排序 确定S-S键的位置
3.4蛋白质的理化性质与分离纯化
3.4.1 蛋白质的理化性质
（1）形态与分子量
球状、杆状、纤维状，分子量5000以上至数百万
（2）等电点
等电点时，蛋白质通常有低的溶解度
（3）胶体特性
中性盐、有机溶剂可以破坏蛋白质胶粒的水化膜，引起沉淀
3.4.2 蛋白质的分离鉴定
3.4.2.1 蛋白质的分离纯化
（1）材料来源 来源方便、含量丰富、容易提取、 防止变性
RNase和Hb）
本章结束
蛾
31
狗
11
小麦
35
骡
11
面包酵母
45
马
12
红色面包霉
48
细胞色素c的一级结构看生物进化
（5）蛋白质前体的激活
切除C肽段后胰岛素 原(proinsulin) 转变为活性的胰岛 素(insulin )
核糖核酸酶RNase的变性与复性
3.3.2.2蛋白质的变构与血红蛋白的输氧功能
（1）变构作用（allosteric effect ）是指对于多亚基的蛋白质或
酶，效应剂作用于某个亚基，引发其构象改变，继而引起其他亚基 构象的改变，导致蛋白质或酶的生物活性的变化。 这样的效应剂也 称变构剂。
（2）分离的一般原则 利用分子大小，如分子筛凝胶过滤； 利用电离性质，如电泳； 利用溶解性，如等电点； 利用生物学特性，如亲和层析等
（3）纯化鉴定
氨基酸组成分析、末段分析、 色谱分析、电泳分析、等电聚 焦分析、免疫化学分析
（4）序列测定
确定肽链的氨基酸组成、末端和S-S键数目 专一地酶解大的多肽成为较小的片 蛋白质序列仪 应用肽段序列重叠法确定氨基酸的排序 确定S-S键的位置
3.4蛋白质的理化性质与分离纯化
3.4.1 蛋白质的理化性质
（1）形态与分子量
球状、杆状、纤维状，分子量5000以上至数百万
（2）等电点
等电点时，蛋白质通常有低的溶解度
（3）胶体特性
中性盐、有机溶剂可以破坏蛋白质胶粒的水化膜，引起沉淀
3.4.2 蛋白质的分离鉴定
3.4.2.1 蛋白质的分离纯化
（1）材料来源 来源方便、含量丰富、容易提取、 防止变性
RNase和Hb）
本章结束
蛾
31
狗
11
小麦
35
骡
11
面包酵母
45
马
12
红色面包霉
48
细胞色素c的一级结构看生物进化
（5）蛋白质前体的激活
切除C肽段后胰岛素 原(proinsulin) 转变为活性的胰岛 素(insulin )
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（三）蛋白质些蛋
白质错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解
酶的淀粉样纤维沉淀，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。
这类疾病包括：人纹状体脊髓变性病、老 年痴呆症、亨廷顿舞蹈病、疯牛病等。
21
PrPc α-螺旋
朊蛋白
PrPsc β-折叠!!
（一条多肽链的所 有原子排布位置） （次级键）
四级结构
（亚基的空间排布） 3 （次级键）
蛋白质的二级结构(secondary structure)
-螺旋 ( -helix )
-片层 ( -pleated sheet )
-转角 ( -turn )
无规卷曲（random coil ）
Questions: 1. 蛋白质的空间结构与功能的关系。 2. 用蛋白质结构与功能关系的知识解释蛋白质 构象病发生机制。 3. 以血红蛋白为例，弄清多亚基蛋白质的变构 效应与协同效应。 4. 蛋白质的主要理化性质
6
二、蛋白质的功能依赖特定空间结构 （空间结构与功能的关系）
蛋白质的空间结构是其功能活性的基础。
Summary/Homework
Terms:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Motif Domain Subunit Chaperon Tertiary structure of protein Quaternary structure of protein Proteome Proteomics
●具有别构效应的蛋白质成为别构蛋白 （allosteric protein) ● 能引起蛋白质发生别构效应的物质称为别构 剂或别构效应剂（allosteric effector) ● 别构效应充分说明了蛋白质空间结构与功能之 间的关系。 ★血红蛋白（hemoglobin, Hb)是最早发现具有别 构效应的蛋白质，O2为其重要的别构效应剂
构象发生变化，其功能活性也随之改变，蛋白质多种 多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关。
7
（二）通过构象改变（变构）可调节蛋白质活性
蛋白质的变构效应（allosteric effect) 变构效应亦称别构效应，是指一个蛋白质与其配体 (或其他蛋白质)结合后，蛋白质的空间结构发生改 变，并伴随其功能的变化。
不稳定的蛋白质颗粒
溶液中蛋白质的聚沉
29
（三）蛋白质空间结构破坏而引起变性
* 蛋白质的变性(denaturation) 在某些物理和化学因素作用下，其特定的 空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无 序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生 物活性的丧失。
加热
30
（三）蛋白质空间结构破坏而引起变性
第三节
蛋白质结构与功能的关系
The Relationship between Structure and Function of Proteins
生物化学与分子生物学教研室 江 渝
Tel:752942(O); E-mail: yujiang0207@ 2014-09-12
1
Review
维系二级结构主要的化学作用: 氢键 （hydrogen bonds）
4
Review 蛋白质一级结构是高级结构与功 能的基础
（一）一级结构是空间构象的基础 （二）一级结构相似的蛋白质空间构象
及功能也相似
（三）一级结构中关键氨基酸残基的改 变会影响蛋白质的功能
5
本次课应掌握的内容
Terms: 变构效应(allosteric effect) 协同效应(cooperativity)
15
★血红蛋白的别构效应
O2与Hb结合的 正协同效应理论 O2
血红素（铁）与氧 结合后，铁原子半径变小， 就能进入卟啉环的小孔中， 继而引起肽链位臵的变动。 16
★血红蛋白的别构效应
O2与Hb结合的正协同效应理论
血红素（铁）与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小 孔中，使铁卟啉平面发生改变，继而引起肽链位置的变动。 17
件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。
