现代动物生物化学.docx

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现代动物生物化学

现代动物生物化学

第一讲蛋白质化学

一、蛋白质的一级结构

（一）、蛋白质的构件分子

20种氨基酸都属于α-氨基酸，按侧链的极性和有无电荷分为非极性侧连氨基酸、不带电荷的极性侧连氨基酸、带电荷的极性侧连氨基酸。

含特异遗传密码，也称编码氨基酸。

非编码氨基酸是在蛋白质合成后或合成过程中由相应的氨基酸残基经修饰而成的。

（二）、肽键与肽链

蛋白质是由构件分子氨基酸通过肽键连接而成的多聚生物大分子多肽。

肽键—CO—NH—（酰胺键）

水解肽键的酶有内切酶和外切酶两类，内切酶对氨基酸的种类有选择性；而外切酶对氨基酸的种类无选择性。

10个以下的肽称寡肽，10个以上的肽称多肽。

一条多肽链有一个C末端和一个N末端。

二硫键是蛋白质结构中常见的一种共价键。

多肽与蛋白质的区分通常以50-100个氨基酸为界，但并非绝对。

（三）、蛋白质一级结构的内容——测定方法与原理

蛋白质一级结构的测定是蛋白质高级结构和酶活性部位研究的前提。

一级结构测定的基本战略是用两套断链方法分别将纯化的蛋白质肽链裂解成肽段，再将各个肽段分离纯化，并测定每个肽段的顺序，然后比较两套肽段氨基酸顺序以排定蛋白质一级结构。

