4第四章蛋白质化学1-4
第四章 蛋白质的功能【生物化学】
• 153个氨基酸残基的多肽主链 • 由长短不等的8段直ɑ-螺旋组 成(A,B,C,D,E,F,G,H) • 螺旋段间为自由卷曲，相应的 非螺旋区段(也称拐弯)为 NA(N-末端区段)、AB、 BC…FG、GH、HC （C-末端区 段）。其中4个脯氨酸各处于一 个拐弯处。Ser, Thr, Asn, lle处于 其余4个拐弯处； • 整个分子分成两层，构成其单 结构域。
卟啉环 血红素
卟啉的充填模型
氧可以与血红素辅基结合
蛋白质不能与氧发生可逆结合， 而是通过与原卟啉Ⅸ固定的铁原 子来进行的 原卟啉Ⅸ与Fe的络合物铁原卟 啉Ⅸ称血红素，血红素位于肌红 蛋白分子的一个沟缝中。 卟啉环的中心亚铁原子只有六 个配位键，四个与平面的卟啉环 的氮原子结合，另外两个与卟啉 平面垂直 配体的4个氮原子有助于抑制 血红素铁原子转变为三价态。亚 铁可以可逆地结合氧，三价铁则 不能结合氧。
氧与肌红蛋白的结合
氧结合部位
亚铁离子的第5配位键与肌红蛋 白组氨酸残基（His F8）（近侧） 的咪唑N结合 如果Fe以三价存在，Fe3+将与水 结合而不能再与氧结合,血红素周围 的疏水环境能保护Fe2+不被氧化成 Fe3+ 远侧组氨酸残基为E7，其咪唑环N 能与O2分子相互作用，使O2分子夹 在Fe和咪唑环中间的空间位阻区域。
Hb含4个血红素辅基，能结合4个O2。Hb中作为氧结合部位的空穴与 Mb中的极相似, 它们都有两个关键的His残基(E7和F8)和两个疏水残基 (Phe-CDl和Leu-F4)。
血红蛋白(Hb)的三维结构
四个氧的结合部位彼此保 持一定的距离 两个不同亚基间即α1β2 或α2β1间作用力大而α α或β β间作用力小.
血红蛋白的结构与功能
第四章蛋白质的共价结构
• 一级结构的全部内容包括： 多肽链数目、氨基酸组成、氨基酸顺序、连接方式、 二硫键的数目和位置、非氨基酸成分等
自1953年Sanger F.报道了牛胰岛素两条多肽链 的氨基酸序列以来，已有100，000多个不同蛋白质 的氨基酸序列被测定（简称蛋白质测序）。
蛋白质的一级结构研究
研究一级结构需要阐明的内容： • 1）蛋白质分子的多肽链数目。 • 2）每条肽链的末端残基种类。 • 3）每条肽链的氨基酸顺序。 • 4）链内或链间二硫键的配置等。
测定蛋白质的一级结构的主要意义： • 一级结构是研究高级结构的基础。 • 可以从分子水平阐明蛋白质的结构与功能的关系。 • 可以为生物进化理论提供依据。 • 可以为人工合成蛋白质提供参考顺序。
CH C
N
CH COO -
O
Peptide bond
* 两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸 缩合则形成三肽……
* 由二十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽 (oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的 肽称多肽(polypeptide)。
* 肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全， 被称为氨基酸残基(residue)。
R2 O
R3 O
H2N CH C HN CH C HN CH C
N端
氨基酸残基 氨基酸残基
肽链书写方式：N端→C端 肽链有链状、环状和分支状。
Rn O HN CH COH
C端
命名：根据氨基酸组成，由N端→C端命名
O
O
H3C CH C HN CH2 C HN CH COOH
NH2
CH2
CH H3C CH3
蛋白质的一级结构是指蛋 白质多肽链中氨基酸的排 列顺序，包括二硫键的位 置。其中最重要的是多肽 链的氨基酸顺序，它是蛋 白质生物功能的基础。
生物化学 第4章 蛋白质蛋白质三维结构
第四章蛋白质的三维结构稳定蛋白质三维结构的作用力一、多肽主链折叠的空间限制从理论上讲，一个多肽主链能有无限多种构象。
从理论上讲个多肽主链能有无限多种构象但是，只有一种或很少几种天然构象，且相当稳定。
但是只有种或很少几种天然构象且相当稳定因为：天然蛋白质主链上的单键并不能自由旋转1、肽链的二面角★只有α碳原子连接的两个键（C α—N 和C α-C ）是单键，能自由旋转。
★扭角:环绕C α—N 键旋转的角度为Φ,环绕C α—C 键旋转的角度称Ψ。
可旋转±180度，一般呈顺时针旋转。
旋转受H.O 基的限制多肽主链的构象可以用每个C 的对原子以及R 基的限制。
多肽主链的构象可以用每个a-C 的一对扭角来描述。
★当Φ(Ψ)旋转键两侧的主链呈顺式时，规定Φ(Ψ)=0°★从Cα沿键轴方向看，顺时针旋转的Φ(Ψ)角为正值，反之为负值。
2、拉氏构象图：可允许的Φ和Ψ值Φ和Ψ同时为0的构象实际不存在二面角（Φ、Ψ）所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中非键合原子间的接近有无阻碍。
个相邻肽单位中非键合原间的接有Cα上的R基的大小与带电性影响Φ和Ψ◆拉氏构象图：Ramachandran根据蛋白质中非键合原子间的最小接触距离（范德华距离），确定了哪些成对二面角（Φ、Ψ）所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的，哪些是不允许的，并且以Φ为横坐标，以Ψ为纵坐标，在坐标图上标出，该坐坐标以为纵坐标在坐标图上标出该坐标图称拉氏构象图。
