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1、 第一章第一章 蛋白質化學蛋白質化學 主要內容主要內容：介紹蛋白質的構件單位介紹蛋白質的構件單位氨氨基酸的結構、分類、性質及肽的概念，重點基酸的結構、分類、性質及肽的概念，重點討論蛋白質的結構、性質以及結構和功能的討論蛋白質的結構、性質以及結構和功能的相互關系相互關系。思考思考目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質通論蛋白質通論第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質的基本構件單位蛋白質的基本構件單位氨基酸氨基酸第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質的一級結構和肽蛋白質的一級結構和肽第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質的三維結構蛋白質的三維結構第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質的結構與功能的關系蛋白質的結構與功能的關系第六節(jié)第六節(jié) 蛋白質的重要性質蛋白質的重要性質思考思

2、考第一節(jié)第一節(jié) 蛋白質通論蛋白質通論一、蛋白質的一、蛋白質的元素組成元素組成與與分類分類二、蛋白質的大小和分子量二、蛋白質的大小和分子量三、蛋白質的三、蛋白質的構象構象及結構的組織層次及結構的組織層次四、蛋白質功能的四、蛋白質功能的多樣性多樣性蛋白質主要元素組成蛋白質主要元素組成：C C、H H、O O、N N、S S 及及 P P、FeFe、CuCu、ZnZn、MoMo、I I、Se Se 等微量元素。等微量元素。 蛋白質平均含蛋白質平均含N N量為量為1616, ,這是這是凱氏定凱氏定氮法氮法測蛋白質含量的理論依據：測蛋白質含量的理論依據： 蛋白質含量蛋白質含蛋白質含量蛋白質含N N量量6

3、.256.25蛋白質的分類蛋白質的分類根據分子根據分子形狀分類形狀分類球狀蛋白質球狀蛋白質纖維狀蛋白質纖維狀蛋白質結合蛋白質結合蛋白質根據組根據組成分類成分類簡單蛋白質簡單蛋白質活性蛋白質（如酶蛋白、轉運蛋白、運動蛋白、活性蛋白質（如酶蛋白、轉運蛋白、運動蛋白、 保護和防御蛋白、受體蛋白保護和防御蛋白、受體蛋白.）根據功根據功能分類能分類非活性蛋白質（如硬蛋白、角蛋白）非活性蛋白質（如硬蛋白、角蛋白）簡單蛋白質分類簡單蛋白質分類結合蛋白質分類結合蛋白質分類蛋蛋白白質質結結構構的的主主要要層層次次一級結構一級結構四級結構四級結構二級結構二級結構三級結構三級結構primary structurep

4、rimary structuresecondary structuresecondary structureTertiary structureTertiary structurequariernaryquariernary structure structure超二級結構超二級結構結構域結構域 supersecondarysupersecondary structure structureStructure Structure domandoman -折疊片折疊片 -螺旋體螺旋體 松散肽段松散肽段亞基亞基三級結構三級結構四級結構四級結構蛋蛋白白質質分分子子的的構構象象示示意意圖圖蛋白質的主要

5、生理功能蛋白質的主要生理功能 蛋白質（蛋白質（proteinprotein）是生活細胞內含量最豐富、功能最是生活細胞內含量最豐富、功能最復雜的生物大分子，并參與了幾乎所有的生命活動和生命過復雜的生物大分子，并參與了幾乎所有的生命活動和生命過程。因此，研究蛋白質的結構與功能始終是生命科學最基本程。因此，研究蛋白質的結構與功能始終是生命科學最基本的命題。的命題。 生物體最主要的特征是生命活動，而蛋白質是生命活動生物體最主要的特征是生命活動，而蛋白質是生命活動的體現者，具有以下主要功能：的體現者，具有以下主要功能：催化功能；結構功能；調節(jié)功能；催化功能；結構功能；調節(jié)功能；防御功能；運動功能；運輸功

6、能；防御功能；運動功能；運輸功能；信息功能；儲藏功能信息功能；儲藏功能 第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質的基本構件單位蛋白質的基本構件單位氨基酸氨基酸一、常見的蛋白質一、常見的蛋白質氨基酸的氨基酸的結構通式結構通式二、二十種常見的蛋白質氨基酸二、二十種常見的蛋白質氨基酸分類分類及及結構結構三、三、不常見的蛋白質氨基酸不常見的蛋白質氨基酸和和非蛋白質氨基酸非蛋白質氨基酸四、氨基酸的四、氨基酸的性質性質五、五、蛋白質的蛋白質的水解水解 -氨基酸的通式氨基酸的通式 生物體內的氨基酸類別生物體內的氨基酸類別 蛋白質氨基酸蛋白質氨基酸： 蛋白質中常見的蛋白質中常見的20種氨基酸種氨基酸 稀有的蛋白質氨基酸稀有的蛋白

7、質氨基酸：蛋白質組成中，除上述蛋白質組成中，除上述20種常見氨基酸外，從少數蛋白質中還分離出一些稀有種常見氨基酸外，從少數蛋白質中還分離出一些稀有氨基酸，它們都是相應常見氨基酸的衍生物。如氨基酸，它們都是相應常見氨基酸的衍生物。如4-羥羥脯氨酸、脯氨酸、5-羥賴氨酸等。羥賴氨酸等。 非蛋白質氨基酸非蛋白質氨基酸：生物體內呈游離或結合態(tài)的氨生物體內呈游離或結合態(tài)的氨基酸?；?。二十種常見蛋白質氨基酸二十種常見蛋白質氨基酸的的分類、結構及三字符號分類、結構及三字符號據營養(yǎng)據營養(yǎng)學分類學分類 必需必需非必需非必需據據R基團化基團化學結構分類學結構分類 脂肪族脂肪族A A （中性、含羥基或巰基、酸性、

8、堿性）中性、含羥基或巰基、酸性、堿性）芳香族芳香族A(A(PhePhe、TyrTyr、TrpTrp) )雜環(huán)雜環(huán)( (HisHis、Pro)Pro)據據R基團基團極性分類極性分類極性極性R基團基團AA非極性非極性R基團基團AA（種）種）不帶電荷不帶電荷（種）種）據氨基、羧據氨基、羧基數分類基數分類一氨基一羧基一氨基一羧基一氨基二羧基一氨基二羧基( (GluGlu、Asp)Asp)二氨基一羧基二氨基一羧基( (LysLys、HisHis、ArgArg) )人的必需氨基酸人的必需氨基酸LysLysTrpTrpPhePheValValMetMetLeuLeuIleIleThrThrArgArg、Hi

9、sHis帶電荷：正電荷帶電荷：正電荷（種）負電荷種）負電荷（種）種）非極性非極性R基團氨基酸基團氨基酸不帶電荷極性不帶電荷極性R基團氨基酸基團氨基酸帶電荷帶電荷R基團氨基酸基團氨基酸甘氨酸甘氨酸 （Gly,G）丙氨酸丙氨酸 （Ala,A）纈氨酸纈氨酸 （Val,V）亮氨酸亮氨酸 （Lue,L）異亮氨酸異亮氨酸 （Ile,I）中性脂肪族氨基酸中性脂肪族氨基酸含羥基或硫脂肪族氨基酸含羥基或硫脂肪族氨基酸絲氨酸絲氨酸 （Ser,S）蘇氨酸蘇氨酸 （Thr,T）半胱氨酸半胱氨酸 （Cys,C）甲硫氨酸甲硫氨酸 （Met,M）酸性氨基酸及酰胺酸性氨基酸及酰胺天冬氨酸天冬氨酸 （Asp,D）谷氨酸谷氨酸

