2019年王鏡巖生物化學(xué)精要及課后習(xí)題答案

1、王鏡巖生物化學(xué)精要及課后習(xí)題答案第三章氨基酸提要a -氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)件分子，當(dāng)用酸、堿或蛋白酶水解蛋白質(zhì)時(shí)可獲得它們。蛋白質(zhì)中的氨 基酸都是L型的。但堿水解得到的氨基酸是D型和L型的消旋混合物。參與蛋白質(zhì)組成的基本氨基酸只有20種。此外還有若干種氨基酸在某些蛋白質(zhì)中存在，但它們都是在蛋白質(zhì)生物合成后由相應(yīng)是基本氨基酸（殘基）經(jīng)化學(xué)修飾而成。除參與蛋白質(zhì)組成的氨基 酸外，還有很多種其他氨基酸存在與各種組織和細(xì)胞中，有的是3-、丫-或8-氨基酸，有些是 D型氨基酸。氨基酸是兩性電解質(zhì)。當(dāng) pH接近1時(shí)，氨基酸的可解離基團(tuán)全部質(zhì)子化，當(dāng)pH在13左右時(shí)，則全部去質(zhì)子化。 在這中間的某一 pH （

2、因不同氨基酸而異），氨基酸以等電的兼性離子 （HNfCHRCOO 狀態(tài)存在。某一氨基酸處于凈電荷為零的兼性離子狀態(tài)時(shí)的介質(zhì)pH稱為該氨基酸的等電點(diǎn)，用 pl表不。所有的a -氨基酸都能與苗三酮發(fā)生顏色反應(yīng)。a -NH2與2,4-二硝基氟苯（DNFB作用產(chǎn)生相應(yīng)的DNP氫基酸（Sanger反應(yīng)）；a -NH2與苯乙硫氟酸酯（PITC）作用形成相應(yīng)氨基酸的苯胺基硫甲 酰衍生物（Edman反應(yīng)）。胱氨酸中的二硫鍵可用氧化劑（如過甲酸）或還原劑（如疏基乙醇）斷 裂。半胱氨酸的SH基在空氣中氧化則成二硫鍵。 這幾個(gè)反應(yīng)在氨基酸荷蛋白質(zhì)化學(xué)中占有重要地位。除甘氨酸外a-氨基酸的a-碳是一個(gè)手性碳原子，因此

3、a-氨基酸具有光學(xué)活性。比旋是 a -氨基酸的物理常數(shù)之一，它是鑒別各種氨基酸的一種根據(jù)。參與蛋白質(zhì)組成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外區(qū)有光吸收，這是紫外吸收法定 量蛋白質(zhì)的依據(jù)。核磁共振（NMR波譜技術(shù)在氨基酸和蛋白質(zhì)的化學(xué)表征方面起重要作用。氨基酸分析分離方法主要是基于氨基酸的酸堿性質(zhì)和極性大小。常用方法有離子交換柱層析、 高效液相層析（HPLC等。習(xí)題1.寫出下列氨基酸的單字母和三字母的縮寫符號(hào)：精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨 酸、色氨酸和酪氨酸。見表3-1表3-1氨基酸的簡寫符號(hào)名稱三字母符 號(hào)單字母 符號(hào)名稱三字 母符 號(hào)單字母 符號(hào)丙氨酸(alanine)Al

4、aA亮氨酸(leucine)LeuL精氨酸（arginine）ArgR賴氨酸(lysine)LysK天冬酰氨(asparagines)AsnN用硫氨酸（蛋氨酸）（methionine）MetM天冬氨酸(aspartic acid)AspD苯丙氨酸(phenylalanine)PheFAsn 和/或 AspAsxB半胱氨酸（cysteine）CysC脯氨酸(praline)ProP谷氨酰氨(glutamine)GlnQ絲氨酸(serine)SerS谷氨酸(glutamic acid)GluE蘇氨酸(threonine)ThrTGln 和/或 GluGlsZ甘氨酸(glycine)GlyG色氨酸(

5、tryptophan)TrpW組氨酸(histidine)HisH酪氨酸(tyrosine)TyrY異亮氨酸(isoleucine)IleI繳氨酸(valine)ValV12、計(jì)算賴氨酸的£ a -N伸+20%被解離時(shí)的溶液 PH。9.9解：pH = pKa + lg20% pKa = 10.53 (見表 3-3, P133)pH = 10.53 + lg20% = 9.833、計(jì)算谷氨酸的丫 -COOH三分之二被解離時(shí)的溶液 pH。4.6解：pH = pKa + lg2/3% pKa = 4.25pH = 4.25 + 0.176 = 4.4264、計(jì)算下列物質(zhì)0.3mol/L溶液

6、的pH：(a)亮氨酸鹽酸鹽；(b)亮氨酸鈉鹽；(c)等電亮氨酸。(a)約1.46,(b) 約 11.5, (c)約 6.055、根據(jù)表3-3中氨基酸的pKa值，計(jì)算下列氨基酸的pI值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸。pI:6.02;5.02;3.22;10.76解：pI = 1/2 (pKa1+ pKa2 )pI(Ala) = 1/2 (2.34+9.69) = 6.02pI(Cys) = 1/2 (1.71+10.78) = 5.02pI(Glu) = 1/2 (2.19+4.25) = 3.22pI(Ala) = 1/2 (9.04+12.48) = 10.766、向1L1mol/L的處

7、于等電點(diǎn)的甘氨酸溶液加入0.3molHCl ,問所得溶液的 pH是多少？如果加入0.3mol NaOH 以代替 HCl 時(shí)，pH 將是多少？ pH: 2.71; 9.237、將丙氨酸溶液(400ml)調(diào)節(jié)到pH8.0,然后向該溶液中加入過量的甲醛，當(dāng)所得溶液用堿反滴定至Ph8.0時(shí)，消耗0.2mol/L NaOH溶液250ml。問起始溶液中丙氨酸的含量為多少克？4.45g8、計(jì)算0.25mol/L的組氨酸溶液在 pH6.4時(shí)各種離子形式的濃度(mol/L)。His2+為1.78X 10-4, His +為 0.071, His0為 2.8X 10-49、說明用含一個(gè)結(jié)晶水的固體組氨酸鹽酸鹽(相

8、對(duì)分子質(zhì)量=209.6 ;咪吵基pKa=6.0 )和1mol/L KOH配制1LpH6.5的0.2mol/L組氨酸鹽緩沖液的方法 取組氨酸鹽酸鹽 41.92g(0.2mol)，加入352ml 1mol/LKOH ,用水稀釋至1L10、為什么氨基酸的苛三酮反映液能用測(cè)壓法定量氨基酸？解：苛三酮在弱酸性溶液中與a -氨基酸共熱，引起氨基酸氧化脫氨脫竣反映，(其反應(yīng)化學(xué)式見P139),其中，定量釋放的CO2可用測(cè)壓法測(cè)量，從而計(jì)算出參加反應(yīng)的氨基酸量。11、L-亮氨酸溶液(3.0g/50ml 6mol/L HCl)在20cm旋光管中測(cè)得的旋光度為+1.81。計(jì)算L-亮氨酸在 6mol/L HCl 中

