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蛋白质总结范文 蛋白质总结07102101吕彦科蛋白质的氨基酸组成(3.2)所有不同的蛋白质均是由20种常见氨基酸形成的聚合物，这20种常见氨基酸均是由基因编码区的密码子所编码。 许多氨基酸具有衍生氨基酸，这些氨基酸是常见氨基酸形成蛋白质后经酶类修饰而得到的。 1、常见氨基酸结构含有一个中心-碳原子，并与一个羧基、一个氨基和一个氢原子共价结合。 并且还与一个特殊的化学基团相连，该基团以R代表。 在生理状态下-氨基是质子化的并以铵离子形式存在；羧基是非质子化的或以羧酸形式存在。 2、侧链决定-氨基酸的化学性质和结构 （1）含有烷基侧链的氨基酸有甘氨酸（glycine）、丙氨酸(alanine)、缬氨酸(valine)、亮氨酸(leucine)和异亮氨酸(isoleucine)。 甘氨酸结构最简单，无旋光异构体，其R=H；丙氨酸含有甲基侧链；缬氨酸的R为异丙基。 亮氨酸和异亮氨酸是结构上的同分异构体，均含有一异丁基侧链。 在亮氨酸种其异丁基侧链连于碳原子，异亮氨酸侧链连于碳原子。 （2）芳香族氨基酸有苯丙氨酸（phenylalanine）、酪氨酸(tyrosine)和色氨酸（tryptophan）。 苯丙氨酸侧链为苯环；酪氨酸含有一个酚基；色氨酸含有一杂环结构吲哚。 这些氨基酸，方向集团均通过甲基碳原子连接在碳原子上。 （3）含硫氨基酸有半胱氨酸(cysteine)和甲硫氨酸(methionine)。 半胱氨酸的侧链基团是硫甲基；甲硫氨酸的侧链基团是甲基乙烷基硫醚。 （4）含有羟基的氨基酸是丝氨酸(serine)和苏氨酸(threonine)。 丝氨酸的侧链是羟甲基，苏氨酸的乙醇分子连于-碳原子上形成亚醇。 （5）杂环氨基酸有脯氨酸(proline)，脯氨酸是一种特别的氨基酸，其侧链包含-氨基，该氨基是亚氨基，-氮原子通过两个共价键与碳原子相连。 -氨基氮位于五元环内，这限制了脯氨酸内-N-C-键周围的旋转自由度，因而限制了脯氨酸参与一些特殊的多肽链空间结构。 （6）二羧基一氨基酸(dicarboxylic-monoamino acid)，在其侧链上含有一个羧基。 在天冬氨酸(aspertate)，羧基与-碳原子相隔一个甲基碳原子。 在谷氨酸种两个甲基碳原子讲羧基与-碳原子分隔。 在生理pH状态下，这些羧基是非质子化的并带负电。 （7）二碱基一羧基酸(dibasic-monocarboxylic acid)赖氨酸（lysine）、精氨酸(arginine)和组氨酸(histidine)。 这些氨基酸的侧链含有一个或两个氮原子，通过与一个质子相连发挥碱基的作用。 赖氨酸的侧链是N-丁基氨；精氨酸的侧链含有胍基，通过三个甲基碳原子与-碳原子相连。 在生理pH下，胍基和氨基均是质子化的并带正电。 组氨酸的侧链含有一个无缘杂环咪唑基团。 水中咪唑基团的pKa接近6.0，因此生理溶液中的组氨酸侧链上含有相对较高浓度的酸性及碱性咪唑基团。 （8）氨甲酰有谷氨酰胺(glutamine)和天冬酰胺(asparagine)，二者分别是谷氨酸和天冬氨酸侧链羧基氨基化后形成的结构类似物，它们的氨基侧链不能被质子化，在生理pH下不带电荷。 