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生物化学 第一单元 蛋白质的化学

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发表于 2011-7-12 23:37:40 | 显示全部楼层 |阅读模式

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x
# b: A2 @! h2 c2 O
第一单元 蛋白质的化学( ^1 X3 s# h' b- k8 v* y( q& \$ J
  大纲领求:
% s7 |4 X" L1 l) t& j  1.蛋白质的分子组成:
$ j+ w  L- H+ L! j' O+ b; q  (1)元素组成1 I% J+ ]% v. _8 g, L9 U7 z: z
  (2)基础单位4 ~, ^1 @, Y$ F0 d, F
  2.蛋白质的分子结构& A+ \" a$ T' J" H
  (1)肽键与肽
' k6 t1 D9 k" [) H  (2)一级结构; \5 a+ U% d: N5 f" C- x
  (3)二级结构-α螺旋
# ~, G6 s8 X+ a- i0 a  (4)三级和四级结构概念 7 O/ `; Z$ x* {9 ~0 J: j; D* L
  3.蛋白质的理化性质2 }- p# }  {7 X4 S, B
  (1)等电点: f9 c" y' Y, A% r3 n/ W0 g% b
  (2)沉淀/ s3 u( B6 o' n4 ]1 N$ A" K, R- C2 \/ H
  (3)变性3 t; }! J) p/ i6 ~7 y
  蛋白质是生物体的根本组成成份,是我们生命运动的物质基本,生物体所进行的各种生命活动都是由蛋白质来完成的。
; D- V9 e( [4 C$ [6 Q2 X6 }. A% _7 O% O- u, K" s4 A% O- I
  一、蛋白质的元素组成2 b! S+ q$ u3 m3 b  @3 y
  作为生物大分子,所有蛋白质都含有碳、氢、氧、氮;大多数蛋白质含有硫;有些蛋白质含有磷;少数还含有铁、铜、锰、锌等金属元素;个别蛋白质含有碘。
0 S/ d8 U, Y4 o; i$ @  在这些元素中,有一个元素比较尤其,就是氮,测定创造各种蛋白质的含氮量恒定,平均为16%。即1g氮相当于6.25g蛋白质。由于蛋白质是体内的重要含氮物,因此,只要测定生物样品中氮的含量,就可以按下式推算出样品中的蛋白质大致含量。, R9 P$ Z1 W- A9 l  x$ |3 t
  每克样品中含氮量×6.25=每克样品中蛋白质含量
7 h# a" Z5 F) I  这就是凯氏定氮法测定蛋白质含量的基础3 G5 q# B' O; s. T4 i, \  Y# I
  以非蛋白氮充当蛋白氮(三聚氰胺)
8 ]# N/ Z' X& l: n+ x4 g
/ W) S  L7 ~3 Y' D  h  二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸: J( ^( R7 {$ j5 n
  蛋白质是高分子化合物,可以受酸、碱或蛋白酶作用而水解。研究发现蛋白质水解后的最终产物是氨基酸,所以组成蛋白质的基本单位是氨基酸。存在自然界中的氨基酸有300余种,而组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种。
# |+ a; Y) W8 z7 H, ^5 d) J  (1)氨基酸的一般结构式:20氨基酸在化学结构式具有一个共同的特点,即在连结羧基的α碳原子上还有一个氨基,故称α一氨基酸。α氨基酸的一般结构式可用下式表现:/ ~. o  Z9 A) ?4 A- @* P% B
  

5 @. s, u6 `9 w                               
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( k& ?% ^* l6 j  L$ T( p  由上式可以看出,除甘氨酸外,其余氨基酸的α碳原子是一个不对称碳原子,具有旋光异构现象,也有D-和L-两种构型。组成天然蛋白质的20种氨基酸多属于L-α一氨基酸。(甘氨酸除外)。
% l1 a6 k  X! z+ t  (2)氨基酸的分类:不同的氨基酸主要表示在侧链的不同。组成蛋白质的20余种氨基酸,根据它们的侧链R的结构和性质分为以下四类。$ X' O( T! y6 _; g
  
) C: x- w4 G. S* m/ r
                               
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1 Y1 l6 w/ D  e  o  1)非极性氨基酸:8
0 u/ d# k# x; ~2 l  o) Q  这类氨基酸的特点是在水中溶解度小于极性R基氨基酸。
; t7 c$ g6 ]# p8 m; r  
. X1 t; O% n7 S0 @) f7 w
                               
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+ A4 e4 ^& y& p3 @$ S
  2)不带电荷的极性氨基酸:7' ~! z9 Y7 X1 D4 m
  这类氨基酸的特征是比非极性R基氨基酸易溶于水。
/ D$ ?! j* v3 A# f  y6 R, L6 n  包含三种具有羟基的氨基酸( 丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸);两种具有酰胺基的氨基酸(谷氨酰胺和天冬酰胺);一种含有巯基氨基酸(半胱氨峻)和R基团只有一个氢但仍能表现必定极性的甘氨酸。9 b! W4 C4 \3 `5 S( m2 G8 [
  
3 B3 d4 e7 f. \! M, S8 i* @
                               
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1 t$ t9 _0 ]) ?  H: Z4 ]& Q* s  3)带正电荷的氨基酸:3+ X! H$ z: l; P& E/ s" p
  这类氨基酸的特征是含有两个氨基,在生理条件下带正电荷,属于碱性氨基酸。包括赖氨酸、精氨酸和组氨酸。  ?7 S. o  G+ ?5 e- }
  4)带负电荷的氨基酸:2' v: U5 X' s. L; B% q! j
  这类氨基酸的特征是含有两个羧基,在生理条件下分子带负电荷,属于类酸性氨基酸。包括天冬氨酸和谷氨酸。 0 N4 g$ S& h8 s+ x* r
  
5 p% }/ |9 s3 ^% w% H5 E& S) ?
                               
