1、目 录第二章第二章第一节第一节 蛋白质的分子组成蛋白质的分子组成一、蛋白质的元素组成及特点一、蛋白质的元素组成及特点二、组成蛋白质的基本单位二、组成蛋白质的基本单位氨基酸氨基酸三、蛋白质分子中氨基酸的连三、蛋白质分子中氨基酸的连接方式接方式第二节第二节 蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构一、蛋白质分子的基本结构一、蛋白质分子的基本结构二、蛋白质分子的空间结构二、蛋白质分子的空间结构三、蛋白质的结构与功能的关三、蛋白质的结构与功能的关系系第三节第三节 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质一、蛋白质的两性解离和等电点一、蛋白质的两性解离和等电点二、蛋白质的高分子性质二、蛋白质的高分子性质三、蛋白质的变性
2、三、蛋白质的变性四、蛋白质的沉淀与凝固四、蛋白质的沉淀与凝固五、蛋白质的紫外吸收性质五、蛋白质的紫外吸收性质第四节第四节 蛋白质的分类蛋白质的分类一、根据分子形状分类一、根据分子形状分类二、根据分子组成分类二、根据分子组成分类三、根据生物学功能分类三、根据生物学功能分类蛋白质知识的临床应用蛋白质知识的临床应用1.蛋白质的紫外吸收性质蛋白质的紫外吸收性质2.蛋白质的分类蛋白质的分类1.肽键与肽肽键与肽2.蛋白质分子的空间结构蛋白质分子的空间结构3.蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系4.蛋白质两性解离、高分子蛋白质两性解离、高分子性质性质1.蛋白质的元素组成蛋白质的元素组成2.蛋白质的基
3、本组成单位蛋白质的基本组成单位3.蛋白质的基本结构蛋白质的基本结构4.蛋白质的变性、沉淀与凝固蛋白质的变性、沉淀与凝固掌握掌握熟悉熟悉了解了解学会学会学习目标学习目标第二章第二章 蛋白质（蛋白质（proteinprotein）是重要的）是重要的生物大分子，是一切生命活动的生物大分子，是一切生命活动的物质基础。物质基础。蛋白质是机体的基本组成成分之一蛋白质是机体的基本组成成分之一蛋白质参与物质运输与代谢、机体防御、肌肉收缩、蛋白质参与物质运输与代谢、机体防御、肌肉收缩、 信号传递等功能信号传递等功能蛋白质参与个体发育、组织生长与修复蛋白质参与个体发育、组织生长与修复第二章第二章一位一位1515岁
4、的美籍非洲妇女最近感觉疲劳，小便时尿岁的美籍非洲妇女最近感觉疲劳，小便时尿道有灼烧感，双侧大腿和臀部疼痛，服药后不能缓道有灼烧感，双侧大腿和臀部疼痛，服药后不能缓解。实验室检查发现白细胞升高，血红蛋白含量下降。解。实验室检查发现白细胞升高，血红蛋白含量下降。初步诊断：镰刀状红细胞贫血。初步诊断：镰刀状红细胞贫血。病例病例第二章第二章 镰刀状红细胞贫血镰刀状红细胞贫血在非洲和美洲黑人中甚为在非洲和美洲黑人中甚为普遍，患者的红细胞呈镰刀状，使血液黏滞度增大，普遍，患者的红细胞呈镰刀状，使血液黏滞度增大，引起局部组织器官缺血缺氧、酸中毒和炎症反应，引起局部组织器官缺血缺氧、酸中毒和炎症反应，且红细胞
5、极易破裂，造成严重贫血，甚至引起病人且红细胞极易破裂，造成严重贫血，甚至引起病人死亡。其基本病理改变是血红蛋白分子结构发生了死亡。其基本病理改变是血红蛋白分子结构发生了改变。改变。 蛋白质分子有那些结构特征？蛋白质分子有那些结构特征？血红蛋白分子结构发生改变，为什么会使血红蛋白分子结构发生改变，为什么会使红细胞变形为镰刀状？红细胞变形为镰刀状？蛋白质结构改变还会导致哪些疾病？蛋白质结构改变还会导致哪些疾病？第二章第二章蛋白质的元素组成及特点蛋白质的元素组成及特点 组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位氨基酸氨基酸 蛋白质分子中氨基酸的连接方式蛋白质分子中氨基酸的连接方式第二章第二章 微量元素
