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第一章：蛋白质的结构与功能知识点1、蛋白质的分子组成----氨基酸分类等电点茚三酮反应紫外吸收性质2、肽3、蛋白质的分子结构4、蛋白质的理化性质蛋白质的分子组成1、各种蛋白质的含氮量平均为16%.每克样品含氮克数*6.25*100=100g样品中蛋白质含量氨基酸是组成蛋白质的基本单位,组成人体蛋白质的氨基酸有20种.COOH|R-----CH-----NH22、氨基酸类别A、非人体蛋白质氨基酸B、蛋白质氨基酸（20种）a、酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸b、碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸c、极性中性氨基酸：苏氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、甲硫氨酸d、非极性脂肪族氨基酸：甘氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、丙氨酸、脯氨酸、缬氨酸e、芳香族氨基酸：苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸3、氨基酸的酸碱性质（1）、氨基酸是两性电解质R—CH—COOH|NH2⇅R--CH—COOH⇄R---CH---COO-⇄R---CH---COO-|||NH3+NH3+NH2阳离子兼性离子阴离子PHPIPH=PIPHPI（2）、氨基酸的等电点在某一PH的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等,成为兼性离子,呈电中性,此时溶液的PH称为该氨基酸的等电点(isoelectricpoint，pI).（3）、氨基酸等电点的计算一氨基一羧基AA的等电点计算：pI=（pK´1+pK´2）/2一氨基二羧基AA的等电点计算：pI=（pK´1+pK´R）/2二氨基一羧基AA的等电点计算：pI=（pK´2+pK´R）/2可见，氨基酸的pI值等于该氨基酸的两性离子状态两侧的基团pK′值之和的二分之一。侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的pK1和pK2的算术平均值：pI=(pK1+pK2)/2侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于两性离子两边的pK值的算术平均值。碱性氨基酸：pI=(pKR-NH2+pK2)/2酸性氨基酸：pI=(pK1+pKR-COO-)/24、紫外吸收性质色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm波长附近。而大多数蛋白质含有这两个氨基酸，所以测定蛋白质溶液在280nm的光吸收值，用于分析样品中蛋白质的含量。5、茚三酮反应氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色的化合物，此化合物最大吸收峰在570nm波长处。由于此吸收峰值的大小与氨基酸的释放出的氨量成正比，因此可以作为氨基酸定量分析方法。6、肽氨基酸分子之间脱水缩合而成的化合物称为肽。连接两个氨基酸分子的酰胺键称为肽键。肽链中的氨基酸分子因脱水缩合而基团不全，被成为氨基酸残基。生物活性肽：催产素、促甲状腺素释放激素NH2—CH--C=O+NH—CH--C=O|||||HOHHHOH↓O‖NH2—CH--C-N—CH--C=O||||HHHOH氨基末端肽键羧基末端N-端C-端蛋白质的分子结构1、蛋白质概况蛋白质的化学组成：碳（50%）、氢（7%）、氧（23%）、氮（16%）、硫（0-3%）、其它元素微量；蛋白质的平均含氮量为16%，此为凯氏定氮法测定蛋白质含量的基础。2、蛋白质分类a、分类Ⅰ：单纯蛋白质结合蛋白质=单纯蛋白质+辅基（如细胞色素C等）b、分类Ⅱ：纤维状蛋白质（一般不溶于水，如胶原蛋白)球状蛋白质（可溶性好，如酶及免疫球蛋白等)细胞色素C•电子传递途径(呼吸链)中的核心蛋白•在整个动物界和植物界都高度保守•位于线粒体膜上•以铁卟啉为辅基细胞色素C注射液药理毒理:本品是存在于细胞线粒体中的一种以铁卟啉为辅基的蛋白质，目前已能提纯分离。