第一章蛋白质的结构与功能

第一章蛋白质的结构与功能
一、名解解释：
1．生物化学
2．氨基酸的等电点
3．多肽链
4．氨基酸残基
5．蛋白质一级结构
6．二面角
7．肽单位
8．肽平面
9．超二级结构
10．结构域
11．α -螺旋
12．β -折叠
13．蛋白质三级结构
14．亚基
15．蛋白质的四级结构
16．分子病
17．变构效应
18．蛋白质变性
19．蛋白质的复性
20．盐析
21．盐溶
22．电泳
23．简单蛋白质
24．结合蛋白质
25．守恒氨基酸残基
26．必需氨基酸
二、填空：
1．氨基酸的等电点用（）表示，其含义是（）。

2．当氨基酸溶液的 pH=pI 时，氨基酸以（）离子形式存在。

3．具有紫外线吸收能力的氨基酸有（）（）（）（），其中以（）吸收最强。

4．在常见的 20 种氨基酸中，结构最简单的氨基酸是（）
5．蛋白质中氮元素的含量比较稳定，平均值为（）。

6．在一定实验条件下（）是氨基酸的特征常数。

7．天然蛋白质中的所有的氨基酸都是（）型氨基酸。

8．英国化学家（）用（）方法首次测定了（）的一级结构，并于 1958 年获诺贝尔化学奖。

9．维系蛋白质二级结构的主要的力是（）
10．参与蛋白质构想的力有（）（）（）（）（）和（）11．维系蛋白质四级结构的作用力有（）（）（）（）其中最主要的力是（） .
12．常见的超二级结构有（）（）（）
13．镰刀型红细胞贫血病是由于血红蛋白的（）变异产生的一种分子病。

14．变性蛋白质的主要特征是（）其次是（）性质改变和（）降低。

15．测定蛋白质的分子量常见的三种方法是（）（）（）16．盐溶的作用是（）盐析的作用是（）
17．血红蛋白分子是由两个（）亚基组成的四聚体，在血红素中央的
（）是氧结合的部位，且每一个（）可以结合一个氧分子。

18．血红蛋白与氧结合呈现（）效应，这是通过血红蛋白的（）作用来实现的。

19．蛋白质分子在直流电场中的迁移速率的大小与蛋白质分子本身的
（）（）（）有关。

20．据分子对称性的不同，可将蛋白质分为（）和（）两大类。

21．据化学组成的不同，可将蛋白质分为（）和（）两大类。

22．带电氨基酸有（）氨基酸与（）氨基酸两类，其中前者包括（）、（），后者包括（）、（）、（）。

23．带有芳香族侧链的氨基酸有（）（）（）。

24．带有硫元素的氨基酸有（）（）。

25．含有羟基的天然氨基酸有（）（）（）。

26.常见的二级结构类型有（）（）（）（）。

三、选择题：
1．氨基酸在等电点应具有的特点是（）
a不具正电荷
b不具负电荷
c A和 B均对
d溶解度最大
e在电场中泳动
2．在一个肽平面中含有的原子数为（）
a 3
b 4
c 5
d 6
e 7
3．在一个肽平面中能自由旋转的价键有几个（）
a 2
b 3
c 4
d 5
e 6
4．典型的α -螺旋是（）
a 2.6
b 3.6
13 c 4.0
15
d 4.4
e 3
10 16 10
5．下列有关α -螺旋的叙述，哪一项是错误的（）
a 氨基酸残基之间形成的=C=O 与 H-N= 之间的氢键使α -螺旋稳定。

b 减弱侧链基团 -R 之间不利的相互作用可使α-螺旋稳定
c 疏水作用使α -螺旋稳定。

d 在某些蛋白质中，α-螺旋是二级结构中的一种结构类型。

e 脯氨酸和甘氨酸的出现可使α-螺旋中断。

6． 2.610表示的是蛋白质二级结构中何种类型（）
aβ -转角
bβ -折叠
cα -螺旋
d自由旋转
e以上都不是
7．下列关于维系蛋白质二级结构的化学键的叙述哪个是错误的（）
a A 疏水作用是非极性氨基酸残基的侧链基团避开水相互聚积在一起
的现象。

