高级动物生化复习资料--研究生

1. 蛋白质一级结构、二级结构、超二级结构、结构域、三级结构、四级结构，肽平面、Rossman折叠、Bohr效应的概念、分叉进化。

（1）一级结构：指蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。

（2）二级结构：指多肽链主链上原子的局部空间排列状态。

（3）超二级结构：在蛋白质结构中有一些二级结构的组合物，充当三级结构的构件。

（4）结构域：蛋白质三维结构中存在着易于鉴别的具有重要的功能球状亚结构，1973年温特劳弗尔（Wetlaufer）将蛋白质中的这种亚结构称为结构域。

（5）三级结构：指二级结构和非二级结构在空间进一步盘曲折叠，形成包括主、侧链原子在内的专一性三维排布。。

（6）四级结构：四级结构就是指蛋白质分子中亚基在空间排列状态、亚基间的相互作用以及接触部位的布局。

（7）肽平面：肽键具有部分双键的性质（约40%），不能自由旋转，所以肽键是一个刚性平面，称为肽平面（酰胺平面）。（8）Rossman折叠：蛋白质中常常还有两组βαβ组合成的一种更为复杂的超二级结构，这种结构称为Rossman折叠，它包括两个相邻的βαβ单元，即βαβαβ，有时还有ββααββ结构，这是βXβ单元的特殊形式。

（7）Bohr效应：H+ 浓度或pH的变化可以影响血红蛋白对氧的亲合力。在肺组织中，CO2分压低、H+ 浓度低、pH较高的情况下，血红蛋白与氧的亲合力增加，所以易与氧结合成氧合血红蛋白。但在周围组织中，CO2分压高、H+ 浓度高、pH较低的情况下，血红蛋白与氧的亲合力降低，所以氧合血红蛋白易释放出氧成为脱氧血红蛋白。这就是Bohr效应。

（8）分叉进化：这种从一个共同祖先蛋白质发展出另一种新蛋白质的现象称为分叉进化。

2试举两例说明蛋白质一级结构与功能的关系

蛋白质的氨基酸顺序与生物功能具的密切的关系，特别是蛋白质与其它生物大分子物质之间的相互作用及其作用方式都是由氨基酸顺序决定的。

牛的催产素和抗利尿素的结构相似，都是环八肽，但有两个氨基酸不同。羧基端第3个氨基酸和第8个氨基酸，前者是异亮氨酸和亮氨酸，后者是苯丙氨酸和精氨酸，导致两者有不同的生理功能和催化活性。催产素主要是促进子宫收缩的催产作用，但同时也具有微弱的抗利尿活性；抗利尿素的主要作用是抗利尿和增血压，但也具有微弱的催产活性。

正常人血红蛋白β链从N-端开始第6位氨基酸是谷氨酸，当此氨基酸被缬氨酸取代时，将导致镰刀型贫血病。谷氨酸的侧链是带有负电荷的亲水羧基，而缬氨酸的侧链是不带电荷的疏水基团。当谷氨酸被缬氨酸取代后使Hb的表面电荷性质发生了改变，于是等电点改变，溶解度降低和不正常聚合增加，以致红细胞收缩变形而成为镰刀状，且输氧能力下降，细胞脆弱，容易溶血，严重的可导致死亡。这正是我们所说的分子病中的一种，是由于基因突变引起的，具有遗传性。

3 目前已知的蛋白质的超二级结构有哪些，各有什么特征？

1. 卷曲的卷曲α-螺旋其特征是两股（或三股）右手α-螺旋彼此沿一个轴缠绕在一起，形成一个左手的超螺旋，两股右手α-螺旋之间的作用角大约为18°,超螺旋的重复距离为14nm。

2. βXβ单元（β-片-β单元）在多肽链的两股平行β-折叠中间以X连接起来，称为βXβ单元。在βXβ单元中，如果中间的连接为不规则的卷曲，就称之为βcβ单元；如果中间的连接是α-螺旋，就称为βαβ单元；如果中间连接为另一β结构，则称为βββ单元。

3.β-迂回在蛋白质中有些β-折叠层是由3个或更多相邻的反平行β-折叠形成，它们中间以短链（大多数为β-转角）连接。1980年斯查尔（Schulz）称之为β-迂回。

4.β-折叠桶蛋白质中的β-折叠层可以进一步折叠成桶状结构，1982年理查德森(Richandson)将其称为β-折叠桶，简称β-桶。β-折叠桶由β-折叠片形成。一条长的反平行的β-折叠片全部地或部分地卷成一个桶状。

5.α-螺旋-转角-α-螺旋

4、简述血红蛋白的结构特征及其在结合氧的过程中的变化

血红蛋白是由四个亚基聚合成的四聚体，在四聚体中，四个亚基成D2正四面体分布，即四个亚基分布在正四面体的四个角上。

血红蛋白与氧结合时，其分子构象要发生一系列的变化，主要的变化有以下几个方面：

①脱氧血红蛋白中Fe的配位数为5，其中4个来自卟啉环的N，另一个来自近侧组氨酸（F8）的第三位N。此时配位场较弱，Fe（Ⅱ）与卟啉环的四个N是通过电价配位键连接的，Fe（Ⅱ）采取高自旋结构，具有4个不成对电子，分布在4个轨道上，因此原子半径大，突出在卟啉环的中央空穴之外，与卟啉环平面保持0.06nm的距离。血红蛋白氧合后，Fe

