4. 无规卷曲( random coil)
? 无规卷曲( 自由回转结构)为没有一定规律的松散肽链的转角结构,约占25%。 ? 对于特定的蛋白质分子而言,其无规卷曲部分的构象则是特异的。
例题:
一蛋白质由a-螺旋和b-折叠结构组成,分子量为240000,肽链外形长为506nm,氨基酸残基平均分子量为120,计算a-螺旋和β-折叠构象所占比率。
1 蛋白质的总氨基酸残基数= 240000/120 = 2000 2 设具有a-螺旋构象的氨基酸残基数为X,则有: 506 = 0.15X + 0.35(2000-X) X = 972 3 a-螺旋构象所占比率= 972/2000 = 48.6%
(三 ) 超二级结构和结构域
? 超二级结构:蛋白质分子中,肽链主链形成的二级结构互相靠近,形成的二级结构聚集体。
? a-螺旋构象的聚集体( a a型)
? a-螺旋和b-折叠构象的聚集体(b a b型) ? b-折叠构象的聚集体(b b b型和b cb型)
(四) 蛋白质的三级结构
? 蛋白质的三级结构:多肽链在二级结构、超二级结构及结构域的基础上,由于侧链基团间的相互作用而进一步盘旋或折叠形成的空间构象。
? 维持蛋白质三级结构的主要作用力:疏水作用力以及离子键、氢键、范德华力、配位键等。
(五)蛋白质的四级结构
①蛋白质的四级结构( quaternary structure)在由多条肽链构成的蛋白质分子中,具有三级结构的蛋白质分子亚单位(亚基) 彼此通过次级键相互连接聚合起来形成的空间构象。(就是指蛋白质分子中亚基的种类、数量以及各个亚基在寡聚蛋白质中的空间排布,亚基间的相互作用与接触部位的布局。)
②亚基(subunit) 就是指参与构成蛋白质四级结构的、每条具有三级结构的多肽链。③维系蛋白质四级结构的是盐键、疏水键、氢键、范氏引力等非共价键。
血红蛋白的变构
当血红蛋白的一个a亚基与氧分子结合以后,可引起其他亚基的构象发生改变,对氧的亲和力增加,从而导致整个分子的氧结合力迅速增高,使血红蛋白的氧饱和曲线呈“S”形。 &变构效应:这种由于蛋白质分子构象改变而导致蛋白质分子功能发生改变的现象称为变构效应(allosteric effect) 。 小结:蛋白质分子的结构层次 一级结构(氨基酸排列顺序) ↓
二级结构(α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲) ↓
超二级结构(二级结构单位的集合) ↓
结构域(在空间上可以明显区分的区域) ↓
三级结构(球状蛋白质中所有原子的空间位置) ↓
四级结构(复合蛋白质的结构特征,亚基的聚集体)
第五节 蛋白质的理化特性
一、两性解离与等电点
? 两性解离:末端羧基、氨基及侧链基团均可解离
? 等电点:调节缓冲液的pH值使蛋白质恰成两性离子,所带正负电荷相等即净电荷为零,则其在电场中不移动,此时溶液的pH值就是该蛋白质的等电点,用pI表示。 ?等电点时特点: (1)净电荷为零
(2)一定离子强度的缓冲液等离子点是蛋白质的特征常数 (3)多数蛋白质在水中等电点偏酸
碱性AA/酸性 AA 等电点
胃蛋白酶 0.2 1.0 血红蛋白 1.7 6.7 细胞色素C 2.9 10.7 菊糖酶 0.34 8.2
(4)导电性、溶解度、黏度及渗透压都最小。
等电沉淀和蛋白电泳:
迁移率与净电荷量、分子大小、分子形状等有关 二.胶体性质
1.蛋白质具有胶体溶液所具有的性质: 布朗运动、丁道尔现象、不能透过半透膜、具有吸附力等
2.使蛋白质形成胶体溶液的两个因素: (1)水膜----通过氢键与水结合
(2)电荷----在非等电点状态下, 带同性电荷蛋白质分子互相排斥。
? 带电的胶体颗粒在电场中可以向电荷相反的电极移动。由于蛋自质在溶液中解离成带电的颗粒,因此在电场中能移动,这种大分子化合物在电场中移动的现象称为电泳。
? 蛋白质电泳的方向、速度主要决定于其所带电荷的正负性、所带电荷的多少以及分子颗粒大小。
? 各种蛋白质的等电点不同.相对分子质量大小,颗粒大小也各不向,在一个指定的PH值溶液中、各种蛋白质所带电荷不同,在电场中移动的方向和速度也各不相同。根据这一原理, 就可以从蛋白质混合液中将各种蛋白质分离开来。因此电泳法通常用于实验室、生产、或临床诊断来分析分离蛋白质混合物或作为蛋白质纯
度鉴定的手段。
3.蛋白质凝胶
? 凝胶作用----蛋白质颗粒周围的水膜是不均匀,使它们以一定的部位结合形成长链。这些长链有彼此结合成为复杂的网状结构的凝胶体。 ? 溶胶----蛋白质作为分散相,水为连续相形成的溶液。 ? 凝胶----蛋白质为连续相,水为分散相形成的网状凝胶体。 ? 凝胶具有胀润作用 ? 分类:(1)可逆性凝胶 (2)不可逆性凝胶 ? 部分破坏水化膜、适当加热和远离等电点 4.蛋白质胶体性质的应用 ? 渗析(透析) ? 超滤
三、蛋白质的沉淀作用
? 沉淀作用----外加一些因素去除蛋白质胶体的稳定因素后,使蛋白质从溶液中析出的作用。
? 沉淀种类:可逆与不可逆 ? 沉淀方法:
(一)沉淀后蛋白质仍能保持生物活性的沉淀方法 1 中性盐( 氯化钠,硫酸铵,硫酸钠等)沉淀--盐析
?盐溶作用:中性盐(如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等)对蛋白质的溶解度有显著的影响,当浓度较低时,中性盐可以增加蛋白质的溶解度,此现象称为盐溶。 ?盐析作用:蛋白质溶液是一种胶体溶液,加入高浓度的中性盐后可以吸去胶体外层的水,减低蛋白质与水的亲和力而使蛋白质沉淀,此作用称盐析;在制备蛋白质上甚为重要。
?分段盐析作用:不向蛋白质盐析时所需的盐浓度不同,因此调节盐浓度,可使混合蛋白质溶液中的几种蛋白质分段析出,这种方法称为分段盐折;如血清中加硫酸铵至50%饱和度,则球蛋白先沉淀析出;继续再加硫酸铵至饱和,则清蛋白(白蛋白)沉淀析出。
?作用机制:中和电荷的同时破坏水化膜; ?优点:保持蛋白质活性
?盐析应用举例:加中性盐沉淀蛋白质(盐析) 2. 有机溶剂沉淀法
?作用机制:破坏水化膜,降低介电常数;
?处理条件:低温操作、沉淀完全后尽快分离;