中山大学生化笔记

中山大学生物化学课堂笔记——李国富郑利民版Contentsforthissemester:§!生物化学绪论和基础（郑利民）§2氨基酸（李国富）§3蛋白质的结构（李国富）§4蛋白质的功能（李国富）§5蛋白质研究的基本方法（李国富）酶（李国富）糖（李国富）核甘酸与核酸（李国富）脂（李国富）§10生物膜与物质转运（李国富）§1I生物信号（郑利民）§12生物体对环境应答的生化基础（郑利民）第二节Aminoacids§2.1Preknowledge同分异构!somerism1构造异构Constitutional〜①碳架异构/Carbonchain〜 ②位置异构/Position〜 ③官能团异构/Functionalgroup〜④互变异构/Tautomerism（两种异构体可在溶液中自然发生可逆的相互变化）⑤价键异构/Valence〜（指键的杂化类型:SP/SP/SA）2立体异构Stereoisomerism①构象异构Conformation~a.交叉式构象b.重叠式构象▲②构型异构a.顺反异构/Cis-trans〜旋光异构/〇ptical〜•构型VS构象构型:分子中由于各原子或基团间特有的固定的空间排列方式（骨架组合）;一种构型转变另ー种构型则要求共价健的断裂、原子（基团）间的通排和新共价健的重新形成。构象:广义的构象是指分子中原子或基团在三维空间的取向和定位;狭义的构象是指具有相同构造和构型分子中,由于某个原子（基团）绕单键自由旋转而形成的不同的易变的空间结构形式（有无数种）;在各种构象形式中,势能最低、最稳定的构象是优势构象。▲二旋光性和手性!光的介绍光是横波（电磁波）,电场和磁场振动的方向与光前进的方向垂直（见下图）2手性（chirality）①它们互为镜象,和左右手之间的关系ー样,外形相似,但不能重合.此为手性。这两个物体称对映异构体（旋光异构体）。②C、N、C、Si等原子都可以成为手性中心。③只有在同一平面内进行旋转可重合オ算为手性分子,在空间翻转不算。3手性的判定法则①存在下列情况之一,不是手性分子〇有对称中心〇有对称面〇有旋转反轴（a.旋转轴:沿此种轴物体旋转ペ【360一重180二重120三重90四重60五重】后分子复原b.旋转反轴:先旋转ペ后,通过一个镜面的映射物体复原）②同时存在下列情况，肯定是手性分子〇没有对称中心〇没有对称面〇没有四重反轴③即分子存在下列结构之一:▲手性中心/Chiralcenter采用SP3杂化，为有四条轨道的正四面体，而且每个轨道所对应四个不同的原子或基团▲手性轴/Chiralaxis（了解）由于双键、分子过大等因素的存在使其不能自由旋转

4旋光性的标记CHO

IH—*C—OH4旋光性的标记CHO

IH—*C—OHICHzOH（I）glyceraldehydesD（羟基在右）CHO

I

HO—*C—H

I

CH2OH（II）glyceraldehydesL（羟基在左） 氧化程度最高的基团放在上面,和cho对应①19世纪末,费歇尔建议用甘油醛为标准来确定对映体的构型.（见上图）②即采用D-L系统,而且所有的构型都是相对构型（相对于甘油酔来说）,与旋光性没有关系§2.2StructuralFeaturesGeneralformula（由于生理PH为7,所以此形式为氨基酸在生理条件下的主要存在形式）COOCOO①结构式中水平键指向直面外,竖直键指向纸面内。②EachhasadifferentsidechainR(R="Remainderofthemolecule''),whichvaryinsize,structureandelectriccharge（电荷）andinfluenceAAs在水里的溶解性。③a-AA:官能团所连的第一个碳为aー碳,以镂基为主官能团,氨基在aー碳上,所以称aー氨基酸;实质就是-COOH和一NH2连接在案同一碳原子上的氨基酸。组成蛋白质的氨基酸均为a氨基酸,一般biocham所指的都是这种氨基酸。（根据氨基连结在残酸中磔原子的位置，可分为a、。、丫、6……的氨基酸（C C-C-C-C-COOH）«④除少数列外,大多数氨基酸只有a-carbon是手性碳原子。氨基酸的旋光异构性!由于氨基酸的C连接四个不同的基团（甘氨酸除外），所及具有手性，所以AAS具有旋光异构体。2氨基酸的D-L构型不是由其自己的旋光活性确定的，而是对应甘油醛的D/L构型确定的，（其氨基对应0H）,同样，氨基酸的D,L构型与其具体的旋光性（左旋还是右旋）没有直接对应关系。3绝大多数蛋白质中的氨基酸是L-AAs,D-AAs在细菌细胞壁的肽聚糖以及抗菌肽中出现。H型Hoeh”H型Hoeh”H

-Hsaldo-

icfc0icf

2-3e-HHhyHaio/x.Eeral8レ一yc一CH31.-AlanineCH3

n-Alanine§2.3Category§2.3Category-StandardAAs:判断依据1为L构型2为直接用于合成蛋白质的单体,即有对应的tRNA将其运送至核糖体中用于肽链合成。特征1每个标准AA都有其俗名(即非IUPAC)e.g:酪氨酸(第一次从cheese中获得)2每个都有一个三字母缩写&ー个一字母缩写名(便于以后蛋白质链的缩写)通常为首三/一字母3共20种•分类分类依据:按照氨基酸中R基的极性进行分类。R基极性的判断:有无极性是相对来言,一般看分子偶极矩的大小,即极性键多还是非极性键多,如烷燈一般没有极性(C-H,H-H),但若基团含0H,C00H等集团,则极性较大,极性大的集团一般亲水性较强(氢键作用)。(―)NopolarAAs(疏水)1甘氨酸：Gly(G),由于其R基为H,,所以其无手性C原子,即无旋光性。2亮氨酸:Leu(L)3异亮氨酸：lie(I),2和3为同分异构体;异亮氨酸有两个手性C原子，但在生物化学中，一般以a-C为手性碳来标识其L-D构型。4苯丙氨酸：Phc(F)5色氨酸:Trp(W)〇唯一带共施体系(苯环)的三种氨基酸苯丙氨酸<络氨酸<色氨酸其在近紫外区有吸收光的能力,一般最大光吸收在280mm处。(实践中一般使用色氨酸)6丙氨酸:Ala(A)7脯氨酸:Pro(P)8缀氨酸：Vai(V)10甲硫氨酸：Met(M)

