生物化學(xué)簡(jiǎn)明教程第二章蛋白質(zhì)(編輯修改稿)
2025-02-12 13:54 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 基本組合方式 ： αα； β β ； βββ 在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上 ， 多肽進(jìn)一步卷曲折疊成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立 、 近似球形的三維實(shí)體 ， 再由兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的三維實(shí)體締合成三級(jí)結(jié)構(gòu) ， 這種相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體稱為結(jié)構(gòu)域 。 形成意義： ?動(dòng)力學(xué)上更為合理 ?蛋白質(zhì) （ 酶 ） 活性部位往往位于結(jié)構(gòu)域之間 ， 使其更具柔性 (１ )超二級(jí)結(jié)構(gòu) （ supersecondary structure ） 卵溶菌酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)結(jié)構(gòu)域 ?螺旋 ?轉(zhuǎn)角 ?折疊 二硫鍵 結(jié)構(gòu)域 1 結(jié)構(gòu)域 2 a氨基可與亞硝酸反應(yīng)產(chǎn)生氮?dú)? 一級(jí)結(jié)構(gòu) 四級(jí)結(jié)構(gòu) 二級(jí)結(jié)構(gòu) 三級(jí)結(jié)構(gòu) primary structure secondary structure Tertiary structure quariernary structure 超二級(jí)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)域 supersecondary structure Structure doman 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 氫鍵（ hydrogen bond） 主要維持蛋白質(zhì)分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)，對(duì)三、四級(jí)結(jié)構(gòu)亦有一定作用。 范德華引力（ Van der weals force） 實(shí)質(zhì)是靜電引力，維持三、四級(jí)結(jié)構(gòu)。包括： ①二個(gè)極性基團(tuán)偶極之間的靜電吸引（取向力）； ②極性基團(tuán)的偶極與非極性基團(tuán)的誘導(dǎo)偶極之間的靜電吸引（誘導(dǎo)力）； ③二個(gè)非極性基團(tuán)瞬時(shí)偶極之間的靜電吸引（色散力）。 疏水作用力（ hydrophobic bond） 2個(gè)或 2個(gè)以上的疏水基團(tuán)（非極性基團(tuán)）因極性水分子的排斥而接近，因范德華引力而結(jié)合，這種結(jié)合力稱疏水作用力或疏水鍵。主要維持三、四級(jí)結(jié)構(gòu)。 離子鍵（ ionic bond） 正負(fù)離子之間的靜電吸引產(chǎn)生的化學(xué)鍵。在一些蛋白質(zhì)分子中，離子鍵參與維持三、四級(jí)結(jié)構(gòu)。 。 二硫鍵（ disulfide bond） 指二個(gè)硫原子之間的共價(jià)鍵，又稱二硫橋、硫硫橋。在一些蛋白質(zhì)中，二硫鍵對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子構(gòu)象起重要的作用。 患者的 Hb量?jī)H為正常人（ 15~16g/100m1） 的一半，紅細(xì)胞數(shù)目是正常人 [(~) 106個(gè) /ml]的一半左右，且形態(tài)不正常，除有大量的未成熟紅細(xì)胞外，還有很多長(zhǎng)而薄、新月?tīng)罨蜱牭稜畹募t細(xì)胞。當(dāng)紅細(xì)胞脫氧時(shí)，這種鐮刀狀細(xì)胞明顯增加。 純合子（ 50%紅細(xì)胞鐮刀狀化）多在童年死去，無(wú)后代；雜合子患者（ 1％的患者紅細(xì)胞鐮刀狀化）的壽命也短，但能抵抗流行于非洲的致死性瘧疾（ malaria）， 會(huì)有后代。 正常紅細(xì)胞與鐮刀形紅細(xì)胞的掃描電鏡圖 鐮刀形紅細(xì)胞 正常紅細(xì)胞 氨基酸序列的細(xì)微變化 正常的血紅蛋白 Hb和異常的血紅蛋白 HbS僅在 β鏈的第 6個(gè)氨基酸有 Glu變?yōu)榱?Val， 電泳時(shí)向正極的移動(dòng)速度 HbS比 HbA稍慢。 