⑴实线封闭区域一般允许区，非键合原子间的距离大于一般允许距离，此区域内任何二面角确定的构象都是允许的，且构象稳定。
的且构象稳定⑵虚线封闭区域是最大允许区，非键合原子间的距离介于最小允许距离和般允许距离之间，立体化学允许，但许距离和一般允许距离之间，立体化学允许，但构象不够稳定。
⑶虚线外区域是不允许区，该区域内任何二面角确定的肽链构象，都是不允许的，此构象中非键合原子间距离象都是不允许的此构象中非键合原子间距离小于最小允许距离，斥力大，构象极不稳定。
生物化学：第四章 蛋白质合成的调控(讲义)
2020/10/31
微生物与生化药学 杜军
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第四章第四节 蛋白质合成调控
Poly(A)对翻译的促进作用是需要PABP（poly(A) 结合蛋白）的存在，PAPB结合poly(A)最短的长 度为12 nt，当poly(A)缺乏PAPB的结合时， mRNA 3′端的裸露易招致降解。
AAAAAAAAAAAA PABP
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微生物与生化药学 杜军
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第四章第四节 蛋白质合成调控
（二）mRNA的稳定性对翻译水平的影响
在细胞质中所有的RNA都要受到降解控制 （degradation control）在控制中RNA降解的速率 （也称为RNA的转换率)是受到调节的；
mRNA分子的稳定性很不一致，有的mRNA的寿 命可延续好几个月，有的只有几分钟；
Lin-4调控翻译机制的模式图
3′非翻译区
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微生物与生化药学 杜军
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第四章第四节 蛋白质合成调控
Lin-4调控Lin-14mRNA翻译作用的示意图
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微生物与生化药学 杜军
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第四章第四节 蛋白质合成调控
引发基因沉默的microRNA (miRNA)
microRNA (miRNA) 是一类长度约为2024个核苷酸长度的具有调控基因表达功 能的非编码RNA。
• 由此可见，eIF4E、eIF2-GTP在转录起始过程中起到了关键 作用。
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微生物与生化药学 杜军
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第四章第四节 蛋白质合成调控
① eIF-4E
真核生物翻译起始的限速步骤
eIF-4E结合蛋白4E-BP抑制4E 与Cap结合，从而抑制翻译的 起始；
生化蛋白质复习笔记
第四章蛋白质化学蛋白质是生命的物质基础,存在于所有的细胞及细胞的所有部位。
所有的生命活动都离不开蛋白质。
第一节蛋白质的分子组成蛋白质结构复杂，它的结构单位——氨基酸很简单。
所有的蛋白质都是由20种氨基酸合成的，区别只是蛋白质分子中每一种氨基酸的含量及其连接关系各不相同。
一、一、氨基酸的结构氨基酸是由C、H、O、N等主要元素组成的含氨基的有机酸。
用于合成蛋白质的20种氨基酸称为标准氨基酸。
标准氨基酸都是α-氨基酸，它们有一个氨基和一个羧基结合在α-碳原子上，区别在于其R基团的结构、大小、电荷以及对氨基酸水溶性的影响。
在标准氨基酸中，除了甘氨酸之外，其他氨基酸的α-碳原子都结合了4个不同的原子或基团：羧基、氨基、R基团和一个氢原子(甘氨酸的R基团是一个氢原子)。
所以α-碳原子是手性碳原子，氨基酸是手性分子。
天然蛋白质中的氨基酸为L-构型,甘氨酸不含手性碳原子，但我们习惯上还是称它L-氨基酸。
苏氨酸、异亮氨酸各含两个手性碳原子。
其余标准氨基酸只含一个手性碳原子。
二、氨基酸的分类根据R基团的结构可以分为脂肪族、芳香族、杂环氨基酸；根据R基团的酸碱性可以分为酸性、碱性、中性氨基酸；根据人体内能否自己合成可以分为必需、非必需氨基酸；根据分解产物的进一步转化可以分为生糖、生酮、生糖兼生酮氨基酸；根据是否用于合成蛋白质(或有无遗传密码)可以分为标准(或编码)、非标准(或非编码)氨基酸。
(一)含非极性疏水R基团的氨基酸这类氨基酸的侧链是非极性疏水的。
其中包括丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、甲硫氨酸(蛋氨酸)、脯氨酸。
(二)含极性不带电荷R基团的氨基酸这类氨基酸包括丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、酪氨酸，其侧链具亲水性，可与水形成氢键(半胱氨酸除外)，所以与非极性氨基酸相比，较易溶于水。
(三)碱性氨基酸pH7.0时侧链带正电荷的氨基酸包括赖氨酸、精氨酸、组氨酸——含咪唑基。
(四)酸性氨基酸包括天冬氨酸、谷氨酸四、氨基酸的理化性质(一)两性电离与等电点所有的氨基酸都含有氨基，可以结合质子而带正电荷；又含有羧基，可以给出质子而带负电荷，氨基酸的这种电离特性称为两性电离。
