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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 生物化学第三版课后习题具体解答第三章 氨基酸提要 -氨基酸是蛋白质的构件分子,当用酸、碱或蛋白酶水解蛋白质时可获得它们；蛋白质中的氨基酸都是 L 型的；但碱水解得到的氨基酸是D 型和 L 型的消旋混合物；参与蛋白质组成的基本氨基酸只有20 种；此外仍有假设干种氨基酸在某些蛋白质中存在,但它们都是在蛋白质生物合成后由相应是基本氨基酸残基经化学修饰而成；除参与蛋白质组成的氨基酸外,仍有很多种其他氨基酸存在与各种组织和细胞中,有的是- 、 - 或 - 氨基酸,有些是D型氨基酸；氨基酸是两性电解质；当 pH接近 1 时,氨基酸的可解离基团全部质子化,当
2、 pH在 13 左右时,就全部去质子化； 在这中间的某一 pH因不同氨基酸而异 ,氨基酸以等电的兼性离子H3N +CHRCOO- 状态存在；某一氨基酸处于净电荷为零的兼性离子状态时的介质 pH 称为该氨基酸的等电点,用 pI表示；全部的- 氨基酸都能与茚三酮发生颜色反应； -NH2 与 2,4- 二硝基氟苯 DNFB作用产生相应的 DNP-氨基酸 Sanger 反应； -NH2与苯乙硫氰酸酯PITC作用形成相应氨基酸的苯胺基硫甲酰衍生物 Edman 反应；胱氨酸中的二硫键可用氧化剂如过甲酸或复原剂如巯基乙醇断裂；半胱氨酸的 SH基在空气中氧化就成二硫键；这几个反应在氨基酸荷蛋白质化学中占有重要
3、位置；除甘氨酸外- 氨基酸的- 碳是一个手性碳原子,因此- 氨基酸具有光学活性；比旋是- 氨基酸的物理常数之一,它是鉴别各种氨基酸的一种依据；参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在紫外区有光吸取,这是紫外吸取法定量蛋白质的依据；核磁共振NMR波谱技术在氨基酸和蛋白质的化学表征方面起重要作用；氨基酸分析别离方法主要是基于氨基酸的酸碱性质和极性大小；常用方法有离子交换柱层析、高效液相层析HPLC等；习题1. 写出以下氨基酸的单字母和三字母的缩写符号：精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸； 见表 3-1 三字单字母名称表 3-1 氨基酸的简写符号三字母符单字母名称
4、母符号符号符号号丙氨酸 alanine Ala A 亮氨酸 leucine Leu L 精氨酸 arginine Arg R 赖氨酸 lysine Lys K 天冬酰氨 asparagines Asn N 甲硫氨酸 蛋氨酸 methionine Met M 天冬氨酸 aspartic acid Asp D 苯丙氨酸 phenylalanine Phe F Asn 和/或 Asp Asx B Pro P 半胱氨酸 cysteine Cys C 脯氨酸 praline 谷氨酰氨 glutamine Gln Q 丝氨酸 serine Ser S 谷氨酸 glutamic acid Glu E 苏氨酸
5、 threonine Thr T Gln 和/或 Glu Gls Z Trp W 甘氨酸 glycine Gly G 色氨酸 tryptophan 组氨酸 histidine His H 酪氨酸 tyrosine Tyr Y 异亮氨酸 isoleucine Ile I 缬氨酸 valine Val V 1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2、运算赖氨酸的 -NH3+20%被解离时的溶液PH；9.9 解：见表 3-3,P133 3、运算谷氨酸的-COOH 三分之二被解离时的溶液 pH；4.6 解： pH = pKa
