蛋白质高中生物竞赛辅导课件

28七月2023蛋白质高中生物竞赛辅导一、蛋白质的定义蛋白质：由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。凯氏定氮法：由于大多数蛋白质的平均含氮量接近于16％，故样品中蛋白质含量=样品中氮的量×6.25。有机氮→无机铵盐→氨气球状蛋白质VS纤维状蛋白质球状蛋白质：血红蛋白、肌红蛋白等。纤维状蛋白：胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白等。H甘氨酸CH3丙氨酸R二、氨基酸的种类及性质结构特点：氨基酸中与羧基相邻的α-碳原子上都有一个氨基，因而称为α-氨基酸。脯氨酸：亚氨基酸亚氨基酸L-氨基酸D-氨基酸氨基酸的D/L构型氨基酸的构型是以距羧基最近的手性C原子为标准。除甘氨酸外，其它所有氨基酸分子中的α-碳原子都为不对称碳原子，都有旋光性。每一种氨基酸都具有D-型和L-型两种立体异构体。目前已知的天然蛋白质中氨基酸都为L-型。构成蛋白质的20种氨基酸7种：甘丙缬亮异苯脯亚氨基酸8种：色丝酪半蛋天谷苏吲哚基2种：天谷3种：赖精组含羟基的氨基酸：丝氨酸、苏氨酸含硫的氨基酸咪唑基胍基吲哚基含苯环的氨基酸人体必需氨基酸有八种：MetTrpLysValIleLeuPheThr

“假设来写一两本书”二硫键的形成氨基酸的两性解离不带电形式

H2N—Cα—HCOOHR+H3N—Cα—HCOO-R两性离子形式在两性离子中，氨基是以质子化（-NH3+）形式存在，羧基是以离解状态（-COO-）存在。pH=pI+OH-pH>pI+H+pH<pI兼性离子阳离子阴离子等电点（pI）：如果在某一pH值下，氨基酸所带正电荷的数目与负电荷的数目相等，即净电荷为0，呈电中性，则这一pH值称为该氨基酸的等电点。Low

pHHighpHRCCOOHNH3+HII1OH-H+K1OH-H+K2RCCOO-NH2HIII1RCCOO-NH3+HI11+pH<pI，带正电荷，向阴极移动。pH>pI，带负电荷，向阳极移动。pH=pI，不带电荷，不移动。中性氨基酸的等电点酸性氨基酸的等电点碱性氨基酸的等电点中性氨基酸：pK1为α-羧基的解离常数，pK2为α-氨基的解离常数。pI=（pK1+pK2）/2酸性氨基酸：pK1为α-羧基的解离常数，pK2为侧链羧基的解离常数。pI=（pK1+pK2）/2碱性氨基酸：

pK2为α-氨基的解离常数，pK3为侧链氨基的解离常数。pI=（pK2+pK3）/2等电点的计算茚三酮反应脯氨酸与茚三酮直接生成黄色物质（不释放NH3）氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处。由于此吸收峰值与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析方法。成肽反应一个氨基酸的α–氨基和另一个氨基酸α–羧基脱水缩合，生成的酰胺叫做肽，这种酰胺键叫做肽键。NHαCOCαNHαCOCOHHHR1R2H肽键和多肽链氨基酸残基肽键H2NCOHCH3SCOOHNHCCOHNHCCOHNHCCOHNHCHHCH2CHCH2OHCH2CH2三、蛋白质的结构肽单位平面结构NHαCOCαNHαCOCOHHHR1R2H肽平面：又肽单元，参与肽键的6个原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面。一级结构：多肽链中氨基酸残基的排列顺序。化学键：肽键和二硫键。牛核糖核酸酶分子病断开二硫键：在8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍存在下，用过量的-巯基乙醇处理，使二硫键还原为巯基，然后用烷基化试剂保护生成的巯基，防止重新被氧化。维系蛋白质分子构象的化学键二级结构：多肽链中各原子在局部空间或一段肽链的氨基酸残基的空间排布方式。包括α-螺旋、β-折叠以、β-转角和无规则卷曲。两个肽平面以一个Cα为中心发生旋转-螺旋Pauling和Corey于1951年提出蛋白质的α-螺旋结构模型。