b 在蛋白质分子中存在=C=O 与 H-N= 之间形成氢键。

c带负电的羟基与氨基、胍基、咪唑基等之间可形成氢键。

d在羟基与羟基之间也可形成酯键。

e-CH2OH 与 -CH 2OH 之间存在范德华力。

8．下列哪一种说法对蛋白质结构的描述是错误的（）
a都有一级结构
b都有二级结构
c都有三级结构
d都有四级结构
e二级及二级以上的结构统称为空间结构。

9．下列蛋白质中，具有四级结构的是（）
a胰岛素
b细胞色素 c
c RNA 酶
d血红蛋白
e肌红蛋白
10．在 pH5.12 时进行电泳，哪一种蛋白质既不向正极移动也不向负极移动（）
a血红蛋白（ pI=7.07 ）
b鱼精蛋白（ pI=12.20 ）
c清蛋白（ pI=4.64 ）
dα -球蛋白（ pI=5.06 ）
eβ -球蛋白（ pI=5.12 ）
11．血红蛋白的氧合曲线形状为（）
a 双曲线
b 抛物线
c S-形曲线
d 直线
e 钟罩形曲线
12．下列哪条对蛋白质的变性的描述是正确的？
a蛋白质变性后溶解读增加。

b蛋白质变性后不易被蛋白酶水解。

c蛋白质变性后理化性质不变。

d蛋白质变性后丧失原有的生物活性。

e蛋白质变性是指一级结构有改变。

13．维持蛋白质三级结构主要靠什么力（）
a 疏水作用力
b 氢键
c 盐键
d 二硫键
e 范德华力
14．下列哪种蛋白质是水溶性的（）
a 血红蛋白
b 酶蛋白
c 卵清蛋白
d 骨胶原蛋白
e 抗体蛋白15．加入哪种试剂不会导致蛋白质变性（）
a 尿素
b 盐酸
c SDS
d 硫酸铵
e 二氯化汞
16．在生理条件下，血红蛋白中与O2可逆结合的铁离子处于何种状态（）
a Fe2+
b Fe3+
c结合 O2时 Fe3+，去 O2后 Fe2+
d Fe2+ Fe3+均可与 O2结合。

e结合 O2时 Fe2+，去 O2后 Fe3+
17．下列何种变化不是蛋白质变性引起的（）
a氢键断裂
b疏水作用的破坏
c亚基解聚
d生物学性质丧失
e分子量变小
18．血红蛋白的氧合曲线呈S-型，这是由于（）
a氧与血红蛋白各亚基的结合是互不相关独立过程。

b第一个亚基与氧结合后增加其余亚基与氧的亲和力。

c第一个亚基与氧结合后降低其余亚基与氧的亲和力。

d因为氧使铁变成高价铁。

e与上述各项均无关。

19．蛋白质中多肽链形成α
a 疏水键
b 氢键
-螺旋时，主要靠下列哪种键（）
c 离子键
d 范德华力
e 都不是
20．下列关于β-折叠片层结构的叙述，哪一项是正确的（）
aβ片层常呈左手螺旋。

bβ -片层只在两条不同的肽键间形成。

cβ -片层主要靠链间的氢键来稳定。

dβ -片层主要靠链间的疏水作用来稳定。

eβ -片层主要靠链内的氢键来稳定。

21．下列关于蛋白质的α-螺旋的叙述，哪一项是正确的（）
a属于蛋白质的三级结构。

b多为右手α -螺旋 3.6 个氨基酸残基升高一圈。

c二硫键起稳定作用。

d盐键起稳定作用。

e以上都不对。

22．蛋白质变性是由于（）
a氢键被破坏
b肽键断裂
c蛋白质降解
d水化层被破坏及电荷被中和
e亚基的解聚
23．下列哪种蛋白质不是结合蛋白（）
a 粘蛋白
b 细胞色素
c c 血红蛋白
d 清蛋白
e 脱氢酶
四、是非题：
1．天然氨基酸都具有一个不对称的α-碳原子。

