1、1章蛋白质的结构与功能liu幻灯片 1.蛋白质结构与功能蛋白质结构与功能;2.核酸（核酸（DNA,RNA)的结构与功能的结构与功能 3.酶学酶学 4.遗传信息的传递（复制、转录、翻译和基遗传信息的传递（复制、转录、翻译和基 因表达调控等）因表达调控等）5.基因重组（基因工程）基因重组（基因工程）6.定点诱变与蛋白质工程定点诱变与蛋白质工程 7.分子生物学技术分子生物学技术 8.癌基因与抑癌基因癌基因与抑癌基因 9.基因治疗基因治疗 蛋白质功能蛋白质功能 人体几乎所有生命活动均离不开蛋白质，蛋白质是细胞的人体几乎所有生命活动均离不开蛋白质，蛋白质是细胞的主要主要 组成成分，并参与各种代谢过程的调
2、节。组成成分，并参与各种代谢过程的调节。1.结构蛋白结构蛋白 肌肉蛋白肌肉蛋白 结缔组织中的胶原蛋白结缔组织中的胶原蛋白 2.活性蛋白活性蛋白 酶、酶、抗体（免疫球蛋白）抗体（免疫球蛋白）生长因子生长因子 转运蛋白转运蛋白 蛋白激素等等蛋白激素等等第一节第一节 蛋白质的基本结构与功能蛋白质的基本结构与功能一、蛋一、蛋 白白 质质 的的 分分 子子 组组 成成The Molecular Component of Protein 组成蛋白质的元素组成蛋白质的元素主要有主要有C、H、O、N和和S。有些蛋白质含有少量有些蛋白质含有少量磷磷或金属元素或金属元素铁、铁、铜、锌、锰、钴、钼铜、锌、锰、钴、钼
3、，个别蛋白质还含有，个别蛋白质还含有碘碘。各种蛋白质的含氮量很接近，平均为各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16。由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，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：公式推算出蛋白质的大致含量：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 6.251001/16%蛋白质元素组成的特点蛋白质元素组成的特点二、氨基酸二、氨基酸 组成蛋白质的基本单位组成蛋白质的基本单位存在自然界中的氨基酸有存在自然界中的氨基酸有300余种，
4、余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，种，且均属且均属 L-氨基酸氨基酸（甘氨酸除外）。（甘氨酸除外）。H甘氨酸甘氨酸CH3丙氨酸丙氨酸L-L-氨基酸的通式氨基酸的通式RC+NH3COO-H氨基酸的分类 分为分为4 4类类 1.中性非极性中性非极性 AAs 8个个 2.中性极性中性极性 AAs 7个个 3.酸性极性酸性极性 AAs 2个个(谷氨酸、天冬氨酸）谷氨酸、天冬氨酸）4.碱性极性碱性极性 AAs 3个个（赖、精、组）（赖、精、组）甘氨酸甘氨酸 glycine Gly G 5.97丙氨酸丙氨酸 alanine Ala A 6.00缬氨酸缬氨酸 valine
5、 Val V 5.96亮氨酸亮氨酸 leucine Leu L 5.98 异亮氨酸异亮氨酸 isoleucine Ile I 6.02 苯丙氨酸苯丙氨酸 phenylalanine Phe F 5.48脯氨酸脯氨酸 proline Pro P 6.30非极性疏水性氨基酸非极性疏水性氨基酸目目 录录色氨酸色氨酸 tryptophan Try W 5.89丝氨酸丝氨酸 serine Ser S 5.68酪氨酸酪氨酸 tyrosine Try Y 5.66 半胱氨酸半胱氨酸 cysteine Cys C 5.07 蛋氨酸蛋氨酸 methionine Met M 5.74天冬酰胺天冬酰胺 aspara
6、gine Asn N 5.41 谷氨酰胺谷氨酰胺 glutamine Gln Q 5.65 苏氨酸苏氨酸 threonine Thr T 5.602.极性中性氨基酸极性中性氨基酸目目 录录天冬氨酸天冬氨酸 aspartic acid Asp D 2.97谷氨酸谷氨酸 glutamic acid Glu E 3.22赖氨酸赖氨酸 lysine Lys K 9.74精氨酸精氨酸 arginine Arg R 10.76组氨酸组氨酸 histidine His H 7.593.酸性氨基酸酸性氨基酸4.碱性氨基酸碱性氨基酸目目 录录 氨基酸的理化性质氨基酸的理化性质1.两性解离及等电点两性解离及等电点
