生物大分子结构与功能

第一专题生物大分子的结构与功能：蛋白质的结构与功能核酸的结构与功能酶的结构与功能维生素、微量元素生物大分子(Biomacromolecule)指有一定分子结构规律，即由一定的基本结构单位，按一定的排列顺序和连接方式而形成的多聚体，分子量一般大于104。蛋白质与核酸是体内主要的生物大分子核酸具有传递遗传信息的功能蛋白质几乎涉及所有的生理过程一、蛋白质的结构与功能蛋白质的重要性

蛋白质是生命的物质基础,是构成生物体的基本成分，是生命活动的执行者。人体的45%为蛋白质,脾、肺、肌肉含量均超过80%,细菌的含量为50~80%,干酵母的含量为46.6%。蛋白质的生物学功能

生物催化(酶)代谢调节(多肽激素等)免疫保护(免疫球蛋白,补体等)物质转运和贮存(离子通道,转运载体等)运动与支持(肌蛋白)生长、繁殖、遗传和变异生物膜的功能和受体生化制药(分离纯化血液制品,基因工程产品)蛋白质的结构蛋白质由20种氨基酸经肽键连接而成生物体蛋白质平均由300-400个氨基酸组成,平均分子量(MW)30,000-45,000一个含有100个氨基酸组成的蛋白质可存在20100种不同的形式E.coli约含有3,000种蛋白质,人体约含有100,000种第一节氨基酸与多肽一、氨基酸(aminoacid)蛋白质是由氨基酸组成的：

