蛋白质结构及理化性质

1. 蛋白质结构及理化性质 蛋白质的结构层次 蛋白质的颜色反应 蛋白质胶体性质 蛋白质变性

2. 蛋白质的结构示例

3. 一 蛋白质的结构层次 • 基本结构单位：氨基酸（相似性）   一级结构：肽链（氨基酸序列）   二级结构：α-螺旋，β-折叠，β-转角，无规卷曲  超二级结构：（αα），（βαβ），（βββ）   结构域：相对独立的三维实体   三级结构：亚基   四级结构：寡聚蛋白质   （自发的熵驱动过程） • 结构单位间的相互作用 肽键、氢键、范德华力、疏水作用、二硫键

5. 一级结构 二级结构

7. 二级结构分析 α-螺旋

8. α-螺旋结构

11. 超二级结构示例（βββ）

12. 四级结构 三级结构

18. 二 蛋白质的理化性质 • 蛋白质是由氨基酸组成的大分子化合物，其理化性质一部分与氨基酸相似，如两性电离、等电点、呈色反应、成盐反应等，也有一部分又不同于氨基酸，如高分子量、胶体性、变性等。

19. （一） 蛋白质的胶体性质 • 1 蛋白质分子量颇大，介于一万到百万之间，故其分子的大小已达到胶粒1～100nm范围之内。球状蛋白质的表面多亲水基团，具有强烈地吸引水分子作用，使蛋白质分子表面常为多层水分子所包围，称水化膜，从而阻止蛋白质颗粒的相互聚集。　　

20. 2 蛋白质是一类大分子的胶体物质，分子量很大，可以达到数百万，甚至千万以上，少数蛋白质己能制成晶态。多数可溶于水，生成胶体溶液。三氯醋酸、鞣酸、醋酸铅、钨酸钠、苦味酸以及多数重金属盐等的水溶液，均能使蛋白质由水溶液中沉淀析出．实验室中往往能利用这些沉淀试剂，尤其常用三氯醋酸由中草药的水浸液中，以制取纯洁的蛋白质．

21. （二） 蛋白质的颜色反应 • 由于组成蛋白质的氨基酸分子中具有不同的基团以及肽键，蛋白质可能产生一些颜色反应，供检识用。

22. 1．蛋白黄反应 蛋白质以浓硝酸处理或共热即显黄色加碱碱化后转为橙黄色，是由于苯环的硝基化反应生成硝基苯衍生物所致．蛋白质的组成中，如果包含苯丙氨酸、色氨酸或酪氨酸均能呈现蛋白黄反应。 • 2．Millon反应 蛋白质遇Millon试剂(金属汞溶于发烟硝酸中加水稀释所成，是亚硝酸汞、硝酸汞，亚硝酸及硝酸的混合溶液．)或共热能呈红色，证明蛋白质分子中有酪氨酸的组成部分．因为酚类化合物特别是对位取代的酚类，遇到含有硝酸汞的亚硝酸溶液，不论在冷或微热的情况下，可产生红色或黄色沉淀，此沉淀能溶于硝酸中生成红色溶液．

23. 3．双缩脲反应 由于蛋白质分子中的许多肽键即酰氨基，当其在碱性水溶液中遇少量硫酸铜溶液时，即显紫色或紫红色． • 4．Hopkins—Cole反应 将含有微量乙醛酸的浓硫酸滴人蛋白质溶液中，能呈显紫色，或者于蛋白质和乙醛酸的混合溶液中，徐徐加入浓硫酸使层集于混液的下面，在二层交界面有紫色环出现．此当由于吲喋衍生物与乙醛酸缩合所产生的颜色反应．蛋白质分子中包含有色氨酸时，能给予正反应

24. 5；苯骈戊三酮(ninhydrin)反应 将蛋白质的中性落液与苯骈戊三酮水溶液(1:400)1—2滴混合并加热放冷后，即产生蓝色，说明蛋白质分子中有α-位氨基存在，参见30页， • 6．重氮化反应 于蛋白质水溶液中加入少量稀碳酸钠溶液使呈碱性反应，再滴加重氮化苯磺酸试剂数滴，如果混液呈显樱红色，说明蛋白质分子中有酪氨酸或色氨酸为其组成部分，生成了偶氮衍生物致能显色