FPhenylalanineAromaticRgroupsX^rosineTryptophanCOO-H>N—C—H5Nonpolar,aliphaticRgroupsCOO- COO"♦I .1H3N—C—H H3N—C—HFPhenylalanineAromaticRgroupsX^rosineTryptophanCOO-H>N—C—H5Nonpolar,aliphaticRgroupsCOO- COO"♦I .1H3N—C—H H3N—C—Hcoo-H3N—C—Hch3甘氯 丙氮Glycine 4Alaninecoo-h3n—c—Hch2h2c ch2prolineMMCHノ\CH3ch3coo-H3N—C—HH—C—CH3ch2H3N——C——Hch2CH2ch3克氨Leucine异充氮甲硫氨IsoleucineMethionine(二)极性氨基酸(亲水)A不带电荷I丝氨酸：Ser(S),R基为CH20H2苏氨酸:Thr(T),有两个手性C,但仍以a-C为手性碳来标识其L-D构型。3半胱氨酸:Cys(C),R：-CH2-SH-SH在蛋白质中常被氧化成二硫键ーS・S(用于固定蛋白质的构象,在生物坚硬蛋白质中含量高,如指甲,牛角等)CysteineCysteineSHCH-2H*+2*-ノCOO-HjN—CHCHjCysteineCysteineSHCH-2H*+2*-ノCOO-HjN—CHCHjSCystine4天冬氨酸:CH—NHgcoo-Asn(N),R基带NH2,fH,.CH—N%coo-5谷氨酰胺、;Gin(Q),R基带NH2,6酪氨酸:含苯环,有近紫外吸收。〇带OH、NH2、SH基团的AAS组合形成蛋白之后,一般为蛋白质发挥作用的部位(e.g:酶的催化)B带电荷a.带正电荷1赖氨酸:Lys(K)2精氨酸:Arg(R)3组氨酸:His(H)b.带负电荷1天冬氨酸：Asp(D)：有两个CO。ー2谷氨酸：Glu(E),有两个C〇〇.(三)TworarestandardAAs+Selenocysteine:encoded(编码)bytheRNAnucleotidetripletUGAfoundinArchaea,eubacteriaandanimalsincludingmammals.♦Pyrrolysine:encodedbytheRNAnucleotidetripletUAG,foundinArchaea,andeubacteria.二NonstandardAAs•产生途径1由蛋白质中的标准AAS经修饰而成即在标准AAS合成蛋白质之后,由于蛋白质功能需要,会对AAS进行修饰改进,其水解后的产物便有非标准AAS(arefoundincertainproteinsandaremadeafterthestandardaminoacidshavebeenincorporatedintoproteins)2AAS和蛋白质代谢的中间产物e.g：鸟氨酸瓜氨酸ChemicalProperties•Acid-BaseandTitrationCurves（滴定曲线）-酸碱性相关知识补充AIonizationofWater（水的电离）Waterdissociatesintohydronium（H30+）andhydroxyl（OH-）ions.Forsimplicity,werefertothe（H30+）asahydrogenion（H+）andwritetheequilibriumasH2O^=5H*+OH"其中,式子的平衡常数q=[H+KOH-]/[%0] （1）式子中括号里表示的是离子的摩尔浓度。由于水的解离度很小,所以expression1canbesimplifiedtogiveKW=[H+][OH-] （2）Kw贝リ表示水的离子积。NotethattheconcentrationsofH+andOH-arereciprocallyrelated.IftheconcentrationofH+ishigh,thentheconcentrationofOH-mustbelow,andviceversa.BDefinitionofAcidandBase（碱）1Anacidisaprotondonor.Abaseisaprotonacceptor.Thespeciesformedbytheionization（电离）ofAcidH++base .. ,anacidisitsconjugatebase（共聊碱）«Conversely,CH,COOH=H++CH3co〇 J3Aaocacid aouuprotonation（质子化）ofabaseyieldsitsconjugatenh?=h++nh3acid.Amtnoniumion AmmoniaCDefinitionofpHandpK1ThepHofasolutionisameasureofitsconcentration（浓度）ofH+.ThepHisdefinedasTOC\o"1-5"\h\zpH-iog10（l/[H+]）--log10[H+] （3）这个电离的表观平衡常数K.=[H+][A-]/[HA] （4）Ka的意义:即当弱电解质电离达到平衡时（只有弱电解质发生不完全电离,讨论オ有意义）,已经发生电离的离子浓度和未发生电离的离子浓度之比。ThepKaofanacidisdefinedaspK.=-logK.=log（1/K.） ⑸thepKaofanacidisthepHatwhichitishalfdissociated,when[A-]=[HA]0pH和pka的关系可以用等式表示为pH«pK.+log（[A-]/（HA]） （8）二氨基酸的酸碱特性若按氨基酸的酸碱特性来分,可将20种氨基酸分为①中性AAS（分子中仅含ー个残基和一个氨基）、酸性AAS（两个用基和一个氨基，即门冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）③碱性AAS（ー个薮基和两个氨基，即赖氨酸（Lys）,精氨酸（Arg）和组氨酸（His））。A两性解离由于a—AAS既含-COOH又含-NH2,因此，在水溶液中，它既可作为酸又可作为碱起作用。从物理化学性质上看，所有a-AAS都具以下一些独特的性质:.为不挥发、高熔点的结晶晶体。.在水中的溶解性要比在有机溶剂中好得多。Reasonfor1&2：其分子中既有正离子又有负离子，是ー种盐，所以其为高熔点晶体且具有好的水溶性。.其偶极矩比简单的酸和胺大得多。.表现出酸碱两重性质,其酸性大都比被酸弱,其•性也比大多数胺的碱性弱。Reason:

AAS在结晶状态或者溶液中,并不是以游离氨基和竣基形式存在,而是以解离成两性离子的形式存在。在两性离子中，作为酸的是质子化的氨基（-NH3+）,作为碱的是去质子化的規基（-C00）,所以其酸性弱于粉酸而碱性弱于胺的原因。.但a-AA中的a-COOH比一般化合物中的PKa更小，即更容易解离（注憲和4区分!！4是相对于其已经解离为两性离子而曾的〜〜）,酸性更大,因为①由于其本身以两性离子形式存在，所以其N&+作为强的吸电子基团产生吸电子语导效应,有利于綾基的解离。②解离后的戮基负离子与氨基正离子存在静电相互吸引作用，且带正电的质子会与氨基正离子存在静电相互排斥作用，从而导致线基负离子难与质子相结合。以上两种因素最终导致a-AA粉基酸性大大增加。同样的，a-AA中的a-N%也比一般化合物中的PKa小,说明更容易解离。•酸碱性详述1溶液中AAS的存在形式溶液中，AAS的存在形式依險于溶液的pH,当溶液的pH发生变化时，其的存在形式也发生变化。①碱性溶液中质子化的氨基（NH3+）释放出质子，表现出酸的性质，AAS以负离子形式存在（HzNCHRC〇〇ー）②酸性溶液中用酸负离子被质子化，表现出碱的性质,氨基酸以正离子的形式存在（H3N+CHRC〇OH）,③接近中性的溶液中AAS主要以两性的离子形式存在（H3N+CHRC〇〇ー）2AAs完全质子化时，可看成是多元酸,中性AAS为二元酸,酸性和碱性AAS可看成是三元酸。例（有生738页）B等电点定义:当溶液处于某ーpH时,氨基酸溶液中所含的ーNH3+和そOOー数目正好相等,净电荷为。.这ーPh称为该AAS的等电点——pし不同的AAS有不同的ph!由于不同的AAS有不同的pl,因此可以通过电泳将AAS混合物分离开来。（带不同电荷的AAS由于静电吸引力向不同方向移动，不带电荷的则不移动。）2AAs的等电点是是其的ー个重要性顔,当AAS处于等电点时，具ー下特点:①溶解度最小一可以利用此性质分离AAS②净电荷为〇.在电场中不移动。对于含ー个氯墓和一个蝮事的AAS来说：pI=pKl+pK2/2对于侧链上含有可解离基团的酸性AAS和碱性AAS来说，它们的等电点则是侧链可解离基团解离常数（pKR）与数值比较接近（pK”的aー氨基或aー陵基的算术平均值。即酸性AAS：pI=pKi+pKR/2碱性AAS：pI=pK2+pKR/2•CharacteristicReactions第三节ProteinStructure§3.1PrimaryStructure-ReIatedconceptsResidue：氨基酸残基每个氨基酸残基的平均相对分子量为110C/Nterminal;一般写时为“左N右C”Peptidebond:肽键,实为ー种酰胺键（共价键） ,为蛋白质肽链骨架的重复结构单元。Peptide：①AAS以酰胺键连接起来的化合物称肽②肽的命名：根据氨基酸残基来确定的,即从多肽N末端的AAS残基开始向C末端按顺序依次称为“某氨基酰某氨基酰……氨基酸”。isoelectricpoint(pl)：Eachpeptidehasacharacteristictitrationcurve(滴定曲线)andanpl——无法像AAS的P!那样直接计算,只可通过实验直接测定。分类:根据AAS含量不同〇ligopeptides寡聚肽Polypeptides多肽Protein蛋白质lessthan50 btw50-10morethan100二Structuralfeatures1由于-CONH一中的C&N都采用SP2杂化,所以肽键中的四个原子和它相邻的两个a-C原子都处在同一平面上,此刚性结构的平面称肽平面or酰胺平面。2由于酰胺基中堪基的n电子与氮原子上的孤电子对占据的p轨道形成p-n共施，氮原子上的电子云向議基偏移，导致单双键的键长趋向平均化。所以酰胺分子中臻基碳原子与氨基氮原子之间的C-N键在常温时是不能自由旋转的。3但Ca-C键和N-Ca是可以自由旋转的。①N-Ca所在的肽平面随N-Ca键旋转的角度为か（向纸平面内旋转）；Ca-C所在的肽平面随Ca-C键旋转的角度为屮（向纸外旋转）。N-G<GlCC-N②当两个平面转到组成一个共矩形平面时，ゆ和屮为0°.(butitisdisallowedbythesteric空间上的overlapbetweenHand0atomsofadjacent邻近的peptideplanes.)③¢=180°,v=180°whenthepeptideisinitsfullyextendedconformation0④但其实在正常的理化条件下,一种蛋白的多肽链仅有一个（或非常少的）构象,这就是具有生物活性的天然构象。三Homology同源性Homologousproteins:evolutionarilyrelated,performthesamefunctionindifferentspecieso具有:①Invariant（不变的,恒定的）residues：Manypositionsinprimarystructureareoccupiedbythesameaaresiduesinallspecies.这些AAS决定其的功能，不可替换。②Variableresidues:有的AAS可以改变,但不影响其高级结构和功能。©Conservativesubstitutions:某些AAS可被替换,但是有前提 通常是用性质、结构类似的AAS替换。四Otherchemicalgroups根据蛋白质的化学组成可将它们分为单纯蛋白质和结合蛋白质。!单纯蛋白质一水解后的产物仅为AAS,如胰岛素、催产素等。2结合蛋白质一由蛋白质部分和非蛋白质部分结合而成。非蛋白部分又称辅基,如糖类（糖蛋白）、核酸（核蛋白）、脂肪/胆固酔（脂蛋白）、配价金属（金属蛋白）Theproteinsarereferredasconjugatedproteinswhiletheaminoacidpartaloneiscalledapoprotein（脱辅基蛋白）。§3.2SecondaryStructure蛋白质的二级结构是指通过链内或链间氢键而形成的只涉及肽链主链的空间结构（不涉及侧链的构象）—a-helix一a-chain!一般COOH端朝下,NH2朝上2螺旋的构象靠氢键维持:第n个氨基酸aー氨基上的H与第n+3个氨基酸上的aー携基〇形成氢键一即所有肽键平面上的H&〇都参与了形成氢键，使a-helix内部的氢键数目达到最大,所以这种构象是最稳定的。且氢键和主轴平行。3L氨基酸既可以形成右手a-helix也可形成左手a-helix,但天然a-helix全部为右手a-helix因为左手a-helix不如右手a-helix稳定一其L-AAS侧链的第一个C过分接近于用基上的氧原子,并同位于内侧,分子阻力大,能量较高,处于不稳定状态。4影响a-helix稳定的因素:①相邻R基团间的静电作用（最好不带电荷或带相反电荷）、范德瓦尔斯作用（体积过大时产生）、疏水相互作用或位阻作用②Pro和Gly：GLY:其R为H,太小,无法和附近的原子形成相互作用，不利于形成稳定结构PRO：其R为环装结构，也为刚性结构，不利于在螺旋拐弯处形成弯曲。③N-末端和C-末端氨基酸R基团的性质最好链上端显负电荷,下端显正电荷,有利于加强a-helix的偶极矩，使其更稳定。二p-pleatedsheet在这种结构中，多肽链按一定轴向呈锯齿状伸展状态，两条或多条肽链（也可是同一条肽链的不同片段）按层排列，相邻的太脸上的线基和氨基形成氢键,氢键几乎垂直于中心轴，相邻AAS的侧链R基团交替分布于片层的上方和下方,并与片层垂直，维持其结构的稳定性。Parallel由错开的〇和H形成氢键Antiparallel。和H头碰头形成氢键，更为稳定，所以更加common。三pturn一Loop—Randomcoil①为肽链中出现的180。的回折,这种转折结构中的第一个氨基酸残基上的氨基氢和臻基氧分别与第四个氨基酸残基上的誤基氧和氨基氢形成氢键,产生一种很不稳定的环状结构。②Itoftenconnectstheendsoftwoadjacent（临近的）segmentsofanantiparallelp-pleatedsheet.③Bturnsareoftenfoundnearthesurfaceofaprotein.因为在这些位置改变多肽链的方向位置阻カ较小,而且形成。turn以后,少量的疏水侧链R基位于蛋白分子内部形成疏水区，极性侧链R暴露在蛋白质分子表面形成亲水区。④GlyandProareoftenfoundinbturns.因为在Bturn中,会有一种顺反异构酶将PRO由反式变为顺式,则此时它会形成一个天然的适合口turn的大弯曲。trans cisProlineiaomera(b)Tertiary&QuaternaryStructurePre：三级&四级结构的地位是平等的。若蛋白质由一条多肽链构成，则其终极结构就为三级结构;若蛋白质由两条及以上的肽链组成，则它的终极结构就为四级结构。三级结构:由a-helix、p-pleatedsheet、p-tum等二级结构之间相互配置而成的构象。四级结构:很多蛋白质分子是由具有独立三级结构的多肽链组成的，这些多肽链之间无共价联系,而是借助次级键缔结在ー起的,称为蛋白质的四级结构。其中每条多肽链形成的独立三级结构单元称为“亚基’‘或"亚单位”。—Fibrousproteins areadaptedforastructuralfunction（结构蛋白）1a-角蛋白（a-keratins）一般为皮肤的衍生物的组成成分,存在于动物的毛、发、鳞,爪、蹄、羽毛、甲壳和角甲。①其二级结构为a-helix（右）②其四级结构直接由2条a-helix扭在ー起（向左）,没有明显的三级结构。③含丰富的半胱氨酸（Cys）——所以形成四级结构的多肽链之间有大量的二硫键，且Cys含量越高，形成的蛋白质越坚硬。④Richinhydrophobic（疏水的）residues：Phe,lie,Vai,Met,andAla.⑤a一角蛋白伸缩性好,有弹性。2胶原蛋白Collagen是皮肤、软骨、动脉管壁以及结缔组织的成分，在体内以胶原纤维形式存在。其二级结构为a-chain 为将左手a-helex拉开所得（故其内没有氢键）四级结构:由三条a-chain相互绞合成右手大螺旋——称原胶原蛋白分子。在此螺旋中，肽链之间靠氢键联系，氢键垂直于纤维轴。氨基酸序列简单 Arepeatingtripeptide:Gly-X-ProorGly-X-Hyp,Gly-Pro-Hypmorefrequento富含Gly和Pro的原因:Glycanfitintothecrowdedinteriorofthetriplehelix（R基小,利于绳拧得致密,Gly都被拧在螺旋内部）,whilePropermitsthesharptwistingofthecollagenhelix«©Collagenfibershavesimilartensilestrengthasasteelwireofequalcrosssection3Silkfibroin丝心蛋白①其二级结构为p-pleatedsheet。②FibroinisrichinAla（丙氨酸）andGly,permittingaclosepackingofpsheetsandaninterlocking（连锁的）arrangementsofRgroups（因为两者是AAS中R基最小的两种）.这样，可以使形成的片层最光滑（R小，毛刺少）,且不同片层叠加后很致密,利于发生片层间的相对滑动。©Overallstructureisstabilizedbyextensivehydrogenbondsandbyoptimization（最优化）ofvanderWaalsinteractionsbetweensheetSo（由于不含半胱氨酸残基,无二硫键形成）④Silkdoesnotstretchsinceitspconformationisalreadyhighlyextended〇⑤Structureisflexiblesincethemajorforceholdingsheetstogetherisweakinteractionsratherthandisulfidebonds（二硫键）asina-keratins.二GlobularproteinsandtheirStructruralpatternsMyoglobin肌红蛋白①肌红蛋白存在于肌肉中,心肌中含量特别丰富。抹香鲸肌红蛋白三级结构于1960年由Kendrew用X线衍射法阐明,这是世界上第一个被描述的蛋白质三级结构。②由一条多肽链+ー个轴基多肽链（亚铁血红素ーー为亚铁原口卜琳化合物，它由4个喷咯通过4个甲焕基相连成一个大环，Fe2+居于环中。其位于球形分子内部一口袋形空穴中）③分子呈紧密球形,多肽链中氨基酸残基上的疏水侧链大都在分子内部,亲水侧链多位于分子表面,因此其水溶性较好。三级结构:有8段a-螺旋区血红素和氨基酸的结合部位有两个组氨酸残基，在和〇的结合中起关键作用。2StructruralpatternsADomain结构域1定义:含数百个AAS残基的多肽链经常折叠成两个或多个稳定的、相对独立的、球状实体，称为结构域。“相对独立的”指：①热学稳定性为独立的一加热或其他变性因素时两个结构域之间变性不同步。②通常执行不同的功能2结构域也经常是功能域。功能域是蛋白质分子中能独立存在的功能单位，其可以为一个结构域，也可以由多个结构域组成。3结构域的意义a从结构角度来看，一条长的多肽链先分别折叠成几个相互独立的区域，再缔合成三级结构要比整条多肽链直接缔合成三级结构在动力学上为更为合理的途径。b从功能角度来看,许多多结构域的酶,其活性中心都位于结构域之间,因为通过结构域容易构建具有特定三维排布的的活性中心c结构域之间常常只有一段柔性的肽链连接，形成所谓的较链区,使结构域容易发生相对运动，结构域之间的这种柔性特性将有利于活性中心结合底物和对底物施加应カ，有利于别构中心结合调节物和发生别构效应。B超二级结构1定义由若干相邻ニ级结构元件组合在ー起，彼此相互作用，形成种类不多，有规则,稳定的二级结构组合,称为超二级结构（或Motifs基元,）为介于二级三级之间的ー种结构层次。2常见的几种基本组合形式:①aa由两股平行或反平行排列的右手helix相互缠绕而成的左手超螺旋。②pap由两段平行的。股和一段作为连接链的a， 。股之间还有氢键相连,连接链反平行地交叉在。片的ー侧,。片的疏水侧链面向a螺旋的疏水面，彼此紧密装配。③PP实际上就是反平行。片，只不过在球状蛋白质中多是由一条多肽链的若干区段的。股反平行组合而成,两个。股间通过ー个短回环连接起来。常见的有。发央，。曲折（多个反平行。股通过紧凑的转角连接而成）和希腊钥匙拓扑结构。3proteinstructuralclassificationallaall。a/p：a-helix和。-sheet交替出现④a+。:一段肽链全为a,另一段全为。即aaaaa+。。。。。4Quaternarystructures&symmetry（对称性）•四级结构具对称性的原因一追求最经济①四级结构由多条多肽链构成,但其种类可能只有1~2种,因为单体形状结构更固定一由于同样的结构重复再现,所以结构易呈对称性。②称对称性和多面体的特性在病毒的蛋白质外壳中尤为突出。ProteinDenaturation（变性）&Folding一FourTypesofNoncovalent（''Weakzz）InteractionsamongBiomoleculesinAqueousSolvent（液体溶剂）•常见的分子间相互作用vanderWaalsinteractionsヽHbonds、Hydrophobicinteractions%stericforce（空间位阻作用）、sovaltionforce（溶剂作用）A范德华作用カ——弱静电作用カBHydrogenbond（静电相互作用）1定义:由电负性较大的原子和氢共价结合的基团具很大的偶极矩,成键电子云的分布偏向电负性较大的原子，因此氢原子核周围的电子云密度小，氢核几近裸露,这一正电荷氢核遇到另ー个电负性大的原子则产生静电吸引,称为氢键。用A—H-----B表示。2氢键具有方向性一沿键轴方向形成的键强度最大e.g：p-pleatedsheet反平行结构比平行结构稳定,就是因为其反平行时形成的氢键是头碰头的,而平行时形成的氢键不能很好的重叠。3氢键具有饱和性一般情况下A——H只能和一个y原子相结合，因为H非常小，而供体和接纳体原子都相当大，这样将排斥另一接纳原子再和H结合。4氢键形成具有协同性即ー个氢键的形成能促进其余氢键的形成5氢键的健能比共价健小很多,但比范徳华カ大。CHydrophobicinteraction为非极性分子之间的ー种弱的、非共价的相互作用。这些非极性分子（如一些中性氨基酸残基，也称之疏水残基）在水相环境中具有避开水而相互聚集的倾向。1其作用范围可达lOOnm作用（一般的非共价作用カW5nm）2 已知 △G=ZiH-TZiSG：吉布斯自由能△!■）:燈变△5:炳变e.gA：①NaCI晶体:S小（有序性高） 液态水分子:S大（有序性低）②当把NaCI投入水中后,Na\CL一会分别被水分子包围，形成水化层③从NaCI来看，S增加 从HZ。来看，S减小（形成水化层,更有序）其总的结果是:△6,即△5增加，所以此过程可自发进行e.gB：①油脂分子滴入水中后,不会分散②从外界给予能量（加热,搅拌）后，虽然由于水分子和油脂分子不亲和，但油脂的位于表面疏水基团外有有水分子有序地排列成笼状的结构,所以H2。的烯减少;但油脂分子S上升③其净燧变是减少的,所以反应不可自发进行,当外界停止提供能量石，油脂又会重新聚集（此过程△S增加）,由于油脂分子表面都是疏水基团，所以这个疏水分子和疏水分子一起作用打开水笼子的过程便为“疏水相互作用;• 疏水相互作用是疏水分子和疏水分子之间的相互作用™!!!