9、的比旋(a)。a=+15.1 o 12、標(biāo)出異亮氨酸的4個(gè)光學(xué)異構(gòu)體的(R, S)構(gòu)型名稱。參考圖3-15 13、甘氨酸在溶劑 A中的溶解度為在溶劑 B中的4倍，苯丙氨酸在溶劑 A中的溶解度為溶劑 B中 的兩倍。利用在溶劑 A和B之間的逆流分溶方法將甘氨酸和苯丙氨酸分開。在起始溶液中甘氨酸含量為100mg ,苯丙氨酸為81mg，試回答下列問題：(1)利用由4個(gè)分溶管組成的逆流分溶系統(tǒng)時(shí)，甘氨酸和苯丙氨酸各在哪一號(hào)分溶管中含量最高？ (2)在這樣的管中每種氨基酸各為多少毫克？(1)第 4 管和第 3 管；(2) 51.2mg Gly+24mg Phe 和 38.4mgGly+36mg Phe解：

10、根據(jù)逆流分溶原理，可得：對(duì)于 Gly : Kd = C a/Cb = 4 = q（動(dòng)相）/p （靜相）p+q = 1 = （1/5 + 4/5）4 個(gè)分溶管分溶 3 次：（1/5 + 4/5） 3=1/125+2/125+48/125+64/125對(duì)于 Phe： Kd = C a/Cb = 2 = q（動(dòng)相）/p （靜相）p+q = 1 = （1/3 + 2/3）4 個(gè)分溶管分溶 3 次：（1/3 + 2/3） 3=1/27+6/27+12/27+8/27故利用4個(gè)分溶管組成的分溶系統(tǒng)中，甘氨酸和苯丙氨酸各在4管和第3管中含量最高，其中：第 4 管：Gly : 64/125 X 100=51.

11、2 mgPhe： 8/27X 81=24 mg第 3 管：Gly : 48/125 X 100=38.4 mgPhe： 12/27X 81=36 mg14、指出在正丁醇：醋酸：水的系統(tǒng)中進(jìn)行紙層析時(shí)，下列混合物中氨基酸的相對(duì)遷移率（假定水相的 pH 為 4.5）: （1）Ile, Lys; （2）Phe, Ser （3）Ala, Val, Leu; （4）Pro, Val （5）Glu, Asp; （6）Tyr, Ala, Ser, His.Ile> lys; Phe,> Ser; Leu> Val > Ala, ; Val >Pro ; Glu>Asp ;

12、 Tyr> Ala>SerHis解：根據(jù)P151圖3-25可得結(jié)果。15.將含有天冬氨酸（pI=2.98）、甘氨酸（pI=5.97）、亮氨酸（pI=6.53）和賴氨酸（pI=5.98）的檸檬酸緩沖液，加到預(yù)先同樣緩沖液平衡過的強(qiáng)陽離交換樹脂中，隨后用愛緩沖液析脫此柱，并分別收集洗出液，這5種氨基酸將按什么次序洗脫下來？Asp, Thr, Gly, Leu, Lys解：在pH3左右，氨基酸與陽離子交換樹脂之間的靜電吸引的大小次序是減刑氨基酸（A2+）>中性氨基酸（A+）>酸性氨基酸（A0）。因此氨基酸的洗出順序大體上是酸性氨基酸、中性氨基酸，最后是堿性氨基酸，由于氨基酸和

13、樹脂之間還存在疏水相互作用，所以其洗脫順序?yàn)椋篈sp, Thr, Gly, Leu, Lys。第四章蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)提要蛋白質(zhì)分子是由一條或多條肽鏈構(gòu)成的生物大分子。多肽鏈?zhǔn)怯砂被嵬ㄟ^肽鍵共價(jià)連接而成的，各種多肽鏈都有自己特定的氨基酸序列。蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量介于6000到1000000或更高。蛋白質(zhì)分為兩大類：單純蛋白質(zhì)和綴合蛋白質(zhì)。根據(jù)分子形狀可分為纖維狀蛋白質(zhì)、球狀蛋白 質(zhì)和膜蛋白質(zhì)。此外還可按蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能分類。為了表示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同組織層次，經(jīng)常使用一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)這 樣一些專門術(shù)語。一級(jí)結(jié)構(gòu)就是共價(jià)主鏈的氨基酸序列，有時(shí)也稱化學(xué)結(jié)構(gòu)。二、三和四級(jí)結(jié)構(gòu)又

14、 稱空間結(jié)構(gòu)（即三維結(jié)構(gòu)）或高級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生物功能決定于它的高級(jí)結(jié)構(gòu)，高級(jí)結(jié)構(gòu)是由一級(jí)結(jié)構(gòu)即氨基酸序列決定的，二氨基 酸序列是由遺傳物質(zhì) DNA的核甘酸序列規(guī)定的。肽鍵（COH NH）是連接多肽鏈主鏈中氨基酸殘缺的共價(jià)鍵，二硫鍵是使多肽鏈之間交聯(lián)或使多 肽鏈成環(huán)的共價(jià)鍵。多肽鏈或蛋白質(zhì)當(dāng)發(fā)生部分水解時(shí)，可形成長短不一的肽段。除部分水解可以產(chǎn)生小肽之外， 生物界還存在許多游離的小肽，如谷胱甘肽等。小肽晶體的熔點(diǎn)都很高，這說明短肽的晶體是離子 晶格、在水溶液中也是以偶極離子存在的。測(cè)定蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的策略是：（1）測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈數(shù)目；（2）拆分蛋白質(zhì)分子的多肽鏈；（3）斷開多肽鏈內(nèi)的二

15、硫橋；（4）分析每一多肽鏈的氨基酸組成；（5）鑒定多肽鏈的 N-末端和C-末端殘基；（6）斷裂多肽鏈成較小的肽段，并將它們分離開來；（7）測(cè)定各肽段的氨基酸序列；（8）利用重疊肽重建完整多肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)；（9）確定半胱氨酸殘基形成的S-S交聯(lián)橋的位置。序列分析中的重要方法和技術(shù)有：測(cè)定N-末端基的苯異硫氟酸酯（PITC）法，分析C-末端基的竣肽酶法，用于多肽鏈局部斷裂的酶裂解和CNBr化學(xué)裂解，斷裂二硫橋的疏基乙醇處理，測(cè)定肽段氨基酸序列的Edman化學(xué)降解和電噴射串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)，重建多肽鏈一級(jí)序列的重疊肽拼湊法以及用 于二硫橋定位的對(duì)角線電泳等。在不同生物體中行使相同或相似功能的蛋白質(zhì)稱同源蛋

