h
90
蛋白质的理化性质
（一）两性电离及等电点
蛋白质的等电点( isoelectric point, pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离 成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离 子，净电荷为零，此时溶液的pH称为pI
h
91
P
NH3+
+OH-
P
NH3+
COOH +H+
COO-
+OH-
P
+H+
F
1.83
Tyr
Y
2.20
Trp
W
2.38
Ser
S
2.21
Thr
T
2.11
Cys
C
1.96
Asn
N
2.02
Gln
Q
2.17
9.69 10.96 9.62 9.60 9.68 9.21 9.13 9.11 9.39 9.15 9.62 10.28 8.80 9.13
Lys
K
2.18
8.95
His
H
1.82
二硫键
牛核糖核酸酶的一级结构
h
70
h
71
天然RNaseA（有活性）
8M尿素
变性RNaseA（无活性）
天然RNasehA（有活性）
72
分子伴侣(chaperon) 是一类帮助 新生多肽链正确折叠的蛋白质
h
73
分子伴侣功能 防止肽段错误聚集 使错误聚集肽段正确折叠 保证二硫键的正确形成
h
74
一级结构是功能的基础
GSSG
NADP+
GSH还原酶
NADPH+H+
h
39
肽类激素 促甲状腺素释放激素 (TRH)
h
40
第二节 蛋白质的分子结构
h
41
蛋白质的结构层次图
h
42
一级结构
α-螺旋
（基本结构） 分
β-折叠
子 结
二级结构 β-转角
构
高级结构
三级结构 不规则卷曲
（空间结构）
四级结构
h
43
蛋白质的一级结构 (primary structure)
h
77
h
78
（a）正常红细胞
h
（ b）镰型红细胞
79
蛋白质空间结构 与功能的关系 空间结构是功能的基础
h
80
蛋白质的功能依赖于特定的空间结构
胰岛素原转变成胰岛素
胰岛素原 （一条肽链）
胰岛素 （两条肽链）
C肽
h
81
h
82
血红蛋白的空间构象变化与结合
肌红蛋白
h
血红蛋白
83
肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线
h
53
β-转角
h
54
超二级结构（模体motif）
多肽链内顺序上相互邻近的二级 结构常常在空间折叠中靠近，彼 此相互作用，形成规则的二级结 构聚集体
h
55
钙结合蛋白
锌指结构
h
56
蛋白质的三级结构 (tertiary structure)
定义
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 维空间的整体排布
9.17
Arg
R
2.17
9.04
Asp
D
1.88
9.60
h
Glu
E
2.19
9.67
pKR（R基）
10.07
8.18 10.53 6.00 12.48 3.65 4.25
pI
5.97
6.01 6.48 5.97 5.98 6.02 5.74 5.48 5.66 5.89 5.68 5.87 5.07 5.41 5.65
+NH3
-HH
+NH3 半胱氨酸
-O O C -C H -C H 2-SS-C H 2-C H -C O O -
+ N H 3
+ N H 3
二硫键
胱氨酸
h
18
记忆口诀
甘、丙、缬、亮、异，三、四碳烃基 丙、丁羟丝、苏，（半）胱、蛋含有硫 酸有天冬、谷，碱有精、赖、组 苯、酪、色、脯环，中性天、谷胺
h
兼性离子
pH>pI
阴离子
h
23
2.紫外吸收
色氨酸、酪氨酸 最大吸收峰 280 nm
h
24
3.茚三酮反应
在氨基酸与茚三酮水合物共 热，可生成蓝紫色化合物，其最 大吸收峰在570nm处。 氨基酸定量分析方法
h
25
二 肽（peptide）
肽 氨基酸通过肽键缩合而成的化合物
肽键(peptide bond) 一个氨基酸的-羧 基与另一个氨基酸的-氨基脱水缩合而形 成的化学键。