6、：微量元素： P、Fe、Cu、Zn、Mo、Se、I 等等主要元素组成：主要元素组成：C、H、O、N、S第二章第二章蛋白质平均含蛋白质平均含氮氮量为量为16,只要测定生物样品中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含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量的大致含量100克样品中蛋白质的含量克样品中蛋白质的含量 ( g% ) = 每克样品含氮克数每克样品含氮克数 6.25100 第二章第二章C+NH3COO-H 第二章第二章a aCOOHC HH2NRa aCOOHCHH2NR第二章第二章非极性脂肪族氨基酸非极性脂肪族氨基酸极性中性氨基酸极性中性氨基酸酸性氨基酸酸性氨
7、基酸芳香族氨基酸芳香族氨基酸碱性氨基酸碱性氨基酸第二章第二章苯基苯基吲哚基吲哚基巯基巯基甲硫基甲硫基酰基酰基羟基羟基芳香族氨基酸芳香族氨基酸CHCOO- NH3+CH2苯丙氨酸苯丙氨酸 (Phe) 酸性氨基酸酸性氨基酸CHCOO-NH3+CH2-OOC天冬氨酸天冬氨酸 (Asp ) 第二章第二章碱性氨基酸碱性氨基酸CHCOO-NH3+CH2CH2CH2CH2NH3+赖氨酸（赖氨酸（Lys）CHCOO-NH3+CH2CHNCHNCH组氨酸（组氨酸（His）第二章第二章 肽键肽键 肽键肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的是由一个氨基酸的-羧基羧基(COOH)与另一个氨基酸与另一个氨基酸
8、-氨基氨基(NH2)脱水缩合而形成的酰胺键脱水缩合而形成的酰胺键 蛋白质蛋白质是由氨基酸通过肽键相连而形成的高分子化合物是由氨基酸通过肽键相连而形成的高分子化合物第二章第二章CHNHCR2OOHH+-H2OCHNH2CR1OOHCHNH2CR1OCHNCR2OOHH肽键肽键第二章第二章肽键中的肽键中的C-NC-N键虽然是单键，但具有部分的双键性质，因此键虽然是单键，但具有部分的双键性质，因此肽键不能旋转，使得构成肽键的肽键不能旋转，使得构成肽键的4 4个原子个原子C C、O O、N N、H H及其相及其相邻的两个邻的两个CC处于同一平面上，构成了处于同一平面上，构成了肽单元肽单元CNCCNCO
9、HOH第二章第二章CCCCCOOHHHHHRRRN N键长键长0.132nm360360键长键长0.123nm键长键长0.153肽肽是氨基酸通过肽键缩合而成的化合物是氨基酸通过肽键缩合而成的化合物两分子氨基酸缩合形成两分子氨基酸缩合形成二肽二肽，三分子氨基酸缩合形成，三分子氨基酸缩合形成三肽三肽由十个以内氨基酸相连而成的肽称为由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽寡肽，由更多的氨基，由更多的氨基酸相连形成的肽称酸相连形成的肽称多肽多肽二二硫硫键键牛胰核糖核酸酶的多肽链牛胰核糖核酸酶的多肽链第二章第二章CHCHNH2CCH3NCHCNCHCOOHOHCH2OHSHCH2OOCHHNH主链主链氨基酸
10、残基氨基端（氨基端（N端）端）羧基端（羧基端（C端）端）第二章第二章 谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽SHSH为活性基团为活性基团是体内重要的还原剂是体内重要的还原剂第二章第二章GSH过氧过氧化物酶化物酶H2O2 2GSH 2H2O GSSG GSH还原酶还原酶NADPH+H+ NADP+ GSHGSH与与GSSGGSSG间的转换间的转换 第二章第二章 促甲状腺素释放激素促甲状腺素释放激素 体内许多激素属寡肽或多肽体内许多激素属寡肽或多肽神经肽是一类在神经传导过程中起信号转导神经肽是一类在神经传导过程中起信号转导作用的肽类作用的肽类第二章第二章 蛋白质分子的
