化学生物学化学物质和蛋白质的相互作用培训课件
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作用：探测活性部位的结构
选择好的修饰试剂
判断必需基团的性质和数目
化学生物学化学物质和蛋白质的相
21
1．巯基的化学修饰
烷基化试剂（碘乙酸、碘乙酰胺 ） 多肽链氨基酸顺序分析过程中防止半胱氨酸的氧化
N-乙基马来酰亚胺 有较强专一性和光吸收的变化，易于确定反应程度
5,5’-二硫-2-硝基苯甲酸（DTNB）
化学生物学化学物质和蛋白质的相
5
（2）金属离子沉淀法 ① Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+
与蛋白质分子表面的羧基、氨基、咪唑基、胍基等侧链结合
② Ca2+、Ba2+、Mg2+、Pb2+ 与蛋白质分子表面的羧基结合，但不与含氮化合物相结合
③ Ag2+、Hg2+ 与蛋白质分子表面的巯基相结合
重金属离子和巯基试剂：Hg2＋、Cd2＋、Pb2＋、巯基乙醇
化学生物学化学物质和蛋白质的相
14
使蛋白质稳定的化学方法
（1）固定化 （2）添加剂
共溶剂 抗氧化剂和还原剂 底物、辅酶 金属离子
（3）化学修饰
化学生物学化学物质和蛋白质的相
15
第三节 化学物质对蛋白质侧链基团
的共价修饰作用化学生物学化学物质和蛋白质的
4
阴离子对蛋白质盐析影响较显著，而阳离子影响次之。 含高价阴离子的盐，效果比1价的盐好
阴离子的盐析效果
枸橡酸盐 > PO43- > SO42->CHCOO->Cl->NO3->SCN-
高价阳离子的效果不如低价阳离子
对于1价阳离子： NH4+ > K+ > Na+
最常用的盐析剂是硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾或磷酸钠
酸化时易使蛋白质失活
化学生物学化学物质和蛋白质的相
8
3．有机物沉淀 （1）有机溶剂
主要效应是水活度的降低
优点：溶剂易蒸发除去，无残留
用途：适用于制备食品蛋白质
缺点：易使蛋白质变性失活， 且有机溶剂易燃、易爆，安全要求较高
最常用的溶剂是乙醇和丙酮
化学生物学化学物质和蛋白质的相
9
（2）酚类化合物及有机酸沉淀
强酸碱沉淀 重金属盐沉淀
3．抗体-抗原沉淀
化学生物学化学物质和蛋白质的相
3
二、沉淀剂的类型
1．无机物沉淀 （1）盐析
盐析方程
lgS=lgS0-KsI
So代表当离子强度为零时的溶解度； S为蛋白质在某一离子强度溶液中的溶解度； I为中性盐的离子强度； Ks为盐析常数，Ks值越大，该盐的盐析效果较好
化学生物学化学物质和蛋白质的相
•化学生物学化学物质和蛋 白质的相互作用
一、沉淀作用的类型
等电点沉淀法
1．可逆沉淀(非变性沉淀 )
条件温和 结构和性质不变化 分离和纯化蛋白质的基本方法 具有部分纯化、浓缩特点ห้องสมุดไป่ตู้
盐析法 有机溶剂沉淀法
化学生物学化学物质和蛋白质的相
2
一、沉淀作用的类型
加热沉淀
2．不可逆沉淀（变性沉淀 ）
强烈沉淀条件 破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性 破坏了蛋白质的结构和性质
化学生物学化学物质和蛋白质的相
22
有机汞试剂（对氯汞苯甲酸 ）
溶于水中形成羟基衍生物，与巯基相互作用时在255nm处光 吸收具有较大的增强效应
化学生物学化学物质和蛋白质的相
23
2．氨基的化学修饰
非质子化赖氨酸的ε-氨基是蛋白质分子中亲核反应活性很高的 基团 三硝基苯磺酸（TNBS）与赖氨酸残基反应，在420nm和 367nm能够产生特定的光吸收
16
一、生物体内蛋白质加合物的形成
相互作用方式
非共价结合
共价结合
不可逆
化学生物学化学物质和蛋白质的相
17
1． 可与 蛋白 质发 生反 应的 化合 物
化学生物学化学物质和蛋白质的相
18
2．蛋白质分子中的可反应基团
• 氨基酸的氨基和羧基 • 丝氨酸和苏氨酸所特有的羟基 • 半胱氨酸的巯基 • 精氨酸的胍基
用
13
蛋白质变性： 某些物理或化学因素破坏了维持蛋白质结构的天然状态，
引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失的现象
蛋白质不可逆失活的化学因素
强酸和强碱
氧化剂：分子氧、H2O2、过氧化物(如过氧甲酸)、氧自由基 去污剂和表面活性剂 ：十二烷基硫酸钠（SDS ） 变性剂：8~10mol/L脲、 6 mol/L盐酸胍、有机溶剂 、EDTA
• 组氨酸的咪唑基 • 酪氨酸中的酚基 • 色氨酸的吲哚基
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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3．与白蛋白的共价结合 4．与血红蛋白共价结合 5．与细胞内蛋白共价结合
化学生物学化学物质和蛋白质的相
20
二、特定的氨基酸残基侧链基团的修饰
蛋白质侧链基团的修饰是通过选择性的试剂或亲和标记试剂与 蛋白质分子侧链上特定的功能基团发生化合反应而实现的
鞣酸（又称单宁）、苦味酸（即2，4，6-三硝基苯酚）、 三氯乙酸、磺酰水杨酸
水解类单宁
缩合类单宁
化学生物学化学物质和蛋白质的相
10
单宁-蛋白质结合是分子识别的典型例子。要考虑作为供体的多酚
和作为受体的蛋白质的分子组成、结构和构型，也要考虑它们的
