【正文】 2OH)COOH，可知此為Ser； 結(jié)合（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）可知該十肽的氨基酸序列為：SerGluTyrArgLysLysPheMetAsnPro一個(gè)四肽，經(jīng)胰蛋白酶水解得兩個(gè)片段，一個(gè)片段在280nm附近有強(qiáng)的光吸收，并且Pauly反應(yīng)和坂口反應(yīng)（檢測(cè)胍基的）呈陽(yáng)性。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。寫出此四肽的氨基酸序列。[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(cè)胍基的）呈陽(yáng)性，說(shuō)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。蜂毒明肽（apamin）是存在蜜蜂毒液中的一個(gè)十八肽，其序列為CNCKAPETALCARRCH，已知蜂毒明肽形成二硫鍵，不與碘乙酸發(fā)生反應(yīng)，（1）問(wèn)此肽中存在多少個(gè)二硫鍵？（2）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)確定這些（個(gè)）二硫鍵位置的策略。[（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)。]敘述用Mernfield固相化學(xué)方法合成二肽LysAla。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”？解：（1）用BOC保護(hù)Ala氨基端，然后將其羧基掛接在樹(shù)脂上；（2）除去N端保護(hù)，將用BOC保護(hù)的Arg用縮合劑DDC與Ala相連；（3）將把樹(shù)脂懸浮在無(wú)水三氟乙酸中，通人干燥的HBr，使肽與樹(shù)脂脫離，同時(shí)保護(hù)基也被切除。 若打算向LysAla加入一個(gè)亮氨酸殘基使成三肽，可能的坑為：Leu可能接在Arg的非α氨基上。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。研究蛋白質(zhì)構(gòu)像的主要方法是X射線晶體結(jié)構(gòu)分析。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。穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)像的作用有氫鍵、范德華力、疏水相互作用和離子鍵。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。多肽鏈折疊成特定的構(gòu)像受到空間上的許多限制。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。某些Φ和Ψ值是立體化學(xué)所允許的，其他值則不被允許。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（%%）。蛋白質(zhì)主鏈的折疊形成由氫鍵維系的重復(fù)性結(jié)構(gòu)稱為二級(jí)結(jié)構(gòu)。最常見(jiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件有α螺旋、β轉(zhuǎn)角等。α螺旋是蛋白質(zhì)中最典型、含量最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)。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。氫鍵大體上與螺旋軸平行，每個(gè)殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100176。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。β折疊片中肽鏈主鏈處于較伸展的曲折（鋸齒）形式，肽鏈之間或一條肽鏈的肽段之間借助氫鍵彼此連接成片狀結(jié)構(gòu)，故稱為β折疊片，每條肽鏈或肽段稱為β折疊股或β股。肽鏈的走向可以有平行和反平行兩種形式。平行折疊片構(gòu)象的伸展程度略小于反平行折疊片。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）。蠶絲心蛋白幾乎完全由扭曲的反平行β折疊片構(gòu)成。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。原膠原是一種右手超螺旋結(jié)構(gòu)，稱三股螺旋。彈性蛋白是結(jié)締組織中另一主要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)按其外形和溶解度可分為纖維狀蛋白質(zhì)、球狀蛋白質(zhì)和膜蛋白。α角蛋白、絲心蛋白（β角蛋白）、膠原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)。球狀蛋白質(zhì)是一類可溶性的功能蛋白，如酶、抗體、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、蛋白質(zhì)激素等，膜蛋白是一類與膜結(jié)構(gòu)和功能緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，它們又可分為膜內(nèi)在蛋白質(zhì)、脂錨定蛋白質(zhì)以及膜周邊蛋白質(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)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)是指在一級(jí)序列上相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)在三維折疊中彼此靠近并相互作用形成的組合體。