蛋白質(zhì)高中生物競(jìng)賽輔導(dǎo)課件

28七月2023蛋白質(zhì)高中生物競(jìng)賽輔導(dǎo)一、蛋白質(zhì)的定義蛋白質(zhì)：由許多氨基酸通過肽鍵相連形成的高分子含氮化合物。凱氏定氮法：由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的平均含氮量接近于16％，故樣品中蛋白質(zhì)含量=樣品中氮的量×6.25。有機(jī)氮→無機(jī)銨鹽→氨氣球狀蛋白質(zhì)VS纖維狀蛋白質(zhì)球狀蛋白質(zhì)：血紅蛋白、肌紅蛋白等。纖維狀蛋白：膠原蛋白、彈性蛋白、角蛋白等。H甘氨酸CH3丙氨酸R二、氨基酸的種類及性質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氨基酸中與羧基相鄰的α-碳原子上都有一個(gè)氨基，因而稱為α-氨基酸。脯氨酸：亞氨基酸亞氨基酸L-氨基酸D-氨基酸氨基酸的D/L構(gòu)型氨基酸的構(gòu)型是以距羧基最近的手性C原子為標(biāo)準(zhǔn)。除甘氨酸外，其它所有氨基酸分子中的α-碳原子都為不對(duì)稱碳原子，都有旋光性。每一種氨基酸都具有D-型和L-型兩種立體異構(gòu)體。目前已知的天然蛋白質(zhì)中氨基酸都為L(zhǎng)-型。構(gòu)成蛋白質(zhì)的20種氨基酸7種：甘丙纈亮異苯脯亞氨基酸8種：色絲酪半蛋天谷蘇吲哚基2種：天谷3種：賴精組含羥基的氨基酸：絲氨酸、蘇氨酸含硫的氨基酸咪唑基胍基吲哚基含苯環(huán)的氨基酸人體必需氨基酸有八種：MetTrpLysValIleLeuPheThr

“假設(shè)來寫一兩本書”二硫鍵的形成氨基酸的兩性解離不帶電形式

H2N—Cα—HCOOHR+H3N—Cα—HCOO-R兩性離子形式在兩性離子中，氨基是以質(zhì)子化（-NH3+）形式存在，羧基是以離解狀態(tài)（-COO-）存在。pH=pI+OH-pH>pI+H+pH<pI兼性離子陽離子陰離子等電點(diǎn)（pI）：如果在某一pH值下，氨基酸所帶正電荷的數(shù)目與負(fù)電荷的數(shù)目相等，即凈電荷為0，呈電中性，則這一pH值稱為該氨基酸的等電點(diǎn)。Low

pHHighpHRCCOOHNH3+HII1OH-H+K1OH-H+K2RCCOO-NH2HIII1RCCOO-NH3+HI11+pH<pI，帶正電荷，向陰極移動(dòng)。pH>pI，帶負(fù)電荷，向陽極移動(dòng)。pH=pI，不帶電荷，不移動(dòng)。中性氨基酸的等電點(diǎn)酸性氨基酸的等電點(diǎn)堿性氨基酸的等電點(diǎn)中性氨基酸：pK1為α-羧基的解離常數(shù)，pK2為α-氨基的解離常數(shù)。pI=（pK1+pK2）/2酸性氨基酸：pK1為α-羧基的解離常數(shù)，pK2為側(cè)鏈羧基的解離常數(shù)。pI=（pK1+pK2）/2堿性氨基酸：

pK2為α-氨基的解離常數(shù)，pK3為側(cè)鏈氨基的解離常數(shù)。pI=（pK2+pK3）/2等電點(diǎn)的計(jì)算茚三酮反應(yīng)脯氨酸與茚三酮直接生成黃色物質(zhì)（不釋放NH3）氨基酸與茚三酮水合物共熱，可生成藍(lán)紫色化合物，其最大吸收峰在570nm處。由于此吸收峰值與氨基酸的含量存在正比關(guān)系，因此可作為氨基酸定量分析方法。成肽反應(yīng)一個(gè)氨基酸的α–氨基和另一個(gè)氨基酸α–羧基脫水縮合，生成的酰胺叫做肽，這種酰胺鍵叫做肽鍵。NHαCOCαNHαCOCOHHHR1R2H肽鍵和多肽鏈氨基酸殘基肽鍵H2NCOHCH3SCOOHNHCCOHNHCCOHNHCCOHNHCHHCH2CHCH2OHCH2CH2三、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)肽單位平面結(jié)構(gòu)NHαCOCαNHαCOCOHHHR1R2H肽平面：又肽單元，參與肽鍵的6個(gè)原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面。一級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈中氨基酸殘基的排列順序?；瘜W(xué)鍵：肽鍵和二硫鍵。牛核糖核酸酶分子病斷開二硫鍵：在8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍存在下，用過量的-巰基乙醇處理，使二硫鍵還原為巰基，然后用烷基化試劑保護(hù)生成的巰基，防止重新被氧化。維系蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵二級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈中各原子在局部空間或一段肽鏈的氨基酸殘基的空間排布方式。包括α-螺旋、β-折疊以、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲。兩個(gè)肽平面以一個(gè)Cα為中心發(fā)生旋轉(zhuǎn)-螺旋Pauling和Corey于1951年提出蛋白質(zhì)的α-螺旋結(jié)構(gòu)模型。