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% k. w! }2 P$ E& P  d2 y" U( {- x
  小结# n5 L. n/ O7 `' F
  1.各种蛋白质的含氮量很接近,平均含氮量为16%。5 O# Q6 y$ v* K: I6 ^+ K
  2.定氮法测定蛋白质含量:
2 A6 @% z) Q5 \  W. L  蛋白质含量=6.25×样品含氮量 - Q7 b1 t/ ^8 s. ^) M$ E2 W
  3.蛋白质基本结构单位:20种L-a-氨基酸(甘氨酸除外)9 e: S8 F+ d; n* Q
  4.氨基酸分类:
- O( J4 U$ A" R1 X  P( k! c; M  ↑非极性R基氨基酸:8
6 F: p+ E) |# f0 B  ↑不带电荷的极性氨基酸:7
, }5 p  j$ R/ f  d+ i9 g: v  ↑带正电荷的R基氨基酸:碱性氨基酸 3(含有两个以上氨基):Arg、His、Lys. N  A7 W$ c/ e8 x4 m6 Y& H, O% W
  ↑带负电荷R基氨基酸:酸性氨基酸 2 (含有两个羧基):Glu、Asp
& U5 D1 f: y2 S$ x4 `6 W  例题:含有两个羧基的氨基酸是/ k2 w0 k; ]( G9 a& o+ Z; B
  A.酪氨酸
3 h$ R) ?' W' l4 X# [( E  B.赖氨酸5 Y7 E  f. V7 r! K/ |/ Y/ P7 A
  C.苏氨酸6 r% i* ?& M# k! D4 N7 b
  D.谷氨酸( ]0 q9 Z' f) Q* ^& V) ]! Y- K9 o  k
  E.丝氨酸) P* [4 v/ a' O- X. [: O
  5 F1 T' H# J" Z4 V+ f

( [# a6 f/ K3 b6 A& U
, ]& X4 P0 x8 z+ w1 y
                               
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『正确答案』D

+ _) O0 B( o( P5 h3 o4 ?: u" K# }8 k" P
  三、肽键与肽链
+ [" x1 k; L, C# U5 d+ ^  我们说蛋白质是由氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物,那么氨基酸是如何通过肽键连接成蛋白质的呢?# F/ B% x- h4 x( \! W* |. c5 k) T
  氨基酸是通过成肽反响形成肽键。也就是一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱去一分子水形成的酰胺键。是蛋白质中氨基酸间最基本的连接方法。2 v6 V. F/ i7 j) e! x
  

! ^4 C7 g% z* Y6 z+ q  G& ^                               
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# b  B: i  A. n$ e' I  氨基酸之间通过肽键连接而成的化合物称为肽,两个氨基酸缩合产生的肽叫二肽。二肽能同样与另一分子氨基酸缩合成三肽。如此进行下去,依次生成四肽、五肽……,很多氨基酸就可连成多肽。肽链分子中的氨基酸相互衔接,形成长链,称为多肽链。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而有残缺,故称为氨基酸残基。蛋白质就是由许多氨基酸残基组成的多肽链。
! h1 S; G5 |8 _' @, ^  

6 t: m- n% Y6 n2 g5 I                               
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9 U8 g0 O) e9 i/ N
  肽链的两端:氨基末端(N-端):多肽链中有自由氨基的一端! w, I# @  n1 M+ Y! i) A* S+ }
  羧基末端(C-端):有自由羧基的一端3 N6 e# S$ A  m9 ?
  每条多肽链中氨基酸残基次序编号都是从N-端开端,N-端在左,C-端在右。
4 ?! d, T  O3 X# F4 b* k  多肽链的方向从N-末端开始指向C-末端。. `7 q6 A& ~( U- h  |2 i5 m- X
  小结
/ y" P, Q3 k6 E  蛋白质的基本结构情势:多肽链: M1 A& |8 l# d$ [; r! E
  多肽链的方向性:从N末端指向C末端。8 I1 H! @" s2 z5 T, {7 x- R: _. [
  连接方式:肽键
3 W3 u: m9 y5 ?% q5 c  S  肽键:一个氨基酸的羧基与另一氨基酸的氨基缩水而成的酰胺键称为肽键, ^+ ^: O( J8 f4 O

) t& T! A! c4 A  四、蛋白质的分子结构
' O% y7 m( j9 o/ X6 r/ Y) m) }$ h  ↑蛋白质分子的基本结构——一级结构
7 Z, |/ Q, E+ `+ t  ↑蛋白质分子的空间结构——二、三、四级结构7 q* t/ {' E6 b, s3 C0 o* y
  1.一级结构
$ T" v* b" j5 t! u9 M! W( p  多肽链中氨基酸的组成和排列顺序称为蛋白质的一级结构。它是蛋白质最基本的结构。肽键是蛋白质一级结构的主要化学键。有些尚含有二硫键,由两个半胱氨酸巯基(-SH)脱氢氧化而生成。
. @& C9 a! b. T  
0 D( v. r& q3 {3 D# ]) X: b
                               