人類發(fā)現(xiàn)的 300多種血紅蛋白變體，絕大多數(shù)只有一個(gè)氨基酸差異，因?yàn)槿〈奈恢貌煌?，?duì)功能的影響程度有差異，但目前對(duì)取代氨基酸影響功能的了解很少。 ?鏈 N端氨基酸排列順序 1 2 3 4 5 6 7 8 HbA（ 正常人） ValHisLeuThrProGluGluLys… HbS（ 患 者） ValHisLeuThrProValGluLys… 鐮刀狀細(xì)胞血紅蛋白的治療性矯正 體外 用氰酸鉀處理患者的紅細(xì)胞，可防止在去氧時(shí)形成鐮刀狀，輸氧能力有好轉(zhuǎn)。 蛋白質(zhì)兩性解離性質(zhì)和等電點(diǎn) pH = pI 凈電荷 =0 pH pI 凈電荷為正 pH pI 凈電荷為負(fù) Pr COOH NH3+ + H+ + OH + H+ + OH Pr COO NH2 Pr COO NH3+ 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液在某一定 pH值時(shí) ， 使某特定蛋白質(zhì)分子上所帶正負(fù)電荷相等 ， 成為兩性離子 ， 在電場(chǎng)中既不向陽(yáng)極也不向陰極移動(dòng) ， 此時(shí)溶液的 pH值即為該蛋白質(zhì)的 等電點(diǎn) （ isoelectric point， pI） 。 The thermal denaturation of ribonuclease 變性是一個(gè)協(xié)同過(guò)程：在很窄的變性劑濃度范圍，很窄PH或溫度。 （ 2）、引起蛋白質(zhì)變性的因素有： ① .物理因素 熱（ 60~100℃ ）、紫外線、 X射線、超聲波、高壓、表面張力，以及劇烈的振蕩、研磨、攪拌等； ② .化學(xué)因素 化學(xué)因素又稱為變性劑，包括：酸、堿、有機(jī)溶劑（如乙醇、丙酮等）、尿素、鹽酸胍、重金屬鹽、三氯醋酸、苦味酸、磷鎢酸以及去污劑等。 （ 3)、 變性表現(xiàn)及變性機(jī)理 ① .生物功能喪失； ② .物理性質(zhì)發(fā)生改變； ③ .化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變； ④ .側(cè)鏈基團(tuán)暴露 (4)、 復(fù)性 復(fù)性 ：蛋白質(zhì)的變性作用如果不過(guò)于劇烈，則是一種可逆過(guò)程，變性蛋白質(zhì)通常在除去變性因素后，可緩慢地重新自發(fā)折疊成原來(lái)的構(gòu)象，恢復(fù)原有的理化性質(zhì)和生物活性，這種現(xiàn)象成為復(fù)性（ renaturation）。 如 1條肽鏈、 4個(gè)二硫鍵的 RNA酶，被 8mol/L尿素和巰基乙醇變性，二硫鍵全部斷裂，酶活性和結(jié)晶能力全部喪失，若透析除去變性劑，在氧存在下二硫鍵重新生成，酶活性全部恢復(fù)，并恢復(fù)結(jié)晶能力，說(shuō)明 RNA酶由變性態(tài)恢復(fù)到天然態(tài)。 由于蛋白質(zhì)分子量很大 ， 在水溶液中形成 1100nm的顆粒 ， 因而具有膠體溶液的特征 。 可溶性蛋白質(zhì)分子表面分布著大量極性氨基酸殘基 ， 對(duì)水有很高的親和性 ， 通過(guò)水合作用在蛋白質(zhì)顆粒外面形成一層 水化層 ， 同時(shí)這些顆粒帶有 電荷 ， 因而蛋白質(zhì)溶液是相當(dāng)穩(wěn)定的親水膠體 。 蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 透析法 :利用蛋白質(zhì)不能透過(guò)半透膜的的性質(zhì)，將含有小分子雜質(zhì)的蛋白質(zhì)溶液放入透析袋再置于流水中，小分子雜質(zhì)被透析出，大分子蛋白質(zhì)留在袋中，以達(dá)到純化蛋白質(zhì)的目的。這種方法稱為透析（ dialysis）。 蛋白質(zhì)的沉淀 如果加入適當(dāng)?shù)脑噭┦沟鞍踪|(zhì)分子處于等電點(diǎn)狀態(tài)或失去水化層 （ 消除相同電荷 ， 除去水膜 ） ， 蛋白質(zhì)膠體溶液就不再穩(wěn)定并將產(chǎn)生沉淀 。 沉淀方法 : ⑴ 鹽析法 :在蛋白質(zhì)溶液中加入高濃度的硫酸銨、氯化鈉等中性鹽，可有效地破壞蛋白質(zhì)顆粒的水化層。同時(shí)又中和了蛋白質(zhì)表面的電荷，從而使蛋白質(zhì)顆粒聚而生成沉淀，這種現(xiàn)象稱為鹽析（ salting out）。 分段鹽析沉淀反應(yīng)：不同蛋白質(zhì)分子的水膜厚度和帶電量不同，發(fā)
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