蛋白质化学
第四章蛋白质化学一、选择题：（一）单选题1.关于蛋白质α螺旋的正确描述是：Ａ.蛋白质的二级结构是α螺旋Ｂ.每一个螺旋含个氨基酸Ｃ.螺距为Ｄ.α螺旋是左手螺旋Ｅ.氨基酸残基侧链的结构影响α螺旋的形成及稳定性2.选出非编码氨基酸.;Ｂ.胱氨酸;Ｃ.赖氨酸;Ｄ.缬氨酸;Ｅ.组氨酸;3.能在多肽链之间形成二硫键的氨基酸是Ａ.甘氨酸；Ｂ.天冬氨酸；Ｃ.酪氨酸；Ｄ.丙氨酸；Ｅ.半胱氨酸4.不出现于蛋白质中的氨基酸是：5.维系蛋白质分子中α螺旋的化学键是6.从组织提取液中沉淀蛋白质而又不使之变性的方法是加入A.硫酸铵C.氯化汞7.蛋白质变性是由于：A.氨基酸排列顺序的改变B.氨基酸组成的改变C.肽键的断裂D.蛋白质空间构象的破坏E.蛋白质的水解8.盐析法沉淀蛋白质的原理是A.中和电荷、破坏水化膜B.与蛋白质结合成不溶性蛋白盐C.降低蛋白质溶液的介电常数D.改变蛋白质溶液的等电点E.使蛋白质溶液的pH=pI9.根据元素组成的区别，从下列氨基酸中排除一种氨基酸：A.组氨酸B.色氨酸C.胱氨酸D.精氨酸E.脯氨酸E.维生素10一个蛋白质分子结构中含有二硫键，所以该分子结构中一定有：A.甲硫氨酸B.赖氨酸C.半胱氨酸D.色氨酸E.天冬氨酸11.蛋白质的哪种结构不会因氢键的改变而改变：A.一级结构B.二级结构C.三级结构D.四级结构E.以上都会12.种蛋白质Ａ和Ｂ，现经分析确知Ａ的等电点比Ｂ高，所以下面一种氨基酸在Ａ的含量可能比Ｂ多，它是：A.苯丙氨酸B.赖氨酸C.天冬氨酸D.甲硫氨酸E.谷氨酸13.只有氨基酸的水溶液中，下列哪种氨基酸的水溶液的pH值最低？A.精氨酸B.赖氨酸C.谷氨酸D.天冬酰胺E.色氨酸14.白质的主链构象属于：A.一级结构；B.二级结构；C.三级结构；D.四级结构；E.空间结构；不正确的是：A.破坏蛋白质的水化膜并中和其所带电荷可以导致蛋白质沉淀；B.变性并没有改变蛋白质的化学结构；C.盐析是用高浓度的盐沉淀水溶液中的蛋白质；D.有四级结构的蛋白质都有两条以上多肽链；E.蛋白质溶液的酸碱度越偏离其等电点越容易沉淀；（二）多选题：16.存在于蛋白质分子中，而无遗传密码的氨基酸有A.羟脯氨酸B.谷氨酰胺C.羟赖氨酸D.胱氨酸E.鸟氨酸17.含硫氨基酸包括A.甲硫氨酸C.组氨酸E.牛磺酸18.根据侧链R的结构可将氨基酸分为哪几类：A.脂肪族氨基酸B.酸性氨基酸C.芳香族氨基酸D.杂环族氨基酸E.碱性氨基酸19.关于α-螺旋结构的正确叙述是A.B.为右手螺旋结构C.两螺旋之间借二硫键维持其稳定D.氨基酸侧链R基团分布在螺旋外侧E.酸性氨基酸集中区域有利于螺旋形成20.蛋白质分子的亚基之间可能有哪些化学键？Ａ.二硫键Ｂ.氢键Ｃ.离子键Ｄ.疏水键Ｅ.范德华力；21.碱性氨基酸包括A.精氨酸B.组氨酸C.色氨酸D.赖氨酸E.谷氨酸22.破坏氢键将改变蛋白质哪些结构A.一级结构B.二级结构C.三级结构D.四级结构E.所有结构二、名词23.标准氨基酸24.氨基酸的等电点25.肽26.肽键27.肽链主链28.肽链的方向29.蛋白质的一级结构30.蛋白质的二级结构31.蛋白质的三级结构32.蛋白质的四级结构33.蛋白质的亚基34.蛋白质的变性35.蛋白质的等电点三、填空36.20种标准氨基酸根据侧链电离性分为三类，其中属于中性氨基酸有种，酸性氨基酸种，碱性氨基酸种。
4.蛋白质的化学修饰
选择蛋白质修 饰剂要考虑：
修饰反应要完成到什么程度； 对个别氨基酸残基是否专一； 在反应条件下，修饰反应有没有限度； 修饰后蛋白质的构象是否基本保持不变； 是否需要分离修饰后的衍生物； 反应是否需要可逆； 是否适合于建立快速、方便的分析方法。
O ENZ C O C NH2 + OH-
O
N C NH2 O
3.芳基化
三硝基苯磺酸（TNBS）与氨基作用，产生三硝基苯衍生物，反 应产物为黄色。 TNBS也能与巯基作用。
NO2
NO2 SO3H + NH2R pH﹥7
NO2
TNBS
NO2
NO2 NHR + SO3H +H+
NO2
（黄色）
（三）引入负电荷的修饰
（一）试剂的选择
选择试剂在很大程度上要依据修饰目的。
对氨基 的修饰
修饰所有氨基，而不修饰其它基团; 仅修饰α-氨基；
修饰暴露的或反应性高的氨基，以及 修饰有催化活性的氨基等。
修饰的部位和程度一般可用选择适当的试剂和反应条件 来控制。
如果修饰的目的是改变蛋白质的带电状况或溶解性， 必须选择能引入最大电荷量的试剂。
1.利用蛋白质分子中，某些基团的特殊活性蛋白质，特殊的空 间结构，能影响某些基团的活性
位置专一性：在蛋白质分子中特别活泼的基团，在适当条件下只是其本身 发生作用，而其它基团皆不作用。
2.选择不同的反应pH
蛋白质分子中各功能基的解离常数是不同的，所以控制不同的反应pH，也 就控制了各功能基的解离程度，从而有利于修饰的专一性。
生物化学：第四章 蛋白质
➢ 氨基酸用于饲料添加剂，主要是甲硫氨酸、赖氨酸。 ➢ 氨基酸及其衍生物与皮肤成分相似，有调节皮肤pH值和保护皮
肤的功能，现已广泛用以配制各种化妆品。 ➢ 聚谷氨酸因性质上接近角蛋白，被开发作为人造革的涂料，使
人造革具备天然皮革的特点。
酪氨酸
色氨酸
氨基酸的分类
——根据氨基酸R基侧链的极性
R基团带正电荷的氨基酸
赖氨酸
精氨酸
组氨酸
氨基酸的分类
——根据氨基酸R基侧链的极性
R基团带负电荷的氨基酸
天冬氨酸
谷氨酸
氨基酸的分类
根据生物体的需要，可将氨基酸分为
必需氨基酸 半必需氨基酸 非必需氨基酸