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! ~+ }0 n5 C+ ~4 {, @  各种蛋白质之间的差别是由其氨基酸组成、数目以及氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序决定的。蛋白质分子中氨基酸的排列顺序决定其空间构象。蛋白质的一级结构是其特异空间结构及生物学活性的基础。
, K# r/ Z. w5 ^" Z4 {3 v" k: Z  2.二级结构
  m" s* t: C( P7 Q! @) N* P  蛋白质分子的二级结构是指多肽链骨架中原子的局部空间排列,并不涉及侧链的构象。主要形式包括α-螺旋结构、β-折叠、β-转角和无规矩卷曲。2 G/ c* ~2 d& {5 u( E/ _
  α-螺旋结构特点:
0 j  p; W: f0 t- L: C8 `' }6 ^: n  (1)多肽链主链缭绕中心轴有规律的螺旋式上升,每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈,螺距为0.54nm。' |7 M+ f3 q1 @: u+ o. J
  (2)右手螺旋。; Z* m! [! k( d1 y  g, J' S0 @
  (3)第一个肽平面羰基上的氧与第四个肽平面亚氨基上的氢形成氢键,氢键的方向与螺旋长轴基本平行。氢键是一种很弱的次级键,但由于主链上所有肽键都参与氢键的形成,所以α-螺旋很稳固。
1 R% G" U. g  U  
0 s* D% X1 s% ?- h- R
                               
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+ F5 H' p! S9 Q, D( p  3.三级结构$ H8 F1 r3 F: I. r
  是指在二级结构基础上,多肽链进一步折叠、盘曲,主链、侧链都包括在内所形成的空间结构,即多肽链的整体构象。2 l( F. {" z* x5 m: o. F% r
  只含一条肽链的蛋白质,必须具备三级结构才有生物学功效。" l, H/ C& z( T6 ~' @" w# d( Z
三级结构的形成和稳定主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键和范德华力。
! l/ s, \% C# `  三级结构的形成使得在序列中相隔较远的氨基酸侧链相互靠近。长度缩短:球形、椭球形、杆状,氨基酸地位由侧链极性决定:非极性(内)、极性(表面,少数内部)、带电(表面),已经形成功能区。
- f+ ~: r6 e) F5 {9 P& k% E  
' f" ?* {7 W+ n; Q) |0 r/ c" ?
                               
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6 A) F7 R; g# x; Y( k  例如,肌红蛋白(Mb)与血红蛋白(Hb)的一条β-链的三级空间构象基本雷同。也就预示他们具有相同的功能---运输氧。" X( }, V) F' S' b0 j4 h
  

7 S( b* z" e" U                               
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' B% j: o5 L8 V4 q4 Y# D+ M
   4.四级结构1 S. N4 p+ A; s0 H/ ]- \5 s# }2 f( O
  指由两条以上具有三级结构的多肽链,通过非共价键聚合而成的特定空间结构。在具有四级结构的蛋白质分子中,每条具有独立三级结构的多肽链称为亚基。每亚基都有自己的一、二和三级结构。单独的亚基没有生物学活性,只有完整的四级结构才有生物学活性。
: D; m: j* k% C  亚基之间的联合力主要是疏水键,其次是氢键和离子键。
5 W# }. F. b4 }# P- R0 Y& }( Y- v$ G  
, {9 Z2 f1 c$ [" x3 D
                               
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/ K2 z! _  W* N. D  小结
3 N. V/ g7 y( W" z  一级结构是指蛋白质的多肽链中氨基酸的组成和排列顺序
( u) K: H0 n9 c  主键:肽键2 O; w* i' F9 o7 T* ?% ]2 b& B
  二级结构是指多肽链骨架中原子的局部空间排列,不涉及侧链的构象,主要有α-螺旋、β-折叠。
. c  h" V+ m4 ]  保持二级结构的力量:氢键。/ o, R. v- A5 X( G
  三级结构是在二级结构基础上,所有原子(主链+侧链)相互作用形成的空间构象。
  R) A4 k$ R0 g( g  化学键:疏水键、离子键、氢键、二硫键等2 E$ u7 Q* l' t6 _* A2 ?
  亲水基团:分子表面;疏水基团:分子内部。
6 c% |- L/ T: c% K3 Y% |8 k4 b  四级结构是指由多条各自具有三级结构的肽链通过非共价键连接起来的空间排列方式。其中每一条多肽链叫做一个亚基。
0 d4 O) r3 ^7 i. C: ]6 m, [3 d  亚基之间的结合力主要是疏水键,其次是氢键和离子键。
1 n7 A& ?$ p9 Q1 X  单独亚基无生物活性;完整四级结构的蛋白质才具有生物活性。
& w4 o, e) j+ y9 A7 K& k+ v2 q  例题:维系蛋白质分子二级结构的化学键是# f' b7 b, I7 v6 h+ g
  A.二硫键# m; K$ B% F" f' b. B/ k
  B.离子键
7 B- w8 x* O* V6 U- m  c4 O; S" U  C.疏水键
. N* m8 n+ Z2 y0 o5 c: H% H  D.氢键
  N& G1 Q$ {7 J/ y  K9 H1 J  E.肽键1 B- `( U$ }: m  C7 N, v4 z- X
  [答疑编号501185010102:针对该题提问]
: ^0 Z* m$ m7 }, q; [- O* e6 i- |+ i" l
[url=]

7 ?2 C4 Q0 G. |' B( d, f4 `                               
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[/url]

' G( g1 R5 ]* d4 A
[url=]

