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1、第一章 蛋白质化学 要点提示 一、一级结构 1、蛋白质是由20种氨基酸组成的。氨基酸性质方面的差别反映了它们侧链的不同。除了甘氨酸没有手性碳以外，其他19种氨基酸都至少含有一个手性碳。,2、氨基酸的侧链可以按照它们的化学结构分为：脂肪族的、芳香族的、含硫的、含醇的、碱性的、酸性的和酰胺类。 3、氨基酸和多肽的酸性和碱性基团的离子状态取决于pH。 4、许多氨基酸具有非极性的侧链，在水溶液中它们倾向于聚集在一起，以减少与水相互作用的面积，这种倾向称为疏水相互作用。,8、多肽的氨基酸序列可以通过Edman降解确定。利用蛋白酶和化学试剂有选择地水解，结合Edman降解可确定大的蛋白质的序列。 9、比较
2、蛋白质的一级结构可以揭示进化关系，种属的不同常反映在它们蛋白质的一级结构的差异上。,二、 蛋白质的三维结构 1、蛋白质可以分为纤维蛋白和球蛋白。纤维蛋白一般都不溶于水，有一定的强度，具有简单重复的二级结构元件，在生物体内主要起着结构构件的作用。球蛋白是水溶性的，具有更复杂的三级结构，在一条多肽链中都含有几种类型的二级结构，多肽链折叠紧凑，疏水氨基酸残基一般都位于球蛋白的内部，外形大致呈球状的大分子。,2、多肽链中相邻氨基酸残基通过肽键连接，肽键具有部分双键特性，所以整个肽单位是一个极性的平面结构。由于立体上的限制，肽键的构型大都是反式构型。绕N-C和C-C键的旋转赋予了多肽链构象上的柔性。,3
3、、蛋白质结构水平分为四级，一级结构指的是氨基酸序列，二级结构是指在局部肽段中相邻氨基酸的空间关系，三级结构是整个多肽链的三维构象，四级结构是指能稳定结合的两条或两条以上多肽链（亚基）的空间关系。蛋白质具有有基因确定的唯一的氨基酸序列，一级结构决定了蛋白质的构象。 4、蛋白质存在几种不同的二级结构，其中包括-螺旋，-折叠和转角等。右手-螺旋是在纤维蛋白和球蛋白中发现的最常见的二级结构。每圈螺旋含有3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm。-折叠是另外一种常见的二级结构，分为平行和反平行式的，处于-折叠的多肽链是肽链的一种伸展的状态。,5、在胶原蛋白中还发现存在着另外的螺旋结构。一个胶原分子是由3个
4、左手的多肽链螺旋相互缠绕形成一个右手的超螺旋。链间氢键和通过脯氨酸和赖氨酸残基的修饰形成的共价交联稳定胶原蛋白。 6、球蛋白折叠成它的生物活性状态是一个有序、协同的过程，该过程涉及疏水效应、氢键形成、Van der Waals相互作用和离子配对。在细胞内，酶和伴娘蛋白协助折叠。折叠紧凑的球蛋白可以有选择地结合其他分子，例如含有血红素的血红蛋白和肌红蛋白可以结合和释放氧。,7、受到物理和化学处理（破坏次级键）后，蛋白质的三维结构遭到破坏，它的生物活性会丧失，这一现象称之蛋白质变性。某些变性的蛋白质在一定的条件下可以复性，自发地折叠回具有生物活性的天然构象。这也表明一个蛋白质的三级结构是由它的氨基
5、酸序列确定的。 8、肌红蛋白是一条含有153个残基的多肽链，这些氨基酸残基折叠成由8个螺旋组成的紧凑的球状结构。肌红蛋白含有一个血红素辅基，血红素能结合氧，位于蛋白质中疏水的裂隙中。,9、大多数蛋白质中的很多肽段是处于非重复的构象区。这些区域包括用于连接螺旋和折叠的转角和环。二级结构进一步组合又形成超二级结构（或称为基元），超二级结构处于二级结构和三级结构之间。大的球状单位称为功能域，通常都与一种特殊的功能有关。 10、血红蛋白是由4条肽链（两个和两个链）组成的。每条肽链都类似于肌红蛋白的肽链，都结合一个血红素。血红蛋白的脱氧（T）和氧合（R）构象在氧的亲和性方面有很大区别。由于结构上的相互作
6、用是与它的三级和四级结构有关，所以血红蛋白在结合氧的过程中显示出别构效应和协同性，BPG是一个重要的别构剂。,11、肌红蛋白的氧饱和曲线为双曲线型，而血红蛋白的氧饱和曲线是S型的。氧饱和曲线上的差别使得血红蛋白承担着将氧由肺运输到外周组织的任务，而肌红蛋白主要是接收血红蛋白释放的氧。 12、CO2浓度的增加降低细胞内的pH，血红蛋白结合H和CO2将导致血红蛋白对氧亲和力下降，这将有利于血红蛋白在外周组织容易释放氧。这种现象称之波尔效应。,13血红蛋白分子一级结构上的轻微差别就可能导致功能上的很大不同，正常成年人血红蛋白中的链的第六位的谷氨酸残基被缬氨酸取代就会导致镰刀形细胞贫血病的异常血红蛋白
