第二章 蛋白质第二章 蛋白质

蛋白质是一类生物大分子，是生物体最重要的组成成分，其含量丰富，种类繁多。

蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。

蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。

2.1 2.1 蛋白质的构件分子蛋白质的构件分子

蛋白质构件分子是氨基酸。氨基酸是蛋白质的基本单位。自然界存在的氨基酸有 300 多种，但合成蛋白质的氨基酸只有 20 种，都属于 α-氨基酸，

其中除甘氨酸外，其余都是 L-

α-氨基酸。

COOH|

H2N C H|

R

Amino acid

蛋白质分子中的 20种氨基酸在 DNA 分子中有它们特异的遗传密码相对应，因而也称编码氨基酸（ Coding amino acid ）。新近发现的硒代半胱氨酸（ SeCys ）也是一种编码氨基酸。

稀有氨基酸稀有氨基酸 (( 修饰氨基修饰氨基酸）酸）

在少数蛋白质中分离出一些不常见的氨基酸，通常称为稀有氨基酸 (非编码氨基酸）。

这些氨基酸都是由相应的基本氨基酸衍生而来的。

NH

HO

COOH

4-ôÇ»ù¸¬°±Ëá

H2NCH2CHCH2CH2CHCOOH

OH NH2

5-ôÇ»ùÀµ°±Ëá

NH2

CH3NHCH2CHCH2CH2CHCOOH

6-N-¼×»ùÀµ°±Ëá

HO

I

I

CH2CHCOOH

NH2

3,5-¶þµâÀÒ°±Ëá

非蛋白质氨基酸 也有一些不参与蛋白质的

合成的氨基酸，以游离的状态存在于生物体内，称为非蛋白质氨基酸，如： L- 鸟氨酸、 L-瓜氨酸等。

一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。

2.2 2.2 肽键与肽链肽键与肽链

由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。因为多肽呈链状，所以又称为多肽链。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。

C C N C C N C C N C C N C

CH2 CH CH2 CH2 CH2

COO-

OH CO2H CH2

CONH2OH

CH3

H3N+

O O O OH H H H H

H H H H

Ser Val Tyr Asp Gln

CH3

N-¶Ë C-¶Ë

ëļü

在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序。

通常在多肽链的一端含有一个游离的 - 氨基，称为氨基端或 N-端；在另一端含有一个游离的 - 羧基，称为羧基端或 C-端。

氨基酸的顺序是从 N- 端的氨基酸残基开始，以 C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。如上述五肽可表示为： Ser-Val-Tyr-Asp-Gln

四肽的结构四肽的结构

2.3 2.3 蛋白质的一级结构蛋白质的一级结构

蛋白质的一级结构(Primary structure) ：

多肽链上的氨基酸的种类、数目及氨基酸的排列顺序，

蛋白质一级结构的测定蛋白质一级结构的测定

蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从 1953 年 F.Sanger 测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经有上千种不同蛋白质的一级结构被测定。

1 ，样品必需纯（ >97% 以上）；2 ，知道蛋白质的分子量；3 ，知道蛋白质由几个亚基组成；4 ，测定蛋白质的氨基酸组成；并根据分子量计算每种氨基酸的个数。

5 ，测定水解液中的氨量，计算酰胺的含量。

1. 测定蛋白质的一级结构的要求

2.2. 测定步骤测定步骤

(1)多肽链的拆分。由多条多肽链组成的蛋白质分子，必须先进行拆分。

蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

几条多肽链借助非共价键连接在一起，称为寡聚蛋白质，如，血红蛋白为四聚体，烯醇化酶为二聚体；可用 8mol/L 尿素或 6mol/L 盐酸胍处理，即可分开多肽链 (亚基 ).

