蛋白质化学

1 蛋白质化学

一、名词解释

1、氨基酸的等电点(pI)：在某一pH 的溶液中，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性。此时溶液的pH 值称为该氨基酸的等电点。

2、a-螺旋：多肽链沿长轴方向通过氢键向上盘曲所形成的右手螺旋结构称为α-螺旋。

3、b-折叠：两段以上折叠成锯齿状的多肽链通过氢键相连而并行成较伸层的片状结构。

4、分子病：由于基因突变导致蛋白质一级结构发生变异，使蛋白质的生物学功能减退或丧失，甚至造成生理功能的变化而引起的疾病。

5、电泳：蛋白质在溶液中解离成带电颗粒，在电场中可以向电荷相反的电极移动，这种现象称为电泳。

6、变构效应：又称变构效应，是指寡聚蛋白与配基结合，改变蛋白质构象，导致蛋白质生物活性改变的现象.

7、盐析：在蛋白质溶液中加入高浓度的中性盐，可有效地破坏蛋白质颗粒的水化层。同时又中和了蛋白质表面的电荷，从而使蛋白质颗粒集聚而生成沉淀，这种现象称为盐析（salting out ）。

8、分段盐析：不同蛋白质析出时需要的盐浓度不同，调节盐浓度以使混合蛋白质溶液中的几种蛋白质分段析出，这种方法称为分段盐析。

9、盐溶：在蛋白质溶液中加入少量中性盐使蛋白质溶解度增加的现象。

二、填空

1、不同蛋白质的含（N ）量颇为相近，平均含量为（16）%。

2、在蛋白质分子中，一个氨基酸的α碳原子上的（羧基）与另一个氨基酸α碳原子上的（氨基）脱去一分子水形成的键叫（肽键），它是蛋白质分子中的基本结构键。

3、蛋白质颗粒表面的（水化层）和（电荷）是蛋白质亲水胶体稳定的两个因素。

4、赖氨酸带三个可解离基团,它们Pk 分别为,,,其等电点为（）。 <碱性氨基酸；PI=

()R k p k p '+'22

1> 5、氨基酸的结构通式为（ ）。

6、组成蛋白质分子的碱性氨基酸有（赖氨酸）、（精氨酸）和（组氨酸）。酸性氨基酸有（天冬氨酸）和（谷氨酸）。

7、氨基酸在等电点时，主要以（兼性或偶极）离子形式存在，在pH>pI 的溶液中，大部分以（阴）离子形式存在，在pH

8、脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生（黄）色的物质，而其它氨基酸与茚三酮反应产生（紫）色的物质。

9、通常可用紫外分光光度法测定蛋白质的含量，这是因为蛋白质分子中的（色氨酸）、（络氨酸）和（苯丙氨酸）三种氨基酸的共轭双键有紫外吸收能力。

10、蛋白质之所以出现各种内容丰富的构象是因为（C-C α）键和（N-C α）键能有不同程度的转动。

11、Pauling 等人提出的蛋白质α-螺旋模型，每圈螺旋包含（）个氨基酸残基，高度为（）。每个氨基酸残基沿轴上升（），并沿轴旋转（100）度。

12、一般来说，球状蛋白质的（疏水）性氨基酸侧链位于分子内部，（亲水）性氨基酸侧链位于分子表面。

13、两条相当伸展的肽链(或同一条肽链的两个伸展的片段)之间形成氢键的结构单元称为（β折叠）。

14、维持蛋白质构象的化学键有（氢键）、（范德华力）、（疏水作用）、（盐键）、（二硫键）和（配位键）。

15、血红蛋白(Hb)与氧结合的过程呈现（协同）效应，是通过Hb 的（别构效应）现象实现的。

16、蛋白质的二级结构有（α螺旋）、（β折叠）、（β转角）和（无规则卷曲）等几种基本类型。

17、破坏a-螺旋结构的氨基酸是（甘氨酸）和（脯氨酸）。

18、蛋白质二级结构和三级结构之间还存在（超二级结构）和（结构域）两种组合体。

19、（脯氨酸）不是α-氨基酸，它经常改变肽链折叠的方式。

三、单项选择题

1、在寡聚蛋白质中，亚基间的立体排布、相互作用以及接触部位间的空间结构称之谓( )

