【正文】 、知識要點 （一）氨基酸的結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)是重要的生物大分子，其組成單位是氨基酸。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有 20種，均為 α氨基酸。每個氨基酸的 α碳上連接一個羧基，一個氨基，一個氫原子和一個側(cè)鏈 R 基團。20種氨基酸結(jié)構(gòu)的差別就在于它們的 R基團結(jié)構(gòu)的不同。 根據(jù) 20種氨基酸側(cè)鏈 R基團的極性，可將其分為四大類：非極性 R基氨基酸（ 8種）；不帶電荷的極性 R基氨基酸（ 7種）；帶負電荷的 R基氨基酸（ 2種）；帶正電荷的 R基氨基酸（ 3種）。 （二）氨基酸的性質(zhì) 氨基酸是兩性電解質(zhì)。由于氨基酸含有酸性的羧基和堿性的氨基，所以既是酸又是堿，是兩性電解質(zhì)。有些氨基酸的側(cè)鏈還含有可解離的基團，其帶電狀況取決于它們的 pK值。由于不同氨基酸所帶的可解離基團不同，所以等電點不同。 除甘氨酸外，其它都有不對稱碳原子，所以具有 D型和 L型 2 種構(gòu)型，具有旋光性，天然蛋白質(zhì)中存在的氨基酸都是 L型的。酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸具有紫外吸收特性，在280nm 處有最大吸收值，大多數(shù)蛋白 質(zhì)都具有這些氨基酸，所以蛋白質(zhì)在 280nm 處也有特征吸收，這是紫外吸收法定量測定蛋白質(zhì)的基礎。 氨基酸的 α羧基和 α氨基具有化學反應性，另外，許多氨基酸的側(cè)鏈還含有羥基、氨基、羧基等可解離基團，也具有化學反應性。較重要的化學反應有：（ 1）茚三酮反應，除脯氨酸外，所有的 α氨基酸都能與茚三酮發(fā)生顏色反應，生成藍紫色化合物，脯氨酸與茚三酮生成黃色化合物。（ 2） Sanger 反應， αNH2 與 2,4二硝基氟苯作用產(chǎn)生相應的 DNB氨基酸。（ 3） Edman 反應， αNH2 與苯異硫氰酸酯作用產(chǎn)生相應的氨基酸的苯氨 基硫甲酰衍生物（ PIT氨基酸）。 Sanger反應和 Edmen反應均可用于蛋白質(zhì)多肽鏈 N端氨基酸的測定。 氨基酸通過肽鍵相互連接而成的化合物稱為肽，由 2個氨基酸組成的肽稱為二肽，由 3個氨基酸組成的肽稱為三肽，少于 10個氨基酸肽稱為寡肽，由 10個以上氨基酸組成的肽稱為多肽。 （三）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)是具有特定構(gòu)象的大分子，為研究方便，將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分為四個結(jié)構(gòu)水平，包括一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。一般將二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)稱為三維構(gòu)象或高級結(jié)構(gòu)。 一級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的排列 順序。肽鍵是蛋白質(zhì)中氨基酸之間的主要連接方式，即由一個氨基酸的 α氨基和另一個氨基酸的 α之間脫去一分子水相互連接。肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，所以整個肽單位是一個剛性的平面結(jié)構(gòu)。在多肽鏈的含有游離氨基的一端稱為肽鏈的氨基端或 N 端，而另一端含有一個游離羧基的一端稱為肽鏈的羧基端或 C端。 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)。最基本的二級結(jié)構(gòu)類型有 α螺旋結(jié)構(gòu)和 β折疊結(jié)構(gòu)，此外還有 β轉(zhuǎn)角和自由回轉(zhuǎn)。右手 α螺旋結(jié)構(gòu)是在纖維蛋白和球蛋白中發(fā)現(xiàn)的最常見的二級結(jié)構(gòu) ,每圈螺旋含有 酸殘基，螺距為 ,螺旋中的每個肽鍵均參與氫鍵的形成以維持螺旋的穩(wěn)定。 β折疊結(jié)構(gòu)也是一種常見的二級結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中，多肽鏈以較伸展的曲折形式存在，肽鏈（或肽段）的排列可以有平行和反平行兩種方式。氨基酸之間的軸心距為 ,相鄰肽鏈之間借助氫鍵彼此連成片層結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是整個多肽鏈的三維構(gòu)象，它是在二級結(jié)構(gòu)的基礎上，多肽鏈進一步折疊卷曲形成復雜的球狀分子結(jié)構(gòu)。具有三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般都是球蛋白，這類蛋白質(zhì)的多肽鏈在三維空間中沿多個方向進行盤繞折疊，形成十分緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)，分子 內(nèi)部的空間只能容納少數(shù)水分子，幾乎所有的極性 R 基都分布在分子外表面，形成親水的分子外殼，而非極性的基團則被埋在分子內(nèi)部，不與水接觸。蛋白質(zhì)分子中側(cè)鏈 R 基團的相互作用對穩(wěn)定球狀蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)起著重要作用。 