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1、word某某大学生物化学复习整理第四章、蛋白质1、蛋白质的元素组成C、 H、 O、 N ，大多含有 S，有的还含有P、Fe、I、Cu、Mo、Zn2、蛋白质的平均含氮量为16%，这可用于测定蛋白质的含量凯氏定氮法。蛋白质含量=蛋白氮6.256.25为16% 的倒数即蛋白质系数3、蛋白质在机体的重要作用催化作用：高效专一地催化机体内几乎所有的反响，如酶 运输作用：专一运输各种小分子和离子，如血红蛋白 调节作用：调节机体代谢活动，如胰岛素、钙调蛋白、阻遏蛋白 运动作用：负责机体的运动，如肌动蛋白、肌球蛋白 防御作用：防御异体侵入机体，如免疫球蛋白、病毒外壳蛋白 营养作用：作为氨基酸的贮库，用于生长发
2、育所需或某些物质与蛋白质结合而被贮存，如卵清蛋白、酪蛋白、麦醇溶蛋白、铁蛋白 结构蛋白：作为构建机体某局部的材料，如a-角蛋白、胶原蛋白4、 蛋白质的根本结构单元-氨基酸，组成蛋白质的氨基酸共有20 种，组成蛋白质的氨基酸都为-aa除Pro外和L型除Gly外非极性氨基酸(8) ： 丙氨酸Ala ，缬氨酸Val，亮氨酸Leu，异亮氨酸Ile，脯氨酸Pro唯一的-亚aa，色氨酸Trp，具有芳香环，吲哚环色氨酸，亚氨基 苯丙氨酸Phe，甲硫氨酸Met不带电的极性氨基酸(7)： 甘氨酸Gly唯一的无手性，最小的aa，丝氨酸Ser，苏氨酸Thr， 半胱氨酸Cys，酪氨酸Tyr， 天冬酰胺Asn，谷氨酰胺
3、Gln带负电酸性氨基酸(2)：天冬氨酸Asp，谷氨酸Glu带正电碱性氨基酸(3)：赖氨酸Lys，精氨酸Arg，组氨酸His极性氨基酸 5、 必需氨基酸：人类自身不能合成或不能足量合成，必须依赖食物供应，Ile异亮Met甲硫Val缬Leu亮Trp色Phe苯丙Thr苏Lys赖 -“一家写两三本书来，Arg精His 组6、 氨基酸的理化性质： 1氨基酸的光吸收：除Gly之外，其余蛋白质氨基酸都有手性碳原子，都具有旋光性。Trp色、Tyr酪、Phe苯丙 含芳香环共轭双键系统，能够吸收紫外线，最大吸收峰分别在 280nm、275nm、257nm。 2氨基酸的两性解离和等电点：使氨基酸所有可解离的基团的净
4、电荷为零时溶液的pH值，用 pI 表示 氨基酸等电点的计算公式：pI = 1/2 ( pKn + pKn+1 ) ( 其中n为可解离的正电荷基团数目 ) pH pI 带负电，移向正极；pH pI 带正电，移向负极；pH = pI 不带电，不移动 3氨基酸重要的化学反响：氨基酸的茚三酮显紫色反响酸性条件下常用于氨基酸的定性和定量分析。Sanger反响：在弱碱溶液中，氨基酸的-氨基与2,4-二硝基氟苯(DNFB) 反响，生成黄色的二硝基苯氨基酸DNP-aa，此 反响最初被Sanger 用于测定肽链 N-端氨基酸双缩脲反响肽键+碱性溶液+CuSO4紫红色，酚试剂反响蓝色7、 肽键：一个氨基酸的羧基与
5、另一个氨基酸的氨基脱去一分子水而形成酰胺键，这个键称为肽键peptide bond，产生的化合物叫做肽。 氨基酸脱水缩合形成肽链，肽链结构为：无分枝的长链 ；具有方向性，两个末端分别为N端(氨基端)和C端(羧基端)； 由“N-C-C单元的周期性连接，构成多肽链的主链；氨基酸残基的R基团连接在主链的C上，形成多肽链的侧链。8、 蛋白质的结构一级结构：指蛋白质肽键中的排列顺序。而是由两条或多条伸展的多肽链靠氢键联结而成的锯齿状片状结构蛋白质的化学结构包括肽链数目、端基组成、氨基酸序列和二硫键的位置，又称共价结构。蛋白质的一级结构是最根本的结构，它决定着蛋白质高级结构。最先由Sanger于1953年
