【正文】 酸 堿反應(yīng)，往往可以縮寫(xiě)為 HA ←→ H ＋ ＋ A－ 酸的強(qiáng)度可用它的解離常數(shù)來(lái)表示 酸 堿反應(yīng)的平衡常數(shù)用反應(yīng)物和產(chǎn)物的解離常數(shù)來(lái)表達(dá)： K ＝ [H3O＋ ][A－ ]/[HA][H2O] (1) ( 在稀溶液中 , 水的濃度基本上是恒定的常數(shù) （ 1000gmol1 ＝ 因此 ， [H2O]項(xiàng)通常與解離常數(shù)合并 ， 即： Ka ＝ K[H2O]＝ [H＋ ][A－ ]/[HA] (2) 由于酸解離常數(shù)象 [H＋ ]值一樣使用起來(lái)不方便 ， 因此可用公式將其轉(zhuǎn)換成的 pKa值 (為了使用的方便 ,將下標(biāo) a省去 ): pK ＝ － logK (3) 溶液的 pH由酸和堿相對(duì)濃度決定 一種溶液的 pH和酸以及它的共軛堿之間的相互關(guān)系可以很容易推導(dǎo)出來(lái)。當(dāng)某種酸 [HA]和它的共軛堿 [A－ ]的濃度相等時(shí)， log([A－ ]/[HA])＝ 0，溶液的pH在數(shù)值上相當(dāng)于酸的 pK值。 八、緩沖系統(tǒng) 弱酸（例如醋酸）在水中只能部分離子化，它所釋放出來(lái)的 H＋ 是可以被滴定的。 當(dāng)?shù)味ㄩ_(kāi)始時(shí)， HAc大部分以未離子化的形式以 HAc存在，同時(shí)也有一定量的 H＋ 和 Ac－ 存在。當(dāng) H＋ 被中和時(shí)，更多的 HAc解離成 H＋ 和 Ac－ .當(dāng)進(jìn)一步加入 NaOH時(shí) , pH隨 Ac－ 的積累而逐漸升高。此時(shí)溶液中的 HAc和 Ac－ 相等， pH＝ pK. 因此，人們可以用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定弱電解質(zhì)的 pK值。但是，滴定中點(diǎn)的 pK值則隨不同性質(zhì)的電解質(zhì)而不同。 pK值直接與這類物質(zhì)的解離常數(shù)有關(guān)，或者說(shuō)與共軛堿對(duì) H＋ 的親和力有關(guān)。細(xì)胞過(guò)程（例如代謝）取決于酶的活性，而酶的活性又顯著地受 pH的影響。 生物有各種保持它們細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外液體 pH基本恒定的機(jī)制，但是阻止有害 pH變化的最重要的機(jī)制由緩沖系統(tǒng)提供。 磷酸鹽系統(tǒng)（ HPO4178。/H2PO4175。/H2CO3）是生物體內(nèi)的兩種重要的緩沖系統(tǒng)。 此外，許多生物分子，例如蛋白質(zhì)以及小分子的有機(jī)物，由于含有多個(gè)酸 堿基團(tuán)，它們?cè)谏?pH范圍內(nèi)都是有效的緩沖系統(tǒng)的組分。 ② 蛋白質(zhì)與核酸共同構(gòu)成了生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)，是細(xì)胞原生質(zhì)的主要成分。 ④ 抵抗外源性異物侵害而產(chǎn)生免疫反應(yīng)的抗體是蛋白質(zhì)。 ⑥ 肌肉收縮、物質(zhì)的運(yùn)輸、結(jié)締保護(hù)、病毒對(duì)宿主的感染等都是蛋白質(zhì)在起作用。 二、蛋白質(zhì)的元素組成 蛋白質(zhì)主要含有 C、 H、 O、 N以及 S元素。 三、 蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸 經(jīng)水解分析，構(gòu)成氨基酸的蛋白質(zhì)約 20種，這些氨基酸借肽鍵聚合成蛋白質(zhì)。 Section 2 氨基酸 ( Amino acids ) 一 . 氨基酸的結(jié)構(gòu)通式 除脯氨酸外 ， 其它所有氨基酸在結(jié)構(gòu)上都有一個(gè)共同的特點(diǎn) ，即在與羧基相連的 α 碳原子上含有一個(gè)氨基 （ 圖 21） 。 二 . 氨基酸的結(jié)構(gòu)和分類： 根據(jù)氨基酸側(cè)鏈 R基的極性 ， 20種氨基酸可分成 4類 。除甘氨酸外，其他所有 α 氨基酸都是 L型的 （圖 25） 。 C ＝ A/ε L 五、氨基酸的酸堿性質(zhì) 1. 氨基酸的兩性解離性質(zhì) 氨基酸在水溶液中或在晶體狀態(tài)下主要以兩性離子形式在 . 