1、一级结构测定前的准备

1）蛋白质的纯化纯度必须达到98%以上。

蛋白质常用的纯化方法有SDS-PAGE，高效液相层析（HPLC）。

纯度的鉴定常用电泳和层析法

2）、蛋白质分子量的测定

常用凝胶过滤、SDS-PAGE、超速离心、毛细管电泳、质谱等。

3）、蛋白质多肽链数目和大小的测定

用还原性SDS-PAGE分析，若分子量变小，则说明此蛋白质由2条以上多肽链组成，然后将每条多肽链分离出来，分别测定其一级结构。

4）、封闭自由巯基

游离的巯基必须封闭，否则在纯化肽段时易氧化为多种产物。

常用碘代乙酸烷化法。

5）、去除N末端封闭的基团

N-末端有时会被封闭，应用相应的方法除去N-末端封闭基团。

2、氨基酸组成的测定

1）、蛋白质的水解

将蛋白质水解成游离的氨基酸，水解的方法有酸水解、碱水解和酶水解。

常用的是酶水解。

酸水解色氨酸全部破坏，应添加巯基乙醇作保护剂。

2）、氨基酸的组成

经典的氨基酸组成分析法是茚三酮法。

用自动氨基酸分析仪经离子交换层析相继分离，各种氨基酸与茚三酮反应形成紫色化合物，然后在570nm及440nm波长测定光吸收，计算出氨基酸的含量。

3．链的拆离与纯化

由几条肽链组成的蛋白质，须将不同的蛋白质肽链拆开，并分离纯化。

1）、二硫键的拆开

氧化法：

过甲酸

还原法：

巯基乙醇、巯基乙酸等

2）、共价键的拆开

I）、改变pH值：

蛋白质解离的临界pH值为3-4、9-10。

II）、强变性剂：

尿素和盐酸胍与巯基乙醇共用。

3）、肽链的分离纯化

4．末端氨基酸的测定

测定末端氨基酸可确定蛋白质分子中多肽链的数目。

1）、N-末端的测定

常用2、4-二硝基氟苯（DNFB）法、二甲基氨基萘磺酰氯（DNS-Cl）法、异硫氰酸苯酯（PTH）法等。

2）、C-末端的测定

常用的方法有：

肼解法、羧肽酶法、还原氨基醇法等。

5．肽链的专一性裂解与肽段的分离纯化

1）、肽链的专一性裂解

化学裂解法：

专一性化学试剂：

溴化氰裂解法；酸水解；碱水解

酶水解法：

胰蛋白酶，胰凝乳蛋白酶，胃蛋白酶等，每一种酶都有一个专一的切点。

2）肽段的分离纯化

可用层析和电泳的方法分离提纯。

6．肽段氨基酸排列顺序的测定

常用化学法：

Edman降解法；蛋白质序列测定仪可自动检测氨基酸的性质、含量和氨基酸序列。

7．蛋白质一级结构的建立

氨基酸排列顺序测定出来以后，将小肽段重新构成大肽段或蛋白质的一级结构。

1）肽段重叠：

将断裂的许多肽段的氨基酸按顺序排列，最后用重叠的方法确定整个多肽或蛋白质的氨基酸排列顺序。

原则：

将一段一段小肽按一定顺序排列，将各个样品中相同的氨基酸残基位置对准重叠排列。

2）二硫键位置的确定：

将完整的蛋白质分子不经任何处理，直接用酶或酸水解，用凝胶过滤或离子交换层析等方法及二硫键鉴定的显色反应，分离检出其中含有二硫键的肽段，将肽的二硫键拆开，分别测定两个肽段的顺序，将两个肽的结构与已测定的蛋白质一级结构进行比较，找出相应的二硫键位置。

A-1AF

A-2AFGR

B-1GRLY

B-2LYKW

A-3KW

B-3WHS

A-4HS

AFGRLYKWHS

二、蛋白质一级结构与功能的关系

（一）同源蛋白质一级结构差异与分子进化

同源蛋白质：

在不同生物种属中执行同一功能的蛋白质。

不同生物体的同源蛋白质一级结构在氨基酸组成和顺序上不同，存在种属差异。

同源蛋白质一级结构的差异可反映种属间的亲缘关系，但不影响其生物学功能。

1．胰岛素

不同种属哺乳动物胰岛素的功能相同，但其一级结构不同。

胰岛素由A、B两条链组成，不同种属动物A链第8、9、10三个氨基酸残基和B链C-末端第30个氨基酸残基有差别，这4个氨基酸残基对胰岛素的生物活性不起决定性作用。

胰岛素结构中有20个氨基酸保持不变，是胰岛素生物活性所必需的。

2．细胞色素C

带有一个血红素辅基的一条多肽链。

不同动物细胞色素C氨基酸除了不变的残基外，还有相当一部分是不同的，不同动物间差异有所不同，有些差异很小，有些差异很大。

在细胞色素C不变的氨基酸残基中，有些位置的残基对所有生物都是不变的，这些残基称保守残基。

3．肌红蛋白

由一个血红素辅基和一条153个氨基酸残基的多肽链组成。

不同动物肌红蛋白的氨基酸组成和排列顺序相似，但不同。

4．血红蛋白

由珠蛋白和亚铁血红素组成。

不同动物血红蛋白α-链和β-链结构不同，但有些有高度的相似性，如人与抹香鲸。

5．α-乳清蛋白和溶菌酶

α-乳清蛋白由123个氨基酸组成，溶菌酶由129个氨基酸组成，两者多肽链的数目、氨基酸数目、链内二硫键的位置和数目相似，为同源蛋白质，但两者的功能不同。

（二）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，有时存在两种或两种以上形式，它们的氨基酸序列差异很细微，通常只有一二个氨基酸残基的差别。

