生物化学总结

一生物化学概述

（一）生物化学研究的基本内容

1 静态生物化学：蛋白质，核酸，酶

2 动态生物化学：生物氧化，三大代谢

3 信息代谢：DNA的复制，RNA的转录，蛋白质的生物合成

（二）生物化学的发展简史

课本P2-3

二蛋白质化学

（一）蛋白质的概念及生物学意义

1 肽键连接生物大分子（一定结构和功能）

2 意义：结构成分、催化、运输、储存、运动、免疫、调节、遗传、其他

（二）氨基酸

1 氨基酸的基本结构和性质

●COOH

NH3+ C H

R

●性质

a)两性解离：

H+ H+

H2N—CH2—COO- H3N+—CH2—COO- H3N+—CH2—COOH

OH- OH-

阴性离子（R-）兼性离子（R+-）阳性离子（R+）PH>PI PH=PI PH

公式：中性氨基酸：

酸性氨基酸：

碱性氨基酸：

b)光学性质：

20种氨基酸都不吸收可见光，但是（）、（）、（）在近紫外光区有光吸收，因为它们的R 基团含有（）。蛋白质由于含有这些氨基酸，一般最大光吸收在（）处，因此可利用（）测定蛋白质的含量。

c)化学性质：

•茚三酮反应：弱酸性、加热

脯氨酸、羟脯氨酸：黄色

其他氨基酸、有游离α-氨基的肽：蓝紫色

•2，4-二硝基氟苯反应（Sanger反应）：弱碱性、暗处、室温或40℃

aa的α-氨基与DNPB反应：黄色的DNP-AA

•异硫氰酸苯脂反应（Edman反应）：弱碱性、40℃

aa的α-氨基与PITC反应：PTC-AA

成酰胺：氨基酸酯+氨——氨基酸酰胺

脱羧：

2 根据R基团极性对20种蛋白质氨基酸的分类及三字符缩写

非极性aa：Ala Phe Leu Ile Val Met Trp Pro -------------------------蛋白质疏水核心酸性aa（带负电）：Asp Glu

极性aa：碱性aa（带正电）：Lys Arg His 蛋白质表面

非解离aa（不带电）：Gly Ser Thr Cys Tyr Asn Gln

酶的活性中心：His、Ser

（三）蛋白质的结构和功能

1 肽的概念和理化性质

概念：氨基酸肽键连接

蛋白质：肽链较长，通常在50个AA以上.

如胰岛素51AA，目前发现的最大蛋白质是肌巨蛋白（titin）,Mr约3000kDa,相当

于34350AA，但大多数蛋白质通常为300-500AA。

多肽：肽链长度在20-50AA之间.

如胰高血糖素（29AA）,促肾上腺皮质激素（ACTH,39AA）；但是界限也很难划分。

寡肽：肽链长度在20个AA以下.

如徐缓激肽（9AA），具有强的血管扩张作用；脑啡肽（5AA），除镇痛外，尚有调节体温、心血管、呼吸等功能；二肽和三肽已具有活性，

如天冬酰苯丙氨酸甲酯（2AA）具甜味；精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸（RGD），抗粘着的能力。

一些单个氨基酸也具有重要功能，如甘氨酸，谷氨酸作为神经递质。

•每种肽有其晶体，熔点很高。

•酸碱性质：游离末端α-NH2、游离末端α-COOH、侧链上可解离基团。

•肽等电点计算方法：以及在溶液中所带电荷的判断方法与AA一致，但复杂。

•肽的化学反应：茚三酮反应、Sanger反应、Edman反应；还可发生双缩脲反应。

双缩脲反应：双缩脲(NH2-CO-NH-CO-NH2)在（碱性）溶液中可与（铜）离子产生（紫红色）的络合物。多肽或蛋白质中有多个肽键,也能与铜离子发生双缩脲反应，游离氨基酸无此反应。

2 蛋白质的初级结构

蛋白质的一级结构指蛋白质多肽连中AA的排列顺序，包括二硫键的位置。主要由（肽键）维系。

（实验题）N端：Sanger法（2、4-二硝基氟苯反应）、DNS法（丹磺酰氯末端分析法）、苯异硫氰酸酯法(Edman reaction) 、氨肽酶法

C端：肼解法、还原法、羧肽酶法

3 蛋白质的高级结构（二级结构、超二级结构和结构域、三级结构、四级结构）

二级结构：指多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及侧链的位置。主要由（氢键）维系α-螺旋（与DNA比较）

A.几乎都是（右手）螺旋。

B. 每圈（3.6）个氨基酸残基，高度（0.54）nm。

C. 每个残基绕轴旋转100°，沿轴上升（0.15）nm。

D. 氨基酸残基侧链R基向外。

E. 相邻螺圈之间形成链内氢链，氢键的取向几乎与中心轴平行。

F. 肽键上C=O与它前面（N端）（第三个）残基上的N-H间形成氢键。

C、R基较小，且不带电荷的氨基酸利于α-螺旋的形成。如多聚Ala，在pH7的水溶液中自发卷曲成α-螺旋。

D、Pro中止α-螺旋)

β-折叠

两个或多个几乎完全伸展的肽链平行排列；

相邻肽链间通过N–H 与C=O 形成规则的氢键，α-C位于折叠顶点；

相邻β折叠层之间的距离约为（0.35）nm；

相邻残基的R 基团向着相反的方向；

平行式（parallel）和反平行式（antiparallel）两种

β-转角

肽链出现的180°回折

A. 4个连续的氨基酸残基组成

B. 主链骨架180°折叠

C. 第一个氨基酸残基的C=O与（第四个）氨基酸残基的N-H形成氢键。

D. 多数由亲水氨基酸残基组成（特别是Gly、Pro）

E. 主要存在于球状蛋白分子的表面

无规卷曲

指无一定规律的松散盘曲的肽链结构。酶的功能部位常包含此构象。

超二级结构

指蛋白质中相邻的二级结构单位（α-螺旋或β-折叠或β-转角）组合在一起，形成有规则的、在空间上能够辨认的二级结构组合体。

基本类型：αα、βαβ、βββ

结构域

指多肽链在二级结构或超二级结构的基础上，进一步卷曲、折叠形成几个相对独立、近似球形的三维实体。

约含100-200个AA残基，组织层次位于超二级结构和三级结构之间。

三级结构

是指多肽链在二级结构、超二级结构、结构域的基础上，进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。主要由（各种非共价键）和（疏水键）维系，（二硫键）也很重要。

氢键

范德华力:分子间及基团间作用力

离子键（盐键）

二硫键:二硫键不指导多肽链的折叠，但三级结构形成后，二硫键可稳定构象。

疏水键（疏水相互作用）:在水介质中球状蛋白质的折叠总是倾向于把疏水残基埋藏在分子的内部。这一现象称为疏水相互作用。

疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用，它是使蛋白质多肽链进行折叠的主要驱动力。

四级结构

多个具有三级结构的（亚基），通过非共价键聚集形成的特定构象。

一般情况下，具有四级结构的蛋白质含有的肽链不会太多，故称这类蛋白质为寡聚蛋白。

实质：蛋白质的四级结构实际上研究亚基之间的相互作用、空间排布及亚基接触部位的空间布局。

蛋白质四级结构中，亚基之间的作用力主要包括：各种非共价键和疏水键（最重要）。

！注意：不包括二硫键！

4 蛋白质的结构和功能的关系

推断预测

氨基酸序列（一级结构）空间结构（高级结构）功能