作為 酸 ： RCHCOO —→ R CHCOO ＋ H＋ | | NH＋ 3 NH2 作為 堿 ： RCHCOO＋ H＋ —→ R CHCOOH | | NH＋ 3 NH＋ 3 氨基酸在不同的 pH條件下可解離成帶不同的電荷： COOH COO COO | ＋ H＋ | –H＋ | H＋ 3N―C―H ←→ H＋ 3N―C―H ←→ H 2N―C―H | H＋ | +H＋ | H H H 酸性狀態(tài) (A) 兩性離子狀態(tài) (Z) 堿性狀態(tài) (B) pK值與等電點(diǎn)（ pI）的關(guān)系： 對(duì)于中性氨基酸： pI=(pKa1 + pKa2)1/2 對(duì)于酸性氨基酸： pI=(pKa1 + pKaR)1/2 對(duì)于堿性氨基酸： pI=(pKa2 + pKaR)1/2 這種關(guān)系可通過(guò)酸堿滴定曲線來(lái)確定 （圖 26） 。在等電狀態(tài)，氨基酸凈電荷為零，且解離成陽(yáng)離子和陰離子的數(shù)目和趨勢(shì)相等。 六．氨基酸的電泳分離和離子交換： 1. 氨基酸的電泳分離 電泳 (Electrophoresis)是指帶電質(zhì)點(diǎn)在電場(chǎng)中的移動(dòng) （圖29） 。)可用下式表示： 181。 ∝ Q 各氨基酸所帶凈電的差異（ Q）可用 pI pH表示。 當(dāng)把被分離的氨基酸混合物的溶液調(diào)至 , 氨基酸都帶凈正電荷。 除了電荷作為主要分離因素外，氨基酸側(cè)鏈與樹(shù)脂的非極性骨架之間的相互作用也是影響分離的因素。 七、氨基酸的化學(xué)反應(yīng) 1. 與亞硝酸反應(yīng)： R － CH－ COOH + HNO2 —→ R － CH－ COOH + N2↑ + H 2O ? ｜ NH2 OH 只要測(cè)定釋放的 N2體積，便可計(jì)算出氨基酸的含量，這是 Van Slyke (范氏 )氨基氮測(cè)定方法的基礎(chǔ)。在蛋白質(zhì)化學(xué)中，這種酰胺鍵稱為肽鍵（ Peptide bond） （圖 211） 。在肽鏈結(jié)構(gòu)中 ,每個(gè)的氨基酸不再是完整的，因此叫做 氨基酸殘基 （ residue）。這些多肽鏈在長(zhǎng)度上一般超過(guò) 40個(gè)以上的氨基酸殘基，最大者甚至超過(guò) 4000個(gè)氨基酸殘基。 除某些特殊的環(huán)狀小肽外，寡肽和多肽都是線性分子，仍然保留一個(gè)未反應(yīng)的氨基末端（ N末端）和一個(gè)羧基末端（ C末端）。 一條多肽鏈的模式結(jié)構(gòu)如下所示 （圖 212） 。 二．肽的性質(zhì) 1．肽鍵可被水解 2．肽的解離性質(zhì) 肽是一類多聚兩性電解質(zhì)，隨環(huán)境 pH的變化，可以電離成帶正電荷、負(fù)電荷或者凈電荷為零等不同的狀態(tài)。 等電點(diǎn)的差別反映出它們的氨基酸組成不同和側(cè)鏈可電離基團(tuán)的種類和性質(zhì)的差別 。這類物質(zhì)都有相應(yīng)的生物活性，盡管人們并不完全清楚它們的功能。生物活性肽在組成、結(jié)構(gòu)和大小方面存在很大的差異。 四．蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)水平 可分為：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)結(jié)構(gòu)。有二條途徑：一條是 直接測(cè)定 多肽鏈的氨基酸順序；另一條是 間接的 ，即從編碼蛋白質(zhì)的基因的核苷酸順序來(lái)推導(dǎo)蛋白質(zhì)的氨基酸順序。 ② 確定肽鏈的數(shù)目 (末端分析 )； ③ 氨基酸的組成分析； ④ 拆開(kāi)二硫鍵； ⑤ 部分水解； ⑥ 片段的氨基酸順序測(cè)定； ⑦ 片段重疊，拚出完整肽鏈的氨基酸順序； ⑧ 確定二硫鍵和酰胺基的位置。 2． 末端分析 (確定蛋白質(zhì)的肽鏈組成 ) ：通常測(cè)定肽鏈的 N末端 . 二硝基氟苯 (DNFB)法 或丹磺酰氯（ DNSCl）法是常用的方法。 1).還原法： 用 巰基乙醇 (HSCH2CH2OH)或 二硫蘇糖醇 等還原性試劑使二硫鍵打開(kāi)，還原生成 SH（圖 215） 2).氧化法： 常用 過(guò)甲酸 (CHOOOH)作為氧化劑，使二硫鍵氧生成半胱氨磺酸 (磺基丙氨酸殘基 )（圖 215） 。下面是一個(gè)典型的多肽，用胰蛋白酶 (糜酶 )、胰凝乳蛋白酶和溴化氰分別處理所得到的結(jié)果： ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ Ala—Arg—Arg—Met—Phe—Ala—Lys—AspPheLeuLys 用胰酶處理 ： 用糜酶處理 ： 用溴化氰處理 ： AlaArg AlaArgArgMetPhe AlaArgArgMet Arg AlaLysAspPhe PheAlaLysAspPheLys AspPheLeuLys LeuLys MetPheAlaLys 5．肽碎片的氨基酸順序分析： ? Edman降解法 （圖 217） ：專用試劑是 苯異硫氰酸。但該酶不能水解 C末端的 Arg、 Lys和Pro。如果 C末端第二個(gè)殘基是 Pro，則酶 A和酶 B都不起作用。 