9 m+ b" _  H, ?: U; h5 l7 u                               
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2 j" \& X9 v/ K8 X7 _% [  d                               
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『正确答案』D
& Q8 p9 t+ T3 c# Y  c
  例题:关于蛋白质二级结构的叙述正确的是指
' G0 r+ S( P& E" w& ?2 z  A.氨基酸的排列顺序  q( w- M' J$ @( A' Q4 z* B# N
  B.局部主链的空间构象
/ w: v& [, O1 _0 ^+ T! |4 w  C.亚基间相对的空间位置0 e' Q  d1 C* k" m/ {& K, f3 P
  D.每一原子的相对空间位置) \; y; I" T- _# @5 w) K6 E
  E.每一氨基酸侧链的空间构象1 O3 q; t  ?+ q5 o# ?  p$ J& S
  [答疑编号501185010103:针对该题提问]
: Q5 B) I4 A  M( `
( }& b+ o7 u1 ~& f$ d5 l
[url=]
3 f0 J  Y5 f. v% {/ V. c  g6 h( l
                               
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" W" |/ Y6 c, J$ ~6 F$ P5 U8 |
[url=]

1 P- r6 n0 {0 }1 Z& e                               
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8 G' ^5 T* l) ]1 U3 b4 V                               
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『正确答案』B

# h+ [( K- u1 Q3 h' Y) a( j  p) }, F  m" A2 _& X
  五、蛋白质的理化性质! d. ^4 H" y$ L+ j+ p( P6 ]: x
  (一)等电点
2 H' P8 O. r. q# Z  蛋白质既含有能解离成带正电荷的氨基,又含有能解离成带负电荷的羧基,可以进行两性电离。蛋白质分子中氨基酸残基侧链也含有可游离的基团,蛋白质在溶液中的游离状态受溶液pH值的影响,在酸性环境中,蛋白质分子电离成阳离子,在碱性环境中,则电离成阴离子,蛋白质在某一pH值的溶液中不解离,或解离呈阳性和阴性离子的趋势相等,此时溶液的pH称为蛋白质的等电点(pI)。
! d# v7 c) g6 @: h# m  各种蛋白质的等电点不同,但大多数接近于pH 5.0,所以在人及动物组织体液pH 7.4环境下,大多数蛋白质解离成阴离子。
% ]0 n4 j5 J' A" R. [: {4 r( n  在等电点时,蛋白质兼性离子带有相等的正、负电荷,称为中性微粒,故不稳定而易于沉淀。可以利用蛋白质的这一特征以及各种蛋白质等电点的差异,从一混杂蛋白质溶液中分别不同的蛋白质。例如,利用猪胰腺提取胰岛素(p1=5.30~5.35),可先调节组织匀浆pH呈碱性,使碱性杂蛋白沉淀析出;再调节pH至酸性,使酸性杂蛋白沉淀。然后再调节含有胰岛素的上清液pH至5.3,得到的蛋白质沉淀即是胰岛素的粗制品了。9 d$ _2 Q' G& d- V# J  p
  (二)沉淀
. q: {$ O* p: ]1 o  K; ]4 \3 D1 j  蛋白质从溶液中析出的现象,称为沉淀。% {. [' J, S+ X, i
  损坏蛋白质胶体溶液的两个稳定因素:颗粒表面的电荷和水化膜,即可使蛋白质发生沉淀。1 y: S3 K) n1 d- @
  沉淀蛋白质的方式:- Q7 \6 \/ a6 u/ q1 p
  1.盐析  J' ?( s$ e% @; ^& b; S" @6 X
  在蛋白质溶液中若加大批中性盐,蛋白质胶粒的水化层即被破坏,其所带电荷也被中和,蛋白质胶粒因失去这两种稳定因素而沉淀。此种沉淀过程称为盐析。
2 \: W  V4 Q' ~2 B9 L# N) p! I1 `  盐析法沉淀蛋白质常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠和氯化钠等。盐析时若溶液的pH在蛋白质的等电点则效果最好。
7 ]4 Y( s; i7 X* L+ y3 h" P8 k  一般用盐析法分离出的蛋白质不变性,再经透析除去盐,即可得到纯化的、保持原活性的蛋白质。故常用于天然蛋白质的分离;% L4 ?  Y/ n% I0 }( e
  2.重金属盐沉淀蛋白质; `. W* k8 z. W/ G; E, r. T
  重金属离子如Ag+、Hg2+”、Cu2+”、Pb2+等,可与蛋白质的负离子结合,形成不溶性蛋白质沉淀。
) O/ v4 W+ q! o& v) G. K  临床上利用蛋白质与重金属盐结合形成不溶性沉淀这一性质,抢救重金属盐中毒患者。给患者口服大量酪蛋白、清蛋白等,然后再用催吐剂将结合的重金属盐呕出以解毒。
+ S( r& e3 e0 ]; l$ h$ O3 [  3.生物碱试剂与某些酸沉淀蛋白质
4 s& R& y3 p$ ~9 a* z7 Q  生物碱试剂如苦味酸、鞣酸、钨酸等以及某些酸,如三氯醋酸、磺酸水杨酸、硝酸等,可与蛋白质的正离子结合成不溶性的盐沉淀。沉淀的条件是pH<PL 。血液化学分析时常利用此原理除去血液中的蛋白质干扰,制备无蛋白质的血滤液。如测血糖时可用钨酸沉淀蛋白质。另外,此类反应也可用于检测尿中的蛋白质。4 {# ^% L. W* V3 a
  4.有机溶剂沉淀蛋白质- X1 z/ E, Z" J2 B0 \3 L/ y4 C) o& i
  可与水混合的有机溶剂,如酒精、甲醇、丙酮等能与蛋白质争水,破坏蛋白质胶粒的水化膜,使蛋白质沉淀析出。在常温下,有机溶剂沉淀蛋白质往往引起变性,如用酒精可消毒灭菌。若在低温、低浓度、短时间则变性进行缓慢或不变性,可用于提取生物材料中的蛋白质,若适当调节溶液的pH和离子强度,则可以使分离效果更好。优点是有机溶剂易蒸发除去。
  o1 c4 o0 ]: _8 Q6 b  (三)变性
# L) g$ \+ K' y! z  (1)概念:蛋白质在某些理化因素作用下,空间结构发生转变或破坏,导致某些理化性质和生物学活性发生改变的现象称为蛋白质的变性作用。变性不涉及一级结构的变更。
; u" L% _" w, V7 n  (2)能使蛋白质变性的因素
9 p/ q. {8 ^7 q* `' b9 p1 ^7 H  1)物理因素:加热、干燥、高压、煮沸、紫外线、X射线等。' Y, M4 Y( m6 k1 D( j) W
  2)化学因素:强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂等。
  A5 ~7 w2 t% q" x* d$ `- W  (3)蛋白质变性的特点:6 s: V! i7 l, {4 A7 H: X% g% E
  1)生物学活性丧失。. M/ t- Q' r6 s& E7 z
  2)溶解度降低。7 {7 a2 ~* f1 Q
  3)易被蛋白酶水解。
( G! f/ q0 h. }  (4)蛋白质变性的临床运用
! [* ~6 x7 }8 _' ?  1)消毒灭菌:如酒精、紫外线、加热、高压消毒等。
  B1 U6 b& g4 u' q  2)采用低温、避光保存酶、疫苗、免疫血清等。+ k- {0 U5 f+ k& T
  小结
1 m( d* p+ O5 L8 l9 m6 v  蛋白质在溶液中维持稳定的因素:表面电荷、水化膜
% M) M  C0 M) A4 [! s2 y1 C1 s  (1)变性:在某些理化因素作用下,蛋白质的空间结构被破坏,从而导致其理化性质改变、生物活性丧失的现象称为变性。变性不涉及一级结构的变化* ?' \% o& c4 u" B7 V% S6 T+ n
  ↑变性因素:
1 E) _9 [& R' M& D  1)物理因素:高温、高压、射线等$ k7 z7 R2 O4 E2 b: P
  2)化学因素:强酸、强碱、重金属盐等
' q$ z3 `2 K& k: A2 X0 \  ↑变性后的表现:# b) F' ^/ Q: d
  1)生物学活性消散; n' ?+ {% M1 T3 r3 l  P; q
  2)理化性质改变6 H& U$ J; `. J' ]
  ↑变性应用
: v! R# ?* f: r( V* {  ①利用变性:酒精消毒,高压灭菌,血虑液制备3 w0 T1 ]) a# ~+ M& Q7 O
  ②防止变性:低温保存生物制品+ E, v. e$ Z9 s1 ]9 h% Z+ |
  ③代替变性:乳品解毒(用于急救重金属中毒)8 k% N+ W# A- E4 K: g3 u' ^
  例题:变性蛋白质的主要特点是
, I* `8 T$ c- A! E- u  A.分子量降低
! ]( a7 h9 T1 a! W3 S  B.溶解性增长
5 @8 l4 Q6 M& C% e, l8 \. o  C.共价键被破坏
/ c' @% V) e# l5 b- t  D.生物学活性丧失
$ ]7 d) E  }2 S$ y- ], ~" G  E.不易被蛋白质水解
  u& n- R( c7 a, ^" L4 I5 e  
- p# p; v8 \6 V3 Q. R  m) S" z, d0 d6 k
/ H$ n+ ~4 Y) o& S; {; i2 m