11、基本结构蛋白质分子的基本结构 蛋白质分子的空间结构蛋白质分子的空间结构 蛋白质的结构与功能的关系蛋白质的结构与功能的关系第二章第二章 定义：定义：蛋白质分子中从蛋白质分子中从N-N-端至端至C-C-端的氨基酸排列顺序端的氨基酸排列顺序 化学键：化学键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键肽键，有些蛋白质还包括二硫键 第二章第二章 定义：定义：蛋白质分子中某一段多肽主链的局部空间结构，蛋白质分子中某一段多肽主链的局部空间结构， 也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置。也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置。 化学键：化学键：氢键氢键第二章第二章 第二章第二章 多肽链主链以肽单元为单位围绕中心轴呈有规
12、律右多肽链主链以肽单元为单位围绕中心轴呈有规律右 手螺旋手螺旋 每每3.63.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54nm 0.54nm 每个肽键的每个肽键的NHNH与相邻第四个肽键的羰基氧形成氢键，与相邻第四个肽键的羰基氧形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平行氢键的方向与螺旋长轴基本平行 第二章第二章 第二章第二章 多肽链充分伸展，每个肽单元以多肽链充分伸展，每个肽单元以CC为旋转点，依次折为旋转点，依次折叠成锯齿状结构，氨基酸残基侧链交替地位于锯齿状结叠成锯齿状结构，氨基酸残基侧链交替地位于锯齿状结构的上下方构的上下方 相邻肽链中肽键的亚氨基氢与羰基氧形成
13、链间氢键，相邻肽链中肽键的亚氨基氢与羰基氧形成链间氢键，氢键方向与长轴垂直氢键方向与长轴垂直 第二章第二章 第二章第二章 第二章第二章 第二章第二章 定义：定义：是具有特殊功能的超二级结构，它是由两个或三是具有特殊功能的超二级结构，它是由两个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象。特殊的空间构象。第二章第二章 第二章第二章定义：定义：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置， 即肽链中所有原子在三维空间的排布位置即肽链中所有原子在三维空间的排布位置 化学键：化学键：疏水键、离子键、
14、氢键和范德华力以及二疏水键、离子键、氢键和范德华力以及二 硫键等硫键等 蛋白质只有具有完整的三级结构，才具有全部的生物蛋白质只有具有完整的三级结构，才具有全部的生物 学功能。学功能。 第二章第二章疏水键是维系蛋白质三级结构稳定的最主要的作用力 第二章第二章肌红蛋白结构域肌红蛋白结构域 结构域结构域 分子量较大的蛋白分子量较大的蛋白质在形成三级结构时，质在形成三级结构时，肽链中某些局部的二级肽链中某些局部的二级结构汇集在一起，形成结构汇集在一起，形成能发挥生物学功能的特能发挥生物学功能的特定区域定区域定义：定义：蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触 部
15、位的布局和相互作用称为蛋白质的四级结构部位的布局和相互作用称为蛋白质的四级结构 化学键：化学键：亚基之间的结合力主要是疏水键、氢键和离亚基之间的结合力主要是疏水键、氢键和离子键子键 亚基：亚基：蛋白质含有蛋白质含有2 2条或条或2 2条以上多肽链条以上多肽链, ,才能全面地执才能全面地执行功能。每一条多肽链都有完整的三级结构行功能。每一条多肽链都有完整的三级结构, ,称为亚基称为亚基 第二章第二章第二章第二章 蛋白质一级结构是空间构象的基础，也是蛋白质蛋白质一级结构是空间构象的基础，也是蛋白质行使功能的基础行使功能的基础 一级结构相似的一级结构相似的蛋白质，其基本蛋白质，其基本构象及功能也相似