简明分类（P124） 1、脂肪族氨基酸 （1）中性氨基酸甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸 （2）含羟基或硫氨基酸丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸 （3）酸性氨基酸及其酰胺天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺 （4）碱性氨基酸赖氨酸、精氨酸 2、芳香族氨基酸苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸 3、杂环组氨基酸组氨酸、脯氨酸非极性R基氨基酸Ala,Val,Lue,Ile,Pro,Phe,Trp,Met带正电R基氨基酸Lys,Arg,His不带电荷的极性R基氨基酸Gly,Ser,Thr,Cys,Tyr,Asn,Gln不带电荷的R基氨基酸Asp,Glu氨基酸的不对称性常见氨基酸有四个置换基团(R,H,COO-,NH3+)共价连于-碳原子上。 一个碳原子有四个不同置换基团的四面体构型是不对称的，并存在两种不同的形式。 除甘氨酸（R=H）外，其它氨基酸都有旋光异构体。 氨基酸的酸碱性质（P130）: 1、氨基酸在结晶状态或在接近中性的溶液中，是以兼性离子的形式存在的。 是一种内盐。 2、氨基酸是一种两性电解质，完全质子化的时候可以看成是多元酸，侧链不解离的中性氨基酸可以看成是二元酸，酸性氨基酸和碱性氨基酸可视为三元酸。 3、Handerson-Hasselbalch方程pH=pKa+lg(质子受体/质子供体) 4、氨基酸处于静电荷为零的兼性离子状态时，溶液的pH值叫做等电点PI。 处于PI的氨基酸溶解度最小。 侧链R基不解离的中性氨基酸pI=1/2(pKa1+pKa2) 5、20种基本氨基酸，除组氨酸外，在生理pH下都没有明显的缓冲容量，因为pKa值都不在pH7附近。 6、pHpI，氨基酸（蛋白质）带负电，pH 氨基酸化学性质蛋白质的水解 （1）酸水解常用4mol/L硫酸或6mol/L盐酸。 优点是不引起消旋作用，得到的是L-氨基酸。 缺点是色氨酸被完全破坏，羟基氨基酸有一部分被分解，天冬酰胺和谷氨酰胺的酰胺基被水解下来。 （2）碱水解用5mol/L氢氧化钠。 多数氨基酸被破坏，产生消旋现象，所得产物有D-和L-氨基酸。 色氨酸稳定。 （3）酶水解不产生消旋，不破坏氨基酸。 需多种酶协同作用。 氨基酸的化学反应（P135） 1、-氨基参加的反应与亚硝酸反应与酰化试剂反应烃基化反应形成西佛碱反应脱氨基反应 2、-羧基参加的反应成盐和成脂反应成酰氯反应脱羧基反应叠氮反应 3、-氨基和-羧基共同参加的反应与茚三酮反应成肽反应 4、侧链氨基参加的反应苯羟基咪唑基巯基甲硫基氨基酸的光学活性和光谱性质（P143） 1、生物体中分离出的氨基酸都属L-型 2、20种常见氨基酸在可见光区没有光吸收，在红外区又光吸收。 只有芳香族氨基酸在远紫外区有光吸收。 氨基酸混合物的分离（P148） 1、分配柱层析 2、纸层析 3、薄层层析 4、离子交换层析 5、气液层析 6、高效液相层析蛋白质功能(P161) (1)催化 (2)调节 (3)转运 (4)贮存 (5)运动 (6)结构成分 (7)支架作用 (8)防御和进攻 (9)异常功能氨基酸聚合形成多肽(P163)一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基通过去掉一分子的水形成了一个共价的肽键，这一过程重复进行生成了多肽。 一个肽键可由两个共振异构体表示。 生物体内存在的肽键是两种电子异构体结构的共振混合物。 羧基碳原子与氮原子间的肽键具有部分双键的特性，使得该键不能旋转。 组成肽基的四个原子和两个相邻的C的六原子共平面。 