6、 + lg2/3% pKa = mol/L 溶液的 pH：a亮氨酸盐酸盐；b亮氨酸钠盐； c等电亮氨酸； a约 1.46,b 约 11.5, c约 5、依据表 3-3 中氨基酸的pKa 值,运算以下氨基酸的pI 值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸和精氨酸； 解： pI = 1/2 pKa1+ pKa2 pIAla = 1/2 2.34+9.69= pICys = 1/2 1.71+10.78 = pIGlu = 1/2 2.19+4.25= pIAla = 1/2 9.04+12.48 = 6、向 1L1mol/LmolHCl,问所得溶液的 pHmol NaOH 以代替 HCl 时,pH 将是多少？
7、 pH ：2.71；9.23 7、将丙氨酸溶液400ml调剂到 pH8.0,然后向该溶液中加入过量的甲醛,当所得溶液用碱反滴定至 Phmol/L NaOH 溶液 250ml；问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克？g mol/L 的组氨酸溶液在 pH6.4 时各种离子形式的浓度 mol/L ；His 2+ 10-4,His +为 0.071,His 0 10-4 9、说明用含一个结晶水的固体组氨酸盐酸盐相对分子质量 =209.6；咪唑基和 1mol/L KOH 配制1LpHmol/L 组氨酸盐缓冲液的方法 取组氨酸盐酸盐 g0.2mol ,加入 352ml 1mol/L KOH ,用水稀释至 1L
8、10、为什么氨基酸的茚三酮反映液能用测压法定量氨基酸？解：茚三酮在弱酸性溶液中与-氨基酸共热,引起氨基酸氧化脱氨脱羧反映,其反应化学式见P139,其中,定量释放的 CO 2 可用测压法测量,从而运算出参与反应的氨基酸量；11、L- 亮氨酸溶液 g/50ml 6mol/L HCl在 20cmo；运算 L-亮氨酸在 6mol/L HCl 中的比旋 a ；o 12、标出异亮氨酸的 4 个光学异构体的R,S构型名称； 参考图 3-15 13、甘氨酸在溶剂 A 中的溶解度为在溶剂 B 中的 4 倍,苯丙氨酸在溶剂 A 中的溶解度为溶剂 B 中的两倍；利用在溶剂 A 和 B 之间的逆流分溶方法将甘氨酸和苯
9、丙氨酸分开；在起始溶液中甘氨酸含量为 100mg ,苯丙氨酸为 81mg ,试答复以下问题：1mg Gly+24mg PhemgGly+36mg Phe 解：依据逆流分溶原理,可得：对于 Gly ：Kd = C A/CB = 4 = q 动相 /p静相p+q = 1 = 1/5 + 4/5 4 个分溶管分溶 3 次：1/5 + 4/53=1/125+2/125+48/125+64/125 对于 Phe：Kd = C A/CB = 2 = q 动相 /p静相p+q = 1 = 1/3 + 2/3 4 个分溶管分溶 3 次：1/3 + 2/33=1/27+6/27+12/27+8/27 2 名师归
10、纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 故利用 4 个分溶管组成的分溶系统中,甘氨酸和苯丙氨酸各在4 管和第 3 管中含量最高,其中：第 4 管： Gly ：64/125 100=51.2 mg Phe：8/27 81=24 mg 第 3 管： Gly ：48/125mg Phe：12/27 81=36 mg 14、指出在正丁醇：醋酸：水的系统中进行纸层析时,以下混合物中氨基酸的相对迁移率假定水相的 pH 为 4.5：1Ile, Lys; 2Phe, Ser 3Ala, Val, Leu; 4Pro, Val 5Glu, As
