生物化学-蛋白质化学复习总结

蛋白质化学复习总结1、蛋白质概念：是由20种α-氨基酸通过肽键相互连接而成的具有特定空间构象和生物学活性的高分子有机化合物。

几乎所有的酶都是蛋白质。

2、各种蛋白质的含氮量很接近，平均含氮16%（凯氏定氮），粗蛋白质含量=蛋白氮（样品含氮量）×6.25。

3、氨基酸(amino acids)是蛋白质的基本组成单位。

组成蛋白质的标准氨基酸有20种，19种氨基酸具有一级氨基(-NH2)和羧基(-COOH)结合到α碳原子(Cα)，同时结合到(Cα)上的是H原子和各种侧链；Pro具有二级氨基(α-亚氨基酸)，各种氨基酸的差别在于侧链R基的不同。

4、20种氨基酸都属于L-构型。

20种氨基酸平均分子量为138。

5、氨基酸的分类：⑴根据R的化学结构：①脂肪族氨基酸；②芳香族氨基酸；③杂环氨基酸；④杂环亚氨基酸。

⑵根据R的极性：①非极性氨基酸；②极性、不带电荷氨基酸；③酸性氨基酸；④碱性氨基酸。

6、一般物理学性质：①形态：均为白色结晶或粉末，不同氨基酸的晶型结构不同。

②溶解性：一般都溶于水，不溶或微溶于醇，不溶于丙酮，在稀酸和稀碱中溶解性好。

③熔点：氨基酸的熔点一般都比较高，一般都大于200℃，超过熔点以上氨基酸分解产生胺和二氧化碳。

④旋光性：除甘氨酸外的氨基酸均有旋光性。

⑤光吸收：氨基酸在可见光范围内无光吸收，在近紫外区含苯环氨基酸有光的吸收。

⑥紫外吸收：蛋白质在280nm波长下的紫外吸收性质绝大部分是由色氨酸和酪氨酸所引起的。

色氨酸：279nm苯丙氨酸；259nm；酪氨酸：275nm。

7、氨基酸的化学性质：⑴两性解离(amphoteric ionization)：氨基酸在水溶液中或在晶体状态时都以两性离子形式存在，在同一个氨基酸分子上带有能放出质子的-NH3+正离子和能接受质子的-COO-负离子，所以氨基酸为两性电解质。

氨基酸在酸性环境中，主要以阳离子的形式存在，在碱性环境中，主要以阴离子的形式存在。

在某一pH环境下，以两性离子（兼性离子）的形式存在。

该pH称为该氨基酸的等电点。

所以氨基酸的等电点可以定义为：氨基酸所带正负电荷相等时的溶液pH。

⑵等电点( isoelectric point，pI )：在一定的pH条件下，氨基酸分子中所带的正电荷和负电荷数相等，即净电荷为零，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点(isoelectric point)，用pI 表示。

氨基酸在等电点时溶解度最小。

当溶液的pH=pI时，氨基酸主要从两性离子形式存在。

pH<pI时，氨基酸主要以正离子形式存在。

pH>pI时，氨基酸主要以负离子形式存在。

pK值：指某种解离基团有一半被解离时的pH值。

计算pI：pI = ( pK1+pK2 ) / 2。

酸性氨基酸可以直接把靠酸性的那两个pKa平均；碱性氨基酸可以把较大的两个pKa值平均。

8、蛋白质的N-末端的测定：⑴与茚三酮反应：茚三酮与水反应生成的水合茚三酮,在微酸条件下与α-氨基酸共热，引起氨基酸的氧化脱氨、脱羧反应，最后，茚三酮与反应产物氨和还原茚三酮反应，生成紫色物质（λmax=570nm）。

例外：Pro黄色；Asn、Gln棕色。

⑵与2.4一二硝基氟苯（FDNB）反应（Sanger反应）：DNP-氨基酸，黄色，层析法鉴定，被Sanger用来测定多肽的N末端氨基酸。

最先用于胰岛素一级结构的测定。

⑶近年来，广泛使用5-二甲氨基萘磺酰氯（DNS-Cl）代替FDNB来进行测定。

⑷亚硝酸反应（α-氨基特有的反应）：氨基酸和亚硝酸反应生成羟酸、氮气和水。

⑸甲醛的反应：用过量的中性甲醛与氨基酸反应，可游离出氢离子，然后用NaOH滴定，从消耗的碱量可以计算出氨基酸的含量。

此法称为间接滴定法。

可以直接测定氨基酸的浓度。

9、蛋白质的水解：⑴酸水解：6mol/LHCl，110-120℃，24h（色氨酸被破坏，Gln和Asn变成Glu和Asp）⑵碱水解：5mol/LNaOH，110℃，24h（部分的水解产物发生消旋化）⑶酶水解：不会破坏氨基酸，也不会发生消旋化，但水解不完全，中间产物多。

蛋白质酸碱水解常用于蛋白质的组成分析，而酶水解用于制备蛋白质水解产物。

10、蛋白质是由一条或多条多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子。

11、蛋白质的一级结构(Primary structure)：一级结构是指蛋白质多肽链中的氨基酸排列顺序，包括肽链数目和二硫键位置。

蛋白质一级结构是高级结构的分子基础，它包含了决定蛋白质分子所有结构层次构象的全部信息。

蛋白质的一级结构包括：⑴组成蛋白质的多肽链数目；⑵多肽链的氨基酸顺序；⑶多肽链内或链间二硫键的数目和位置。

其中最重要的是多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。

12、肽键(peptide bond)：一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基之间脱去一分子水形成的共价键称为肽键。