①多为右手螺旋（较稳定）。②每隔3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，每个AA残基跨距为0.15nm，螺旋上升一圈的距离（螺距）为0.54nm。③螺旋中所有氨基酸残基的R侧链都伸向外侧，链中的全部C=O和-N-H几乎都平行于螺旋轴。④螺旋通过氢键维持稳定。每个肽键的NH和第四个肽键的CO形成氢键。α-螺旋结构形成的限制因素：①凡是有Pro存在的地方不能形成。因Pro形成的肽键N原子上没有H，不能形成氢键。②静电斥力。若一段肽链有多个Glu或Asp相邻，则因pH=7.0时都带负电荷，防碍α螺旋的形成；同样多个碱性氨基酸残基在一段肽段内，正电荷相斥，也防碍α螺旋的形成。③位阻。如Asn、Leu侧链很大，防碍α螺旋的形成。-折叠β-折叠：两条或多条伸展的多肽链侧向集聚，通过相邻肽链主链上的N-H与C=O之间有规则的氢键，形成锯齿状片层结构。在-折叠中，-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，两个氨基酸之间的轴心距为0.35nm.平行式-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。-转角β-转角：球状蛋白质分子主链在盘曲折叠运行中往往发生180°的急转弯。Gly和Pro容易出现在β-转角中β-转角是由4个连续的残基组成的，第一个残基的羰基与第四个残基的亚氨基间形成氢键联结，稳定构象。无规则卷曲细胞色素C的三级结构蛋白质分子中那些没有确定规律性的部分肽链构象称为无规卷曲。超二级结构：蛋白质中相邻的二级结构单位（主要是α–螺旋和β–折叠）组合在一起，形成有规则的、在空间上能辩认的二级结构组合体。如：αα、βββ、βαβ等。结构域：多肽链在二级结构的基础上，进一步卷曲折叠成几个相对独立、近似球形的三维实体。三级结构：多肽链在二级结构、超二级结构和结构域的基础上，主链构象和侧链构象相互作用，进一步盘曲折叠形成特定的球状分子结构。N端C端肌红蛋白三级结构的特点：①具备三级结构的蛋白质一般是球蛋白。。②分子中的亲水基团相对集中在球形分子的表面，疏水基团相对集中在分子内部，形成所谓“亲水表面，疏水核”。疏水区通常是蛋白质分子的生物活性部位。③三级结构构象的稳定性主要靠疏水相互作用维系。四级结构：有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基。蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。肌红蛋白稳定蛋白质构象的作用力一级结构：肽键、二硫键。二级结构：氢键。三级结构：疏水相互作用力、氢键、范德华力、盐键。四级结构：范德华力、盐键。蛋白质的变性和复性蛋白质的变性：在某些物理和化学因素作用下，蛋白质特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。本质：破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。物理因素：高温、高压、射线等;化学因素：强酸、强碱、尿素、乙醇、重金属盐等。特点：溶解度降低，易于沉淀；粘度增加；结晶能力消失；生物活性丧失；易被蛋白酶水解。蛋白质的复性：若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能。

非折叠状态，无活性天然状态，有催化活性尿素、β-巯基乙醇去除尿素、β-巯基乙醇蛋白质的两性电离蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。

蛋白质的等电点（pI）：当溶液在某个pH时，使蛋白质分子所带正电荷数与负电荷数恰好相等，即净电荷为零，在直流电场中，既不向阳极移动，也不向阴极移动，此时溶液的pH就是该蛋白质的等电点。－－－－－－－－带负电荷的蛋白质在等电点的蛋白质水化膜++++++++带正电荷的蛋白质－－－－－－