生物化学复习提纲

生物化学复习提纲onelittlefox第1页蛋白质的水解：部分水解：蛋白质被水解为大小不等的肽段和氨基酸混合物，叫做部分水解，又称不完全水解。完全水解：蛋白质被彻底水解为氨基酸混合物，叫做完全水解，又称彻底水解。酸水解所用酸：6MHCl或4MH2SO4，回流20hr。产物：L-氨基酸混合物，Trp完全破坏，部分Ser和Thr(含-OH)分解，Asn和Gln的酰胺基水解。优点：不引起消旋。碱水解所用碱：5mol/LNaOH,回流10-20hr。产物：Trp稳定，但多数氨基酸被破坏，产物消旋。碱水解是酸水解的补充，由碱水解可知蛋白质中是否存在Trp，其含量多少。酶水解所用酶：蛋白质水解酶。产物：小的肽段。优点：不消旋，不破坏氨基酸结构。缺点：时间长，常常需要几种酶联合水解。α-氨基酸的结构：组成蛋白质的常见氨基酸有20种，其中1种是亚氨基酸，所有氨基酸都是α-氨基酸，即：-COOH的α-位上有一个-NH2，氨基酸结构的变化仅在于侧链R基的不同。性质：1.在生理条件下氨基酸以带电荷的-COO-和-NH3+离子形式存在。2.除Gly外，其余所有氨基酸都具有旋光性，并且都是L构型。3.氨基酸是白色晶体，熔点高，200℃。4.氨基酸有特殊的结晶形状。5.大多数氨基酸溶于水（Cys、Tyr除外）。氨基酸结构、名称、分类：中性氨基酸+H3NCOO-HH+H3NCOO-H+H3NCOO-H+H3NCOO-H+H3NCOO-HCH3CHH3CCH3CH2CHH3CCH3CCH2H3CCH3H甘氨酸(GlyG)丙氨酸(AlaA)缬氨酸(ValV)亮氨酸(LeuL)异亮氨酸(IleI)酸性氨基酸+H3NCOO-H+H3NCOO-H+H3NCOO-H+H3NCOO-HCH2COOHCH2CH2COOHCH2CONH2CH2CH2CONH2天冬氨酸(AspD)谷氨酸(GluE)天冬酰胺(AsnN)谷氨酰胺(GlnQ)生物化学复习提纲onelittlefox第2页碱性和杂环氨基酸+H3NCOO-H+H3NCOO-H+H3NCOO-HCOO-HCH2CH2CH2CH2NH3+CH2CH2CH2NHC+H2NNH2CH2NH+NH+H2N赖氨酸(LysK)精氨酸(ArgR)组氨酸(HisH)脯氨酸(ProP)芳香族氨基酸+H3NCOO-H+H3NCOO-H+H3NCOO-HCH2CH2CH2OHNH苯丙氨酸(PheF)酪氨酸(TyrY)色氨酸(TrpW)含-OH–SH的氨基酸+H3NCOO-H+H3NCOO-H+H3NCOO-H+H3NCOO-HCH2SHCH2CH2SCH3CH2OHCCH3HOH半胱氨酸(CysC)甲硫氨酸(MetM)丝氨酸(SerS)苏氨酸(ThrT)按R-极性分：1、非极性：Ala,Val,Leu,Ile,Phe,Trp,Met,Pro性质：在水中溶解度小，Ala疏水性昀小。2、不带电荷的极性R基：Ser,Thr,Tyr,Asn,Gln,Cys,Gly性质：比非极性R基氨基酸易溶于水。Gly介于极性与非极性之间。Cys和Tyr极性昀强。3、R基带正电荷：Lys,Arg,His性质：pH7时带正电荷。His是唯一的pKa=7的氨基酸。4、R基带负电荷：Asp,Glu性质：pH7时完全解离，所以分子带负电荷。生物化学复习提纲onelittlefox第3页COO-HHH2NH3C不常见氨基酸+H3NCOO-HCH2CH2CHOHCH2NH3+COO-H+H2NHOH+H3NCOO-HCH2CH-OOCCOO-COO-HHNO+H3NCOO-HCH2OPO32-5-羟赖氨酸4-羟脯氨酸γ-羧基谷氨酸焦谷氨酸丝氨酸磷酸酯非蛋白质氨基酸肌氨酸（N-甲基甘氨酸）β-丙氨酸H3N+CH2CH2COO-γ-氨基丁酸H3N+CH2CH2CH2COO-氨基酸的酸碱化学氨基酸的两性解离，两性电解质（高熔点，200℃，提高水的介电常数）。