这种细微的差别在某些情况下可引起功能的明显变化，有时甚至引发疾病，如分子病。

分子病是由构成生物体基本物质分子一级结构发生变异而引起的疾病，这种变异来源于基因的突变。

基因突变的类型：

（1）误义突变：

由于碱基突变使某一氨基酸的密码子变成另一氨基酸的密码子。

（2）无义突变：

基因中某一氨基酸密码子变为终止密码子，使多肽链合成提前终止。

（3）移码突变：

基因中碱基缺失或插入，造成这一位置以后一系列或部分编码发生移位错误。

血红蛋白基因突变可导致血红蛋白一级结构改变而产生异常血红蛋白，引起血红蛋白病。

如镰刀状贫血病，β-链N-末端第6位谷氨酸被缬氨酸取代，使红细胞的形状变成镰刀型而引起溶血。

（三）活性肽一级结构与功能

活性肽是一类分子量小于6000，构象松散，具有多种生物功能的小肽，其主要功能是传递信息，调节代谢和协调器官功能。

包括多肽激素、组织激肽、神经肽等，其一级结构的改变可使活性升高、降低或消失。

根据这一特点，可对其结构进行改造或人工合成。

三、蛋白质分子构象

蛋白质分子构象又称高级结构或空间结构指蛋白质分子中所有原子在三维空间的分布。

为研究方便将蛋白的结构划分为不同的层次，分为一级结构和空间结构，空间结构又分为二级结构、超二级结构、结构域、三级结构和四级结构。

（一）主链构象

1．α-螺旋

（1）多肽链以α-碳原子为转折点，以肽链平面为单位，通过两侧结合键的旋转，形成稳定的右手螺旋；

（2）每圈螺旋有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm，每个氨基酸残基围绕螺旋中心轴旋转100o，上升0.15nm；