（）
2．天然存在的氨基酸就是天然氨基酸。

（）
3．必需氨基酸的含义是指：合成蛋白质必不可少的一些氨基酸。

（）4．由于静电作用，在等电点时氨基酸溶解度最小。

（）
5．溶液的pH 值可以影响氨基酸的pI 值。

（）
6．多肽链能否形成α-螺旋及螺旋是否稳定与其氨基酸组成合排列顺序直
接有关。

（）
7．渗透压、超离心法、凝胶过滤法及聚丙烯酰胺凝胶电泳法都是利用蛋白
质的物理化学性质来测定蛋白质分子量的。

（）
8．当一蛋白质分子的酸性氨基酸残基数目等于碱性残基数目时，
的等电点为7.0。

（）
此蛋白质
9．在多肽链的主链中C-Cα和 N-C α键能够自由旋转。

（
10．肽键是双键，所以不能自由旋转。

（）
11．蛋白质变性后其分子量变小。

（）
）
12．蛋白质的氨基酸顺序（一级结构）在很大程度上决定它的三维构象。

（）
13．血红蛋白与肌红蛋白的功能都是运输氧。

（）
14．蛋白质分子的肽键数就是它的亚基数。

（）
五、简答题：
1．α -螺旋的特征是什么？
2．什么是蛋白质的变性作用？引起蛋白质变性作用的因素有哪些？
3．影响蛋白质在直流电场中的迁移率的因素有哪些？是如何影响的？
4．蛋白质为什么能在水溶液中稳定存在？
5．简答蛋白质所能发生的显色反应及应用。

6．简答蛋白质分离提纯的四个阶段：
7．举例说明蛋白质结构与功能的关系。

一、名词解释
1．生物化学：是研究生物分子，特别是生物大分子相互作用，相互影响。

以表现现象原理的科学。

2．氨基酸的等电点：对某中氨基酸来讲，当溶液在某一定的ph 值时，氨基酸以两性离子的形式存在，正电荷为零，在直流电场中既不向正极流动，也不向负极流动，这是溶液的ph 值称为氨基酸的等电点。

3．多肽链：有由许多氨基酸残基通过肽腱彼此连接而成的链状多肽。

4．氨基酸残基：多肽连上的每个氨基酸，由于形成肽腱而失去了一分子水，
成为不完整的分子形式，这种不完整的氨基酸称为氨基酸的残基。

5．蛋白质的一级结构：多肽连上各种氨基酸残基的排列顺序即氨基酸的序
列。

6．二面角：在多肽链里， C 原子刚好位于相互连接的两个肽平面的交线上，
c原子的
7．肽单位：肽链主链上的重复结构，如 C-CO-NH-C 称为肽单位或肽单元；每个肽单位实际上就是一个肽平面。

8．肽平面：肽链主链的肽腱C-N 具有双腱的性质因而不能自由旋转，使
连接在肽链上的六个原子工处于一个平面上，此平面称为肽平面。

9．超二极结构：在蛋白质中特别是球蛋白中，某些相邻的二级结构单位（如α-螺旋，β -折叠，β -转角。

无规则卷曲）组合在一起，相互作用，从而
形成由规则的二级结构集合体，充当更高层次结构的构件，称之为超二级结
构。

10．结构阈：对于较大的球蛋白分子，一条长的多肽链，在超二级结构的
基础上，往往组装几个相互独立的球状区域，彼此分开，以分散的单条肽
链相连，这种相互独立的球状区域称为结构域。

11．α -螺旋：是蛋白质多肽连主链二级结构的主要类型之一，肽链主链骨
架，围绕中心轴盘绕成螺旋状称为α-螺旋
12．β -折叠：又称β-结构是蛋白质中的一种常见的二级结构，处于β-折
叠构象的多肽链是相当伸展的，不同的肽链之间（或同一肽链之间的不同肽
段）的 N-H 与 C=O 形成氢键，这些肽链的长轴互相平行，而链间形成的氢
键与长轴近似垂直，β -折叠片有两种类型，一种是平行结构，另一种是反平
行结构。