! |9 ^+ M! f( s+ p" c/ P                               
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『正确答案』D
2 C; x  B3 Y6 p1 c
   [答疑编号500827010101]
% K: N  q) E4 [) ~- K  『正确答案』D

. I% t, ], n5 `6 U; n) Q  E
  三、肽键与肽链
2 P) \* D  h: Y! o  我们说蛋白质是由氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物,那么氨基酸是如何通过肽键连接成蛋白质的呢?$ I$ D7 c6 k( z1 A
  
氨基酸是通过成肽反应形成肽键。也就是一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基脱去一分子水形成的酰胺键。是蛋白质中氨基酸间最基本的连接方式。
, O7 A2 m" A5 E4 r, b: W
  
; K: j+ z9 G8 I& Q0 o  
氨基酸之间通过肽键连接而成的化合物称为肽,两个氨基酸缩合产生的肽叫二肽。二肽能同样与另一分子氨基酸缩合成三肽。如此进行下去,依次生成四肽、五肽……,许多氨基酸就可连成多肽。肽链分子中的氨基酸相互衔接,形成长链,称为多肽链。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而有残缺,故称为氨基酸残基。蛋白质就是由许多氨基酸残基组成的多肽链。/ g8 A' A6 n9 Y( ]2 S5 Q" O1 c
  
5 s9 M  d- ?, S" j  肽链的两端:氨基末端(N-端):多肽链中有自由氨基的一端2 i, g0 E! X: a) K) ]/ h
  羧基末端(C-端):有自由羧基的一端+ o/ f! I0 r9 B4 R+ b2 j
  每条多肽链中氨基酸残基顺序编号都是从N-端开始,N-端在左,C-端在右。# }: Z* q/ _1 G: Q
  