INeper«AMiWBarhli川maUrtXlbrt*«■"rrvwZMHgO■MtlMtUm!•few**«Mtftebr■nfewtOUvN0dfwti«M•し«^>>“INeper«AMiWBarhli川maUrtXlbrt*«■"rrvwZMHgO■MtlMtUm!•few**«Mtftebr■nfewtOUvN0dfwti«M•し«^>>“[Imtd««lrrCam,tbecc^a<i^(<4water.KrwrrHfONtaUrulmメXK*n*evtirfrtl.mmIla，*e—HMievlUeAllb加ヤ!・!mcgruupnan(MM|U«*n4r«rdfrwmwitton14*rM«r»M)mole«wlraiamMiiraiamLmm!«*«lr«fQfi«Aacbr•二Non-covalentinteractionsinproteinfoldingAG=AH-TASAG|=20~65kJ/mol生理条件下FoldedproteinUnfoldedproteinFoldedprotein1能形成H1能形成H键的基团与H20形成H键1能形成H键的基团在蛋白质内部形成H键2带电荷基团与H2。2带电荷基团与H2。相互作用3分子处于高构象商状态（未折叠,d键可自由旋转）3低构象商状态一反对Folded状态4疏水基团间可产生疏水相互作用——使水的烯増加——唯一支持蛋白质以Unfolded状存在的基团4疏水基团:疏水基团与水分子间的不亲和作用,导致水的焰减小ーー此为唯一反对蛋白质以Unfolded状态存在的甚团CON:疏水基团在促成蛋白质从Unfolded变为folded起重要作用。（因为这种转变对它更有利）（在以上四种作用中1&2为无关作用,且4比3作用大时净作用表现为蛋白质从Unfolded变为folded）二Lossofstructureresultsinlossoffunction：变性1定义:足以引起蛋白质功能丢失的三维结构改变称为变性Denaturantion。2变性状态不一定是蛋白质的完全伸展和构象的完全无序化，在大多数情况下，变性的蛋白质可能呢=以一系列局部折叠的形式存在。3引起变性的因素©Destroyhydrophobicinteraction©DestroyHbonds©Destroystaticelectricalforce©Temperature则常见的破坏方式有一些去垢剂，有机溶剂的作用;加热;极端pH4Denaturationofsomeproteinsisreversible三Polypeptidesfoldrapidlybystepwiseprocess：折叠1某些球状蛋白质的天然构象为生理条件下热学上最稳定的状态;2蛋白质折叠经过“积累选择:在每次搜索时把正确折叠的那部分结构保留下来，因此蛋白质折叠的实质就是保留局部正确折叠的中间体。四蛋白质折叠病病症:病人脑组织呈海绵状——因为蛋白质发生聚集,成纤维状病因:阮病毒（prion）入侵致病机理:阮病毒引起蛋白质构象发生变化ー①主要使a-helix变为。ーsheeted,则此时蛋白质容易聚集②病变的蛋白质可以继续诱导正常的蛋白质病变易变原因:其两种构象（天然&病变）之间的能垒很低，所以容易发生相互变化，且变化后易发生聚集，所以不可逆五Proteinfoldinginvivo（体内）!肽链是边合成边折叠的2在体内折叠需要三个条件:①PDI―ニ硫键异构酶：将折叠中错误配对的ニ硫键打散并使其重新正确结合②PPIaces—肽脯氨酰异构酶:催化脯氨酸肽键顺反异构体的湖边③分子伴侣:是ー类与部分折叠或不正确折叠的多肽相结合，以简化正确折叠的途径并提供折叠微环境的蛋白质•well-studied.Hsp70family:heatshockproteins作用ー:与伸展多肽的富含疏水残基区域的结合，防止肽链的不恰当的聚集，使每条多肽链有独立的空间进行自身的折叠。“保护”热变性了的和正在合成的蛋白质。作用ニ:关闭那些必须保留伸展态直至跨膜转运的蛋白质的结合。GroEU/GroESsystem相关图图ー：PDI的作用过程NorwiattveS-Sbonds Mlxe<jdisulfide NavveS-Sbonds图二:Hsp70family的作用过程<3>ATI*bind*toDnaKandtHeprotoin .Inl>aeteria.tHonudcoti<ic*oxcft*An*vfacCorGrpEr~r ofADP.图三:GroEL/GroESsystem的作用①UnfbldedproteinbindstotheGroELpocketnotblockedbyGroES. UnfoldedproteinGroEL7ADPFoldedイ:protein@ATPhydrolysisleadstoreleaseof14ADPandGroES.GroES7ATP7ATP7ADP②ATPhindstoeachsubunitoftheGroELheptamer.卜,7P“7"Pk-*7AJF卜—GroES的.…⑦Proteinsnotfoldedwhenreleasedarerapidlyboundagain.Thereleasedproteinisfullyfoldedorinapartiallyfoldedstatethatiscommittedtondoptthenativeconformjition.@Rroteinfoldsinsidethe卜［enclosure.7JHP