又称酰胺键(amide linkage)。

蛋白质分子中氨基酸连接的基本方式是肽键，肽键大多为反式构型。

肽平面(peptide unit)：由肽键中的四个原子和与之相邻的两个碳原子共同构成的刚性平面(CαCONHCα)。

肽平面的意义：是蛋白质结构最小单位，限制了肽链构象数。

13、氨基酸末端分析：N末端：⑴2.4-二硝基氟苯法（FDNB）：生成DNP-氨基酸衍生物，黄色，其余都是游离aa。

⑵二甲基氨基萘磺酰氯（DNS-Cl）；⑶苯异硫氰酸法（PITC）（Edman降解法）C末端：⑴肼解法（hydrazinolysis）：C-terminal 氨基酸以游离形式存在，其余转变成相应的氨基酸酰肼化合物。

⑵羧肽酶法（carboxypeptidase）：羧肽酶A:除Lys,Arg,Pro，或倒数第二个为Pro；羧肽酶B：仅水解Arg,Lys，但倒数第二位不可以是Pro。

二硫键：⑴过甲酸氧化法；⑵二硫苏糖醇还原法。

化学法和酶法：⑴化学法:溴化氰（CNBr）裂解法：专一性水解甲硫氨酸（Met）的羧基形成的肽键。

⑵胰蛋白酶法：只断裂R和K的羧基参与形成的肽键。

⑶胰凝乳蛋白酶/糜蛋白酶：断裂疏水性(芳香族)氨基酸的羧基端(F.Y.W)。

⑷胃蛋白酶：断裂键的两端均为疏水氨基酸（R1、R2）：主要水解Phe,Leu,Trp,Tyr及其他疏水性残基。

当R1为Pro时不水解。

一般在分析二硫键位置的时候使用胃蛋白酶水解含二硫键的蛋白质。

14、蛋白质的二级结构(secondary structure)：蛋白质的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，也就是该肽段主链骨架原子的相对空间位置，主要有α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规则卷曲。

维持二级结构的力主要为氢键。

二级结构与侧链R的构象无关。

α-螺旋是蛋白质中最常见和含量最丰富的二级结构。

15、维持蛋白质构象的作用力：⑴氢键(hydrogen bond)；⑵离子键（盐键）(electrostatic bond)；⑶范德华力(van der waals force)；⑷疏水作用( hydrophobic interaction)；⑸二硫键(disulfide bridge)。

16、α-螺旋与17、超二级结构(super-secondary structure)：在球状蛋白质分子中，若干相邻的二级结构元件（主要是α-螺旋和β-折叠片）组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的二级结构组合, 充当三级结构的构件，称为超二级结构。

超二级结构有3种基本组合形式：αα、βαβ、βββ。

超二级结构在结构层次上高于二级结构，但没有聚集成具有功能的结构域。

18、结构域（structural domain）：多肽链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，它是相对独立的紧密球状实体，称为结构域或域。

对于小分子球状蛋白质来说，结构域和三级结构是一个概念，即这些蛋白质或亚基是单结构域；对于大分子球状蛋白质或亚基来说，其三级结构往往由两个或多个结构域缔合而成。

结构域之间常形成裂隙，比较松散，往往是蛋白质优先被水解的部位。

酶的活性中心往往位于两个结构域的界面上。

19、蛋白质的三级结构(tertiary structure)：多肽链中，各个二级结构的空间排布方式及有关侧链基团之间的相互作用关系，称为蛋白质的三级结构。

三级结构主要靠非共价键（氢键；离子键；范德华力；疏水作用）及共价键的二硫键来维持。

三级结构的特点：三级结构只存在于球状蛋白中，不存在于纤维状蛋白中。

维持三级结构的键除二硫键外都是次级键。

对小分子球蛋白来说，结构域就是它的三级结构。

球状蛋白在水溶液中，大多数非极性侧链总是埋在分子内部，形成一个疏水核。

大部分极性侧链则分布在蛋白质分子的表面，与水分子之间形成氢键，使蛋白质分子周围拥有一层水膜。

所以球蛋白通常都是水溶性蛋白。

20、蛋白质的四级结构(quaternary structure)：独立折叠的球状蛋白质通过非共价键缔合在一起，形成聚集体的方式，称为蛋白质的四级结构。

在具有四级结构的蛋白质中，每一个具有独立三级结构的多肽链称该蛋白质的亚基，也称亚单位。

在一种蛋白质中的亚基可以相同，也可以不同。

亚基一般以α，β，γ等命名。

亚基之间以非共价键联系，包括疏水键、盐键、氢键、范德华力。

四级结构的特点：⑴维持四级结构的作用力是次级键；⑵四级结构破坏，蛋白质活性丢失；⑶亚基单独不具生物活性；⑷亚基可为同种或异种，数量不同；⑸亚基在蛋白质中的排布一般是对称的，对称性是具有四级结构的蛋白质的重要性质之一；⑹不是所有的蛋白质都有四级结构。

21、蛋白质的变性(denaturation)：天然蛋白质分子受到某些物理或化学因素影响时，其二级结构以上的高级结构遭受破坏，从而导致生物活性丧失，溶解度降低，不对称性增高及其它物理化学常数发生改变，此过程称为蛋白质变性。

实质：维持蛋白质高级结构的次级键(包括二硫键)被破坏，天然构象解体。

变性不涉及一级结构的破坏。

22、蛋白质的复性(renaturation)：变性蛋白在去除变性因素后可重新恢复到天然构象，恢复其生物活性，这种现象称为蛋白质的复性。