稳定蛋白质三维结构的力（P201）:稳定蛋白质三维结构的力主要是弱相互作用或非共价力，包括氢键、离子键（盐键）、范德华力和疏水相互作用（熵效应）。 同时共价键中的二硫键也起重要作用。 多肽链折叠的空间限制（P204） 1、酰胺平面与-碳原子的二面角（和）角绕C-N键轴旋转的二面角（C-N-C-C）角绕C-C键旋转的二面角（N-C-C-N）可允许的和拉氏构象图(P206)虽然理论上C原子的两个单键可以在-180度到+180度范围内自由旋转，但因空间位阻的存在。 实际上不是任意二面角所决定的肽链构象都是立体化学所允许的.主要取决于两个相邻肽单位中非共价键合原子之间的接近有无阻碍，而、同时等于0，构象是不存在的。 蛋白质一级结构蛋白质的特定氨基酸序列，由其基因的核苷酸序列所决定的，决定蛋白质功能；是蛋白质结构、作用机制及与具有相似生理功能蛋白质的相互作用的基础。 一级结构是指共价结构，包括氨基酸序列和二硫键的位置。 蛋白质高级结构（3.5） 1、二级结构是指多肽链骨架的局部折叠生成的螺旋、折叠或无规则空间构象。 多肽链的骨架是以肽键上一共价键相联的院子和连接蛋白各氨基酸残基的C。 二级结构不包括侧链的构象。 （1）-螺旋结构偶极距及帽化、螺旋手性 （2）折叠片平行式、反平行式 （3）转角和凸起 （4）无规则卷曲: 2、超二级结构及结构域由若干相邻的二级结构元件组合在一起，彼此相互作用，形成有规则的二级结构组合，在蛋白质中充当三级结构的构件。 （1）由两个平行或反平行排列的右手螺旋段互相缠绕而成的左手卷曲螺旋。 （2）由两段平行折叠股和一段作为连接链的螺旋构成。 （3）两个反向平行的折叠股通过一个短回环结构连接起来。 结构域多肽链在二级结构或超二级结构基础上形成三级结构的局部折叠区，是相对独立的紧密球状实体。 3、三级结构多肽链的三维空间结构。 包括侧链的空间构象关系和多肽链远距离区域的几何关系。 (1)全-结构 (2)，-结构 (3)全-结构 (4)富含金属或二硫键 4、四级结构独立的多肽链亚单位非共价结合生成了多亚基蛋白质。 （1）四级缔合的驱动力主要有范德华作用力，氢键，离子键和疏水作用力，其中疏水作用力最为重要，同时二硫键对于稳定四级结构有重要意义。 （2）亚基之间的分布有各种各样的对称关系。 亚基缔合分为相同亚基之间和不相同亚基之间的缔合。 相同亚基之间缔合可进一步分为同种缔合和异种缔合纤维状蛋白（P212） 1、-角蛋白 2、折叠片蛋白质 3、胶原蛋白 4、弹性蛋白 5、肌球蛋白、原肌球蛋白球状蛋白质（P224） 1、反平行螺旋 2、,-结构 3、全-结构 4、富含金属或二硫键的蛋白质膜蛋白的结构（P229）、膜内在蛋白 (1)具有单个跨膜肽段的膜蛋白跨膜的疏水段经常是一个螺旋棒。 亲水序列伸向细胞质或胞外液。 (2)具有7个跨膜肽段的膜蛋白一条多肽链来回跨膜折叠，形成一个由多个经常是7个螺旋段反平行装配的球状膜蛋白，相邻的螺旋段之间由铰链区链接。 (3)桶型膜蛋白-膜孔蛋白、脂锚定膜蛋白蛋白质结构与功能(P252) 1、肌红蛋白 2、血红蛋白 3、免疫球蛋白 4、肌球蛋白丝与肌动蛋白丝研究蛋白质构象的方法（P197） 1、X射线衍射法 2、紫外查光谱 3、荧光和荧光偏振 4、圆二色性 5、核磁共振蛋白质的纯化（P300） 1、根据分子大小不同的纯化方法 （1）透析和超过滤 （2）密度梯度离心 （3）凝胶过滤 2、利用溶解度差别的纯化法 （1）等电点沉淀和pH控制 （2）蛋白质的盐溶和盐析 （3）有机溶剂分级分离法 （4）温度对蛋白质溶解度的影响 3、根据电荷不同的纯化方法 （1）电泳 （2）聚丙烯酰胺凝胶电泳 （3）毛细管电泳 （4）等电聚焦 （5）层析聚焦 （6）离子交换层析 4、利用选择性吸附的纯化方法 （1）羟磷灰石层析 （2）疏水作用层析 5、利用对配体的特异生物学亲和力的纯化方法 6、高效液相层析酶酶的化学本质（3.1）具有催化功能的活性蛋白质，在其活性位点底物将形成产物。 