超二級(jí)結(jié)構(gòu)有3種基本形式：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)域是在二級(jí)結(jié)構(gòu)和超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成并相對(duì)獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)局部折疊區(qū)。結(jié)構(gòu)域常常也就是功能域。結(jié)構(gòu)域的基本類型有：全平行α螺旋結(jié)構(gòu)域、平行或混合型β折疊片結(jié)構(gòu)域、反平行β折疊片結(jié)構(gòu)域和富含金屬或二硫鍵結(jié)構(gòu)域等4類。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。球狀蛋白質(zhì)有些是單亞基的，稱單體蛋白質(zhì)，有些是多亞基的，稱寡聚或多聚蛋白質(zhì)。亞基一般是一條多肽鏈。亞基（包括單體蛋白質(zhì)）的總?cè)S結(jié)構(gòu)稱三級(jí)結(jié)構(gòu)。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)。但球狀蛋白質(zhì)分子仍有某些共同的結(jié)構(gòu)特征：①一種分子可含多種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件，②具有明顯的折疊層次，③緊密折疊成球狀或橢球狀結(jié)構(gòu)，④疏水測(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水基團(tuán)暴露在分子表面，⑤分子表面往往有一個(gè)空穴（活性部位）。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)象稱為蛋白質(zhì)變性。變性實(shí)質(zhì)是非共價(jià)鍵破裂，天然構(gòu)象解體，但共價(jià)鍵未遭破裂。有些變性是可逆的。蛋白質(zhì)變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)表明，一級(jí)結(jié)構(gòu)規(guī)定它的三維結(jié)構(gòu)。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)。天然構(gòu)象是在生理?xiàng)l件下熱力學(xué)上最穩(wěn)定的即自由能最低的三維結(jié)構(gòu)。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。折疊動(dòng)力學(xué)研究表明，多肽鏈折疊過(guò)程中存在熔球態(tài)的中間體，并有異構(gòu)酶和伴侶蛋白質(zhì)等參加。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。締合形成聚集體的方式構(gòu)成蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)，它涉及亞級(jí)在聚集體中的空間排列（對(duì)稱性）以及亞基之間的接觸位點(diǎn)（結(jié)構(gòu)互補(bǔ)）和作用力（非共價(jià)相互作用的類型）。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)。（2）此多肽的α螺旋完全伸展時(shí)多長(zhǎng)？[；]解：（1），故該α螺旋的軸長(zhǎng)為：78(2) ，故此時(shí)長(zhǎng)為： 78=，其他區(qū)段均為β折疊片構(gòu)象。該蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量為240000，105cm。試計(jì)算：α螺旋占該多肽鏈的百分?jǐn)?shù)。（）[59%]解：一般來(lái)講氨基酸的平均分子量為120Da，此蛋白質(zhì)的分子量為240000Da，所以氨基酸殘基數(shù)為240000247。120=2000個(gè)。設(shè)有X個(gè)氨基酸殘基呈α螺旋結(jié)構(gòu)，則：X+（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)的穩(wěn)定焓貢獻(xiàn)卻要小得多（5kj/mol）。試解釋這種差別的原因。[在伸展的蛋白質(zhì)中大多數(shù)氫鍵的供體和接納體都與水形成氫鍵。這就是氫鍵能量對(duì)穩(wěn)定焓貢獻(xiàn)小的原因。]，能形成一個(gè)具有φ=80176。ψ=+120176。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)。[（a）左手；（b）]解：據(jù)P206圖513拉氏構(gòu)象圖， =φ80176。ψ=+120176。時(shí)可知該螺旋為左手性。，而且還取決于肽鏈的氨基酸側(cè)鏈的性質(zhì)。試預(yù)測(cè)在室溫下的溶液中下列多聚氨基酸那些種將形成α螺旋，那些種形成其他的有規(guī)則的結(jié)構(gòu)，那些種不能形成有規(guī)則的結(jié)構(gòu)？并說(shuō)明理由。（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)模蚨彩峭确€(wěn)定的。]。該蛋白質(zhì)將有200個(gè)可旋轉(zhuǎn)的鍵。并假設(shè)對(duì)每個(gè)鍵φ和ψ有兩個(gè)定向。