11、p; 6Tyr, Ala, Ser, His. Ile lys ；Phe, Ser；Leu Val Ala, ；Val Pro；GluAsp ；Tyr AlaSer His 解：依据 P151 图 3-25 可得结果；15将含有天冬氨酸 pI=2.98 、甘氨酸 pI=5.97 、亮氨酸 pI=6.53 和赖氨酸 pI=5.98 的柠檬酸缓冲液,加到预先同样缓冲液平稳过的强阳离交换树脂中,随后用爱缓冲液析脱此柱,并分别收集洗出液,这 5 种氨基酸将按什么次序洗脱下来？Asp, Thr, Gly, Leu, Lys 解：在 pH3 左右,氨基酸与阳离子交换树脂之间的静电吸引的大小次序是减刑氨基酸
12、 A2+中性氨基酸 A+酸性氨基酸 A 0；因此氨基酸的洗出次序大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸,最终是碱性氨基酸,由于氨基酸和树脂之间仍存在疏水相互作用,所以其洗脱次序为：Asp, Thr, Gly, Leu, Lys ；第四章 蛋白质的共价结构提要蛋白质分子是由一条或多条肽链构成的生物大分子；多肽链是由氨基酸通过肽键共价连接而成的,各种多肽链都有自己特定的氨基酸序列；蛋白质的相对分子质量介于 6000 到 1000000 或更高；蛋白质分为两大类：单纯蛋白质和缀合蛋白质；依据分子外形可分为纤维状蛋白质、球状蛋白质和膜蛋白质；此外仍可按蛋白质的生物学功能分类；为了表示蛋白质结构的不同组织层次,
13、常常使用一级结构、二级结构、三级结构和四级结构这样一些特地术语；一级结构就是共价主链的氨基酸序列,有时也称化学结构；二、三和四级结构又称空间结构即三维结构或高级结构；蛋白质的生物功能打算于它的高级结构,高级结构是由一级结构即氨基酸序列打算的,二氨基酸序列是由遗传物质 DNA的核苷酸序列规定的；肽键 CONH是连接多肽链主链中氨基酸残缺的共价键,二硫键是使多肽链之间交联或使多肽链成环的共价键；多肽链或蛋白质当发生部分水解时,可形成长短不一的肽段；除部分水解可以产生小肽之外,生物界仍存在很多游离的小肽,如谷胱甘肽等；小肽晶体的熔点都很高,这说明短肽的晶体是离子晶格、在水溶液中也是以偶极离子存在的；
14、测定蛋白质一级结构的策略是：1测定蛋白质分子中多肽链数目；2拆分蛋白质分子的多肽链；3断开多肽链内的二硫桥；4分析每一多肽链的氨基酸组成；5鉴定多肽链的N-末端和 C-末端残基； 6断裂多肽链成较小的肽段,并将它们别离开来； 7测定各肽段的氨基酸序列；8利用重叠肽重建完整多肽链的一级结构；9确定半胱氨酸残基形成的 S-S 交联桥的位置；序列分析中的重要方法和技术有：测定 N-末端基的苯异硫氰酸酯PITC法,分析 C-末端基的羧肽酶法,用于多肽链局部断裂的酶裂解和CNBr化学裂解,断裂二硫桥的巯基乙醇处理,测定肽段氨基酸序列的 Edman化学降解和电喷射串联质谱技术,重建多肽链一级序列的重叠肽拼
15、凑法以及用于二硫桥定位的对角线电泳等；在不同生物体中行使相同或相像功能的蛋白质称同源蛋白质；同源蛋白质具有明显的序列相像3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 性 称序列同源 , 两个物种的同源蛋白质,其序列间的氨基酸差异数目与这些物种间的系统发生差异是成比例的； 并依据同源蛋白质的氨基酸序列资料建立起进化树；同源蛋白质具有共同的进化起源；在生物体内有些蛋白质常以前体形试合成,只有按肯定方式裂解除去部分肽链之后才显现生物活性,这一现象称蛋白质的激活；血液凝固是涉及氨基酸序列断裂的一系列酶原被激活的结果,酶促激活的级联
16、放大,使血凝块快速形成成为可能；凝血酶原和血清蛋白原是两个最重要的血凝因子；血纤蛋白蛋白原在凝血酶的作用下转变为血清蛋白凝块血块的主要成分；我国在 20 世纪 60 岁月首次在世界上人工合成了蛋白质结晶牛胰岛素；近二、三十年进展起来的固相肽合成是掌握合成技术上的一个庞大进步,它对分子生物学和基因工程也就具有重要影响和意义；至今利用Merrifield固相肽合成仪已胜利地合成了很多肽和蛋白质；习题1. 假如一个相对分子质量为12000 的蛋白质, 含 10 种氨基酸, 并假设每种氨基酸在该蛋白质分子中的数目相等,问这种蛋白质有多少种可能的排列次序？10100 12000/120 解： 10=10