Lys Val Ile Leu phe Met
氨基酸的分类
根据氨基酸R基侧链的极性，可将氨基酸分为 疏水性氨基酸（非极性氨基酸）
Ala Val Ile Leu Pro Met phe Trp
亲水性氨基酸（极性氨基酸）
不带电荷的极性氨基酸 带正电荷的碱性氨基酸 带负电荷的酸性氨基酸
Ser Thr Tyr Asn Gln Cys Gly
Lys Arg His
K2
2
氨基酸的酸碱性质
➢ 2个概念：氨基酸的等电点 pI 氨基酸的可解离基团的pK值
➢ 以谷氨酸为例：
pI= ½ (pK1+pKR) = ½ (2.19+4.25) = 3.22
氨基酸的酸碱性质
➢ 氨基酸的每一功能基团可被酸碱所滴定，可根据氨基酸的 滴定曲线来推算pK值。
氨基酸的酸碱性质
结论：
➢ 高于等电点的任何pH值，氨基酸带有净负电荷，在电场中 将向正极移动。
生物化学判断题资料
第一章蛋白质化学1、蛋白质的变性是其构象发生变化的结果。
T2、蛋白质构象的改变是由于分子共价键的断裂所致。
F3、组成蛋白质的20种氨基酸分子中都含有不对称的α-碳原子。
F4、蛋白质分子的亚基就是蛋白质的构造域。
F5、组成蛋白质的氨基酸都能与茚三酮生成紫色物质。
F6、Pro不能维持α-螺旋，凡有Pro的部位肽链都发生弯转。
T7、利用盐浓度的不同可提高或降低蛋白质的溶解度。
T8、蛋白质都有一、二、三、四级构造。
F9、在肽键平面中，只有与α-碳原子连接的单键能够自由旋转。
T10、处于等电点状态时，氨基酸的溶解度最小。
T11、蛋白质的四级构造可认为是亚基的聚合体。
T12、蛋白质中的肽键可以自由旋转。
F第二章核酸化学1、脱氧核糖核苷中的糖环3’位没有羟基。
F2、假设双链DNA中的一条链碱基顺序为CTGGAC，那么另一条链的碱基顺序为GACCTG。
F3、在一样条件下测定种属A和种属B的T m值，假设种属A的DNA T m 值低于种属B，那么种属A的DNA比种属B含有更多的A-T碱基对。
T4、原核生物和真核生物的染色体均为DNA与组蛋白的复合体。
F5、核酸的紫外吸收与溶液的pH值无关。
F6、mRNA是细胞内种类最多，含量最丰富的RNA。
F7、基因表达的最终产物都是蛋白质。
F8、核酸变性或降解时，出现减色效应。
F9、酮式与烯醇式两种互变异构体碱基在细胞中同时存在。
T10、毫无例外，从构造基因中的DNA序列可以推出相应的蛋白质序列。
F11、目前为止发现的修饰核苷酸大多存在于tRNA中。
T12、核糖体不仅存在于细胞质中，也存在于线粒体和叶绿体中。
T13、核酸变性过程导致对580nm波长的光吸收增加。
F14、核酸分子中的含氮碱基都是嘌呤和嘧啶的衍生物。
T15、组成核酸的根本单位叫做核苷酸残基。
T16、RNA和DNA都易于被碱水解。
F17、核小体是DNA与组蛋白的复合物。
T第三章糖类化学1、单糖是多羟基醛或多羟基酮类。
4第四章 蛋白质的加工、运输与降解
2019/9/26
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HSP70 辅助肽链折叠
（HSP40）
（HSP70）
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2. 伴侣素Gro EL和Gro ES
伴侣素（chaperonin）是分子伴侣的另一家族， 如大肠杆菌的Gro EL和Gro ES（真核细胞中同 源物为HSP60和HSP10）等家族。
其主要作用是为非自发性折叠蛋白质提供能折 叠形成天然空间构象的微环境。
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二、分子伴侣
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自发完成 的，其折叠过程需要其他酶或蛋白质的辅助，这 些辅助性蛋白质可以指导新生肽链按特定方式正 确 折 叠 ， 它 们 被 称 为 分 子 伴 侣 （ molecular chaperone）。
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• 细胞内分子伴侣可分为两大类
医学分子生物学
第四章 蛋白质的加工、运输与降解
南华大学生物化学与分子生物学教研室
目录 CONTENT
• 新生肽链的折叠 • 蛋白质亚基的聚合与组装 • 蛋白质翻译后的修饰 • 蛋白质的运输和定位 • 细胞内蛋白质的降解
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新生多肽链不具备蛋白质的生物学活性，必须经过复杂 的加工过程才能转变为具有天然构象的功能蛋白质，这 一 加 工 过 程 称 为 翻 译 后 加 工 (post-translational processing)。
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四、新生肽链错误折叠所致的疾病
（一）朊病毒病——神经退行性疾病
Prion：一类不含核酸而仅由蛋白质构成的可自我复制 并具感染性的亚病毒因子。
“朊”——蛋白质的旧称
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生物化学(1)