10、（Glu,E）天冬酰胺天冬酰胺 （Asn,N）谷氨酰胺谷氨酰胺 （Gln,Q）堿性氨基酸堿性氨基酸賴氨酸賴氨酸 （Lys,K）精氨酸精氨酸 （Arg,R）組氨酸組氨酸 （His,H）雜雜 環(huán)環(huán)氨基酸氨基酸雜環(huán)氨基酸雜環(huán)氨基酸組氨酸組氨酸 （His,H）脯氨酸脯氨酸 （Pro,P）芳香族氨基酸芳香族氨基酸苯丙氨酸苯丙氨酸 （Phe,F）酪氨酸酪氨酸 （Tyr,Y）色氨酸色氨酸 （Trg,W） 氨基酸的性質氨基酸的性質(1)(1)酸堿性質酸堿性質和和等電點等電點 (2)(2)光學活性光學活性和和光譜性質光譜性質 (3)(3)重要化學反應重要化學反應 與與2,42,4一二硝基氟苯一二硝基氟苯( (D

11、NFB)DNFB)的反應的反應（sangersanger反應）反應）: :用用于蛋白質于蛋白質N-N-端測定端測定. . 與苯異硫氰酯（與苯異硫氰酯（PITCPITC）的反應的反應（EdmanEdman反應）：反應）： 用于用于蛋白蛋白N-N-端測定，蛋白質順序測定儀設計原理的依據。端測定，蛋白質順序測定儀設計原理的依據。 與茚三酮反應與茚三酮反應: :用于氨基酸定量定性測定用于氨基酸定量定性測定 成肽反應成肽反應：氨基酸合成肽的反應基礎：氨基酸合成肽的反應基礎氨基酸的兩性解離性質及等電點氨基酸的兩性解離性質及等電點（pI）pH = pI 凈電荷凈電荷=0 pH pI凈電荷為負凈電荷為負CHR

12、COOHNH3+CHRCOONH2CHRCOONH3+ + H+ OH- + H+ OH-(pK 1)(pK 2) 當氨基酸溶液在某一定當氨基酸溶液在某一定pH值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負值時，使某特定氨基酸分子上所帶正負電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液的此時溶液的pH值即為該氨基酸的值即為該氨基酸的等電點等電點(isoelctric point)。甘甘氨氨酸酸滴滴定定曲曲線線甘氨酸鹽酸鹽（甘氨酸鹽酸鹽（A+）等電點甘氨酸（等電點甘氨酸（A ）甘氨酸鈉（甘氨酸鈉（A-）一氨基一羧基一氨基一羧基AA

13、的的等電點計算：等電點計算：pI=2pK 1+pK 2谷氨酸（谷氨酸（A）和賴氨酸（和賴氨酸（B）滴定曲線和等電點計算滴定曲線和等電點計算一氨基二羧基一氨基二羧基AA的的等電點計算：等電點計算：pI=2pK 1+pK 2二氨基一羧基二氨基一羧基AA的的等電點計算：等電點計算：pI=2pK 2+pK 3BApK1pK2pIpIpK3pK3pK2pK1加入的加入的OH-mL數數加入的加入的OH-mL數數pHpH氨基酸光學活性和光譜性質氨基酸光學活性和光譜性質1、旋光性旋光性：除：除甘氨酸甘氨酸外，所有天然外，所有天然-氨基酸都有不對稱碳原子氨基酸都有不對稱碳原子，因此所有天然氨基酸都具有旋光性。，

14、因此所有天然氨基酸都具有旋光性。2、紫外吸收光譜紫外吸收光譜：參與蛋白質組成的：參與蛋白質組成的20種氨基酸中種氨基酸中色氨酸色氨酸(Trp)、酪氨酸酪氨酸(Tyr)和和苯丙氨酸苯丙氨酸(Phe)的的R基團中含有苯環(huán)共軛雙基團中含有苯環(huán)共軛雙鍵系統，在紫外光區(qū)顯示特征的吸收譜帶，最大光吸收（鍵系統，在紫外光區(qū)顯示特征的吸收譜帶，最大光吸收（ max）分別為分別為280、275、和和257nm。由于大多數蛋白質都含有這些。由于大多數蛋白質都含有這些氨基酸殘基，因此用紫外分光光度法可測定蛋白質含量氨基酸殘基，因此用紫外分光光度法可測定蛋白質含量。3、核磁共振（核磁共振（nuclear magnet

15、ic resonance,NMR）波譜波譜：原子原子核帶有正電荷，只要自旋量子數不等于零，其行為就象饒軸自核帶有正電荷，只要自旋量子數不等于零，其行為就象饒軸自旋的小磁體，因而能與外加磁場相互作用，產生核磁共振。例旋的小磁體，因而能與外加磁場相互作用，產生核磁共振。例如如3H、13C、2H、14H、32P的核都屬于這一類。的核都屬于這一類。TryTyrPhe的的 紫紫外外吸吸收收光光譜譜摩爾吸收系數摩爾吸收系數波長波長TryTyrPhe的的 紫紫外外吸吸收收光光譜譜摩爾吸收系數摩爾吸收系數波長波長氨基酸與氨基酸與2,42,4一二硝基氟苯一二硝基氟苯( (DNFB)DNFB)的反應的反應（san

16、gersanger反應）反應）DNFB（dinitrofiuorobenzene）DNP-AA(黃色黃色)+ HF弱鹼中弱鹼中氨基酸氨基酸氨基酸與苯異硫氰酯（氨基酸與苯異硫氰酯（PITCPITC）的反應的反應（EdmanEdman反應）反應）PITC（phenylisothiocyanate）+苯乙內酰硫脲衍生物苯乙內酰硫脲衍生物(PTH-AA) （phenylisothiohydantion-AA）弱鹼中弱鹼中(400 C)(硝基甲烷硝基甲烷 400 C)H+氨基酸與茚三酮反應氨基酸與茚三酮反應+3H20茚三酮茚三酮(無色無色)NH3CO2 RCHO+還原性茚三酮還原性茚三酮紫色化合物紫色化

17、合物(弱酸弱酸)加熱加熱+ 2NH3 +還原性茚三酮還原性茚三酮還原性茚三酮還原性茚三酮氨基酸的成肽反應氨基酸的成肽反應2H20甘氨酸甘氨酸甘氨酸甘氨酸二酮吡嗪二酮吡嗪肽鍵肽鍵肽鍵肽鍵加加 熱乙熱乙二醇二醇蛋白質的水解蛋白質的水解根據水解程度根據水解程度 完全水解完全水解 氨基酸混合物氨基酸混合物 不完全水解不完全水解 大小不等的肽和氨基酸大小不等的肽和氨基酸 根據水解方法根據水解方法 酸水解：多數氨基酸穩(wěn)定，不引起消旋作用；酸水解：多數氨基酸穩(wěn)定，不引起消旋作用；TrpTrp完全被破完全被破壞，羥基氨基酸部分分解，壞，羥基氨基酸部分分解，GlnGln和和AsnAsn的酰胺基被水解下來。的酰胺