赖氨酸 组氨酸 精氨酸 天冬氨酸 谷氨酸
英文名
glycine
alanine proline valine leucine isoleucine methionine phenylalanine tyrosine tryptophan serine threonine cysteine asparagine glutamine
定义
肽链中氨基酸的数目及排列顺序 包括二硫键的数目和位置
主要化学键
肽键 有些蛋白质有二硫键
h
44
牛胰岛素的一级结构
h
45
蛋白质的二级结构 (secondary structure)
定义
肽链主链骨架原子的相对空间位置 不涉及氨基残基侧链的构象
主要化学键
氢键
h
46
蛋白质二级结构的主要形式
α-螺旋 β-折叠 β-转角 无规卷曲
非蛋白质部分
h
64
根
纤维状蛋白质
据
形
状
球状蛋白质
h
65
酶蛋白
根
调节蛋白
据
功
运输蛋白
能
结构蛋白
h
66
根
膜蛋白质
据
分
布
核蛋白质
h
67
第三节 蛋白质结构与功能的关系
h
68
蛋白质一级结构 与功能的关系 一级结构是空间构象的基础 一级结构是功能的基础 一级结构改变与分子病
h
69
一级结构是空间构象的基础
19
要点
编码AA 20种 除G外均为L-型 P为环状亚AA 含硫AA：C、M 芳香AA：F、Y、W 支链AA：V、L、I 碱性AA：R、K、H 酸性AA：D、E 含羟基AA：S、T、Y
h
20
（二）氨基酸的理化性质 1. 两性解离及等电点 氨基酸是两性电解质 解离程度取决于所处溶液的酸碱度
h
21
等电点(isoelectric point, pI)
结构相似，功能相似
胰岛素 细胞色素c 促肾上腺皮质激素和促黑激素
h
75
一级结构改变与分子病
分子病 由蛋白质分子发生变异所 导致的疾病
案 例 镰刀状红细胞性贫血
h
76
HbA β 肽 链 N-val ·his ·leu ·thr ·pro ·glu ·glu ·····C(146)
HbS β 肽 链 N-val ·his ·leu ·thr ·pro ·val ·glu ·····C(146)
h
84
协同效应(cooperativity)
协同效应 一个亚基与其配体结合后，能影响其 中另一个亚基与配体结合能力的现象
正协同效应(positive cooperativity) 促进作用 负协同效应(negative cooperativity) 抑制作用
h
85
O2
h
86
变构效应(allosteric effect) 配体与亚基结合后引起亚基构象变化的效应
h
87
蛋白质空间结构改变与疾病
蛋白质构象病（protein conformational diseases） 因蛋白质折叠错误或折叠导致构象异常变化引 起的疾病
h
88
蛋白质空间结构改变与疾病
朊病毒蛋白(prion protein, PrP)
PrPc α-螺旋
正常
PrPsc β-折叠
疯牛病
h
89
第四节 蛋白质的理化性质及其分离纯化
在某一pH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，成为兼性离子，呈电 中性。此时溶液的pH值称为该氨 基酸的等电点。
h
22
R CH COOH NH2
R CH COOH +OH-
NH3+
+H+
R CH COO- +OH- R CH COO-
NH3+
+H+
NH2
pH<pI
阳离子
pH=pI
－
－
－－ －
不稳定的蛋白质颗粒
带负电荷的蛋白质
h
94
（三）蛋白质的变性与沉淀
蛋白质的变性(denaturation) 在某些理化因素的作用下，蛋白质中
维系其空间结构的次级键（甚至二硫键） 断裂，使其空间结构遭受破坏，造成其理 化性质的改变和生物活性的丧失。
h
95
变性本质 破坏非共价键和二硫键 不改变蛋白质的一级结构
h
47
α-螺旋
h
48
h
49
要点
1 呈右手螺旋 2 一圈3.6个氨基酸残基，螺距0.54nm 3 螺旋稳定靠氢键，与螺旋长轴平行 4 侧链影响螺旋的形成和稳定