课件：蛋白质的结构与功能lxy.ppt

蛋白质的空间结构决定生物学功能 肌红蛋白（1条多肽链）与血红蛋白（4个亚基，具有完整的四级结构）空间结构有较大差异，其功能也不相同 Mb Hb 多肽链（亚基）数 1 4 空间结构 三级 四级 血红素辅基数 1 4 结合氧分子数 1 4 协同效应 无 有 氧离曲线 直角双曲线 S形曲线 功能 储存氧 运输氧 Mb和Hb结构与功能的比较 Hb与Mb的氧解离曲线 氧饱和度 静脉血 动脉血 氧分压 P50 100% - Hb Mb 2. 血红蛋白构象变化与结合氧 Hb与Mb一样能可逆地与O2结合；但Hb第一个亚基与O2结合，可促进第二、第三个亚基与O2的结合，前三个亚基与O2结合，又大大促进第四个亚基与O2结合。 协同效应(cooperativity) 一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。 如果是促进作用则称为正协同效应 (positive cooperativity) 如果是抑制作用则称为负协同效应 (negative cooperativity) O2 血红素与氧结合后，铁原子半径变小，就能进入卟啉环的小孔中，继而引起肽链位置的变动。 变构效应(allosteric effect) 蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。 （三）蛋白质构象改变与疾病 蛋白质构象疾病：若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生。 疯牛病 老年痴呆症 亨丁顿舞蹈病 人纹状体脊髓变性病 (克-雅病) 折叠错误 相互聚集 淀粉样纤维沉淀 毒性 蛋白质构象疾病的作用机理 疯牛病是由朊病毒蛋白(prion protein, PrP)引起的一组人和动物神经退行性病变。 正常的PrP富含α-螺旋，称为PrPc。 PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成全为β-折叠的PrPsc，从而致病。 PrPc α-螺旋 PrPsc β-折叠 正常 疯牛病 疯牛病中的蛋白质构象改变 第四节 蛋白质的理化性质 The Physical and Chemical Characters of Protein 一、蛋白质具有两性电离的性质 蛋白质两端的-NH2和-COOH以及侧链中的某些基团均可以在一定的pH值条件下解离为带正电或负电荷的基团。 Pr COOH NH3+ Pr COO- NH3+ Pr COO- NH2 pH=pI pHpI pHpI +OH- +H+ +OH- +H+ 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称为蛋白质的等电点。 二、蛋白质具有胶体性质 蛋白质属于生物大分子之一，分子量可自1万至100万之巨，其分子的直径可达1～100nm，为胶粒范围之内。 颗粒表面电荷 水化膜 蛋白质胶体稳定的因素: + + + + + + + 带正电荷的蛋白质 － － － － － － － － 带负电荷的蛋白质 在等电点的蛋白质 水化膜 + + + + + + + + 带正电荷的蛋白质 － － － － － － － － 带负电荷的蛋白质 不稳定的蛋白质颗粒 酸 碱 酸 碱 酸 碱 脱水作用 脱水作用 脱水作用 溶液中蛋白质的聚沉 三、蛋白质变性、沉淀与凝固 在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。 1. 蛋白质的变性(denaturation) 造成变性的因素: 变性的本质: ——破坏次级键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。 化学因素： 强酸、强碱、有机溶剂、生物碱、 尿素、胍、重金属 物理因素： 热、紫外线、超声波、剧烈振荡 应用举例: 临床医学上，变性因素常被应用来消毒及灭菌。 此外, 防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。 若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性。 蛋白质的复性(renaturation) 天然状态，有催化活性 尿素、 β-巯基乙醇 去除尿素、 β-巯基乙醇 非折叠状态，无活性 在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。 变性的蛋白质易于沉淀，有时蛋白质发生沉淀，但并不变性。 2.蛋白质沉淀 蛋白质分离纯化、解毒 应用: 蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中。 3.蛋白质的凝固 (protein coagulation) 四、蛋白质的光谱吸收 由于蛋白质分子中含有共轭双键的酪氨酸和色氨