A 、三级结构

B 、缔合现象

C 、四级结构

D 、变构现象

2、形成稳定的肽链空间结构，非常重要的一点是肽键中的四个原子以及和它相邻的两个α-碳原子处于( )

A 、不断绕动状态

B 、可以相对自由旋转

C 、同一平面

D 、随不同外界环境而变化的状态

3、肽链中的肽键是：( ) A 、顺式结构 B 、顺式和反式共存 C 、反式结构

4、维持蛋白质二级结构稳定的主要因素是：( ) A 、静电作用力 B 、氢键 C 、疏水键 D 、范德华作用力

5、蛋白质变性是由于（ ）

A 、一级结构改变

B 、空间构象破坏

C 、辅基脱落

D 、蛋白质水解

6、必需氨基酸是对（ ）而言的。 A 、植物 B 、动物 C 、动物和植物 D 、人和动物

7、天然蛋白质中含有的20种氨基酸的结构（ ）

A、全部是L－型

B、全部是D型

C、部分是L－型，部分是D－型

D、除甘氨酸外都是L－型

8、天然蛋白质中不存在的氨基酸是（）

A、半胱氨酸

B、瓜氨酸

C、丝氨酸

D、蛋氨酸

9、当蛋白质处于等电点时，可使蛋白质分子的（）

A、稳定性增加

B、表面净电荷不变

C、表面净电荷增加

D、溶解度最小

10、蛋白质分子中-S-S-断裂的方法是（）

A、加尿素

B、透析法

C、加过甲酸

D、加重金属盐

11、下列含有两个羧基的氨基酸是：（）

A、组氨酸

B、赖氨酸

C、甘氨酸

D、天冬氨酸

E、色氨酸

12、含有Ala（丙），Asp，Lys，Cys的混合液，其pI依次分别为（－），（－），（＋），（－），在pH9环境中电泳分离这四种氨基酸，自正极开始，电泳区带的顺序是：（）