25. 7. 亚硝酸反应 于蛋白质水溶液中加入30%氢氧化钠溶液I毫升及1.25%甲醛溶液1滴和浓盐酸10毫升，10分钟后，再加0.05%亚硝酸钠溶液5—7滴，如果溶液变为紫红色，说明蛋白质分子中有色氨酸存在． • 8．硫的反应 如果蛋白质分子中含有半胱氨酸或蛋氨酸等含硫氨基酸的组成部分，当与碱及醋酸铅共热时，则由于分子中的硫键被分解生成疏离子，遇铅盐即产生黑色硫化铅沉淀．

26. 9．Sakaguchi反应 于中性或微碱性的蛋白质水溶液中加α—萘酚的稀氢氧化钠溶液(0.1克α—萘酚溶解于0.5% NaOH水溶液100毫升中)，混匀后滴加1％次亚氯酸钠溶液数滴(避免过量)，如果出现红色反应，说明蛋白质分子中含有精氨酸的组成部分． • 10．丹酰化反应(Dansyl reaction) 蛋白质或肽类分子中末端氨基酸部分中的氨基在有碳酸氢钠溶液存在的情况下，易与1—二甲氨基萘5—磺酰氯反应生成相应的磺酰胺衍生物，而具有强烈的黄色萤光(在紫外光灯下观察)，虽蛋白质含量少至0.1一0.001mμM时，萤光也易于检识。

27. （三）蛋白质的两性电离和等电点 • 蛋白质颗粒在溶液中所带的电荷，既取决于其分子组成中碱性和酸性氨基酸的含量，又受所处溶液的pH影响。 • 处于等电点的蛋白质颗粒，在电场中并不移动。蛋白质溶液的pH大于等电点，该蛋白质颗粒带负电荷，反之则带正电荷。

28. ■ 環境影響分子的帶電性質

29. - - - 0 0 0 + + + ■等電點與環境pH 的關係： 環 境 pH = 6 凝 聚 等電點 pI = 5 環 境 pH = 4

30. （四）蛋白质的变性 • 天然蛋白质的严密结构在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间结构被破坏，从而导致理化性质改变和生物学活性的丧失，如酶失去催化活力，激素丧失活性称之为蛋白质的变性作用(denaturation)。变性蛋白质只有空间构象的破坏，一般认为蛋白质变性本质是次级键，二硫键的破坏，并不涉及一级结构的变化。　　

32. 变性蛋白质和天然蛋白质最明显的区别是溶解度降低，同时蛋白质的粘度增加，结晶性破坏，生物学活性丧失，易被蛋白酶分解。变性蛋白质和天然蛋白质最明显的区别是溶解度降低，同时蛋白质的粘度增加，结晶性破坏，生物学活性丧失，易被蛋白酶分解。 • 变性并非是不可逆的变化，当变性程度较轻时，如去除变性因素，有的蛋白质仍能恢复或部分恢复其原来的构象及功能，变性的可逆变化称为复性。 • 许多蛋白质变性时被破坏严重，不能恢复，称为不可逆性变性。

33. 引起蛋白质变性的原因 • 物理和化学因素 • 物理因素可以是加热、加压、脱水、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波的作用等； • 化学因素有强酸、强碱、尿素、重金属盐、十二烷基磺酸钠(SDS)等。在临床医学上，变性因素常被应用于消毒及灭菌。反之，注意防止蛋白质变性就能有效地保存蛋白质制剂。　　

34. （五）蛋白质的沉淀 • 蛋白质分子凝聚从溶液中析出的现象称为蛋白质沉淀(precipitation)，变性蛋白质一般易于沉淀，但也可不变性而使蛋白质沉淀，在一定条件下，变性的蛋白质也可不发生沉淀。

35. 1 引起蛋白质沉淀的主要方法 • (一)盐析(Salting Out) • (二)重金属盐沉淀蛋白质 　　 • (三)生物碱试剂以及某些酸类沉淀蛋白质　　 • (四)有机溶剂沉淀蛋白质 • (五)加热凝固 （六）等电点　　

37. 总结 • 点击显示生物化学基础 蛋白质结构、理化性质