生物化学考研整理第一章：蛋白质的结构与功能

第一章：蛋白质的结构与功能

第一节：蛋白质的分子组成

等电点：在某一溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的PH称为氨基酸的等电点。

含共轭双键的酪氨酸和苯丙氨酸的最大吸收峰在280nm波长附近

氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物

第二节：蛋白质的分子结构

一级结构：肽链中氨基酸的排列顺序，维持一级结构的化学键是肽键另外还有二硫键，一级结构是蛋白质空间构象的基础

二级结构：某一段肽链的局部空间结构，就是该段肽链的主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象，维持二级结构的化学键主要是氢键，二级结构主要有a-螺旋，b-折叠，b-转角等

肽单元：参与组成肽键的6个原子在同一平面上，该同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元

a-螺旋：多肽链的主链围绕中心轴作有规律的螺旋式上升，盘旋形成的构象

b-折叠：多肽链中较为伸展的结构，肽平面接近平行但略成锯齿状，由于有时两条或两条以上的肽段侧向聚集在一起形成伞形，故又称b-片层结构。

超二级结构=模体=模序：在许多蛋白质分子中，由两个或两个以上的具有二级结构的肽段在空间上相互接近，形成一个有规则的构象。

三级结构：是指整条链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。维持三级结构的化学键主要是次级键，包括疏水键，盐键等

结构域：分子量较大的蛋白质通常可以折叠成多个较为紧密且稳定的区域，各区域各行其功能。称为结构域。

四级结构：蛋白质中含有2条或两条以上的多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为亚基。蛋白质分子中各亚基之间以非共价键连接，构成蛋白质的四级结构。

蛋白质结构与功能的关系

蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础

（一）一级结构是空间构象的基础

（二）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能

（三）氨基酸序列提供重要的生物进化信息

（四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病

蛋白质的功能依赖特定空间结构

（一）蛋白质的空间结构决定其功能

（二）蛋白质的空间构象改变可引起疾病

疯牛病的发病机制：

疯牛病是由朊病毒蛋白引起的一种人和动物神经退行性疾病，这类疾病具有传染性，遗传性或散在发病的特点。（疯牛病的名词解释）正常人和动物的朊病毒蛋白为a螺旋结构，在某种蛋白的作用下a螺旋结构变成b-折叠结构，b-折叠结构的朊病毒蛋白形成聚合体，最终形成淀粉样纤维沉淀而致病。

蛋白质的变性：

在某些物理或化学因素作用下，蛋白质的空间构象被破坏，导致蛋白质的性质发生改变及生物学活性丧失的现象称为蛋白质的变性。蛋白质变性发生在二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构中氨基酸排列顺序的变化。蛋白质变性后其理化性质和生物学活性发生改变。比如，粘度增加，溶解度降低，结晶能力消失，易被蛋白酶水解，生物学活性丧失等。蛋白质变性后，疏水侧链暴露在外，肽链融汇相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出，这一现象称为蛋白质的变性。变性的蛋白质易发生沉淀，但沉淀的蛋白质不一定变性。

蛋白质的复性：发生变性的蛋白质在一定的条件下，无活性的蛋白质重新恢复为有活性的蛋白质的过程。

蛋白质在紫外光谱区有特征吸收峰——280nm

双缩脲反应：蛋白质和多肽分子中的肽键在碱性溶液中，与硫酸铜共热，呈现紫色，称为双缩脲反应。

第五节：蛋白质的分离、纯化与结构分析

一：透析及超滤法可除去蛋白质溶液中的小分子化合物

透析：利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法称为透析

二：丙酮沉淀、盐析及免疫沉淀是常用的蛋白质浓缩方法

丙酮沉淀：蛋白质中加入丙酮发生沉淀的现象

盐析：是将硫酸铵或氯化钠等加入蛋白质溶液，使蛋白质表面电荷被中和以及水化膜被破坏，导致蛋白质在水溶液中的稳定性因素去除而沉淀

免疫沉淀法：蛋白质具有抗原性，利用特异性抗体识别相应的抗原蛋白，形成抗原抗体复合物，从溶液中分离出来。这就是用于特异蛋白定性定量分析的免疫沉淀法。

三：利用荷电性质可电泳分离蛋白质

电泳：蛋白质在低于或高于其pi的溶液中成为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动，这种利用蛋白质在电场中涌动而达到分离各种蛋白的技术称为电泳。

SDS-PAGE：若蛋白质样品和聚丙烯酰胺凝胶系统中加入带负电荷较多的sds，使所有蛋白质表面覆盖一层sds分子，导致蛋白质分子间的电荷差异消失，此时蛋白质在电场中的泳动速率只与蛋白质颗粒大小有关，聚丙烯酰胺凝胶具有分子筛效应，因而此种称之为，sds-聚丙烯酰氨凝胶电泳，常用于蛋白质分子量的测定。

等电聚焦电泳：若在聚丙烯酰氨凝胶中加入系列两性电解质载体，在电场中形成一个连续而稳定的线性PH梯度，即PH从凝胶的正极向负极依次递增。在这种介质中电泳时，被分离的蛋白质处在偏离其等电点的PH位置时带有电荷而移动，当蛋白质泳动至与其自身pi值相等时的PH区域，其净电荷为0不在移动，这种通过等电点的差异而分离蛋白质的电泳方法称为等电聚焦电泳。

四：应用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离

阴离子交换层析：将阴离子交换树脂颗粒填充在层析管内，由于阴离子交换树脂颗粒上带正电荷，能吸引溶液中的阴离子，然后再用含阴离子的溶液洗柱。含负电量小的蛋白质首先被洗脱下来，增加阴离子浓度，含负电量较多的蛋白质也被洗脱下来

凝胶过滤=分子筛层析：层析柱内填满带有小孔的颗粒，一般由葡聚糖制成。蛋白质溶液从柱的顶部加入，让蛋白质溶液往下渗漏，小分子蛋白进入孔内，因而在柱中滞留时间较长，大分子蛋白不能进入孔内而顺利流出，因此不同大小的蛋白质被分离。

五：利用蛋白质颗粒沉降行为不同可进行超速离心分离

超速离心法：不同蛋白质的密度和形态各不相同，因此可以用此方法分离。既可以用来分离纯化蛋白质也可以用作测定蛋白质的分子量。

六：利用化学或反向遗传学方法可分析多肽链的氨基酸序列

Sanger：二硝基苯氟与多肽链的a-氨基作用生成二硝基苯氨基酸，然后将多肽链水解，分离出带有二硝基苯基的氨基酸。然后再把肽链水解成片段，分别进行分析。

Edman降解法：待测肽段与异硫氰酸苯酯反应，在用冷稀硫酸处理，氨基酸末端残基脱落下

血红蛋白：是由4个亚基组成的四级结构蛋白质，每个亚基结构中间有一个疏水局部，可结合1个血红素，并携带一分子氧，因此一分子血红蛋白共结合4分子氧。

亲和层析：利用某些生物大分子之间专一可逆结合特性的分离方法。