7Pi7AW7ATFGroES・rLI'A©7ATPandGro£SbindtoGroELwithゝ ノafilledpocket.第四节ProteinFunction§4.1Hemoglobin—StructurepolypeptidemoleculepolypeptidemoleculeA组成1由四条多肽链(subunits)组成,2a+20,此处a&。和a-helix&p-sheeted无关,只是用于区分两种不同的亚基而已.2每条achain由141个residues组成，每条®chain由146个residues组成，其排列皆遵循经济原则和对称原则。每个血红蛋白的分子质量为64500.

3其每条多肽链上都含ー个血红素辅基（hemegroup）,每个血红素辅基上都结合了一个Fe2+«所以一个血红蛋白上有四个氧结合位点。B空间结构1四级结构其al和®2、a2和®1之间通过非共价作用力——氢键、Saltbonds、疏水相互作用、静电相互作用结合。（结合部位的residues带电荷或为疏水基团）2二级结构其二级结构主要为a-helix3ー级结构——同源性肌红蛋白、血红蛋白a链、血红蛋白®链具有27个共同的保守residues,三者的同源性为18%。由此可见,同源蛋白的概念可被扩充——不止是不同物种中结构、功能相同或相似的蛋白,也可同一物种中、同一个体中结构功能相似的蛋白质。所以，Mb和Hba、Hb0之间,Hba和Hb0之间都为同源蛋白。C血红蛋白用于结合氧的辅基——porphyrin（吓琳）•Pre:吓咻+Mg 叶绿素川、咻+铁 血红蛋白1辅基的必要性①没有任何AAS可以直接和〇2可逆地结合;②过渡金属离子Fe2+、c/+具有较强的还原性，易和〇2结合;③若游离的Fe2+直接和〇2发生氧化还原反应,则Fe2+会被氧化成Fe3+,反应仍不可逆;④若Fe2+和川、咻的四个N+配位，则N+可以阻止Fe?+被氧化成Fe3+,使Fe?+稳定在二价状态,使可逆结合可以发生。2辅基具体结构®ロト琳:其具四个N+②Fe2+:具有六个配位键，其中四个和吓啾的四个N+配位,位于同一平面上。还剩两个和平面垂直的空轨道。二Bindingwith02teltel(—)结合方式如图所示,Fe?+的两垂直空轨道:a.一条和02结合,而02的另一条轨道则和血红蛋白分子结合(HisE7)；b.另一条结合在血红蛋白的HisF8(第F个a-helix中的第8个组氨酸)(-)N0&C0中毒机理血红蛋白和N0&C〇的结合能力比和氧结合强很多倍!①Infreehemek［0>k［0>2000た，ん*>2000份。Ka：结合常数(association)Kd:解离常数(disassociation)②Inmyoglobinheme>200た,7ヨ472>200ん;。▲(三)▲(三)血红蛋白和氧结合与氧浓度的关系Protein+nLigand与PLn此式子表示蛋白质和配体(ligand)结合的反应た“レ…

