【正文】 位置。在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)稱同源蛋白質(zhì)。并根據(jù)同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列資料建立起進(jìn)化樹。在生物體內(nèi)有些蛋白質(zhì)常以前體形試合成，只有按一定方式裂解除去部分肽鏈之后才出現(xiàn)生物活性，這一現(xiàn)象稱蛋白質(zhì)的激活。凝血酶原和血清蛋白原是兩個最重要的血凝因子。我國在20世紀(jì)60年代首次在世界上人工合成了蛋白質(zhì)——結(jié)晶牛胰島素。至今利用Merrifield固相肽合成儀已成功地合成了許多肽和蛋白質(zhì)。當(dāng)A肽與FDNB試劑反應(yīng)后得DNPAsp；當(dāng)用羧肽酶處理后得游離纈氨酸。此外，A肽用糜蛋白酶降解時，也得到兩種肽，其中一種（Asp、Ala、Tyr），另一種（Lys、His、Glu2以及Val）。酸水解使Asn→Asp+ NH4+，由已知條件（Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）可得：Asn( )( )( )Lys( )( )Val； FDNB法分析N末端得DNPHis，酸水解使Gln→Glu+NH4+由已知條件（His、Glu、Val）可得：Asn( )( )( )LysHisGlnVal； 糜蛋白酶斷裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的羧基端肽鍵。（1）如用胰蛋白酶處理，此多肽將產(chǎn)生幾個肽？并解釋原因（假設(shè)沒有二硫鍵存在）；（2），此多肽的凈電荷是多少單位？說明理由（假設(shè)pKa值：；α NH3+；；；；；）；（3）如何判斷此多肽是否含有二硫鍵？假如有二硫鍵存在，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定5，17和23位上的Cys哪兩個參與形成？[（1）4個肽；（2）；（3）如果多肽中無二硫鍵存在，經(jīng)胰蛋白酶水解后應(yīng)得4個肽段；如果存在一個二硫鍵應(yīng)得3個肽段并且個肽段所帶電荷不同，因此可用離子交換層析、電泳等方法將肽段分開，鑒定出含二硫鍵的肽段，測定其氨基酸順序，便可確定二硫鍵的位置]今有一個七肽，經(jīng)分析它的氨基酸組成是：Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr和Ser。經(jīng)糜蛋白酶作用后，此肽斷裂城兩個肽段，其氨基酸組成分別為Ala、Tyr、Ser和Pro、Phe、Lys、Arg。此肽與胰蛋白酶反應(yīng)能生成兩個肽段，它們的氨基酸組成分別是Arg、Pro和Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。當(dāng)用嗜熱菌蛋白酶消化原多肽（具有完整的二硫鍵）時可用下列各肽：（1）（Ala、CysVal）；（2）（Arg、Lys、Phe、Pro）；（3）(ArgCysTrp、Tyr)；（4）(CysPhe)。（結(jié)構(gòu)如下圖） SSAlaCysPheProLysArgTrpCysArgArgVal_Cys S S CysTyrCysPheCys解：嗜熱菌蛋白酶作用專一性較差，根據(jù)題中已知條件： （1）消化原多肽得到（Ala、CysVal），說明鏈1在2位Cys 后及11位Val前發(fā)生斷裂，2位Cys與12位Cys之間有二硫鍵； （2）由鏈1序列可得該肽段序列為：PheProLysArg； （3）由（1）（2）可知該肽段(ArgCysTrp、Tyr)中必有一Cys來自鏈2，另一Cys為鏈1中8位Cys，即鏈1中8位Cys與鏈2中的一個Cys有二硫鍵；（4）嗜熱菌蛋白酶能水解Tyr、Phe等疏水氨基酸殘基，故此肽（CysPhe）來自鏈2，結(jié)合（3）中含Tyr，可知（3）中形成的二硫鍵為鏈1 8位Cys與鏈2中3位Cys與鏈2中3位Cys之間；（4）中（CysPhe）說明鏈2中1位Cys與5位Cys中有二硫鍵。一個十肽的氨基酸分析表明其水解液中存在下列產(chǎn)物：NH4+ Asp Glu Tyr ArgMet Pro Lys Ser Phe并觀察下列事實(shí)：（1）用羧肽酶A和B處理該十肽無效；（2）胰蛋白酶處理產(chǎn)生兩各四肽和游離的Lys；（3）梭菌蛋白酶處理產(chǎn)生一個四肽和一個六肽；（4）溴化氫處理產(chǎn)生一個八肽和一個二肽，用單字母符號表示其序列位NP；（5）胰凝乳蛋白酶處理產(chǎn)生兩個三肽和一個四肽，N末端的胰凝乳蛋白酶水解肽段在中性pH時攜帶1凈電荷，在pH12時攜帶3凈電荷；（6）一輪Edman降解給出下面的PTH衍生物：（圖略）寫出該十肽的氨基酸序列。