的配位数为6，O2是第六个配位体。分子氧使总配位场增强，此时，Fe（Ⅱ）是通过共价配位键与卟啉环的N结合的，Fe（Ⅱ）采取低自旋结构，4个不成对电子被挤到两个轨道内，原子半径比脱氧时缩小，于是能进入卟啉环平面的中央孔穴中，移动0.06nm的距离。这一移动通过与铁结合的组氨酸（F8）残基牵动残基所在的肽链。进而影响了亚基间的相互接触，以致整个分子的四级结构发生了变化。②F8组氨酸的位移引起亚基三级结构的微小变化，螺旋F向H移动，使二者之间的间隙缩小，将“袋穴”内的HC2Tyr排挤出去。HC2Tyr的移动，拉断了维系脱氧血红蛋白四级结构的某些盐键。③两个β亚基间的空隙变小，挤出DPG分子，使DPG分子与两个β亚基间形成的盐键全部断裂④盐键的断裂，引起β亚基的构象变化，排出了β链67位（E11）Val的侧链对氧结合部位的空间障碍，使β亚基能够顺利的与氧结合。氧合时一个二聚体相对于另一个二聚体旋转15º，C2对称轴自身倾斜7.5º。⑤血红蛋白氧合时，其亚基间的相对位置发生相当剧烈地变化。血红蛋白可以看作是αβ二聚体的二聚体（即可以看作是α1β1和α2β2的聚合）。氧合时α1β1（或α2β2）接触区结构变化不大，但两个二聚体之间发生了相对位移，使两个β亚基之间的距离彼此靠近。血红蛋白由T态（紧张态）变为R态（松弛态）。即血红蛋白由对氧的低亲合力型构象变成了对氧的高并合力型构象。5简述H+、CO2、DPG对Hb结合O2的影响。

1. H+ 浓度或pH的变化可以影响血红蛋白对氧的亲合力。在肺组织中，CO2分压低、H+ 浓度低、pH较高的情况下，血红蛋白与氧的亲合力增加，所以易与氧结合成氧合血红蛋白。但在周围组织中，CO2分压高、H+ 浓度高、pH较低的情况下，血红蛋白与氧的亲合力降低，所以氧合血红蛋白易释放出氧成为脱氧血红蛋白。这就是Bohr效应。由此可见，H+ 具有促进HbO2释放O2的作用。HHb+ + O2 HbO2 + H+

2. CO2对Hb的影响有两个方面：一是与血红蛋白起作用，即与血红蛋白各肽链的N-末端NH2结合成氨甲酰血红蛋白。一般认为CO2与Hb的直接结合对CO2的运输起着一定的作用，但更重要的作用可能还是降低血红蛋白对O2 的亲合力，这一作用可初步解释为：带负电荷的氨甲酰基（Hb—NH—COO-）与一个带荷正电的基团形成盐键，起到降低氧亲合力的作用，有利于HbO2释放O2。二是间接地通过H+ 参与Bohr效应。

3. 目前认为，脱氧血红蛋白分子中，在两个β亚基间有一空隙恰好容纳一个DPG分子，一分子DPG能与两个β亚基空隙处的一系列正电荷形成盐键，使脱氧血红蛋白的构象更为稳定，所以能降低血红蛋白对氧的亲合力。氧合时两个β亚基相互靠近，空隙变小，DPG被排挤出去，氧亲合力也随之增加。

综上所述，H+、CO2、DPG均能使血红蛋白四聚体稳定于脱氧构象，造成血红蛋白分子对氧亲合力下降，从而有利于氧合血红蛋白在组织中释放氧。

6. 解释：复制子、单向复制、双向复制、滚动环式复制、D--环式复制、GT--AG规律、Shine—Delgarno序列。

1、复制子：一般把生物体的单个复制单位称为复制子。

2、单向等速复制：从复制起点开始，复制叉只向一侧延伸。（双向等速复制：从复制起点开始解链，形成两个复制叉（或称生长点），分别向两侧推进）

3、双向对称等速复制：从复制起点开始解链，形成两个复制叉（或称生长点），分别向两侧推进，且两条链同时进行复制。

4、滚动环式复制：滚环型复制是单向复制的特殊方式。在酶的作用下，将其正链从专一的复制原点上切开，游离出３ˊ端和５ˊ端，其５ˊ端被从双链环中置换出来并为单链DNA结合蛋白所覆盖，而３ˊ末端则在DNA聚合酶的催化下以负链为模板不断延长。单链的延伸与双链环状DNA的绕轴旋转同步进行。

5、D-环式复制：D-环型（D-loop）复制不对称复制的一种方式。双链环在固定点解开进行复制，但两条链的复制是高度不对称的，一条链先复制，另一条保持单链而被取代，等一条链复制到一定程度，露出另一条链的复制起始点时，另一条链才开始复制。

7、夹子装置器：γ亚基是一种依赖DNA的A TP酶，两个γ亚基与另外4个亚基构成γ复合体（γ2δδ΄ χψ），其主要功能是帮助β亚基夹住DNA，故称为夹子装置器。

8、引发体：在合成DNA之前，首先要合成一段RNA引物，合成RNA引物的过程称为引发。这一过程是由引物酶来完成的，该酶和另外6种蛋白质（DnaB、DnaC、n、n′、n″和i）相互作用组装成引发体。

9、GT-AG规律：真核生物所有编码蛋白质的核结构基因都含有内含子，所有内含子的5′端和3′端均含有特殊的保存守序列，其5′端均为GT，3′端均为AG，称之为GT-AG规律（但此规律不适合线粒体和叶绿体的内含子）。

10、Shine-Delgarno序列：在mRNA 5′端距离起始密码子上游约10个核苷酸的地方有一段富含嘌呤的序列。

11、转录活化：

细胞质的转录因子接受来自细胞膜并逐渐传递进来的信号之后通过磷酸化或脱磷酸化作用而被火化，然后从细胞质进入细胞