蛋白质的性质与功能PPT课件

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1、蛋白质的性质与功能4.1 蛋白质的一般性质蛋白质的一般性质两性解离两性解离胶体性质胶体性质沉淀作用沉淀作用颜色反应颜色反应 两性解离两性解离 蛋白质中的可解离基团蛋白质中的可解离基团（1）N-NH3+（2）C-COOH（3）Lys-NH3+（4）Arg-NHC（+NH2）NH2 胍基胍基（5）His-咪唑基咪唑基（6）Asp-COOH（7）Glu-COOH（8）Tyr-C6H5OH 酚羟基酚羟基（9）Cys-SHNH+NH 解离式与等电点解离式与等电点+-pH pIpHpIpH=pI蛋白质等电点的特点蛋白质等电点的特点（1）蛋白质的等电点是指静电荷为零时环境的）蛋白质的等电点是指静电荷为零时环

2、境的pH值。值。（2）每种蛋白质都有其特定的等电点。）每种蛋白质都有其特定的等电点。如如胃蛋白酶胃蛋白酶 1.0 2.5 胰蛋白酶胰蛋白酶 5.0 8.0 鱼精蛋白鱼精蛋白 12.0 12.4（3）蛋白质的等电点既与其所含有的氨基酸的种类与）蛋白质的等电点既与其所含有的氨基酸的种类与数目有关，也与测定时所用溶液的种类和离子强度有数目有关，也与测定时所用溶液的种类和离子强度有关。关。（4）蛋白质在等电点时其缓冲能力、溶解度、导电性）蛋白质在等电点时其缓冲能力、溶解度、导电性黏度、膨胀性等都最小。黏度、膨胀性等都最小。蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质（1）胶体稳定的条件胶体稳定的条件 质点大小质点

3、大小 10 1000唉唉 质点带有相同的电荷质点带有相同的电荷 具有溶剂化层具有溶剂化层（2）蛋白质成为胶体的因素蛋白质成为胶体的因素 蛋白质的分子量蛋白质的分子量 1万万100万万 PHPI时，带有某种静电荷时，带有某种静电荷 能形成水化层能形成水化层 蛋白质的胶体性质蛋白质的胶体性质（3）蛋白质胶体的性质）蛋白质胶体的性质 不能透过半透膜不能透过半透膜 溶胶溶胶 凝胶（湿）凝胶（湿）凝胶（干）凝胶（干）蛋白质的沉淀作用蛋白质的沉淀作用 沉淀作用沉淀作用蛋白质沉淀作用的实质就是破坏了蛋白蛋白质沉淀作用的实质就是破坏了蛋白质胶体稳定所需的基本条件：质胶体稳定所需的基本条件：水化层或带电性水化层

4、或带电性蛋白质沉淀的方法蛋白质沉淀的方法（1）等电点沉淀法）等电点沉淀法（酸（酸/碱）碱）（2）有机溶剂沉淀法）有机溶剂沉淀法（乙醇、丙酮、尿素、盐酸（乙醇、丙酮、尿素、盐酸胍）胍）（3）盐析法）盐析法（硫酸铵、氯化钠）（硫酸铵、氯化钠）盐溶盐溶盐析盐析蛋白质沉淀的方法蛋白质沉淀的方法（4）重金属盐沉淀）重金属盐沉淀（Hg+，Cu+，Zn+，Fe+，et al）（5）生物碱试剂沉淀生物碱试剂沉淀（单宁酸、苦味酸、钼酸、三氯乙酸等）（单宁酸、苦味酸、钼酸、三氯乙酸等）（6）免疫沉淀）免疫沉淀 （抗原（抗原+抗体）抗体）（7）SDS沉淀沉淀（8）加热沉淀、离心沉淀等）加热沉淀、离心沉淀等 蛋白质的