另一片段用溴化氰處理釋放出一個與茚三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸。[YRMP]解：胰蛋白酶酶專一水解Lys和Arg殘基的羧基參與形成的肽鍵，故該四肽中含Lys或Arg；一肽段在280nm附近有強(qiáng)光吸收且Pauly反應(yīng)和坂口反應(yīng)（檢測胍基的）呈陽性，說明該肽段含Tyr和Arg；溴化氰專一斷裂Met殘基的羧基參加形成的肽鍵，又因生成了與茚三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸，故該肽段為MetPro；所以該四肽的氨基酸組成為TyrArgMetPro，即YRMP。[（1）兩個；（2）二硫鍵的位置可能是13和1115或111和315或115和311，第一種情況，用胰蛋白酶斷裂將產(chǎn)生兩個肽加Arg；第二種情況和第三種，將產(chǎn)生一個肽加Arg，通過二硫鍵部分氧化可以把后兩種情況區(qū)別開來。如果你打算向LysAla加入一個亮氨酸殘基使成三肽，可能會掉進(jìn)什么樣的“陷坑”？第五章 蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)提要每一種蛋白質(zhì)至少都有一種構(gòu)像在生理?xiàng)l件下是穩(wěn)定的，并具有生物活性，這種構(gòu)像稱為蛋白質(zhì)的天然構(gòu)像。此外紫外差光譜、熒光和熒光偏振、圓二色性、核磁共振和重氫交換等被用于研究溶液中的蛋白質(zhì)構(gòu)像。此外二硫鍵在穩(wěn)定某些蛋白質(zhì)的構(gòu)像種也起重要作用。就其主鏈而言，由于肽鏈?zhǔn)怯啥鄠€相鄰的肽平面構(gòu)成的，主鏈上只有α碳的二平面角Φ和Ψ能自由旋轉(zhuǎn)，但也受到很大限制。并因此提出了拉氏構(gòu)像，它表明蛋白質(zhì)主鏈構(gòu)象在圖上所占的位置是很有限的（%%）。最常見的二級結(jié)構(gòu)元件有α螺旋、β轉(zhuǎn)角等。α螺旋結(jié)構(gòu)中每個肽平面上的羰氧和酰氨氫都參與氫鍵的形成，因此這種構(gòu)象是相當(dāng)穩(wěn)定的。α角蛋白是毛、發(fā)、甲、蹄中的纖維狀蛋白質(zhì)，它幾乎完全由α螺旋構(gòu)成的多肽鏈構(gòu)成。肽鏈的走向可以有平行和反平行兩種形式。大多數(shù)β折疊股和β折疊片都有右手扭曲的傾向，以緩解側(cè)鏈之間的空間應(yīng)力（steric strain）。膠原蛋白是動物結(jié)締組織中最豐富的結(jié)構(gòu)蛋白，有若干原膠原分子組成。彈性蛋白是結(jié)締組織中另一主要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。α角蛋白、絲心蛋白（β角蛋白）、教員蛋白和彈性蛋白是不溶性纖維狀蛋白質(zhì)；肌球蛋白和原肌球蛋白是可溶性纖維狀蛋白質(zhì)，是肌纖維中最豐富的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一般被分為4個組織層次（折疊層次），一級、二級、三級和四級結(jié)構(gòu)。細(xì)分時可在二、三級之間增加超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域兩個層次。超二級結(jié)構(gòu)有3中基本形式：αα（螺旋束）、βαβ（如Rossman折疊）、ββ（β曲折和希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。結(jié)構(gòu)域常常也就是功能域。球狀蛋白質(zhì)可根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)分為全α結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、α、β結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、全β結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)和富含金屬或二硫鍵蛋白質(zhì)等。