药用制剂是从动物心脏或酵母中分离出来的，细胞色素是呼吸链的一环。各种细胞色素按一定顺序排列组成细胞色素体系，其分子中的Fe3+在有关酶的作用下，能进行可逆的氧化还原反应，担负传递电子的作用，是细胞呼吸所不可少的。细胞色素C不能透过细胞膜，因此对正常人无作用，但当组织缺氧时，细胞膜通透性增高，外源性制剂即能进入细胞内，从而发挥其纠正细胞呼吸和物质代谢作用。适应症用于各种组织缺氧急救的辅助治疗，如一氧化碳中毒、催眠药中毒、氰化物中毒、新生儿窒息、严重休克期缺氧、脑血管意外、脑震荡后遗症、麻醉及肺部疾病引起的呼吸困难和各种心脏疾患引起的心肌缺氧的治疗。3、蛋白质结构的层次构象：指具有相同结构式和相同构型的分子在空间里可能的多种形态；构象形态间的改变不涉及共价键的破裂！每一种天然蛋白质都有自己特有的空间结构或三维结构，称之为蛋白质的构象。维持蛋白质分子构象的作用：盐键、氢键、疏水键、范德华力、二硫键a、一级结构：蛋白质分子中氨基酸的排列顺序b、二级结构：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构,即该肽链主链骨架原子的相对空间位置,并不涉及侧链的构象c、三级结构：整条肽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d、四级结构：指蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用4、蛋白质的一级结构一级结构:蛋白质分子中氨基酸的排列顺序.氨基酸残基：肽链中的氨基酸由于参加肽键的形成因而不在是原来完整的分子，称为氨基酸残基；两个氨基酸形成一个肽键时失去一分子水，因此失去的水分子数比氨基酸残基数少一个。每个氨基酸残基的平均分子量为110。这样的一串氨基酸残基，被称为蛋白质的一级结构。也就是说，它告诉我们这个蛋白质含有哪些氨基酸，是怎样连结的。被连在了一起的氨基酸残基难免与邻居们形成各种各样的邻里关系。肽：由两个或多个氨基酸残基通过肽键相连而形成的化合物；肽有寡肽和多肽之分。一条肽链通常在一端含有一个游离的末端氨基，称为N-末端，而另一端含有一个游离的末端羧基称为C-末端；蛋白质的一级结构是蛋白质的高级结构的基础.一级结构测定基本战略：片段重叠法＋氨基酸顺序直测法要点：a.测定蛋白质的分子量及其氨基酸组分b.测定肽键的N－末端和C－末端c.应用两种或两种以上的肽键内切酶分别在多肽键的专一位点上断裂肽键；也可用溴化氰法专一性地断裂甲硫氨酸位点，从而得到一系列大小不等的肽段。d.分离提纯所产生的肽段，并分别测定它们的氨基酸顺序e.将这些肽段的顺序进行跨切口重叠，进行比较分析，推断出蛋白质分子的全部氨基酸序列。5、蛋白质的二级结构主要包括：α－螺旋、β－折叠、β－转角、无规卷曲（1）、α－螺旋（α－helix）特征：1、每隔3.6个AA残基螺旋上升一圈，螺距0.54nm;2、螺旋体中所有氨基酸残基R侧链都伸向外侧，链中的全部C=0和N-H几乎都平行于螺旋轴;3、每个氨基酸残基的N-H与前面第四个氨基酸残基的C=0形成氢键，肽链上所有的肽键都参与氢键的形成。形成因素：与ＡＡ组成和排列顺序直接相关。多态性：多数为右手（较稳定），亦有少数左手螺旋存在（不稳定）；存在尺寸不同的螺旋。（2）、β－折叠（β-pleatedsheet）特征：两条或多条伸展的多肽链（或一条多肽链的若干肽段）侧向集聚，通过相邻肽链主链上的N-H与C=O之间有规则的氢键，形成锯齿状片层结构，即β－折叠片。类别：平行、反平行模体(motif):许多蛋白质分子含有两个或三个二级结构的肽段,在空间上相互接近,形成一个具有特殊功能的空间结构,称为模体.如锌指结构.（3）、β－转角（β-turn）特征：多肽链中氨基酸残基n的羰基上的氧与残基（n+3）的氮原上的氢之间形成氢键，肽键回折1800。6、蛋白质的三级结构蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象。三级结构是在二级结构的基础上进一步盘绕、折叠形成的。结构域：在蛋白质三级结构内的独立折叠单元。结构域通常都是几个超二级结构单元的组合.7、蛋白质的四级结构四级结构:具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构(quarternarystructure)。