5、水解作用蛋白质的水解作用水解过程：水解过程：蛋白质蛋白质 蛋白胨蛋白胨 短肽短肽 氨基酸氨基酸方法：方法：酸、碱、蛋白酶酸、碱、蛋白酶蛋白质水解程度的测定方法蛋白质水解程度的测定方法甲醛滴定法甲醛滴定法双缩脲反应法双缩脲反应法 蛋白质的颜色反应蛋白质的颜色反应（1）.双缩脲反应双缩脲反应PRO+Cu+/OH-紫红色物质（沉淀）紫红色物质（沉淀）（540nm）NH2NHCOCONH2 蛋白质的颜色反应蛋白质的颜色反应（2）.Folin-酚（试剂）反应酚（试剂）反应（Tyr）PRO+Cu+/OH-（磷钨酸磷钨酸+磷钼酸）磷钼酸）兰色物质兰色物质（500/700nm）（3）.Millon 反应反应

6、（Tyr）PRO+Millon 试剂（亚试剂（亚/硝酸硝酸/汞）汞）砖红色物质（沉淀）砖红色物质（沉淀）蛋白质的颜色反应蛋白质的颜色反应（4）.蛋白黄色反应蛋白黄色反应（Tyr，Phe）PRO+HNO3 黄色物质黄色物质5 坂口反应坂口反应 （Arg）（）（奈酚，次溴酸盐，碱）奈酚，次溴酸盐，碱）PRO+坂口试剂坂口试剂 红色沉淀红色沉淀 （6）.乙醛酸反应乙醛酸反应（Trp）PRO+乙醛酸乙醛酸+浓硫酸浓硫酸 紫色环紫色环4.2 DENATURATION1.概念概念 变性作用，凝固作用变性作用，凝固作用 天然蛋白质天然蛋白质，变性蛋白质，凝固蛋白质，变性蛋白质，凝固蛋白质 复性，复性蛋白质复

7、性，复性蛋白质 变性变性复性复性变性蛋白质的特点变性蛋白质的特点物理性质变化：吸光性、溶解度、黏度、物理性质变化：吸光性、溶解度、黏度、结晶性、旋光度、圆二色性等结晶性、旋光度、圆二色性等化学性质变化：功能基团反应性化学性质变化：功能基团反应性生物活性变化：减少或完全丧失生物活性变化：减少或完全丧失结构发生变化结构发生变化有时能部分复性有时能部分复性营养性不变但消化性增强营养性不变但消化性增强蛋白质变性的鉴定方法测定蛋白质的比活力或生物活性以天然蛋白质为对比，测定蛋白质物理性质的变化。如吸收光谱、圆二色性、旋光性、特性黏度、溶解性等以天然蛋白质为对比，测定蛋白质化学性质的变化用免疫法测定蛋白质

8、的抗原性是否改变，抗原与抗体是否专一性结合 引起蛋白质变性的因素引起蛋白质变性的因素物理因素物理因素：温度温度紫外线紫外线超声波超声波机械作用机械作用化学因素化学因素酸酸碱碱有机溶剂有机溶剂重金属离子重金属离子生物碱试剂生物碱试剂温度的影响高温一般而言。在温度大于50的条件下，经过一定时间的处理，蛋白质都会发生不同程度的变性。并且在大多数情况下，蛋白质的热变性都是不可逆的。但对于一些耐热性比较好的蛋白质，在温度小于50 60下的热变性则是可逆的。如Rnase此外，蛋白质的热变性除了受到温度的影响外，还受到其他环境条件如状态、酸碱度等的影响-折叠片结构结构比-螺旋结构更稳定,含有高比例此结构的蛋

9、白质,一般具有较高的变性温度-乳球蛋白质(51%-折叠片结)75.6大豆lls球蛋白质(64%-折叠片结构)84.5-螺旋结构蛋白质,经加热再冷却,则通常转变为-折叠片结构，反之，尚未发现 蛋白质最高稳定性温度取决于极性和非极性相互作用对蛋白质稳定性贡献相对值若极性相互作用超过非极性相互作用蛋白质在冻结温度或低于冻结温度比在较高温度进稳定，若蛋白质稳定主要依靠疏水相互作用，蛋白质在室温时比在冻结温度时更稳定。低温一般而言，在低温或冷冻条件下，蛋白质/酶被冷钝化，并且大部分的蛋白质/酶的冷钝化是可逆的但部分具有复杂四级结构的蛋白质尤其是酶的冷钝化是不可逆的。如固氮酶的铁蛋白在0 1放置15小时后

