蛋白质的表征.ppt

关于蛋白质的表征第1页，共34页，星期日，2025年，2月5日第一节蛋白质结构的基本概念蛋白质是一类重要的生物高分子，英文为“Protein‘’，该词从希腊文转化而来，意思是“最原始的”，可见当时人们对蛋白质的认识已有相当的基础。蛋白质有成千上万种，不同的蛋白质具有不同的生物功能。蛋白质是20种α—氨基酸通过酰胺键(肽键)联成的长链分子，这种长链即所谓的肽链。许多蛋白质还包含有非肽链结构的其他组成成分，这种成分称为配基或辅基。作为蛋白质组成成分的氨基酸一共有20种，它们的名称和结构列在表1.1中。为了表达蛋白质和肽结构的需要，每个氨基酸都有相应的符号表示，常用符号通常由氨基酸英文名的三个字母组成。一个蛋白质由上百个甚至上千个氨基酸组成，为了表达的方便，又设计出单字符号。第2页，共34页，星期日，2025年，2月5日除了列出的20种基本氨基酸外，实际上还有几百种不常见的氨基酸参与某些蛋白质的组分，可称为稀有氨基酸；另一些氨基酸出现频率要高些，如羟脯氨酸、甲基组氨酸和甲基赖氨酸、丁—羧基谷氨酸等，但它们是在蛋白质生物合成后转变而来的，因此不计入基本氨基酸之列。第3页，共34页，星期日，2025年，2月5日这是一个链状的结构，经水解后，将肽键断裂，转变成一系列的氨基酸。链中相当于氨基酸的单元结构称为残基。而上述链称为肽链。肽链的氨基一端称为N端或氨基端，羧基一端称为C端或羧基端。习惯上将N端列在左边，C端列在右边。第4页，共34页，星期日，2025年，2月5日从氨基酸的结构看，半胱氨酸的侧链上有巯基(一SH)。巯基的稳定性较差，在碱性pH下易氧化成二硫键。如果一条肽链上的两个半胱氨酸的巯基形成二硫键，肽链形成链内二硫键。假如两条肽链间形成二硫键，就出现由两条肽链组成的蛋白质(如胰岛素)。蛋白质分子有两对以上的二硫键，或者是蛋白质分子有一对二硫键和一个半胱氨酸，二硫键可能有不同的连接方式，于是出现了异构体。异构体的数目因半胱氨酸含量不同而异，但是在天然的蛋白质分子中没有这种异构体，只有一种连接方式。而在重组蛋白质的复性中，可能出现二硫键的错配对。第5页，共34页，星期日，2025年，2月5日一级结构是指肽链中的氨基酸排列序列，二硫键的定位也是一级结构的重要内容。蛋白质的二级结构也可称为构象单元，因为它们是蛋白质复杂的空间构象的基础。一些构象单元的结构不是不可改变的，pH、温度、溶剂极性等环境因素可以影响单元的变化。具有二级结构的肽链在空间走向，形成具有空间三级结构的蛋白质，如所谓球蛋白类，它们几乎都有生物功能和活性，其中有些还能进一步相互作用，形成更高层次的结构。蛋白质之所以有功能，是因为分子表面有可以进一步作用的基团，不同的蛋白质由于分子表面结构不同，可作用的基团分布和组合也不同，这种特定的结构就是各种蛋白质具有不同的功能和活性的分子基础。四级结构可以认为是一些特定三级结构的折叠肽链通过非共价键而形成的大分子体系，也可称为亚基的装配(assembly)。装配是一个非常复杂的过程，它能使各亚基间相互调节，使蛋白质分子的功能更完善。第6页，共34页，星期日，2025年，2月5日蛋白质的分离纯化是研究蛋白质的基础和起点。蛋白质的来源是多样的，主要来自动物、植物的各种组织和微生物，取材要采用含量丰富的器官。抽提蛋白质的第一步是将组织粉碎，破坏细胞，以便于抽提出蛋白质；抽提液的选择也因蛋白质而异。一般用低浓度的缓冲液，有时在从肌肉抽提时也用稀碱，因肌肉中含有乳酸，最后抽提液的pH却是中性的。在提取膜蛋白或包含体内的蛋白质时，还加入(非离子型)表面活性剂或变性剂以增加溶解度。各种细胞中普遍存在各种蛋白水解酶，会导致蛋白质的降解，低温操作和加一些相应蛋白酶抑制剂(如DFP、PCMB、PMSF等)、螯合剂(EDTA等)是有益的。将蛋白质抽提出来后，就要进一步纯化。纯化不外乎两方面：一是将大体积变成小体积；二是把多组分蛋白质只留下单一种的蛋白质。前者有吸附法、超滤法、冻干等。后者有根据蛋白质的分子形状和分子质量大小、电离性质、溶解度和疏水性、生物功能专一性等，常用有各种盐析法、超离心沉降、结晶、电泳、凝胶过滤，离子交换色谱、亲和色谱等。近年来发展的FPLC和HPLC大大促进了许多蛋白质在毫克级的纯化，其量足够用于蛋白质的化学研究。第7页，共34页，星期日，2025年，2月5日第二节蛋白质的纯度蛋白质的纯度是一个重要的指标，尤其在重