A、Ala，Cys，Lys，Asp

B、Asp，Cys，Ala，Lys

C、Lys，Ala，Cys，Asp

D、Cys，Lys，Ala，Asp

E、Asp，Ala，Lys，Cys

13、关于蛋白质分子三级结构的描述，其中错误的是：（）

A、天然蛋白质分子均有的这种结构

B、具有三级结构的多肽链都具有生物学活性

C、三级结构的稳定性主要是次级键维系

D、亲水基团聚集在三级结构的表面

E、决定盘曲折叠的因素是氨基酸残基

14、典型的α-螺旋是（） A、 B、310C、 D、

15、每分子血红蛋白可结合氧的分子数为（） A、1 B、2 C、3 D、4 E、6

16、血红蛋白的氧合曲线呈（）

A、双曲线

B、抛物线

C、S形曲线

D、直线

E、钟罩形

17、SDS凝胶电泳测定蛋白质的相对分子质量是根据各种蛋白质（）

A、在一定pH条件下所带净电荷的不同

B、分子大小不同

C、分子极性不同

D、溶解度不同

E、以上说法都不对

18、蛋白质一级结构与功能关系的特点是（）

A、相同氨基酸组成的蛋白质，功能一定相同。

B、一级结构相近的蛋白质，其功能类似性越大。

C、一级结构中任何氨基酸的改变，其生物活性即消失。不同生物来源的同种蛋白质，其一级结构相同

D、不同生物来源的同种蛋白质，其一级结构相同。

E、以上都不对。

19、“分子病”首先是蛋白质什么基础层次结构的改变（）

A、一级

B、二级

C、超二级

D、三级

E、四级

20、注射时用70%的酒精消毒是使细菌蛋白质（）

A、变性

B、变构

C、沉淀

D、电离

E、溶解

21、可使蛋白质低温沉淀而不引起变性的方法是加（）

A、Pb2+

B、Hg2+

C、三氯醋酸

D、生物碱试剂

E、有机溶剂

四、是非题

1、一氨基一羧基氨基酸的pI接近中性，因为-COOH和-NH+3的解离度相等。－

<一氨基一羧基氨基酸为中性氨基酸，其等电点为中性或接近中性，但氨基和羧基的解离度，即PK值不同>

2、构型的改变必须有旧的共价健的破坏和新的共价键的形成，而构象的改变则不发生此变化。＋

3、生物体内只有蛋白质才含有氨基酸。－

4、所有的蛋白质都具有一、二、三、四级结构。－

5、镰刀型红细胞贫血病是一种先天遗传性的分子病，其病因是由于正常血红蛋白分子中的一个谷氨酸残基被缬氨酸残基所置换。＋

6、在蛋白质分子中，只有一种连接氨基酸残基的共价键，即肽键。－ <二硫键等>

7、天然氨基酸都有一个不对称α-碳原子。－<除甘氨酸>

8、蛋白质的变性是其立体结构的破坏，因此常涉及肽键的断裂。－

9、一个化合物如能和茚三酮反应生成紫色，说明这化合物是氨基酸、肽或蛋白质。－

<茚三酮还能和氨以及其他氨基化合物反应生成紫色>

10、双缩脲反应是肽和蛋白质特有的反应，所以二肽也有双缩脲反应。－

11、大多数蛋白质的主要带电基团是由它N-末端的氨基和C-末端的羧基组成。－

12、蛋白质的亚基(或称亚单位)和肽链是同义的。－<亚基是肽链，但肽链不一定是亚基>

13、血红蛋白与肌红蛋白均为氧载体，前者是一个典型的别构(或变构)蛋白，因而与氧结合过程中呈现协同效应，而后者却不是。＋

14、等电点不是蛋白质的特征参数。＋ <不含任何盐的纯水中的等离子点>

15、溶液的pH可以影响氨基酸的等电点。－<等电点是氨基酸所带净电荷为零时溶液的pH值，溶液pH并不影响>

16、蛋白质分子的亚基与结构域是同义词。－

<亚基：是指一条多肽链或以共价键连接在一起的几条多肽链组成的蛋白质分子的最小共价结构单位

结构域：是指较大的球状蛋白质分子中，多肽链往往形成几个紧密的球状构象，彼此分开，以松散的肽链相连，此球状构象就是结构域。>

五、问答题

1、什么是构型和构象它们有何区别

构型（configuration）：一个有机分子中各个原子特有的固定的空间排列。这种排列不经过共价键的断裂和重新形成是不会改变的。构型的改变往往使分子的光学活性发生变化。

构象（conformation）：指一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子旋转所产生的原子的空间排布。一种构象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新形成。构象改变不会改变分子的光学活性。

2、简述蛋白质的a-螺旋和b-折叠。

答：a-螺旋：当某一段肽链中所有的Cα的扭角分别相等时，则这一段肽链的主链就会围绕一个中心轴形成规则的螺旋构象。每一圈含有个氨基酸残基，沿螺旋轴方向上升。相邻的螺圈之间形成链内氢键。

b-折叠：一种肽链相当伸展的结构，由两条或多条多肽链侧向聚集，通过相邻肽链主链上的N-H与C＝O之间有规则的氢键，形成的。分为平行式和反平行式。

3、维系蛋白质结构的化学键有哪些它们分别在哪一级结构中起作用

答：1、维系蛋白质结构的化学键有哪些它们分别在哪一级结构中起作用（6分）

稳定蛋白质三维结构的作用力主要是一些所谓弱的相互作用或称非共价键或次级键，包括氢键、范德华力、疏水作用和盐键（离子键），此外还有共价二硫键、酯键和配位键。

维系蛋白质分子的一级结构：肽键、二硫键

维系蛋白质分子的二级结构：氢键

维系蛋白质分子的三级结构：疏水作用、氢键、范德华力、盐键

维系蛋白质分子的四级结构：范德华力、盐键

4、试述蛋白质结构与功能的关系。

答：蛋白质一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序。因为蛋白质分子肽链的排列顺序包含了自动形成复杂的三维结构（即正确的空间构象）所需要的全部信息，所以一级结构决定其高级结构。

