最新安庆一中理科试验班生物竞赛讲义

安庆一中理科试验班生物竞赛讲义

专题2 生物化学

第3章蛋白质及其代谢

第1节蛋白质

一、氨基酸：

（一）结构：脯氨酸除外。

1.天然蛋白质中存在的氨基酸都是α-氨基酸；

2.除甘氨酸外，天然蛋白质中存在的氨基酸都是L-α-氨基酸。

（二）分类：

1.据R基团化学结构分类：

脂肪族+芳香族+杂环族。

➢脂肪族氨基酸据R基团化学结构分类：

（1）1氨基1羧基（中性氨基酸）：Gly，Ala，Val，Leu，Ile；

（2）1氨基2羧基（酸性氨基酸）：Asp，Glu；

（3）2氨基1羧基（碱性氨基酸）：Lys，Arg；

（4）含羟基：Ser，Thr；

（5）含酰胺基：Asn，Gln；

（6）含硫：Cys，Met。

2.据R基团极性分类：

非极性氨基酸（8种）+不带电荷极性氨基酸（7种）+带正电荷极性氨基酸（3种）+带负电荷极性氨基酸（2种）。

3.据营养学分类：必需氨基酸+半必需氨基酸+非必需氨基酸。

（三）氨基酸的性质：

1.旋光性：甘氨酸除外。

2.氨基酸的紫外吸收：

➢20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区（＜220nm）均有光吸收。在近紫外区（220-300nm）只有R基团含有苯环共轭双键的酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有光吸收。

➢利用紫外光法可以测定氨基酸的含量。

3.重要化学反应：

（1）α-氨基、α-羧基共同参与的

反应：

①成肽反应；

②与茚三酮的反应：

【注意】

a.脯氨酸、羟脯氨酸与茚三酮反应生成黄色物质。

b.此反应用于定性、定量鉴定氨基酸。

（2）α-氨基参与的反应：

①与亚硝酸反应产生氮气：

【注意】α-氨基可与亚硝酸反应产

生氮气，在标准条件下测定氮气体积，即可计算出氨基酸的量。

➢凯氏定氮法：测定蛋白质含量的经典方法。

②与2，4-二硝基氟苯的反应：

【注意】鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸。

③与苯异硫氰酸酯（PITC）的反应：Edman反应。

【注意】鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸；由于此反应能够不断重复循环，将肽链N-末端氨基酸残基逐一进行标记和解离，所以是测定蛋白质氨基酸序列的最基本、最有效的手段，蛋白质测序仪就是该反应原

理设计的。

（3） -羧基参与的反应：

➢成盐和成酯反应。

（4）侧链R基团参与的反应。

4.氨基酸的酸碱性质：

（1）氨基酸的两性解离：

➢氨基酸在晶体或水中主要以兼性离子存在。

①氨基酸是一类两性电解质，它既起酸（质子供体）的作用，又起碱（质子受体）的作用：

②中性氨基酸的解离（以Gly为例）：

【注意】K1和K2分别为-COOH和-+NH3的解离常数。

（2）氨基酸的等电点：

①概念：调节溶液pH值，使氨基酸处于兼性离子状态，此时氨基酸所带正负电荷数相等，即净电荷为0，在电场中既不向阳极又不向阴极移动，这时溶液的pH值即为氨基酸的等电点（pI）。

②公式：

a.中性氨基酸：pI=（pK1+pK2）/2；

b.酸性氨基酸：pI=（pK1+pK R）/2；

c.碱性氨基酸：pI=（pK2+pK R）/2。

【注意】

➢氨基酸的等电点：

➢各种氨基酸的等电点不同，当溶液的pH=pI时，净电荷为0；当溶液的pH＜pI时，氨基酸主要为正离子；当溶液的pH＞pI时，氨基酸主要为负离子。在一定pH范围内，pH离pI越远，氨基酸所带静电荷越大。

➢氨基酸在等电点时，溶解度最小，最易沉淀，利用这一性质可以分离制备各种氨基酸；亦可通过电泳法、离子交换层析法进行分离。

（四）分离：

1.纸层析：最简单的液-液分配层析，采用滤纸作为支持物。

2.离子交换层析：一种用离子交换树脂作为支持物的层析法。

➢氨基酸的洗脱顺序：酸性氨基酸、中性氨基酸、碱性氨基酸。

➢目前具有全自动的氨基酸分析仪。

【例题】2008年预赛

计算天冬氨酸的pI值。它的pK1值2.09，pK2值为3.86，pK3值为9.82。（） A．5.26 B．2.98 C．5.96 D．6.84

【例题】2010年预赛

能出现在蛋白质分子中的下列氨基酸，哪一种没有遗传密码？（）

A．酪氨酸 B．苯丙氨酸 C．异亮氨酸 D．羟赖氨酸

【例题】2010年联赛

1.在氨基酸的分类中，下面哪一个氨基酸属于芳香族氨基酸？（）（1分） A．丙氨酸 B．丝氨酸 C．色氨酸 D．亮氨酸

2.蛋白质的肽键是以下列哪一种方式形成的？（）（1分）

A．α-氨基与α-羧基缩合而成 B．α-氨基与β-羧基缩合而成

C．β-氨基与α-羧基缩合而成 D．β-氨基与β-羧基缩合而成

二、蛋白质：

（一）结构：

1.一级结构：

【肽键】

（1）C-N键具有部分双键性质；

（2）肽键一般为反式构型。

【例题】2009年联赛

下图示部分多肽链的结构，1、2、3、4所标的4个化学键中的哪些键不能如右图所示那样旋转？（）

A．1 B．2 C．3 D．4

【维持蛋白质构象的作用力】

➢主要是较弱

的相互作

用，即非共

价键或次级

键。

a.盐键（离子键）；

b.氢键；

c.疏水键；

d.范德华力；

e.二硫键

2.二级结构：指多肽链本身绕曲折叠成有规律的结构或构

象。这种结构是以肽链内或肽链间的氢键来维持的。

（1）α-螺旋：多肽链中氨基酸残基以100°的角度围绕螺旋

轴心盘旋上升（每个残基沿轴上升0.15nm），每3.6个残基

就旋转一圈，螺距为

0.54nm，螺旋直径

0.5nm；右手旋转；多肽链内的氢键由肽链中一个肽键的-CO

的氧原子与第四个肽键的-NH的氢原子组成，每个氢键所形

成的环内共有13个原子，这种螺旋称为3.613-螺旋。

【影响α-螺旋形成的因素】

①R基的电荷性质：同种电荷可产生静电斥力。

➢pH=7，多聚Lys R基带正电荷，破坏α-螺旋的形成。

②R基的大小：R基大，空间位阻大。

➢多聚Ile、Val、Leu，由于R基大，阻碍α-螺旋的形成。