7、氨基酸是两性电解质，其解离程度取决氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。于所处溶液的酸碱度。等电点等电点(isoelectric point,pI)在某一在某一pH的溶液中，氨基酸解离成的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的兼性离子，呈电中性。此时溶液的pH值值称为该氨基酸的称为该氨基酸的等电点等电点。pH=pI+OH-pHpI+H+OH-+H+pHpI氨基酸的兼性离子氨基酸的兼性离子 阳离子阳离子阴离子阴离子CHNH2COOHR CHNH2COOHRCHNH3+COO-R CHNH3+COO
8、-RCHNH2COO-R CHNH2COO-RCH COOHRNH3+CH COOHRNH3+2.紫外吸收紫外吸收 色氨酸、酪氨酸色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在的最大吸收峰在 280 nm 附近。附近。大多数蛋白质含大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值是分的光吸收值是分析溶液中蛋白质含量析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。的快速简便的方法。芳香族氨基酸的紫外吸收芳香族氨基酸的紫外吸收3.茚三酮反应茚三酮反应 氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色蓝紫色化合物，其最大吸收峰在化合物，其最大吸收
9、峰在570nm处。处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。定义定义蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。顺序。二、蛋白质的一级结构二、蛋白质的一级结构主要的化学键主要的化学键肽键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。，有些蛋白质还包括二硫键。*肽键肽键(peptide bond)是由一个氨基酸的是由一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合氨基脱水缩合而形成的化学键。而形成的化学键。氨基酸的连接方式；氨基酸的连接方式；NH2-
10、CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH2-CH-CHOOH甘甘氨氨酸酸NH-CH-CHOHO OH甘甘氨氨酸酸+-HOH甘氨酰甘氨酸甘氨酰甘氨酸肽键NH2-CH-C-N-CH-COOHHHHONH2-CH-C-N-CH-COOHHHHO*肽肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物。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，三分子氨基酸缩合则形成基酸缩合则形成三肽三肽 *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寡肽肽(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连由更多的氨基酸相连形成的肽称形成的肽称多肽多肽(polyp
11、eptide)。N 末端：多肽链中有末端：多肽链中有自由氨基自由氨基的一端的一端C 末端：多肽链中有末端：多肽链中有自由羧基自由羧基的一端的一端多肽链有两端多肽链有两端*多肽链多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构。酸之间以肽键连接而成的一种结构。目目 录录 意义：意义：决定蛋白质的种类和功能；决定蛋白质的种类和功能；不同蛋白质有不同的一级结构不同蛋白质有不同的一级结构;蛋白质的一级结构决定蛋白质的空间构象蛋白质的一级结构决定蛋白质的空间构象；具有类似一级结构的蛋白质具有类似具有类似一级结构的蛋白质具有类似 生物活生物活性，称为同源蛋
12、白性，称为同源蛋白;蛋白质的氨基酸序列是由该蛋白质基因的编蛋白质的氨基酸序列是由该蛋白质基因的编码序列决定的。码序列决定的。三、蛋白质一级结构和功能的关系三、蛋白质一级结构和功能的关系 某些蛋白质一级结构中有一些特定的序列，某些蛋白质一级结构中有一些特定的序列，能够阻碍蛋白质表现出生物学功能，只有能够阻碍蛋白质表现出生物学功能，只有将其删除才能形成有功能的活性蛋白质。将其删除才能形成有功能的活性蛋白质。有些蛋白质因一级结构序列的改变可能影有些蛋白质因一级结构序列的改变可能影响蛋白质的正常功能而引起疾病。响蛋白质的正常功能而引起疾病。故蛋白质的一级结构与蛋白质的生物学功故蛋白质的一级结构与蛋白质