对于R基不解离的氨基酸，滴定曲线与Gly类似，pKa1范围为2.0~3.0，pKa2范围为9.0~10.0。GlyPI：5.97HisPI：7.59（咪唑基pKa：6.00）等电点（等电pH）pI：氨基酸或带电颗粒处于净电荷为0的兼性离子状态时,介质的pH值。中性氨基酸，pI是pKa1和pKa2的平均值。酸性或碱性氨基酸，pI为与净电荷为零的兼性离子相关的两个pKa的平均值。氨基酸的光学性质20个基本氨基酸中，Gly无旋光，其余19个均为L-构型。紫外吸收：λmax=280nm。蛋白质的分类（根据形状和溶解度分类）纤维状蛋白：大部分是结构蛋白，不溶于水，但个别蛋白尤其是不作为结构蛋白的纤维状分子可溶于水，如血纤蛋白原等。球状蛋白：蛋白质折叠时，将疏水链包裹在球体内部，外部是亲水侧链。水溶性。膜蛋白：与生物膜有关，凡与生物膜相结合的蛋白都叫膜蛋白。水不溶性。蛋白与膜结合时，将疏水侧链暴露于外部以利于与膜结合。极性氨基酸残基比球蛋白要少。蛋白质的元素组成：C：50%，H：7%，O：23%，N：16%，S：0~3%，其它1%单体蛋白：仅由一条多肽链组成。寡聚体蛋白：多条肽链组成，每条肽链是一个亚基，亚基之间通过非共价键缔合，缠绕成一个功能分子。蛋白质结构层次：一级：多肽链的氨基酸序列。二级：多肽链内/间的氨基酸之间通过氢键形成的α-螺旋或β-折叠等形式。三级：肽链借助各种非共价力进行弯曲、折叠形成的具有特定走向的紧密球状结构。四级：寡聚蛋白质中具有特定三级结构的亚基之间在空间上的相互关系和结合方式。功能的多样性：催化、调节、转运、贮存、运动、结构成分、支架作用、防御和进攻、异常肽和肽链的结构肽通过肽键由氨基酸线性聚合而成。肽键与酰胺键类似。少于20个氨基酸残基的肽称为寡肽，多于20个氨基酸残基的肽叫多肽。命名：从N端开始到C端，氨基酸顺序从左向右。生物化学复习提纲onelittlefox第4页结构通式：……HCR2COHCR1H2NHNCOHNHCOR3肽的物理化学性质1、离子晶格，熔点高，在水溶液中以偶极离子形式存在。2、小肽的滴定曲线和氨基酸类似，但肽上的电离基团增多，曲线变得复杂。肽的滴定曲线也有等电点，为多价离子等电点。3、能够发生氨基酸的-COOH和-NH2所能够发生的几乎所有反应（茚三酮：弱酸性，紫色双缩脲：两个或两个以上肽键，CuSO4碱性溶液，蓝紫色）。4、旋光性。短肽旋光度近似等于氨基酸旋光度之和，长链肽或蛋白质则不是。γ-谷胱甘肽γ-Glu-Cys-Gly还原型：OCCH2CH2CHNH2HNHCCH2SHOCHNH2CCOOHCOOH氧化型：GluCysGlySSCysGluGlyγγ作用：维持红细胞内蛋白质（如血红蛋白）中Cys-SH处于还原态。蛋白质一级结构的测定N-末端和C-末端氨基酸残基的鉴定1、N-末端分析1）二硝基氟苯（DNFB或FDNB）法2,4-二硝基氟苯2）丹磺酰氯（DNS）法3）苯异硫氰酸酯（PITC）法Edman法依次从肽的N-端逐一切割氨基酸残基2、C-末端分析肼解法：氨基酸酰肼与苯甲醛生成二苯基衍生物沉淀，上清液中游离氨基酸可用FDNB、DNS或HPLC等方法鉴定。Gln、Asn、Cys被破坏。Arg转变为鸟氨酸。二硫键断裂：蛋白质Æ8M尿素或6M盐酸胍Æ变性蛋白ÆHSCH2CH2OHÆ碘乙酸二硫键还原-S-CH2-COOH多肽链的部分裂解和分别测序（酶切法）1）胰蛋白酶：只水解碱性氨基酸的-COOH形成的肽键。2）糜蛋白酶：能断裂-COOH端为芳香族的氨基酸（Phe、Trp、Tyr）和疏水氨基酸（Leu、Met、His）的-COOH端肽键。邻近碱性残基使酶活力增强。3）嗜热菌蛋白酶：依赖金属离子Zn2+和Ca2+。专一性较差。断裂较短的多肽链。4）葡萄球菌蛋白酶：专一性很强。磷酸缓冲液(pH7.8)：水解酸性氨基酸Glu和Asp的-COOH端肽键。碳酸氢铵缓冲液(pH7.8)或醋酸缓冲液(pH4.0)：只断裂Glu残基-COOH端肽键。