生物化学第一章蛋白质1

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1、第五节蛋白质结构与功能的关系一、一级结构与功能的关系蛋白质一级结构包含了其分子的所有信息，并决定其高级结构，高级结构和其功能密切相关。1、同功能蛋白质一级结构的种属差异与分子进化同功能蛋白质：不同生物体中表现同一功能的蛋白质，又称同源蛋白质。对比不同生物的同源蛋白质的氨基酸序列可以发现，它们长度相同或相近，而且许多位置的氨基酸是相同的。这些相同的氨基酸残基称为不变残基。不变残基对于同源蛋白的功能是必需的。其它对于不同种属有相当大变化的残基称为可变残基。根据可变残基能推测生物种属间在系统发生上的联系。同

2、源蛋白质的氨基酸序列的相似性称为顺序同源性。生物与人不同的AA数目黑猩猩0恒河猴1兔9袋鼠10牛、猪、羊、10狗、驴11马12鸡、火鸡13不同生物与人的Cytc的AA差异数目生物与人不同的AA数目响尾蛇14海龟15金枪鱼21角饺23小蝇25蛾31小麦35粗早链孢霉43酵母44根据细胞色素C的顺序种属差异建立起来的进化树2、一级结构的变异与分子病分子病：由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异，使蛋白质的生物学功能减退或丧失，甚至造成生理功能的变化而引起的疾病，称为分子病。镰刀状红细胞贫血病正常红细胞与镰刀

3、形红细胞的扫描电镜图-链N端氨基酸排列顺序12345678Hb-A（正常人）Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys…Hb-S（患者）Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys…镰刀形红细胞正常红细胞2、空间结构与功能的关系核糖核酸酶的变性与复性一级结构是空间构象的基础牛核糖核酸酶的一级结构二硫键天然状态，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Anfinsen实验肌红蛋白与血红蛋白的结构与功能目录肌红蛋白(Mb)由153个氨基酸残

4、基组成,血红蛋白(Hb)的α亚基有141个氨基酸,β亚基有146个氨基酸残基。MbandHb的两种亚基氨基酸残基数和序列均有变化，但它们的三级结构几乎完全相同。说明肌红蛋白和血红蛋白的α亚基和β亚基都起源于一个共同的祖先。在血红蛋白和肌红蛋白分子中与辅基血红素相连的氨基酸都是组氨酸。说明不同氨基酸序列中只有关键的氨基酸不变才能产生相同的构象，执行相同的功能。这种关键氨基酸通常提供形成蛋白质构象的必要基团。肌红蛋白和血红蛋白的每条链都含一个血红素辅基。血红素由四个吡咯环构成的原卟啉Ⅸ和一个铁离子组成。作为

5、亚铁离子，可形成6个配位键：其中4个与卟啉与环的氮原子连接，第五个与His93相连，第六个与氧可逆结合附近有个His64辅助氧的结合。血红蛋白与氧结合的协同性肌红蛋白与血红蛋白都能与氧结合，但肌红蛋白是单体蛋白而血红蛋白是四聚体蛋白。血红蛋白氧饱和度在溶液中血红蛋白分子上已结合氧的位置数与可结合氧的位置数之比称为饱和度（saturation)。肌红蛋白氧饱和度PO2=13.33kPaPO2=2.67kPaHb释放氧Mb释放氧Mb和Hb的氧合曲线比较Hb的输氧功能Mb的储氧功能血红蛋白与氧结合的分子机制脱

6、氧血红蛋白亚基间的交联键第六节　蛋白质的性质蛋白质两性解离性质和等电点pH=pI净电荷=0pHpI净电荷为负PrCOOHNH3++H++OH-+H++OH-PrCOO-NH2PrCOO-NH3+当蛋白质溶液在某一定pH值时，使某特定蛋白质分子上所带正负电荷相等，成为两性离子，在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值即为该蛋白质的等电点（isoelectricpoint，pI）蛋白质电泳蛋白质在溶液中解离成带电颗粒，在电场中可以向与其电荷相反的电极移动，这种现象称为：电泳不

7、同种类的蛋白质由于等电点的不同，在一个指定pH条件下所带电荷的性质和多少也不相同，加上它们分子量大小、颗粒形状的不同，因此在电场中移动的方向和速度各不相同。根据这一原理可用此方法对蛋白质进行分离和分析。1）圆盘电泳：玻璃管中进行的凝胶电泳。2）平板电泳：铺有凝胶的平板上进行的电泳。+—-+聚丙烯酰胺凝胶电泳既可以作为蛋白质纯度检验方法，也可以纯化、制备蛋白质。PAGE垂直平板电泳示意图低浓度浓缩胶高浓度分离胶聚丙烯酰胺凝胶电泳具有三种物理效应：①浓缩效应②分子筛效应③电荷效应蛋白质胶体性质由于蛋白质分子

8、量很大，在水溶液中形成1-100nm的颗粒，因而具有胶体溶液的特征。可溶性蛋白质分子表面分布着大量极性氨基酸残基，对水有很高的亲和性，通过水合作用在蛋白质颗粒外面形成一层水化层，同时这些颗粒带有电荷，因而蛋白质溶液是相当稳定的亲水胶体。+++++++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