13、的生物学功能密切相关。能密切相关。（一）蛋白质的前体与活性蛋白（一）蛋白质的前体与活性蛋白 许多活性蛋白质都有一个不具有活性的前许多活性蛋白质都有一个不具有活性的前体体 称称 朊朊。前体需经专一性的蛋白水解酶切。前体需经专一性的蛋白水解酶切除一个或数个肽段，才能转变成具有生物除一个或数个肽段，才能转变成具有生物活性的蛋白质。活性的蛋白质。如酶原激活、胰岛素原转变成具有生物活如酶原激活、胰岛素原转变成具有生物活性的胰岛素等。性的胰岛素等。赖赖缬缬天天天天天天天天甘甘异异赖赖缬缬天天天天天天天天缬缬组组丝丝甘甘异异缬缬组组丝丝（二）蛋白质一级结构与分子进化（二）蛋白质一级结构与分子进化 生物进化不
14、仅表现在生物的外部形态上，生物进化不仅表现在生物的外部形态上，也反映在蛋白质结构上。因此，研究蛋白也反映在蛋白质结构上。因此，研究蛋白质一级结构的差异，是研究生物进化的重质一级结构的差异，是研究生物进化的重要方法。蛋白质的一级结构，是基因遗传要方法。蛋白质的一级结构，是基因遗传信息表达的产物，在进化过程中，随着基信息表达的产物，在进化过程中，随着基因突变，蛋白质一级结构中氨基酸残基的因突变，蛋白质一级结构中氨基酸残基的排列顺序也会发生变化。排列顺序也会发生变化。不同种属的生物中具有同一功能的蛋白质，不同种属的生物中具有同一功能的蛋白质，在进化过程中可来自相同的祖先，但存在在进化过程中可来自相同
15、的祖先，但存在着种属差异，这是基因在进化过程中着种属差异，这是基因在进化过程中趋异趋异突变突变（divergent mutation）的结果。）的结果。不同蛋白质的进化速率不同，如不同蛋白质的进化速率不同，如细胞色素细胞色素C的单位进化周期为的单位进化周期为2640万年，血红蛋白仅为万年，血红蛋白仅为580万年。万年。单位进化周期（单位进化周期（unit evolution period）指的是蛋白质的进化速率，也就是）指的是蛋白质的进化速率，也就是蛋白质在进化过程中每一个残基变异所需的蛋白质在进化过程中每一个残基变异所需的时间。时间。（三）蛋白质一级结构与分子病（三）蛋白质一级结构与分子病
16、蛋白质一级结构发生改变，甚至只有一个蛋白质一级结构发生改变，甚至只有一个氨基酸残基发生改变，即可能使蛋白质的生理氨基酸残基发生改变，即可能使蛋白质的生理功能发生改变，严重时可导致疾病。蛋白质一功能发生改变，严重时可导致疾病。蛋白质一级结构的改变多系基因突变所致。这种由于基级结构的改变多系基因突变所致。这种由于基因突变而导致蛋白质一级结构改变后表现出生因突变而导致蛋白质一级结构改变后表现出生理功能异常，使机体出现的病态现象，称为分理功能异常，使机体出现的病态现象，称为分子病。子病。如血红蛋白如血红蛋白(Hb)由四个亚基由四个亚基(2、2）组成，组成，链第链第6位是位是谷氨酸谷氨酸。如果。如果6位
17、的位的谷氨谷氨酸酸被被缬氨酸缬氨酸取代后，亲水侧链变成疏水侧链，取代后，亲水侧链变成疏水侧链，使血红蛋白的溶解度降低，在脱氧情况下易使血红蛋白的溶解度降低，在脱氧情况下易形成纤维状沉淀，导致与氧的亲和力降低，形成纤维状沉淀，导致与氧的亲和力降低，红细胞被扭曲成镰刀状，可塑性降低，细胞红细胞被扭曲成镰刀状，可塑性降低，细胞容易破裂，导致容易破裂，导致溶血性贫血，称镰刀型红细溶血性贫血，称镰刀型红细胞贫血症胞贫血症。第二节 蛋白质的空间结构与功能蛋白质的空间结构与功能蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构 肽单元肽单元 形成形成空间结构的基
18、础空间结构的基础参与肽键的参与肽键的6个原子个原子C 1、C、O、N、H、C 2位于同一平面，位于同一平面，此同一平面上的此同一平面上的6个原子构成了个原子构成了所谓的所谓的肽单元肽单元(peptide unit)。一、蛋白质的二级结构一、蛋白质的二级结构蛋白质分子中某一段肽链的局部空间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间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。定义定义 主要的化学键主要的化学键：氢键氢键 蛋白质二级结构的主要形式蛋白质二级结构的主要形式 -螺旋螺旋 (-helix)-折叠折叠