10、，就完全丧失了固氮能力同时，还有一种特殊情况，既在冷冻的情况下，某些存在于生物或食品中的酶活力不但不下降，反而上升，对食品的保鲜造成极大的危害冷冻处理对酶活力的特殊影响在冻结下部分酶活力的提高反应类型材料条件糖原分解鱼、青蛙、肉-2.5-6ATP降解鱼、肉-2-8H2O2分解土豆-0.8-5H2O2分解猪肉-0.5-4酚类氧化蔬菜、水果-2-4酸碱的影响大部分的蛋白质的pH4 10 的环境中是稳定的，超过此范围的酸或碱可以使蛋白质变性大多数情况下，蛋白质的酸碱变性都是可逆的不同的蛋白质的耐酸碱程度是不一样的蛋白质的酸碱变性除了受到pH的影响外，还受到其他环境条件如状态、温度等的影响强酸、强碱可

11、以使蛋白质发生水解vPH木瓜蛋白酶胃蛋白酶胆碱酯酶辅助因子对（-淀粉酶）PH-V曲线的影响3 5 7 9 11加Ca+PHV 变性作用的应用与预防变性作用的应用与预防4.3 活性蛋白质与前体活性蛋白质与前体ACTIVI PROTEIN AND PRECURSOR前体就是指某些刚生物合成的蛋白质不具有生物学活力或生物学活力较低时的状态激素与激素原酶与酶原激素与激素原胰岛素促肾上腺皮质激素促黑激素胰高血糖素其他（人）胰岛素 Insulin前胰岛素原（前胰岛素原（preproinsulin）（1条链，105Aa）切掉N-signal peptide（24Aa）胰岛素原（胰岛素原（proinsulin

12、）（1条链，81Aa，3个2S键）切除肽链中间31-60位的肽段（C肽）胰岛素（胰岛素（insulin）（51Aa，A链30，B链21，3个2S键）-HNCHCO-HNCHCO-CH2CH2SSAB6771120192130酶与酶原Enzyme and zymogen/proenzyme胃蛋白酶胰蛋白酶糜蛋白酶弹性蛋白酶凝血酶酶原激活：羧肽酶胰蛋白酶原肠激酶6肽胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原22肽胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶短肽羧肽酶原短肽两种前提的不同功能信号肽在新生肽链的运输中起识别和导向功能寿命很短在蛋白质运输过程中被切除酶原/蛋白质原蛋白质或酶以蛋白质原或酶原形式的存在对自身有很好的保护

13、作用4.4 蛋白质的变构效应蛋白质的变构效应 酶的变构效应变构效应（allostery)：当反应物或反应物以外的物质与蛋白质分子中的相应部位结合后，可以通过影响蛋白质分子构象的变化而使蛋白质的活性增加（正别构效应）或降低（负别构效应）的现象。当一些蛋白质在表现其生物功能时，其构象发生变化的现象别构酶：具有别构效应的酶别构酶的特点（1）一般为寡聚酶；（2）具有别构效应；（3）不遵守米氏方程S90%V/S10%VB 81 C 81 A =81 血红蛋白血红蛋白(hemoglobin,简写简写Hb)的别构效应的别构效应 Hb在体内的主要功能为运输氧气，而Hb的别位效应，极有利于它在肺部与O2结合及在

14、周围组织释放O2。Hb是通过其辅基血红素的Fe2+与氧发生可逆结合的，血红素的铁原子共有6个配位键，其中4个与血红素的吡咯环的N结合，一个与珠蛋白亚基F螺旋区的第8位组氨酸残基的咪唑基的N相连接，空着的一个配位键可与O2可逆地结合，结合物称氧合血红蛋白。原卟啉 血红素 血红素中铁与亚基和氧的结合 在血红素中，四个吡咯环形成一个平面，在未与氧结在血红素中，四个吡咯环形成一个平面，在未与氧结合时合时Fe2+的位置高于平面的位置高于平面0.7nm，一旦一旦O2进入某一个进入某一个亚基的疏水亚基的疏水“口袋口袋”时，与时，与Fe2+的结合会使的结合会使Fe2+嵌入嵌入四吡咯平面中，也即向该平面内移动约