7、HbS 的生成。 14、抗体是能结合外源物质的多结构域蛋白质，处于抗体的轻链和重链的N末端的结构域与抗原相互作用，达到除去抗原的目的。抗体特异结合抗原的显著特点常用来检测和分离未知的目的蛋白，该技术称之免疫印记法（或Western blot）。,三、 思考题 1、区分下列各对术语： C-末端/N-末端、必需氨基酸/非必需氨基酸、氨基酸侧链/氨基酸序列、极性氨基酸/非极性氨基酸、sanger试剂/Edman试剂、a螺旋/b折叠、a螺旋/胶原螺旋、结构域/超二级结构、链间二硫键/链内二硫键、配基/结合位点、寡聚体/单体、序列同源性/氨基酸组成、原纤维/微纤维 2、 为什么在多肽和蛋白质的功能基团的
8、pKa与自由氨基酸的不同？,3、 请解释sanger末端基团分析的原理。由这个方法可以解决什么特定问题？如何解决？ 4、写出氨基酸的侧链功能基团，并写出每个基团的带电形式。 5、 在写多肽链的氨基酸序列时有什么惯例？ 6、 列举出某些天然存在的多肽以及它们的性质。,7、 蛋白质一、二、三、四级结构的含义是什么？维系每级结构的作用力是什么？用什么可以破坏它们？蛋白质的溶解度和光吸收与其结构有什么关系？ 8、 脱氧血红蛋白携氧时会发生什么变化？这些变化如何来解释观察到的正协同作用？,9、 列出分离、纯化及分析蛋白质的典型步骤。 10、 写出决定蛋白质一级结构的各要素。 11、 由蛋白质一级结构研究
9、引申出哪些重要的定理？ 12、 形成a-螺旋有什么限制条件？它们是怎样起作用的？,第三章 酶 一、 要点提示 1、酶是生物催化剂，酶的显著特点是催化效率高，具有底物和反应的特异性。除了某些RNA之外，绝大部分酶是蛋白质，或是带有辅助因子的蛋白质。酶可以按照它们催化的反应类型分为六大类：脱氢酶、转移酶、水解酶、裂解酶、异构酶和合成酶。 2、比活是每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数，比活测定是酶纯化的监测指标，对同一种酶来说，比活越高，酶的纯度越高。,3、酶也和其它催化剂一样，可以通过降低反应的活化能来提高反应速度，使反应快速达到平衡点，但酶不能改变平衡点。 4、酶活性部位是一个具有三维结构的疏水裂
10、隙，除了含有疏水性氨基酸残基，还含有少量的极性氨基酸残基，极性氨基酸常常参与酶的催化反应。酶活性部位的可离子化和可反应的氨基酸残基形成酶的催化中心。,5、酶催化的两个主要模式是酸碱催化和共价催化。在酸碱催化中，活性部位的弱酸给出质子，而碱接收质子，质子转移可以促进反应进行。在共价催化中底物或底物中的质子与酶共价结合形成一个反应的中间产物。 6、酶促反应速度的提高的很大程度上依赖于底物与酶的结合。底物靠近和定向于酶的活性部位，使得活性部位的反应物浓度急剧增高，结果大大加速了酶促反应。底物诱导酶结合，一旦酶结合底物后又使底物变形，当底物达到过渡态时，酶对底物的亲和力最大，使反应活化能降低，容易将底
11、物转化为产物。,7、酶动力学实验涉及到反应条件的系统变化和相应的反应速率的测定。酶动力学测定常常是测定反应的起始速度。酶促反应的第一步是形成非共价的酶-底物复合物。酶促反应相对于酶浓度是一级反应，相对于底物浓度的变化表现出典型的双曲线特征。当酶被底物饱和时达到最大反应速度Vmax。Michaelis-Menten方程描述了这样的动力学行为。 8、米氏常数Km等于最大反应速度一半时的底物浓度，就是说此时有一半的酶分子被底物饱和了。动力学常数可以利用计算机分析动力学实验数据来确定，或是通过双倒数作图法测定。一个酶的催化常数（kcat）或转换数等于每个酶分子（或是每个活性部位）每秒钟转换底物（转换成