蛋白质混合物20种基本氨基酸

蛋白质的元素组成:CHONSPISe等,其中含氮元素约16%,根据含氮量可计算出样品中的蛋白质含量:每克样品含氮克数×6.25×100=100g样品中的蛋白质含量(g%)酸、碱、酶电泳核糖核酸酶蛋白质的基本组成单位——氨基酸编码氨基酸：20种,除Gly外，均为L-氨基酸,Pro为环状亚氨酸非编码氨基酸：胱氨酸、碘代酪氨酸、羟脯氨酸与羟赖氨酸等CO疗O-CNH3RL-α-氨基摇酸通捡式H+R为侧串链HO什C宾HCH恶OCH2OHH3NC歪H+CH3CO堪O-L-甘油晌醛L-丙氨薄酸按照R的化苏学性绞质分膜为：1.非极聚性、阶疏水示性氨威基酸R为烃巩基、植苯甲厘基等融非极掘性基止团（Gl染y,以Al净a,窃Va糠l,俘Le任u,故Il朝e,库Ph绑e,啊Pr饥o）2.极性赖、中籍性氨过基酸R为羟习基(Se互r,朴Th蜂r,识Ty兽r)、巯基(Cy变s,销Me鞭t)、酰胺哨基(Tr题p,鸣As素n,延Gl郊n)等极抱性基歼团,有亲愧水性炒，在圆中性夹溶液撒中不仰电离3.酸性叹氨基隶酸(As蔑p,胶Gl雅u)4.碱性榆氨基委酸(Ly朱s,差Ar彻g)非极将性疏何水性感氨基俊酸极性惊中性桶氨基膛酸酸性渡氨基倘酸碱性腔氨基虚酸氨基仅酸的缸缩写闻与等归电点中文名英文名三字符一字符pI甘氨酸GlycineGlyG5.97丙氨酸AlanineAlaA6.00缬氨酸ValineValV5.96亮氨酸LeucineLeuL5.98异亮氨酸IsoleucineIleI6.02苯丙氨酸PhenylalaninePheF5.48脯氨酸ProlineProP6.30色氨酸TryptophanTrpW5.89丝氨酸SerineSerS5.68酪氨酸TyrosineTyrY5.66半胱氨酸CysteineCysC5.07蛋氨酸MethionineMetM5.74天冬酰氨AsparagineAsnN5.41谷氨酰氨GlutamineGlnQ5.65苏氨酸ThreonineThrT5.60天冬氨酸AsparticacidAspD2.97谷氨酸GlutamicacidGluE3.22赖氨酸LysineLysK9.74精氨酸ArginineArgR10.76组氨酸HistidineHisH7.59-OO拥C-匪CH虾-C墙H2-S宰H倘+翁HS隔-C圾H2-C昼H-君CO欧O--OO环C-室CH害-C委H2-S——S-池CH2-C翻H-缝CO垫O-+NH3+NH3+NH3+NH3-2温H半胱过氨酸胱氨彻酸胱氨剧酸和碍二硫躁键CO雄O-CNH3RL-α-氨基习酸通蜜式H+R为侧懂链HGl偏yCH3Al扔a(C泊H3)2-C写HVa锯l(CH3)2-C送H-撤CH2Le损uCH3-C伸H2-C池HICH3R非极恩性疏熟水性绪氨基凤酸Ph帮eIl殿eCO驳O-CNH3RH+极性阁中性加氨基截酸NCH2SerTyrCysTh摔rAs战nMe唤tGl宝nTr框pCO堡O-CNH3RH+AspGluLys碱性末氨基蹈酸ArgHis(1蹈)R为脂正肪烃笨基:(2奔)R为羟窄基和旗硫：小宾结Gl淘y、A狡la倍、V汤al盟、Le野u、Il数e疏水厦性逐钻渐增杂加,pI几乎信相等Se济r、Th照r含羟沉基,Se树r有极图性可劲形成惯氢键,大多息数酶瓶的活监性中惨心有煤该残反基存就在,Th梳r形成兼氢键汪能力伪弱；Cy骨s含巯排基,两个Cy抄s可形遭成含姑二硫朝键的胱氨惹酸,二硫转键在薯蛋白表质的滥结构移中起旱重要飞作用;R中含嘉甲硫麻基(-SC焦H3)的为Me逗t—丽-(微CH2)2-S窃-C乔H3(3卸)R含芳止香基戚团的衡有：(4市)R为碱睛性基炊团的秆有：Ph卡e、Ty钉r、Tr恢p—在2志80nm有紫夺外吸柳收峰;均含陷一个论共轭π电子葵体系,易与拜缺π电子蜂体系次形成不电荷日转移孙复合糊物或途电子特重叠旋物,在受悟体-底物叫和分撞子识项别中着起作未用Hi跟s含三倘个可荐解离卡基团,故在宝酶的智催化柜机制盘中有倒重要弊作用Ly田s在生决理条逢件下扬带有庭一正谜电荷(NH3+)Ar絮g的胍漆基几超乎完雄全质絮子化,是已喝知最糖强的准有机英碱(5优)R有酸熊性基遇团：As卸p和Gl耀u为生拜理条算件下骂仅有冻的带码负电翁荷的神氨基清酸(6剥)R中含运酰基巾的氨海基酸As钟n和Gl染n分别为As通p和Gl附u的酰抖胺化外产物,酰胺都基中厦的氨泳基易辅发生更氨基累转移仓反应,在生阻物合稠成和投代谢踩中有柱重要拥作用(7倘)R为环穷状的盲为Pr坛o由于炸其α-响NH2在环毅中,多肽咸中Pr雄o所在眠位置欲易发邮生方珠向变锹化,在蛋兽白质出立体盼结构雕中有宽重要呜作用氨基挂酸的持理化桂性质1.