18、基被水解下來。 堿水解：堿水解： TrpTrp穩(wěn)定；多數氨基酸被不同程度破壞，且產生穩(wěn)定；多數氨基酸被不同程度破壞，且產生消旋現象，消旋現象，ArgArg脫氨。脫氨。 酶水解：不產生消旋作用，也不破壞氨基酸，但需多種酶酶水解：不產生消旋作用，也不破壞氨基酸，但需多種酶協同作用。協同作用。第三節(jié)第三節(jié) 蛋白質的共價結構蛋白質的共價結構一、蛋白質中氨基酸的連接一、蛋白質中氨基酸的連接 方式方式和和一級結構一級結構二、肽鍵的二、肽鍵的結構和性質結構和性質三、肽的物理和化學性質三、肽的物理和化學性質四、天然存在的四、天然存在的活性肽活性肽五、蛋白質五、蛋白質一級結構測定一級結構測定 肽肽(peptid

19、e)是氨基酸的線性聚合物，因此也常稱肽鏈是氨基酸的線性聚合物，因此也常稱肽鏈( peptide chain)。蛋白質是由一條或多條多肽鏈構成的大分子，蛋白質分子中蛋白質是由一條或多條多肽鏈構成的大分子，蛋白質分子中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為蛋白質的一級結構。氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為蛋白質的一級結構。蛋白質中氨基酸的連接方式蛋白質中氨基酸的連接方式肽單位肽單位肽鍵肽鍵肽平面肽平面多肽鏈結構示意圖多肽鏈結構示意圖 蛋白質的一級結構蛋白質的一級結構多肽鏈中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為蛋白多肽鏈中氨基酸的排列順序，包括二硫鍵的位置稱為蛋白質的一級結構質的一級結構(

20、(primary structure)primary structure)。這是蛋白質最基本的結構，這是蛋白質最基本的結構，它內寓著決定蛋白質高級結構和生物功能的信息。它內寓著決定蛋白質高級結構和生物功能的信息。例：例：牛胰島素的一級結構牛胰島素的一級結構肽單位肽基的肽基的C、O和和N原子間的共振相互作用原子間的共振相互作用共振產生的重要結果：共振產生的重要結果： 限制繞肽鍵的自由旋轉限制繞肽鍵的自由旋轉 形成酰胺平面形成酰胺平面 產生鍵的平均化產生鍵的平均化 肽鍵呈反式構型肽鍵呈反式構型sp2sp2sp2sp3共振雜化體共振雜化體天然存在的活性肽天然存在的活性肽 類別：激素、抗菌素、輔助因子

21、類別：激素、抗菌素、輔助因子 實例實例：谷胱甘肽谷胱甘肽( (glutathioneglutathione) ) 短桿菌肽短桿菌肽促甲狀腺素釋放因子促甲狀腺素釋放因子（TRH） - -天冬氨酰天冬氨酰- -苯丙氨酸甲酯苯丙氨酸甲酯（甜味劑）（甜味劑）谷胱甘肽谷胱甘肽 谷胱甘肽在體內參與氧化還原過程，作為某些氧化還谷胱甘肽在體內參與氧化還原過程，作為某些氧化還原酶的輔因子，或保護巰基酶，或防止過氧化物積累。原酶的輔因子，或保護巰基酶，或防止過氧化物積累。促甲狀腺素釋放因子促甲狀腺素釋放因子 （TRH）短桿菌肽短桿菌肽S - -天冬氨酰天冬氨酰- -苯丙氨酸甲酯苯丙氨酸甲酯CH2NH2 CH C

22、NH CH C OO CH2COOH O CH3將肽段順序進行疊聯以確定完整的順序將肽段順序進行疊聯以確定完整的順序 將肽段分離并測出順序將肽段分離并測出順序專一性裂解專一性裂解末端氨基酸測定末端氨基酸測定二硫鍵拆開二硫鍵拆開純蛋白質純蛋白質蛋白質順序測定蛋白質順序測定基本方法路線基本方法路線基本策略基本策略： 片段重疊法氨基酸順序直測法片段重疊法氨基酸順序直測法 基本步驟：基本步驟： ( (1) 1) 測定蛋白質分子中多肽鏈數目；測定蛋白質分子中多肽鏈數目； ( (2)2)拆分蛋白質的多肽鏈，拆分蛋白質的多肽鏈，斷開多肽鏈內二硫鍵；斷開多肽鏈內二硫鍵； ( (3)3)分析每一條多肽鏈的氨基酸

23、組成；分析每一條多肽鏈的氨基酸組成； ( (4)4)鑒定多肽鏈鑒定多肽鏈N N末端、末端、C C末端氨基酸殘基；末端氨基酸殘基； ( (5)5)裂解多肽鏈成較小的片段；裂解多肽鏈成較小的片段； ( (6)6)測定各肽段的氨基酸順序；測定各肽段的氨基酸順序； ( (7)7)片段重疊法片段重疊法重建完整多肽鏈一級結構；重建完整多肽鏈一級結構； (8)(8)確定半胱氨酸殘基間形成二硫鍵交聯橋的位置。確定半胱氨酸殘基間形成二硫鍵交聯橋的位置。蛋白質一級結構測定蛋白質一級結構測定胰島素胰島素 -巰基乙醇巰基乙醇碘乙酸碘乙酸二二硫硫鍵鍵的的斷斷裂裂多肽多肽N、C-末端氨基酸的測定末端氨基酸的測定N端端 S

24、anger法（二硝基氟苯反應）法（二硝基氟苯反應） DNS法法（丹磺酰氯反應）（丹磺酰氯反應） Edman法（苯異硫氰酸脂反應）法（苯異硫氰酸脂反應） 氨肽酶法氨肽酶法 C端端 肼解法肼解法 還原法還原法 羧肽酶法羧肽酶法Edman化學降解法化學降解法1、偶聯反應、偶聯反應2、環(huán)化反應、環(huán)化反應ATZ（噻唑噻唑啉酮苯胺啉酮苯胺）少一個氨基酸殘基的肽少一個氨基酸殘基的肽3、轉化反應、轉化反應PTH-氨基酸氨基酸（苯乙內酰硫尿氨基酸）（苯乙內酰硫尿氨基酸）ATZ(噻唑噻唑啉酮苯胺啉酮苯胺)丹磺酰氯丹磺酰氯(dansyl chlorid) 末端分析末端分析（DNS法）法）多肽多肽多肽多肽DNS-氨基

25、酸氨基酸氨基酸氨基酸混合物混合物+-HCl水解水解多肽鏈的部分裂解多肽鏈的部分裂解酶解法酶解法：如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶：如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶化學法：如化學法：如溴化氰法溴化氰法 羥胺法羥胺法溴溴化化氰氰斷斷裂裂法法消化道內幾種蛋白酶的專一性消化道內幾種蛋白酶的專一性（Phe.Tyr.Trp）（Arg.Lys）（脂肪族）（脂肪族）胰凝乳胰凝乳蛋白酶蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶彈性蛋白酶彈性蛋白酶羧肽酶羧肽酶胰蛋白酶胰蛋白酶氨肽酶氨肽酶羧肽酶羧肽酶（Phe. Trp）氨基酸序列測定氨基酸序列測定 基本方法：基本方法： Sanger法法 Edman降解法降解法 DNS-Edman測序法測序法 蛋白質