几条多肽链通过二硫键交联在一起。可在 8mol/L 尿素或 6mol/L 盐酸胍存在下，用过量的 - 巯基乙醇处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，以防止它重新被氧化。

蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

通过加入盐酸胍方法解离多肽链之间的非共价力；应用过甲酸氧化法或巯基还原法拆分多肽链间的二硫键。

蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

-OOC CHCH2 SH

NH3+

CH2CNH2

O

-OOC CHCH2 S

NH3+

巯基（

巯基（-SH

-SH

）的保护

）的保护

ICH2CNH2

O

(2).测定蛋白质分子中多肽链的数目。通过测定末端氨基酸残基的摩尔数与蛋白质分子量之间的关系，即可确定多肽链的数目。

蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

(3) 测定每条多肽链的氨基酸组成，并计算出氨基酸成分的分子比；

蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

多肽链端基氨基酸分为两类： N- 端氨基酸 (amino-terminal) 和 C- 端氨基酸。

在肽链氨基酸顺序分析中，最重要的是N- 端氨基酸分析法。

(4)分析多肽链的N-末端和C-末端。蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

Sanger 法。 2,4- 二硝基氟苯在碱性条件下，能够与肽链 N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生物（ DNP ）。

在酸性条件下水解，得到黄色 DNP- 氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的 DNP- 氨基酸可以用色谱法进行鉴定。

末端基氨基酸测定

末端基氨基酸测定

二硝基氟苯（二硝基氟苯（ DNFBDNFB ）法）法

O2N F

NO2

+ H2N CH C

R O

HN CH C

R O

O2N

NO2

H+

H2OO2N

NO2

HN CH C

R O

OH + °±»ùËá

DNFB N-¶Ë°±»ùËá DNPÑÜÉúÎï

DNP-°±»ùËá

-HF

在碱性条件下，丹磺酰氯（二甲氨基萘磺酰氯）可以与 N-端氨基酸的游离氨基作用，得到丹磺酰 -氨基酸。

此法的优点是丹磺酰 -氨基酸有很强的荧光性质，检测灵敏度可以达到 110-9mol 。

末端基氨基酸测定

末端基氨基酸测定

丹磺酰氯法丹磺酰氯法

N(CH3)2

SO2Cl

H2N CH C

R O

HN CH C

R O

SO2

N(CH3)2

+

Ë®½â

N(CH3)2

SO2 HN CH C

R O

OH

+ °±»ùËá

µ¤»Çõ£ÂÈ

¶àëÄN-¶Ë

µ¤»Çõ£N-¶Ë°±»ùËá

µ¤»Çõ£°±»ùËá

-HCl

此法是多肽链 C-端氨基酸分析法。多肽与肼在无水条件下加热， C-端氨基酸即从肽链上解离出来，其余的氨基酸则变成肼化物。肼化物能够与苯甲醛缩合成不溶于水的物质而与 C-端氨基酸分离。

末端基氨基酸测定

末端基氨基酸测定

肼解法肼解法

H2N CH C

R O

HN CH C

R O ORn

CCHHN OH

n-1

N-¶Ë°±»ùËá C-¶Ë°±»ùËá

ORn

CCHH2N OHH2N CH C

R O

NHNH2 +H

+

NH2NH2

°±»ùËáõ£ë C-¶Ë°±»ùËá

(5)将多肽链断裂成多个肽段，可采用两种或多种不同的断裂方法将多肽样品断裂成两套或多套肽段或肽碎片，并将其分离开来。

蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

酶解法 :胰蛋白酶，糜蛋白酶，胃蛋白酶，嗜热菌蛋白酶，羧肽酶和氨肽酶多

肽链的选择性降解

多肽链的选择性降解

NH CH C

O

R4

NH CH C

O

R3

NH CH C

O

R2

NH CH C

O

R1

Trypsin ： R1= 赖氨酸 Lys和精氨酸 Arg侧链（专一性较强，水解速度快）。

NH CH C

O

R4

NH CH C

O

R3

NH CH C

O

R2

NH CH C

O

R1

肽链水解位点

胰蛋白酶

或胰凝乳蛋白酶（ Chymotrypsin ）： R1=苯丙氨酸 Phe, 色氨酸 Trp, 酪氨酸 Tyr; 亮氨酸 Leu，蛋氨酸 Met 和组氨酸 His水解稍慢。