17、1002、有一个 A 肽,经酸解分析得知为Lys、His、Asp、Glu2 、Ala 以及 Val、Tyr 突然两个 NH 3 分子组成；当 A 肽与 FDNB 试剂反应后得DNP-Asp ；当用羧肽酶处理后得游离缬氨酸；假如我们在试验中将 A 肽用胰蛋白酶降解时,得到两种肽,其中一种Lys、Asp、Glu 、Ala 、Tyr在 pH6.4 时,净电荷为零,另一种His、Glu 以及 Val可给除 DNP-His ,在 pH6.4 时,带正电荷；此外,A 肽用糜蛋白酶降解时,也得到两种肽,其中一种Asp、Ala 、Tyr 在 pH6.4 时全中性,另一种Lys、 His、Glu2 以及 Val
18、在 pH6.4 时带正电荷； 问 A 肽的氨基酸序列如何？解： 1、N-末端分析： FDNB 法得： Asp-；2、C-末端分析：羧肽酶法得：-Val；Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val 3、胰蛋白酶只断裂赖氨酸或精氨酸残基的羧基形成的肽键,得到的是以 Arg 和 Lys 为 C-末端残基的肽断；酸水解使 Asn Asp+ NH 4+,由已知条件Lys 、 Asp 、 Glu 、 Ala 、 Tyr 可得：Asn- - - -Lys- - -Val；4、FDNB 法分析 N-末端得 DNP-His ,酸水解使可得： Asn- - - -Lys-His-Gln-Val
19、 ；GlnGlu+NH 4+由已知条件 His 、Glu、 Val5、糜蛋白酶断裂Phe、Trp 和 Tyr 等疏水氨基酸残基的羧基端肽键；由题, 得到的一条肽 Asp、Ala 、 Tyr结合 3、 4可得该肽的氨基酸序列为：Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val 3 、 某 多 肽 的 氨 基 酸 序 列 如 下 ： Glu-Val-Lys-Asn-Cys-Phe-Arg-Trp-Asp-Leu-Gly-Ser-Leu-Glu- Ala-Thr-Cys-Arg-His-Met-Asp-Gln-Cys-Tyr-Pro-Gly-Glu_Glu-Lys； 1如用胰蛋白酶处理
20、,此多肽将产生几个肽？并说明缘由假设没有二硫键存在；2在时,此多肽的净电荷是多少单位？说明理由假设 pKa 值：-COOH4.0 ； - NH 3+6.0； Glu 和 Asp 侧链基 4.0；Lys 和 Arg 侧链基 11.0；His侧链基； Cys 侧链基； Tyr 侧链基 11.0；3如何判定此多肽是否含有二硫键？假设有二硫键存在,请设计试验确定 5,17 和 23 位上的 Cys 哪两个参与形成？1 4 个肽；2-2.5 单位；3假如多肽中无二硫键存在,经胰蛋白酶水解后应得 4 个肽段；假如存在一个二硫键应得 3 个肽段并且个肽段所带电荷不同,因此可用离子交换层析、电泳等方法将肽段分
21、开,鉴定出含二硫键的肽段,测定其氨基酸次序,便可确定二硫键的位置 4、今有一个七肽,经分析它的氨基酸组成是：Lys、Pro、Arg 、Phe、Ala 、Tyr 和 Ser；此肽未经糜蛋白酶处理时,与 FDNB 反应不产生-DNP- 氨基酸；经糜蛋白酶作用后,此肽断裂城两个肽段,其氨基酸组成分别为 Ala 、Tyr 、Ser 和 Pro、Phe、Lys、 Arg；这两个肽段分别与 FDNB 反应,可分别产生 DNP-Ser 和 DNP-Lys ；此肽与胰蛋白酶反应能生成两个肽段,它们的氨基酸组成分别是 Arg 、4 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 31 页精选学习资料 -
