第一篇生物大分子的结构与功能
第一章蛋白质的结构与功能
氨基酸的结构与性质
1．氨基酸的概念：氨基酸(amino acid)是蛋白质分子的基本结构单位。构成蛋白质分子的氨基酸共有20种，这些氨基酸都是L-构型的α-氨基酸。
2．氨基酸分子的结构通式：
5、氨基酸的等电点
氨基酸不带电荷时，溶液的pH值称为该氨基酸的等电点，以pI表示。氨基酸不同，其等电点也不同。也就是说，等电点是氨基酸的一个特征值。
6、氨基酸的茚三酮反应
如果把氨基酸和茚三酮一起煮沸，除脯氨酸和羟脯氨酸显黄色外，其它氨基酸都显深浅不同的紫色。氨基酸与茚三酮的反应，在生化中是特别重要的，因为它能用来定量测定氨基酸。。
肽键：
1、肽键: 一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基以共价键偶联形成肽，其间的化学键称为肽键(peptide bond)，也叫酰胺键(-CO-NH-)。
4、肽（peptide）是氨基酸通过肽键相连的化合物。肽按其组成的氨基酸数目为2个、3个和4个等不同而分别称为二肽、三肽和四肽等，多肽和蛋白质的区别是多肽中氨基酸残基数较蛋白质少，一般少于50个，而蛋白质大多由100个以上氨基酸残基组成，但它们之间在数量上也没有严格的分界线。
蛋白质的分离和纯化
2、盐析：在蛋白质溶液中加入大量中性盐，以破坏蛋白质的胶体性质，使蛋白质从溶液中沉淀析出，称为盐析。常用的中性盐有：硫酸铵、氯化钠、硫酸钠等。
√蛋白质的等电点概念：蛋白质分子所带正、负电荷相等时溶液的pH值称为蛋白质的等电点。pH值在等电点以上，蛋白质带负电，在等电点以下，则带正电。溶液的pH在蛋白质的等电点处蛋白质的溶解度最小。
一、蛋白质的生物功能：生物催化、机械支撑作用、运输与贮存、协调、免疫保护、生长与分化调控、细胞信号转导、物质跨膜运输、电子传递等。
二、蛋白质的分子结构：可为分为一级、二级、三级和四级结构等层次。一级结构为线状结构，二、
三、四级结构为空间结构。蛋白质分子的一级结构是形成空间结构的物质基础.
1．一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序，其维系键是肽键。蛋白质的一级结构决定其空间结构。2．二级结构：指多肽链主链骨架盘绕折叠而形成的构象，借氢键维系。二级结构是肽链的局部空间结构，它是蛋白质复杂空间结构形成的基础，因此也称为构象单元。主要有以下几种类型：
⑴α-螺旋：其结构特征为：①主链骨架围绕中心轴盘绕形成右手螺旋；②螺旋每上升一圈是3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm；③相邻螺旋圈之间形成许多氢键；④侧链基团位于螺旋的外侧。
⑵β-折叠：其结构特征为：①若干条肽链或肽段平行或反平行排列成片；②所有肽键的C=O和N—H 形成链间氢键。
⑶无规卷曲：主链骨架无规律盘绕的部分。
蛋白质的超二级结构和结构域
在蛋白质（特别是球状蛋白）的结构中，经常会出现两个或几个二级结构单元被连接起来，进一步组合成有特殊的几何排列的局域空间结构，这些局域空间结构称为超二级结构（Supersecondary structure），或简称模体（Motif）。超二级结构可以视为是处于二级结构与三级结构之间的一个结构层次。现在已知的超二级结构有3种基本的组合形式：αα，βαβ，ββ。
多肽链还会在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，称为结构域（Structural domain）。对于一些简单的球状蛋白分子来说，它还可能是一个独立的功能单位或功能域（functional domain）。
3．三级结构：结构域、二级结构、超二级结构的多肽链在空间进一步协同盘曲、折叠，形成包括主链、侧链在的专一排布，这就是蛋白质的三级结构（Tertiary structure）。对于一些较小的蛋白质分子，三级结构就是它的完整三维立体结构；而对于大的蛋白质分子，则需要通过三级结构单位的进一步组织才能形成完整分子。