（3）相邻两个螺旋之间形成链内氢键，其方向与螺旋轴平行，氢键由第1个氨基酸残基N原子上的H与其后第4个氨基酸残基羰基的O原子之间形成。

（4）各氨基酸残基测链R基团均伸向螺旋外侧；

（5）α-螺旋有左手和右手两种，天然蛋白质绝大多数为右手螺旋。

2．β-折叠

存在于大量丝蛋白和β-角蛋白中。

有两条或多条伸展的肽链借助链间氢键形成的折叠片层结构，氢键与链垂直，-碳原子处于折叠角上，侧链交替出现在片层结构的上下方，并与片层垂直。

有顺式平行、反式平行或顺反平行交替。

3．β-转角

多肽链180o回折形成的特殊结构，由4个氨基酸残基组成，第1和第4之间形成氢键。

4．发夹结构

伸展的多肽链弯曲、彼此靠近并呈反向平行的发夹状结构。

5．Ω环

由6-16个氨基酸残基卷曲形成的Ω型结构。

6．无规则卷曲

主链形成没有规则的卷曲。

7．三股螺旋

由三条左手螺旋的多肽链相互缠绕形成右手三股螺旋。

（二）侧链构象

1.疏水区

多肽链中具有非极性侧链的氨基酸，其侧链有疏水趋势，当许多这类非极性侧链聚集在蛋白质分子内部时变形成疏水区。

许多球蛋白分子中都存在这种疏水区，与蛋白质的功能有关，如与配基的结合。

2．亲水区

氨基酸的极性侧链趋向于分布在球蛋白分子的表面，形成一个亲水区，有助于稳定球蛋白的构象并增加蛋白质的水溶性。

与蛋白质的功能有关，如酶的活性中心。

（三）二级结构

指多肽链主链骨架全部或部分按一定规律排列形成的空间结构，不涉及侧链构象，如α-螺旋、β-折叠、β-转角等。

二级结构的类型主要是α-螺旋，其次是β-折叠，在不同的蛋白质中这两种结构所占的比例不同，多数蛋白质具有α-螺旋、β-折叠的混合结构。

（四）超二级结构和结构域

1．超二级结构

蛋白中存在由若干相邻的二级结构单元按一定规律组合在一起，形成在空间上可彼此区别的结构单位，称超二级结构。

主要涉及α-螺旋和β-折叠在空间的组合、排布。

（1）αα：

由两股或三股右手α-螺旋缠绕形成的一种紧密的左手超螺旋。

（2）β×β：

由两段平行的β-折叠链借助一段连接链组成，连接链可以是无规则卷曲或α-螺旋。

最常见的组合包含3段平行β-折叠和2段α-螺旋。

（3）βββ：

由反向平行的β-折叠组成的超二级结构，主要包括β-迂回和回型拓扑结构。

β-迂回中的β-折叠链通过紧凑的β-转角连接，回型拓扑结构中的β-折叠是通过一般的肽链越过反平行β-折叠形成的圆筒结构相连。

2．结构域

在蛋白质结构中，一条多肽链上常存在一些紧密的、相对独立的区域，称结构域。

结构域是蛋白质结构的功能单位和折叠单位，是在二级结构和超二级结构基础上形成的特定区域，参与蛋白质结构的装配，并与蛋白质的许多功能有密切关系。

蛋白种结构域的数目不等，一种蛋白质分子中的几个结构域，有的十分相似，有的完全不同。

蛋白质中结构域之间的连接不尽相同，彼此独立的球状结构域之间可借柔性肽链松散连接，有些结构域之间接触紧密而又广泛，每个结构域所具有的表面就是肽链构象外表面的一部分。

结构域的类型：

（1）α-螺旋域：

主要是α-螺旋，由4个接近等长的α-螺旋依次与其邻近的螺旋相连形成的近四方体结构。

（2）β-折叠域：

由反平行的β-折叠构成。

常见的是由回型拓扑结构形成的圆筒构象。

（3）α+β域：

由α-螺旋和β-折叠不规则堆积形成的。

（4）α/β域：

α-螺旋和β-折叠和交替出现。

（5）无αβ域：

结构域中不含α-螺旋和β-折叠。

结构域对蛋白质构象和功能的意义：

（1）多肽链先分别折叠成几个结构域，再进一步形成完整的构象，比直接折叠成天然构象在动力学上更合理。

（2）结构域之间通过共价键连接，可仅借助一条或少数几条柔性的肽链而连接，在结构上具有可运动性。

（3）结构域之间连接的相对灵活性有利于蛋白质空间构象的运动性，可直接或间接地参与蛋白质的多种功能，如分子识别和相互作用等。

（4）结构域是蛋白质的结构和功能单位，不同结构域有不同的功能，可完成底物结合、催化反应、亚基间的相互作用及调节活性等多种功能。

（5）结构域可作为重要折叠单位，在新生肽链形成特定空间结构的过程中起重要作用。

（五）蛋白质分子的三级结构

具有特定氨基酸序列的多肽链，在形成空间构象时，先由相邻的氨基酸残基形成一些有规则的结构单元，并由相邻的的二级结构聚集形成超二级结构，进而折叠成一些相对独立的结构域，最后构建成完整的、具有生物活性的构象，这种构象称蛋白质的三级结构。

1．球状蛋白质的结构的特征

（1）多肽链借助各种结构单元、超二级结构等折叠成紧密的球状构象，构象中的螺旋以右手α-螺旋为主，肽链转折处为β-转角，有较多的无规则卷曲连接各种结构单元。

（2）非极性侧链位于分子内部的疏水区，极性侧链位于分子表面形成亲水区。

（3）分子表面由内陷的疏水空穴，是蛋白质进行识别和结合的关键部位，参与蛋白质的多种功能。

（4）同类球蛋白具有基本相同的三级结构，不同种类球蛋白具有完全不同的三级结构。

（5）球蛋白分子结构既具有专一性，又具有灵活性，二者的高度协调统一是球蛋白功能的多样性和复杂性的结构基础。

2．肽的构象

分子量较大的多肽构象与蛋白质接近，由于主链和侧链相互作用和制约较少，其构象不如蛋白质稳定，具有很大的灵活性，有助于其参与体内多种功能的调节。

（六）蛋白质分子的四级结构

亚基：

分子量较大的球蛋白分子由两条或多条多肽链通过非共价键连接形成，其中每条肽链都有独立的三级结构，称为亚基。

四级结构：

各亚基间相互作用并组装成有生物活性的特定构象称四级结构。

单体：

蛋白质聚合物中的一个蛋白分子。

亚基必须通过非共价键组装成完整的具有四级结构的蛋白质才具有生物活性，寡聚蛋白可由相同或不同的亚基组装，如不同亚基组装的蛋白质分子可出现多种亚基结合形式，如乳酸脱氢酶。