亞基一般是一條多胎鏈。球狀蛋白質(zhì)種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，各有自己獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)受到某些物理或化學(xué)因素作用時，引起生物活性丟失，溶解度降低以及其他的物理化學(xué)常數(shù)的改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)變性。有些變性是可逆的。蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能是蛋白質(zhì)天然構(gòu)象所具有的性質(zhì)。蛋白質(zhì)折疊不是通過隨機(jī)搜索找到自由能最低構(gòu)象的。寡聚蛋白是由兩個或多個亞基通過非共價相互作用締合而成的聚集體。習(xí)題1.（1）計(jì)算一個含有78個氨基酸的α螺旋的軸長。故該α螺旋的軸長為：78= (2) ，故該α螺旋圈數(shù)為：78247。完全伸展的α螺旋長度約為：（78247。，其他區(qū)段均為β折疊片構(gòu)象。試計(jì)算：α螺旋占該多肽鏈的百分?jǐn)?shù)。120=2000個。+（2000X）=105107=506nm解之得X=970，α螺旋的長度為970=，故α螺旋占該蛋白質(zhì)分子的百分比為：100%=29%，但在折疊的蛋白質(zhì)中它對蛋白質(zhì)的桅頂焓貢獻(xiàn)卻要小得多（5kj/mol）。[在伸展的蛋白質(zhì)中大多數(shù)氫鍵的共體和接納體都與水形成氫鍵。]，能形成一個具有φ=80176。的螺旋，根據(jù)拉氏構(gòu)象圖（圖513），描述該螺旋的（a）手性；（b）每圈的堿基數(shù)。ψ=+120176。，而且還取決于肽鏈的氨基酸側(cè)鏈的性質(zhì)。（1）多聚亮氨酸，pH=；（2）多聚異亮氨酸，pH=；（3）多聚精氨酸，pH=；（4）多聚精氨酸，pH=13；（5）多聚谷氨酸，pH=；（6）多聚蘇氨酸，pH=；（7）多聚脯氨酸，pH=；[（1）（4）和（5）能形成α螺旋；（2）（3）和（6）不能形成有規(guī)則的結(jié)構(gòu)；（7）有規(guī)則，但不是α螺旋]6. 多聚甘氨酸的右手或左手α螺旋中哪一個比較穩(wěn)定？為什么？[因?yàn)楦拾彼崾窃讦撂荚由铣蕦ΨQ的特殊氨基酸，因此可以預(yù)料多聚甘氨酸的左右手α螺旋（他們是對映體）在能量上是相當(dāng)?shù)模蚨彩峭确€(wěn)定的。該蛋白質(zhì)將有200個可旋轉(zhuǎn)的鍵。問：（a）這個蛋白質(zhì)可能有多種隨機(jī)構(gòu)象（W）？（b）根據(jù)（a）的答案計(jì)算在當(dāng)使1mol該蛋白質(zhì)折疊成只有一種構(gòu)想的結(jié)構(gòu)時構(gòu)想熵的變化（ΔS折疊）；（c）如果蛋白質(zhì)完全折疊成由H鍵作為穩(wěn)定焓的唯一來源的α螺旋，并且每mol H鍵對焓的貢獻(xiàn)為5kj/mol，試計(jì)算ΔH折疊；（d）根據(jù)逆的（b）和（c）的答案，計(jì)算25℃時蛋白質(zhì)的ΔG折疊。mol）（c）ΔH折疊100（5 kj/mol）=500 kj/mol；注意，這里我們沒有考慮在螺旋末端處某些氫鍵不能形成這一事實(shí)，但考慮與否差別很小。]，有著相似的三級結(jié)構(gòu)。[在亞基亞基相互作用中疏水相互作用經(jīng)常起主要作用，參與四聚體B4的亞基亞基相互作用的表面可能比單體A的對應(yīng)表面具有較多的疏水殘基。利用表56中的數(shù)據(jù)和ChouFaman的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，預(yù)測此區(qū)域的二級結(jié)構(gòu)。殘基2023很可能形成β轉(zhuǎn)角]，完全暴露在水環(huán)境中和完全埋藏在蛋白質(zhì)分子非極性內(nèi)部的兩種多肽片段，哪一種更容易形成α螺旋？為什么？[埋藏在蛋白質(zhì)的非極性內(nèi)部時更容易形成α螺旋。]，在酸性環(huán)境中可解理成兩個不同組分，其中一個組分的相對分子質(zhì)量為100000，另一個為50000。用β巰基乙醇（能還原二硫橋）處理時，大的失去催化能力，并且它的沉降速度減小，但沉降圖案上只呈現(xiàn)一個峰（參見第7章）。彼此間由二硫鍵交聯(lián)在一起。關(guān)于此蛋白的結(jié)構(gòu)，你能做出什么結(jié)論？