其维系键主要是非共价键（次级键）：氢键、疏水键、德华力、离子键等，也可涉及二硫键。
4．四级结构：
亚基的概念：亚基是指参与构成蛋白质四级结构的而又具有独立三级结构的多肽链。
四级结构的概念：含两条以上肽链的蛋白质分子，每条肽链彼此以非共价键相结合，这些肽链称为亚基（Subunit）。通过非共价键形成大分子体系时，亚基间的组合方式称为蛋白质分子的四级结构（Quaternary structury）。其维系键为非共价键。
一般来说，单独存在的亚基并没有完整的生物活性，只有具有完整的四级结构的寡聚体才具有生物活性。
四、蛋白质的理化性质：
1．蛋白质的变性：蛋白质在某些理化因素的作用下，其特定的空间结构被破坏而导致其理化性质改变及生物活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性。引起蛋白质变性的因素有：高温、高压、电离辐射、超声波、紫外线及有机溶剂、重金属盐、强酸强碱等。绝大多数蛋白质分子的变性是不可逆的。3．蛋白质的紫外吸收：蛋白质分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸残基对紫外光有吸收，以色氨酸吸收最强，最大吸收峰为280nm。
4．蛋白质的胶体性质：蛋白质具有亲水溶胶的性质。蛋白质分子表面的水化膜和表面电荷是稳定蛋白质亲水溶胶的两个重要因素。
第一章蛋白质的结构与功能
一、名词解释
1、肽键(peptide bond)
2、蛋白质的等电点(isoelectric point of protein)：
3、蛋白质的变性(denaturation of protein)
10、氨基酸
11、蛋白质的紫外吸收
12、氨基酸的茚三酮反应
二、填空题
1、组成蛋白质的元素有_______、______、______、______。含量恒定的元素是______，其平均含
量为______。
2、蛋白质结构的基本单位是______，结构通式为______ 。
3、肽是氨基酸与氨基酸之间通过______ 相连的化合物。
4、蛋白质的二级结构形式有______、______、______、______。
5、维持蛋白质空间构象的非共价键有______、______、______、______。
7、氨基酸在等电点(PI)时，以______离子形式存在，在PH>PI时以______离子存在，在PH8、氨基酸与茚三酮的反应，除脯氨酸和羟脯氨酸显黄色外，其它氨基酸都显______。在生化中是特别重要的，因为它能用来定量测定______。
9、酸性氨基酸基酸有______、______；碱性氨基酸有______、______、______。
含巯基的氨基酸是______。
三、单项选择题
1．有一混合蛋白质溶液，各种蛋白质的pI分别为4.6、5.0、5.3、6.7、7.3。电泳时欲使其中4种泳向正极，缓冲液的pH应该是 ( )
A．5.0 B．4.0 C．6.0 D．7.0 E．8.0
2．蛋白质分子引起280nm光吸收的最主要成分是 ( )
A．肽键
B．半胱氨酸的-SH基
C．苯丙氨酸的苯环
D．色氨酸的吲哚环
E．组氨酸的咪唑环
3．含芳香环的氨基酸是 ( )
A．Lys B．Tyr C．Val D．Ile E．Asp
4．变性蛋白质的特点是 ( )
A．黏度下降 B．丧失原有的生物活性 C．颜色反应减弱
D．溶解度增加 E．不易被胃蛋白酶水解
5．蛋白质变性是由于 ( )
A．蛋白质一级结构改变 B．蛋白质空间构象的改变
C．辅基的脱落 D．蛋白质水解 E．以上都不是
6．以下哪一种氨基酸不具备不对称碳原子 ( )
A．甘氨酸 B．丝氨酸 C．半胱氨酸 D．氨酸 E．丙氨酸
7．下列有关蛋白质β折叠结构的叙述正确的是（）
A．β折叠结构为二级结构B．肽单元折叠成锯齿状C．β折叠结构的肽链较伸展
D．若干肽链骨架平行或反平行排列，链间靠氢键维系 E．以上都正确
8．可用于蛋白质定量的测定方法有（）
Ａ．盐析法Ｂ．紫外吸收法C．层析法D．透析法E．以上都可以