13．蛋白质的三级结构：指多肽链中所有的原子在三维空间中的排布，维
系三维结构的力有疏水作用力，氢键，范德华力，盐键（静电作用力）。

14．亚基：蛋白质最小共价单位，所以又称为亚单位，它由一条肽链组成，也可通过二硫键，把几条肽链连接在一起组成。

15．蛋白质的四级结构：指由相同或不同的亚基按照一定的排布放式聚合
而成的聚合体结构，它包括亚基或分子的种类，数目，空间排布以及相互
作用。

16．分子病：基因突变导致蛋白质的一级结构的突变，如果蛋白质的一级
结构的突变导致蛋白质的生物功能的下降或丧失。

就会产生疾病，这种病
称为分子病。

17．变构效应：在寡聚蛋白分子中，一个亚基由于与配体的结合，而发生
的构象变化，引起相邻其他亚基的构象与配体结合的能力，亦发生改变的
现象。

18．蛋白质的变性：天然蛋白质在变性因素作用下，其一级结构保持不变，但其高级结构发生了异常的变化，即由天然态变成了变性态，从而引起了
生物功能的丧失，以及物理，化学性质的改变，这种现象被称为蛋白质的
变性。

19．蛋白质的复性：蛋白质的变性、有些是可逆的，除去变性因素之后，
在适宜的条件下，变性的蛋白可以从伸展态恢复到折叠态，并恢复全部的
生物活性；这种现象称为蛋白质的复性。

20．盐析：高浓度的中性盐类，如硫酸铵，硫酸钠，氯化钠等可以脱去蛋
白质分子的水膜，同时中和蛋白质分子的电荷，从而使蛋白质从溶液中沉
淀下来，这种现象称为盐析。

21．盐溶：在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸铵等会增加蛋
白质分子表面的电荷，增加蛋白质分子与水分子的作用力，从而使蛋白质
在水溶液中的溶解度加大，这种现象称为盐溶。

22．电泳：在直流电场中，带正电荷的蛋白质向阴极移动，带负电荷的蛋
白质分子向阳极移动，这中现象称为电泳。

23．简单蛋白质：蛋白质据化学组成分类的一种，经过水解后，只产生各
种氨基酸。

24．结合蛋白质：蛋白质据化学组成分类的一种，由蛋白质和非蛋白质两
部分组成，非蛋白质通常称为辅基。

25．守恒氨基酸残基：同源蛋白质存在一些氨基酸不随物种变化而变化，
相对是保守的的这种氨基酸叫守恒氨基酸残基主要构成蛋白质的结构或结
构阈。

26．必需氨基酸：一部分氨基酸在动物体内不能合成或合成太慢，远不能
满足动物的需要，因此需要由饲料供给；成为必需氨基酸。

二 .填空答案
1.PI 当两性分子的静电荷为零时的PH 值
2.两性
3.Trp Lys Asp Glu Trp
4.苷氨酸
5.6.25/100
6.等电点
7.α
8.Songer 手工操作胰岛素
9.氢键
10. 范德华力氢键疏水作用力离子键配位键二硫键
11. 氢键疏水键离子键配位键疏水键
12. 复绕α - 螺旋βαβ β Cβ
13. 蛋白质一级结构
14. 生物功能消失物理化学
15. 沉降速度法凝胶过滤法SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳法
16. 增加蛋白质的溶解度减少蛋白质的溶解度
17.2 个α -亚基和 2 个β -亚基Fe2+
18. 变构构象发生改变
19. 大小形状等电荷
20. 球状蛋白质纤维状蛋白质
21. 简单蛋白质复杂蛋白质
22. 带负电荷带正电荷天冬氨酸谷氨酸组氨酸赖氨酸精氨酸
23. 苯丙氨酸苏氨酸酪氨酸
24. 蛋氨酸半胱氨酸
25. 丝氨酸苏氨酸酪氨酸
26. α -螺旋β -折叠β-转角
三 .选择题答案
1.c
2.d
3.b
4.b
5.c
6.c
7.b
8.d
9.d 10.e
11.c 12.d 13.a 14.d 15.d
16.a 17.e 18.b 19.b 20.c
21.b 22.a 23.d
四 .判断题答案
1.×
2.×
3.×
4.√
5.×
6.√
7.√
8.×
9.√ 10.×
11.× 12.√ 13.× 14.×
问答题答案
1．答：⑴多肽链主链骨架围绕一个中心轴一圈一圈的上升，从而形成一个螺旋式的构象，每一圈包含 3.6 个氨基酸残基，由一定的二面角。