协同作用。Haslam等认为，可用“手-手套”(Hand-in-Glove)模型
2,4-二硝基氟苯（DNFD）法、丹磺酰氯（DNS）法和苯异硫 氰酸酯（PITC）法都是常用的氨基修饰方法。
化学生物学化学物质和蛋白质的相
24
3．羧基的化学修饰
化学生物学化学物质和蛋白质的相
6
2．等电点沉淀
适用于疏水性较强 的蛋白质
化学生物学化学物质和蛋白质的相
7
优点：
（1）很多蛋白质的等电点都在偏酸性范围内，而无机酸通常较 廉价；
（2）某些酸，如磷酸、盐酸和硫酸的应用能为蛋白质类食品所 允许；
（3）常可直接进行其他纯化操作，无需将残余的酸除去。
缺点：
合程度有关，往往前者化的学收生物敛学化性学物大质于和蛋后白质者的。相
11
4．聚合物沉淀
（1）非离子型聚合物沉淀法 聚乙二醇（PEG）
（2）聚电解质沉淀法 羧甲基纤维素、海藻酸盐、果胶酸盐和卡拉胶
聚丙烯酸
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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第二节 化学物质对蛋白质的稳定作用
化学生物学化学物质和蛋白质的相互作
说明此反应。蛋白质分子中疏水基团较集中的部位构成“疏水袋
”，单宁分子进入“疏水袋”中并通过氢键加强结合。因此影响
单宁与蛋白质结合的因素有：单宁的分子尺寸，分子量大于500时
产生较牢固的结合；单宁的酚羟基和疏水基数量多者结合强；具
有柔性的分子构型者结合强；水溶性低者结合强。因此水解单宁
的收敛性与其所含疏水基多少有直接的关系，缩合单宁则与其聚
选择好的修饰试剂
判断必需基团的性质和数目
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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1．巯基的化学修饰
烷基化试剂（碘乙酸、碘乙酰胺 ） 多肽链氨基酸顺序分析过程中防止半胱氨酸的氧化
N-乙基马来酰亚胺 有较强专一性和光吸收的变化，易于确定反应程度
5,5’-二硫-2-硝基苯甲酸（DTNB）
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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（2）金属离子沉淀法 ① Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+
与蛋白质分子表面的羧基、氨基、咪唑基、胍基等侧链结合
② Ca2+、Ba2+、Mg2+、Pb2+ 与蛋白质分子表面的羧基结合，但不与含氮化合物相结合
③ Ag2+、Hg2+ 与蛋白质分子表面的巯基相结合
重金属离子和巯基试剂：Hg2＋、Cd2＋、Pb2＋、巯基乙醇
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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使蛋白质稳定的化学方法
（1）固定化 （2）添加剂
共溶剂 抗氧化剂和还原剂 底物、辅酶 金属离子
（3）化学修饰
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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第三节 化学物质对蛋白质侧链基团
的共价修饰作用化学生物学化学物质和蛋白质的
4
阴离子对蛋白质盐析影响较显著，而阳离子影响次之。 含高价阴离子的盐，效果比1价的盐好
阴离子的盐析效果
枸橡酸盐 > PO43- > SO42->CHCOO->Cl->NO3->SCN-
高价阳离子的效果不如低价阳离子
对于1价阳离子： NH4+ > K+ > Na+
最常用的盐析剂是硫酸铵、硫酸钠、磷酸钾或磷酸钠
酸化时易使蛋白质失活
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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3．有机物沉淀 （1）有机溶剂
主要效应是水活度的降低
优点：溶剂易蒸发除去，无残留
用途：适用于制备食品蛋白质
缺点：易使蛋白质变性失活， 且有机溶剂易燃、易爆，安全要求较高
最常用的溶剂是乙醇和丙酮
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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（2）酚类化合物及有机酸沉淀
强酸碱沉淀 重金属盐沉淀
3．抗体-抗原沉淀
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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二、沉淀剂的类型
1．无机物沉淀 （1）盐析
盐析方程
lgS=lgS0-KsI
So代表当离子强度为零时的溶解度； S为蛋白质在某一离子强度溶液中的溶解度； I为中性盐的离子强度； Ks为盐析常数，Ks值越大，该盐的盐析效果较好
化学生物学化学物质和蛋白质的相
•化学生物学化学物质和蛋 白质的相互作用