16、白質(zhì)。同源蛋白質(zhì)具有明顯的序列相似 性（稱序列同源）,兩個(gè)物種的同源蛋白質(zhì)，其序列間的氨基酸差異數(shù)目與這些物種間的系統(tǒng)發(fā)生差異是成比例的。并根據(jù)同源蛋白質(zhì)的氨基酸序列資料建立起進(jìn)化樹。同源蛋白質(zhì)具有共同的進(jìn)化起源。在生物體內(nèi)有些蛋白質(zhì)常以前體形試合成，只有按一定方式裂解除去部分肽鏈之后才出現(xiàn)生物 活性，這一現(xiàn)象稱蛋白質(zhì)的激活。血液凝固是涉及氨基酸序列斷裂的一系列酶原被激活的結(jié)果，酶 促激活的級(jí)聯(lián)放大， 使血凝塊迅速形成成為可能。凝血酶原和血清蛋白原是兩個(gè)最重要的血凝因子。血纖蛋白蛋白原在凝血酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)檠宓鞍啄龎K（血塊的主要成分）。我國在20世紀(jì)60年代首次在世界上人工合成了蛋白質(zhì)一一結(jié)

17、晶牛胰島素。近二、三十年發(fā)展 起來的固相肽合成是控制合成技術(shù)上的一個(gè)巨大進(jìn)步，它對(duì)分子生物學(xué)和基因工程也就具有重要影 響和意義。至今利用 Merrifield固相肽合成儀已成功地合成了許多肽和蛋白質(zhì)。習(xí)題1.如果一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為 12000的蛋白質(zhì)，含10種氨基酸，并假設(shè)每種氨基酸在該蛋白質(zhì)分子中 的數(shù)目相等，問這種蛋白質(zhì)有多少種可能的排列順序？10 100的 “12000/120100解：10=102、有一個(gè)A肽，經(jīng)酸解分析得知為Lys、His、Asp、Glu2、Ala以及Val、Tyr忽然兩個(gè)NH3分子組成。當(dāng)A肽與FDNB試劑反應(yīng)后得 DNP-Asp ;當(dāng)用竣肽酶處理后得游離繳氨酸。如

18、果我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中將A肽用胰蛋白酶降解時(shí)，得到兩種肽，其中一種（ Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）在pH6.4時(shí)，凈電 荷為零，另一種（His、Glu以及Val）可給除DNP-His ,在pH6.4時(shí)，帶正電荷。此外， A肽用糜蛋 白酶降解時(shí)，也得到兩種肽，其中一種（Asp、Ala、Tyr）在pH6.4時(shí)全中性，另一種（Lys、His、Glu2以及Val）在pH6.4時(shí)帶正電荷。 問A肽的氨基酸序列如何？Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val解：1、N-末端分析：FDNB法得：Asp-;2、C-末端分析：竣肽酶法得：-Val;3、胰蛋白酶只斷裂賴氨酸或精氨酸殘基的竣

19、基形成的肽鍵，得到的是以 Arg和Lys為C-末端 殘基的肽斷。酸水解使Asn-Asp+ NH4+,由已知條件（Lys、Asp、Glu、Ala、Tyr）可得：Asn-（ ）-（ ）-（ ）-Lys-（ ）-（ ）-Val ；4、FDNB法分析N-末端得DNP-His,酸水解使 Gln -Glu+NH 4+由已知條件（His、Glu、Val） 可得：Asn-（ ）-（ ）-（ ）-Lys-His-Gln-Val ;5、糜蛋白酶斷裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的竣基端肽鍵。由題，得到的一條肽（Asp、Ala、Tyr）結(jié)合（3）、（4）可得該肽的氨基酸序列為： Asn-Ala-Tyr-Gl

20、u-Lys-His-Gln-Val3、某多肽的氨基酸序列如下：Glu-Val-Lys-Asn-Cys-Phe-Arg-Trp-Asp-Leu-Gly-Ser-Leu-Glu- Ala-Thr-Cys-Arg-His-Met-Asp-Gln-Cys-Tyr-Pro-Gly-Glu_Glu-Lys 。（1）如用胰蛋白酶處理，此多肽將 產(chǎn)生幾個(gè)肽？并解釋原因（假設(shè)沒有二硫鍵存在）；（2）在pH7.5時(shí)，此多肽的凈電荷是多少單位？說明理由（假設(shè) pKa 值：a -COOH4.0 ; a - NH 3+6.0; Glu 和 Asp 側(cè)鏈基 4.0; Lys 和 Arg 側(cè)鏈基 11.0; His側(cè)鏈基7

21、.5; Cys側(cè)鏈基9.0; Tyr側(cè)鏈基11.0）; （3）如何判斷此多肽是否含有二硫鍵？假如有二 硫鍵存在，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)確定5, 17和23位上的Cys哪兩個(gè)參與形成？ （1） 4個(gè)肽；（2） -2.5單位；（3）如果多肽中無二硫鍵存在，經(jīng)胰蛋白酶水解后應(yīng)得 4個(gè)肽段；如果存在一個(gè)二硫鍵應(yīng)得3個(gè)肽段并且個(gè)肽段所帶電荷不同，因此可用離子交換層析、電泳等方法將肽段分開，鑒定出含二硫鍵的 肽段，測(cè)定其氨基酸順序，便可確定二硫鍵的位置4、今有一個(gè)七肽，經(jīng)分析它的氨基酸組成是：Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr和Ser。此肽未經(jīng)糜蛋白酶處理時(shí)，與 FDNB反應(yīng)不產(chǎn)生“-DNP-氨基酸。經(jīng)糜

22、蛋白酶作用后，此肽斷裂城兩個(gè)肽段，其氨基酸組成分別為 Ala、Tyr、Ser和Pro、Phe、Lys、Arg。這兩個(gè)肽段分別與 FDNB反應(yīng)，可分 別產(chǎn)生DNP-Ser和DNP-Lys。此肽與胰蛋白酶反應(yīng)能生成兩個(gè)肽段，它們的氨基酸組成分別是Arg、Pro和Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。試問此七肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)怎樣？它是一個(gè)環(huán)肽，序列為：-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg-解：(1)此肽未經(jīng)糜蛋白酶處理時(shí)，與 FDNB反應(yīng)不產(chǎn)生“-DNP-氨基酸，說明此肽不含游離末端 NH2,即此肽為一環(huán)肽；(2)糜蛋白酶斷裂 Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的竣基端肽鍵，由

23、已知兩肽段氨基酸組 成(Ala、Tyr、Ser和 Pro、Phe Lys、Arg)可得：-()-()-Tyr-和-()-()-()-Phe-;(3)由(2)得的兩肽段分別與FDNB反應(yīng)，分別產(chǎn)生 DNP-Ser和DNP-Lys可知該兩肽段的N-末端分別為-Ser-和-Lys-,結(jié)合(2)可得：-Ser-Ala-Tyr-和-Lys-( )-( )-Phe-;(4)胰蛋白酶專一斷裂 Arg或Lys殘基的竣基參與形成的肽鍵，由題生成的兩肽段氨基酸組成(Arg、Pro 和 Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala)可得：-Pro-Arg-和-()-()-()-()-Lys;綜合(2)、(3)、(4)可得