［ア］［エ］n

k^disassociitionbindingsitesbindingsites—occupied_n［"ムn！bindingsites—total n［尸厶n］+n［尸］bindingsites—occupied:已经被占据的氧结合位点bindingsites—total:所有氣结合位点数则有①若Kd不变时,可得肌红蛋白和〇2结合能力与。2浓度的关系曲线②若Kd变化时,可得到血红蛋白和〇2结合能力与〇2浓度的关系曲线Con:由此可见,血红蛋白对。2的亲和力是会随〇2浓度的变化而发生变化的，而肌红蛋白对〇2的是保持不变的。2原因解释:Fromtheangleofconfiguration①血红蛋白具有两种构象:T-state(tense):此时四个亚基结合为tense状态,所以血红蛋白分子更稳定,〇2的亲和カ处于较低状态。R-state(relaxed):此时四个亚基处于relaxed状态,和。2的亲和カ(affinity)较高。②而〇2可以调控血红蛋白T-state和R-state的相互转换。Tstat« RIntheT-state,theporphyrinisslightlypuckered（折贅）,causingthehemeirontoprotrude（突出）somewhatontheproximal（最接近的）HisF8（第F个なーhelix中的第8个组氨酸）Thebindingof02causesthehemetoassumeamoreplanarconformation,shiftingthepositionofHisF8andFhelix.C.thechangeofthepositionofHisF8andFhelix进而引起另外三个亚基的构象改变,使剩余亚基上的血红素和。2的亲和カ上升。此即为血红蛋白中ん变化的原理。③而对于肌红蛋白来说,由于其为单链蛋白质,属于“一人吃饱,全家不饿”的类型,所以其ん不发生变化。Fromtheangleoffunction①:血红蛋白:其在全身不同部位进行活动,而各个组织对氧气的需求量不同,则需要通过其对氧气的亲和力不同进而影响释放。2的多少来实现。由图可知,由于组织中需要其运输的氧进行新陈代谢活动,所以血红蛋白在组织的affinity较低,以变将携带。2的释放给组织;而在肺部,其对的〇2亲和力很大,利于携带更多的新鲜。2以便运向身体组织。②肌红蛋白:其position一直不变,处于肌肉中,其一直保持较高的affinity,以变贮存更多的〇2,袋肌肉组织新陈代谢时能及时放出。（四）相关名词解释:Allostericprotein变构蛋白isoneinwhichthebindingofaligand（配体）toonesiteaffectsthebindingpropertiesofanothersiteonthesameprotein.（结合一个ligand后,其构象发生变化,导致其和另一个分子的结合能力发生改变）Modulator（条件分子）amoleculethatbindstoanallostericproteinandaffectsitsbindingproperties.0Z即为血红蛋白的ModulatoroHomotropic:thenormalligandandmodulatorareidentical,e.g:血红蛋白。Heterotropic:thenormalligandandmodulatorarenotidentical（五）变构过程的两种可能性1三个亚基同时变化2三个亚基逐渐变化二FactorseffectonthebindingwithO2（-）pH值的影响（玻尔效应）1影响:随着pH的下降（即酸度的增加）,血红蛋白对〇2的亲和力也下降。如当肌肉乳酸积累或C02增加时。2原因:四个亚基之间的作用カ越强,则T-state越稳定,越不容易从T-state向R-state转化。而H+的增加会将强四个亚基之间的非共价作用（氢键、静电相互吸引），使T-state跟稳定，所以和〇2的亲和力也下降。3生理学意义①当乳酸或COZ在组织中积聚时，Bohr效应可使〇2更易从血红蛋白上脱离下来，被组织利用，适应组织对。2的需求。②虽然此时血红蛋白在肺部和。2的亲和力也有所下降,但从前面的曲线可以看出，其幅度远不及在组织中的下降幅度，所以这里的影响可以忽略不计。(~)BPG效应1影响:BPG含带负电的基团，所以其可以和亚基中带正电的基团通过静电相互吸引,使四个基团相互作用更稳定，更不易结合氧气。所以BPG越高,对〇2亲和カ越低。所以，当人从低海拔地区来到高海拔地区后,一段时间后，其体内的BPG含量会下降ー一??2在胎儿体内,theconversionofp-Hisl43toy-serl43resultsinthe血红蛋白对BPG的亲和カ下降（因为Y-serl43不带电荷,静电相互作用弱）原因:婴儿需要从母亲的毛细血管网处争夺〇2,所以其血红蛋白对氧的affinity必须比母亲的高。（三）基因突变Mutation 镰刀形细胞贫血症（Sicklecellanemia）!病因&病症®Sicklecellanemiaiscausedbyasingleaminoacidreplacementonthebsubunit:Glu-»Val；而谷氨酸GLu的R基带负电荷，突变后的缀氨酸Vai的R基则为疏水基团。②突变后的血红蛋白的B1亚基出现ー个凹槽,由于Vai的R基则为疏水基团，则不同的血红蛋白之间的B1亚基由于疏水相互作用会发生聚集（凹槽部位相互契合），所以蛋白质会发生聚集成纤维状，所以病变的血红蛋白不呈圆饼状，无法携氧，且硬度、脆度大。2这种病为隐性基因病（即的・为正常，ザ仍为携带者，位位为患者）,而在非洲热带丛林地区，人群中杂合子的比例最高，WHY?①在非洲热带丛林地区的人还受到ー种严重的病的困扰一恶性疟疾，而疟原虫一般寄生在人体的血红细胞中。②携带者由于含S基因,所以编码出的血红蛋白有三种可能的类型:PAPA pApS或pSpS而含pSps血红蛋白的细胞在经过造血器官脾脏时,会被清除,则寄生在里面的疟原虫也同时被消灭,所以，疟原虫在杂合子体内的传播速度被正常者低很多,这就是为什么其人群中pApS的比例最大的原因。Antibodyー抗体类型&结构•Pre1抗体:免疫球蛋白或称抗体,是ー种可溶性的血清糖蛋白，是血清中最丰富的蛋白质之一。抗体具两个显著的特征①高度特异性（是指一种特定的抗体只能与引起它产生的相应抗原发生反应②庞大的多样性（是指抗体可以和成千上万种抗原起反应）。2抗原①能引起免疫应答的任何分子或病原体,包括病毒、细菌细胞壁、蛋白质或其他大分子,称为抗原。