12、产物）的最大分子数，在数值上kcat等于Vmax除以总酶浓度。当kcat很小可以忽略时，Km是酶对底物亲和力的量度：Km越小，表明酶对底物的亲和力越大。,9、酶促反应的速度也受到抑制剂的影响。酶抑制剂可分为可逆和不可逆抑制剂。可逆抑制剂与酶非共价结合，可逆抑制包括竞争性抑制（Km增加，而Vmax不变）、反竞争性抑制（Km和Vmax都成比例地减少）、非竞争性抑制（Vmax减少、纯的非竞争性抑制Km不变，而混合型非竞争性抑制中Km增大或减少）。不可逆抑制剂与酶共价结合，酶用不可逆抑制剂处理后，然后测定蛋白质片段的序列，有可能确定活性部位的氨基酸残基，有可能解释酶催化的机制。 10、酶促反应受pH和
13、温度的影响，大多数酶都存在一个最适pH和最适温度，但最适pH和最适温度都不是酶的特征常数。在最适pH和最适温度下酶促反应具有最大反应速度，大多数酶的反应速度- pH以及反应速度-温度曲线是钟型曲线。,11、别构调节剂通过作用于代谢中关键酶活性部位以外的部位调节代谢过程，这样关键的酶又称之别构酶，一般都是寡聚酶。别构酶表现出的动力学曲线是S型曲线（反应速度对底物浓度），不是双曲线型。别构调节剂通过控制R：T比例改变调节酶Km或Vmax值。酶的活性也可以通过共价修饰调节，常见的共价修饰是酶的磷酸化，磷酸化常发生在活性部位的丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸残基侧链上。,二、 思考题 1、稳定态/过渡态、比活力
14、/总活力、锁匙模型/诱导契合、可逆抑制/不可逆抑制、吸能反应/放能反应、激活的复合体/酶底物复合体、酶原/同功酶、 2、如何能判定化合物X对一个给定的酶是可逆还是不可逆的抑制剂？假设X是可逆抑制剂，你如何确定它是竞争性还是非竞争性抑制剂？,3、酶与别的催化剂相比有什么共同和不同之处？ 4、比较酶别构调节的序变和齐变模型 5、下面各项对酶的活性有什么影响？ I)多酶体系、II)溶酶体、III)反馈调节、IV)共价修饰酶,第二章 核 酸 一、 要点提示 1、核苷酸是由一个杂环碱基与磷酸化的戊糖组成的，核苷酸的含氮碱基是嘌呤和嘧啶的衍生物。常见的嘧啶碱基有胞嘧啶（C）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）；
15、常见的嘌呤碱基有腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G）。 2、核苷中嘌呤或嘧啶环通过-N-糖苷键连接在核糖或2-脱氧核糖上。在核糖核苷中是核糖；在脱氧核苷中是2-脱氧核糖。,3、核苷通常是在5羟基端被磷酸化形成核苷一磷酸、核苷二磷酸或核苷三磷酸。cAMP和cGMP是第二信使，它们在将细胞外激素的信息传递给细胞内酶的信息传导过程中起着重要的作用。 4、核酸是核苷酸的聚合物，分为脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。核酸中嘌呤和嘧啶的反式构象占优势。DNA中发现的主要碱基有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。RNA中的主要碱基有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶。,5、DNA是脱氧核糖核苷酸聚合物，核苷酸之间
16、通过3-5磷酸二酯键连接，遗传信息贮存于DNA的碱基序列中。DNA中的碱基组成是有规律的，A的摩尔数总是等于T的摩尔数，G摩尔数总是等于C的摩尔数。 6、双螺旋模型是Watson 和Crick首先提出的。两条反向平行的多核苷酸链围绕同一中心轴缠绕，形成一个右手的双螺旋。A与T之间、G与C之间配对使得每一条链都可作为另一条链的模板。,7、B-DNA是最常见的构型，是一个右手螺旋构型，双螺旋的稳定主要依赖于疏水相互作用、碱基对之间的堆积相互作用、氢键和电子排斥力。糖-磷酸骨架围绕在螺旋的外面，螺旋的表面含有大、小两个沟。 8、生物体内存在的超螺旋大都是欠旋的负超螺旋，拓扑异构酶催化去超螺旋反应，在某些情况下也可以引入超螺旋。在细胞内，大的DNA分子被压缩和包装。真核生物的组蛋白结合DNA形成核小体，核小体被串在一起，经一级一级地压缩，形成超螺旋附着在核内的RNA-蛋白质支架上。,9、生物体内存在着4类RNA：rRNA、tRNA、mRNA和小的RNA分子。RNA分子通常都是单链的，也象DNA一
