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1、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型与L型的消旋混合物。参与蛋白质组成的根本氨基酸只有20种。此外还有若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根本氨基酸（残基）经化学修饰而成。除参与蛋白质组成的氨基酸外，还有很多种其他氨基酸存在与各种组织与细胞中，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pH在13左右时，则全部去质子化。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+CH
2、RCOO-）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响。-NH2与2,4-二硝基氟苯（DNFB）作用产生相应的DNP-氨基酸（Sanger反响）；-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反响）。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基在空气中氧化则成二硫键。这几个反响在氨基酸荷蛋白质化学中占有重要地位。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
3、一种根据。参与蛋白质组成的氨基酸中色氨酸、酪氨酸与苯丙氨酸在紫外区有光汲取，这是紫外汲取法定量蛋白质的根据。核磁共振（NMR）波谱技术在氨基酸与蛋白质的化学表征方面起重要作用。氨基酸分析分别方法主要是基于氨基酸的酸碱性质与极性大小。常用方法有离子交换柱层析、高效液相层析（HPLC）等。习题1.写出下列氨基酸的单字母与三字母的缩写符号：精氨酸、天冬氨酸、谷氨酰氨、谷氨酸、苯丙氨酸、色氨酸与酪氨酸。见表3-1表3-1氨基酸的简写符号名称 三字母符号 单字母符号 名称 三字母符号 单字母符号丙氨酸(alanine) Ala A 亮氨酸(leucine) Leu L精氨酸(arginine) Arg
4、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 FAsn与/或Asp Asx B 半胱氨酸(cysteine) Cys C 脯氨酸(praline) Pro P谷氨酰氨(glutamine) Gln Q 丝氨酸(serine) Ser S谷氨酸(glutamic acid) Glu E 苏氨酸(threonine) Thr TGln与/或Glu Gls Z 甘氨酸(glycine) Gly G 色氨酸(t
5、ryptophan) Trp W组氨酸(histidine) His H 酪氨酸(tyrosine) Tyr Y异亮氨酸(isoleucine) Ile I 缬氨酸(valine) Val V2、计算赖氨酸的-NH3+20%被解离时的溶液PH。9.9解：pH = pKa + lg20% pKa = 10.53 (见表3-3，P133) pH = 10.53 + lg20% = 9.833、计算谷氨酸的-COOH三分之二被解离时的溶液pH。4.6解：pH = pKa + lg2/3% pKa = 4.25 pH = 4.25 + 0.176 = 4.4264、计算下列物质0.3mol/L溶液的p
6、H：(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6.055、根据表3-3中氨基酸的pKa值，计算下列氨基酸的pI值：丙氨酸、半胱氨酸、谷氨酸与精氨酸。pI:6.02;5.02;3.22;10.76解：pI = 1/2（pKa1+ pKa2） pI(Ala) = 1/2（2.34+9.69）= 6.02 pI(Cys) = 1/2（1.71+10.78）= 5.02 pI(Glu) = 1/2（2.19+4.25）= 3.22 pI(Ala) = 1/2（9.04+12.48）= 10.766、向1L1mol/L的处于等电点的甘氨酸溶液参
7、加0.3molHCl，问所得溶液的pH是多少？假设参加0.3mol NaOH以代替HCl时，pH将是多少？pH：2.71；9.237、将丙氨酸溶液（400ml）调整到pH8.0，然后向该溶液中参加过量的甲醛，当所得溶液用碱反滴定至Ph8.0时，消耗0.2mol/L NaOH溶液250ml。问起始溶液中丙氨酸的含量为多少克？4.45g8、计算0.25mol/L的组氨酸溶液在pH6.4时各种离子形式的浓度（mol/L）。His2+为1.7810-4，His+为0.071，His0为2.810-49、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pKa=6.0）与1mol/L
8、 KOH配制1LpH6.5的0.2mol/L组氨酸盐缓冲液的方法取组氨酸盐酸盐41.92g(0.2mol)，参加352ml 1mol/L KOH，用水稀释至1L10、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，（其反响化学式见P139），其中，定量释放的CO2可用测压法测量，从而计算出参与反响的氨基酸量。11、L-亮氨酸溶液（3.0g/50ml 6mol/L HCl）在20cm旋光管中测得的旋光度为+1.81。计算L-亮氨酸在6mol/L HCl中的比旋（a）。a=+15.112、标出异亮氨酸的4个光学异构体的（R，S）构
9、型名称。参考图3-1513、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与B之间的逆流分溶方法将甘氨酸与苯丙氨酸分开。在起始溶液中甘氨酸含量为100mg ，苯丙氨酸为81mg ，试答复下列问题：(1)利用由4个分溶管组成的逆流分溶系统时，甘氨酸与苯丙氨酸各在哪一号分溶管中含量最高？（2）在这样的管中每种氨基酸各为多少毫克？（1）第4管与第3管；（2）51.2mg Gly+24mg Phe与38.4mgGly+36mg Phe解：根据逆流分溶原理，可得：对于Gly：Kd = CA/CB = 4 = q(动相)/p（静相）p+q = 1 =