24、此肽一級(jí)結(jié)構(gòu)為：-Lys-Pro-Arg-Phe-Ser-Ala-Tyr-5、三肽Lys- Lys- Lys的pI值必定大于它的任何一個(gè)個(gè)別基團(tuán)的pKa值，這種說法是否正確？為什么？正確，因?yàn)榇巳奶幱诘入婞c(diǎn)時(shí)，七解離集團(tuán)所處的狀態(tài)是C-末端COO- (pKa=3.0) , N末端NH 2(pKa08.0),3 個(gè)側(cè)鏈 3 (1/3 £ - NH3+) ( pKa=10.53 ) (pKa=10.53),因此 pI> 最大的 pKa 值(10.53)6、一個(gè)多肽可還原為兩個(gè)肽段，它們的序列如下：鏈1為Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg- Ar

25、g-Val-Cys;鏈2為Cys-Tyr-Cys-Phe-Cys。當(dāng)用嗜熱菌蛋白酶消化原多肽(具有完整的二硫鍵)時(shí)可用下列各肽：(1) (Ala、Cys2、Val); (2) (Arg、Lys、Phe、Pro); (3) (Arg2、Cys2、Trp、Tyr); (4)(Cys2、Phe)。試指出在該天然多肽中二硫鍵的位置。(結(jié)構(gòu)如下圖)S-S 1Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-Arg-Val_CysSSCys-Tyr-Cys-Phe-Cys解：嗜熱菌蛋白酶作用專一性較差，根據(jù)題中已知條件：(1)消化原多肽得到(Ala、Cys2、Val),說明鏈1在2位

26、Cys后及11位Val前發(fā)生斷裂，2 位Cys與12位Cys之間有二硫鍵；(2)由鏈1序列可得該肽段序列為：-Phe-Pro-Lys-Arg-;(3)由(1) (2)可知該肽段(Arg2、Cys2、Trp、Tyr)中必有一 Cys來自鏈2,另一 Cys為鏈1 中8位Cys,即鏈1中8位Cys與鏈2中的一個(gè)Cys有二硫鍵；(4)嗜熱菌蛋白酶能水解 Tyr、Phe等疏水氨基酸殘基，故此肽( Cys2、Phe)來自鏈2,結(jié)合 (3)中含Tyr,可知(3)中形成的二硫鍵為鏈 1 8位Cys與鏈2中3位Cys與鏈2中3位Cys之間； (4)中(Cys2、Phe)說明鏈2中1位Cys與5位Cys中有二硫鍵

27、。綜合(1)、(2)、(3)、(4)可得結(jié)果。7、一個(gè)十肽的氨基酸分析表明其水解液中存在下列產(chǎn)物：NH4+ Asp Glu Tyr ArgMet Pro Lys Ser Phe并觀察下列事實(shí)：（1）用竣肽酶A和B處理該十肽無效；（2）胰蛋白酶處理產(chǎn)生兩各四肽和游離的 Lys； （3）梭菌蛋白酶處理產(chǎn)生一個(gè)四肽和一個(gè)六肽；（4）澳化氫處理產(chǎn)生一個(gè)八肽和一個(gè)二肽，用單字母符號(hào)表示其序列位NP; （5）胰凝乳蛋白酶處理產(chǎn)生兩個(gè)三肽和一個(gè)四肽，N-末端的胰凝乳蛋白酶水解肽段在中性pH時(shí)攜帶-1凈電荷，在pH12時(shí)攜帶-3凈電荷；（6） 一輪Edman降解給出下面的PTH衍生物：（圖略）寫出該十肽的氨基

28、酸序列。Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro解：（1）用竣肽酶A和B處理十肽無效說明該十肽C-末端殘基為-Pro；（2）胰蛋白酶專一斷裂 Lys或Arg殘基的竣基參與形成的肽鍵，該十肽在胰蛋白酶處理后產(chǎn)生 了兩個(gè)四肽和有利的Lys,說明十肽中含 Lys-或-Arg-Lys-Lys-或-Arg-Lys-¥$-Arg-Lys-四種可能的肽段，且水解位置在4與5、5與6或4與5、8與9、9與10之間；（3）梭菌蛋白酶專一裂解 Arg殘基的竣基端肽鍵，處理該十肽后，產(chǎn)生一個(gè)四肽和一個(gè)六肽， 則可知該十肽第四位為-Arg-;（4）澳化氟只斷裂由Met殘

29、基的竣基參加形成的肽鍵，處理該十肽后產(chǎn)生一個(gè)八肽和一個(gè)二肽， 說明該十肽第八位或第二位為-Met-;用單字母表示二肽為 NP,即-Asn-Pro-,故該十肽第八位為-Met-;（5）胰凝乳蛋白酶斷裂 Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的竣基端肽鍵，處理該十肽后，產(chǎn)生 兩個(gè)三肽和一個(gè)四肽，說明該十肽第三位、第六位或第七位為Trp或Phe;（6） 一輪Edman降解分析N-末端，根據(jù)其反應(yīng)規(guī)律，可得N-末端氨基酸殘疾結(jié)構(gòu)式為：-NH-CH（-CH 2OH）-C（=O）-,還原為-NH-CH（-CH 2OH）-COOH-,可知此為 Ser；結(jié)合（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）可知該

30、十肽的氨基酸序列為： Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro8、一個(gè)四肽，經(jīng)胰蛋白酶水解得兩個(gè)片段，一個(gè)片段在280nm附近有強(qiáng)的光吸收，并且 Pauly反應(yīng)和坂口反應(yīng)（檢測(cè)月瓜基的）呈陽性。另一片段用澳化鼠處理釋放出一個(gè)與苛三酮反應(yīng)呈黃色的氨基酸。寫出此四肽的氨基酸序列。YRMP解：胰蛋白酶酶專一水解Lys和Arg殘基的竣基參與形成的肽鍵，故該四肽中含 Lys或Arg ; 一肽段在280nm附近有強(qiáng)光吸收且 Pauly反應(yīng)和坂口反應(yīng)（檢測(cè)月瓜基的）呈陽性，說明該肽段含 Tyr和 Arg;澳化鼠專一斷裂 Met殘基的竣基參加形成的肽鍵，又因生成了與苛三酮

31、反應(yīng)呈黃色的氨基酸， 故該肽段為-Met-Pro-;所以該四肽的氨基酸組成為Tyr-Arg-Met-Pro ,即YRMP。9蜂毒明肽（apamin）是存在蜜蜂毒液中的一個(gè)十八肽，其序列為CNVRAPETALCARRCOOH ,已知蜂毒明肽形成二硫鍵，不與碘乙酸發(fā)生反應(yīng)，（1）問此肽中存在多少個(gè)二硫鍵？ （ 2）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)確定這些（個(gè)）二硫鍵位置的策略。（1）兩個(gè)；（2）二硫鍵的位置可能是 1-3和11-15或1-11和3-15或1-15和3-11,第一種情況，用 胰蛋白酶斷裂將產(chǎn)生兩個(gè)肽加 Arg;第二種情況和第三種， 將產(chǎn)生一個(gè)肽加 Arg,通過二硫鍵部分氧 化可以把后兩種情況區(qū)別開來。 10、