全酶=酶蛋白+辅助因子辅酶、辅底物和辅因子（10.5）辅因子(co-factor)辅助酶催化反应的金属离子，金属辅因子在催化反应中起到结构调节作用或充当Lewis酸或在氧化还原反应中充当电子受体或供体。 包含辅酶与辅基。 辅酶（coenzyme）与酶蛋白结合比较松弛的小分子有机物，通常是维生素的衍生物。 辅基（prosthetic group）以共价键和酶蛋白结合牢固的小分子有机物。 辅底物(co-substrate)在反应中可被修饰而改变的辅酶，又称第二底物。 酶催化作用的特点（P320） 1、酶和一般催化剂的比较加快反应的速度，但不改变反应的平衡常数。 酶本身在反应后也不发生变化。 2、酶作为生物催化剂的特点1.易失活。 高温、强碱、强酸、重金属盐。 2.具有很高的催化效率。 3.具有很高的专一性。 催化一种或一类反应。 4.酶的活性受到调节控制 (1)调节酶的浓度。 (2)通过激素调节酶的活性。 (3)反馈抑制调节酶的活性。 (4)抑制剂和激活剂调节酶的活性。 (5)其他调节方式。 别构调节、酶原的激活、酶的可逆共价。 酶的分类（10.2）氧化还原酶催化氧化还原反应的酶。 转移酶将一个化学基团从一个分子转移到另一个分子，有两个底物并生成两个产物。 水解酶催化水解反应，本质是将水中的羟基转移到底物。 裂合酶催化碳-碳键，碳-氮键的形成或断裂，催化反应不需能量异构酶可移动分子内的一个基团或一个双键。 连接酶催化碳原子连接，催化反应需能量。 另一种分类（P325） 1、单体酶由一条肽链组成。 2、寡聚酶由两个或两个以上亚基组成的酶。 3、多酶复合体几种酶靠共价键彼此嵌合而成。 酶的命名法（P326） 1、习惯命名法 2、国际系统命名法 3、国际系统分类法酶的活力和分离纯化 1、酶的活力测定酶促反应的速率。 酶的活力单位国际单位在实验规定的条件下(温度为25、最适pH、最适底物浓度时)每分钟催化一个微摩尔底物变化所需要的酶量。 IU/L或IU/mL。 2、酶的比活力比活力=活力/mg蛋白比活力越大，酶的纯度越高。 3、分离纯化酶的分离纯化1.选材2.提取3.分离纯化4.结晶5.保存酶的结构结合部位活性中心必须基团催化部位酶的结构活性中心以外的基团其它部分酶分D、L两种旋光异构体，L-型易被生物体体识别。 酶的活性中心（10.4）结合部位活性中心中心内必须基团催化部位调控基因中心外必须基团酶的活性中心是指结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是相隔很远的氨基酸残基形成的三维实体。 活性位点远端残基的突变可造成酶活性的改变。 故远离活性位点的氨基酸是很重要的。 结合部位:酶分子中与底物结合，使底物与酶的一定构象形成复合物的基团。 酶的结合基团决定酶反应的专一性。 催化部位酶分子中催化底物发生化学反应并将其转变为产物的基团。 催化基团决定酶所催化反应的性质，同时也是决定反应的高效性。 调控基团酶分子中一些可与其他分子发生某种程度的结合并引起酶分子空间构象的变化，对酶起激活或抑制作用的基团。 酶活性部位的特点 1、只是酶分子的一小部分。 2、通过诱导契合形成与底物互补的特定三维结构。 3、通过次级键与底物相互作用。 4、有一定的柔性。 5、包括底物结合基团和催化基团，二者的区分有时并不严格。 