四、蛋白质构想与功能的关系

一）、分子识别

是指蛋白质与蛋白质、核酸、脂等分子之间特异的辨认。

对机体完成许多过程至关重要，如抗原—抗体、酶—底物的特异结合、基因表达调控等。

1、蛋白质分子识别的机制

以往的概念认为，抗原—抗体、酶—底物、激素—受体等蛋白复合物的形成中是相互作用的两个分子之间整个互补界面的相互作用，涉及整体空间构象的识别与契合。

近年来的研究认为，结合的两个分子之间的相互作用来自少数几个关键基团之间的次级键，用含有这几个关键基团的线形肽可模拟相应完整蛋白质的作用。

这表明蛋白质生物大分子之间的相互作用可能主要局限在几个关键基团的相互作用。

通过研究小肽片段的特异性相互作用，可能会揭示蛋白质分子识别乃至复杂的超分子体系的自我组装等问题，并为小肽分子药物和疫苗的设计提供依据。

小肽片段与生物大分子之间的识别，并不意味着含有这种小肽片段的蛋白质就可以与相应的大分子结合，只有具有一定构象的小肽序列才可与大分子结合。

提示在蛋白质分子识别和相互作用过程中，识别区域的构象也起着关键作用。

2．蛋白质与核酸的识别

1）、调控蛋白的结构域

蛋白质与核酸的识别和相互作用是基因表达的关键环节。

真核生物转录调控蛋白与DNA识别和结合的模式有多种类型，主要决定于调控蛋白的DNA结合结构域的不同。

I、螺旋—转折—螺旋

两段螺旋被一段β-转角分开，其中一段辨认螺旋，直接与暴露在DNA大沟中的碱基对接触结合。

辨认和结合的作用力包括氢键、离子键、范德华力。

这种结构主要以二聚体形式与DNA结合。

在真核细胞的转录调控蛋白中幼儿还存在同源（异型）结构域，主要以单体形式通过螺旋—转角—螺旋与DNA进行多位点结合，以保证识别的特异性。

II、锌指结构

一个Zn++与4个Cys或2个Cys、2个His靠配位键结合，有一个疏水核心和极性表面，并有象手指一样伸出的肽段，其数目为一个或多个。

锌簇结构：

存在于真菌转录因子中，在其DNA结合区有60个左右的氨基酸残基，由6个Cys与2个Zn++形成锌簇的核心。

锌扭结构：

存在于高等动物细胞内类固醇激素受体家族、受体蛋白与DNA相结合的区域，该区域约含150个氨基酸残基，直接与DNA结合的有40-60个氨基酸残基，其中有8个Cys与2个Zn++通过配位键形成2个四面体结构，有15个残基将2个Zn++隔开，形成扭形的DNA结合位点。

III、亮氨酸拉链

是α-螺旋中一段富含有规律出现的亮氨酸残基的片段，能形成2个α-螺旋，即螺旋的一侧是以带电荷的氨基酸残基为主，具有亲水性；另一侧是排列成行的亮氨酸，具有疏水性，称亮氨酸拉链。