* 蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成 正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电 荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质的等电点。
26
一、理化性质
（一）蛋白质具有两性电离性质
COOH + OHCOO+ OHCOO-
13
紧张态（tense state, T态）
松弛态（relaxed state, R态）
O2 与 Hb 结 合 的 正 协 同 效 应 理 论
血红蛋白亚基间及亚基内的盐键
未结合氧时,α1/β1 和α2/β2之间呈对角排列, Hb亚基之间通过8个盐键, 使4个亚基紧密结合（T态）。当氧与亚基结合后使肽段间的盐键断 裂，改变了亚基间的相互关系，使α1/β1和α2/β2之间形成15°夹角， 使得其他亚基与氧的结合更加容易（R态） 。 14
般 10 倍于蛋白质溶液体积。
37
Summary:
蛋白质的重要理化性质：
1. 两性电离——名词：蛋白质等电点
2. 胶体性质——稳定蛋白质溶液的因素
3. 空间结构破坏会导致变性——名词：蛋白质的 变性 4. 紫外吸收——蛋白质的定量测定 5. 呈色反应——蛋白质的定性定量测定
38
第五节
蛋白质的分离、纯化与结构分析
Seperation, purification and structure analysis of proteins
协同效应。 ●若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但 蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导 致疾病发生。
24
第四节
蛋白质的理化性质
The Physical and Chemical Characters of Proteins
25
一、理化性质
（一）蛋白质具有两性电离性质
蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外， 氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条
36
（五）蛋白质的呈色反应 ⒈茚三酮反应(ninhydrin reaction)
蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚
三酮反应。
⒉双缩脲反应(biuret reaction)
蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与 硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双 缩脲反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解 程度。
• 变性的本质 —— 破坏非共价键，不改变多肽链的氨基 酸序列。 • 造成变性的因素 如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、 重金属离子及生物碱试剂等 。
31
（三）蛋白质空间结构破坏而引起变性
• 应用举例 临床医学上，变性因素常被应用来消毒 及灭菌。
此外, 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白 质制剂（如疫苗等）的必要条件。
32
（三）蛋白质空间结构破坏而引起变性
若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素 后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构 象和功能，称为复性(renaturation) 。
去除尿素、 β-巯基乙醇 尿素、 β-巯基乙醇
天然状态，有催 化活性
可逆变性
非折叠状态，无活性 33
三、蛋白质空间结构破坏而引起变性
O2 与 Hb 结 合 的 正 协 同 效 应 理 论
18
19
（三）蛋白质构象改变可引起疾病
蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生 错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构 象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导
致疾病发生。
蛋白质“折叠病” 或“构象病”
蛋白质分子的氨基酸序列没有改变，只是其结构或者说构象有 所改变也能引起疾病，这就是所谓“构象病”，或称“折叠 病”。 20
淀粉样纤维沉淀
慢性进行性致死性神经变性 朊蛋白病（疯牛病）
认真处理血制品 预防医源性传染（医疗器械） 脑、脊髓、眼组织、扁桃体 等是高危险组织
白细胞是致病因子的载体
疯牛病
22
（一）蛋白质构象改变可引起疾病
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，常形成抗蛋白水解
酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现
* 蛋白质沉淀 在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会 相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。 变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但 并不变性。
* 蛋白质的凝固作用 蛋白质变性后的絮状物加热 可变成比较坚固的凝块，此 凝块不易再溶于强酸和强碱 中。
34
（三）蛋白质空间结构破坏而引起变性
10
★血红蛋白的别构效应
Hb 能可逆地与 O2 结合， Hb与O2结合后称为氧合Hb。 氧合Hb占总Hb的百分数（称 百分饱和度）随 O2 浓度变化 而改变。
肌红蛋白(myoblobin, Mb) 单链球状蛋白质，含血红素辅基
Hb和Mb的氧解离曲线
11
★血红蛋白的别构效应
Mb为直角双曲线，表明易 与O2结合，在O2分压低时 易结合O2。 Hb为S状曲线，表明在O2 分压低时易释放O2；提示 Hb 四个亚基与4个O2结合 时有不同的平衡常数。第4 个亚基结合最快（ S曲线后 半部呈直线上升） 据S曲线可知，第一个亚基 与O2结合后促进了第二、 三亚基与O2的结合，当前 三个亚基与O2的结合后， 大大促进了第四个亚基与 O2的结合。这种效应称为 正协同效应。
P
NH3+ cation pH < pI + H+
P
NH3+ amphoteric pH = pI + H+
P
NH2 anion pH > pI
27
（二）蛋白质具有胶体性质
蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自