16、构象及功能也相似 一级结构一级结构关键氨基酸改变，功能或活性改变关键氨基酸改变，功能或活性改变第二章第二章由蛋白质分子结构发生变异所导致的疾病由蛋白质分子结构发生变异所导致的疾病称为称为分子病分子病镰刀状红细胞贫血镰刀状红细胞贫血N-Val His Leu Thr Pro Glu Glu C(146) HbS 肽链肽链HbA 肽肽 链链N-Val His Leu Thr Pro Val Glu C(146) 第二章第二章空间结构是蛋白质功能的基础，空间结构是蛋白质功能的基础，相似的空间结构相似的空间结构有着有着相似的功能相似的功能肌红蛋白与血红蛋白的结构肌红蛋白与血红蛋白的结构 第二章第二章蛋
17、白质的空间构象发生改变导致的疾病称为蛋蛋白质的空间构象发生改变导致的疾病称为蛋白质的白质的构象病构象病蛋白质错误折叠后相互聚集，表现为蛋白质错误折叠后相互聚集，表现为蛋白质淀蛋白质淀粉样纤维沉淀粉样纤维沉淀的病理改变的病理改变 疾病：疾病：人纹状体脊髓变性病、亨廷顿舞蹈病、人纹状体脊髓变性病、亨廷顿舞蹈病、疯牛病及阿尔茨海默病等疯牛病及阿尔茨海默病等 第二章第二章蛋白质的两性解离和等电点蛋白质的两性解离和等电点蛋白质的高分子性质蛋白质的高分子性质 蛋白质的变性蛋白质的变性蛋白质的沉淀与凝固蛋白质的沉淀与凝固蛋白质的紫外吸收性质蛋白质的紫外吸收性质第二章第二章蛋白质分子在一定的溶液蛋白质分子在一
18、定的溶液pHpH条件下都可解离成条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团，故称带负电荷或正电荷的基团，故称两性解离两性解离。当蛋白质溶液处于某一当蛋白质溶液处于某一pHpH时，蛋白质解离成正、时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为负离子的趋势相等，即成为兼性离子兼性离子，净电荷，净电荷为零，此时溶液的为零，此时溶液的pHpH称为蛋白质的称为蛋白质的等电点等电点。一、蛋白质的两性解离和等电点一、蛋白质的两性解离和等电点第二章第二章利用蛋白质两性解离的性质，可通过利用蛋白质两性解离的性质，可通过电泳、层析电泳、层析等方法将不同蛋白质分离、纯化等方法将不同蛋白质分离、纯化一、蛋白质的两性解离和等
19、电点一、蛋白质的两性解离和等电点第二章第二章蛋白质属于生物大分子，分子量在蛋白质属于生物大分子，分子量在104104106kD106kD，其分子的直径可达其分子的直径可达1 1100nm100nm，为，为胶粒胶粒范围之内。范围之内。蛋白质胶体溶液稳定的因素：蛋白质胶体溶液稳定的因素：水化膜和同种电荷水化膜和同种电荷透析：透析：蛋白质不能透过半透膜，将含有小分子蛋白质不能透过半透膜，将含有小分子杂质的蛋白质溶液放在半透膜制成的透析袋内，杂质的蛋白质溶液放在半透膜制成的透析袋内，杂质即可透过半透膜渗出袋外而与蛋白质分离。杂质即可透过半透膜渗出袋外而与蛋白质分离。血液透析仪原理血液透析仪原理第二章第
20、二章蛋白质的变性：蛋白质的变性：在某些理化因素的作用下，在某些理化因素的作用下，蛋白质的空间构象被破坏，导致其理化性蛋白质的空间构象被破坏，导致其理化性质改变和生物活性丢失的现象。质改变和生物活性丢失的现象。蛋白质蛋白质变性的因素变性的因素 物理因素物理因素 化学因素化学因素 -高温、高压、紫外线、高温、高压、紫外线、X X射线、超声波及强烈震荡射线、超声波及强烈震荡 -强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂第二章第二章临床应用临床应用高温灭菌、酒精消毒高温灭菌、酒精消毒免疫球蛋白或生物制剂（如疫苗等）在制备免疫球蛋白或生物制剂（如疫苗等）在制备和保存时则应选择适宜的低温