26、順序儀測序蛋白質順序儀測序片段重疊法確定肽段在多肽鏈中順序示意片段重疊法確定肽段在多肽鏈中順序示意 所得資料所得資料： 氨基末端殘基氨基末端殘基 H 羧基末端殘基羧基末端殘基 S 第一套肽段第一套肽段 第二套肽段第二套肽段 OUS SEO PS WTOU EOVE VERL RLA APS HOWT HO 借助重疊肽確定肽段次序：借助重疊肽確定肽段次序：末端殘基末端殘基 H S末端肽段末端肽段 HOWT APS第一套肽段第一套肽段 HOWT OUS EOVE RLA PS第二套肽段第二套肽段 HO WTOU SEO VERL APS 推斷全順序推斷全順序 HOWTOUSEO VERLAPS對角

27、線電泳示意圖對角線電泳示意圖第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質的三維結構蛋白質的三維結構一、一、 研究蛋白質構象的方法研究蛋白質構象的方法二、二、多肽主鏈折疊的空間限制多肽主鏈折疊的空間限制三、三、R R基團間的相互作用及穩(wěn)定基團間的相互作用及穩(wěn)定 蛋白質三維構象的作用力蛋白質三維構象的作用力四、四、 二級結構二級結構與與超二級結構超二級結構五、五、 纖維蛋白質的結構纖維蛋白質的結構六、六、球狀蛋白質的三級結構球狀蛋白質的三級結構和和結構域結構域七、七、 亞基締合和四級結構亞基締合和四級結構 X-射線衍射晶體結構分析示意圖射線衍射晶體結構分析示意圖R R基團間的相互作用及穩(wěn)定基團間的相互作用及穩(wěn)定蛋白質三維

28、構象的作用力蛋白質三維構象的作用力a.鹽鍵鹽鍵 b.氫鍵氫鍵 c.疏水鍵疏水鍵 d.范得華力范得華力 e.二硫鍵二硫鍵多肽鏈多肽鏈酰胺平面與酰胺平面與-碳原子的二面角（碳原子的二面角（ 和和 ） 二面角二面角 兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的兩相鄰酰胺平面之間，能以共同的C為為定點而旋轉，繞定點而旋轉，繞C-N鍵旋轉的角度稱鍵旋轉的角度稱角角，繞，繞C-C鍵旋轉的角度稱鍵旋轉的角度稱角。角。和和稱作稱作二面角，亦稱構象角。二面角，亦稱構象角。完全伸展的多肽主鏈構象完全伸展的多肽主鏈構象-碳原子碳原子酰胺平面酰胺平面=1800，=1800=00，=00的多肽主鏈構象的多肽主鏈構象酰胺平面酰胺平面=

29、00，=00側鏈側鏈非鍵合原子非鍵合原子接觸半徑接觸半徑可允許的可允許的和和值：值：Ramachandran構象構象圖圖四、蛋白質的二級結構四、蛋白質的二級結構( () ) 螺旋螺旋（helixhelix）() 折疊折疊（-pleated sheet）() 轉角轉角（-turn）() 無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲（nonregular coil）蛋白質的二級結構（蛋白質的二級結構（secondary structuresecondary structure）指肽鏈指肽鏈主鏈不同區(qū)段通過自身的相互作用，形成氫鍵，沿某一主主鏈不同區(qū)段通過自身的相互作用，形成氫鍵，沿某一主軸盤旋折疊而形成的局部空間結構，是

30、蛋白質結構的構象軸盤旋折疊而形成的局部空間結構，是蛋白質結構的構象單元主要有以下類型：單元主要有以下類型：特征特征：1 1、 每隔每隔3.63.6個個AAAA殘殘基 螺 旋 上 升 一 圈 ， 螺 距基 螺 旋 上 升 一 圈 ， 螺 距0.540.54nm;nm; 2 、 螺旋體中所有氨基螺旋體中所有氨基酸殘基酸殘基R側鏈都伸向外側，側鏈都伸向外側，鏈中的全部鏈中的全部C=0 和和N-H幾幾乎都平行于螺旋軸乎都平行于螺旋軸; 3、每個氨基酸殘基的、每個氨基酸殘基的N-H與前面第四個氨基酸殘與前面第四個氨基酸殘基的基的C=0形成氫鍵，肽鏈上形成氫鍵，肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形所有的肽鍵都參

31、與氫鍵的形成。成。 螺旋（螺旋（helix）形成因素形成因素：與組成和排與組成和排列順序直接相關。列順序直接相關。多態(tài)性多態(tài)性：多數為右手（較穩(wěn)多數為右手（較穩(wěn)定），亦有少數左手螺旋存定），亦有少數左手螺旋存在（不穩(wěn)定在（不穩(wěn)定）；存在尺寸不同）；存在尺寸不同的螺旋。的螺旋。折疊（折疊（-pleated sheet-pleated sheet）特征特征：兩條或多兩條或多條伸展的多肽鏈條伸展的多肽鏈（或一條多肽鏈（或一條多肽鏈的若干肽段）側的若干肽段）側向集聚，通過相向集聚，通過相鄰肽鏈主鏈上的鄰肽鏈主鏈上的N-HN-H與與C=OC=O之間有之間有規(guī)則的氫鍵，形規(guī)則的氫鍵，形成鋸齒狀片層結成鋸齒

32、狀片層結構，即構，即折疊折疊片。片。類別類別：平行平行 反平行反平行 轉角（轉角（-turn-turn）特 征特 征 ： 多 肽多 肽鏈 中 氨 基 酸鏈 中 氨 基 酸殘基殘基n n的羰基的羰基上 的 氧 與 殘上 的 氧 與 殘基（基（n+3n+3）的的氮 原 上 的 氫氮 原 上 的 氫之 間 形 成 氫之 間 形 成 氫鍵 ， 肽 鍵 回鍵 ， 肽 鍵 回折折1801800 0 。 無無規(guī)規(guī)則則卷卷曲曲示示意意圖圖無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲細胞色素細胞色素C的三級結構的三級結構超二級結構超二級結構 (super-secondary structure) 在蛋白質分子中，特別是球狀蛋白質中，由

33、若干相鄰的在蛋白質分子中，特別是球狀蛋白質中，由若干相鄰的二級結構單元（即二級結構單元（即螺旋、螺旋、折疊片和折疊片和轉角等）彼此相轉角等）彼此相互作用組合在一起，形成有規(guī)則、在空間上能辨認的二級結互作用組合在一起，形成有規(guī)則、在空間上能辨認的二級結構組合體，充當三級結構的構件單元，稱超二級結構。構組合體，充當三級結構的構件單元，稱超二級結構。 類型類型：卷曲的卷曲卷曲的卷曲 -螺旋；螺旋； 單元；單元； X單元；單元； -迂回；回形拓撲結構迂回；回形拓撲結構 一些已知功能的一些已知功能的超二級結構超二級結構: 螺旋螺旋-回折回折-螺旋螺旋（helix-turn-helix，HTH） 鋅指鋅指

34、（Zine Finger,ZF） 亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈（leucine zipper,LZ） 螺旋螺旋-環(huán)環(huán)-螺旋螺旋（helix-loop-helix,HLH） EF手手（EF-hand）超二級結構類型超二級結構類型1 2 3 4 5 5 2 3 4 1 -鏈鏈 -迂回迂回回形拓撲結構回形拓撲結構回形拓撲結構回形拓撲結構 -迂回迂回螺旋區(qū)螺旋區(qū)-回折回折-螺旋識別特定的螺旋識別特定的DNA堿基序列堿基序列 COOHNH2識別螺旋識別螺旋鋅指鋅指（Zine Finger）基元基元Zn2+PheHisHisArgCysCysLeu鋅指基元中鋅指基元中Cys和和His殘殘基構成結合鋅的位點基構成結