第四章蛋白质化学第一节蛋白质的分子组成1、蛋白质的元素组成有哪些特点？已知生物样品含氮量怎样计算生物样品蛋白质含量？第二节蛋白质的分子结构1、蛋白质的分子结构包括哪些？2、蛋白质分子中氨基酸之间的连接方式是什么？何谓肽键？3、蛋白质多肽链的方向是怎样的？4、何谓蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构和四级结构？5、蛋白质二级结构有哪些基本形式？6、维系蛋白质各级结构的化学键分别是什么？第四节蛋白质的理化性质1、蛋白质的最大紫外吸收峰是多少?2、什么是蛋白质的等电点？当溶液PH小于、等于、大于PI时，蛋白质在溶液中分别带何种电荷？3、蛋白质在水溶液中的稳定因素是什么？4、蛋白质变性的实质是什么？蛋白质变性后理化性质有哪些改变？蛋白质变性的应用第五章核酸化学第一节核酸的分子组成1、核酸分为哪两大类？2、核酸的基本组成单位是什么？3、核苷酸的基本组成成分有哪些？第二节核酸的分子结构1、核酸分子中核苷酸的连接方式是什么？何谓核酸的一级结构？2、DNA双螺旋结构的要点有哪些？Chargaff法则有哪些？第三节核酸的理化性质6、何谓Tm？DNA分子中的G-C含量或A-T含量与Tm有何关系？7、何谓DNA变性？DNA变性的实质是什么？核酸变性后有什么特征？8、核酸的最大紫外吸收峰是多少?第六章酶第一节酶的分子组成与活性中心1、全酶的组成成分有哪些？各组成成分的作用是什么？2、何谓酶的活性中心？酶活性中心内有哪两种必需基团？第二节酶促反应的特点和机制1、酶与一般催化剂的不同点有哪些？2、酶具有高效性的机制是什么？第三节酶促反应动力学1、影响酶促反应速度的因素有哪些？2、何谓Km？有何意义？3、酶的抑制作用包括哪几类？4、磺胺类药物的作用机制？5、什么叫竞争性抑制作用及非竞争性抑制作用？动力学参数有何变化？各有什么主要特点？6、反竞争性抑制作用的动力学参数有何变化？7、高温及低温影响酶活性的机制分别是什么？8、激活剂的定义？唾液淀粉酶的非必需激活剂是什么？第四节酶的调节1、酶原的定义及其无活性的根本原因。
第四章蛋白质的物理化学性质
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•吉布斯自由能(Gibbs free energy,G):亦称吉布斯函数，它是定温定压下系统的状态函数。可以用 公式表示为：
G=H-TS=E+pV-TS 其中，T为绝对温度；S为体系的熵 注意:吉布斯自由能是体系的性质，它的大小只决定于体系的始态和终态，而及变化的途径无关 (即及可逆及否无关)。
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氢键对蛋白质天然结构的稳定作用只能来自于水-水氢键+链内氢键，和水-肽链氢键两种情况下的自由能之差。蛋 白质中有许多种氢键。
分类 弱氢键 中强氢键 强氢键
υOH/cm-1 >3200
2800~3100 700~2700
R（O…O）/nm >0.270
0.260~0.270 0.240~0.260
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二、热容量 热容量:指系统在某一过程中，温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。热容量的单位是J/K。 系统的热容量及状态的转变过程有关，及它所包含的物质的质量成正比，不同过程的热容量不同。 系统吸收的热量为正值，释放的热量为负值 使用微分扫描量热仪直接测定热容量变化
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三、van’t Hoff 焓 • Van’t Hoff 规则 ：荷兰科学家范特霍夫 提出, 温度每升高10 K, 反应速度增加2-4倍
实例 H2O(水、水合物) R—OH(醇、酚) R—COOH(羧酸) MH(RCOO)2(酸盐)
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氢键在蛋白折叠过程中的作用 杜克大学（Duke University）的化学家们通过改变蛋白质关键部位的单个原子，发现了相对作用力 较弱的氢键在使线形蛋白折叠成能发挥生物活性的最稳定结构中有重要作用
第4章蛋白质的化学第五节 蛋白质的理化性质
食品生物化学
二、蛋白质的两性解离和等电点
蛋白质和氨基酸一样，既能和酸作用又能和碱作用，是两 性 电 解 质 。 分 子 中 ， 除 氨 基 末 端 的 α-NH2 和 羧 基 末 端 的 αCOOH，肽链内多种氨基酸残基的R侧链还有许多可离子化基 团，如－NH3、－COOH、－OH等。在一定的pH条件下，这 些基团解离而使蛋白质分子带电荷。其解离过程和带电状态取 决于溶液的pH。当某一pH条件时，蛋白质解离成阳、阴离子 的数量相等，净电荷为零，此时溶液的pH称为蛋白质等电点。 等电点时蛋白质以兼性离子状态存在。
NH2 P
COO-
蛋白质的阴离子
三、蛋白质的溶解性
蛋白质在低盐溶液中溶解度较大，在高盐溶液中溶解度下 降。前者称为盐溶，后者称为盐析。当盐溶液较低时，蛋白质 颗粒上吸附盐离子，使蛋白质颗粒带有同种电荷而相互排斥， 并加强与水分子的作用，溶解度增加。
食品生物化学
在高盐溶液中，盐不仅与水的亲合性很强，而且又是强电 解质。一方面从蛋白质中夺取水分，破坏蛋白质表面的水膜； 另一方面，由于盐离子浓度比较高，可以大量中和蛋白质颗粒 上的电荷，破坏了蛋白质胶体的稳定性，出现沉淀。
