第四章 蛋白質范本

1、祝大家07年生物考研取得優(yōu)異成績學子272646652xuezi003@21第四章蛋白質提要一.概念簡單蛋白、結合蛋白、基本氨基酸、等電點、甲醛滴定法、Edman降解、一級結構、肽鍵、構型與構象、二面角、二級結構、超二級結構、結構域、三級結構、四級結構、亞基、別構蛋白、分子病、水化層、雙電層、蛋白質的變性與復性、鹽析與鹽溶二.氨基酸分類、基本氨基酸的結構、分類、名稱、符號、化學反應、鑒定、蛋白質的水解三.蛋白質的結構一級結構結構特點、測

2、定步驟、常用方法、酶二級結構四種結構特點、數據、超二級結構三級結構主要靠疏水鍵維持四級結構變構現象結構與功能的適應、結構變化對功能的影響、典型蛋白質四.蛋白質的性質分子量的測定方法、酸堿性、溶解性、變性、顏色反應第一第一節(jié)蛋白蛋白質通論一、蛋白質的功能多樣性蛋白質是原生質的主要成分，任何生物都含有蛋白質。自然界中最小、最簡單的生物是病毒，它是由蛋白質和核酸組成的。沒有蛋白質也就沒有生命。自然界的生物多種多樣，因而蛋白質的種類和功能也十分

3、繁多。概括起來，蛋白質主要有以下功能：1.催化功能生物體內的酶都是由蛋白質構成的，它們有機體新陳代謝的催化劑。沒有酶，生物體內的各種化學反應就無法正常進行。例如，沒有淀粉酶，淀粉就不能被分解利用。2.結構功能蛋白質可以作為生物體的結構成分。在高等動物里，膠原是主要的細胞外結構蛋白，參與結締組織和骨骼作為身體的支架，占蛋白總量的14。細胞里的片層結構，如細胞膜、線粒體、葉綠體和內質網等都是由不溶性蛋白與脂類組成的。動物的毛發(fā)和指甲都是由角

4、蛋白構成的。3.運輸功能脊椎動物紅細胞中的血紅蛋白和無脊椎動物體內的血藍蛋白在呼吸過程中起著運輸氧氣的作用。血液中的載脂蛋白可運輸脂肪，轉鐵蛋白可轉運鐵。一些脂溶性激素的運輸也需要蛋白，如甲狀腺素要與甲狀腺素結合球蛋白結合才能在血液中運輸。4.貯存功能某些蛋白質的作用是貯存氨基酸作為生物體的養(yǎng)料和胚胎或幼兒生長發(fā)育的原料。此類蛋白質包括蛋類中的卵清蛋白、奶類中的酪蛋白和小麥種子中的麥醇溶蛋白等。肝臟中的鐵蛋白可將血液中多余的鐵儲存起來，

5、供缺鐵時使用。5.運動功能肌肉中的肌球蛋白和肌動蛋白是運動系統的必要成分，它們構象的改變引起肌肉的收縮，帶動機體運動。細菌中的鞭毛蛋白有類似的作用，它的收縮引起鞭毛的擺動，從而使細菌在水中游動。6.防御功能高等動物的免疫反應是機體的一種防御機能，它主要也是通過蛋白質（抗體）來實現的。凝血與纖溶系統的蛋白因子、溶菌酶、干擾素等，也擔負著防御和保護功能。7.調節(jié)功能某些激素、一切激素受體和許多其他調節(jié)因子都是蛋白質。8.信息傳遞功能生物體內

6、的信息傳遞過程也離不開蛋白質。例如，視覺信息的傳遞要有視紫紅質參與，感受味道需要味覺蛋白。視桿細胞中的視紫紅質，只需1個光子即可被激發(fā)，產生視覺。9.遺傳調控功能遺傳信息的儲存和表達都與蛋白質有關。DNA在儲存時是纏繞在蛋白質（組蛋白）上的。有些蛋白質，如阻遏蛋白，與特定基因的表達有關。β－半乳糖苷酶基因的表達受到一種阻遏蛋白的抑制，當需要合成β－半乳糖苷酶時經過去阻遏作用才能表達。10.其他功能某些生物能合成有毒的蛋白質，用以攻擊或自

7、衛(wèi)。如某些植物在被昆蟲咬過以后會產生一種毒蛋白。白喉毒素可抑制生物蛋白質合成。二、蛋白質的分類（一）按分子形狀分類1.球狀蛋白外形近似球體，多溶于水，大都具有活性，如酶、轉運蛋白、蛋白激素、抗體等。球狀蛋白的長度與直徑之比一般小于10。2.纖維狀蛋白外形細長，分子量大，大都是結構蛋白，如膠原蛋白，彈性蛋白，角蛋白等。纖維蛋白按溶解性可分為可溶性纖維蛋白與不溶性纖維蛋白。前者如血液中的纖維蛋白原、肌肉中的肌球蛋白等，后者如膠原蛋白，彈性蛋