22、 - - - - - - - - Pro 和 Phe、Tyr 、Lys、Ser、Ala ；试问此七肽的一级结构怎样？-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg- 它是一个环肽,序列为：解： 1此肽未经糜蛋白酶处理时,与FDNB 反应不产生-DNP- 氨基酸,说明此肽不含游离末端NH 2,即此肽为一环肽；2糜蛋白酶断裂 Phe、Trp 和 Tyr 等疏水氨基酸残基的羧基端肽键,由已知两肽段氨基酸组成 Ala 、Tyr、Ser 和 Pro、 Phe、Lys、Arg 可得： - - -Tyr- 和- - - -Phe-；3由 2得的两肽段分别与 FDNB 反应,分别产生 DNP-Ser
23、 和 DNP-Lys 可知该两肽段的N-末端分别为 -Ser-和-Lys- ,结合 2可得： -Ser-Ala-Tyr- 和-Lys- - -Phe-；4胰蛋白酶专一断裂 Arg 或 Lys 残基的羧基参与形成的肽键,由题生成的两肽段氨基酸组成Arg 、Pro 和 Phe、Tyr、Lys、 Ser、Ala 可得： -Pro-Arg- 和- - - - -Lys ；综合 2、3、4可得此肽一级结构为：-Lys-Pro-Arg-Phe-Ser-Ala-Tyr- 5、三肽 Lys- Lys- Lys 的 pI 值必定大于它的任何一个个别基团的 pKa 值,这种说法是否正确？为什么？ 正确, 由于此三
24、肽处于等电点时,七解离集团所处的状态是 C-末端 COO-,N 末端 NH 2pKa8.0,3 个侧链 31/3 - NH 3+ pKa=10.53, 因此 pI最大的 pKa 值 10.53 6、一个多肽可复原为两个肽段,它们的序列如下： 链 1 为 Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg- Arg- Val-Cys；链 2 为 Cys-Tyr-Cys-Phe-Cys ；当用嗜热菌蛋白酶消化原多肽具有完整的二硫键时可用 以下各肽：1Ala 、Cys2、Val；2Arg 、Lys、Phe、Pro；3 Arg2 、Cys2、Trp、Tyr；4Cys2、Phe；试指
25、出在该自然多肽中二硫键的位置；结构如以下图S-S Ala-Cys-Phe-Pro-Lys-Arg-Trp-Cys-Arg-Arg-Val_Cys S S Cys-Tyr-Cys-Phe-Cys 解：嗜热菌蛋白酶作用专一性较差,依据题中已知条件：1消化原多肽得到Ala 、Cys2、Val,说明链 1 在 2 位 Cys 后及 11 位 Val 前发生断裂, 2位 Cys 与 12 位 Cys 之间有二硫键；2由链 1 序列可得该肽段序列为：-Phe-Pro-Lys-Arg- ；3由 1 2可知该肽段 Arg2 、Cys2、Trp、Tyr中必有一 Cys 来自链 2,另一 Cys 为链 1 中 8
26、 位 Cys,即链 1 中 8 位 Cys 与链 2 中的一个 Cys 有二硫键；4嗜热菌蛋白酶能水解Tyr、Phe 等疏水氨基酸残基,故此肽Cys2、Phe来自链 2,结合3中含 Tyr,可知3中形成的二硫键为链1 8 位 Cys 与链 2 中 3 位 Cys 与链 2 中 3 位 Cys 之间；4中 Cys2、Phe说明链 2 中 1 位 Cys 与 5 位 Cys 中有二硫键；综合 1、2、3、4可得结果；7、一个十肽的氨基酸分析说明其水解液中存在以下产物：NH 4+Asp Glu Tyr Arg Met Pro Lys Ser Phe 并观看以下事实： 1用羧肽酶A 和 B 处理该十肽