NH CH C

O

R4

NH CH C

O

R3

NH CH C

O

R2

NH CH C

O

R1

肽链水解位点

糜蛋白酶

Pepsin ： R1=苯丙氨酸 Phe,色氨酸 Trp, 酪氨酸 Tyr; 亮氨酸 Leu以及其它疏水性氨基酸水解速度较快。

NH CH C

O

R4

NH CH C

O

R3

NH CH C

O

R2

NH CH C

O

R1

肽链水解位点

胃蛋白酶

化学法： (Cyanogen bromide) 溴化氰水解法，它能选择 性地切割由甲硫氨酸的羧

基所形成的肽键。多肽链的选择性降解

多肽链的选择性降解

CH3 S

CH2

CH2

CHNH C NH CH C

O OR

+ Br C+

NBr

-

CH3 S+

CH2

CH2

CHNH C NH CH C

O OR

C N

CH3 S C N CH2

CHNH C NH CH C

O ORCH2

+

H2O

+

CH2

CHNH C

OCH2

O H3N+

CH C

OR

¸

(6) 测定每个肽段的氨基酸顺序。蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

Edman （苯异硫氰酸酯法）氨基酸顺 序分析法实际上也是一种 N- 端分析法。此法的特点是能够不断重复循环，将肽链 N- 端氨基酸残基逐一进行标记和解离。

(7)确定肽段在多肽链中的次序。 利用两套或多套肽段的氨基酸顺序彼此间的交错重叠，拼凑出整条多肽链的氨基酸顺序。

蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

(8)确定原多肽链中二硫键的位置。蛋白质一级结构的测定

蛋白质一级结构的测定

一般采用胃蛋白酶处理没有断开二硫键的多肽链，

再利用双向电泳技术分离出各个肽段，用过甲酸处理后，将每个肽段进行组成及顺序分析，

然后同其它方法分析的肽段进行比较，确定二硫键的位置。

二硫键位置的确定

二硫键位置的确定

2.4 蛋白质的高级结构

2.4.1 肽单位平面结构和二面角

N 端

C 端肽单位 肽单位

NH2 CH

C

R

NH

CH

C

R

O O

NH

CH

C

O

R

NH CH

C

R

NH

CH

R

O

COOH

肽单位： 主肽链中的重复单位

肽键平面—由于肽键的双键性质，使得形成肽键的 N 、 C 原子以及它们相连的四个原子形成一个平面，这个平面就叫肽键平面。

C N

O

H

C

C

形成的原因：

p －共轭，肽键不能自由旋转

结果：形成刚性平面

CO

N C N+

O-

C NC

O

H

C

二面角二面角

2.4.2. 蛋白质结构层次

一级结构 一级结构

二级结构二级结构 超二级结构 结构域

三级结构三级结构

四级结构四级结构

蛋白质的二级结构是指肽链的主链在空间的排列 , 或规则的几何走向、旋转及折叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。

主要有 - 螺旋、 - 折叠、 - 转角、

此外还有 - 发夹、无规卷曲等。

2.4.3 蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构

（（ 11 ）） -- 螺旋螺旋 -helix-helix

在 -螺旋中肽平面的键长和键角一定；肽键的原子排列呈反式构型；相邻的肽平面构成两面角；

多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为 0.54nm,含 3.6 个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为 0.15nm;

肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的 -CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的 -NH 基形成氢键（包含 13个原子）。

蛋白质分子为右手 -螺旋。

（（ 11 ）） -- 螺旋螺旋

-- 螺旋螺旋

表 几种螺旋结构参数

结构类型 残基 / 圈 1 个氢键环的原子数 每个残基高度（ nm ） Φ Ψ

310 螺旋 3.0 10 0.2 -49 -26

α- 螺旋 3.6 13 0.15 -57 -47

（ 3.613 螺旋）

β- 螺旋 4.4 16 0.12 -57 -70

（ 4.416 螺旋）

角角蛋蛋白白分分子子

（（ 22 ）） -- 折折叠叠

-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿桩折叠构象

在 -折叠中， -碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的 R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为 0.35nm ；

-pleated sheet-pleated sheet

-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。

-折叠有两种类型。一种为平行式（Φ为 -119°，Ψ为 +113 ° ），即所有肽链的 N-端都在同一边。另一种为反平行式（Φ为 -139 ° ，Ψ为 +135 ° ） ，即相邻两条肽链的方向相反。