10、(1/5 + 4/5) 4个分溶管分溶3次：（1/5 + 4/5）3=1/125+2/125+48/125+64/125对于Phe：Kd = CA/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 + 2/3）3=1/27+6/27+12/27+8/27故利用4个分溶管组成的分溶系统中，甘氨酸与苯丙氨酸各在4管与第3管中含量最高，其中：第4管：Gly：64/125100=51.2 mg Phe：8/2781=24 mg第3管：Gly：48/125100=38.4 mg Phe：12/2781=36 mg14、指出在正丁醇：醋酸：水
11、的系统中进展纸层析时，下列混合物中氨基酸的相对迁移率（假定水相的pH为4.5）：(1)Ile,Lys; (2)Phe, Ser (3)Ala, Val, Leu; (4)Pro, Val(5)Glu, Asp; (6)Tyr, Ala, Ser, His.Ile lys；Phe, Ser；Leu Val Ala,；Val Pro；GluAsp；Tyr AlaSerHis解：根据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)与赖氨酸(pI=5.98)的柠檬酸缓冲液，加到预先同样缓冲液平衡过的强阳离交换树脂中，随后用爱缓冲液析
12、脱此柱，并分别搜集洗出液，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(A2+)中性氨基酸(A+)酸性氨基酸(A0)。因此氨基酸的洗出依次大体上是酸性氨基酸、中性氨基酸，最终是碱性氨基酸，由于氨基酸与树脂之间还存在疏水互相作用，所以其洗脱依次为：Asp, Thr, Gly, Leu, Lys。第四章蛋白质的共价构造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100000
13、0或更高。蛋白质分为两大类：单纯蛋白质与缀合蛋白质。根据分子形态可分为纤维状蛋白质、球状蛋白质与膜蛋白质。此外还可按蛋白质的生物学功能分类。为了表示蛋白质构造的不同组织层次，常常运用一级构造、二级构造、三级构造与四级构造这样一些特地术语。一级构造就是共价主链的氨基酸序列，有时也称化学构造。二、三与四级构造又称空间构造（即三维构造）或高级构造。蛋白质的生物功能确定于它的高级构造，高级构造是由一级构造即氨基酸序列确定的，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
14、时，可形成长短不一的肽段。除部分水解可以产生小肽之外，生物界还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。测定蛋白质一级构造的策略是：（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-末端与C-末端残基；（6）断裂多肽链成较小的肽段，并将它们分别开来；（7）测定各肽段的氨基酸序列；（8）利用重叠肽重建完好多肽链的一级构造；（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与技术有：测定N-末端基的苯异硫氰酸酯
15、（PITC）法，分析C-末端基的羧肽酶法，用于多肽链部分断裂的酶裂解与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化学降解与电喷射串联质谱技术，重建多肽链一级序列的重叠肽拼凑法以与用于二硫桥定位的对角线电泳等。在不同生物体中行使一样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。并根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出现生物活性，这一现象称蛋
16、白质的激活。血液凝固是涉与氨基酸序列断裂的一系列酶原被激活的结果，酶促激活的级联放大，使血凝块快速形成成为可能。凝血酶原与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年头首次在世界上人工合成了蛋白质结晶牛胰岛素。近二、三十年开展起来的固相肽合成是限制合成技术上的一个宏大进步，它对分子生物学与基因工程也就具有重要影响与意义。至今利用Merrifield固相肽合成仪已成功地合成了很多肽与蛋白质。习题1.假设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
17、可能的排列依次？10100解：1012000/120=10100 2、有一个A肽，经酸解分析得知为Lys、His、Asp、Glu2、Ala以与Val、Tyr突然两个NH3分子组成。当A肽与FDNB试剂反响后得DNP-Asp；当用羧肽酶处理后得游离缬氨酸。假设我们在试验中将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以与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以与
18、Val）在pH6.4时带正电荷。问A肽的氨基酸序列如何？Asn-Ala-Tyr-Glu-Lys-His-Gln-Val解：1、N-末端分析：FDNB法得：Asp-； 2、C-末端分析：羧肽酶法得：-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与Lys为C-末端残基的肽断。酸水解使AsnAsp+ NH4+，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GlnGlu+NH4+由已知条件（His、Glu、Val）可得：Asn-()-()-()-L