蛋白质的空间结构是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链走向。蛋白质的空间结构决定蛋白质的功能。空间结构与蛋白质各自的功能是相适应的。

5、扼要解释为什么大多数球状蛋白质在溶液中具有下列性质。

(1)在低pH时沉淀。

(2)当离子强度从零逐渐增加时，其溶解度开始增加，然后下降，最后出现沉淀。

(3)在一定的离子强度下，达到等电点pH值时，表现出最小的溶解度。

(4)加热时沉淀。

答：①低pH值时，羧基质子化，这样蛋白质分子带有大量的净正电荷，分子内正电荷相斥使许多蛋白质变性，并随着蛋白质分子内部疏水基团向外暴露使蛋白质溶解度降低，因而产生沉淀。

②加入少量盐时，对稳定带电基团有利，增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐离子浓度的增加，盐离子夺取了与蛋白质结合的水分子，降低了蛋白质的水合程度，使蛋白质水化层破坏，而使蛋白质沉淀。

③蛋白质在等电时以偶极离子的形式存在，其总净电荷为零，蛋白质颗粒在溶液中因为没有相同电荷间的相互排斥，所以最不稳定，溶解度最小，极易形成沉淀析出。

④加热时，蛋白质变性，二、三级结构发生改变或破坏，致使蛋白质分子表面的结构发生变化，亲水基团相对减少，原来埋藏在分子内部的疏水基团大量暴露在分子表面，结构蛋白质颗粒失去水化层，极易引起分子间相互聚集而产生沉淀。

6、通过下面信息确定一个蛋白的亚基组成：

凝胶层析确定分子质量：200kDa

SDS－PAGE确定分子质量：100kDa

加巯基乙醇的SDS－PAGE确定分子质量：40kDa和60kDa。

答：凝胶过滤分离的蛋白质是处在未变性的状态，如果被测定的蛋白质的分子形状是相同的或者是相似的，所测定的分子量应该是较准确的。SDS-PAGE测定蛋白质的分子量只是根据它们的大小。但这种方法能破坏寡聚蛋白质亚基间的非共价作用力，使亚基解离。在这种情况下，所测定的是亚基的分子量。如果有2-巯基乙醇存在，则能破坏肽链内或肽链间的二硫键。在这种情况下进行SDS-PAGE，所测定的分子量是亚基的分子量（如果亚基间没有二硫键）或者是肽链的分子量（如果亚基是由二硫键连接的几个肽链组成）。根据题中给出的信息，该蛋白质的分子量是200kD，由两个大小相同的亚基（100kD）组成，每个亚基由两条肽链（40kD和60kD）借二硫键连接而成。

7、1、氨基酸的侧链对多肽或蛋白质的结构和生物学功能非常重要。用三字母和单字母缩写形式列出其侧链为如下要求的氨基酸：

（a）含有一个羟基。

（b）含有一个氨基。

（c）含有一个具有芳香族性质的基团。

（d）含有分支的脂肪族烃链。

（e）含有硫。

答:（a）Ser（S）, Thr（T）,Tyr（Y）

（b）Asn（N）, Gln（Q），Arg（R），Lys（K）

（c）Phe（F）, Trp（W）, Tyr（Y）,

（d）Ile（I）, Leu（L）, Val（V）

（e）Cys（C）, Met（M）

8、胃液（pH＝）的胃蛋白酶的等电点约为1，远比其它蛋白质低。试问等电点如此低的胃蛋白酶必须存在有大量的什么样的官能团什么样的氨基酸才能提供这样的基团

答：－COO－; Asp, Glu