6、完成测定胰岛素一级结构.二级结构：蛋白质的二级结构指多肽链本身通过氢键沿一定方向盘绕、折叠而形成的构象。天然蛋白质包括-螺旋、-折叠、-转角、无规如此卷曲等二级结构。 蛋白质分子的多肽链按一定方式折叠、盘绕或组装成特有的空间结构，亦称高级结构。 蛋白质的高级结构即蛋白质的构象问题。 构型的改变伴随着共价键的短裂和重新形成，构象的改变不需要共价键的短裂和重新形成。肽键C-N键介于单键和双键之间，具有局部双键性质，不能自由旋转，其中绝大多数都形成刚性的酰胺平面由肽键周围的6个原子组成的刚性平面结构。虽是单键却有双键性质，周边六个原子在同一平面上，前后两个a-carbon在对角(trans)-螺旋结
7、构的主要特点P53： 1肽链中的酰胺平面绕C相继旋转一定角度形成-螺旋，并盘绕前进。每隔3.6个氨基酸残基，螺旋上升一圈；每圈间距0.54nm，即每个氨基酸残基沿螺旋中心轴上升0.15nm，旋转100。 2螺旋体中所有氨基酸残基侧链都伸向外侧； 肽链上所有的肽键都参与氢键的形成，链中的全部C=O和N-H几乎都平行于螺旋轴,氢键几乎平行于中心轴; 3绝大多数天然蛋白质都是右手螺旋。每个氨基酸残基的N-H都与前面第四个残基C=O形成氢键。 侧链在a-螺旋结构中的作用：4* -螺旋遇到Pro就会被中断而拐弯，因为脯氨酸是亚氨基酸。 * R为Gly时，由于Ca上有2个氢，使Ca-C、Ca-N的转动的自
8、由度很大，即刚性很小，所以使螺旋的稳定性大大降低。*带一样电荷的氨基酸残基连续出现在肽链上时，螺旋的稳定性降低。-折叠是由两条或多条伸展的多肽链靠氢键联结而成的锯齿状片状结构。侧链基团与C间的键几乎垂直于折叠平面，R基团交替地分布于片层平面两侧。 -折叠分平行式N端在同一端。氨基酸之间沿轴相距0.325nm和反平行式N端不在同一端。氨基酸之间沿轴相距0.35nm，后者更为稳定。维持-折叠结构稳定性的力 氢键由一条链上的羰基和另一条链上的氨基之间形成，即氢键是在链与链之间形成的。 -转角存在于球状蛋白中，-转角都在蛋白质分子的外表。其特点是肽链回折180，使得氨基酸残基的C=O和与第四个残基的N
9、-H形成氢键。 无规如此卷曲是指没有一定规律的松散肽链结构。酶的功能部位常常处于这种构象区域。无规卷曲常出现在-螺旋与-螺旋、-螺旋与-折叠、 -折叠与-折叠之间。它是形成蛋白质三级结构所必需的。超二级结构 指蛋白质中相邻的二级结构单位(即单个-螺旋或-转角、折叠)组合在一起，形成有规如此的在空间上能辩认的二级结构组合体。 根本组合形式为，结构域 指多肽链在二级结构或超二级结构的根底上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的严密球状实体，称为结构域domain或功能域。结构域之间有一段肽链相连铰链区；各个结构域可以相似或不一样；结构域一般为酶活性中心三级结构 指的是多肽链在二级结构、超二级结构
10、和结构域的根底上，主链构象和侧链构象相互作用，进一步盘曲折叠形成球状分子结构。 球状蛋白的三级的结构特怔：蛋白质的三级结构具有明显的折叠层次；大多数非极性侧链埋在分子内部，形成疏水核；而极性侧链在分子外表，形成亲水面；分子外表往往有一个内陷的空隙，它常常是蛋白质的活性中心。 维持三级结构的作用力：二硫键共价键；疏水作用，氢键，离子键，X德华力非共价键次级键肌红蛋白由条多肽链和一个血红素heme辅基构成，分子量为16700，含153个氨基酸残基。血红素能与O2,CO,NO,H2S结合 四级结构 由两条或两条以上具有三级结构的多肽链聚合而成、有特定三维结构的蛋白质构象。每条多肽链又称为亚基。血红蛋