多肽链的方向从N-末端开始指向C-末端。
; P4 Z$ a: Z' ^% Y
  小结:
( b! Z0 P2 ?: [& M3 f: X
  蛋白质的基本结构形式:多肽链' O; K" E  }. R8 W7 e; t
  多肽链的方向性:从N末端指向C末端。
! r- g& i- y# ^3 N: M4 @( T
  连接方式:肽键
  d3 x1 [5 v- Y: @0 p
  肽键:一个氨基酸的羧基与另一氨基酸的氨基缩水而成的酰胺键称为肽键
* V4 Y4 S+ Y" w  R2 j+ u! C* a5 |9 v" e$ u8 {
  四、蛋白质的分子结构
0 G- e. J/ ^+ l: C  A3 A8 E* B% h  
蛋白质分子的基本结构——一级结构
, x# p5 K; y% X) d
  蛋白质分子的空间结构——二、三、四级结构
8 {9 l  K' n4 p
  1.一级结构
- z0 w- {3 X" l1 Z8 m  
多肽链中氨基酸的组成和排列顺序称为蛋白质的一级结构。它是蛋白质最基本的结构。肽键是蛋白质一级结构的主要化学键。有些尚含有二硫键,由两个半胱氨酸巯基(-SH)脱氢氧化而生成。
3 D, ~% u, w( Z5 `9 i$ U   2 z+ j2 r& d3 G
  
各种蛋白质之间的差别是由其氨基酸组成、数目以及氨基酸在蛋白质多肽链中的排列顺序决定的。蛋白质分子中氨基酸的排列顺序决定其空间构象。蛋白质的一级结构是其特异空间结构及生物学活性的基础。3 e  Y" J5 G; X9 i# q# g$ ]
  2.二级结构$ l* O' I1 [/ b0 ]  a$ q" G
  蛋白质分子的二级结构是指多肽链骨架中原子的局部空间排列,并不涉及侧链的构象。主要形式包括α-螺旋结构、β-折叠、β-转角和无规则卷曲。" u9 r6 N' G) O
  α-螺旋结构特点:
8 e* ]3 e; |2 I) l5 h  (1)多肽链主链围绕中心轴有规律的螺旋式上升,每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈,螺距为0.54nm。
1 |, V* c/ l" l0 n  (2)右手螺旋。! L# r3 I1 d/ M/ f/ e
  (3)第一个肽平面羰基上的氧与第四个肽平面亚氨基上的氢形成氢键,氢键的方向与螺旋长轴基本平行。氢键是一种很弱的次级键,但由于主链上所有肽键都参与氢键的形成,所以α-螺旋很稳定。& p% P) i% r6 I7 Z4 y5 |7 t
  
, J7 ]- m9 [  z9 j9 L' a  3.三级结构5 J; G4 t& J8 I# {) W1 K
  是指在二级结构基础上,多肽链进一步折叠、盘曲,主链、侧链都包括在内所形成的空间结构,即多肽链的整体构象。4 m6 S- R- y9 A4 W9 {3 K4 o( C: N$ p
  只含一条肽链的蛋白质,必须具备三级结构才有生物学功能。
1 [5 {6 `9 f7 I# j- a  o6 |三级结构的形成和稳定主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键和范德华力。
5 h) ^4 T6 H7 |) g' L  三级结构的形成使得在序列中相隔较远的氨基酸侧链相互靠近。长度缩短:球形、椭球形、杆状,氨基酸位置由侧链极性决定:非极性(内)、极性(表面,少数内部)、带电(表面),已经形成功能区。
& _$ i8 R0 ?2 ]8 d' A  
" {/ p6 O) R' Z2 D$ P3 x5 V  例如,肌红蛋白(Mb)与血红蛋白(Hb)的一条β-链的三级空间构象基本相同。也就预示他们具有相同的功能---运输氧。
2 `3 R5 \. e6 _3 k6 @! L) M% [   1 y+ {; F+ Q: ?  |; ?* D6 l5 O
   4.四级结构
- f. t! [4 M, A0 M2 r! f# G  指由两条以上具有三级结构的多肽链,通过非共价键聚合而成的特定空间结构。在具有四级结构的蛋白质分子中,每条具有独立三级结构的多肽链称为亚基。每亚基都有自己的一、二和三级结构。单独的亚基没有生物学活性,只有完整的四级结构才有生物学活性。" c& @+ j. ?+ E. _0 I
  亚基之间的结合力主要是疏水键,其次是氢键和离子键。2 M& M. h" H  r2 `
   6 \4 [3 @# g- O8 l8 u, P5 W
  小结:5 M' D; a4 i7 v( o( d* A7 ~; H( _
  