32、敘述用Mernfield固相化學(xué)方法合成二肽 Lys-Ala。如果你打算向Lys-Ala加入一個(gè)亮氨酸殘基使 成三肽，可能會(huì)掉進(jìn)什么樣的“陷坑”？第五章 蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)提要每一種蛋白質(zhì)至少都有一種構(gòu)像在生理?xiàng)l件下是穩(wěn)定的，并具有生物活性，這種構(gòu)像稱為蛋白質(zhì)的天然構(gòu)像。研究蛋白質(zhì)構(gòu)像的主要方法是X射線晶體結(jié)構(gòu)分析。此外紫外差光譜、熒光和熒光偏振、圓二色性、核磁共振和重氫交換等被用于研究溶液中的蛋白質(zhì)構(gòu)像。穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)像的作用有氫鍵、范德華力、疏水相互作用和離子鍵。此外二硫鍵在穩(wěn)定某些蛋 白質(zhì)的構(gòu)像種也起重要作用。多肽鏈折疊成特定的構(gòu)像受到空間上的許多限制。就其主鏈而言，由于肽鏈?zhǔn)怯啥鄠€(gè)相鄰的肽

33、 平面構(gòu)成的，主鏈上只有 a -碳的二平面角 和W能自由旋轉(zhuǎn)，但也受到很大限制。某些 和W值是 立體化學(xué)所允許的，其他值則不被允許。并因此提出了拉氏構(gòu)像，它表明蛋白質(zhì)主鏈構(gòu)象在圖上所 占的位置是很有限的（7.7%-20.3%）。蛋白質(zhì)主鏈的折疊形成由氫鍵維系的重復(fù)性結(jié)構(gòu)稱為二級(jí)結(jié)構(gòu)。最常見的二級(jí)結(jié)構(gòu)元件有a螺旋、3轉(zhuǎn)角等。“螺旋是蛋白質(zhì)中最典型、含量最豐富的二級(jí)結(jié)構(gòu)。a螺旋結(jié)構(gòu)中每個(gè)肽平面上的玻氧和酰氨氫都參與氫鍵的形成，因此這種構(gòu)象是相當(dāng)穩(wěn)定的。氫鍵大體上與螺旋軸平行，每圈螺 旋占3.6個(gè)氨基酸殘基，每個(gè)殘基繞軸旋轉(zhuǎn)100° ,螺距為0.54nm。a-角蛋白是毛、發(fā)、甲、蹄中的纖維

34、狀蛋白質(zhì)，它幾乎完全由a螺旋構(gòu)成的多肽鏈構(gòu)成。3折疊片中肽鏈主鏈處于較伸展的曲折（鋸齒）形式，肽鏈之間或一條肽鏈的肽段之間借助氫鍵彼此連接成片狀結(jié)構(gòu)，故稱為3折疊片，每條肽鏈或肽段稱為 3折疊股或3股。肽鏈的走向可以有平行和反平行兩種形式。平行折疊片構(gòu)象 的伸展程度略小于反平行折疊片，它們的重復(fù)周期分別為0.65nm和0.70nm。大多數(shù)3折疊股和3折疊片都有右手扭曲的傾向，以緩解側(cè)鏈之間的空間應(yīng)力（steric strain）。蠶絲心蛋白幾乎完全由扭曲的反平行3折疊片構(gòu)成。膠原蛋白是動(dòng)物結(jié)締組織中最豐富的結(jié)構(gòu)蛋白，有若干原膠原分子 組成。原膠原是一種右手超螺旋結(jié)構(gòu)，稱三股螺旋。彈性蛋白是結(jié)締

35、組織中另一主要的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)按其外形和溶解度可分為纖維狀蛋白質(zhì)、球狀蛋白質(zhì)和膜蛋白?！?角蛋白、絲心蛋白（3-角蛋白）、教員蛋白和彈性蛋白是不溶性纖維狀蛋白質(zhì)；肌球蛋白和原肌球蛋白是可溶性纖維狀蛋 白質(zhì)，是肌纖維中最豐富的蛋白質(zhì)。球狀蛋白質(zhì)是一類可溶性的功能蛋白，如酶、抗體、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、 蛋白質(zhì)激素等，膜蛋白是一類與膜結(jié)構(gòu)和功能緊密相關(guān)的蛋白質(zhì)，它們又可分為膜內(nèi)在蛋白質(zhì)、脂 錨定蛋白質(zhì)以及膜周邊蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)一般被分為 4個(gè)組織層次（折疊層次），一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。細(xì)分時(shí)可在 二、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。細(xì)分時(shí)可在二、三級(jí)之間增加超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域兩個(gè)層次。超二級(jí)結(jié)構(gòu)是 指在一級(jí)序列上

36、相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)在三維折疊中彼此靠近并相互作用形成的組合體。超二級(jí)結(jié)構(gòu)有3中基本形式：a a （螺旋束）、3aB （如Rossman折疊）、3 3 （ 3曲折和希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）。結(jié) 構(gòu)域是在二級(jí)結(jié)構(gòu)和超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形成并相對(duì)獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)局部折疊區(qū)。結(jié)構(gòu)域常常也就 是功能域。結(jié)構(gòu)域的基本類型有：全平行a螺旋結(jié)構(gòu)域、平行或混合型3折疊片結(jié)構(gòu)域、反平行 3折疊片結(jié)構(gòu)域和富含金屬或二硫鍵結(jié)構(gòu)域等4類。球狀蛋白質(zhì)可根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)分為全a -結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、a、3 -結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、全3-結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)和富含金屬或二硫鍵蛋白質(zhì)等。球狀蛋白質(zhì)有些是單亞基的，稱單體蛋白質(zhì)，有些是多亞基的，稱寡 聚或多聚蛋白質(zhì)。亞基

37、一般是一條多胎鏈。亞基（包括單體蛋白質(zhì)）的總?cè)S結(jié)構(gòu)稱三級(jí)結(jié)構(gòu)。球 狀蛋白質(zhì)種類很多，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，各有自己獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)。但球狀蛋白質(zhì)分子仍有某些共同的 結(jié)構(gòu)特征：一種分子可含多種二級(jí)結(jié)構(gòu)元件，具有明顯的折疊層次，緊密折疊成球狀或橢球 狀結(jié)構(gòu)，疏水測(cè)鏈埋藏在分子內(nèi)部，親水基團(tuán)暴露在分子表面，分子表面往往有一個(gè)空穴（活 性部位）。蛋白質(zhì)受到某些物理或化學(xué)因素作用時(shí)，引起生物活性丟失，溶解度降低以及其他的物理化學(xué) 常數(shù)的改變，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)變性。變性實(shí)質(zhì)是非共價(jià)鍵破裂，天然構(gòu)象解體，但共價(jià)鍵未遭 破裂。有些變性是可逆的。蛋白質(zhì)變性和復(fù)性實(shí)驗(yàn)表明，一級(jí)結(jié)構(gòu)規(guī)定它的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的生 物學(xué)功能