圖 218示出了細(xì)胞色素 c 種系發(fā)生樹(shù)。 HbA: H3＋ N－ ValHisLeuThrProGluGluLys－ COO－ HbS: H3＋ N－ ValHisLeuThrProGluValLys－ COO－ Section 4 蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu) 一 .蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的概念及研究方法 蛋白質(zhì)空間構(gòu)象 是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈在空間上的走向及所有原子和基團(tuán)在空間中的排列與分布。 ? X射線晶體衍射和核磁共振光譜是研究大分子結(jié)構(gòu)的主要方法。 二 .蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 是指蛋白質(zhì)多肽鏈主鏈在空間中的走向。不涉及側(cè)鏈基因的構(gòu)象。 但位于肽基兩側(cè)的 Cα 與氮原子間的連接鍵是純粹的單鍵， Cα 與羰基碳原子間的連接鍵也是純粹的單鍵 。 Cα N單鍵旋轉(zhuǎn)的角度用 Φ表示， Cα C單鍵旋轉(zhuǎn)的角度用 ψ表示。由于Cα 實(shí)際上處于兩個(gè)剛性平面的交線上，所以由 Cα 參與形成的兩個(gè) 扭角 (φ 和 ψ)決定了相鄰兩個(gè)肽基的相對(duì)位置。 實(shí)驗(yàn)表明，肽鏈中所有肽基基本上都有相同的鍵距和鍵角，每個(gè) α 碳原子都是一個(gè)正四面體結(jié)構(gòu)。在多肽鏈中，任何一對(duì)扭角如發(fā)生變化，多肽鏈主鏈的構(gòu)象必然發(fā)生相應(yīng)的變化，如果所有與 Cα 相連的這一對(duì)扭角都分別相等，則多肽鏈主鏈呈現(xiàn)為有規(guī)律現(xiàn)象。 （圖 220） 。由于與每個(gè) α 碳原子相連的一對(duì)扭角在 α 螺旋 (α helix)結(jié)構(gòu)中都分別相等 (Φ＝ 57176。 )，因此， α 螺旋是多肽鏈主鏈的一種有規(guī)律的構(gòu)象，是蛋白質(zhì)分子中的普遍存在的一種典型的二級(jí)結(jié)構(gòu)要素。氫鍵是蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用力 。 α 螺旋的提出，首先較好地解釋了存在于毛發(fā)中的 α 角蛋白 (α keratin)的結(jié)構(gòu)特征 （圖 223） 。 3. β 折疊片也是一種有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu) 在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中 , 存在兩種不同的 β 片，即 反平行的和平行的二種 （圖 224） 。 在 β 片中 , 氫鍵的形成出現(xiàn)在相鄰肽鏈之間而不象 α 螺旋那樣出現(xiàn)在螺旋內(nèi) 。 絲心蛋白 的 X射線晶體衍射分析表明，其空間結(jié)構(gòu)與 α 角蛋白完全不同 ，呈現(xiàn)為 反平行的 β 片狀 （ 圖 226a 圖 226b） 。 β 片在球狀蛋白質(zhì)分子中也廣泛存在 。因此，多肽鏈必須具有彎曲、轉(zhuǎn)角和自然改變方向的能力，以便產(chǎn)生緊湊的球狀結(jié)構(gòu)。 有兩種主要的 β 轉(zhuǎn)角，都是通過(guò)一個(gè)殘基上的羰基氧與肽鏈下游的第三位殘基上的酰胺氫之間形成氫鍵，以此穩(wěn)定這種結(jié)構(gòu)。 卷曲結(jié)構(gòu) 是一種難以描述的多肽鏈走向，也存在于球狀蛋白質(zhì)分子中。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) (tertiary structure) 和四級(jí)結(jié)構(gòu)通常是針對(duì)球狀蛋白質(zhì)而言。 1. 三級(jí)結(jié)構(gòu)的某些特征： 1). 球狀蛋白質(zhì)常都含有 α 螺旋和 β 折疊片兩種基本要素 （圖 2 28） 2). 側(cè)鏈的定位隨極性而變化 3). 超二級(jí)結(jié)構(gòu) (supersecondary structure)即基元 (motif) 在許多蛋白質(zhì)分子中常觀察到二級(jí)結(jié)構(gòu)要素的某些組合，即 超二級(jí)結(jié)構(gòu)或稱為基元 。 ● β 發(fā)夾基元： 由三條反平行的 β 鏈 (或肽段 )組成。 ● β 桶式 (β barrel) 基元： 由連續(xù)的 β 片卷筑而成 (有三種不同的形式 )。大多數(shù)域由 100200個(gè)氨基