物理僚性质顽：无色热或白喜色结堆晶，薪熔点>2印00肚℃，α氨基系酸均历可溶捉于强模酸、场强碱国和水西，Ly泪s和Ar励g在水篮中的靠溶解饰度最沿大，Ty倘r的溶促解度舒最小虽。氨尼基酸绝在乙感醚中烤溶解恢度最而小。2.两性君电离鸟性质蜓：结合耳或释厘放质母子取磁决于双环境pH*pI投(I牧so密el惨ec极tr劈燕icpo绞in姐t)：在一亚定pH环境愉下，舌氨基府酸游及离成奋阴、刻阳离呢子的运程度歼及趋县势相粥等或茎不游优离(氨基欣酸不农带电康荷或枝所带质电荷贫数相云等)而成肢为兼赖性离拢子(Zw妇it割te个ri爹on)，在电撤场中狱既不世向阳雨极也纹不向逢阴极船迁移膏时的pH值。R-钞CH稀-C摊OO烂H迫R-粱CH梦-C沉OO-R-挖CH洽-C剃OO-+NH3NH2+NH3R-脸CH岁-C歉OO告HNH2+O奥H-+O脖H-+H++H+阳离侨子pH乒<pI兼性位离子pH仔=pI阴离平子pH有>pI3.紫外其吸收枣性质芬：Tr泉p、Ty胳r和Ph明e含共绸轭双转键苯救环，雹在28谱0nm处有谷最大露吸收则峰，铅利用朱此特赌点可狸用分咱光光血度法健测定井蛋白馒质株含殿量也贤可粗熄略估舞计核集酸中隙蛋白恭质污键染程蝇度(A26谅0/A28沃0<1艰.7倾)。4.化学舟性质:α-顺NH2、α堡-C目OO纪H和R侧链的活泳性基团可发卫生相雅关化倦学反袋应，用夸于氨漂基酸性质皂的分析第鉴定。024软025绞026凝027掩028肌029烧030里031闲0光密慎度波曾长(nm准)芳香性族氨谋基酸凡的紫盯外吸贸收Tr碍pTy沿rPh造e化学痛性质1亚硝应酸反宾应：测帽定产聪生的N2可计远算氨断基酸乏的含冰量,属为Va抱nSl建yk批e定氮法长的基课础。2甲醛说反应:氨基摧酸与悉甲醛亮反应鲜生成旬二羟扰甲基贪氨基雁酸,为中断和法驾测定氨枪基酸呆含量撕的依连据,称甲庄醛滴点定法,两性惨氨基德酸在群与甲醛供反应嗓后使专氨基患封闭沙而酸洲性增点强,可用剃强碱晃滴定哨。3冲2,灿4-二硝蝴基氟烦苯反萝应：在授碱性遮中生丑成二硝基具苯基助氨基吧酸,N端分这析。4帝与酰蝇氯化锯合物隔反应：α-氨基轧与苯票甲氧怕基甲楼酰氯(Cb股z-租Cl)反应危生成Cb初z-氨基雾酸,为化岸学合味成多夸肽时朱一个闯重要栗的氨森基保独护反闹应；氨基尚酸与5-二甲画氨基汤萘磺际酰氯点反应销生成DN失S-氨基细酸,紫外突光下强烈洞荧光,灵敏兰度高,用于摇多肽域分析常。5茚三久酮反来应：与向茚三以酮在扑弱酸岸性溶吉液中扮加热孩可产花生有艘色化仆合物,含游醋离α-氨基介的氨基悠酸和脏肽类悉生成党紫色多化合羽物,而脯昌氨酸苗因其α-氨基予被取股代而闸生成裤黄色戒化合担物,较灵中敏,颜色龟深浅锁可定糠量。二、推肽键调与肽肤链NH2-C伯H-飞C量+股NH拥-C璃H-惑CNH2-C连H-躲C-它N-狠CH洁-CR1OH吃H针R2OH更R1H册R2OHO浮O尼O库O(P钩ol励yp驼ep呀ti思de么b课on肝d烈&胜Po佳ly镰pe剪pt枝id秩e廉ch俱ai示n)概念:肽键：芒一个未氨基蒜酸的α-羧基活与另拉一氨谜基酸耗的α-氨基启脱水节缩合肽：氨械基酸区通过肽键设相连轿而形糖成的渣化合睛物寡肽(ol兆ig镰op黑ep宾ti很de):十个苦以下陕氨基促酸缩慨合成财的肽垮统称蛋为寡爪肽多肽担链(po赌ly捆pe鸽pt锣id脖e下ch贴ai罚n):十个丑以上费氨基到酸形仍成的院肽,典型坐的多田肽MW副<1咽04蛋白贪质:由一性条或用几条礼多肽访链组尖成的框生物纺大分煤子氨基俭酸残锅基(am贡in围o哲ac部id群r污es士id啦ue乒s)黑：蛋白拳质肽季链中你的每普个氨基涉酸部竞分多肽低主链筋（ma榜in滴c束ha沟in）：由肽林键连甘接各障氨基窄酸残农基形旋成的长链洁骨架多肽勺侧链(si雷de得c捉ha龙in沿)：蛋白例质多效肽链仅中的障各氨蚁基酸傅侧链抬基团肽的轻书写蜓格式NH2-甘什-丙族-谷本-……-组狮-蛋弓-C罪OO乡丰HNH2-G故ly书-A刚la歪-G骡lu跨-……Hi净s-详Me择t-召CO抱OHNH2-G贱AE……HM窃-C衫OO鹊HGA娃E……HMSHOCH2HH2N万-澡CH泄-锡C扎H2-轰C映-N帖-舞CH早-嫂C-筹N览-垦CH2-河CO死OHCO铜OHH秧O谷胱赵甘肽（谷-半胱-甘三富肽）还原斯过氧飘化氢解毒(嗜电惊子)、抗氧筹化(-SH还原刺剂)三、城医学形上重晒要的衬多肽γ羧基1、谷沿胱甘法肽(gl叫ut营at海hi访on洽e,饱GS医H)2G宝SHGS喷H姑G团SH过氧炼化物由酶响还原李酶GS遇SGNA丸DP+NA幅DP雅H+差H+H2O22H2OGS赖H与GS仰SG间的锯转换HC辈NHN