食品生物化学
第四章 蛋白质的化学
• 第一节 概述 • 第二节 蛋白质的化学组成 • 第三节 氨基酸的化学 • 第四节 蛋白质的结构 • 第五节 蛋白质的理化性质 • 第六节 蛋白质的分类 • 第七节 食物中的蛋白质 • 第八节 食品加工储藏对蛋白质的影响
食品生物化学
学习目标
1．掌握常见氨基酸的种类、结构/重要的性质以及常见氨 基酸名称和符号。
食品生物化学
五、蛋白质的呈色反应
1．双缩脲反应 尿素在加热时，两分子尿素缩合生成双缩脲并放出一分子 氨。双缩脲在碱性溶液中能与硫酸铜反应产生紫红色络合物。 蛋白质分子中含有许多与双缩脲结构相似的肽键，因此蛋白质 分子与碱性铜溶液中的铜离子形成紫红色络合物的反应，称为 双缩脲反应。碱性铜溶液称为双缩脲试剂。该反应可用于蛋白 质和多肽的定性、定量测定，也可用于蛋白质水解程度的测定。
生物化学知识点与题目 第四章 蛋白质化学
第四章蛋白质化学知识点：一、氨基酸蛋白质的生物学功能氨基酸：酸水解：破坏全部色氨酸以及部分含羟基氨基酸。
碱水解：所有氨基酸产生外消旋。
氨基酸的分类：非极性氨基酸（8种）：Ala、V al、Leu、Ile、Pro、Met、Phe、Trp；极性氨基酸（12种）：带正电荷氨基酸Lys、Arg、His；带负电荷氨基酸Asp和Glu；不带电荷氨基酸Ser、Thr、Tyr、Asn、Gln、Cys、Gly。
非蛋白质氨基酸：氨基酸的酸碱性质：氨基酸的等电点，氨基酸的可解离基团的pK值，pI的概念及计算，高于等电点的任何pH值，氨基酸带有净负电荷，在电场中将向正极移动。
氨基酸的光吸收性：芳香族侧链有紫外吸收，280nm，氨基酸的化学反应：α-氨基酸与水合茚三酮试剂共热，可发生反应，生成蓝紫化合物。
茚三酮与脯氨酸和羟脯氨酸反应则生成黄色化合物。
二、结构与性质肽：基本概念；肽键；肽；氨基酸残基；谷胱甘肽；肽键不能自由转动，具有部分双键性质；肽平面蛋白质的分子结构：一级结构，N-末端分析，异硫氰酸苯酯法；C-末端分析，肼解法蛋白质的二级结构：是指蛋白质分子中多肽链骨架的折叠方式，包括α螺旋、β折叠和β转角等。
超二级结构：超二级结构是指二级结构的基本结构单位（α螺旋、β折叠等）相互聚集，形成有规律的二级结构的聚集体。
结构域：蛋白质的三级结构：蛋白质的三级结构指多肽链中所有氨基酸残基的空间关系，其具有二级结构或结构域。
球状蛋白质分子的三级结构特点：大多数非极性侧链（疏水基团）总是埋藏在分子内部，形成疏水核；大多数极性侧链（亲水基团），总是暴露在分子表面，形成一些亲水区。
蛋白质的四级结构：蛋白质的四级结构是由两条或两条以上各自独立具有三级结构的多肽链（亚基）通过次级键相互缔合而成的蛋白质结构。
变构蛋白、变构效应；血红蛋白氧合曲线。
维持蛋白质分子构象的化学键：氢键，疏水键，范德华力，盐键，二硫键等三、蛋白质的分子结构与功能的关系蛋白质的分子结构与功能的关系：一级结构决定高级结构，核糖核酸酶的可逆变性；变性、复性、镰刀型红细胞贫血症的生化机理；四、蛋白质的性质及分离纯化胶体性质：双电层，水化层；1. 透析；2. 盐析；3. 凝胶过滤；酸碱性质：1. 等电点沉淀；2. 离子交换层析；3. 电泳蛋白质的变性：蛋白质变性后，二、三级以上的高级结构发生改变或破坏，但共价键不变，一级结构没有破坏。
第4章 蛋白质
将H原子靠近自己，观察CAR的走向，逆时 针（左转）为L型，顺时针（右转）为D型。 D：dextro 右 C：carboxyl group ; 拉丁语中 L： levo 左 A：amino group ;
R：residue ;
A L型
C R
R A
C D型
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• 天然pr中的aa均为L-型； • 两型aa的生理功能不同。
抗 体
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6、激素作用：
胰岛素等
7、接受和传递信息的受体：
受体蛋白
8、控制细胞生长、分化：
生长因子、阻遏蛋白
9、毒蛋白：
植物、微生物、昆虫所分泌
10、许多蛋白在凝血作用、通透作用、 营养作用、记忆活动等方面起重要作用。
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二、蛋白质的含量与分布
动物性食品：肌肉、皮、骨骼、血液、乳 和蛋中； 植物性食品：籽实和块根、块茎； 在微生物中也含有丰富的蛋白质 一般食物蛋白质含量:肉类(包括鱼类)为10 %～30%；乳类为1.5%～3.8%；蛋类为11%～ 14%；干豆类20%～49.8%，坚果类(核桃仁、 榛子仁等)为15%～26%；谷类果实6%～10%， 薯类约为2%～3%。
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一、蛋白质的生物学功能
（一）组织、细胞中主要蛋白质的功能 1、催化作用 • 几乎所有的酶都是蛋白质
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2、生物体的结构成分
膜 蛋 白
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3、运输和储存
血红蛋白在血中输送氧 肌红蛋白在肌肉中输送氧
•膜蛋白起运输作用
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4、在协调运动中的作用中