其中，每个具有独立三级结构的多肽链单位称为亚基(subunit)。四级结构实际上是指亚基的立体排布、相互作用及接触部位的布局。8、稳定蛋白质二级和三级结构的作用力非共价键（次级键）：氢键范德华力疏水作用（突出地位）离子键（盐键及静电引力）共价键：二硫键（重要作用）蛋白质结构与功能的关系•蛋白质一级结构是空间结构的基础.蛋白质的一级结构决定了它的二级、三级结构，即由一级结构可以自动地发展到二、三级结构.•一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似，例如，不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白质，其一级结构只有极少的差别，而且在系统发生上进化位置相距愈近的差异愈小.1、蛋白质一级结构与功能一级结构决定高级结构，也决定蛋白质的功能a、蛋白质一级结构的种属差异与同源性实例：细胞色素Cb、蛋白质一级结构的变异与分子病实例：血红蛋白异常病变----镰刀状红细胞性贫血c、蛋白质前体的激活与一级结构实例：胰岛素原的激活2、蛋白质高级构象与功能高级构象决定蛋白质的功能a、蛋白质高级构象破坏，功能丧失实例：核糖核酸酶的变性与复性b、蛋白质在表现生物功能时，构象发生一定变化（变构效应）实例：血红蛋白的变构效应和输氧功能血红蛋白的功能血红素与氧结合的过程是一个非常神奇的过程。首先一个氧分子与血红素四个亚基中的一个结合，与氧结合之后的蛋白结构发生变化，造成整个血红素结构的变化，这种变化使得第二个氧分子相比于第一个氧分子更容易寻找血红素的另一个亚基结合，而它的结合会进一步促进第三个氧分子的结合，以此类推直到构成血红素的四个亚基分别与四个氧分子结合。而在组织内释放氧的过程也是这样，一个氧分子的离去会刺激另一个的离去，直到完全释放所有的氧分子，这种有趣的现象称为协同效应。除了运载氧，血红素还可以与二氧化碳、一氧化碳、氰离子结合，结合的方式也与氧完全一样，所不同的只是结合的牢固程度，一氧化碳、氰离子一旦和血红素结合就很难离开，这就是煤气中毒和氰化物中毒的原理，遇到这种情况可以使用其他与这些物质结合能力更强的物质来解毒，比如一氧化碳中毒可以用静脉注射亚甲基蓝的方法来救治。2、蛋白质空间构象与功能的关系蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也随之改变。蛋白质的理化性质及分离纯化1.蛋白质的理化性质（1）、两性电离当蛋白质溶液处于某一PH时,蛋白质解离成正、负离子的趋势相等,成为兼性离子,净电荷为零,此时溶液的PH称为蛋白质的等电点.注：体内大多数蛋白质的等电点接近5.0,而人体体液PH7.4,因此,大多数蛋白质带负电荷.（2）、胶体性质蛋白质分子的颗粒大小在1-100nm胶粒范围之内.可溶性蛋白质分子表面分布着大量极性氨基酸残基，对水有很高的亲和性，通过水合作用在蛋白质颗粒外面形成一层水化层，同时这些颗粒带有电荷，因而蛋白质溶液是相当稳定的亲水胶体。蛋白质胶体性质的应用透析法:利用蛋白质不能透过半透膜的的性质，将含有小分子杂质的蛋白质溶液放入透析袋再置于流水中，小分子杂质被透析出，大分子蛋白质留在袋中，以达到纯化蛋白质的目的。这种方法称为透析（dialysis）。盐析法:在蛋白质溶液中加入高浓度的硫酸铵、氯化钠等中性盐，可有效地破坏蛋白质颗粒的水化层。同时又中和了蛋白质表面的电荷，从而使蛋白质颗粒集聚而生成沉淀，这种现象称为盐析（saltingout）。(3)、变性、沉淀和凝固a、蛋白质的沉淀如果加入适当的试剂使蛋白质分子处于等电点状态或失去水化层（消除相同电荷，除去水膜），蛋白质胶体溶液就不再稳定并将产生沉淀。蛋白质沉淀:蛋白质分子凝聚从溶液中析出的现象称为蛋白质沉淀.沉淀方法类别:•高浓度中性盐（盐析、盐溶）•酸硷（等电点沉淀）•有机溶剂沉淀•重金属盐类沉淀•生物碱试剂和某些酸类沉淀•加热变性沉淀b、变性变性作用:天然蛋白质的严密结构在某些物理或化学因素作用下，其特定的空间结构被破坏，从而导致理化性质改变和生物学活性的丧失，如酶失去催化活力，激素丧失活性称之为蛋白质的变性作用(denaturation)。变性的实质是次级键（氢键、离子键、疏水作用等）的断裂，而形成一级结构的主键（共价键）并不受影响.引起蛋白质变性的原因可分为物理和化学因素两类。物理因