具有亮氨酸拉链的蛋白质都以二聚体的形式与DNA结合。

IV、螺旋—环—螺旋

2个α-螺旋的中间被一段非螺旋的环分隔。

与DNA结合性质与亮氨酸拉链相似，易形成二聚体。

α-螺旋氨基端有碱性区，是结合DNA所必须是，螺旋区是形成二聚体所必须的。

2）、蛋白质与DNA识别机制

与DNA结合并调节基因转录的蛋白因子主要包括转录因子和转录调控因子。

蛋白因子与DNA识别的机制目前尚不完全清楚，但已获得某些特点与规律：

（1）、蛋白因子以二聚体的形式结合特异的DNA序列，异源二聚体的亲和力大与同源二聚体。

（2）、蛋白因子的识别结构域与DNA的大沟或小沟识别位点结合。

其中一个螺旋为专一性结合，另一个螺旋为非特异性结合。

（3）、识别螺旋有几圈，其氨基酸残基分为与DNA接触的残基、与DNA主链磷酸基团接触的残基和与蛋白其他部分接触的残基。

这些特定残基决定螺旋在DNA大沟内的倾斜状态，对识别有重要作用。

（4）、DNA上的结合有几个碱基对。

蛋白质可诱导DNA构象发生变化有助于结合。

（5）、蛋白质—DNA间的相互作用主要为极性作用，同时也有疏水作用，识别的特异性主要来自氨基酸与碱基间的化学接触。

（二）蛋白质的折叠

1．新生肽链折叠的特点

根据烟草花叶病毒外壳蛋白与核糖核酸在体外生理条件下能自组装成感染活性的病毒这一现象，人们曾认为新生肽链在细胞内可在一级结构的基础上，自动地折叠成天然构象，不需要其他分子或能量的支持，但近年来的研究发现了两种帮助蛋白折叠的辅助蛋白和酶，因而现在的观点认为：

细胞内新生肽链的折叠是需要帮助的。

I、折叠启动：

有三种假说

●疏水塌缩启动折叠：

肽链中的疏水作用力可导致肽段中形成疏水簇，再进入折叠中间状态。

●二级结构生成启动折叠：

小肽在水溶液中可形成稳定的二级结构，在蛋白质中可作为折叠的起始点。

●特殊作用力启动折叠：

对蛋白质空间结构稳定有重要作用的化学键的形成可启动蛋白质折叠。

II、中间状态

目前已发现多种折叠中间状态，如与二硫键有关的中间态、脯氨基顺反异构中间态及熔球态等。

其中熔球态是蛋白质折叠中最主要的一类折叠中间态。

III、折叠途径

有人认为是能量优化的单一折叠途径；有人认为是涉及复杂动力学过程的多折叠途径。

2．分子伴侣

是一类相互之间没有关系的蛋白质，其功能是帮助含多肽链的其他结构组分在体内以非共价键组装，且不存在于组装后发挥功能的结构中。

目前已确认的分子伴侣分为三个蛋白家族：

伴侣素60家族、应激蛋白70家族和应激蛋白90家族。

分子伴侣与新生肽链识别、结合及解离以完成新生肽链折叠的机制目前尚不清楚。

3．帮助新生肽链折叠的酶

目前已确定的有两种：

蛋白质二硫键异构酶（PDI）、肽酰脯氨酸顺反异构酶（PPI）。

4．蛋白质折叠在跨膜转运中的作用

蛋白质合成之后需要运送到细胞的各部分，这一过程需要经历跨膜转运。

在转运之前蛋白质必须处于解折叠状态，转运之后在进行折叠。

这种解折叠与再折叠过程中可有分子伴侣参与。

5．蛋白质的折叠模式

许多问题尚不清楚，如一级结构同源，空间构象存在相似性；一级结构不同源，空间构象存在相似性（功能相似或功能不相似）。

6．蛋白质折叠家族

根据蛋白质氨基酸顺序和功能的相似性，把某些蛋白质划分为家族。

一个蛋白家族一般属于同源蛋白质，在进化上有一定联系，在空间结构上有相似的折叠方式。

（三）蛋白质空间结构的测定和预测

蛋白质空间结构的测定是研究蛋白质功能的基础和关键，也是当前结构生物学研究的重要内容之一。

蛋白质空间结构测定方法：

晶体蛋白——X射线晶体衍射技术

溶液蛋白——核磁共振结构分析技术

此外还有质普法、中子衍射技术等。

蛋白质构象的预测是根据分子构象理论及已知空间结构蛋白质表现出的一些构象规律，用概率统计方法来预测大量已知一级结构蛋白质的构象，可为设计具有特定空间构象的蛋白质提供理论依据，目前主要集中在对二级结构的预测。