19、 (-pleated sheet)-转角转角 (-turn)无规卷曲无规卷曲 (random coil)（一）（一）-螺旋螺旋目目 录录-螺旋螺旋 特点特点 R 侧链位于螺旋的外侧侧链位于螺旋的外侧 每旋转一周包含每旋转一周包含3.6 AAs 由由氢键和上下碱基形成的堆积力氢键和上下碱基形成的堆积力维持维持和稳定空间结构构象。第一个氨基酸和稳定空间结构构象。第一个氨基酸羧基上的氧原子与第羧基上的氧原子与第4 个氨基酸氨基个氨基酸氨基的氢形成氢键的氢形成氢键。2.-pleated sheet(-折叠折叠)当不同多肽链或同一多肽链的当不同多肽链或同一多肽链的片段片段平行排列时，平行排列时，多肽链充
20、分伸展，呈折纸状，每个肽单元以多肽链充分伸展，呈折纸状，每个肽单元以-碳碳原子为旋转点，依次折叠成锯齿状或片层状原子为旋转点，依次折叠成锯齿状或片层状的的-折叠结构折叠结构。稳定稳定-折叠的键是折叠的键是 H-键键 3、-转角和无规卷曲转角和无规卷曲-转角转角无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。分肽链结构。Motifs-模体模体(序序)在许多蛋白质分子中在许多蛋白质分子中,可发现由可发现由23个二级个二级结构的肽段，在空间上互相接近，形成立结构的肽段，在空间上互相接近，形成立体形状具有特殊功能的体形状具有特殊功能的局部区域，称为模局部区域，称
21、为模序。序。一般出现在蛋白质的功能域中（一般出现在蛋白质的功能域中（domain）模体举例模体举例-锌指结构和锌指结构和Ca结合蛋白结合蛋白 锌指结构由锌指结构由30个氨基酸组成，包括个氨基酸组成，包括 一一个个-helix和和 2个个-pleated sheet 2个个 半胱氨酸和半胱氨酸和2个组氨酸形成一个洞个组氨酸形成一个洞穴，通过穴，通过4个配位键与一个个配位键与一个Zn2+相连。相连。常出现于蛋白质的常出现于蛋白质的DNA结合功能域结合功能域钙结合蛋白中结钙结合蛋白中结合钙离子的模体合钙离子的模体 锌指结构锌指结构 二、蛋白质的三级结构二、蛋白质的三级结构The Tertiary S
22、tructure 具有二级结构的多肽链进一步折叠形成蛋具有二级结构的多肽链进一步折叠形成蛋白质的三级结构白质的三级结构。稳定蛋白质三级结构的化学键包括：稳定蛋白质三级结构的化学键包括：氢键、离子键氢键、离子键/盐键、疏水键和二硫键等。盐键、疏水键和二硫键等。蛋白质的三级结构破坏蛋白质的三级结构破坏,蛋白质的功能丧失。蛋白质的功能丧失。对对单链蛋白质单链蛋白质三级结构就是蛋白质分子的三级结构就是蛋白质分子的特征性立体结构，具有了蛋白质的特性和特征性立体结构，具有了蛋白质的特性和功能。而对功能。而对多链蛋白质多链蛋白质来说，具有三级结来说，具有三级结构的多肽链，称为蛋白质分子的亚基。构的多肽链，称
23、为蛋白质分子的亚基。具有三级结构的蛋白质其分子或亚基一般具有三级结构的蛋白质其分子或亚基一般呈似球状、椭球状或纤维状。在球状蛋白呈似球状、椭球状或纤维状。在球状蛋白质分子表面常出现一个内陷的质分子表面常出现一个内陷的“洞穴洞穴”，是蛋白质与配体结合发挥生物功能的中心是蛋白质与配体结合发挥生物功能的中心部位。部位。目目 录录 肌红蛋白肌红蛋白(Mb)N 端端 C端端 Domain-结构域结构域 某些蛋白质分子中多肽链上相邻的超二级某些蛋白质分子中多肽链上相邻的超二级结构可以形成结构比较紧密、稳定和具有结构可以形成结构比较紧密、稳定和具有不同功能的区域，称为蛋白质的结构域不同功能的区域，称为蛋白质
24、的结构域（domains）,三、三、蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构 有许多具有生物活性的蛋白质分子由两条有许多具有生物活性的蛋白质分子由两条或多条多肽链组成，每一条多肽链均具有或多条多肽链组成，每一条多肽链均具有其完整的三级结构，彼此以非共价键相连。其完整的三级结构，彼此以非共价键相连。此类蛋白质分子中的每条多肽链称为亚基此类蛋白质分子中的每条多肽链称为亚基（subunit），亚基与亚基之间呈特定的三），亚基与亚基之间呈特定的三维空间排布。这种蛋白质分子中各个亚基维空间排布。这种蛋白质分子中各个亚基的空间排布和相互间的布局称为蛋白质的的空间排布和相互间的布局称为蛋白质的四级结构（四级结构（q
25、uaternary structure）。）。稳定四级结构的化学键是氢键、离子键稳定四级结构的化学键是氢键、离子键等非共价键等非共价键.如果蛋白质的四级结构破坏，蛋白质的如果蛋白质的四级结构破坏，蛋白质的功能丧失。功能丧失。如果构成蛋白质的如果构成蛋白质的2个亚基的结构相同，个亚基的结构相同，这个蛋白质称为同源二聚体，如果这个蛋白质称为同源二聚体，如果2个个亚基的结构不同，称为异源二聚体。亚基的结构不同，称为异源二聚体。血红蛋白血红蛋白的四级结构的四级结构 四、四、蛋白质空间结构与功能的关系蛋白质空间结构与功能的关系 蛋白质空间结构是蛋白质功能的基础。蛋白质空间结构是蛋白质功能的基础。蛋白质严