38、是蛋白質(zhì)天然構(gòu)象所具有的性質(zhì)。天然構(gòu)象是在生理?xiàng)l件下熱力學(xué)上最穩(wěn)定的即自由能最 低的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)折疊不是通過隨機(jī)搜索找到自由能最低構(gòu)象的。折疊動(dòng)力學(xué)研究表明，多肽鏈折疊過程 中存在熔球態(tài)的中間體，并有異構(gòu)酶和伴侶蛋白質(zhì)等參加。寡聚蛋白是由兩個(gè)或多個(gè)亞基通過非共價(jià)相互作用締合而成的聚集體。締合形成聚集體的方式構(gòu)成蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)， 它涉及亞級(jí)在聚集體中的空間排列（對(duì)稱性）以及亞基之間的接觸位點(diǎn) （結(jié)構(gòu)互補(bǔ)）和作用力（非共價(jià)相互作用的類型）。習(xí)題1.（1）計(jì)算一個(gè)含有78個(gè)氨基酸的“螺旋的軸長。（2）此多肽的a螺旋完全伸展時(shí)多長？11.7nm；28.08nm解：（1） a螺旋中每個(gè)殘基繞軸旋轉(zhuǎn)

39、100° ,沿軸上升0.15nm,故該a螺旋的軸長為：78 x 0.15nm=11.7nm（2） a螺旋每圈螺旋占3.6個(gè)氨基酸殘基，故該 a螺旋圈數(shù)為：78+3.6圈；a螺旋的直徑約為0.5nm,故每圈軸長為 0.5 Tins 完全伸展的a螺旋長度約為：0.5兀X （78+3.6） 034.01nm。2 .某一蛋白質(zhì)的多肽鏈除一些區(qū)段為a螺旋構(gòu)想外，其他區(qū)段均為 3折疊片構(gòu)象。該蛋白質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量為240000,多肽鏈外姓的長度為5.06 X 10-5cmo試計(jì)算：a螺旋占該多肽鏈的百分?jǐn)?shù)。（假設(shè)3折疊構(gòu)象中每氨基酸殘疾的長度為0.35nm） 59%解：一般來講氨基酸的平均分子量為

40、120Da,此蛋白質(zhì)的分子量為240000Da,所以氨基酸殘基數(shù)為240000+ 120=2000個(gè)。設(shè)有X個(gè)氨基酸殘基呈 a螺旋結(jié)構(gòu)，則：X 0.15+ （2000-X） X 0.35=5.06 X 10-5X 107=506nm解之得X=970, a螺旋的長度為970X 0.15=145.5 ,故a -螺旋占該蛋白質(zhì)分子的百分比為：145.5/536 X 100%=29%3 .雖然在真空中氫鍵鍵能約為20kj/mol ,但在折疊的蛋白質(zhì)中它對(duì)蛋白質(zhì)的桅頂烙貢獻(xiàn)卻要小得多（5kj/mol ）。試解釋這種差別的原因。在伸展的蛋白質(zhì)中大多數(shù)氫鍵的共體和接納體都與水形成氫鍵。折舊時(shí)氫鍵能量對(duì)穩(wěn)定給

41、貢獻(xiàn)小的原因。4 .多聚甘氨酸是一個(gè)簡單的多肽，能形成一個(gè)具有。=-80。3=+120。的螺旋，根據(jù)拉氏構(gòu)象圖（圖5-13）,描述該螺旋的（a）手性；（b）每圈的堿基數(shù)。（a）左手；（b） 3.0解：據(jù)P206圖5-13拉氏構(gòu)象圖，=。-80°少=+120°時(shí)可知該螺旋為左手性，每圈殘基數(shù)為3.0。5 . “螺旋的穩(wěn)定性不僅取決于肽鏈間的氫鍵形成，而且還取決于肽鏈的氨基酸側(cè)鏈的性質(zhì)。試預(yù)測(cè)在室溫下的溶液中下列多聚氨基酸那些種將形成a螺旋，那些種形成其他的有規(guī)則的結(jié)構(gòu)，那些種不能形成有規(guī)則的結(jié)構(gòu)？并說明理由。（1）多聚亮氨酸，pH=7.0; （2）多聚異亮氨酸，pH=7.0;

42、 （3）多聚精氨酸，pH=7.0; （4）多聚精氨酸，pH=13; （5）多聚谷氨酸，pH=1.5; （6）多聚蘇氨酸，pH=7.0 ;（7）多聚脯氨酸，pH=7.0; （1） （4）和（5）能形成a螺旋；（2） （3）和（6）不能形成有規(guī)則的 結(jié)構(gòu)；（7）有規(guī)則，但不是 a螺旋6 .多聚甘氨酸的右手或左手a螺旋中哪一個(gè)比較穩(wěn)定？為什么？ 因?yàn)楦拾彼崾窃?a-碳原子上呈對(duì)稱的特殊氨基酸，因此可以預(yù)料多聚甘氨酸的左右手a螺旋（他們是對(duì)映體）在能量上是相當(dāng)?shù)模蚨彩峭确€(wěn)定的。7 .考慮一個(gè)小的含101殘基的蛋白質(zhì)。該蛋白質(zhì)將有200個(gè)可旋轉(zhuǎn)的鍵。并假設(shè)對(duì)每個(gè)鍵。和少有亮個(gè)定向。問：（a）這個(gè)蛋

43、白質(zhì)可能有多種隨機(jī)構(gòu)象（ WW ? （b）根據(jù)（a）的答案計(jì)算在當(dāng)使 1mol 該蛋白質(zhì)折疊成只有一種構(gòu)想的結(jié)構(gòu)時(shí)構(gòu)想嫡的變化（AS折疊）；（c）如果蛋白質(zhì)完全折疊成由H鍵作為穩(wěn)定始的唯一來源的 “螺旋，并且每 mol H鍵對(duì)焰的貢獻(xiàn)為-5kj/mol ，試計(jì)算AH折疊；（d）根 據(jù)逆的（b）和（c）的答案，計(jì)算25c時(shí)蛋白質(zhì)的AG折疊。該蛋白質(zhì)的折疊形式在25c時(shí)是否穩(wěn)定？（a） W=2°°=1.61 x 1060; （b） AS折疊=1.15 kj/ （K mol） （c） AH折疊 100X （-5 kj/mol ） =-500 kj/mol ; 注意，這里我們沒有考

44、慮在螺旋末端處某些氫鍵不能形成這一事實(shí)，但考慮與否差別很小。（d） AG折疊=-157.3 kj/mol.由于在25c時(shí)AG折疊0,因此折疊的蛋白質(zhì)是穩(wěn)定的。8 .兩個(gè)多肽鏈 A和B,有著相似的三級(jí)結(jié)構(gòu)。但是在正常情況下A是以單體相識(shí)存在的，而 B是以四聚體（R）形式存在的，問 A和B的氨基酸組成可能有什么差別。在亞基-亞基相互作用中疏水相互作用經(jīng)常起主要作用，參與四聚體B4的亞基-亞基相互作用的表面可能比單體A的對(duì)應(yīng)表面具有較多的疏水殘基。9 .下面的序列是一個(gè)球狀蛋白質(zhì)的一部分。利用表5-6中的數(shù)據(jù)和Chou-Faman的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，預(yù)測(cè)此區(qū)域的二級(jí)結(jié)構(gòu)。RRPVVLMAACLRPVVFIT