27、无效； 2胰蛋白酶处理产生两各四肽和游离的Lys；3梭菌蛋白酶处理产生一个四肽和一个六肽；4溴化氢处理产生一个八肽和一个二肽,用单字母符号表示其序列位 NP；5胰凝乳蛋白酶处理产生两个三肽和一个四肽,N-末端的胰凝乳蛋白酶水解肽段在中性 pH 时携带 -1 净电荷,在 pH12 时携带 -3 净电荷；6一轮 Edman 降解给出下5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 面的 PTH 衍生物：图略写出该十肽的氨基酸序列；Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro 解： 1用羧肽酶A
28、和 B 处理十肽无效说明该十肽C-末端残基为 -Pro； 2胰蛋白酶专一断裂Lys 或 Arg 残基的羧基参与形成的肽键,该十肽在胰蛋白酶处理后产生了两个四肽和有利的Lys,说明十肽中含Lys- 或 -Arg- -Lys-Lys- 或 -Arg-Lys- -Lys- Arg-Lys- 四种可能的肽段,且水解位置在 3梭菌蛋白酶专一裂解4 与 5、5 与 6 或 4 与 5、8 与 9、9 与 10 之间；Arg 残基的羧基端肽键,处理该十肽后,产生一个四肽和一个六肽,就可知该十肽第四位为-Arg- ； 4溴化氰只断裂由 Met 残基的羧基参与形成的肽键,处理该十肽后产生一个八肽和一个二肽,说明
29、该十肽第八位或其次位为-Met- ；用单字母表示二肽为 NP,即-Asn-Pro-,故该十肽第八位为-Met- ； 5胰凝乳蛋白酶断裂Phe、Trp 和 Tyr 等疏水氨基酸残基的羧基端肽键,处理该十肽后,产生两个三肽和一个四肽,说明该十肽第三位、第六位或第七位为 Trp 或 Phe； 6一轮 Edman 降解分析 N- 末端,依据其反应规律,可得N-末端氨基酸残疾结构式为：-NH-CH-CH2OH-C=O- ,复原为 -NH-CH-CH2OH-COOH- ,可知此为Ser；结合 1、2、3、4、5、6可知该十肽的氨基酸序列为：Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-A
30、sn-Pro 8、一个四肽,经胰蛋白酶水解得两个片段,一个片段在280nm 邻近有强的光吸取,并且Pauly 反应和坂口反应检测胍基的呈阳性；另一片段用溴化氰处理释放出一个与茚三酮反应呈黄色的氨基酸；写出此四肽的氨基酸序列；YRMP 解：胰蛋白酶酶专一水解 Lys 和 Arg 残基的羧基参与形成的肽键,故该四肽中含 Lys 或 Arg ；一肽段在 280nm 邻近有强光吸取且 Pauly 反应和坂口反应检测胍基的呈阳性,说明该肽段含 Tyr 和Arg；溴化氰专一断裂 Met 残基的羧基参与形成的肽键,又因生成了与茚三酮反应呈黄色的氨基酸,故该肽段为 -Met-Pro- ；所以该四肽的氨基酸组成
31、为Tyr-Arg-Met-Pro ,即 YRMP ；9 蜂毒明肽 apamin是存在蜜蜂毒液中的一个十八肽,其序列为 CNVRAPETALCARRCOOH,已知蜂毒明肽形成二硫键,不与碘乙酸发生反应,1问此肽中存在多少个二硫键？2请设计确定这些个二硫键位置的策略；1两个；2二硫键的位置可能是1-3 和 11-15 或 1-11 和 3-15 或 1-15 和 3-11,第一种情形,用胰蛋白酶断裂将产生两个肽加 Arg ；其次种情形和第三种,将产生一个肽加 Arg ,通过二硫键部分氧化可以把后两种情形区分开来； 10、表达用 Mernfield 固相化学方法合成二肽 Lys-Ala ；假如你准备