酶促化学反应动力学(P351)产物形成速率（10.6） 1、在反应A+BP中，产物浓度随时间的改变表示为dP/dt，P表示任何时间t的产物浓度，基本酶促反应速率方程是dP/dt=kAB。 k是速率常数，在特定反应中不变。 A和B是任何时间底物的浓度，速率常数与达到过渡态的活化能相关。 1、第一类反应和第二类反应反应中只有一个底物叫第一类反应。 DP/dt=kA反应中有二个底物称为第二类反应。 dP/dt=kAB 2、可逆反应dP/dt=k1A-k2P；dA/dt=k2P-k1A；k1/k2=P/A 3、单一底物反应的酶动力学v=kES/(K+S) 4、米氏方程v=VmS/Km+S 5、通用形式常数EtS/(常数+S) 6、Lineweaver-Burk双倒数图确定Km和Vmax 7、双底物反应v=VmaxAB/(KA （1）连续机制依次顺序反应底物A先于B结合随机顺序反应底物A或B都可先结合 （2）乒乓机制底物A与酶结合产生产物P，释放出修饰过的酶，已修饰的酶结合底物B，又产生Q。 反应达平衡时G0=-2.3RTlog产物/底物mB+KBmA+AB)酶催化作用的专一性和高效性 1、专一性容易识别底物和与底物具有相似结构的物质。 2、高效性由酶催化所带来的速率提高达5-17个数量级。 酶催化作用机制（10.3） 1、酶与底物结合专一性酶对底物和催化的反应有严格的选择性:一种酶仅能作用于一种底物或结构上相似的一类物质，促进发生一定的化学反应。 绝对专一结构专一键专一相对专一专一性基因专一旋光异构立体（异构）专一顺反异构两种解释（10.3） 1、锁钥原理整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶与底物结合位点是固定且唯一的，酶表面具有特定的形状。 酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。 2、诱导契合理论酶的活性部位并不是和底物的形状正好互补的，而是在酶和底物结合的过程中，底物分子或酶分子，有时是两者的构象同时发生了一定的变化后才互补的，这时催化基团的位置也正好在所催化底物键的断裂和即将生成键的适当位置这个动态的辨认过程称为诱导契合。 酶结构的改变尽管在大多数情况下与无底物相似，但已足以使之与底物发生相互作用。 第五上的疏水性结构邻近酶的氨基酸残端从而形成氢键，底物上的电荷可被相对应的电荷中和或通过形成的氢键而稳定。 第五疏水区结合于蛋白疏水区，后者称为疏水口袋。 酶的活性部位(P384) 1、酶活性部位在酶分子总体中只占很小的部分。 2、酶的活性部位是一个三维实体。 3、酶的活性部位不是和底物的形状正好互补，而是在和底物结合的过程中，底物分子或酶分子两者的构象发生了一定的变化后才互补的。 4、酶的活性部位是位于酶分子表面的一个裂缝内。 5、底物通过次级键较弱的力结合到酶上。 6、酶活性部位具有柔性或可运动性。 影响酶催化效率的因素(P388) 1、底物和酶的邻近效应和定向效应 （1）邻近效应酶与底物结合形成中间复合物以后，使底物和底物之间，酶的催化基团与底物之间结合于同一分子而使有效浓度得以极大的升高，从而使反应速率大大增加。 （2）定向效应反应物的反应基团之间和酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确取位产生的效应。 2、底物的形变和诱导契合 3、酸碱催化酸碱催化是通过瞬时的向反应物提供质子或从反应物接受质子以稳定过渡态，加速反应的一类催化机制 4、共价催化催化剂通过与底物形成反应活性很高的共价过渡产物，使反应活化能降低，从而提高反应速度的过程，称为共价催化。 