②ー个复杂的抗原可以被若干个不同的抗体结合;③ー个单独的抗体或T细胞受体只能结合抗原内的ー个特定的分子结构,此结构称为“优质决定装”或“表色”。④抗原决定簇可以是蛋白质分子表面上的氨基酸侧链或多糖上的单糖残基或其他基团。FiveclassesofimmunoglobulinsigG（免疫球蛋白G,最基本）IgA（主要存在于身体的分泌物,如唾液、泪和乳中）igM（在对入侵抗原作初次免疫反应的早期产生，主要功能是抑制、凝集溶解血液的细菌）IgD（某些B细胞在免疫应答中很快产生IgD）igE（是血液中最丰富的免疫球蛋白，是唯一能通过胎盘进入胎儿体内的抗体，在变态或过敏反应中起重要作用。•StructureofimmunoglobulinA基本组成1由两条重链（H链）和两条轻链（L链）构成，通过非共价键和二硫键（2H、2L内部，相互之间都有）连接成Mr150000的复合体。2IgG的两条重链在一端彼此相互作用，在另一端分别与轻链相互作用，形成Y形结构。3每ーIgG分子含有两个抗原结合部位，它们位于Y形结构的两个“臂”的顶端4抗体分子是二价的，而抗原分子可以是多价的一け里的俗故是就抗應オ。抗体的得合都色藪。5免疫球蛋白的潴◎便枸域为反平行。桶，称“免疫球蛋白折叠”。B具体结构划分IgG分子的L链和H链的ー级结构可根据它们的序列同源性划分为若干个区或结构域。1V区和C区——功能划分每种免疫球蛋白的L缝都含可变区（V区，Vl）和恒定区（C区，CL）H絶也含V区和C区，标为Vh,Ch1,Ch2,和Ch3。③C区是指对于同一物种的同一类抗体而言此部分是恒定的，V区则在不同抗体的ー级结构中变异性较大。④L链和H链的可变区都在链的Nー末端区域。⑤Vl和Vh富含LOOP结构——说明这些部位柔性比较的，易发生构象变化以适应抗原抗体结合。

⑤超夜巨:为可变区的一段,是真正抗原抗体识别结合的部位若为小抗原,则可只和抗体的ー个臂结合;若为大抗原,和两个并都结合并且不止和一个抗体结合（每ー种抗原决定簇对应于ー种抗体）2结构划分①IgG分子的基部与两个臂的连接处称为“钱链区”,长度约30个AAS残基。②用木瓜酶处理时，在钱链区发生断裂，释放出廖却伟殴称为Fc;南个单价的错，称为Fab:即抗原结合片段③用胃蛋白酶断裂时，则产生一个称F（ab）2的二价片段和若干小肽片段。CHO：碳水化合物二单克隆抗体和多克隆抗体1单克隆抗体和同一抗原某一类抗原决定簇特异性结合，为纯净物,难分离出来。2多克隆抗体是识别ー个抗原不同抗原决定簇的多种抗体的混合物。3单克隆抗体的制备①ー种Bcell（浆细胞）只产生一种抗体e.g：ー个大抗原具四个决定簇,因此可产生四种Bcell,每ー种Bcell产生一种抗体②将Bcell和黑色素肿瘤细胞杂交一得杂交瘤细胞②培养杂交瘤细胞（Bcell为成熟分化细胞,不可增值，而瘤细胞具有无限增殖特点，所以可以培养），所以可得到不同的产

生单ー抗体的B细胞。）Musclecontraction—MusclestructureA肌细胞1概述①外面包裹ー层毛细血管网②为多核细胞,其核全部附着在内表面内,其内部广阔的空间则被大量肌原纤维占据。③肌质网一即为普通细胞中的内质网在肌细胞内的特称。④肌细胞膜上有小孔分布一实为横管（T管）在膜表面的开口,直接和细胞外液连通。2肌原纤维和肌节a,肌原纤维①每条肌纤维（肌细胞）内含大量沿纵轴平行排列的肌原纤维。②每条肌原纤维沿长轴呈现明暗相间的带，称明带和暗带,由于每条肌原纤维’S都排列在同一水平上,因而使整个肌细胞出现横纹。③明带:长度可变，其正中的暗线为Z线，由细肌丝构成，它的ー端锚定在Z盘的骨架结构中，另一端插入暗带的粗肌丝之间，数量为粗肌丝2倍暗带:长度固定,正中相对透明区为H带,H带中央的暗线称为M线。由粗肌丝和来自两侧Z线的细肌丝构成。粗肌丝两端游离，中央被固定在的细胞骨架蛋白组成的M线上,M线两侧无细肌丝插入,故形成较亮的的H带。正是由于粗细肌丝的相互重爱和作用,引起肌小节的缩短,所以这里是肌肝维收缩的关键部位。・粗细肌丝皆为蛋白质。b肌节①两条Z线间的区域，长度=1/2明带+暗带②为肌肉收缩和舒张的基本单位3肌管系统ーー2套独立的a.横管（T管）——走行方向和肌原纤维垂直①由肌膜向内凹陷并向细胞深处延伸而形成②作用:使沿肌膜传导的电信号能迅速传播至细胞内部的肌原纤维周围。③细胞外液经肌膜上的开口与T管内液相通。b.纵管（肌质网,SR）——走行方向和肌原纤维平行①SR的管道交织成网,包绕在肌原纤维周围。②LSR:位于肌原纤维周围的SR也称纵行肌质网（LSR）,其膜上有钙泵,可逆浓度梯度将胞质中的Ca2+转运至SR内。③JSR（终池）:为SR的末端膨大形成的、和T管膜相接触（但不连接）的管道，也称连接肌质网。a.其内的Ca?+比肌质中的高数千倍。b.其膜上有钙釋放通道,或称ryanodine受体。c,和其相对的横管膜或肌膜上有L型钙通道——在骨骼肌中,其的变构引起终池上钙释放通道的开放,和Ca的释放入肌质。d.JSR和T管相接触的部位是发生兴奋ー收缩耦联的关键部位。3结构①每一条粗肌丝对应六条细丝（恰好形成一个六边形,粗丝则位于正中间）②横桥在粗丝上称螺旋状排列,上升一圈刚好有六个,即每ー横桥刚好和一条细肌丝对应。③则可知,Z线的形状实际为六边形的一部分横切面。B肌丝的分子组成!粗肌丝①主要由肌球蛋白分子一Myosin构成。a由2条H链+4条L链组成,即四级结构包含6个亚基,共3种——2条H链相同,L有2种b其主要二级结构为a—helix。c头部(S1,即横桥)有Motordomain&Neckdomain两个结构域。Motordomain：含ATP结合位点和肌动蛋白结合位点。Neckdomain：©Essentiallightchain(ELC)©Regulatorylightchain(RLC)②在粗肌丝中,肌球蛋白的杆状部分都朝向M线平行排列，形成粗肌丝的主干;球形的头部(S1)连同与它相连的一小段称作“桥臂”(S2)的杆状部分,一起由肌丝向外伸出，形成“横桥1③横桥被激活后向M线方向扭动，是肌丝滑行的动カ。机理：横桥本和肌动蛋白处于结合状态，当ATP结合到肌球蛋白上后，其构象发生变化，所以头部从肌钙蛋白分离,而当Mg?+结合到肌球蛋白上后，可催化ATP水解成ADP和Pi。2细肌丝①肌动蛋白(Actin)main 由Gactin(global)--Factin(fiber)为球形,在肌丝中聚合成两条链并缠绕成螺旋状，构成细肌丝的主干a.和ATP结合后的Gactin其loop结构较为松散;b.和ADP结合后的Gactin其Loop更为关闭,此时蛋白分子更易聚集组装成链状。Theinteractionbetweenactinandmyosinareregulatedmainlybytropomyosin（原肌球蛋白）andtroponin（肌钙蛋白）.

