02 第一章 蛋白质的结构与功能2.pptx

第1页：第三节 蛋白质结构与功能的关系

蛋白质结构与功能的关系The Relation of Structure and Functionof Protein第三节

第2页：一、蛋白质一级结构是高级结构与功能

（一）一级结构

（一）一级结构是空间构象的基础一、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础牛核糖核酸酶的一级结构二硫键

第3页：天然状态

天然状态，有催化活性尿素、β-巯基乙醇去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性

第4页：(二)一级结构相似的蛋白质具有

一些广泛存在于生物界的蛋白质如细胞色素(cytochrome C)，比较它们的一级结构，可以帮助了解物种进化间的关系。（二）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能，并能提供重要的生物进化信息。

第5页：(三)重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病

（三）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病

• 例：镰刀形红细胞贫血镰刀状细胞贫血病正常的血红细胞

第6页：(三)重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病

（三）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病

• 例：镰刀形红细胞贫血N-val · his · leu · thr · pro ·glu· glu · · · · ·C(146)HbSβ肽链HbAβ肽链N-val · his · leu · thr · pro ·val· glu · · · · ·C(146)这种由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为“分子病”。

第7页：二、蛋白质的功能依赖特定空间结构

二、蛋白质的功能依赖特定空间结构（一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似

第8页：血红素分子中的两个丙酸侧链以离子键形式

肌红蛋白(myoglobin，Mb)肌红蛋白是一个只有三级结构的单链蛋白质，有8段α-螺旋结构。血红素分子中的两个丙酸侧链以离子键形式与肽链中的两个碱性氨基酸侧链上的正电荷相连，加之肽链中的F8组氨酸残基还与Fe2+形成配位结合，所以血红素辅基与蛋白质部分稳定结合。

第9页：亚基之间通过8对盐键

血红蛋白(hemoglobin，Hb)血红蛋白具有4个亚基组成的四级结构，每个亚基可结合1个血红素并携带1分子氧。Hb亚基之间通过8对盐键，使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白。

第10页：(二)血红蛋白亚基构象变化可影响

Hb与Mb一样能可逆地与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。

（二）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合

第11页：肌红蛋白(Mb)和血红蛋白

肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线

第12页：协同效应

协同效应(cooperativity)一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。

如果是促进作用则称为正协同效应(positive cooperativity)如果是抑制作用则称为负协同效应(negative cooperativity)

第13页：

第14页：血红素与氧结合后，铁原子半径变小

血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。

第15页：(三)蛋白质构象改变可引起疾病

（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。

第16页：蛋白质构象改变导致疾病的机理

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，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。

这类疾病包括：疯牛病、人纹状体脊髓变性病（克-雅病，CJD）、老年痴呆症、亨廷顿舞蹈病等。

第17页：疯牛病中的蛋白质构象改变

疯牛病中的蛋白质构象改变疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein,PrP)引起的一组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。PrPcα-螺旋PrPscβ-折叠正常疯牛病

第18页：蛋白质构象改变导致疾病的机理

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，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。

这类疾病包括：疯牛病、人纹状体脊髓变性病（克-雅病，CJD）、老年痴呆症、亨廷顿舞蹈病等。

第19页：第四节 蛋白质的理化性质

第四节蛋白质的理化性质The Physical and Chemical Characters ofProtein

第20页：一、蛋白质具有两性电离的性质

• 一、蛋白质具有两性电离的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条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。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。
• 蛋白质的等电点( isoelectric point, pI)

第21页：二、蛋白质具有胶体性质

• 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1万至100万之巨，其分子的直径可达1～100nm，为胶粒范围之内。
• 颗粒表面电荷
• 水化膜
• 蛋白质胶体稳定的因素:

第22页：+++++++带正电荷的蛋白质－－－－

+++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－－－带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜++++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－－－带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒酸碱酸碱酸碱脱水作用脱水作用脱水作用溶液中蛋白质的聚沉

第23页：三、蛋白质空间结构破坏而引起变性

• 三、蛋白质空间结构破坏而引起变性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。
• 蛋白质的变性(denaturation)

第24页：造成变性的因素:如加热、乙醇等有机溶剂

• 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。
• 变性的本质:——破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。

第25页：应用举例

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。

第26页：若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后

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)。

第27页：天然状态

天然状态，有催化活性尿素、β-巯基乙醇去除尿素、β-巯基乙醇非折叠状态，无活性

第28页：在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外

• 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。
• 蛋白质沉淀
• 蛋白质的凝固作用(protein coagulation)

第29页：变性的蛋白质易于沉淀？

• 变性的蛋白质易于沉淀？变性的蛋白质一定沉淀？沉淀的蛋白质一定变性？凝固的蛋白质一定沉淀？凝固的蛋白质一定变性？
• 蛋白质变性、沉淀与凝固的关系√√√××

第30页：四、蛋白质在紫外光谱区有特征

四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰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A280与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。

第31页：五、应用蛋白质呈色反应可测定

蛋白质经水解后产生的氨基酸也可发生茚三酮反应。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。

五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质溶液含量1.茚三酮反应(ninhydrin reaction)2.双缩脲反应(biuret reaction)

第32页：谢谢！

谢谢！