动物的肌肉收缩、细菌的鞭毛运动神经传 导
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5、在识别、防御免疫保护作用
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1．氨基酸的连接方式——肽键
• 肽键(peptide bond)：为1个氨基酸的α氨基和另一氨基酸的α-羧基之间脱水后 形成的共价键，即酰胺键。 • 此为蛋白质中氨基酸连接的基本方式。
生物化学名解问答题
生物化学提纲及答案一.名词解释第四章蛋白质化学8、肽键：在蛋白质分子内，一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基缩合形成的化学键。
9、肽：氨基酸通过肽链连接构成的分子。
11、蛋白质的一级结构：蛋白质分子内氨基酸的排列顺序和二硫键的位置。
12、蛋白质的二级结构：蛋白质多肽链主链的局部构象，不涉及侧链的空间排布。
16、蛋白质的亚基：有些蛋白质有几条甚至几十条肽链构成，肽链之间没有共价键连接，每一条肽链都形成相对独立的三级结构，成为该蛋白质的一个亚基。
17、蛋白质的四级结构：多亚基蛋白的亚基按特定的空间排布结合在一起，构成该蛋白质的四级结构。
23、分子病：由基因突变造成的蛋白质结构或合成量异常而导致的疾病。
25、蛋白质的等电点：蛋白质是两性电解质，其解离状态受溶液的PH值影响。
在某一PH值下，蛋白质的净电荷为零，该PH值称为蛋白质的等电点。
29、盐析：蛋白质沉淀技术之一，即在蛋白质溶液中加入大量的中性盐会破坏其胶体溶液稳定性而使其沉淀。
第五章核酸化学6、ATP：即5’—三磷酸腺苷，是生物体内最重要的高能化合物。
11、反密码子：tRNA反密码子环上的一个三碱基序列，在蛋白质合成过程中识别密码子。
12、核糖体：由rRNA与蛋白质构成的超分子复合体，是合成蛋白质的机器。
14、DNA变性：双链DNA解旋、解链，形成无规线团，从而发生性质改变。
*16、增色效应：单链DNA的紫外吸收比双链DNA高40%，所以DNA变性导致其紫外吸收增加，称为增色效应。
*17、减色效应：复性导致变性DNA恢复天然构象时，其紫外吸收减少，称为减色效应。
18、解链温度：使DNA变性解链达到50%时的温度。
第六章酶3、全酶：脱辅基酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物。
4、辅酶：酶的一类辅助因子，与脱辅基酶蛋白结合不牢固，可以用透析或超滤的方法除去。
5、酶的辅基：酶的一类辅助因子，与脱辅基酶蛋白结合牢固，不能用透析或超滤的方法除去9、酶的必需基团：酶蛋白所含的基团并不都与酶活性有关，其中那些与酶活性密切相关的基团称为酶的必需集团。
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二 蛋白质的水解
❖1、酸水解： （6M,HCl 或 4M H2SO4 ） 优点：不起消旋作用
缺点：色氨酸被破坏，羟基 氨基酸部分分解， 酰胺基水解。 ❖2、碱水解（5MNaOH ）
• 优点：色氨酸稳定 缺点：多数氨基酸遭到不同程度的破坏，产生 混合物(引起消旋)，精氨酸脱氨
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• 3、酶水解： 缺点：持续时间较长，部份水解。 优点：不产生消旋，也不破坏氨基酸
• 酶法主要用于部分水解,常用的酶有胰蛋白酶\胰 凝乳蛋白质、胃蛋白酶等。蛋白质完全水解需几 种酶的作用。
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三. 蛋白质的基本结构单位－氨基酸
（清华P10华中P75） （一）.氨基酸的结构:
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2、根据组成分类： (华中P71)
① 单纯蛋白质（简单蛋白质）：仅含α-氨基酸， 根据其理化性质（溶解性质），可进一步分类：
• a 清蛋白(白蛋白）:溶于水 • b 球蛋白：微溶于水而溶于稀中性盐溶液 • c 谷蛋白：不溶于水、醇及中性盐溶液，但溶
于稀酸、稀碱 • d 醇溶谷蛋白：不溶于水，溶于70-80%的乙醇 • e 精蛋白和组蛋白：溶于水及酸性液，呈碱性 • f 硬蛋白：不溶于水、盐、稀酸、稀碱溶液
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三、蛋白质的生物学功能 (华中P72)
• 1 酶（生物催化作用） • 2 生物体组成成分（生物有机体的结构物质） • 3 运输（物质的转运和储存作用）。 • 4 干扰素、抗体（免疫保护作用）。 • 5 激素（代谢调节作用）。 • 6 运动（运动和支持作用） 。 • 7 遗传信息的控制（生长、繁殖、遗传、变异作用）。 • 8 细胞膜的通透性（生物膜的组成成分）。 • 9 结缔组织的主要成分（保护结缔组织的作用） • 10 高等动物的记忆、识别机构。
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3、根据功能分类： (华中P72)
①功能蛋白（活性蛋白）：包括在生命过 程中一切有活性的蛋白质及其前体。如 ：酶、激素蛋白质、运输蛋白质、储存 蛋白质、保护或防御蛋白质、受体蛋白 质、毒蛋白、控制生长和分化的蛋白质 以及膜蛋白等。
