生物化学精品课件-广西医科大学-第1章 蛋白质的结构与功能.ppt

第 一 章蛋白质的结构与功能 一、什么是蛋白质? 蛋白质(protein)是由许多氨基酸(amino acids)通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物。 二、蛋白质的生物学重要性 1. 蛋白质是生物 体重要组成成分 分布广：所有器官、组织都含有蛋白质；细胞的各个部分都含有蛋白质。 含量高：蛋白质是细胞内最丰富的有机分子，占人体固体的45％，细胞干重的70%，某些组织含量更高，例如脾、肺及横纹肌等高达80％。 蛋 白 质 的 分 子 组 成The Molecular Component of Protein ? 组成蛋白质的元素 主要有C、H、O、N和S。 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。 ? 蛋白质元素组成的特点 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量： 一、氨基酸 —— 组成蛋白质的基本单位 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属 L-氨基酸（甘氨酸除外）。 二、肽键与肽 （二）生物活性肽 1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH) 三、蛋白质的分类 第 二 节蛋 白 质 的 分 子 结 构The Molecular Structure of Protein 肽链的二面角 ?? 氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响 酸性或碱性氨基酸集中的区域，由于同电荷相斥，不利于α－螺旋形成； 较大的R(如苯丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸)集中的区域，也妨碍α－螺旋形成 脯氨酸因其α－碳原子位于五元环上，不易扭转，加之它是亚氨基酸，不易形成氢键，故不易形成上述α－螺旋 甘氨酸的R基为H，空间占位很小，也会影响该处螺旋的稳定 第 三 节蛋白质结构与功能的关系 二、蛋白质空间结构与生物学功能 （一）变性－蛋白质功能丧失 1.变性及变性因素 * 蛋白质的变性(denaturation) 在某些物理和化学因素作用下，蛋白质特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。 2.变性蛋白质的特征 相应的生物学功能的丧失 酶的催化作用、抗体的免疫能力、血红蛋白的运输功能等等 理化性质的改变 易被酶水解、沉淀、黏度增加、光谱改变等 （二）变构－蛋白质活性调节方式 变构效应： 一个蛋白质与其配体结合后，空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应(allosteric effect) 或别构效应。 1.血红蛋白的构象 2.血红蛋白的别构效应 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。 * 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) 2.有机溶剂法 有机溶剂具有脱水剂功能，使蛋白质的水化膜脱去。如乙醇、丙酮 丙酮沉淀时，必须在0～4℃低温下进行，丙酮用量一般10倍于蛋白质溶液体积。蛋白质被丙酮沉淀后，应立即分离。除了丙酮以外，也可用乙醇沉淀。 3.重金属盐法 重金属离子带正电荷与蛋白质结合生成不溶性的沉淀。 4.生物碱试剂法 某些酸：鞣酸、苦味酸、乌酸、三氯醋酸等能与带正电荷的蛋白质结合产生不溶性的沉淀。 无蛋白滤液的制备。 （三）透析及超滤法 盐析 凝胶过滤层析 离子交换层析 鉴定： 分子量的测定：SDS等电点的测定：等点聚焦电泳 结构的分析 得率、纯度的分析 1.盐析(salt precipitation) 在蛋白质溶液中加入大量中性盐使蛋白质从溶液中析出的现象。 常用如硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等 原理： 蛋白质表面电荷被中和 水化膜被破坏 （三）蛋白质的沉淀 （一）一级结构是空间构象的基础 　　蛋白质一级结构是空间结构的基础，特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和侧链R基团形成的次级键来维持，在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象。 一、蛋白质一级结构与功能的关系 牛核糖核酸酶的一级结构 二硫键 天然状态，有催化活性 尿素、 β-巯基乙醇 去除