35、合鋅的位點鋅指與鋅指與DNA的作用的作用DNA鋅指鋅指亮氨酸拉鏈亮氨酸拉鏈（leucine zipper）基元基元（亮氨酸拉鏈蛋白結合在一個回文的靶（亮氨酸拉鏈蛋白結合在一個回文的靶DNA序列上的模式圖）序列上的模式圖）回文的靶回文的靶DNA序列序列亮氨酸拉亮氨酸拉鏈蛋白鏈蛋白螺旋區(qū)螺旋區(qū)-環(huán)環(huán)-螺旋（螺旋（HLH）和和DNA的相互作用的相互作用HLH同源二聚體同源二聚體螺旋螺旋螺旋螺旋環(huán)環(huán)EF手手圖象圖象(鈣調蛋白的鈣結合位點的螺旋區(qū)鈣調蛋白的鈣結合位點的螺旋區(qū)-泡區(qū)泡區(qū)-螺旋區(qū)結構螺旋區(qū)結構) Ca2+ Ehelix FhelixEF結構域結構域 (structure domail) 類型

36、：類型： -螺旋域螺旋域； -折疊域折疊域； +域域； /域域；無規(guī)無規(guī)則卷曲則卷曲+-回折域回折域；無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+ -螺旋結構螺旋結構域域 結構域運動結構域運動： 結構域本身都是緊密裝配的，結構域之間通過結構域本身都是緊密裝配的，結構域之間通過松散的肽鍵形成牢固而又柔韌的連接，為域間較大幅度的相對運松散的肽鍵形成牢固而又柔韌的連接，為域間較大幅度的相對運動提供了可能，這種結構調整與其整體功能的行使密切相關動提供了可能，這種結構調整與其整體功能的行使密切相關。 對于較大的蛋白質分子或亞基，多肽鏈往往由兩對于較大的蛋白質分子或亞基，多肽鏈往往由兩個或兩個以上相對獨立的三維實體締合而成三級

37、結構，這個或兩個以上相對獨立的三維實體締合而成三級結構，這種相對獨立的三維實體稱種相對獨立的三維實體稱結構域結構域。現在?，F在,結構域的概念有三結構域的概念有三種不同而又相互聯系的涵義種不同而又相互聯系的涵義:即獨立的結構單位、獨立的功即獨立的結構單位、獨立的功能單位和獨立的折疊單位。能單位和獨立的折疊單位。卵溶菌酶的三級結構中的兩個結構域卵溶菌酶的三級結構中的兩個結構域 -螺旋螺旋 -轉角轉角 -折疊折疊二硫鍵二硫鍵結構域結構域1結構域結構域2蚯蚓血紅蛋白中四個蚯蚓血紅蛋白中四個 -螺旋組成的結構域螺旋組成的結構域免疫球蛋白免疫球蛋白VL -折疊結折疊結構域構域兩個鐵原子兩個鐵原子 /結構域

38、結構域丙酮酸激酶結構域丙酮酸激酶結構域4木瓜蛋白酶結構域木瓜蛋白酶結構域1無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+ -螺旋結構螺旋結構域域無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+-回折結構回折結構域域乳酸脫氫酶結構域乳酸脫氫酶結構域1+結構結構域域3-P-甘油醛脫氫酶結構域甘油醛脫氫酶結構域2木瓜蛋白酶結構域木瓜蛋白酶結構域2超二級結構類型超二級結構類型 丙酮酸激酶結構域丙酮酸激酶結構域4 羧肽酶羧肽酶 腺苷酸激酶腺苷酸激酶 (a) (b) 丙糖磷酸異構酶丙糖磷酸異構酶 乳酸脫氫酶結構域乳酸脫氫酶結構域1黃素蛋白黃素蛋白平行平行 -折疊的結構比較（折疊的結構比較（a） -園桶形排布，（園桶形排布，（b）馬蹄形排布馬蹄形排布毛發(fā)橫

39、切面和毛發(fā)毛發(fā)橫切面和毛發(fā) -角蛋白的結構角蛋白的結構 原纖維原纖維 細胞細胞 -螺旋螺旋角質層（鱗狀細胞）角質層（鱗狀細胞） 微纖維微纖維 微纖維微纖維 大纖維大纖維 A.堆積的堆積的 -折疊片的三維結構折疊片的三維結構絲心蛋白絲心蛋白(fibroin)結構結構 B.交替層中的交替層中的Ala(或或Ser)殘基殘基和和Gly殘基殘基側鏈側鏈(H原子原子)的的連鎖連鎖 原膠原蛋白分子中的原膠原蛋白分子中的 單鏈（左手螺旋）單鏈（左手螺旋） 一股原膠原蛋白分子一股原膠原蛋白分子膠原纖維膠原纖維原膠原蛋白的頭原膠原蛋白的頭膠原纖維膠原纖維(collagen fibril)中原膠原蛋白分子的排列中原

40、膠原蛋白分子的排列六、六、 球狀蛋白質與三級結構球狀蛋白質與三級結構 三級結構（三級結構（ tertiary structure ）是指球狀蛋白質的多肽）是指球狀蛋白質的多肽鍵在二級結構的基礎上，通過側鏈基團的相互作用進一步卷曲鍵在二級結構的基礎上，通過側鏈基團的相互作用進一步卷曲折疊，借助次級鍵維系使折疊，借助次級鍵維系使-螺旋、螺旋、-折疊、折疊、-轉角和無規(guī)則轉角和無規(guī)則卷曲等二級結構相互配置而卷曲等二級結構相互配置而形成特定的構象。三級結構的形成形成特定的構象。三級結構的形成使肽鏈中所有的原子都達到空間上的重新排布使肽鏈中所有的原子都達到空間上的重新排布。-螺旋螺旋-折疊折疊-轉角轉角

41、無規(guī)則無規(guī)則卷曲卷曲空穴空穴 特征：特征： 含多種二級結構單元；含多種二級結構單元； 有明顯的折疊層次；有明顯的折疊層次； 是緊密的球狀或橢球狀實體；是緊密的球狀或橢球狀實體； 分子表面有一空穴分子表面有一空穴( (活性部位活性部位) )； 疏水側鏈埋藏在分子內部，疏水側鏈埋藏在分子內部， 親水側鏈暴露在分子表面。親水側鏈暴露在分子表面。實例：實例：肌紅蛋白肌紅蛋白，核糖核酸酶核糖核酸酶抹香鯨肌紅蛋白（抹香鯨肌紅蛋白（Myoglobin）的三級結構的三級結構核糖核酸酶三級結構示意圖核糖核酸酶三級結構示意圖 N His12CHis119Lys41七、亞基締合與四級結構七、亞基締合與四級結構 四級

42、結構四級結構(quarternary structure)指由相同或不同的稱作指由相同或不同的稱作亞基（亞基（subunitsubunit）的亞單位按照一定排布方式締合而成的蛋白質的亞單位按照一定排布方式締合而成的蛋白質結構，維持四級結構穩(wěn)定的作用力是疏水鍵、離子鍵、氫鍵、結構，維持四級結構穩(wěn)定的作用力是疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范得華力。亞基本身都具有球狀三級結構，一般只包含一條多范得華力。亞基本身都具有球狀三級結構，一般只包含一條多肽鏈，也有的由二條或二條以上由二硫鍵連接的肽鏈組成。肽鏈，也有的由二條或二條以上由二硫鍵連接的肽鏈組成。對對稱性稱性是四級結構蛋白質最重要的性質之一。是四級結構蛋白