一级结构是指蛋白质的多肽链中氨基酸的组成和排列顺序9 T2 j. b$ G8 K/ {0 k# @1 S' z; Z
  主键:肽键: H; [3 S. L8 s, I
  二级结构是指多肽链骨架中原子的局部空间排列,不涉及侧链的构象,主要有α-螺旋、β-折叠。
+ x4 p5 P6 T4 ~) x7 }, a; ]
  维持二级结构的力量:氢键。4 f; [2 Y7 o! a: m/ `
  三级结构是在二级结构基础上,所有原子(主链+侧链)相互作用形成的空间构象。
6 L9 z( w9 {1 ]$ C
  化学键:疏水键、离子键、氢键、二硫键等
2 Z( F( q* v6 v4 i; d1 j5 W  t
  亲水基团:分子表面;疏水基团:分子内部。* D4 W1 E3 K8 J* h0 z! A2 g
  四级结构是指由多条各自具有三级结构的肽链通过非共价键连接起来的空间排列方式。其中每一条多肽链叫做一个亚基。
. c2 q9 [0 m6 U! h& D$ }. ?
  亚基之间的结合力主要是疏水键,其次是氢键和离子键。0 K: y2 N% T2 {: p
  单独亚基无生物活性;完整四级结构的蛋白质才具有生物活性。$ {% }" U# L5 c: R6 Q
  例题:维系蛋白质分子二级结构的化学键是/ k$ @: H1 M7 W0 e. l, q
  A.二硫键
8 ^$ m/ j0 p3 V. J( N7 F  B.离子键, V3 C9 j7 V+ n; H
  C.疏水键: e; P/ ?  v# ?
  D.氢键; @" T* A0 q  H# E/ V' U7 T+ ~' |
  E.肽键
   [答疑编号500827010102]" _8 {! M  U# u2 u* R, o
  『正确答案』D
  例题:关于蛋白质二级结构的叙述正确的是指& \0 e* T2 |- q/ \
  A.氨基酸的排列顺序/ S+ E1 L4 Q7 `" I
  B.局部主链的空间构象
1 h4 r' s4 J7 M% k7 b  C.亚基间相对的空间位置
2 }/ o  W: K4 c, G4 n) R  D.每一原子的相对空间位置# i* w# p! w1 K- H7 k6 c+ w! a
  E.每一氨基酸侧链的空间构象
   [答疑编号500827010103]
  r; C1 y  F. c4 `, n6 [, G  『正确答案』B
; r; l1 j4 n" Q$ w( N
  五、蛋白质的理化性质5 Z2 I& V  S3 J
  (一)等电点1 A# Y7 c/ H3 t
  蛋白质既含有能解离成带正电荷的氨基,又含有能解离成带负电荷的羧基,可以进行两性电离。蛋白质分子中氨基酸残基侧链也含有可游离的基团,蛋白质在溶液中的游离状态受溶液pH值的影响,在酸性环境中,蛋白质分子电离成阳离子,在碱性环境中,则电离成阴离子,
蛋白质在某一pH值的溶液中不解离,或解离呈阳性和阴性离子的趋势相等,此时溶液的pH称为蛋白质的等电点(pI)。
# r5 f/ f  b9 R: [5 e
  各种蛋白质的等电点不同,但大多数接近于pH 5.0,所以在人及动物组织体液pH 7.4环境下,大多数蛋白质解离成阴离子。
  W6 S0 o9 \5 i, q, R, \  在等电点时,蛋白质兼性离子带有相等的正、负电荷,称为中性微粒,故不稳定而易于沉淀。可以利用蛋白质的这一特性以及各种蛋白质等电点的差异,从一混合蛋白质溶液中分离不同的蛋白质。例如,利用猪胰腺提取胰岛素(p1=5.30~5.35),可先调节组织匀浆pH呈碱性,使碱性杂蛋白沉淀析出;再调节pH至酸性,使酸性杂蛋白沉淀。然后再调节含有胰岛素的上清液pH至5.3,得到的蛋白质沉淀即是胰岛素的粗制品了。
7 ?1 }1 |' R, E3 ?  (二)沉淀; d% q6 ?9 x% U
  蛋白质从溶液中析出的现象,称为沉淀。# `/ R2 P' S) F! G
  破坏蛋白质胶体溶液的两个稳定因素:
颗粒表面的电荷和水化膜,即可使蛋白质发生沉淀。; x# j1 F. O& r$ `3 G$ P3 B6 |
  沉淀蛋白质的方法:+ s! n% r' K' Q; W8 Y3 q
  1.盐析
3 d7 N$ {  Q$ o9 z1 B6 }, P3 L9 Q  在蛋白质溶液中若加大量中性盐,蛋白质胶粒的水化层即被破坏,其所带电荷也被中和,蛋白质胶粒因失去这两种稳定因素而沉淀。此种沉淀过程称为盐析。/ F# f. W  y) B' ?) f/ P$ F, Z
  盐析法沉淀蛋白质常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠和氯化钠等。盐析时若溶液的pH在蛋白质的等电点则效果最好。% m8 Y- Q4 V6 y4 Q. ^# O
  一般用盐析法分离出的蛋白质不变性,再经透析除去盐,即可得到纯化的、保持原活性的蛋白质。故常用于天然蛋白质的分离;, a3 v9 r3 F; V+ P# `6 w
  2.重金属盐沉淀蛋白质
4 k+ a$ C4 g, [4 V- r1 Q: Z  重金属离子如Ag+、Hg2+”、Cu2+”、Pb2+等,可与蛋白质的负离子结合,形成不溶性蛋白质沉淀。4 U& e0 u' a7 U# E
  临床上利用蛋白质与重金属盐结合形成不溶性沉淀这一性质,抢救重金属盐中毒患者。给患者口服大量酪蛋白、清蛋白等,然后再用催吐剂将结合的重金属盐呕出以解毒。/ C5 {( v  m$ C  L( ~$ t, |# `
  3.生物碱试剂与某些酸沉淀蛋白质0 K+ P! O" o  Z0 X7 i% i! ^