①多為右手螺旋（較穩(wěn)定）。②每隔3.6個(gè)氨基酸殘基螺旋上升一圈，每個(gè)AA殘基跨距為0.15nm，螺旋上升一圈的距離（螺距）為0.54nm。③螺旋中所有氨基酸殘基的R側(cè)鏈都伸向外側(cè)，鏈中的全部C=O和-N-H幾乎都平行于螺旋軸。④螺旋通過氫鍵維持穩(wěn)定。每個(gè)肽鍵的NH和第四個(gè)肽鍵的CO形成氫鍵。α-螺旋結(jié)構(gòu)形成的限制因素：①凡是有Pro存在的地方不能形成。因Pro形成的肽鍵N原子上沒有H，不能形成氫鍵。②靜電斥力。若一段肽鏈有多個(gè)Glu或Asp相鄰，則因pH=7.0時(shí)都帶負(fù)電荷，防礙α螺旋的形成；同樣多個(gè)堿性氨基酸殘基在一段肽段內(nèi)，正電荷相斥，也防礙α螺旋的形成。③位阻。如Asn、Leu側(cè)鏈很大，防礙α螺旋的形成。-折疊β-折疊：兩條或多條伸展的多肽鏈側(cè)向集聚，通過相鄰肽鏈主鏈上的N-H與C=O之間有規(guī)則的氫鍵，形成鋸齒狀片層結(jié)構(gòu)。在-折疊中，-碳原子總是處于折疊的角上，氨基酸的R基團(tuán)處于折疊的棱角上并與棱角垂直，兩個(gè)氨基酸之間的軸心距為0.35nm.平行式-折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊。另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反。-轉(zhuǎn)角β-轉(zhuǎn)角：球狀蛋白質(zhì)分子主鏈在盤曲折疊運(yùn)行中往往發(fā)生180°的急轉(zhuǎn)彎。Gly和Pro容易出現(xiàn)在β-轉(zhuǎn)角中β-轉(zhuǎn)角是由4個(gè)連續(xù)的殘基組成的，第一個(gè)殘基的羰基與第四個(gè)殘基的亞氨基間形成氫鍵聯(lián)結(jié)，穩(wěn)定構(gòu)象。無規(guī)則卷曲細(xì)胞色素C的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)分子中那些沒有確定規(guī)律性的部分肽鏈構(gòu)象稱為無規(guī)卷曲。超二級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位（主要是α–螺旋和β–折疊）組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能辯認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。如：αα、βββ、βαβ等。結(jié)構(gòu)域：多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步卷曲折疊成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立、近似球形的三維實(shí)體。三級(jí)結(jié)構(gòu)：多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，進(jìn)一步盤曲折疊形成特定的球狀分子結(jié)構(gòu)。N端C端肌紅蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：①具備三級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)一般是球蛋白。。②分子中的親水基團(tuán)相對(duì)集中在球形分子的表面，疏水基團(tuán)相對(duì)集中在分子內(nèi)部，形成所謂“親水表面，疏水核”。疏水區(qū)通常是蛋白質(zhì)分子的生物活性部位。③三級(jí)結(jié)構(gòu)構(gòu)象的穩(wěn)定性主要靠疏水相互作用維系。四級(jí)結(jié)構(gòu)：有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基。蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)。肌紅蛋白穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力一級(jí)結(jié)構(gòu)：肽鍵、二硫鍵。二級(jí)結(jié)構(gòu)：氫鍵。三級(jí)結(jié)構(gòu)：疏水相互作用力、氫鍵、范德華力、鹽鍵。四級(jí)結(jié)構(gòu)：范德華力、鹽鍵。蛋白質(zhì)的變性和復(fù)性蛋白質(zhì)的變性：在某些物理和化學(xué)因素作用下，蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象被破壞，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物活性的喪失。本質(zhì)：破壞非共價(jià)鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)。物理因素：高溫、高壓、射線等;化學(xué)因素：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、尿素、乙醇、重金屬鹽等。特點(diǎn)：溶解度降低，易于沉淀；粘度增加；結(jié)晶能力消失；生物活性喪失；易被蛋白酶水解。蛋白質(zhì)的復(fù)性：若蛋白質(zhì)變性程度較輕，去除變性因素后，蛋白質(zhì)仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)其原有的構(gòu)象和功能。

非折疊狀態(tài)，無活性天然狀態(tài)，有催化活性尿素、β-巰基乙醇去除尿素、β-巰基乙醇蛋白質(zhì)的兩性電離蛋白質(zhì)分子除兩端的氨基和羧基可解離外，氨基酸殘基側(cè)鏈中某些基團(tuán)，在一定的溶液pH條件下都可解離成帶負(fù)電荷或正電荷的基團(tuán)。

蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)（pI）：當(dāng)溶液在某個(gè)pH時(shí)，使蛋白質(zhì)分子所帶正電荷數(shù)與負(fù)電荷數(shù)恰好相等，即凈電荷為零，在直流電場(chǎng)中，既不向陽極移動(dòng)，也不向陰極移動(dòng)，此時(shí)溶液的pH就是該蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。－－－－－－－－帶負(fù)電荷的蛋白質(zhì)在等電點(diǎn)的蛋白質(zhì)水化膜++++++++帶正電荷的蛋白質(zhì)－－－－－－