肽段的氨基酸序列测定（Edman化学测序法）1、偶联反应（弱碱性，PITC只与未质子化的游离NH2反应）CS-NH2、环化断裂（无水，三氟乙酸）C-NH，S-CO+残肽3、转化反应（1MHCl）[开环]Æ成环：N-CO，CS-NH稳定蛋白质三维结构的作用力：氢键、范德华力、疏水相互作用、静电力、二硫键生物化学复习提纲onelittlefox第5页蛋白质的二级结构：蛋白质主链折叠产生的由氢键维系的有规则的构象。α-螺旋：肽链主链围绕中心轴盘绕成螺旋状紧密卷曲的棒状结构。特征：ψ和φ约为-57°和-47°。每圈约含3.6残基，螺距0.54nm，R基在螺旋外侧。氢键封闭的环中原子数为13。N-末端带部分正电荷，C-末端带部分负电荷。几乎都是右手螺旋。影响形成因素：R基小，不带电荷，易形成。Pro/Pro-OH存在时螺旋中断产生结节。β-折叠片：两条或多条相当伸展的多肽链通过氢键侧向形成的折叠片状结构。每条肽链称β-折叠股。特征：主链呈锯齿状，肽链长轴互相平行。氢键在不同的肽链（折叠股）间形成，与肽链长轴接近垂直。侧链R基垂直于折叠片平面，交替分布在片层平面两侧。类型：平行结构，反平行结构β-转角：球状蛋白的一种简单二级结构元件。为第一个残基的羰基与第四个残基的N-H以氢键键合，形成紧密的环。特征：两种类型，中间肽基方向相反。Gly和Pro几率高，Gly对调整空间结构有利。β-突起：在β-折叠股中额外插入一个残基，凸起的股产生小弯曲，引起肽链方向稍有改变。无规卷曲：泛指那些不能归入明确的二级结构的多肽区段。特征：具有明确而稳定的结构，受侧链相互作用影响较大。常构成酶的活性部位和蛋白质的功能部位。超二级结构：若干相邻的二级结构单元彼此相互作用，形成种类不多、有规则的二级结构组合或二级结构串，在多种蛋白质中充当三级结构的构件。1、αα：α-螺旋束，由两股平行或反平行排列的右手螺旋段互相缠绕而成的左手卷曲螺旋，或称超螺旋。2、βαβ：由两段平行的β-折叠股和一段作为连接链的α螺旋组成，连接链反平行交叉在β-折叠片的一侧。3、ββ：反平行β-折叠片。折叠花式有β发夹结构，β曲折和希腊钥匙拓扑结构。结构域定义：结构域是多肽链在二级结构或超二级结构基础上形成的相对独立的紧密球状实体，是球状蛋白质的独立折叠单位，也简称为域。结构域特点：铰链区由柔性肽链组成，酶活性中心常常在二个结构域之间。而亚基之间依靠各种弱相互作用力维持结构的完整，不致使亚基完全分开。三级结构：指由二级结构元件构建成的三维构象，包括氨基酸序列上彼此不相邻但空间上相关的基团之间的几何和立体关系。球状蛋白质：多肽链借助各种非共价力进行弯曲、折叠形成的具有特定走向的紧密球状结构。球蛋白类型：全α-结构、α,β-结构、全β-结构、小的富含金属或二硫键的结构。主要特征：含多种二级结构元件，具有明显的折叠层次，呈紧密的球状或椭球状实体，内部为疏水核心，表面有疏水空穴。膜周边蛋白：分布于膜脂双层表面，通过静电吸引和氢键与内在蛋白相互作用，由此与膜结合。膜内在蛋白：部分或大部分埋于脂双层或横跨脂双层，与脂双层牢固缔合。蛋白质的变性：蛋白质分子由于物理或化学因素导致的生物活性丧失，溶解度降低，物理化学常数发生变化的过程。实质：分子中次级键破坏，共价键不变。特征：生物活性丧失。变性剂：具有氢给体的化合物，如尿素和盐酸胍。表面活性剂。复性：除去变性因素后，变性蛋白质恢复成天然构象的过程。关于四级结构的概念：独立折叠的球蛋白通过非共价键彼此缔合形成聚集体的方式构成蛋白质四级结构。一个球蛋白是一个亚基，一条多肽链。两个亚基叫二聚体蛋白。大多数寡聚蛋白分子中亚基数目为偶数，亚基种类一般是1-2种。生物化学复习提纲onelittlefox第6页寡聚蛋白质：由两个或两个以上亚基组成的蛋白质。同多聚蛋白：由同种亚基组成的多聚蛋白质。杂多聚蛋白：由不同亚基组成的多聚蛋白质。四级结构缔合的驱动力：氢键、疏水相互作用、范德华力、静电力肌红蛋白的三维结构一条多肽链和一个血红素辅基，相对分子量16700（153个AA），几何