11、白由四条多肽链形成，是一种寡聚蛋白质。这四条链主要通过非共价键相互作用缔合在一起。血红蛋白分子上有四个氧的结合部位，因为每条链上含有一个血红素辅基。 维持四级结构的作用力：疏水作用，氢键，离子键，X德华力9、蛋白质结构与功能关系 1 一级结构与功能的关系 一级结构与细胞进化 以细胞色素C为例：细胞色素C广泛存在于真核生物细胞的线粒体中，是一种含有血红素辅基的单链蛋白质。在生物氧化时，细胞色素C在呼吸链的电子传递系统中起传递电子的作用，使血红素上铁原子的价数发生变化。在分子进化过程中，细胞色素C分子中保持氨基酸残基不变的区域称为保守部位。保守部位的氨基酸都是细胞色素C完成其生物学功能所必需的 。
12、 一级结构变异与分子病 所谓分子病是指由于遗传基因突变导致蛋白分子中某些氨基酸残基被更换所造成的一种遗传病。镰刀状细胞贫血病是因病人的红细胞在氧气不足的情况下变形而呈镰刀状。Glu 和Val 分子的侧链在性质上有很大的不同。Glu 侧链带负电荷，而Val侧链是一个非极性基团，所以使得HbS分子外表的负电荷减少，这种变化使患者的血红蛋白容易发生聚集并形成杆状多聚体，这就是导致红细胞变形的原因。 蛋白质的局部断裂与蛋白质的激活 在体内许多具有一定功能的蛋白质如酶蛋白、激素类蛋白等常以无活性的前体形式产生和贮存。在一定情况下，这些前体经特定蛋白酶水解，切除局部肽段后，才转变成有活性的蛋白质。这一过程
13、叫做蛋白质前体的激活2空间结构与功能的关系 空间结构三维结构决定其功能。核糖核酸酶的变性和复性；血红蛋白的别构效应，肌红蛋白与血红蛋白：两者三级结构相似别构效应；蛋白质构象病由于组织中特定蛋白质承受空间结构或构象变化而引起的疾病。9、 蛋白质的理化性质 1胶体性质：蛋白质的水溶液是一种比拟稳定的亲水胶体，这是因为在蛋白质颗粒外表带有很多极性基团，如-NH3、-COO-、-OH-、-SH、-CONH2等和水有高度亲和性，当蛋白质与水相遇时，就很容易在蛋白质颗粒外面形成层水膜；蛋白质在非等电状态时带有一样电荷，使蛋白质颗粒之间相互排斥，保持一定的距离，不易相互凝聚而沉淀。所以蛋白质具有胶体性质，如
14、布朗运动、光散射、电泳、不能透过半透膜与具有吸附能力等。利用蛋白质不能透过半透膜的性质，可用羊皮纸、火棉胶、玻璃纸等来别离纯化蛋白质，这个方法称透析dialysis。 2两性解离与等电点 蛋白质同氨基酸一样也是两性电解质，即能和酸作用，也能和碱作用。 蛋白质的等电点pI：当某蛋白质在一定的pH的溶液中，所带的正负电荷相等，它在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值叫做该蛋白质的等电点。 蛋白质的带电性质与溶液的pH有关。利用蛋白质的两性解离可以通过电泳别离纯化蛋白质。 3蛋白质的变性 蛋白质受到某些理化因素的影响，其空间结构发生改变，蛋白质的理化性质和生物学功能随之改变或丧失，但未导致蛋白质一级结构的改变，这种现象叫变性作用。物理因素：加热、紫外线、超声波、高压等；化学因素：强酸、强碱、脲、盐酸胍、去垢剂、重金属盐等。变性后的表现：生物活性丧失酶；溶解度降低，粘度增大，扩散系数变小蛋清；基团位置改变；对蛋白酶敏感性增大 蛋白质变性的实质：维系其高级结构的次级键遭到破坏，生物学活性丧失，而一级结构不变。 4蛋白质的沉淀 ：1. 高浓度中性盐NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl中和蛋白质的电荷这种参加盐使蛋白质沉淀析出的现象称为盐析，用于蛋白质别离制备。2. 有机溶剂
