蛋白质化学重点内容

蛋白质化学重点内容

Chapter 0：

蛋白质有哪些主要功能

蛋白质是细胞的主要成分，是生命活动的主要承担者。蛋白质的主要功能有：1酶的催化作用，如myosin具有ATPase的作用；2结构与机械支持：细胞骨架微丝微管中间纤维是有蛋白质组成的，使细胞具有一定的性状和结构；3.运输：很多小分子和离子是有专一蛋白质来运输的，血红蛋白和离子通道；4保护与防御：免疫球蛋白，抗冻蛋白等；5.生长和分化的控制：胰岛素，阻遏蛋白，转录因子等；6.神经冲动的产生和传递：乙酰胆碱传递神经冲动；

7.信号转导：生长因子，G蛋白；8.贮存：铁蛋白贮存铁，肌红蛋白储存氧气；9.电子传递：线粒体的呼吸链和叶绿体的光合链上的电子传递体；10其它：甜蛋白可做糖的替代品。

Chapter 1：

蛋白质的分类方式

按组成分类：简单蛋白：仅由氨基酸组成的蛋白质

结合蛋白：由氨基酸和非蛋白组分以共价结合或者非共价形式结合的蛋白，非蛋白组分包括糖类，脂类，核酸及辅助因子

按分子形状和溶解性分类：球状蛋白（大多数可溶性蛋白属于球蛋白），纤维状蛋白（通常不溶于水或稀盐酸），膜蛋白（不溶于水但溶于去污剂）

按功能分类：活性蛋白：酶，激素蛋白，受体蛋白等

非活性蛋白：胶原蛋白，弹性蛋白，丝心蛋白

按二级结构单元排列方式：全α域，全β域，交替α/β域，非交替α+β域，不规则小蛋白

按二级结构对球形蛋白(或结构域)划分的五种类型

蛋白质一级结构的比较

蛋白质一级结构指氨基酸在肽链中的排列顺序，是蛋白质内的共价结构。（蛋白质的共价结构包括肽链的数目，末端氨基酸残基组成，氨基酸排列顺序及二硫键位置等）不同种属来源的同一蛋白质的比较：亲缘关系相近的种属中，同源蛋白的一级结构有更大的相似性；功能相似的蛋白质比较：功能越相近的蛋白质，结构上同源性越高；功能相差较远的蛋白质一级结构的同源性越低。

蛋白质二级结构有哪些类型

二级结构：指多肽链主链有规律的折叠和盘绕，是多肽链主链局部的空间排列。维系二级结构的主要作用力是氢键。主要包括螺旋结构（α-螺旋[3.613-螺旋]，310-螺旋，π-螺旋）、β-折叠（β-折叠股，β-折叠片，β突起）、回折（β-转角，γ-转角）和β-发夹，Ω-环，无规则卷曲等类型。

什么是拉氏构象图？

-角蛋白的结构特点

仅有α螺旋的简单重复，含大量疏水残基，链间由二硫键连接，有很好的伸缩性能

丝心蛋白的结构特点

由反平行β折叠片以平行的方式堆积成多层结构，Gly位于折叠片平面的一侧，Ser和Ala等都在平面的另一侧，链间主要以氢键连接，层间主要靠范德华力维系。具有很高的抗张强度，具有柔软性，不能拉伸。

胶原蛋白一级结构和高级结构的特点

胶原蛋白以胶原纤维的形式存在，胶原纤维的基本结构单位是原胶原分子，每个原胶原分子有三条α链组成的三股螺旋结构，一个原胶原分子的N-末端区和一个相邻的原胶原分子的C-末端区之间形成交联键，链间靠H-键和范德华力维系，胶原纤维通过分子内和分子间的交联得到进一步增强和稳定。一级结构多遵循（Gly-X-Y）n，X多为Pro，Y多为Hyp或Hly。有较好的弹性和抗张强度。

什么是两可肽？

蛋白质中一些有可能形成α螺旋和β折叠两种不同形式二级结构的肽段称为两可肽。

影响蛋白质二级结构改变的因素

pH：能改变肽链的二级结构；温度：一些极端的变性条件能使蛋白质的肽链完全松散；溶剂：蛋白质在不同的溶剂体系中规则二级结构的含量可发生明显的改变。

多肽链主链的空间限制是哪两个方面？

肽平面；二面角

形成蛋白质结构域的意义

在球形蛋白分子中，多肽链常形成几个紧密的球形区域，彼此分开，以松散的肽链相连接，这些球形区域称为结构域。各结构域分别折叠其动力学上更有利；结构域自身紧密装配，结构域之间的柔性连接使每个结构域间可以作较大幅度的相对运动；多个结构域形成的间隙部位往往是蛋白质的功能部位，结构域的相互作用有利于蛋白质分子产生别构效应。

