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　　1、蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系蛋白质的性质及其应用蛋白质的性质及其应用 蛋白质结构与功能的关系蛋白质结构与功能的关系 蛋白质的理化性质蛋白质的理化性质 蛋白质的分离、纯化与测定蛋白质的分离、纯化与测定1.4蛋白质结构与功能的关系一、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空间构象的基础 RNaseRNase是由是由124124氨基酸残基组成的单肽链，分子中氨基酸残基组成的单肽链，分子中 8 8 个个CysCys的的-SH-SH构成构成4 4对二硫键对二硫键，形成具有一定空间构象的蛋白质分子。，形成具有一定空间构象的蛋白质分子。在蛋白质变性剂（如在蛋白质变性剂（

　　2、如8mol/L8mol/L的尿素）和一些还原剂（如巯基的尿素）和一些还原剂（如巯基乙醇）存在下，酶分子中的二硫键全部被还原，酶的空间结乙醇）存在下，酶分子中的二硫键全部被还原，酶的空间结构破坏，肽链完全伸展，酶的催化活性完全丧失。当用构破坏，肽链完全伸展，酶的催化活性完全丧失。当用透析透析的方法除去变性剂和巯基乙醇后，发现酶大部分活性恢复，的方法除去变性剂和巯基乙醇后，发现酶大部分活性恢复，所有的二硫键准确无误地恢复原来状态。若用其他的方法改所有的二硫键准确无误地恢复原来状态。若用其他的方法改变分子中二硫键的配对方式，酶完全丧失活性。这个变分子中二硫键的配对方式，酶完全丧失活性。这个实验表实验

　　3、表明，蛋白质的一级结构决定它的空间结构，而特定的空间结明，蛋白质的一级结构决定它的空间结构，而特定的空间结构是蛋白质具有生物活性的保证。构是蛋白质具有生物活性的保证。如下图：如下图：2.2.蛋白质一级结构决定其高级结构，因此最终决蛋白质一级结构决定其高级结构，因此最终决定了蛋白质的功能。定了蛋白质的功能。8484个氨基酸的个氨基酸的胰岛素原胰岛素原（proinsulinproinsulin），胰岛素原也），胰岛素原也没活性，在包装分泌时，没活性，在包装分泌时，A A、B B链之间的链之间的3333个氨基酸残个氨基酸残基被切除，才形成具有活性的胰岛素。基被切除，才形成具有活性的胰岛素。如图所示如

　　4、图所示:猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图胰岛素：胰岛素：AB两条链构成，两条链构成，A链含链含21个氨基酸残基，个氨基酸残基，B链含链含30个氨基酸残基，链间有两对二硫键，个氨基酸残基，链间有两对二硫键，A链上有一对二硫键。链上有一对二硫键。3.3.功能相似的蛋白质往往能显似它们在进化上的亲缘关功能相似的蛋白质往往能显似它们在进化上的亲缘关功能相似的蛋白质往往能显似它们在进化上的亲缘关功能相似的蛋白质往往能显似它们在进化上的亲缘关系：系：系：系：比较不同来源的细胞色素比较不同来源的细胞色素比较不同来源的细胞色素比较不同来源的细胞色素CC发现，与功能密切相关的氨基

　　5、酸残发现，与功能密切相关的氨基酸残发现，与功能密切相关的氨基酸残发现，与功能密切相关的氨基酸残基是高度保守的，这说明不同种属具有同一功能的蛋白质，在进基是高度保守的，这说明不同种属具有同一功能的蛋白质，在进基是高度保守的，这说明不同种属具有同一功能的蛋白质，在进基是高度保守的，这说明不同种属具有同一功能的蛋白质，在进化上来自相同的祖先，但存在种属差异。化上来自相同的祖先，但存在种属差异。化上来自相同的祖先，但存在种属差异。化上来自相同的祖先，但存在种属差异。不同种属间的同源蛋白质一级结构上相对应的氨基酸差别不同种属间的同源蛋白质一级结构上相对应的氨基酸差别不同种属间的同源蛋白质一级结构上相对应