利用定点突变等分子生物学技术，改变组成蛋白质分子的某个氨基酸残基，对现有蛋白质加以定向改造，是蛋白质工程的主要研究内容。

这一工作是建立在对蛋白质构象预测基础上的。

如果能预测出产生某种特定新功能的蛋白质构象应具有的氨基酸序列，可减少蛋白质工程的盲目性。

蛋白质工程最引人注目的是从头设计和构建新的蛋白质分子，创造自然界中不存在的优良蛋白质。

（四）蛋白质的变性

1．变性的定义

蛋白质变性是指蛋白质分子受到某些理化因素作用后，天然构象发生改变，生物活性丧失、某些理化性质发生改变的过程。

物理性质：

溶解度下降、沉淀、粘度增加、紫外和荧光光谱发生改变。

化学性质：

易被蛋白酶水解，可与多种试剂发生反应。

2．变形因素与作用机制

理化因素，不同因素引起的变性机制不同。

热变性：

温度升高使分子内振动增强，破坏了维持空间构象稳定的次级键及某些二硫键。

超声波：

直接破坏某些次级键。

酸、碱：

使蛋白质所带的电荷发生改变，离子键断裂，从而导致构象松散。

尿素、盐酸胍：

是常用的蛋白质变性剂，可能是破坏了蛋白质分子中的氢键和分子内的疏水力。

表面活性剂（如SDS、TritonX-100）：

表面所带的负电荷改变了蛋白质的电荷分布，使分子构象发生改变。

有机溶剂：

改变蛋白质分子中的静电引力、氢键和疏水作用力，使构象发生改变。

3．变性过程

包括寡聚蛋白分子解离成亚基，肽链从紧密的三级结构转变为松散状态，再从有序的二级结构变成无规则的线团。

但酶在变性时活性丧失在先，分子整体构象变化在后，这表明活性部位先发生构象变化。

4．可逆变性与不可逆变性

变性的蛋白质由于一级结构并未受到破坏，在除去变性因素后，有些蛋白质在适当条件下可由变性状态恢复为天然构象并表现出生物活性，这种变性称为可逆变性。

不能恢复的称为不可逆变性。

SDS、巯基乙醇、尿素引起的变性属于可逆变性，大多数变性是不可逆的。

表明变性蛋白质的体外重折叠与细胞内蛋白质的折叠有相当大的差别，变性的蛋白质无法重新折叠成天然构象。

5．复性

没有活性的变性蛋白质在适当条件下重新折叠成有活性的天然构象的过程称为复性。

复性的实质是多肽链在体外的重新折叠。

重新折叠的机制目前仍不清楚，有些蛋白质可在几秒钟内在体外重新折叠而恢复天然构象、生物活性；有些蛋白质的复性需要较长的时间，而大多数蛋白质无法复性。

蛋白质的无法复性可能是由于在体外的重新折叠导致了错误的折叠。

（五）蛋白质的变构

蛋白质在发挥功能时由于分子内的相互作用导致蛋白质分子构象发生改变。

变构蛋白都属于寡聚蛋白，除血红蛋白和变构酶外还包括细胞膜上的某些蛋白质及基因调控蛋白等，具有许多重要功能。

血红蛋白的变构效应：

血红蛋白与肌红蛋白结合氧的特性不同，以氧分压为横坐标，氧饱和度为纵坐标，可得到两种蛋白的氧结合曲线。

血红蛋白为S型曲线，肌红蛋白为双曲线。

血红蛋白的S型氧合曲线反映了它与氧结合的特点。

血红蛋白分子由于4个亚基间的相互作用，四聚体与氧刚开始结合时亲和力远低于肌红蛋白，分子中的α亚基对氧的亲和力比β亚基大，能首先与第一个氧分子结合，导致α亚基的构象发生变化，并进而使相临的β亚基构象也发生变化，从而增加β亚基对氧的亲和力。

当血红蛋白结合上第一个氧分子后，它与氧的结合能力由于变构作用而逐渐增加，呈现S型曲线。

肌红蛋白由于只有一条多肽链，与氧的亲和力较大，在很低的氧分压下即接近饱和。

波尔效应：

增加CO2的压力或H+的浓度都能降低血红蛋白对氧的亲和力，使血红蛋白的氧结合曲线右移