26、密有序的空间结构遭到破坏，其蛋白质严密有序的空间结构遭到破坏，其生理功能也就丧失。生理功能也就丧失。现以现以血红蛋白血红蛋白作用的分子机制为例，阐述作用的分子机制为例，阐述蛋白质空间结构与功能的关系。蛋白质空间结构与功能的关系。（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构（一）肌红蛋白与血红蛋白的结构 目目 录录Hb与与Mb一样能可逆地与一样能可逆地与O2结合，结合，Hb与与O2结合后称为结合后称为氧合氧合Hb。氧合。氧合Hb占总占总Hb的百分数的百分数（称（称百分饱和度百分饱和度）随）随O2浓度变化而改变。浓度变化而改变。（二）血红蛋白的构象变化与结合氧（二）血红蛋白的构象变化与结合氧 肌红蛋白肌红蛋白(
27、Mb)和血红蛋白和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线的氧解离曲线*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，称为力的现象，称为协同效应协同效应。如果是促进作用则称为如果是促进作用则称为正协同效应正协同效应 (positive cooperativity)如果是抑制作用则称为如果是抑制作用则称为负协同效应负协同效应 (negative cooperativity)O2血红素与氧结血红素与氧结合后，铁原子半径合后，铁原子半径变小，就
28、能进入卟变小，就能进入卟啉环的小孔中，继啉环的小孔中，继而引起肽链位置的而引起肽链位置的变动。变动。变构效应变构效应(allosteric effect)蛋白质空间结构的改变伴随其功能蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为的变化，称为变构效应变构效应。第四节第四节 蛋白质的理化性质及其分离纯化蛋白质的理化性质及其分离纯化 一、蛋白质的理化性质一、蛋白质的理化性质（一）蛋白质的两性电离（一）蛋白质的两性电离 蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，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，在一定的溶液氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pHpH条条件下都可解离成带负电荷
29、或正电荷的基团。件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。*蛋白质的等电点蛋白质的等电点(isoelectric point,pI)当蛋白质溶液处于某一当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成时，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，此时溶液的荷为零，此时溶液的pH称为称为蛋白质的等电点。蛋白质的等电点。（二）蛋白质的胶体性质（二）蛋白质的胶体性质 蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1万至万至100万之巨，其分子的直径可达万之巨，其分子的直径可达1100nm，为胶粒范围之内。，为胶粒范围之内。*
30、蛋白质胶体稳定的因素蛋白质胶体稳定的因素颗粒表面电荷颗粒表面电荷水化膜水化膜+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水化膜水化膜+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溶液中蛋白质的聚沉溶液中蛋白质的聚沉（三）蛋白质的变性（三）蛋白质的变性 *蛋白质的变性蛋白质的变性(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