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)指數(shù)條具有獨立的三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過非共價鍵相互連接而成的聚合體結(jié)構(gòu)。在具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中，每一條具有三級結(jié)構(gòu)的皚鏈稱為亞基或亞單位，缺少一個亞基或亞基單獨存在都不具有活性。四級結(jié)構(gòu)涉及亞基在整個分子中的空間排布以及亞基之間的相互關系。 維持蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的作用力主要是氫鍵、離子鍵 、疏水作用力和范德華力等非共價鍵，又稱次級鍵。此外，在某些蛋白質(zhì)中還有二硫鍵，二硫鍵在維持蛋白質(zhì)構(gòu)象方面也起著重要作用。 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)取決于它的一級結(jié)構(gòu)，多肽離岸主鏈上的氨基酸排列順序包含了形成復雜的三維結(jié)構(gòu)（即正確的空間結(jié)構(gòu)）所需要的全部信息。 （四）蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關系 1 不同的蛋白質(zhì)，由于結(jié)構(gòu)不同而具有不同的生物學功能。蛋白質(zhì)的生物學功能是蛋白質(zhì)分子的天然構(gòu)象所具有的性質(zhì)，功能與結(jié)構(gòu)密切相關。 1．一級結(jié)構(gòu)與功能的關系 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)與蛋白質(zhì)功能有相適應性和統(tǒng)一性，可從以下幾 個方面說明： （ 1）一級結(jié)構(gòu)的變異與分子病 蛋白質(zhì)中的氨基酸序列與生物功能密切相關，一級結(jié)構(gòu)的變化往往導致蛋白質(zhì)生物功能的變化。如鐮刀型細胞貧血癥，其病因是血紅蛋白基因中的一個核苷酸的突變導致該蛋白分子中 β鏈第 6 位谷氨酸被纈氨酸取代。這個一級結(jié)構(gòu)上的細微差別使患者的血紅蛋白分子容易發(fā)生凝聚，導致紅細胞變成鐮刀狀，容易破裂引起貧血，即血紅蛋白的功能發(fā)生了變化。 （ 2）一級結(jié)構(gòu)與生物進化 研究發(fā)現(xiàn)，同源蛋白質(zhì)中有許多位置的氨基酸是相同的，而其它氨基酸差異較大。如比較不同生物的細胞色素 C的一級結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn) 與人類親緣關系接近，其氨基酸組成的差異越小，親緣關系越遠差異越大。 （ 3）蛋白質(zhì)的激活作用 在生物體題 （一）名詞解釋 1． 必需氨基酸（ essential amino acid） 2． 等電點 (isoelectric point,pI) 3． 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) (protein primary structure) 4． 構(gòu)象 (conformation) 5． 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) (protein secondary structure) 2 6．鹽析 (salting out) 7．蛋白質(zhì)的變性 (denaturation) 8．蛋白質(zhì)的復性 (renaturation) (二 ) 填空題 1．蛋白質(zhì)多肽鏈中的肽鍵是通過一個氨基酸的 _____基和另一氨基酸的 _____基連接而形成的。 2．大多數(shù)蛋白質(zhì)中氮的含量較恒定，平均為 ___%，如測得 1 克樣品含氮量為 10mg,則蛋白質(zhì)含量為 ____%。 3．在 20 種氨基酸中，酸性氨基酸有 _________和 ________2 種，具有羥基的氨基酸是________和 _________，能形成二硫鍵的氨基酸是 __________. 4．蛋白質(zhì)中的 _________、 ___________和 __________3種氨基酸具有紫外吸收特性，因而使蛋白質(zhì)在 280nm處有最大吸收值。 5．精氨酸的 pI值為 ,將其溶于 pH7的緩沖液中，并置于電場中，則精氨酸應向電場的 _______方向移動。 6．組成蛋白質(zhì)的 20 種氨基酸中，含有咪唑環(huán)的氨基酸是 ________，含硫的氨基酸有_________和 ___________。 7．蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)最基本的有兩種類型，它們是 _____________和 ______________。 8． α螺旋結(jié)構(gòu)是由同一肽鏈的 _______和 ________間的 ___鍵維持的，螺距為 ______,每圈螺旋含 _______個氨基酸殘基，每個氨基酸殘基沿軸上升高度為 _________。天然蛋白質(zhì)分子中的α螺旋大都屬于 ___手螺旋。 9．在蛋白質(zhì)的 α螺旋結(jié)構(gòu)中，在環(huán)狀氨基酸 ________存在處局部螺旋結(jié)構(gòu)中斷。 10．球狀蛋白質(zhì)中有 _____側(cè)鏈的氨基酸殘基常位于分子表面而與水結(jié)合，而有 _______側(cè)鏈的氨基酸位 于分子的 pK2 (αNH+3 ) = , pKR(R基 )= ,谷氨酸的等電點為 __________。 22．天然蛋白質(zhì)中的 α—螺旋結(jié)構(gòu)，其主鏈上所有的羰基氧與亞氨基氫都參與了鏈 B．酪氨酸