蛋白质三级结构折叠的规律主要有哪些？

什么是二硫键异构酶和肽基脯氨酰异构酶？

二硫键异构酶（PDI）催化新生蛋白质形成正确配对的二硫键，在加速折叠中间体二硫键改组中起重要作用；肽基脯氨酰异构酶（PPI）催化肽链中X-Pro肽键由顺式变为反式的酶，脯氨酰异构化是体外许多蛋白质折叠的限速步骤。

Chapter 2：

1.蛋白质溶液的浓缩方法及原理

2.凝胶过滤柱层析测定蛋白质分子量的原理

3.离子交换柱层析的原理

离子交换柱层析是利用离子交换剂（具有离子交换性能的物质）作固定相，利用它和流动相中的离子能进行可逆的交换性质来分离离子型化合物的层析方法。带电荷少亲和力小的先被洗脱下来，带电荷量多，亲和力大的后被洗脱。根据活性能能基团带电荷性质不同可以分为阳离子交换剂（带负电荷，与阳离子交换）；

阴离子交换剂（带正电荷，与阴子离交换）

4.固定化金属螯合亲和层析（Immobilized Metal-chelate Affinity Chromatography，

IMAC）纯化His-tagged蛋白质的原理

金属螯合层析：利用固定相偶联的配基─亚胺基二乙酸（IDA)与二价金属离子发生螯合作用，该金属离子又与蛋白质分子中的某些含有巯基或咪唑基的氨基酸结合。利用这种特性进行层析分离的方法，称为金属螯合层析。

金属螯合层析用途很广，尤其是分离某些重组蛋白的末端带有组氨酸标签的生物大分子极为有利。

利用His Tag标签进行亲和层析：

a. 构建表达载体，使目的基因带上His Tag标签

b. 表达带有His Tag标签的目的蛋白

c. 用Ni Sepharose HP（GE Healthcare ）等介质亲和纯化目标蛋白Chapter 3

1.测定蛋白质三维结构时，X-射线晶体衍射技术与NMR技术各有哪些优点和局限？

X-射线晶体衍射的优越性：

技术比较成熟

?能够达到非常高的分辨率, 1埃

?占已知结构的80%以上,目前所有重要的蛋白几乎都是X射线方法解出的

?几乎没有分子量的限制, 200万以上

?晶体含约40%-60%水,基本上可视为自然状态下的结构,如酶晶体有活力

?收集数据快,可以全自动化

?可以长出膜蛋白晶体

核磁共振（NMR）在生物大分子上应用优越性：

?不需要结晶；

?蛋白质三维结构测定,原子分辨率下的结构与功能研究；

?动态结构:溶液中,研究分子柔性与运动性及其它分子相互作用,测出一系列比较稳定的结构；

?复合物结构测定,分子识别；

?膜蛋白结构,已成功地用于菌视紫质及有机溶剂中细菌F1F0－ATP酶的F0膜功能

区的C单元的结构解析。

核磁共振（NMR）的缺点：

必须同位素标记；数据处理复杂；目前最大MW 30KD, 260个残基；

要求蛋白没有聚合，而且折叠良好，蛋白浓度高，量大，比较稳定；

没有X-线衍射的分辨率高, 核磁谱仪非常昂贵。

2.气象扩散法培养蛋白质晶体的原理

蛋白质晶体与其他化合物晶体的形成类似，是在饱和溶液中慢慢产生的。蛋白质晶体的培养，通常是利用气相扩散法（VDM）的原理来达成；也就是将含有高浓度的蛋白质（10-50 mg/ml）溶液加入适当的溶剂，慢慢降低蛋白质的溶解度，使其接近自发性的沉淀状态时，蛋白质分子将在整齐的堆栈下形成晶体。

3.蛋白质翻译后修饰有哪些方式？

化学修饰：乙酰化（乙酰化酶催化乙酰基转移到蛋白质特定位点上的过程），磷酸化（通过蛋白磷酸化激酶将ATP的磷酸基团转移到蛋白质特定位点上的过程），糖基化（低聚糖以糖苷的形式与蛋白上特定的氨基酸残基共价结合的过程），泛素化（被泛素标记的蛋白质能被蛋白酶识别并降解），膜蛋白末端或其附近加上长的脂链基团。

4.什么是分子伴侣蛋白？

分子伴侣是能结合尚未完全折叠或尚未完全组装的多肽链结合防止其错误折叠，帮助其形成正确的空间结构的蛋白质，进化上具有保守型，大多具有ATPaes活性，如Hsp70。

5.什么是固有无结构蛋白质？

固有无结构蛋白质IUP：基本没有特定二级结构，纯粹是无规卷曲，结构松散但仍具有活性。