31、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。物活性的丧失。造成变性的因素造成变性的因素如如加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱、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重金属离子及生物碱试剂等。变性的本质变性的本质 破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。质的一级结构。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临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。灭菌。此外此外,防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等
32、）的必要条件。制剂（如疫苗等）的必要条件。若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素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后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为象和功能，称为复性复性(renaturation)。天然状态，天然状态，有催化活性有催化活性 尿素、尿素、-巯基乙醇巯基乙醇 去除尿素、去除尿素、-巯基乙醇巯基乙醇非折叠状态，无活性非折叠状态，无活性（四）蛋白质的紫外吸收（四）蛋白质的紫外吸收由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸，因此在和色氨酸，因此在280nm波长处有特征性吸收波长处有特征性吸收峰。蛋
33、白质的峰。蛋白质的OD280与其浓度呈正比关系，因与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。此可作蛋白质定量测定。二二.蛋白质的分离和纯化（略）蛋白质的分离和纯化（略）1.1.盐析盐析:中性盐可中合蛋白质颗粒表面电荷、破坏水中性盐可中合蛋白质颗粒表面电荷、破坏水化膜使蛋白质沉淀。化膜使蛋白质沉淀。2.2.电泳：电泳：带电颗粒在电场作用下向相反电极移动称为带电颗粒在电场作用下向相反电极移动称为电泳。电泳。3.3.透析透析 4.4.层析层析 5.5.离心离心 盐析盐析(salt precipitation)是将硫酸铵、硫酸钠是将硫酸铵、硫酸钠或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面或氯化钠等加入蛋
34、白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质沉淀。沉淀。电泳电泳蛋白质在高于或低于其蛋白质在高于或低于其pIpI的溶液中为带电的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。这种通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白通过蛋白质在电场中泳动而达到分离各种蛋白质的技术质的技术,称为称为电泳电泳(elctrophoresis)。根据支撑物的不同，可分为薄膜电泳、凝根据支撑物的不同，可分为薄膜电泳、凝胶电泳等。胶电泳等。（四）层析（四）层析层析层析(chromatography)分离蛋白质的原理分离蛋白质
35、的原理待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个待分离蛋白质溶液（流动相）经过一个固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的固态物质（固定相）时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待蛋白质颗粒大小、电荷多少及亲和力等，使待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的同速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的 。蛋白质分离常用的层析方法蛋白质分离常用的层析方法*离子交换层析：离子交换层析：利用各蛋白质的电荷量及性利用各蛋白质的电荷量及性质不同进行分离。质不同进行分离。*凝胶过滤凝胶过滤(gel filtration)又称分子筛层析，又称分子筛层析，利利用用各各蛋白质分子大小不同分离。蛋白质分子大小不同分离。目目 录录目目 录录本章重点名词：1.模序（模序（motif)2.结构域结构域(domain)3.蛋白质的等电点（蛋白质的等电点（isoelectric point of protein)4.蛋白质的变性蛋白质的变性(denaturation)