43、質最重要的性質之一。 四級締合在結構和功能上有很多優(yōu)越性：增強結構穩(wěn)定性；四級締合在結構和功能上有很多優(yōu)越性：增強結構穩(wěn)定性；提高遺傳經濟性和效率；使催化劑基團匯集在一起；具有協同提高遺傳經濟性和效率；使催化劑基團匯集在一起；具有協同性和別構效應性和別構效應。 實例實例：血紅蛋白血紅蛋白 煙草花葉病毒的外殼蛋白四級結構煙草花葉病毒的外殼蛋白四級結構 人免疫缺陷病毒（人免疫缺陷病毒（HIV-1）結構的面圖剖結構的面圖剖四級結構中相同單體亞基的幾種可能對稱排列四級結構中相同單體亞基的幾種可能對稱排列假設的單體假設的單體C2對稱對稱C3對稱對稱C4對稱對稱D2對稱對稱D3對稱對稱四級結構中相同單體亞

44、基的幾種可能對稱排列（續(xù)前）四級結構中相同單體亞基的幾種可能對稱排列（續(xù)前）T對稱對稱八面體八面體對稱對稱螺旋螺旋對稱對稱二十二十面體對稱面體對稱血紅蛋白四級結構血紅蛋白四級結構煙草花葉病毒外殼蛋白四級結構煙草花葉病毒外殼蛋白四級結構的的自我組裝自我組裝人免疫缺陷病毒（人免疫缺陷病毒（HIV-1）結構的面圖剖結構的面圖剖單鏈單鏈RNA寄主蛋白質寄主蛋白質被膜（脂雙層）被膜（脂雙層）反轉錄酶反轉錄酶gp120gp41第五節(jié)第五節(jié) 蛋白質的分子結構與功能蛋白質的分子結構與功能一、同源細胞色素一、同源細胞色素c的的種屬差異與分子進化種屬差異與分子進化二、二、一級結構的局部斷裂與蛋白質的激活一級結構的

45、局部斷裂與蛋白質的激活二二肌紅蛋白和血紅蛋白的結構與功能肌紅蛋白和血紅蛋白的結構與功能三三免疫球蛋白的結構與功能免疫球蛋白的結構與功能 蛋白質復雜的組成和結構是其多種多樣生物學功能的基礎；蛋白質復雜的組成和結構是其多種多樣生物學功能的基礎；而蛋白質獨特的性質和功能則是其結構的反映。蛋白質一級結而蛋白質獨特的性質和功能則是其結構的反映。蛋白質一級結構包含了其分子的所有信息，并決定其高級結構，高級結構和構包含了其分子的所有信息，并決定其高級結構，高級結構和其功能密切相關。其功能密切相關。 一、細胞色素一、細胞色素c的分子進化的分子進化1、細胞色素細胞色素c的氨基酸序列的種屬差異和分子進化的氨基酸序

46、列的種屬差異和分子進化2、細胞色素細胞色素c的三級結構的活性部位的保守性的三級結構的活性部位的保守性生物生物 與人不同的與人不同的AAAA數目數目黑猩猩黑猩猩 0恒河猴恒河猴 1兔兔 9袋鼠袋鼠 10牛、豬、羊、狗牛、豬、羊、狗 11馬馬 12雞、火雞雞、火雞 13響尾蛇響尾蛇 14海龜海龜 15金槍魚金槍魚 21角餃角餃 23小蠅小蠅 25蛾蛾 31小麥小麥 35粗早鏈孢霉粗早鏈孢霉 43酵母酵母 44 不同生物與人的不同生物與人的CytcCytc的的AAAA差異數目差異數目根據細胞色素根據細胞色素 C的的順序種屬差異建立順序種屬差異建立起來的進化樹起來的進化樹不不同同生生物物來來源源的的細

47、細胞胞色色素素c c中中不不變變的的AAAA殘殘基基14106100134323029271817675952514845413887848280706891GlyGlyPheCysGlyGlyGlyArgLysGlyCysLysPheHisProLeuGlyArgTyrAlaAsnTrpTyr707580LysLysLysProProTyrIleGlyThrMetAsnLeu血紅素血紅素細胞色素細胞色素c c分子的空間結構分子的空間結構不變不變的的AAAA殘基殘基 35個不變的個不變的AA殘基，是殘基，是Cyt C 的生物功能所不的生物功能所不可缺少的。其中有的可能參加維持分子構象；有的可缺

48、少的。其中有的可能參加維持分子構象；有的可能參與電子傳遞；有的可能參與可能參與電子傳遞；有的可能參與“識別識別”并結合并結合細胞色素還原酶和氧化酶。細胞色素還原酶和氧化酶。豬胰島素原激活成形成胰島素示意圖豬胰島素原激活成形成胰島素示意圖 二、肌紅蛋白（二、肌紅蛋白（Myoglobin）和血紅和血紅蛋白（蛋白（Hemoglobin）的結構與功能的結構與功能 1Mb和和Hb的結構特點的結構特點及及輔基血紅素輔基血紅素2Mb和和Hb的的氧合曲線氧合曲線 及及比較比較 3. Mb的儲氧功能和的儲氧功能和Hb的輸氧功能的輸氧功能4Hb的變構效應與的變構效應與O2的運輸的運輸5. 異常血紅蛋白與分子病異常

49、血紅蛋白與分子病Hb的變構效應與的變構效應與O2的運輸的運輸（1）Hb的的變構效應變構效應 氧合作用顯著改變氧合作用顯著改變Hb的四級結構的四級結構 血紅素血紅素鐵的微小移動導致鐵的微小移動導致Hb構象的轉換構象的轉換（2）DPG對血紅蛋白氧親和力的影響對血紅蛋白氧親和力的影響（3）H+、CO2對對Hb氧親和力的影響氧親和力的影響 (Bohr效應效應) (4) 結語結語異常血紅蛋白與分子病異常血紅蛋白與分子病 (1)分子病分子病是遺傳的是遺傳的 (2) 鐮刀狀紅細胞貧血病鐮刀狀紅細胞貧血病 (3) 其他血紅蛋白病其他血紅蛋白病 肌紅蛋白分子和肌紅蛋白分子和血紅蛋白的血紅蛋白的 -亞基亞基 my

50、oglobin chain hemoglobin血紅蛋白的結構模型血紅蛋白的結構模型 Mb和和Hb的輔基的輔基血紅素血紅素血紅素血紅素(heme)氧合肌紅蛋白中血紅素氧合肌紅蛋白中血紅素Fe2+的六個配體的六個配體d2sp3Mb的氧合曲線的氧合曲線Mb+O2 MbO2 令令: 氧飽和度氧飽和度 22MbOMbMbOY22MbOPoMbK （1）21OPYYK將將（2）帶入帶入（1）式，得：式，得： Y 對對 Po2 作圖得作圖得 氧合曲線氧合曲線22PoKPoY可推得：可推得：21MbOYYMb則則（2）Hb的氧合曲線的氧合曲線nnOHbPoHbK)(22（1）nOPYYK21將將（2）帶入帶