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。該蛋白質(zhì)的折疊形式在25℃時(shí)是否穩(wěn)定？[（a）W=2200=1060；（b）ΔS折疊= kj/（Kmol）（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。（d）ΔG折疊= kj/℃時(shí)ΔG折疊0，因此折疊的蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的。]，有著相似的三級(jí)結(jié)構(gòu)。但是在正常情況下A是以單體形式存在的，而B(niǎo)是以四聚體（B4）形式存在的，問(wèn)A和B的氨基酸組成可能有什么差別。[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)。RRPVVLMAACLRPVVFITYGDGGTYYHWYH[殘基411是一個(gè)α螺旋，殘基1419和2430是β折疊片。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(shí)更容易形成α螺旋。因?yàn)樵谒h(huán)境中多肽對(duì)穩(wěn)定焓（ΔH折疊）的貢獻(xiàn)要小些。]，在酸性環(huán)境中可解離成兩個(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。大的組分占總蛋白質(zhì)的三分之二，具有催化活性。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）。關(guān)于該酶的結(jié)構(gòu)作出什么結(jié)論？[此酶含4個(gè)亞基，兩個(gè)無(wú)活性亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為50000，兩個(gè)催化亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為100000，每個(gè)催化亞基是由兩條無(wú)活性的多肽鏈（相對(duì)分子質(zhì)量為50000）組成。彼此間由二硫鍵交聯(lián)在一起。]，直接用SDS凝膠電泳分析（見(jiàn)第7章）時(shí)，它的區(qū)帶位于肌紅蛋白（相對(duì)分子質(zhì)量為16900）和β乳球蛋白（相對(duì)分子質(zhì)量37100）兩種蛋白之間，當(dāng)這個(gè)毒素蛋白用β巰基乙醇和碘乙酸處理后，在SDS凝膠電泳中仍得到一條區(qū)帶，但其位置靠近標(biāo)記蛋白細(xì)胞素（相對(duì)分子質(zhì)量為13370），進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，該毒素蛋白與FDNB反應(yīng)并酸水解后，釋放出游離的DNPGly和DNPTyr。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)出兩各種可能的對(duì)稱性。穩(wěn)定締合的是哪種類型的相互作用（同種或異種）？（b）假設(shè)四聚體，如血紅蛋白，是由兩個(gè)相同的單位（每個(gè)單位含α和β兩種鏈）組成的。問(wèn)它的最高對(duì)稱性是什么？[（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)稱的原聚體]?？紤]一個(gè)多聚體酶復(fù)合物的合成，此復(fù)合物含6個(gè)相同的二聚體，每個(gè)二聚體由一個(gè)多肽A和一個(gè)B組成，多肽A和B的長(zhǎng)度分別為300個(gè)和700個(gè)氨基酸殘基。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，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。（2）該復(fù)合物分3個(gè)階段形成：第一階段，多肽A和B的合成；第二階段，AB二聚體的形成；第三階段，6個(gè)AB二聚體裝配成復(fù)合物。[（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次操作裝配6個(gè)亞基）乘以錯(cuò)誤頻率，即：5108。因此它比一步合成所產(chǎn)生的缺陷頻率約低1000倍。]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)。肌紅蛋白便于氧在肌肉中轉(zhuǎn)運(yùn)，并作為氧的可逆性貯庫(kù)。而血紅蛋白是血液中的氧載體。這些蛋白質(zhì)含有一個(gè)結(jié)合得很緊的血紅素輔基。它是一個(gè)取代的卟啉，在其中央有一個(gè)鐵原子。亞鐵（Fe2+）態(tài)的血紅素能結(jié)合氧，但高鐵（+3）態(tài)的不能結(jié)合氧。紅血素中的鐵原子還能結(jié)合其他小分子如CO、NO等。肌紅蛋白是一個(gè)單一的多肽鏈，含153個(gè)殘基，外形緊湊。Mb內(nèi)部幾乎都是非極性殘基。多肽鏈中約75%是α螺旋，共分八個(gè)螺旋段。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。血紅素鐵離子直接與一個(gè)His側(cè)鏈的氮原子結(jié)合。此近側(cè)His（H8）占據(jù)5個(gè)配位位置。第6個(gè)配位位置是O2的結(jié)合部位。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)。氧與Mb結(jié)合是可逆的。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函數(shù)，如Mb的氧集合