  生物碱试剂如苦味酸、鞣酸、钨酸等以及某些酸,如三氯醋酸、磺酸水杨酸、硝酸等,可与蛋白质的正离子结合成不溶性的盐沉淀。沉淀的条件是pH<PL 。血液化学分析时常利用此原理除去血液中的蛋白质干扰,制备无蛋白质的血滤液。如测血糖时可用钨酸沉淀蛋白质。另外,此类反应也可用于检测尿中的蛋白质。
0 `: |0 l, V/ H+ \3 X# P/ H/ t  4.有机溶剂沉淀蛋白质
! J' A1 z7 H  v# i" e% v  可与水混合的有机溶剂,如酒精、甲醇、丙酮等能与蛋白质争水,破坏蛋白质胶粒的水化膜,使蛋白质沉淀析出。在常温下,有机溶剂沉淀蛋白质往往引起变性,如用酒精可消毒灭菌。若在低温、低浓度、短时间则变性进行缓慢或不变性,可用于提取生物材料中的蛋白质,若适当调节溶液的pH和离子强度,则可以使分离效果更好。优点是有机溶剂易蒸发除去。
2 x- a% L! S- W( z  (三)变性# ?! D5 i' ?: a9 T/ J
  (1)概念:蛋白质在某些理化因素作用下,空间结构发生改变或破坏,导致某些理化性质和生物学活性发生改变的现象称为蛋白质的变性作用。变性不涉及一级结构的变化。
4 W% G* _3 ^- d! Y  (2)能使蛋白质变性的因素  j9 ~7 m4 W" ]" L/ V/ U
  1)物理因素:加热、干燥、高压、煮沸、紫外线、X射线等。
1 F& l& b; i  I" c3 v, ]0 o( C  2)化学因素:强酸、强碱、重金属盐、有机溶剂等。
& d7 f3 A) G2 ~. i; @( l* ^  (3)蛋白质变性的特点:
0 U4 D# p; A+ ?( x  1)生物学活性丧失。
2 C4 ?4 ^. a  \. k0 C- w8 Q; e  2)溶解度降低。0 r& V7 e3 k+ _! f# T
  3)易被蛋白酶水解。9 x5 W6 t  P! q( {
  (4)蛋白质变性的临床应用  d3 p) k7 ]0 F, u* u
  1)消毒灭菌:如酒精、紫外线、加热、高压消毒等。
0 \. K/ \0 e# Q6 V  2)采用低温、避光保存酶、疫苗、免疫血清等。; O( q: m; g8 z' y2 ^% Z
  小结:3 z  k" {; t& D8 F5 X3 }6 b
  蛋白质在溶液中维持稳定的因素:表面电荷、水化膜
7 U, S5 R/ Y- j0 ~! l7 H2 k& K  (1)变性:在某些理化因素作用下,蛋白质的空间结构被破坏,从而导致其理化性质改变、生物活性丧失的现象称为变性。变性不涉及一级结构的变化* w) ^) k. U+ h" B; k
  变性因素:+ T& d) c5 \1 F. `& r$ `5 K
  1)物理因素:高温、高压、射线等
$ P# x5 @5 i/ F  2)化学因素:强酸、强碱、重金属盐等 / J5 V2 |2 ~3 t$ i$ L
  变性后的表现:
7 B8 B6 ~& I9 V0 T9 G0 k  1)生物学活性消失5 U  `1 b. q6 F% L/ c- o
  2)理化性质改变
7 n2 \8 U" Y) J3 [' u* S0 R& \, \$ ^) o  变性应用
2 x5 v9 e% q/ z1 N  利用变性:酒精消毒,高压灭菌,血虑液制备; J# A) W$ f- L3 @. ]5 M
  防止变性:低温保存生物制品
3 S& M& G& }) y& r& x! \/ \  取代变性:乳品解毒(用于急救重金属中毒)
/ }5 J  p, v, q  u1 l  例题:变性蛋白质的主要特点是0 r# Z; n0 o' l5 z
  A.分子量降低# w/ D  X0 r5 H8 H9 K2 f
  B.溶解性增加7 w/ y& s* h' k' H6 m9 W1 q
  C.共价键被破坏; V' s; }8 b/ c% J" Y( R$ Y. @. |
  D.生物学活性丧失, a  v& c/ j7 b6 o: d
  E.不易被蛋白质水解
   [  『正确答案』D
发表于 2011-7-17 16:57:54 | 显示全部楼层
(*^__^*) 嘻嘻……   
发表于 2011-7-17 16:57:54 | 显示全部楼层
回复一下  
发表于 2011-7-20 11:50:40 | 显示全部楼层
回答了那么多,没有加分了,郁闷。。  
发表于 2011-7-20 11:50:40 | 显示全部楼层
帮你项项吧  
发表于 2011-7-25 21:34:07 | 显示全部楼层
谢谢分享  
发表于 2011-7-26 17:49:55 | 显示全部楼层
不错,看看。  
发表于 2011-7-26 17:49:55 | 显示全部楼层
看看..  
发表于 2011-7-27 12:16:23 | 显示全部楼层
说的不错  
发表于 2011-7-27 12:16:23 | 显示全部楼层
天啊.  
发表于 2011-7-27 12:16:23 | 显示全部楼层
呵呵,找个机会...  
发表于 2011-7-27 19:29:49 | 显示全部楼层
一楼的位置好啊..  
发表于 2011-7-27 19:29:49 | 显示全部楼层
非常感谢楼主,楼主万岁万岁万万岁!  
发表于 2011-7-27 21:21:20 | 显示全部楼层
先顶后看  
发表于 2011-7-27 21:21:20 | 显示全部楼层
我觉得看了是该冒个泡哈
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