（（ 22 ）） -- 折折叠叠

丝蛋白的丝蛋白的结构结构

丝蛋白是由伸展的肽链沿纤维轴平行排列成反向 -折叠结构。分子中不含 -螺旋。丝蛋白的肽链通常是由多个六肽单元重复而成。这六肽的氨基酸顺序为：

- （ Gly-Ser-Gly-Ala-Gly-Ala ） n-

（（ 33 ）） -- 转转角角

-turn-turn在 -转角部分，由四个氨基酸残基组成 ;

弯曲处的第一个氨基酸残基的 -C=O 和第四个残基的 – N-H 之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构。

这类结构主要存在于球状蛋白分子中。

蛋白质 - 转角

(4)(4) 胶原蛋白的三股螺旋胶原蛋白的三股螺旋胶原蛋白或称胶原 (collagen) 是很多脊椎动物和无脊椎动物体内含量最丰富的蛋白质，它也属于结构蛋白质，使骨、腱、软骨和皮肤具有机械强度。胶原蛋白至少包括四种类型，称胶原蛋白 I、 H、HI和 IV。

胶原蛋白的基本单位是原胶原蛋白，它是由三条多肽链互相缠绕形成右手螺旋结构，其中每条肽链是左手螺旋。单链本身无法稳定，依赖三股螺旋形式才能稳定。其一级结构中 96% 为 Gly-Pro-Hrp序列出现，

胶胶原原蛋蛋白白的的结结构构

超二级结构 ( 相邻二级结构单元 相互作用形成的聚合体 )

(αα) (βχβ)(βαβαβ)

（ Β迂回） （回形结构）

结构域 ( 蛋白质分子中在空间相对独立的三维实体。 )

丙酮酸激酶结构域 4 羧肽酶 腺苷酸激酶

(a) (b)

丙糖磷酸异构酶 乳酸脱氢酶结构域 1

黄素蛋白

2.4.4 2.4.4 蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构

蛋白质的三级结构 (Tertiary Structure)是指在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。

维系这种特定结构的力主要有氢键、疏水键、离子键和范德华力等。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用。

肌 红 蛋 白肌 红 蛋 白

2.4.5 2.4.5 蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构蛋白质的四级结构 (Quaternary Structure) 是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。

这种蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位 (Subunit) ，它一般由一条肽链构成，无生理活性；

维持亚基之间的化学键主要是疏水力。由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；

几种蛋白质四级结构中的亚基组成

四四级级结结构构的的结结构构模模型型

两个亚基的结构两个亚基的结构

血红蛋白的结构模型

2.4.6. 2.4.6. 稳定蛋白质构象的作用力稳定蛋白质构象的作用力

蛋白质分子中的化学键

1)1) 离子键离子键 生物大分子表面的带电基团可以与药物或底物分子的带电基团形成离子键。这种键可以解离。

2)2) 氢键氢键

氢键的形成 氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电引力所形成，是一种特殊形式的偶极—偶极键。它是质子给予体 X-H 和质子接受体 Y之间的一种特殊类型的相互作用。

氢键的大小和方向 氢键的键能比共价键弱，比范德华力强，在生物体系中为 8.4～ 33.4kj/mol(2-8kcal/mol) 。键长为 0.25～ 0.31nm ，比共价键短。氢键的方向用键角表示，是指 X—H 与 H…Y之间的夹角，一般为 180～ 250 。