包括两种类型亲核催化和亲电子催化。 （1）亲核基团His的咪唑基，Cys的硫基，Asp的羧基，Ser的羟基 （2）亲电基团H+、Mg2+、Mn2+、Fe3+ 5、金属离子催化 6、多元催化和协同效应酶的催化过程通常是多种机制同时作用，相互协同，因而有很高的催化效率。 7、活性部位微环境的影响（酶活性中心是低介电区域）酶活性中心处于一个非极性环境中，其介电常数较在水介质（极性介质）中的介电常数低，在非极性环境中两个带电基团之间的静电作用比在极性环境中显著增高,从而有利于同底物的结合。 酶催化高效性(P351)加快反应的速度，但不改变反应平衡。 过渡态（中间产物）理论过渡态一种既非起始状态又非产物的结合转化状态。 活化能基态和过渡态之间的能量差，在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需要的自由能。 能障反应基团相互作用形成短暂的不稳定的带电中间体，化学键重排及反应平衡所需的其它变化。 酶作用的实质在于降低反应活化能。 酶通过降低活化能稳定过渡态，因而加速了反应。 酶的大多数催化能力最终于酶与底物形成多个弱键和相互作用时释放的自由能结合能。 结合能与酶的催化作用的高效性和特异性都有关。 在反应的过渡态中，弱相互作用被优化，酶的活性部位本身不是与底物补是与过渡态补互，而是与过渡态互补。 （）导致反应活化能降低的能量提供另外一条低能量的反应途径酶促反应中共价键的重组，降低反应的活化能。 酶与底物之间弱的非共价相互作用，包括氢键、疏水键和离子键结合（）过渡态中的紧密结合酶与过渡态而不是与底物或最终产物紧密结合，使因为如果酶与底物或者最终产物紧密结合则需要更多的能量来达到过渡态。 （）无需离子键的离子作用酶可以添加或移去底物上的质子以改变其电荷或使酶中性基团变成离子形式。 移去质子使基团更具亲核性。 （）局部电荷键通常形成碳碳键的方式是使负碳离子攻击一个羰基基团。 （）pH对酶作用的影响所有酶都有一个最适pH值，这是因为蛋白质空间结构在催化活性中很重要，如果改变pH也会改变蛋白质空间构象，活性也将随之改变。 酶活性的调节（P413）、别构调控酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶活性状态。 （1）由多个亚基组成的寡聚酶 （2）除了有可以结合底物的酶的活性中心外，还有可以结合调节物的别构中心（调节中心）。 两个中心可能位于同一亚基上，也可能分别位于不同亚基上。 活性中心负责酶对底物的结合与催化，别构中心则负责调节酶反应速度。 （3）每个别构酶分子可以有一个以上的活性部位和调节部位，因此可以结合一个以上的底物分子和调节物分子。 根据别构效应，可分为两种 （1）K类使Km改变，而Vmax不变。 （2）V类使Vmax改变，而Km不变。 别构酶的调控方式 1、正协同效应酶的一个亚基与底物结合后，其他亚基与底物的结合能力加强，v-S曲线为S形。 2、负协同效应酶的一个亚基与底物结合后，其他亚基与底物的结合能力减弱，v-S曲线为平坦的双曲线。 3、别构抑制作用(负效应物或别构抑制剂)使酶的反应速度降低，正协同效应加强 4、别构激活作用(正效应物或别构激活剂)使酶的反应速度加快，正协同效应减弱、酶原的激活体内合成出的蛋白质，有时不具有生物活性，经过蛋白水解酶转专一用后，构象发生变化，形成酶的活性部位，变成活性蛋白。 1、酶原酶在生物体内首先合成出来的无活性前体 2、酶原的激活酶原必须在一定的条件下去掉一个或几个特殊的肽