15、四吡咯平面中，也即向该平面内移动约0.75nm，铁的铁的位置的这一微小移动，牵动组氨酸残基连同螺旋段的位置的这一微小移动，牵动组氨酸残基连同螺旋段的位移，再波及附近肽段构象，造成两个位移，再波及附近肽段构象，造成两个亚基间盐键断亚基间盐键断裂，使亚基间结合变松，并促进第二亚基的变构并氧裂，使亚基间结合变松，并促进第二亚基的变构并氧合，后者又促进第三亚基的氧合使合，后者又促进第三亚基的氧合使Hb分子中第四亚基分子中第四亚基的氧合速度为第一亚基开始氧合时速度的数百倍。此的氧合速度为第一亚基开始氧合时速度的数百倍。此种一个亚基的别构作用，促进另一亚基变构的现象，种一个亚基的别构作用，促进另一亚基变构

16、的现象，称为亚基间的协同效应称为亚基间的协同效应(cooperativity)，所以在不同所以在不同氧分压下，氧分压下，Hb氧饱和曲线呈氧饱和曲线呈“S”型。型。血红蛋白T态和S态示意 4.5蛋白质与活性多肽的界限蛋白质与活性多肽的界限蛋白质分子量大于5000具有复杂有序特定的构象状态构象的可变性很小具有特定的生物学功能完成生物体各种复杂的功能活性多肽分子量小于3000具有简单或没有一定的构象状态，没有螺旋体结构构象的可变性较大具有特定的生物学功能一般主要与生物体中信号的传递有关4.6 蛋白质结构与功能的其他问题蛋白质结构与功能的其他问题（1 1）蛋白质的一级结构与其构象及功能）蛋白质的一级结

17、构与其构象及功能的关系的关系 蛋白质一级结构是空间结构的基础，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特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和侧链侧链R基团形成的次级键来维持，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，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成一定的空间构象 一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似相似例如，不同种属的生物体分离出来的同一功能例如，不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白

18、质，其一级结构只有极少的差别，而且的蛋白质，其一级结构只有极少的差别，而且在系统发生上进化位置相距愈近的差异愈小。在系统发生上进化位置相距愈近的差异愈小。分子病分子病分子进化分子进化蛋白质的一级结构与功能的关系蛋白质的一级结构与功能的关系细胞色素细胞色素C在全部在全部104个氨基酸中，有个氨基酸中，有30%为永不变化的（保守序为永不变化的（保守序列），他们与细胞色素列），他们与细胞色素C 的功能密切相关。的功能密切相关。人人-黑猩猩黑猩猩 0Aa 人人-猴猴 1 5060万年万年人人-猪、牛、羊猪、牛、羊 10人人-狗、马狗、马 12 7075人人-小麦小麦 35 人人-酵母酵母 44蛋白质的

19、一级结构与功能的关系蛋白质的一级结构与功能的关系胰岛素胰岛素 A链 B链 8 9 10 30 人 Thr Ser Ile The狗 Thr Ser Ile Ala牛 Ala Ser Val Ala 蛋白质的一级结构与功能的关系蛋白质的一级结构与功能的关系分子病分子病血红蛋白血红蛋白（574Aa）-链链 第第6位位Aa正常血红蛋白正常血红蛋白 Hb-A Glu镰刀型贫血病镰刀型贫血病 Hb-B Val正常红细胞 镰刀状红细胞 血红蛋白差异比较 在蛋白质的一级结构中，参与功能活性部位的残基或处于特定构象关键部位的残基，即使在整个分子中发生一个残基的异常，那么该蛋白质的功能也会受到明显的影响。被称之为“分子病”的镰刀状红细胞性贫血仅仅是574个氨基酸残基中，一个氨基酸残基即亚基N端的第6号氨基酸残基发生了变异所造成的，这种变异来源于基因上遗传信息的突变。（2）蛋白质空间橡象与功能活性的关系 蛋白质变性与复性蛋白质的别构效应(allostery)酶的活性中心与必需基团