8、白，角蛋白等結構蛋白。（二）按分子組成分類1.簡單蛋白完全由氨基酸組成，不含非蛋白成分。如血清清蛋白等。根據溶解性的不同，可將簡單蛋白分為以下7類：清蛋白、球蛋白、組蛋白、精蛋白、祝大家07年生物考研取得優(yōu)異成績學子272646652xuezi003@23（三）非蛋白質氨基酸自然界中還有150多種不參與構成蛋白質的氨基酸。它們大多是基本氨基酸的衍生物，也有一些是D氨基酸或β、γ、δ氨基酸。這些氨基酸中有些是重要的代謝物前體或中間產物，如

9、瓜氨酸和鳥氨酸是合成精氨酸的中間產物，β丙氨酸是遍多酸（泛酸，輔酶A前體）的前體，γ氨基丁酸是傳遞神經沖動的化學介質。二、氨基酸的性質（一）物理性質α氨基酸都是白色晶體，每種氨基酸都有特殊的結晶形狀，可以用來鑒別各種氨基酸。除胱氨酸和酪氨酸外，都能溶于水中。脯氨酸和羥脯氨酸還能溶于乙醇或乙醚中。除甘氨酸外，α氨基酸都有旋光性，α碳原子具有手性。蘇氨酸和異亮氨酸有兩個手性碳原子。從蛋白質水解得到的氨基酸都是L型。但在生物體內特別是細菌中，

10、D氨基酸也存在，如細菌的細胞壁和某些抗菌素中都含有D氨基酸。三個帶苯環(huán)的氨基酸有紫外吸收，F:257nmε=200Y:275nmε=1400W:280nmε=5600。通常蛋白質的紫外吸收主要是后兩個氨基酸決定的，一般在280nm。氨基酸分子中既含有氨基又含有羧基，在水溶液中以偶極離子的形式存在。所以氨基酸晶體是離子晶體，熔點在200℃以上。氨基酸是兩性電解質，各個解離基的表觀解離常數按其酸性強度遞降的順序，分別以K1’、K2’來表示。

11、當氨基酸分子所帶的凈電荷為零時的pH稱為氨基酸的等電點(pI)。等電點的值是它在等電點前后的兩個pK’值的算術平均值。氨基酸完全質子化時可看作多元弱酸，各解離基團的表觀解離常數按酸性減弱的順序，以pK1’、pK2’、pK3’表示。氨基酸可作為緩沖溶液，在pK’處的緩沖能力最強，pI處的緩沖能力最弱。氨基酸的滴定曲線如圖。（二）化學性質1.氨基的反應（1）酰化氨基可與?；噭珲Ｂ然蛩狒趬A性溶液中反應，生成酰胺。該反應在多肽合成中可用

12、于保護氨基。（2）與亞硝酸作用氨基酸在室溫下與亞硝酸反應，脫氨，生成羥基羧酸和氮氣。因為伯胺都有這個反應，所以賴氨酸的側鏈氨基也能反應，但速度較慢。常用于蛋白質的化學修飾、水解程度測定及氨基酸的定量。（3）與醛反應氨基酸的α氨基能與醛類物質反應，生成西佛堿C=N。西佛堿是氨基酸作為底物的某些酶促反應的中間物。賴氨酸的側鏈氨基也能反應。氨基還可以與甲醛反應，生成羥甲基化合物。由于氨基酸在溶液中以偶極離子形式存在，所以不能用酸堿滴定測定含量

13、。與甲醛反應后，氨基酸不再是偶極離子，其滴定終點可用一般的酸堿指示劑指示，因而可以滴定，這叫甲醛滴定法，可用于測定氨基酸。（4）與異硫氰酸苯酯(PITC)反應α氨基與PITC在弱堿性條件下形成相應的苯氨基硫甲酰衍生物（PTCAA），后者在硝基甲烷中與酸作用發(fā)生環(huán)化，生成相應的苯乙內酰硫脲衍生物（PTHAA）。這些衍生物是無色的，可用層析法加以分離鑒定。這個反應首先為Edman用來鑒定蛋白質的N末端氨基酸，在蛋白質的氨基酸順序分析方面占有

14、重要地位。（5）磺酰化氨基酸與5(二甲胺基)萘1磺酰氯(DNSCl)反應，生成DNS氨基酸。產物在酸性條件下(6NHCl)100℃也不破壞，因此可用于氨基酸末端分析。DNS氨基酸有強熒光，激發(fā)波長在360nm左右，比較靈敏，可用于微量分析。（6）與DNFB反應氨基酸與24二硝基氟苯(DNFB)在弱堿性溶液中作用生成二硝基苯基氨基酸（DNP氨基酸）。這一反應是定量轉變的，產物黃色，可經受酸性100℃高溫。該反應曾被英國的Sanger用來測

15、定胰島素的氨基酸順序，也叫桑格爾試劑，現在應用于蛋白質N末端測定。（7）轉氨反應在轉氨酶的催化下，氨基酸可脫去氨基，變成相應的酮酸。2.羧基的反應羧基可與堿作用生成鹽，其中重金屬鹽不溶于水。羧基可與醇生成酯，此反應常用于多肽合成中的羧基保護。某些酯有活化作用，可增加羧基活性，如對硝基苯酯。將氨基保護以后，可與二氯亞砜或五氯化磷作用生成酰氯，在多肽合成中用于活化羧基。在脫羧酶的催化下，可脫去羧基，形成伯胺。3茚三酮反應氨基酸與茚三酮在微酸