19、ys-His-Gln-Val； 5、糜蛋白酶断裂Phe、Trp与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-Val3、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，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pH
20、7.5时，此多肽的净电荷是多少单位？说明理由（假设pKa值：-COOH4.0；- NH3+6.0；Glu与Asp侧链基4.0；Lys与Arg侧链基11.0；His侧链基7.5；Cys侧链基9.0；Tyr侧链基11.0）；（3）如何推断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与23位上的Cys哪两个参与形成？（1）4个肽；（2）-2.5单位；（3）假设多肽中无二硫键存在，经胰蛋白酶水解后应得4个肽段；假设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开，鉴定出含二硫键的肽段，测定其氨基酸依次，便可确定二硫键的位置4、今有一个七肽，
21、经分析它的氨基酸组成是：Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、Tyr与Ser。此肽未经糜蛋白酶处理时，与FDNB反响不产生-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与Pro、Phe、Lys、Arg。这两个肽段分别与FDNB反响，可分别产生DNP-Ser与DNP-Lys。此肽与胰蛋白酶反响能生成两个肽段，它们的氨基酸组成分别是Arg、Pro与Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。试问此七肽的一级构造怎样？它是一个环肽，序列为：-Phe-Ser-Ala-Tyr-Lys-Pro-Arg-解：（1）此肽未经糜蛋白酶处理时，与FDNB反响不产生-
22、DNP-氨基酸，说明此肽不含游离末端NH2，即此肽为一环肽； （2）糜蛋白酶断裂Phe、Trp与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与Pro、Phe、Lys、Arg）可得：-()-()-Tyr-与-()-()-()-Phe-； （3）由（2）得的两肽段分别与FDNB反响，分别产生DNP-Ser与DNP-Lys可知该两肽段的N-末端分别为-Ser-与-Lys-，结合（2）可得：-Ser-Ala-Tyr-与-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与Phe、
23、Tyr、Lys、Ser、Ala）可得：-Pro-Arg-与-()-()-()-()-Lys； 综合（2）、（3）、（4）可得此肽一级构造为：-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，因为此三肽处于等电点时，七解离集团所处的状态是C-末端COO-（pKa=3.0），N末端NH2（pKa8.0），3个侧链3（1/3- NH3+）（pKa=10.53）(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-C
24、ys-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（具有完好的二硫键）时可用下列各肽：（1）（Ala、Cys2、Val）；（2）（Arg、Lys、Phe、Pro）；（3）(Arg2、Cys2、Trp、Tyr)；（4）(Cys2、Phe)。试指出在该自然多肽中二硫键的位置。（构造如下图） S-SAla-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，根据题中已知条件： （
25、1）消化原多肽得到（Ala、Cys2、Val），说明链1在2位Cys 后与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、P
26、he）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下列产物：NH4+ Asp Glu Tyr ArgMet Pro Lys Ser Phe并视察下列事实：（1）用羧肽酶A与B处理该十肽无效；（2）胰蛋白酶处理产生两各四肽与游离的Lys；（3）梭菌蛋白酶处理产生一个四肽与一个六肽；（4）溴化氢处理产生一个八肽与一个二肽，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与一个四肽，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降解给出下面
27、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与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与有利的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4与5、5与6或4与5、8与9、9与10之间； （3）梭菌蛋白酶专一裂解Arg残基的羧基端肽键，处理该十肽后，产生一个四肽与一个六肽，则可知该十肽第四位为-Arg-；
28、（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与一个二肽，说明该十肽第八位或第二位为-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与Tyr等疏水氨基酸残基的羧基端肽键，处理该十肽后，产生两个三肽与一个四肽，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，根据其反响规律，可得N-末端氨基酸残疾构造式为：-NH-CH(-CH2OH)-C(=O)-，复原为-NH-CH(-CH2OH)-COOH-，可知此为Ser； 结合（1）、（2）、（3）、（4）、（