45、YGDGGTYYHWYH殘基4-11是一個(gè)“螺旋，殘基14-19和24-30是3折疊片。殘基20-23很可能形成3轉(zhuǎn)角10 .從熱力學(xué)考慮，完全暴露在水環(huán)境中和完全埋藏在蛋白質(zhì)分子非極性內(nèi)部的兩種多肽片段，哪一種更容易形成a螺旋？為什么？埋藏在蛋白質(zhì)的非極性內(nèi)部時(shí)更容易形成a螺旋。因?yàn)樵谒h(huán)境中多肽對(duì)穩(wěn)定烙（AH折疊）的貢獻(xiàn)要小些。11 .一種酶相對(duì)分子質(zhì)量為300000,在酸性環(huán)境中可解理成兩個(gè)不同組分，其中一個(gè)組分的相對(duì)分子質(zhì)量為100000,另一個(gè)為500000大的組分占總蛋白質(zhì)的三分之二，具有催化活性。用 3 -疏基乙醇（能還原二硫橋）處理時(shí)，大的失去催化能力，并且它的沉降速度減小，但

46、沉降圖案上只呈現(xiàn)一個(gè)峰（參見第7章）。關(guān)于該酶的結(jié)構(gòu)作出什么結(jié)論？此酶含4個(gè)亞基，兩個(gè)無活性亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為50000,兩個(gè)催化亞基的相對(duì)分子質(zhì)量為100000,每個(gè)催化亞基是由兩條無活性的多肽鏈（相對(duì)分子質(zhì)量為 50000）組成。彼此間由二硫鍵交聯(lián)在一起。12 .今有一種植物的毒素蛋白， 直接用SDS疑膠電泳分析（見第7章）時(shí)，它的區(qū)帶位于肌紅蛋白（相 對(duì)分子質(zhì)量為16900）和3-乳球蛋白（相對(duì)分子質(zhì)量 37100）良種蛋白之間，當(dāng)這個(gè)毒素蛋白用 3 - 疏基乙醇和碘乙酸處理后，在 SDS凝膠電泳中仍得到一條區(qū)帶，但其位置靠近標(biāo)記蛋白細(xì)胞素（相對(duì)分子質(zhì)量為13370）,進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，

47、該毒素蛋白與FDN皈應(yīng)并酸水解后，釋放出游離的DNP-Gly 和DNP-Tyr。關(guān)于此蛋白的結(jié)構(gòu)，你能做出什么結(jié)論？該毒素蛋白由兩條不同的多肽鏈通過鏈間二硫鍵交聯(lián)而成，每條多肽鏈的相對(duì)分子質(zhì)量各在13000左右。13 .一種蛋白質(zhì)是由相同亞基組成的四聚體。（a）對(duì)該分子說出來年各種可能的對(duì)稱性。穩(wěn)定締合的是哪種類型的相互作用（同種或異種）？ （b）假設(shè)四聚體，如血紅蛋白，是由兩個(gè)相同的單位（每個(gè)單位含a和3兩種鏈）組成的。問它的最高對(duì)稱性是什么？ （a） C4和D2, C4是通過異種相互作用締合在一起，D2是通過同種相互作用締合在一起，（b） C2因?yàn)槊總€(gè)a 3二聚體是一個(gè)不對(duì)稱的原聚體14

48、.證明一個(gè)多階段裝配過程比一個(gè)單階段裝配過程更容易控制蛋白質(zhì)的質(zhì)量?？紤]一個(gè)多聚體酶復(fù)合物的合成，此復(fù)合物含 6個(gè)相同的二聚體，每個(gè)二聚體由一個(gè)多肽A和一個(gè)B組成，多肽 A和B的長度分別為300個(gè)和700個(gè)氨基酸殘基。假設(shè)從氨基酸合成多肽鏈，多肽鏈組成二聚體，再從二 聚體聚集成多聚體酶，在這一建造過程中每次操作的錯(cuò)誤頻率為10-8,假設(shè)氨基酸序列沒有錯(cuò)誤的話，多肽的折疊總是正確的，并假設(shè)在每一裝配階段剔除有缺陷的亞結(jié)構(gòu)效率為100%試比較在下列情況下有缺陷復(fù)合物的頻率：（1）該復(fù)合物以一條6000個(gè)氨基酸連續(xù)的多肽鏈一步合成，鏈內(nèi)含有6個(gè)多肽A和6個(gè)多肽Bo （2）該復(fù)合物分3個(gè)階段形成：第一

49、階段，多肽 A和B的合成；第二 階段，AB二聚體的形成；第三階段，6個(gè)AB二聚體裝配成復(fù)合物。（1）有缺陷復(fù)合物的平均頻率是6000 X 10-8=6X 10-5（2）由于有缺陷的二聚體可被剔除，因此有缺陷復(fù)合物的平均率只是最后階段的操作次數(shù)（5此操作裝配6個(gè)亞基）乘以錯(cuò)誤頻率，即：5X10-8。因此它比一步合成所產(chǎn)生的缺陷頻率約低 1000倍。第六章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系提要肌紅蛋白（Mb）和血紅蛋白（Hb）是脊椎動(dòng)物中的載氧蛋白質(zhì)。肌紅蛋白便于氧在肌肉中轉(zhuǎn)運(yùn)，并作為氧的可逆性貯庫。而血紅蛋白是血液中的氧載體。這些蛋白質(zhì)含有一個(gè)結(jié)合得很緊的血紅素 輔基。它是一個(gè)取代的嚇咻，在其中央有一個(gè)鐵

50、原子。亞鐵（Fe2+）態(tài)的血紅素能結(jié)合氧，但高鐵（+3）態(tài)的不能結(jié)合氧。紅血素中的鐵原子還能結(jié)合其他小分子如CO、NO等。肌紅蛋白是一個(gè)單一的多肽鏈，含153個(gè)殘基，外形緊湊。Mb內(nèi)部幾乎都是非極性殘基。多肽鏈中約75%是“螺旋，共分八個(gè)螺旋段。一個(gè)亞鐵血紅素即位于疏水的空穴內(nèi)，它可以保護(hù)鐵不被 氧化成高鐵。血紅素鐵離子直接與一個(gè)His側(cè)鏈的氮原子結(jié)合。此近側(cè) His （H8）占據(jù)5個(gè)配位位置。第6個(gè)配位位置是 Q的結(jié)合部位。在此附近的遠(yuǎn)側(cè)His （E7）降低在氧結(jié)合部位上 CO的結(jié)合，并抑制血紅素氧化或高鐵態(tài)。氧與Mb結(jié)合是可逆的。對(duì)單體蛋白質(zhì)如Mb來說，被配體（如）Q占據(jù)的結(jié)合部位的分?jǐn)?shù)是