⑵相邻的螺旋之间形成链内的氢键，即一个肽平面上的 =C=O 基氧原子与其前三个肽平面上的=N—H 基氢原子生成一个氢键
封闭的环内包含 13 个原子，所有的肽腱都能参与链内氢键的形成，α -螺旋相当稳定。

⑶与α -碳原子相连的R 侧链，位于α-螺旋的外侧，对α-螺旋的形成和稳定性由较大的影响，左手α-螺旋不稳定，右手α-螺旋很稳定，2．答：天然蛋白质在变性因素作用下，其一级结构保持不变，但，其高级
结构发生了异常变化，即由天然态（折叠态）变成了变性态（伸展态）。

从而引起了生物功能的丧失，以及物理化学性质的改变，这种现象称为变性，
变性的因素很多，其中物理因素包括热（ 60℃ -100℃ 0 紫外线χ射线超声波高压表面张力，以及剧烈的振荡，研磨，搅拌等；化学因素，又称
为变性剂，包括酸，碱，有机溶剂，尿素，盐酸胍，重金属盐，三氯醋酸，
苦味酸，磷钨酸，以及去污剂等。

表现为：
⑴生物功能丧失酶丧失催化活性，
⑵物理性质发生改变，溶解度明显降低
⑶化学性质发生改变，加快了蛋白酶的水解速度，提高消化率。

3．答：迁移率是指带电分子在单位电场强度下的移动速度，其大小与蛋白质分子的大小，形状，和静电荷量有关，静电荷量愈大，则迁移率越大，
分子愈大，则迁移率越大，还有球状分子的迁移率大于纤维状分子的迁移
率。

4．答：蛋白质是大分子，其分子大小在胶体溶液的颗粒大小范围之内。

绝
大多数亲水基团分布在球蛋白分子的表面上在水溶液中能与极性分子结
合，从而使许多水分子在球蛋白分子的周围形成一层水化层，由于水化层
的分隔作用，使许多球蛋白分子不能相互结合，而以分子形成，均匀的分
散在水溶液中，从而形成亲胶体溶液，其稳定因素有二；一是球状大分子
表面的将个个大分子分隔开来，另一个就是各个大分子带有相同的电荷，
由于同性电荷相互排斥，使大分子不能相互结合成较大的颗粒。

5．答：⑴双缩脲反应用来鉴定蛋白质和多肽，测定蛋白质浓度。

⑵茚三酮反应，测定蛋白质的氨基酸组成。

⑶酚试剂反应，测定蛋白质浓度
⑷黄色反应，鉴定蛋白质
⑸米伦化反应，同上
⑹乙醛酸反应，鉴定蛋白质是否TRP
⑺坂口反应，定量测定蛋白质中的Arg 含量。

6．答：⑴前处理：适当的生物材料加上适当的抽提试剂采用适当的细胞破
法，对生物材料细胞进行破碎，使蛋白质释放到溶液中，然后离心取上清
液为无细胞抽提液。

⑵粗分级：采用适当的方法，从无细胞抽提液中分离目的蛋白，⑶细分
级：通过粗分级后的目的蛋白制剂不存，如需要均一的则需对
它进行细分级，常采用柱层析法。

⑷质量鉴定：
7．答：蛋白质是功能性大分子，每种蛋白质都有特定的一级结构和空间结
构，这些特定的结构是蛋白质行使其功能的物质基础，蛋白质的各种功能又
是其结构的表现，它的任何功能都是通过其肽链上的各种氨基酸的不同
功能基团来实现的，所以蛋白质一级结构一旦确定，其功能也就确定，如，血红蛋白的一级结构发生改变，就会产生镰刀型红细胞贫血症。

蛋白质三
级结构，一级结构与功能的关系更大，血红蛋白的亚基本身具有与氧的亲
和力，而当四个亚基组成血红蛋白后，其结合氧的能力就会随着氧分压及
其他因素的改变，这由于血红蛋白分子的构象可以发生一定程度的变化，
从而影响了血红蛋白与氧的亲和力。