[該毒素蛋白由兩條不同的多肽鏈通過鏈間二硫鍵交聯(lián)而成，每條多肽鏈的相對分子質(zhì)量各在13000左右。（a）對該分子說出來年各種可能的對稱性。問它的最高對稱性是什么？[（a）C4和D2，C4是通過異種相互作用締合在一起，D2是通過同種相互作用締合在一起，（b）C2因?yàn)槊總€αβ二聚體是一個不對稱的原聚體]。假設(shè)從氨基酸合成多肽鏈，多肽鏈組成二聚體，再從二聚體聚集成多聚體酶，在這一建造過程中每次操作的錯誤頻率為108，假設(shè)氨基酸序列沒有錯誤的話，多肽的折疊總是正確的，并假設(shè)在每一裝配階段剔除有缺陷的亞結(jié)構(gòu)效率為100%，試比較在下列情況下有缺陷復(fù)合物的頻率：（1）該復(fù)合物以一條6000個氨基酸連續(xù)的多肽鏈一步合成，鏈內(nèi)含有6個多肽A和6個多肽B。[（1）有缺陷復(fù)合物的平均頻率是6000108=6105][（2）由于有缺陷的二聚體可被剔除，因此有缺陷復(fù)合物的平均率只是最后階段的操作次數(shù)（5此操作裝配6個亞基）乘以錯誤頻率，即：5108。]第六章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系提要肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白（Hb）是脊椎動物中的載氧蛋白質(zhì)。而血紅蛋白是血液中的氧載體。它是一個取代的卟啉，在其中央有一個鐵原子。紅血素中的鐵原子還能結(jié)合其他小分子如CO、NO等。Mb內(nèi)部幾乎都是非極性殘基。一個亞鐵血紅素即位于疏水的空穴內(nèi)，它可以保護(hù)鐵不被氧化成高鐵。此近側(cè)His（H8）占據(jù)5個配位位置。在此附近的遠(yuǎn)側(cè)His（E7）降低在氧結(jié)合部位上CO的結(jié)合，并抑制血紅素氧化或高鐵態(tài)。對單體蛋白質(zhì)如Mb來說，被配體（如）O2占據(jù)的結(jié)合部位的分?jǐn)?shù)是配體濃度的雙曲線函數(shù)，如Mb的氧集合曲線。Hb A是成人中主要的血紅蛋白，具有α2β2的亞基結(jié)構(gòu)。血紅蛋白以兩種可以相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象態(tài)存在，稱T（緊張）和R（松弛）態(tài)。無氧結(jié)合時達(dá)到最穩(wěn)定。氧與血紅蛋白的結(jié)合是別構(gòu)結(jié)合行為的一個典型例證。Hb呈現(xiàn)3種別構(gòu)效應(yīng)。氧與一個血紅素結(jié)合有助于氧與同一分子中的其他血紅素結(jié)合。相反的，O2促進(jìn)H+和CO2在肺泡毛細(xì)血管中的釋放。第三，血紅蛋白對O2的親和力還受3二磷酸甘油酸（BPG）調(diào)節(jié)，BPG是一個負(fù)電荷密度很高的小分子。因此，BPG是降低血紅蛋白對氧的親和力的。導(dǎo)致一個蛋白質(zhì)中氨基酸改變的基因突變能產(chǎn)生所謂分子病，這是一種遺傳病。這種病人的步正常血紅蛋白稱為Hb S，它只是在兩條β鏈第六位置上的Glu倍置換乘Val。純合子的病人出現(xiàn)慢性貧血而死亡。棉衣反映是由特化的白細(xì)胞——淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞及其相關(guān)的蛋白質(zhì)之間的相互作用介導(dǎo)的。所有的細(xì)胞都能產(chǎn)生MHC蛋白，它們在細(xì)胞表面展示宿主（自我）肽或抗原（非自我）肽。免疫球蛋白或T細(xì)胞受體能與特異的抗原結(jié)合。人類具有5個類別的免疫球蛋白，每一類別的生物學(xué)功能都是不同的。靠近Y的兩“臂”頂端的結(jié)構(gòu)域是多變區(qū)，形成來年各個抗原結(jié)合部位。結(jié)合經(jīng)常涉及IgG的構(gòu)象變化，以便域抗原誘導(dǎo)契合。在發(fā)動機(jī)蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)配體相互作用上空間和時間的組織達(dá)到相當(dāng)完善的程度。肌球蛋白是由纖維狀的尾和球狀的頭組成的棒狀分子，在肌肉中倍組織成粗絲。由粗絲和細(xì)絲構(gòu)成肌肉收縮單位——肌節(jié)。因此肌球蛋白沿肌動蛋白細(xì)絲滑動。Ga2+與肌鈣蛋白結(jié)合導(dǎo)致肌鈣蛋白原肌球蛋白復(fù)合體的構(gòu)象