生物化学笔记汇总

生物化学知识总结

第一章

第一节蛋白质的分子组成

一、蛋白质的元素组成

主要有C、H、0、N、S o

各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16% o

二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸

蛋白质在酸、碱或蛋白酶的作用下，最终水解为游离氨基酸（ami no acid ），即蛋白质组成单体

或构件分子。存在于自然界中的氨基酸有300余种，但合成蛋白质的氨基酸仅20种（称编码氨

基酸）。

（一）氨基酸的结构通式

组成蛋白质的20种氨基酸有共同的结构特点：

1 •氨基连接在a - C上，属于a -氨基酸（脯氨酸为a -亚氨基酸）。

2. R是側链，除甘氨酸外都含手性C，有D-型和L-型两种立体异构体。天然蛋白质中的氨基酸

都是L-型。

（二）氨基酸的分类

1•按R基的化学结构分为脂肪族、芳香族、杂环、杂环亚氨基酸四类。

2•按R基的极性和在中性溶液的解离状态分为非极性氨基酸、极性不带电荷、极性带负电荷或带正电荷的四类。

带有非极性R （烃基、甲硫基、吲哚环等，共9种）：甘（Gly）、丙（人。）、缬（Vai）、亮（Leu）、异亮（lie）、苯丙（Phe）、甲硫（Met）、脯（Pro）、色（Trp）

带有不可解离的极性R （羟基、巯基、酰胺基等，共6种）：丝（Ser）、苏（Thr）、天胺（Asn ）、

谷胺（Gin）、酪（Tyr）、半（Cys）

带有可解离的极性R基（共5种）：天（Asp）、谷（Glu ）、赖（Lys ）、精（Arg ）、组（His ），前两个为酸性氨基酸，后三个是碱性氨基酸。

（三）氨基酸的重要理化性质

1 .一般物理性质

a -氨基酸为无色晶体，熔点一般在200 0C以上。各种氨基酸在水中的溶解度差别很大（酪

氨酸不溶于水）。一般溶解于稀酸或稀碱，但不能溶解于有机溶剂，通常酒精能把氨基酸从其溶液中沉淀析岀。

芳香族氨基酸（Tyr、Trp、Phe）有共轭双键，在近紫外区有光吸收能力，Tyr、Trp的吸收

峰在280nm，Phe在265 nm。由于大多数蛋白质含Tyr、Trp残基，所以测定蛋白质溶液280nm 的光吸收值，是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法。

2 .两性解离和等电点（isoelectric point, pl ）

氨基酸在水溶液或晶体状态时以两性离子的形式存在，既可作为酸，又可作为碱起作用，是两性

电解质，其解离度与溶液的pH有关。

在某一pH的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势和程度相等，成为兼性离子，呈

电中性，

此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点。

3 •氨基酸的化学反应

氨基酸的化学反应是其基团的特征性反应。

（1）茚三酮反应

所有具有自由a -氨基的氨基酸与过量茚三酮共热形成蓝紫色化合物。

（2）与2，4-二硝基氟苯（DNFB ）的反应

三、肽（peptide）

1 •肽键与肽链

一个氨基酸的a -羧基和另一个氨基酸的 a -氨基脱水形成的酰胺键称为肽键。多肽链的方向

性是从N末端指向C末端。

肽分子中不完整的氨基酸称为氨基酸残基。肽按其序列从N端到C端命名。一般10肽以下

属寡肽，10肽以上为多肽。

2. 生物活性肽

谷胱甘肽（glutathione , GSH）

是由Glu、Cys、Gly组成的一种三肽，又叫丫-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸（含丫-肽键）。

第二节蛋白质的分子结构

一、蛋白质的一级结构（primary structure ）

蛋白质一级结构是空间结构和特异生物学功能的基础。

二、蛋白质的二级结构（secondary structure ）

蛋白质的二级结构是指其分子中主链原子的局部空间排列，是主链构象（不包括侧链R基团）。

两种主链原子的局部空间排列的分子模型（ a -螺旋）和（B -折叠）。

1 .肽单位肽键及其两端的a -C共6个原子处于同一平面上，组成了肽单位（所在的平面称肽键平面）。

肽键C—N键长为0.132nm，比相邻的单键（0.147nm ）短，而较C=N双键（0.128nm ）长，有部分双键的性质，不能自由旋转。肽键平面上各原子呈顺反异构关系，肽键平面上的0、H以及2个a -碳原子为反式构型（transconfiguration ）。

2. a -螺旋

a -螺旋是肽键平面通过 a -碳原子的相对旋转形成的一种紧密螺旋盘绕，是有周期的一种主

链构象。其特点是：

② 螺旋每转一圈上升 3.6个氨基酸残基，螺距约0.54nm

②相邻的螺圈之间形成链内氢键，氢键的取向几乎与中心轴平行。

③螺旋的走向绝大部分是右手螺旋，残基侧链伸向外侧。R基团的大小、荷电状态及形状均对a -螺旋的形成及稳定有影响。

3. B -折叠

①相邻肽键平面间折叠成110度角，呈锯齿状。

②两个以上具B -折叠的肽链或同一肽链内不同肽段相互平行排列，形成 B -折叠片层，其稳定

因素是肽链间的氢键。

③逆向平行的片层结构比顺向平行的稳定。

a -螺旋和B -折叠是蛋白质二级结构的主要形式。

4. B -转角

5. 不规卷曲

6. 超二级结构和结构域

三、蛋白质的三级结构（tertiary structure ）

指一条多肽链中所有原子的整体排布，包括主链和侧链。维系三级结构的作用力主要是次级

键（疏水相互作用、静电力、氢键等）。在序列中相隔较远的氨基酸疏水侧链相互靠近，结合蛋白质的辅基往往镶嵌其内，形成功能活性部位，而亲水基团则在外，这也是球状蛋白质易溶于水

的原因。