21、条件消毒。和保存时则应选择适宜的低温条件消毒。变性的本质变性的本质破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。一级结构。第二章第二章 尿素、尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇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蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为和功能，称为蛋白质复性蛋白质复性 去除尿素、去除尿素、 -巯基乙醇巯基乙醇天然状态天然状态有催化活性有催化活性非折叠状态非折叠状态无催化活性无催化活性天然状态天然状态-S-S-恢复恢复正确配对正确配对 第二章第二章沉淀的方法沉淀的方法蛋
22、白质的沉淀：蛋白质的沉淀：在一定条件下，蛋白疏水侧链在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出从溶液中析出 盐析法盐析法有机溶剂沉淀法有机溶剂沉淀法某些酸类沉淀法某些酸类沉淀法重金属盐沉淀法重金属盐沉淀法临床应用临床应用最常用蛋白质沉淀方法最常用蛋白质沉淀方法分离制备各种血浆蛋白质分离制备各种血浆蛋白质 某些酸类沉淀法某些酸类沉淀法重金属盐沉淀法重金属盐沉淀法四、蛋白质的沉淀与凝固四、蛋白质的沉淀与凝固第二章第二章+带正电荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质在等电点的蛋白质+带正电
23、荷的蛋白质带正电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质带负电荷的蛋白质不稳定的蛋白质颗粒不稳定的蛋白质颗粒酸酸碱碱酸酸碱碱酸酸碱碱脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用脱水作用第二章第二章蛋白质的凝固：蛋白质的凝固：蛋白质变性后的絮状物加热可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变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中的现象和强碱中的现象变性、沉淀与凝固变性、沉淀与凝固变性的蛋白质易于沉淀，沉淀的蛋白质不一定变性，变性的蛋白质易于沉淀，沉淀的蛋白质不一定变性，凝固是蛋白质变性后进一步发展的不可逆结果。凝固是蛋白质变性后进一步发展的不可逆结果。四、蛋白质的沉淀与凝固四、
24、蛋白质的沉淀与凝固第二章第二章蛋白质的紫外吸收：蛋白质的紫外吸收：蛋白质分子中含有酪氨酸和色氨蛋白质分子中含有酪氨酸和色氨酸残基，这些氨基酸的侧链基团有共轭双键，对紫外线有酸残基，这些氨基酸的侧链基团有共轭双键，对紫外线有吸收能力，在吸收能力，在280nm280nm波长处有特征性吸收峰波长处有特征性吸收峰 临床应用临床应用蛋白质的蛋白质的ODOD280280与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定定量测定 第二章第二章 根据分子形状分类根据分子形状分类 根据分子组成分类根据分子组成分类 根据生物学功能分类根据生物学功能分类第二章第二章纤维状蛋白质纤维状蛋白质
25、球状蛋白质球状蛋白质第二章第二章结合蛋白质结合蛋白质单纯蛋白质单纯蛋白质仅由氨基酸组成仅由氨基酸组成根据来源及理化性质可分为根据来源及理化性质可分为清蛋白清蛋白球蛋白球蛋白谷蛋白谷蛋白醇溶谷蛋白醇溶谷蛋白精蛋白精蛋白组蛋白组蛋白硬蛋白硬蛋白蛋白质部分蛋白质部分+ +辅基辅基根据辅基的不同，可分为根据辅基的不同，可分为核蛋白（辅基为核酸）核蛋白（辅基为核酸）糖蛋白（辅基为糖类）糖蛋白（辅基为糖类）脂蛋白（辅基为脂类）脂蛋白（辅基为脂类）色蛋白（辅基为色素）色蛋白（辅基为色素）磷蛋白（辅基为磷酸）磷蛋白（辅基为磷酸）金属蛋白（辅基为金属离子）金属蛋白（辅基为金属离子）二、根据分子组成分类二、根据分子组成分类第二章第二章 第二章第二章