一、沉淀作用的类型
等电点沉淀法
1．可逆沉淀(非变性沉淀 )
条件温和 结构和性质不变化 分离和纯化蛋白质的基本方法 具有部分纯化、浓缩特点ห้องสมุดไป่ตู้
盐析法 有机溶剂沉淀法
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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一、沉淀作用的类型
加热沉淀
2．不可逆沉淀（变性沉淀 ）
强烈沉淀条件 破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性 破坏了蛋白质的结构和性质
化学生物学化学物质和蛋白质的相
22
有机汞试剂（对氯汞苯甲酸 ）
溶于水中形成羟基衍生物，与巯基相互作用时在255nm处光 吸收具有较大的增强效应
化学生物学化学物质和蛋白质的相
23
2．氨基的化学修饰
非质子化赖氨酸的ε-氨基是蛋白质分子中亲核反应活性很高的 基团 三硝基苯磺酸（TNBS）与赖氨酸残基反应，在420nm和 367nm能够产生特定的光吸收
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一、生物体内蛋白质加合物的形成
相互作用方式
非共价结合
共价结合
不可逆
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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1． 可与 蛋白 质发 生反 应的 化合 物
化学生物学化学物质和蛋白质的相
18
2．蛋白质分子中的可反应基团
• 氨基酸的氨基和羧基 • 丝氨酸和苏氨酸所特有的羟基 • 半胱氨酸的巯基 • 精氨酸的胍基
用
13
蛋白质变性： 某些物理或化学因素破坏了维持蛋白质结构的天然状态，
引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失的现象
蛋白质不可逆失活的化学因素
强酸和强碱
氧化剂：分子氧、H2O2、过氧化物(如过氧甲酸)、氧自由基 去污剂和表面活性剂 ：十二烷基硫酸钠（SDS ） 变性剂：8~10mol/L脲、 6 mol/L盐酸胍、有机溶剂 、EDTA
• 组氨酸的咪唑基 • 酪氨酸中的酚基 • 色氨酸的吲哚基
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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3．与白蛋白的共价结合 4．与血红蛋白共价结合 5．与细胞内蛋白共价结合
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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二、特定的氨基酸残基侧链基团的修饰
蛋白质侧链基团的修饰是通过选择性的试剂或亲和标记试剂与 蛋白质分子侧链上特定的功能基团发生化合反应而实现的
鞣酸（又称单宁）、苦味酸（即2，4，6-三硝基苯酚）、 三氯乙酸、磺酰水杨酸
水解类单宁
缩合类单宁
化学生物学化学物质和蛋白质的相
10
单宁-蛋白质结合是分子识别的典型例子。要考虑作为供体的多酚
和作为受体的蛋白质的分子组成、结构和构型，也要考虑它们的
协同作用。Haslam等认为，可用“手-手套”(Hand-in-Glove)模型
2,4-二硝基氟苯（DNFD）法、丹磺酰氯（DNS）法和苯异硫 氰酸酯（PITC）法都是常用的氨基修饰方法。
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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3．羧基的化学修饰
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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2．等电点沉淀
适用于疏水性较强 的蛋白质
化学生物学化学物质和蛋白质的相
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优点：
（1）很多蛋白质的等电点都在偏酸性范围内，而无机酸通常较 廉价；
（2）某些酸，如磷酸、盐酸和硫酸的应用能为蛋白质类食品所 允许；
（3）常可直接进行其他纯化操作，无需将残余的酸除去。
缺点：
合程度有关，往往前者化的学收生物敛学化性学物大质于和蛋后白质者的。相
11
4．聚合物沉淀
（1）非离子型聚合物沉淀法 聚乙二醇（PEG）
（2）聚电解质沉淀法 羧甲基纤维素、海藻酸盐、果胶酸盐和卡拉胶
聚丙烯酸
化学生物学化学物质和蛋白质的相
12
第二节 化学物质对蛋白质的稳定作用
化学生物学化学物质和蛋白质的相互作
说明此反应。蛋白质分子中疏水基团较集中的部位构成“疏水袋
”，单宁分子进入“疏水袋”中并通过氢键加强结合。因此影响
单宁与蛋白质结合的因素有：单宁的分子尺寸，分子量大于500时
产生较牢固的结合；单宁的酚羟基和疏水基数量多者结合强；具
有柔性的分子构型者结合强；水溶性低者结合强。因此水解单宁
的收敛性与其所含疏水基多少有直接的关系，缩合单宁则与其聚