　　7、来源的细胞色素细胞色素c c中不变中不变的的AAAA残基残基不变不变的的AAAA残基残基35个不变的个不变的AA残基，是残基，是CytC的生物功的生物功能所不可缺少的。其中有的可能参加维持能所不可缺少的。其中有的可能参加维持分子构象；有的可能参与电子传递；有的分子构象；有的可能参与电子传递；有的可能参与可能参与“识别识别”并结合细胞色素还原酶并结合细胞色素还原酶和氧化酶。和氧化酶。血红蛋白的亚基与肌红蛋白一级结构中的保守氨基酸残基血红蛋白的亚基与肌红蛋白一级结构中的保守氨基酸残基 许多疾病都是由于相关蛋白质结构异常许多疾病都是由于相关蛋白质结构异常引起的引起的基因突变导致蛋白质一级结构改变而产

　　8、生的遗传病基因突变导致蛋白质一级结构改变而产生的遗传病。称之为称之为分子病分子病。例如镰刀型贫血症，它是由于血红。例如镰刀型贫血症，它是由于血红蛋白的蛋白的-亚基上的亚基上的第六位氨基酸第六位氨基酸由由谷氨酸谷氨酸变成了变成了缬缬氨酸氨酸，导致血红蛋白的结构和功能的改变，其运输，导致血红蛋白的结构和功能的改变，其运输氧气的能力大大地降低，并且红细胞呈镰刀状。氧气的能力大大地降低，并且红细胞呈镰刀状。正常红细胞与镰正常红细胞与镰刀形红细胞的扫刀形红细胞的扫描电镜图描电镜图 所以，蛋白质一定的结构执行一定的功能。所以，蛋白质一定的结构执行一定的功能。功能不同的蛋白质总是有着不同的序列；比较功能不同

　　10、载O O2 2。在去氧在去氧HbHb亚基中有下列几对离子键：亚基中有下列几对离子键：由于血红蛋白亚基之间存在大量离子键，由于血红蛋白亚基之间存在大量离子键，使其构象使其构象呈紧张态呈紧张态，对氧的亲和力很低，第，对氧的亲和力很低，第一个亚基与一个亚基与O O2 2结合时，离子键的破坏较难，结合时，离子键的破坏较难，所需要的能量较多。当血红蛋白的一个亚基所需要的能量较多。当血红蛋白的一个亚基结合氧之后引起它的构象结合氧之后引起它的构象从紧张态变成松弛从紧张态变成松弛态态，其它的离子键也依次破坏，此时破坏离，其它的离子键也依次破坏，此时破坏离子键所需要的能量也少，构象的变化导致血子键所需要的能量也

　　12、构效应的蛋白质称为称为变构蛋白变构蛋白（allosteric proteinallosteric protein）。血红蛋）。血红蛋白的这种变构效应白的这种变构效应能更有效地行使其运氧的生物能更有效地行使其运氧的生物学功能。学功能。血红蛋白的变构效应使其有利于氧的运输血红蛋白的变构效应使其有利于氧的运输 总之，各种蛋白质都有特定的空间构总之，各种蛋白质都有特定的空间构象，而特定的空间构象又与它们特定的生象，而特定的空间构象又与它们特定的生物学功能相适应，蛋白质的结构与功能是物学功能相适应，蛋白质的结构与功能是高度统一的。高度统一的。1.5蛋白质的理化性质及分离纯化1、蛋白质的两性电离和等电点