②原肌球蛋白Tropomyosin简称Tm呈长杆状（为coiled-coil,由两条a-helix相互缠绕而成）,许多原肌球蛋白分子首尾相连形成长链,lyingalongthegroove（凹槽）intheF-actinhelix,能阻止肌动蛋白分子与横桥头部结合,在肌肉收缩过程中起调节作用。③肌钙蛋白Troponin简称Tn为纤维状,结合在原肌球蛋白分子上，由三个亚单位组成一TnT（theTm-bindingsubunit）,Tnl（theinhibitory抑制的subunit）和TnC（theCa2+bindingsubunit）.a,静息时,TnT和Tn!分别与原肌球蛋白和肌动蛋白紧密相连，将原肌球蛋白保持在遮盖肌动蛋白上结合位点的位置;b.TnC具有TnC结合位点，每分子TnC可以结合4个Ca2.。c.胞质内Ca"升高将促进TnC和Ca?+的结合,使肌钙蛋白构象发生变化,导致Tnl与肌动蛋白结合减弱，原肌球蛋白分子向肌动蛋白螺旋沟槽的深部移动,从而鼻鼻出肌动蛋白上的结合位点,引发横桥与肌动蛋白的结合和肌肉收缩。restingmuscle,[Ca2+]isabout10'7M.ps：Tm&Tninhibitthebindingofmyosinheadstoactinunless[Ca2+]isabout10'restingmuscle,[Ca2+]isabout10'7M.ConclusionTheinteractionwithothermolecule（ligand,酉己基）isreversible.Theinterfacebetweenthebindingsiteiscomplementaryinstructure,makingsuchinteractionhighlyspecific.（结合部位一般非刚性,而具一定柔性 般为Loop结构）Structuredynamicness（动态）ofaproteinisusuallyessentialforsuchinteractions其相互结合为ー动态构象变化过程,结合双方都会相互诱导对方进行构象变化第五节ExploringProteins主要是蛋白质分离纯化相关实验方法技术的原理简介Proteinscanbepurifiedaccordingtosolubility,size,charge（带电荷性）,andbindingaffinity蛋白质的分离纯化一般可以分为以下几步:A前处理1分离纯化某一蛋白质,首先要求把其从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来,并保持原来的天然状态,避免丢失生物活性。2常采用酶处理or差速离心法B粗分级分离!当获得蛋白质提取液后,应选用ー套适当的方法,将所要得到蛋白质与其他杂志蛋白质分离开来。2一般这ー步的分级分离采用①盐析②等电点沉淀③有机溶剂分级分离等方法。3这些方法的特点是简便、处理量大,即能检去之量经辰2.能添偽曙《屈华泣。C细分级分离!即制品的纯化。制品经粗分级分离后一般体积较小,杂质蛋白质大部分已被除去。2纯化一般使用层析法,包括凝肮色は、爾孑文推爲析、照附爲析はム・イ。爲析等。必要时还可采用电泳法进ー步纯化。§5.1Beforechromatography（色谱法）Tissue

Homogenization

FiltrationCrudeextractCentrifugationSaltingOutDialysisConcentration(Tissue

Homogenization

FiltrationCrudeextractCentrifugationSaltingOutDialysisConcentration('columnchromatographytissue匀浆（类似于豆浆机，不过为超速搅拌）过滤粗提取液离心一・»得上清液一・>盐析透析和浓缩柱层析•相关步骤原理A离心!离心管如图所示放置2绕轴进行十几个小时高速旋转，则从管口到官底部会形成一个密度梯度,密度逐渐增大,reason：•••F=m（or2当m<Br2=pV（浮力）即离心力和浮力平衡时，则会停下来,而从管口到管底部r发生变化，所以不同密度的物质停在不同位置。B盐析高浓度盐（例如饱和或半饱和时）,有些皆小展金H水傳液中沉发出泉，这种现象称为盐析。1加入大量中性盐后，使水的活性降低,原来溶液中大部分甚至全部自由水转变为晶东チ的本化本,并使蛋白质分子的水化层脱水致使蛋白质分子表面上的就水基团暴露,由于分孑向的疏水椀る行用而引起蛋白质瞿息沉淀.2常选用（NH4）2s〇4作为破坏水化层的中性盐，reason：在水中，（NH4）2sO4的溶解度最大,所以可以最大程度的加入，最大程度蛋白质分子的破坏水化层,使更多的蛋白质聚集沉淀下来。3加入盐的时候应该慢慢地加——防止局部盐过高导致蛋白质变性。4所得沉淀中可能为（NH4）2s〇4和蛋白质的共沉淀。C透析1透析是利用そ®熠分孑ス能值过半位版的僅鹿，使蛋白质和其他小分子物质和无机盐、单糖等分开。2把待纯化的蛋白质溶液装在半透膜的透析袋中，放入装有有透析液（蒸僧水或缓冲液）大烧杯中，则盐和小分子物质会顺浓度梯度流出来。3透析袋内不可装满，因为盐出去后会有水分子进来,V变大，若装满则会胀破透析袋。Chromatography（色谱法,也称层析）—简介Chromatographyisamethodofseparatingsubstancesbyallowingthemtopartition（隔开）betweentwophases,onemobile（流动相）,onestationary（固定相）。Differencesincharge,size,hydrophobicinteractions,specificinteractions（特异性作用）canbeexploitedforsubstanceseparationwithchromatography。（这些性质的不同导致不同物质在固定相与流动相之间的分配不同而进行分离、分析）Usinghighpressureallowsbetterseparationinamuchshorterperiodoftime,thusnamedHighPerformanceLiquidChromatography（HPLC）.

4分类①根据流动相的物理状态分为:a.液相色谱（LC）b.气相色谱（GC）②根据物理化学作用分为:吸附色谱分配色谱离子交换色谱!on-exchangechromatography 分子所带电荷不同凝胶渗透色谱Size-exclusionchromatography 分子大小不同亲和色谱Affinitychromatography 和待定配基的亲和力大小不同③根据实验操作形式分为:柱色谱纸色谱薄层色谱二离子交换层析A分类（易错）①阴离子交换层析:装填带正电荷的固相,结合带阴离子的蛋白质,用带正电荷的液相进行洗脱。②阳离子交换层析:装填带负电荷的固相,结合带阳离子的蛋白质,用带负电荷的液相进行洗脱。其流动相带阳离子,即用阳离子进行交换，故称阳离子交换层析。B原理：Proteinscanbeseparatedonthebasisoftheirnetchargebyion-exchangechromatographycharged chargedcharged charged1一般固相为离子交换树脂一由含有带电基团的不溶性物质组成（琼脂糖、聚丙烯酰胺、纤维素和玻璃）。2以阳宅孑立,指庵析为例,如图所示：①其固相带负电荷，当带不同电荷的蛋白质混合物装入柱中后，会被树脂吸附