【正文】 建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)；（9）確定半胱氨酸殘基形成的SS交聯(lián)橋的位置。在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)稱(chēng)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(shù)。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(chēng)蛋白質(zhì)的激活。凝血酶原和血清蛋白原是兩個(gè)最重要的血凝因子。我國(guó)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(shí)，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(gè)肽？并解釋原因（假設(shè)沒(méi)有二硫鍵存在）；（2），此多肽的凈電荷是多少單位？說(shuō)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(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定5，17和23位上的Cys哪兩個(gè)參與形成？[（1）4個(gè)肽；（2）；（3）如果多肽中無(wú)二硫鍵存在，經(jīng)胰蛋白酶水解后應(yīng)得4個(gè)肽段；如果存在一個(gè)二硫鍵應(yīng)得3個(gè)肽段并且個(gè)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(kāi)，鑒定出含二硫鍵的肽段，測(cè)定其氨基酸順序，便可確定二硫鍵的位置]今有一個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)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(zhuān)一性較差，根據(jù)題中已知條件： （1）消化原多肽得到（Ala、CysVal），說(shuō)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(lái)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(gè)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(lái)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(shuō)明鏈2中1位Cys與5位Cys中有二硫鍵。一個(gè)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(guān)察下列事實(shí)：（1）用羧肽酶A和B處理該十肽無(wú)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(gè)四肽和一個(gè)六肽；（4）溴化氫處理產(chǎn)生一個(gè)八肽和一個(gè)二肽，用單字母符號(hào)表示其序列位NP；（5）胰凝乳蛋白酶處理產(chǎn)生兩個(gè)三肽和一個(gè)四肽，N末端的胰凝乳蛋白酶水解肽段在中性pH時(shí)攜帶1凈電荷，在pH12時(shí)攜帶3凈電荷；（6）一輪Edman降解給出下面的PTH衍生物：（圖略）寫(xiě)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(gè)與茚三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸。[YRMP]解：胰蛋白酶酶專(zhuān)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(cè)胍基的）呈陽(yáng)性，說(shuō)明該肽段含Tyr和Arg；溴化氰專(zhuān)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T(mén)yrArgMetPro，即YRMP。[（1）兩個(gè)；（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(gè)肽加Arg；第二種情況和第三種，將產(chǎn)生一個(gè)肽加Arg，通過(guò)二硫鍵部分氧化可以把后兩種情況區(qū)別開(kāi)來(lái)。如果你打算向LysAla加入一個(gè)亮氨酸殘基使成三肽，可能會(huì)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(chēng)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€(gè)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(jiàn)的二級(jí)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(gè)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(dòng)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(gè)組織層次（折疊層次），一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。細(xì)分時(shí)可在二、三級(jí)之間增加超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域兩個(gè)層次。超二級(jí)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(lèi)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(shí)，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(chēng)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(guò)隨機(jī)搜索找到自由能最低構(gòu)象的。寡聚蛋白是由兩個(gè)或多個(gè)亞基通過(guò)非共價(jià)相互作用締合而成的聚集體。習(xí)題1.（1）計(jì)算一個(gè)含有78個(gè)氨基酸的α螺旋的軸長(zhǎng)。故該α螺旋的軸長(zhǎng)為：78= (2) ，故該α螺旋圈數(shù)為：78247。完全伸展的α螺旋長(zhǎng)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(gè)。+（2000X）=105107=506nm解之得X=970，α螺旋的長(zhǎng)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(duì)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(gè)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(gè)比較穩(wěn)定？為什么？[因?yàn)楦拾彼崾窃讦撂荚由铣蕦?duì)稱(chēng)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(duì)映體）在能量上是相當(dāng)?shù)?，因而也是同等穩(wěn)定的。該蛋白質(zhì)將有200個(gè)可旋轉(zhuǎn)的鍵。問(wèn)：（a）這個(gè)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(shí)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(lái)源的α螺旋，并且每mol H鍵對(duì)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(shí)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(méi)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(jí)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(duì)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(cè)此區(qū)域的二級(jí)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?xún)?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?xún)?nèi)部時(shí)更容易形成α螺旋。]，在酸性環(huán)境中可解理成兩個(gè)不同組分，其中一個(gè)組分的相對(duì)分子質(zhì)量為100000，另一個(gè)為50000。用β巰基乙醇（能還原二硫橋）處理時(shí)，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(gè)峰（參見(jiàn)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(guò)鏈間二硫鍵交聯(lián)而成，每條多肽鏈的相對(duì)分子質(zhì)量各在13000左右。（a）對(duì)該分子說(shuō)出來(lái)年各種可能的對(duì)稱(chēng)性。問(wèn)它的最高對(duì)稱(chēng)性是什么？[（a）C4和D2，C4是通過(guò)異種相互作用締合在一起，D2是通過(guò)同種相互作用締合在一起，（b）C2因?yàn)槊總€(gè)αβ二聚體是一個(gè)不對(duì)稱(chēng)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?gòu)亩垠w聚集成多聚體酶，在這一建造過(guò)程中每次操作的錯(cuò)誤頻率為108，假設(shè)氨基酸序列沒(méi)有錯(cuò)誤的話(huà)，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(gè)氨基酸連續(xù)的多肽鏈一步合成，鏈內(nèi)含有6個(gè)多肽A和6個(gè)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(gè)亞基）乘以錯(cuò)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(dòng)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(gè)取代的卟啉，在其中央有一個(gè)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(gè)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(gè)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(duì)單體蛋白質(zhì)如Mb來(lái)說(shuō)，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(xiàn)函數(shù)，如Mb的氧集合曲線(xiàn)。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?xún)煞N可以相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象態(tài)存在，稱(chēng)T（緊張）和R（松弛）態(tài)。無(wú)氧結(jié)合時(shí)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(gè)典型例證。Hb呈現(xiàn)3種別構(gòu)效應(yīng)。氧與一個(gè)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(duì)O2的親和力還受3二磷酸甘油酸（BPG）調(diào)節(jié)，BPG是一個(gè)負(fù)電荷密度很高的小分子。因此，BPG是降低血紅蛋白對(duì)氧的親和力的。導(dǎo)致一個(gè)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(chēng)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?cè)诩?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(lèi)具有5個(gè)類(lèi)別的免疫球蛋白，每一類(lèi)別的生物學(xué)功能都是不同的?？拷黋的兩“臂”頂端的結(jié)構(gòu)域是多變區(qū)，形成來(lái)年各個(gè)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(dòng)機(jī)蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)配體相互作用上空間和時(shí)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(dòng)蛋白細(xì)絲滑動(dòng)。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)象變化，引發(fā)肌動(dòng)蛋白肌球蛋白0相互作用的循環(huán)發(fā)生。（a）哪個(gè)蛋白質(zhì)對(duì)配體X的親和力更高？（b）將這兩個(gè)蛋白質(zhì)的Kd轉(zhuǎn)換為結(jié)合常數(shù)Ka。[對(duì)肌紅蛋白：（a）無(wú)；（b）無(wú)；（c）無(wú)。（b） 肺中[100 torr p（O2）]結(jié)合的氧有百分之多少輸送給組織[30 torr p（O2