　　13、蛋白质与氨基酸相似，也具有蛋白质与氨基酸相似，也具有两性电离两性电离的性质。蛋的性质。蛋白质的多肽链含有末端氨基和羧基，一些侧链上含有可白质的多肽链含有末端氨基和羧基，一些侧链上含有可解离的基团，有的可以接受氢离子，有的可以电离出氢解离的基团，有的可以接受氢离子，有的可以电离出氢离子，因此蛋白质具有酸碱两性电离的性质。它的离子，因此蛋白质具有酸碱两性电离的性质。它的两性两性电离比氨基酸复杂电离比氨基酸复杂。对某一蛋白质而言，在某一对某一蛋白质而言，在某一pHpH下，当它所带正负电下，当它所带正负电荷相等的时候，该溶液的荷相等的时候，该溶液的pHpH就称为该就称为该蛋白质的等电点蛋白质的等电点。

　　14、蛋白质的等电点的大小与蛋白质的氨基酸组成有关。蛋白质的等电点的大小与蛋白质的氨基酸组成有关。蛋白质的性质及其应用蛋白质的性质及其应用2、蛋白质的高分子性质 蛋白质溶液有许多高分子溶液的性质，蛋白质溶液有许多高分子溶液的性质，如：如：扩散慢、易沉降、扩散慢、易沉降、粘度大、不能透过半透膜，粘度大、不能透过半透膜，在水溶液中可形成亲水的胶体。在水溶液中可形成亲水的胶体。蛋白质胶体溶液的稳定因素：蛋白质胶体溶液的稳定因素：水化膜、带水化膜、带电荷。当破坏这两个因素时，蛋白质中从溶液电荷。当破坏这两个因素时，蛋白质中从溶液中析出而产生沉淀。中析出而产生沉淀。透析 透析法：把混有小分子杂质的蛋白质样品溶

　　15、液装在用玻璃纸，火棉纸等合成材料制成的半透膜透析袋里，然后放入流动的（或经常更换的）蒸馏水中，袋内的小分子杂质会不断扩散到半透膜外，直至完全排净，而蛋白质则留在袋内得到纯化。超滤法：是利用一种特制的半透膜，在外加强大压力作用下，迫使溶液中小分子透过而大分子则被阻留在滤膜之上而使之纯化。如：用(NH2)2SO4分级后的，需除去(NH4)2SO4应采用上述两种方法之一即可。3、蛋白质的沉淀作用使蛋白质从溶液中析出的现象称为沉淀，方法有：使蛋白质从溶液中析出的现象称为沉淀，方法有：1）.盐析：盐析：在蛋白质的水溶液中，加入大量高浓度的在蛋白质的水溶液中，加入大量高浓度的强电解质盐如硫酸胺、氯化钠、硫

　　16、酸钠等，使蛋白质强电解质盐如硫酸胺、氯化钠、硫酸钠等，使蛋白质从溶液中析出，称为从溶液中析出，称为蛋白质的盐析蛋白质的盐析。而低浓度的盐溶。而低浓度的盐溶液加入蛋白质溶液中，会导致蛋白质的溶解度增加，液加入蛋白质溶液中，会导致蛋白质的溶解度增加，该现象称为该现象称为盐溶盐溶。盐析的机理：盐析的机理：破坏蛋白质的水化膜，中和表面的净破坏蛋白质的水化膜，中和表面的净电荷。电荷。盐析法是最常用的盐析法是最常用的蛋白质沉淀方法蛋白质沉淀方法，该方法不会使，该方法不会使蛋白质产生变性。蛋白质产生变性。2 2）.生物碱试剂沉淀法生物碱试剂沉淀法（条件：（条件：pHpH稍小于稍小于pIpI）生物碱是植物组织中具有显著生理作用的一类含氮的碱性生物碱是植物组织中具有显著生理作用的一类含氮的碱性物质。能够沉淀生物碱的试剂称为物质。能够沉淀生物碱的试剂称为生物碱试剂生物碱试剂。生物碱试剂。生物碱试剂一般为弱酸性物质，如单宁酸、苦味酸、三氯乙酸等。一般为弱酸性物质，如单宁酸、苦味酸、三氯乙酸等。生物碱试剂沉淀蛋白质的生物碱试剂沉淀蛋白质的机理机理：在酸性条件下，蛋白质带：在酸性条件下，蛋白质带正电，可以与生物