3)3) 范德华力范德华力

这是一种普遍存在的作用力，是一个原子的原子核吸引另一个原子外围电子所产生的作用力。它是一种比较弱的、非特异性的作用力。

这种作用力非常依赖原子间的距离，当相互靠近到大约 0.4～ 0.6nm(4～ 6A)时，这种力就表现出较大的集合性质。

范德华力包括引力和排斥力，其中作用势能与1/R6成正比的三种作用力（静电力、诱导力和色散力）通称为范德华引力。

4)4) 疏水作用疏水作用 疏水作用是指极性基团间的静电力和氢键使极性基团倾向于聚集在一起，因而排斥疏水基团，使疏水基团相互聚集所产生的能量效应和熵效应。

蛋白质和酶的表面通常具有极性链或区域，这是由构成它们的氨基酸侧链上的烷基链或苯环在空间上相互接近时形成的。

高分子的蛋白质可形成分子内疏水链、疏水腔或疏水缝隙，可以稳定生物大分子的高级结构。

2.5 蛋白质结构与功能的关系

2.5.1 一级结构与功能的关系

（ 1 ）同源蛋白质一级结构差异与分子进化

同源蛋白：不同生物中具有同一功能的蛋白质。它们的特点是其一级结构中，与功能直接相关的残基相同，而其它残基有差异，这些残基是可以改变的，这种变化往往与生物进化有关。

1 ）胰岛素 胰岛素（ Insulin ）的种属差异十分明显。从不同哺乳动物胰脏分离的胰岛素一级结构不同，但具有同样的降低血糖的功能。胰岛素由 51 个氨基酸组成，有 A 、B 两条多肽链。

Cytc 与进化（与人比较）生 物 残基改变数 生 物 残基改变数 生 物 残基改变数黑猩猩 0 狗 11 狗鱼 23

恒河猴 1 骡 11 蛾 31

兔 9 马 12 小麦 35

袋鼠 10 鸡、火鸡 13 面包霉 43

鲸 10 响尾蛇 14 酵母 44

牛、猪、羊 10 韧齿龟 15

2 ）细胞色素 C （ Cytochrome ， Cyt)

细胞色素 C 的进化系统树

（ 2 ）同种蛋白质一级结构差异与分子病 同种生物来源的一种蛋白质，有时

存在多种形式，他们的氨基酸序列差异往往很细微，通常只有一二个氨基酸残基的差别，但可能引起功能的明显变化，有时甚至可能引起疾病的发生，

如分子病。

正常血红细胞 镰刀型血红细胞

镰刀型贫血病：就是由于血红蛋白 - 链上第六位的谷

氨酸被缬氨酸代替，使得血红蛋白分子在氧分压低的情况下容易聚合，形成杆状多聚体，致使红细胞由正常的圆盘状成为镰刀状，血液流动受到阻碍。这种由于遗传突变引起的蛋白质分子一级结构发生改变而产生的疾病。

2.5.2 高级结构与功能的关系 1.1. 蛋白质的变性蛋白质的变性 2. 2. 蛋白质的变构效应蛋白质的变构效应 3.3. 分子识别分子识别

某些物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状态，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧失。这种现象称为蛋白质的变性。 (denaturation) 。

1. 1. 蛋白质的变性蛋白质的变性

变性蛋白质通常都是固体状态物质，不溶于水和其它溶剂，也不可能恢复原有蛋白质所具有的性质。所以，蛋白质的变性通常都伴随着不可逆沉淀。

引起变性的主要因素是热、紫外光、激烈的搅拌以及强酸和强碱等。

2. 2. 蛋白质的变构效应蛋白质的变构效应

蛋白质分子在发挥功能时，由于分子间的蛋白质分子在发挥功能时，由于分子间的相互作用，可导致蛋白质分子构象发生变化，相互作用，可导致蛋白质分子构象发生变化，这种结构的可变性是蛋白质分子发挥生物学功这种结构的可变性是蛋白质分子发挥生物学功能的重要基础。变构蛋白一般都属于寡聚蛋白能的重要基础。变构蛋白一般都属于寡聚蛋白质。下面以血红蛋白为例进行介绍。质。下面以血红蛋白为例进行介绍。 首先看一下它的结构，将首先看一下它的结构，将 血红蛋白与肌红蛋血红蛋白与肌红蛋白的结构进行一下比较。白的结构进行一下比较。

血红素血红素

血血红红素素在在蛋蛋白白中中的的位位置置

在动物体内血红蛋白与肌红蛋白都能与氧结合。由于结构组成不同，与氧结合形式不同，所以，执行的功能也有所不同。

血红蛋白与肌红蛋白结构的比较 ：血红蛋白与肌红蛋白结构的比较 ：

血红蛋白是脊椎动物红细胞主要组成部分，它的主要功能是运输氧和二氧化碳。

血红蛋白中，血红素 Fe 原子的第六配价键可以与不同的分子结合：无氧存在时，与水结合，生成去氧血红蛋白 (Hb) ；有氧存在时，能够与氧结合形成氧合血红蛋白 (HbO2) 。

