【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 并各行其功能，稱為 結(jié)構(gòu)域 (domain) 。 （三）分子伴侶參與蛋白質(zhì)折疊 分子伴侶 (chaperon)通過(guò)提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級(jí)結(jié)構(gòu)。 ?分子伴侶可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開(kāi)，如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生，使肽鏈正確折疊。 ?分子伴侶也可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合，使之解聚后，再誘導(dǎo)其正確折疊。 ?分子伴侶在蛋白質(zhì)分子折疊過(guò)程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用。 Polypeptides fold rapidly by a stepwise process Protein Folding Protein Folding Protein Folding 伴侶蛋白在蛋白質(zhì)折疊中的作用 亞基之間的結(jié)合主要是 氫鍵 和 離子鍵 。 四、含有二條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)具有四級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 。 有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的 亞基 (subunit)。 由 2個(gè)亞基組成的蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)中 ， 若亞基分子結(jié)構(gòu)相同 ， 稱之為 同二聚體 (homodimer)， 若亞基分子結(jié)構(gòu)不同 ， 則稱之為 異二聚體 (heterodimer)。 血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu) 五、蛋白質(zhì)的分類(lèi) ?根據(jù)蛋白質(zhì)組成成分 : 單純蛋白質(zhì) 結(jié)合蛋白質(zhì) = 蛋白質(zhì)部分 + 非蛋白質(zhì)部分 ?根據(jù)蛋白質(zhì)形狀 : 纖維狀蛋白質(zhì) 球狀蛋白質(zhì) 六、蛋白質(zhì)組學(xué) （一）蛋白質(zhì)組學(xué)基本概念 蛋白質(zhì)組是指一種細(xì)胞或一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)，即“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”。 （二）蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)平臺(tái) 蛋白質(zhì)組學(xué)是高通量，高效率的研究 : ?雙向電泳分離樣品蛋白質(zhì) ?蛋白質(zhì)點(diǎn)的定位、切取 ?蛋白質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)譜分析 （三）蛋白質(zhì)組學(xué)研究的科學(xué)意義 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 The Relation of Structure and Function of Protein 第三節(jié) （一）一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ) 一、蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu) 是高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ) 牛核糖核酸酶的一級(jí)結(jié)構(gòu) 二硫鍵 Urea Mercaptoethanol 天然狀態(tài)，有催化活性 尿素、 β巰基乙醇 去除尿素、 β巰基乙醇 非折疊狀態(tài)，無(wú)活性 （二）一級(jí)結(jié)構(gòu)相似的蛋白質(zhì)具有相似的高級(jí)結(jié)構(gòu)與功能 胰島素 氨基酸殘基序號(hào) A5 A6 A10 B30 人 Thr Ser Ile Thr 豬 Thr Ser Ile Ala 狗 Thr Ser Ile Ala 兔 Thr Gly Ile Ser 牛 Ala Gly Val Ala 羊 Ala Ser Val Ala 馬 Thr Ser Ile Ala （三）氨基酸序列提供重要的生物化學(xué)信息 一些廣泛存在于生物界的蛋白質(zhì)如細(xì)胞色素 (cytochrome C)，比較它們的一級(jí)結(jié)構(gòu)，可以幫助了解物種進(jìn)化間的關(guān)系。 （四）重要蛋白質(zhì)的氨基酸序列改變可引起疾病 ?例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血 Nval his leu thr pro glu glu C(146) HbS β 肽鏈 HbA β 肽 鏈 Nval his leu thr pro val glu C(146) 這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。 ?肌紅蛋白 /血紅蛋白含有血紅素輔基 血紅素結(jié)構(gòu) 二、蛋白質(zhì)的功能依賴特定空間結(jié)構(gòu) （一）血紅蛋白亞基與肌紅蛋白結(jié)構(gòu)相似 ?肌紅蛋白 (myoglobin， Mb) 肌紅蛋白是一個(gè)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì) ， 有 8段 α螺旋結(jié)構(gòu) 。 血紅素分子中的兩個(gè)丙酸側(cè)鏈以離子鍵形式與肽鏈中的兩個(gè)堿性氨基酸側(cè)鏈上的正電荷相連 ， 加之肽鏈中的 F8組氨酸殘基還與 Fe2+形成配位結(jié)合 ， 所以血紅素輔基與蛋白質(zhì)部分穩(wěn)定結(jié)合 。 ?血紅蛋白 (hemoglobin， Hb) 血紅蛋白具有 4個(gè)亞基組成的四級(jí)結(jié)構(gòu) ， 每個(gè)亞基可結(jié)合1個(gè)血紅素并攜帶 1分子氧 。 Hb亞基之間通過(guò) 8對(duì)鹽鍵 ，使 4個(gè)亞基緊密結(jié)合而形成親水的球狀蛋白 。 Hb與 Mb一樣能可逆地與 O2結(jié)合 ， Hb與 O2結(jié)合后稱為 氧合 Hb。 氧合 Hb占總 Hb的百分?jǐn)?shù) （ 稱 百分飽和度 ） 隨 O2濃度變化而改變 。 （二）血紅蛋白亞基構(gòu)象變化可影響亞基與氧結(jié)合 肌紅蛋白 (Mb)和血紅蛋白 (Hb)的氧解離曲線 ? 協(xié)同效應(yīng) (cooperativity) 一個(gè)寡聚體蛋白質(zhì)的一個(gè)亞基與其配體結(jié)合后，能影響此寡聚體中另一個(gè)亞基與配體結(jié)合能力的現(xiàn)象，稱為 協(xié)同效應(yīng) 。 如果是促進(jìn)作用則稱為 正協(xié)同效應(yīng) (positive cooperativity) 如果是抑制作用則稱為 負(fù)協(xié)同效應(yīng) (negative cooperativity) O2 血紅素與氧結(jié)合后 ， 鐵原子半徑變小 ， 就能進(jìn)入卟啉環(huán)的小孔中 ， 繼而引起肽鏈位臵的變動(dòng) 。 ? 變構(gòu)效應(yīng) (allosteric effect) 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的改變伴隨其功能的變化 ， 稱為 變構(gòu)效應(yīng) 。 （三）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病 蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病 ：若蛋白質(zhì)的折疊發(fā)生錯(cuò)誤 ， 盡管其一級(jí)結(jié)構(gòu)不變 ， 但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變 ， 仍可影響其功能 ， 嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疾病發(fā)生 。 蛋白質(zhì)構(gòu)象改變導(dǎo)致疾病的機(jī)理 ：有些蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀，產(chǎn)生毒性而致病，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)淀粉樣纖維沉淀的病理改變。 這類(lèi)疾病包括 ：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。 瘋牛病是由朊病毒蛋白 (prion protein, PrP)引起的一組人和動(dòng)物神經(jīng)退行性病變。 正常的 PrP富含 α螺旋，稱為 PrPc。 PrPc在某種未知蛋白質(zhì)的作用下可轉(zhuǎn)變成全為 β折疊的 PrPsc，從而致病。 PrPc α螺旋 PrPsc β折疊 正常 瘋牛病 ? 瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變 小 結(jié) 1. 蛋白質(zhì)各級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、維系鍵。 2. 天然蛋白質(zhì)要有活性必需具備完整的三級(jí)或四級(jí)結(jié)構(gòu)。 3. 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，特定的空間結(jié)構(gòu)是特定生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。 第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì) The Physical and Chemical Characters of Protein 一、蛋白質(zhì)具有兩性電離的性質(zhì) 蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外 ，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán) ， 在一定的溶液 pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán) 。 當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一 pH時(shí) ， 蛋白質(zhì)解離成正 、 負(fù)離子的趨勢(shì)相等 ， 即成為兼性離子 ， 凈電荷為零 ， 此時(shí)溶液的 pH稱為 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) 。 ? 蛋白質(zhì)的等電點(diǎn) ( isoelectric point, pI) 二、蛋白質(zhì)具有膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)屬于生物大分子之一 ， 分子量可自 1萬(wàn)至 100萬(wàn)之巨 ， 其分子的直徑可達(dá) 1～ 100nm，為膠粒范圍之內(nèi) 。 ?顆粒表面電荷 ?水化膜 ? 蛋白質(zhì)膠體穩(wěn)定的因素 : + + + + + + + 帶正電荷的蛋白質(zhì) － － － － － － － － 帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì) 在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì) 水化膜 + + + + + + + + 帶正電荷的蛋白質(zhì) － － － － － － － － 帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì) 不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)顆粒 酸 堿 酸 堿 酸 堿 脫水作用 脫水作用 脫水作用 溶液中蛋白質(zhì)的聚沉 三、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)破壞而引起變性 在某些物理和化學(xué)因素作用下 ， 其特定的空間構(gòu)象被破壞 ， 也即有序的空間結(jié)構(gòu)變成無(wú)序的空間結(jié)構(gòu) ， 從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失 。 ? 蛋白質(zhì)的變性 (denaturation) ? 造成變性的因素 : 如加熱、乙醇等有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子及生物堿試劑等 。 ? 變性的本質(zhì) : —— 破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。 ? 應(yīng)用舉例 : ?臨床醫(yī)學(xué)上，變性因素常被應(yīng)用來(lái)消毒及滅菌。 ?此外 , 防止蛋白質(zhì)變性也是有效保存蛋白質(zhì)制劑（如疫苗等）的必要條件。 若蛋白質(zhì)變性程度較輕 ， 去除變性因素后 ， 蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能 ， 稱為 復(fù)性 (renaturation) 。 天然狀態(tài)，有催化活性 尿素、 β巰基乙醇 去除尿素、 β巰基乙醇 非折疊狀態(tài)，無(wú)活性 在一定條件下 ， 蛋白疏水側(cè)鏈暴露在外 ， 肽鏈融會(huì)相互纏繞繼而聚集 ， 因而從溶液中析出 。 變性的蛋白質(zhì)易于沉淀 ， 有時(shí)蛋白質(zhì)發(fā)生沉淀 ， 但并不變性 。 蛋白質(zhì)變性后的絮狀物加熱可變成比較堅(jiān)固的凝塊，此凝塊不易再溶于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中。 ?蛋白質(zhì)沉淀 ?蛋白質(zhì)的凝固作用 (protein coagulation) 四、蛋白質(zhì)在紫外光譜區(qū)有特征性吸收峰 由于蛋白質(zhì)分子中含有共軛雙鍵的酪氨酸和色氨酸，因此在 280nm波長(zhǎng)處有特征性吸收峰。蛋白質(zhì)的 OD280與其濃度呈正比關(guān)系，因此可作蛋白質(zhì)定量測(cè)定。 蛋白質(zhì)經(jīng)水解后產(chǎn)生的氨基酸也可發(fā)生茚三酮反應(yīng)。 蛋白質(zhì)和多肽分子中肽鍵在稀堿溶液中與硫酸銅共熱，呈現(xiàn)紫色或紅色，此反應(yīng)稱為雙縮脲反應(yīng)，雙縮脲反