51、入（1）式，得：式，得： Y 對對 Po2 作圖得作圖得氧合曲線氧合曲線Hb+nO2 Hb(O2)n求得：求得：nnPoKPoY22 令令: 氧飽和度氧飽和度 )()(22nnOHbHbnOHbnY（2）nOHbYYHb)(12則則:MyoglobinHemoglobinMb和和Hb的氧合曲線比較的氧合曲線比較血紅蛋白和肌紅蛋白的Hill曲線肌紅蛋白的肌紅蛋白的Hill曲線曲線斜率斜率=1-logKlogPO2logYY1血紅蛋白的血紅蛋白的Hill曲線曲線斜斜氧親和力氧親和力(第第1個個O2)氧親和力氧親和力(第第4個個O2)斜率斜率=1斜率斜率=1正常正常Hb pH=4氧飽和百分數氧飽和百

52、分數PO2logYY1HbHb的輸氧功能的輸氧功能MbMb的儲氧功能的儲氧功能 脫氧血紅蛋白亞脫氧血紅蛋白亞 基間的交聯鍵基間的交聯鍵氧合血紅蛋白氧合血紅蛋白結構模型結構模型血紅蛋白四級結構血紅蛋白四級結構的滑動變化的滑動變化血紅蛋白四級結血紅蛋白四級結構的旋轉變化構的旋轉變化氧合過程中血紅素氧合過程中血紅素鐵原子的變化鐵原子的變化氧合過程中鐵原子位移氧合過程中鐵原子位移引發(fā)的構象改變引發(fā)的構象改變O2F8Histidine空間排斥空間排斥FemeF HelixFemeFeF8HistidineO2 Fe2+移動時，拖動移動時，拖動HisF8殘基殘基,并進而引起螺并進而引起螺旋旋F和拐彎和拐彎

53、EF和和FG的的位移。這些移動傳遞到亞位移。這些移動傳遞到亞基的界面，引發(fā)構象的重調，導致四級結構的基的界面，引發(fā)構象的重調，導致四級結構的改變。（改變。（TR）EFFG DPG在脫氧在脫氧Hb中的結合位點中的結合位點DBG binding siteDPG對對Hb的變構效應物功能的變構效應物功能No DBGWith DBG波波 爾爾 效效 應應 Hb + H+ + CO2 H+ Hb + O2 CO2在肌肉中在肌肉中 pH7.2 （脫氧）脫氧） 在肺部在肺部 pH7.6 （氧合）氧合）pH對對Hb與氧親和力的影響與氧親和力的影響 pH對對Hb與氧與氧親和力的影響親和力的影響結結 語語 氧的氧的

54、S形曲線結合，波爾效應以及形曲線結合，波爾效應以及DPG效效應物的調節(jié)使得血紅蛋白的輸氧能力達到最應物的調節(jié)使得血紅蛋白的輸氧能力達到最高效應。同時由于能在較窄的氧分壓范圍內高效應。同時由于能在較窄的氧分壓范圍內完成輸氧功能，因此使肌體的氧水平不致有完成輸氧功能，因此使肌體的氧水平不致有很大的起伏。此外血紅蛋白使肌體內的很大的起伏。此外血紅蛋白使肌體內的pH也也維持在一個較穩(wěn)定的水平。維持在一個較穩(wěn)定的水平。 血紅蛋白的別構效應充分地反映了它的生血紅蛋白的別構效應充分地反映了它的生物學適應性、結構與功能的高度統一性。物學適應性、結構與功能的高度統一性。正常紅細胞與正常紅細胞與鐮刀形紅細胞鐮刀形

55、紅細胞的掃描電鏡圖的掃描電鏡圖 -鏈鏈N端氨基酸排列順序端氨基酸排列順序 1 2 3 4 5 6 7 8 Hb-A（正常人）正常人） Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys Hb-S（患患 者）者） Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys鐮刀形鐮刀形紅細胞紅細胞正常紅正常紅細胞細胞血紅蛋白血紅蛋白S線性締合的分子基礎線性締合的分子基礎脫氧脫氧HbS聚集成聚集成纖維狀結構纖維狀結構6條脫氧條脫氧HbS纖維狀纏繞成長管狀結構纖維狀纏繞成長管狀結構EF-拐彎拐彎Val 6人血紅蛋白中氨基酸的置換情況舉例人血紅蛋白中氨基酸的置換情況舉例 不正常的不正常的

56、 -鏈鏈 不正常的不正常的 -鏈鏈 殘殘 基基 不正常不正常Hb命名命名 在在HbA中的中的 不正常不正常Hb 殘殘 基基 不正常不正常Hb命名命名 在在HbA中的中的 不正常不正常Hb 順序號順序號 殘基（正常）殘基（正常） 中的殘基中的殘基 順序號順序號 殘基（正常）殘基（正常） 中的殘基中的殘基 16 I Lys Asp 6 C Glu Lys 30 G 檀香山檀香山 6 S Glu Val G新加坡新加坡 Glu Gly 7 G圣約翰圣約翰 Glu Gly G香港香港 26 E Glu Lys 57 諾福克諾?？?Gly Asp 63 M薩斯卡通薩斯卡通 His Tyr 58 波士頓波

57、士頓 His Tyr M愛牟利愛牟利 His Tyr 68 G菲利普菲利普 Asp Lys 63 蘇黎克蘇黎克 His Arg G布里斯托爾布里斯托爾 Asp Lys 67 M密爾瓦斯密爾瓦斯 Lys Glu 116 O印尼印尼 Glu Lys 121 D勞庶普勞庶普 Glu Glu四級結構突變的四級結構突變的Hb血紅蛋白多肽鏈接觸區(qū)氨基酸殘基發(fā)生置換，如血紅蛋白多肽鏈接觸區(qū)氨基酸殘基發(fā)生置換，如發(fā)生在發(fā)生在22接觸區(qū)，則造成變構效應的喪失，可影響整接觸區(qū)，則造成變構效應的喪失，可影響整個分子對氧的親和力以及血紅素之間的相互作用，出現個分子對氧的親和力以及血紅素之間的相互作用，出現異常的氧親和

58、力。由于與氧的親和力增高，對于在組織異常的氧親和力。由于與氧的親和力增高，對于在組織中的氧釋放不利，常代償性的出現紅細胞增多癥。中的氧釋放不利，常代償性的出現紅細胞增多癥。三、免疫系統和免疫球蛋白功能三、免疫系統和免疫球蛋白功能 免疫免疫(immunity)是人類和脊椎動物最重要的防御機制，免疫系統能在分是人類和脊椎動物最重要的防御機制，免疫系統能在分子水平上識別子水平上識別“自我自我”和和“非我非我”，然后破壞那些被鑒定為非我的實體。，然后破壞那些被鑒定為非我的實體。在生理水平上免疫系統對入侵的反應或應答（在生理水平上免疫系統對入侵的反應或應答（respone）是多種類型的蛋白）是多種類型的