51、配體濃度的雙曲線函數(shù)，如 Mb的氧集合曲線。血紅蛋白由 4個(gè)亞基（多肽鏈）組成，每個(gè)亞基都有一 個(gè)血紅素基。Hb A是成人中主要的血紅蛋白，具有a 23 2的亞基結(jié)構(gòu)。四聚體血紅蛋白中出現(xiàn)了單體血紅蛋白所不具有的新性質(zhì)，Hb除運(yùn)載氧外還能轉(zhuǎn)運(yùn) H+和CO。血紅蛋白以兩種可以相互轉(zhuǎn)化的構(gòu)象態(tài)存在，稱 T （緊張）和R （松弛）態(tài)。T態(tài)是通過幾個(gè)鹽橋穩(wěn)定的。無氧結(jié)合時(shí)達(dá)到最穩(wěn)定。 氧的結(jié)合促進(jìn)T態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镽態(tài)。氧與血紅蛋白的結(jié)合是別構(gòu)結(jié)合行為的一個(gè)典型例證。T態(tài)和R態(tài)之間的構(gòu)象變化是由亞基 -亞基相互作用所介導(dǎo)的，它導(dǎo)致血紅蛋白出現(xiàn)別構(gòu)現(xiàn)象。Hb呈現(xiàn)3種別構(gòu)效應(yīng)。第一，血紅蛋白的氧結(jié)合曲線是S形的，

52、這以為著氧的結(jié)合是協(xié)同性的。氧與一個(gè)血紅素結(jié)合有助于氧與同一分子中的 其他血紅素結(jié)合。第二，H+和CO促進(jìn)Q從血紅蛋白中釋放，這是生理上的一個(gè)重要效應(yīng)，它提高Q在代謝活躍的組織如肌肉的釋放。相反的，Q促進(jìn)H.和CO在肺泡毛細(xì)血管中的釋放。H+、CO和Q的結(jié)合之間的別構(gòu)聯(lián)系稱為 Bohr效應(yīng)。第三，血紅蛋白對(duì) Q的親和力還受2、3-二磷酸甘油酸（BPG 調(diào)節(jié)，BPG是一個(gè)負(fù)電荷密度很高的小分子。BPG能與去氧血紅蛋白結(jié)合，但不能與氧合血紅蛋白結(jié)合。因此，BPG是降低血紅蛋白對(duì)氧的親和力的。胎兒血紅蛋白（ a 2 3 2）比成年人的血紅蛋白 （a 2 3 2）有較高的氧親和力，就是因?yàn)樗Y(jié)合BPG

53、i交少。導(dǎo)致一個(gè)蛋白質(zhì)中氨基酸改變的基因突變能產(chǎn)生所謂分子病，這是一種遺傳病。了解最清楚的 分子病是鐮刀狀細(xì)胞貧血病。這種病人的步正常血紅蛋白稱為Hb S,它只是在兩條3鏈第六位置上的Glu倍置換乘 Val。這一改變?cè)谘t蛋白表面上產(chǎn)生一個(gè)疏水小區(qū)，因而導(dǎo)致血紅蛋白聚集成不 溶性的纖維束，并引起紅細(xì)胞鐮刀狀化和輸氧能力降低。純合子的病人出現(xiàn)慢性貧血而死亡。地中 海貧血是由于缺失一個(gè)或多個(gè)編碼血紅蛋白鏈的基因造成的。棉衣反映是由特化的白細(xì)胞一一淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞及其相關(guān)的蛋白質(zhì)之間的相互作用介導(dǎo) 的。T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生T細(xì)胞受體，B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生免疫球蛋白，即抗體。所有的細(xì)胞都能產(chǎn)生MHCf白，它們?cè)?/p>

54、細(xì)胞表面展示宿主（自我）肽或抗原（非自我）肽。助T細(xì)胞誘導(dǎo)那些產(chǎn)生免疫球蛋白的B細(xì)胞和產(chǎn)生T細(xì)胞受體的胞毒 T細(xì)胞 增殖。免疫球蛋白或T細(xì)胞受體能與特異的抗原結(jié)合。一個(gè)特定的祖先細(xì)胞通過刺激繁殖，產(chǎn)生一個(gè)具有同樣免疫能力的細(xì)胞群的過程稱為克隆選擇。人類具有5個(gè)類別的免疫球蛋白，每一類別的生物學(xué)功能都是不同的。最豐富的是IgG類，它由4條多肽鏈組成，兩條重鏈，兩條輕鏈，通過二硫鍵連接成丫形結(jié)構(gòu)的分子?？拷?丫的兩“臂”頂端的結(jié)構(gòu)域是多變區(qū)，形成來年各個(gè)抗原結(jié)合部位。一個(gè)給頂?shù)拿庖咔虻鞍滓话阒唤Y(jié)合一個(gè)大抗 原分子的一部分，稱為表位。結(jié)合經(jīng)常涉及IgG的構(gòu)象變化，以便域抗原誘導(dǎo)契合。由于抗體容易制取

55、并具有高度特異性，它成為許多分析和制備生化方法的核心，如酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）、10Western印跡和單克隆抗體技術(shù)等都得到廣泛應(yīng)用。在發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白質(zhì)中蛋白質(zhì)-配體相互作用上空間和時(shí)間的組織達(dá)到相當(dāng)完善的程度。肌肉收縮是由于肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白“精心安排”的相互作用的結(jié)果。肌球蛋白是由纖維狀的尾和球狀的頭組 成的棒狀分子，在肌肉中倍組織成粗絲。 G-肌動(dòng)蛋白是一種單體， 由它聚集成纖維狀的 F-肌動(dòng)蛋白， 后者是細(xì)絲的主體。由粗絲和細(xì)絲構(gòu)成肌肉U縮單位一一肌節(jié)。肌球蛋白上的ATP水解與肌球蛋白頭片的系列構(gòu)象變化相偶聯(lián)，引起肌球蛋白頭從F-肌動(dòng)蛋白亞基上解離并與細(xì)絲前方的另一F-肌動(dòng)蛋白亞

56、基再結(jié)合。因此肌球蛋白沿肌動(dòng)蛋白細(xì)絲滑動(dòng)。肌肉收縮受從肌質(zhì)網(wǎng)釋放的Ga2+刺激。Gs2+與肌鈣蛋白結(jié)合導(dǎo)致肌鈣蛋白 -原肌球蛋白復(fù)合體的構(gòu)象變化，引發(fā)肌動(dòng)蛋白-肌球蛋白0相互作用的循環(huán)發(fā)生。習(xí)題1 .蛋白質(zhì)A和B各有一個(gè)配體 X的結(jié)合部位，前者的解離常數(shù)Kd為10-6mol/L。（a）哪個(gè)蛋白質(zhì)對(duì)配體X的親和力更高？ （ b）將這兩個(gè)蛋白質(zhì)的 Kd轉(zhuǎn)換為結(jié)合常數(shù) Ka。 （a）蛋白質(zhì)B; （b）蛋白質(zhì)A 的 Ka=106（mol/L） -1 ,蛋白質(zhì) B 的 Ka=10-9（mol/L） -12 .下列變化對(duì)肌紅蛋白和血紅蛋白的O2親和力有什么影響？ （ a）血漿的pH從7.4降到7.2; （ b）肺中CO分壓從45torr （屏息）降到15torr （正常）；（c） BPGd<平從4.5mmol/L （海平面）增至7.5mmol（高空）。對(duì)肌紅蛋白：（a）無；（b）無；（c）無。對(duì)血紅蛋白：（a）降低；（b）增加；（c）降低3.在37 C, pH7.4 , CO分壓40 torr 和BPG正常勝