32、向 Lys-Ala 加入一个亮氨酸残基使成三肽,可能会掉进什么样的“ 陷坑” ？第五章 蛋白质的三维结构提要每一种蛋白质至少都有一种构像在生理条件下是稳固的,并具有生物活性,这种构像称为蛋白质的自然构像；争论蛋白质构像的主要方法是X 射线晶体结构分析；此外紫外差光谱、荧光和荧光偏振、圆二色性、核磁共振和重氢交换等被用于争论溶液中的蛋白质构像；稳固蛋白质构像的作用有氢键、范德华力、疏水相互作用和离子键；此外二硫键在稳固某些蛋 白质的构像种也起重要作用；多肽链折叠成特定的构像受到空间上的很多限制；就其主链而言,由于肽链是由多个相邻的肽6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 31
33、 页精选学习资料 - - - - - - - - - 平面构成的,主链上只有-碳的二平面角 和 能自由旋转,但也受到很大限制；某些 和 值是立体化学所答应的,其他值就不被答应；并因此提出了拉氏构像,它说明蛋白质主链构象在图上所占的位置是很有限的7.7%-20.3% ；蛋白质主链的折叠形成由氢键维系的重复性结构称为二级结构；最常见的二级结构元件有 螺旋、 转角等； 螺旋是蛋白质中最典型、含量最丰富的二级结构； 螺旋结构中每个肽平面上的羰氧和酰氨氢都参与氢键的形成,因此这种构象是相当稳固的；氢键大体上与螺旋轴平行,每圈螺旋占 3.6 个氨基酸残基,每个残基绕轴旋转100 nm； - 角蛋白是毛、发
34、、甲、蹄中的纤维状蛋白质,它几乎完全由 螺旋构成的多肽链构成； 折叠片中肽链主链处于较舒展的曲折锯齿形式,肽链之间或一条肽链的肽段之间借助氢键彼此连接成片状结构,故称为 折叠片,每条肽链或肽段 称为 折叠股或 nmnm；大多数 折叠股和 折叠片都有右手扭曲的倾向,以缓解侧链之间的空间 应力 steric strain；蚕丝心蛋白几乎完全由扭曲的反平行 折叠片构成；胶原蛋白是动物结缔 组织中最丰富的结构蛋白,有假设干原胶原分子组成；原胶原是一种右手超螺旋结构,称三股螺旋；弹性蛋白是结缔组织中另一主要的结构蛋白质；蛋白质按其外形和溶解度可分为纤维状蛋白质、球状蛋白质和膜蛋白； - 角蛋白、丝心蛋白
35、- 角蛋白、教员蛋白和弹性蛋白是不溶性纤维状蛋白质；肌球蛋白和原肌球蛋白是可溶性纤维状蛋 白质,是肌纤维中最丰富的蛋白质；球状蛋白质是一类可溶性的功能蛋白,如酶、抗体、转运蛋白、蛋白质激素等,膜蛋白是一类与膜结构和功能紧密相关的蛋白质,它们又可分为膜内在蛋白质、脂 锚定蛋白质以及膜周边蛋白质；蛋白质结构一般被分为4 个组织层次折叠层次 ,一级、二级、三级和四级结构；细分时可在二、三级和四级结构；细分时可在二、三级之间增加超二级结构和结构域两个层次；超二级结构是 指在一级序列上相邻的二级结构在三维折叠中彼此靠近并相互作用形成的组合体；超二级结构有 3 中基本形式： 螺旋束、 如 Rossman折
36、叠、 曲折和希腊钥匙拓扑结构；结 构域是在二级结构和超二级结构的基础上形成并相对独立的三级结构局部折叠区；结构域常常也就 是功能域；结构域的基本类型有：全平行 螺旋结构域、平行或混合型 折叠片结构域、反平行折叠片结构域和富含金属或二硫键结构域等4 类；- 结构蛋白质、全- 结构蛋白质和球状蛋白质可依据它们的结构分为全-结构蛋白质、 、富含金属或二硫键蛋白质等；球状蛋白质有些是单亚基的,称单体蛋白质,有些是多亚基的,称寡 聚或多聚蛋白质；亚基一般是一条多胎链；亚基包括单体蛋白质的总三维结构称三级结构；球 状蛋白质种类很多,结构也很复杂,各有自己特殊的三维结构；但球状蛋白质分子仍有某些共同的 结构
37、特点：一种分子可含多种二级结构元件,具有明显的折叠层次,紧密折叠成球状或椭球 状结构,疏水测链埋藏在分子内部,亲水基团暴露在分子外表,分子外表往往有一个空穴活 性部位；蛋白质受到某些物理或化学因素作用时,引起生物活性丢失,溶解度降低以及其他的物理化学 常数的转变,这种现象称为蛋白质变性；变性实质是非共价键破裂,自然构象解体,但共价键未遭 破裂；有些变性是可逆的；蛋白质变性和复性试验说明,一级结构规定它的三维结构；蛋白质的生 物学功能是蛋白质自然构象所具有的性质；自然构象是在生理条件下热力学上最稳固的即自由能最 低的三维结构；蛋白质折叠不是通过随机搜寻找到自由能最低构象的；折叠动力学争论说明,多