59、蛋白質、分子和細胞之間的一套復雜而協同的相互作用，然而在個別蛋白質水質、分子和細胞之間的一套復雜而協同的相互作用，然而在個別蛋白質水平上免疫反應是配體與蛋白質可逆結合的一個生化系統。平上免疫反應是配體與蛋白質可逆結合的一個生化系統。1抗原、抗體和免疫球蛋白的抗原、抗體和免疫球蛋白的概念概念2免疫球蛋白的免疫球蛋白的類別類別3免疫球蛋白免疫球蛋白結構結構和和免疫系統免疫系統4多克隆抗體和單克隆抗體多克隆抗體和單克隆抗體抗原、抗體和免疫球蛋白抗原、抗體和免疫球蛋白 當外源物性物質，如蛋白質、毒素、糖蛋白、脂當外源物性物質，如蛋白質、毒素、糖蛋白、脂蛋白、核酸、多糖、顆粒（細菌、細胞、病毒）進蛋白、

60、核酸、多糖、顆粒（細菌、細胞、病毒）進入人或動物體內時，機體的免疫系統便產生相應的入人或動物體內時，機體的免疫系統便產生相應的免疫球蛋白（免疫球蛋白（immune globin），），并以之結合，以消并以之結合，以消除異物的毒害。此反應稱為免疫反應，此異物便是除異物的毒害。此反應稱為免疫反應，此異物便是抗原抗原(antigen) ，此球蛋白便是抗體，此球蛋白便是抗體(antibody) 。 抗體的特點：高度特異性；多樣性抗體的特點：高度特異性；多樣性 人免疫球蛋白的分類人免疫球蛋白的分類 IgG IgA IgM IgD IgE重鏈類別重鏈類別輕鏈類別輕鏈類別 或或 或或 或或 或或 或或鏈的組

61、成鏈的組成 2222n22522522n2222222222免疫球蛋白免疫球蛋白IgG的一級結構的一級結構 IgG結構 IgM的一級結構的一級結構IgG的空間結構的空間結構IgG與抗原形成與抗原形成 的交聯晶格的交聯晶格H鏈蘭色，鏈蘭色，L鏈黃色，鏈黃色，E綠色（分子中一個綠色（分子中一個Glu為紅色）為紅色）溶菌酶與抗體溶菌酶與抗體 Fab片段結合模型片段結合模型B細胞細胞和和T細胞細胞上抗原的膜受體上抗原的膜受體B細胞細胞TH細胞細胞TC細胞細胞CD4CD8T細胞細胞受體受體T細胞細胞受體受體受體受體 （膜結合抗體）（膜結合抗體）細胞膜細胞膜細胞膜細胞膜MHC蛋白質分子圖解蛋白質分子圖解M

62、HC-蛋白蛋白內側內側 1結合抗原肽的裂隙結合抗原肽的裂隙結合抗原肽的裂隙結合抗原肽的裂隙 2 - 微球蛋白微球蛋白 2 3 2 1 1 2內側內側外側外側外側外側質質膜膜質質膜膜MHC-蛋白蛋白抗原呈遞細胞上的抗原呈遞細胞上的MHC蛋白蛋白-抗原肽復合物抗原肽復合物與與T細胞上的細胞上的T-細胞受體的相互作用細胞受體的相互作用MHC-蛋白蛋白MHC-蛋白蛋白抗原呈遞細胞抗原呈遞細胞CD8或或CD4抗原肽抗原肽T細胞受體細胞受體（巨噬細胞、（巨噬細胞、B細胞或靶細胞）細胞或靶細胞）CD3蛋白復合體蛋白復合體T細胞細胞多克隆抗體和單克隆抗體多克隆抗體和單克隆抗體 如果給動物注射抗原如果給動物注射

63、抗原,雖然抗原與各種抗體產生細胞的親和雖然抗原與各種抗體產生細胞的親和性有所不同性有所不同,但是還是有大量抗體產生細胞將與之結合但是還是有大量抗體產生細胞將與之結合,結果血結果血液中出現的抗體源于數種不同的細胞克隆，這些抗體就是液中出現的抗體源于數種不同的細胞克隆，這些抗體就是多克多克隆抗體隆抗體（polyclonal antibodies）。）。如果可以分離到抗體產生細如果可以分離到抗體產生細胞的單克隆，然后使所有的抗體均來自同樣的克隆，這樣制備胞的單克隆，然后使所有的抗體均來自同樣的克隆，這樣制備的抗體稱為的抗體稱為單克隆抗體單克隆抗體（monoclonal antibodies）。）。

64、由于單抗細胞的壽命有限，嚴重限制了單抗的常規(guī)制備。由于單抗細胞的壽命有限，嚴重限制了單抗的常規(guī)制備。1975年，年，Milsetein和和Kohler創(chuàng)建了不受限制地大量制備針對特創(chuàng)建了不受限制地大量制備針對特異抗原的單抗技術，將可產生專一性抗體的異抗原的單抗技術，將可產生專一性抗體的B淋巴細胞與具有淋巴細胞與具有無限繁殖能力的惡性淋巴瘤細胞（骨髓瘤細胞）融合，融合體無限繁殖能力的惡性淋巴瘤細胞（骨髓瘤細胞）融合，融合體稱為雜交瘤，它既可以永久地培養(yǎng)，又可分泌大量的均一的抗稱為雜交瘤，它既可以永久地培養(yǎng)，又可分泌大量的均一的抗體。由于用這個技術產生的抗體具有很高的專一性，現已成為體。由于用這個

65、技術產生的抗體具有很高的專一性，現已成為研究的常用工具。研究的常用工具。第六節(jié)蛋白質的重要性質第六節(jié)蛋白質的重要性質一、一、 兩性解離性質及等電點兩性解離性質及等電點二、二、 蛋白質膠體性質蛋白質膠體性質三、三、 蛋白質的沉淀蛋白質的沉淀四、四、 蛋白質的變性與復性蛋白質的變性與復性五、五、 蛋白質的紫外吸收特性蛋白質的紫外吸收特性六、六、 蛋白質呈色反應蛋白質呈色反應 蛋白質兩性解離性質和等電點蛋白質兩性解離性質和等電點pH = pI 凈電荷凈電荷=0 pH pI凈電荷為負凈電荷為負PrCOOHNH3+ + H+ OH- + H+ OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+ 當蛋白質溶液在

66、某一定當蛋白質溶液在某一定pH值時，使某特定蛋白質分子上所帶正負值時，使某特定蛋白質分子上所帶正負電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，電荷相等，成為兩性離子，在電場中既不向陽極也不向陰極移動，此時溶液的此時溶液的pH值即為該蛋白質的值即為該蛋白質的等電點等電點 （isoelectric point，pI） 蛋白質膠體性質蛋白質膠體性質 由于蛋白質分子量很大，在水溶液中形成由于蛋白質分子量很大，在水溶液中形成1-1001-100nmnm的顆的顆粒，因而具有膠體溶液的特征?？扇苄缘鞍踪|分子表面分布粒，因而具有膠體溶液的特征。可溶性蛋白質分子表面分布著大量極性氨基酸殘基，對水有很高的親和性，通過水合作著大量極性氨基酸殘基，對水有很高的親和性，通過水合作用在蛋白質顆粒外面形成一層用在蛋白質顆粒外面形成一層水化層水化層，同時這些顆粒帶有，同時這些顆粒帶有電電荷荷，因而蛋白質溶液是相當穩(wěn)定的親水膠體。，因而蛋白質溶液是相當穩(wěn)定的親水膠體。 蛋白質膠體性質的應用蛋白質膠體性質的應用 透析法透析法: :利用蛋白質不能透過半透膜的的性質，將含有小分子雜質的蛋利用蛋白質不能透過半透膜