血红蛋白与氧的结合不牢固，容易离解。 HbO2 的形成和离解受氧的分压和 pH等因素的影响，氧的分压和 pH较高时，有利于血红蛋白与氧的结合，反之，则有利于离解。

脱氧血红蛋白亚 基间的交联键

亚基构象和四级结构的变化

（脱氧）（氧合）

血红蛋白四级结构的滑动变化

血红蛋白结构

脱氧血红蛋白

氧合血红蛋白

血红素 Fe2+

的变化

2,3- 二磷酸甘油酸（ 2 ， 3-BPG ）的作用

3. 分子识别 分子识别（ Molecular recognitio

n ）是指蛋白质与蛋白质、核酸、脂等分子之间特异性的辨认，对机体完成许多过程至关重要，如抗原 - 抗体、酶 -底物的特异性结合、基因表达的调控等。

蛋白质对特异 蛋白质对特异 DNA DNA 序列的识别序列的识别

蛋白与 蛋白与 DNA DNA 的结合大多发生在 的结合大多发生在 DNADNA 双螺旋的大双螺旋的大沟特异结合主要靠沟特异结合主要靠氢键的结合；氢键的结合；

不同碱基对暴不同碱基对暴露的基团不同，蛋露的基团不同，蛋白藉此识别碱基对。白藉此识别碱基对。

与 DNA碱基形成氢键的氨基酸残基有天冬酰胺、谷酰胺、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸。

碱基与氨基酸之间的作用一般 没有固定的 搭配模式。

锌指（锌指（ zinc fingerzinc finger ））

一小组保守的氨基酸与一锌离子结合起来，形成一小组保守的氨基酸与一锌离子结合起来，形成蛋白质中一相 对独立的结构域。蛋白质中一相 对独立的结构域。

11 ）锌指蛋白）锌指蛋白

通常由一系列 锌指组通常由一系列 锌指组成。单个锌指的共有序成。单个锌指的共有序列为：列为：CysCys-X2-4--X2-4-CysCys--X3-Phe-X3-Phe-X5-Leu-X2-X5-Leu-X2-HisHis-X3--X3-HisHis

也称也称半胱半胱 2 / 2 / 组组 2 2 锌指锌指。。

锌指与锌指与 DNA DNA 的结合的结合

C C 端形成端形成 α-α- 螺旋，插螺旋，插入大沟与 入大沟与 DNA DNA 结合，结合，N N 端形成端形成 β-β- 折叠；折叠；

22 ）螺旋）螺旋 -- 转角转角 -- 螺旋（螺旋（ Helix-turn-helixHelix-turn-helix ））

基本组成：基本组成：两个两个 α-α- 螺旋螺旋被一个被一个 β-β- 转转角隔开。角隔开。

含有此的蛋白质称为螺旋含有此的蛋白质称为螺旋 -- 转角转角 --螺旋蛋白（螺旋蛋白（ HTH HTH 蛋白）。蛋白）。

33 ）螺旋）螺旋 -- 环环 -- 螺旋（螺旋（ helix-loop-helixhelix-loop-helix ））含有此的蛋白质称为螺旋含有此的蛋白质称为螺旋 -- 环环 -- 螺旋蛋白（螺旋蛋白（ HLH HLH 蛋白）。蛋白）。

共同结构特点：

两个双亲性 α-螺旋中间为一联结区分开；亚基的聚合通过疏水基的作用完成。

44 ）亮氨酸拉链（）亮氨酸拉链（ leucine zipperleucine zipper ））

α-α- 螺旋一侧集中了许螺旋一侧集中了许多疏水氨基酸，其中多疏水氨基酸，其中亮氨酸以一定 频率频亮氨酸以一定 频率频繁出现（约每繁出现（约每 77 个氨个氨基酸一个）， 直线排基酸一个）， 直线排列于螺旋的的一侧；列于螺旋的的一侧；