38、肽链折叠过程 中存在熔球态的中间体,并有异构酶和伴侣蛋白质等参与；寡聚蛋白是由两个或多个亚基通过非共价相互作用缔合而成的集合体；缔合形成集合体的方式构成蛋白质的四级结构,它涉及亚级在集合体中的空间排列对称性 以及亚基之间的接触位点结构互补和作用力非共价相互作用的类型；习题1. 1运算一个含有78 个氨基酸的 螺旋的轴长；2此多肽的nmnm 解： 1 螺旋中每个残基绕轴旋转100 nm,故该 螺旋的轴长为：7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 31 页精选学习资料 - - - - - - - - - 78 nmnm 2 螺旋每圈螺旋占 3.6 个氨基酸残基,故该 螺旋圈数为
39、：78 3.6 圈； nm nm；完全舒展的 78 3.6 nm； 螺旋设想外,其他区段均为 10-5 cm；试运算： 螺旋占该多肽链的百分数；假设 nm59% 解：一般来讲氨基酸的平均分子量为 120Da,此蛋白质的分子量为 240000Da,所以氨基酸残基数为240000 120=2000 个；设有 X 个氨基酸残基呈 螺旋结构,就：X 0.15+ 2000-X 10-5 107=506nm - 螺旋占该蛋白质分子的百分比为：解之得 X=970, 螺旋的长度为970 0.15=145.5 ,故 100%=29% kj/mol ,但在折叠的蛋白质中它对蛋白质的桅顶焓贡献却要小得多5kj/mo
40、l ；试说明这种差异的缘由； 在舒展的蛋白质中大多数氢键的共体和接纳体都与水形成氢键；折旧时氢键能量对稳固焓奉献小的缘由； 4. 多聚甘氨酸是一个简洁的多肽,能形成一个具有=-80 =+120 的螺旋,依据拉氏构象图图5-13 ,描述该螺旋的a手性； b每圈的碱基数； a左手；b 3.0解：据 P206 图 5-13 拉氏构象图, = -80 =+120 时可知该螺旋为左手性,每圈残基数为 3.0 ；5. 螺旋的稳固性不仅取决于肽链间的氢键形成,而且仍取决于肽链的氨基酸侧链的性质；试猜测在室温下的溶液中以下多聚氨基酸那些种将形成 螺旋,那些种形成其他的有规章的结构,那些种不能形成有规章的结构？
41、并说明理由；1多聚亮氨酸, pH=7.0；2多聚异亮氨酸,pH=7.0；3多聚精氨酸, pH=7.0；4多聚精氨酸, pH=13；5多聚谷氨酸, pH=1.5 ；6多聚苏氨酸, pH=7.0；7多聚脯氨酸, pH=7.0 ； 14和 5能形成 螺旋； 23和 6不能形成有规章的结构；7有规章,但不是 螺旋 由于甘氨酸是在- 碳原子上呈6. 多聚甘氨酸的右手或左手 螺旋中哪一个比较稳固？为什么？对称的特殊氨基酸,因此可以预料多聚甘氨酸的左右手 螺旋他们是对映体在能量上是相当的,因而也是同等稳固的； 7. 考虑一个小的含 101 残基的蛋白质；该蛋白质将有 200 个可旋转的键；并假设对每个键 和
42、 有亮个定向；问： a这个蛋白质可能有多种随机构象W？ b依据 a的答案运算在当使 1mol该蛋白质折叠成只有一种设想的结构时设想熵的变化 S 折叠；c假如蛋白质完全折叠成由 H键作为稳固焓的唯独来源的 螺旋,并且每 mol H 键对焓的贡献为-5kj/mol,试运算 H 折叠 ；d根据逆的 b和c的答案, 运算 25时蛋白质的 G折叠；该蛋白质的折叠形式在 25时是否稳固？ aW=2 200 10 60；b S 折叠 kj/Kmolc H折叠 100 -5 kj/mol =-500 kj/mol ；留意,这里我们没有考虑在螺旋末端处某些氢键不能形成这一事实,但考虑与否差异很小；d G 折叠=-157.3 kj/mol. 由于在 25时 G折叠0,因此折叠的蛋白质是稳固的； 8. 两个多肽链 A 和 B,有着相像的三