②结构蛋白（非活性蛋白）：对生物体起 保护或支持作用。如：硬蛋白（胶原蛋 白、角蛋白、弹性蛋白、丝心蛋白）
COOH H2N—Cα—H
R
不带电形式
COO+H3N—Cα—H
R
两性离子形式
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二、蛋白质的分类：(华中 P71)
• 1、根据分子的形状： (P71) • ① 球状蛋白(globular protein) ：分子似
球形，较易溶解，如：血液的血红蛋白 、血清蛋白 • ② 纤维蛋白(fibrous protein) ：形状似纤 维，不溶于水，如：指甲、羽毛中的角 蛋白和蚕丝中的丝蛋白
……………
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举例说明蛋白质的生物学意义
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1、生物有机体的结构物质
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2、酶（生物催化作用）：某些蛋白质是酶， 催化生物界体内的代谢反应。
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3、调节蛋白 （代谢调节作用）: 激素调节生物体内的物质 代谢，而许多激素就属于 蛋白质 如：促甲状腺激素是糖蛋 白，能促进甲状腺的发育 和分泌而影响全身代谢； 如：胰岛素调节糖代谢, 能降低血液中葡萄糖的含 量,胰岛素是分子量最小 的蛋白质，疾病的发生是 代谢发生偏差
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➢② 结合蛋白：
➢除含有α-氨基酸外还含有糖、脂类、核酸、磷酸以及 色素等其他成分 ▪a 核蛋白(nucleoprotein)：辅基是核酸 ▪b 色蛋白(chromoprotein)：辅基是色素 ▪c 糖蛋白（glycoprotein) ：辅基为糖或糖的衍生物 ▪d 脂蛋白(lipoprotein)：与脂类结合的蛋白质 ▪e 磷蛋白(phosphoprotein)：磷酸基通过酯键与蛋白质 中的丝氨酸或苏氨酸残基连相连。 ▪f 金属蛋白(metalloprotein):与金属结合
第四章
蛋白质化学
Chemistry of Protein
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第一节
蛋白质概述、分类与生物学功能
一 蛋白质的定义 二 蛋白质的分类 三 蛋白质的生物学功能 四 蛋白质构象和蛋白质结构的组织层次
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一、蛋白质的定义：(华中P71)
❖许多α-氨基酸按一定的序列通过酰 胺键（肽键）缩合而成的，具稳定构 象并具有一定生物功能的大分子。
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4. 防御蛋白（免疫保护作用）：
高等动物的免疫反应是有机体的一种防御机 能，免疫反应主要是通过蛋白质来实现的。
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• 5、转运蛋白（物质的转运作用）：
某些蛋白质具有运输功能，他们携带小分子从 一处到另一处，如：血红蛋白、膜转运蛋白。
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• 6.营养和存储蛋白
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第二节 蛋白质分子的组成成分
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华中P74
一 蛋白质的元素组成 P华中74
❖ 1.组成: 碳 50-55%、氢 6-8%、氧 19-24%、 氮13-19%、硫 0-4%。
❖ 2.各种蛋白质含氮量：平均为16% 。 1g氮的存在，蛋白质含量为100/16＝6.25
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9. 受体蛋白（信息传递作用）：
起接受和传递信息作用的受体也是蛋白。如：接受各 种激素的受体蛋白。接受外界刺激的感觉蛋白。（视 质红质，味觉蛋白。）
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乙酰胆碱受体蛋白
乙酰胆碱酯酶破坏 掉多余乙酰胆碱
• 10、其它
• 北极鱼抗冻蛋白、蛇毒、蜂毒的溶血蛋 白。、海洋生物如贝类分泌的一类胶质 蛋白，能将贝壳牢固粘在岩石或其它硬 表面上。
• 卵清蛋白和牛奶中的酪蛋白是提供氨基酸存 储蛋白。
• 在某些植物、细菌及动物组织中发现的铁蛋 白可以贮存铁。
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7.收缩和运动蛋白:
某些蛋白质赋予细胞和器官收缩能力可使其改变 形状和运动。 如：肌肉、微管、鞭毛、微. 结构蛋白 （支持作用）：
• 某些蛋白质建造和 维持生物体的结构、 细胞骨架。如：角 蛋白、胶原蛋白。