不同亚基间亮氨酸的不同亚基间亮氨酸的作用使蛋白形成二聚作用使蛋白形成二聚体。体。

两个拉链蛋白的二聚体形成 Y 形，两个 α- 螺旋相互缠绕成螺旋的螺旋（ coiled coil ）。

碱性区域插入碱性区域插入 DNADNA大沟，与大沟，与 DNADNA 结合。结合。

亮氨酸拉链蛋亮氨酸拉链蛋白可形成同二白可形成同二聚体或异二聚聚体或异二聚体，不同亚基体，不同亚基的组合可产生的组合可产生大量不同的调大量不同的调控蛋白。控蛋白。

2.6 2.6 蛋白质的性质蛋白质的性质蛋白质与氨基酸一样，能够发生两性离解，也有等电点。在等电点时 (Isoelectric point pI) ，蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。

在不同的 pH环境下，蛋白质的电学性质不同。在等电点以上的任何 pH溶液中，蛋白质粒子带负电荷，在电场中向正极移动；在低于等电点的任一 pH溶液中，蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动。这种现象称为蛋白质电泳 (Electrophoresis) 。

（（11

）蛋白质的两性离解和电泳现象

）蛋白质的两性离解和电泳现象

电泳电泳蛋白质在等电点 pH 条件下，不发生电泳现象。利用蛋白质的电泳现象，可以将蛋白质进行分离纯化。

由于蛋白质的分子量很大，它在水中能够形成胶体溶液。蛋白质溶液具有胶体溶液的典型性质，如丁达尔现象、布郎运动等。

由于胶体溶液中的蛋白质不能通过半透膜，因此可以应用透析法将非蛋白的小分子杂质除去。

（（22

）蛋白质的胶体性质

）蛋白质的胶体性质

蛋白质胶体溶液的稳定性与它的分子量大小、所带的电荷和水化作用有关。

改变溶液的条件，将影响蛋白质的溶解性质

在适当的条件下，蛋白质能够从溶液中沉淀出来。

（（33

）蛋白质的沉淀作用

）蛋白质的沉淀作用

在温和条件下，通过改变溶液的 pH 或电荷状况，使蛋白质从胶体溶液中沉淀分离。

在沉淀过程中，结构和性质都没有发生变化，在适当的条件下，可以重新溶解形成溶液，所以这种沉淀又称为非变性沉淀。

可逆沉淀是分离和纯化蛋白质的基本方法，如等电点沉淀法、盐析法和有机溶剂沉淀法等。

（（33

）蛋白质的沉淀作用

）蛋白质的沉淀作用

可逆沉淀可逆沉淀

在强烈沉淀条件下，不仅破坏了蛋白质胶体溶液的稳定性，而且也破坏了蛋白质的结构和性质，产生的蛋白质沉淀不可能再重新溶解于水。

由于沉淀过程发生了蛋白质的结构和性质的变化，所以又称为变性沉淀。

如加热沉淀、强酸碱沉淀、重金属盐沉淀和生物碱沉淀等都属于不可逆沉淀。

（（33

）蛋白质的沉淀作用

）蛋白质的沉淀作用

不可逆沉淀不可逆沉淀

大部分蛋白质均含有带芳香环的苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。

这三种氨基酸的在 280nm 附近有最大吸收。因此，大多数蛋白质在 280nm 附近显示强的吸收。

利用这个性质，可以对蛋白质进行定性鉴定。

（（55

）蛋白质的紫外吸收

）蛋白质的紫外吸收

1.溶解度不同：等电点，有机溶剂，盐析

2.7 蛋白质的分离纯化

2.电荷不同：离子交换（纤维素） , 电泳，

配对离子

+

纤维素 带电基团

+++

蛋白质 平衡离子

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳法分离人血清蛋白质

离心，透析，凝胶过滤（凝胶结构为 立体网状，蛋白质分子量大的先被分出，小的后被分出）

3. 分子形状大小不同

大 小

区带超离心技术

亲和层析

酶联免疫吸附

（ ELISA ）