29、5）、（6）可知该十肽的氨基酸序列为：Ser-Glu-Tyr-Arg-Lys-Lys-Phe-Met-Asn-Pro8、一个四肽，经胰蛋白酶水解得两个片段，一个片段在280nm旁边有强的光汲取，并且Pauly反响与坂口反响（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响呈黄色的氨基酸。写出此四肽的氨基酸序列。YRMP解：胰蛋白酶酶专一水解Lys与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旁边有强光汲取且Pauly反响与坂口反响（检测胍基的）呈阳性，说明该肽段含Tyr与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响
30、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，不与碘乙酸发生反响，（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与11-15或1-11与3-15或1-15与3-11，第一种状况，用胰蛋白酶断裂将产生两个肽加Arg；第二种状况与第三种，将产生一个肽加Arg，通过二硫键部分氧化可以把后两种状况区分开来。10、叙述用Mernfield固相
31、化学方法合成二肽Lys-Ala。假设你准备向Lys-Ala参加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构造提要每一种蛋白质至少都有一种构像在生理条件下是稳定的，并具有生物活性，这种构像称为蛋白质的自然构像。探讨蛋白质构像的主要方法是X射线晶体构造分析。此外紫外差光谱、荧光与荧光偏振、圆二色性、核磁共振与重氢交换等被用于探讨溶液中的蛋白质构像。稳定蛋白质构像的作用有氢键、范德华力、疏水互相作用与离子键。此外二硫键在稳定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平面构成的，主链上只有-碳的二平面角
32、与能自由旋转，但也受到很大限制。某些与值是立体化学所允许的，其他值则不被允许。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构造称为二级构造。最常见的二级构造元件有螺旋、转角等。螺旋是蛋白质中最典型、含量最丰富的二级构造。螺旋构造中每个肽平面上的羰氧与酰氨氢都参与氢键的形成，因此这种构象是相当稳定的。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，螺距为0.54nm。-角蛋白是毛、发、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伸展的曲折（锯齿
33、）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构造，故称为折叠片，每条肽链或肽段称为折叠股或股。肽链的走向可以有平行与反平行两种形式。平行折叠片构象的伸展程度略小于反平行折叠片，它们的重复周期分别为0.65nm与0.70nm。大多数折叠股与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构造蛋白，有若干原胶原分子组成。原胶原是一种右手超螺旋构造，称三股螺旋。弹性蛋白是结缔组织中另一主要的构造蛋白质。蛋白质按其外形与溶解度可分为纤维状蛋白质、球状蛋白质与膜蛋白。-角蛋白、丝心
34、蛋白（-角蛋白）、教员蛋白与弹性蛋白是不溶性纤维状蛋白质；肌球蛋白与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，膜蛋白是一类与膜构造与功能严密相关的蛋白质，它们又可分为膜内在蛋白质、脂锚定蛋白质以与膜周边蛋白质。蛋白质构造一般被分为4个组织层次（折叠层次），一级、二级、三级与四级构造。细分时可在二、三级与四级构造。细分时可在二、三级之间增加超二级构造与构造域两个层次。超二级构造是指在一级序列上相邻的二级构造在三维折叠中彼此靠近并互相作用形成的组合体。超二级构造有3中根本形式：（螺旋束）、（如Rossman折叠）
35、、（曲折与希腊钥匙拓扑构造）。构造域是在二级构造与超二级构造的根底上形成并相对独立的三级构造部分折叠区。构造域常常也就是功能域。构造域的根本类型有：全平行螺旋构造域、平行或混合型折叠片构造域、反平行折叠片构造域与富含金属或二硫键构造域等4类。球状蛋白质可根据它们的构造分为全-构造蛋白质、-构造蛋白质、全-构造蛋白质与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）的总三维构造称三级构造。球状蛋白质种类很多，构造也很困难，各有自己独特的三维构造。但球状蛋白质分子仍有某些共同的构造特征：一种分子可含多
36、种二级构造元件，具有明显的折叠层次，严密折叠成球状或椭球状构造，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，引起生物活性丧失，溶解度降低以与其他的物理化学常数的变更，这种现象称为蛋白质变性。变性本质是非共价键裂开，自然构象解体，但共价键未遭裂开。有些变性是可逆的。蛋白质变性与复性试验说明，一级构造规定它的三维构造。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定的即自由能最低的三维构造。蛋白质折叠不是通过随机搜寻找到自由能最低构象的。折叠动力学探讨说明，多肽链折叠过程中存在熔球态的中
37、间体，并有异构酶与伴侣蛋白质等参与。寡聚蛋白是由两个或多个亚基通过非共价互相作用缔合而成的聚集体。缔合形成聚集体的方式构成蛋白质的四级构造，它涉与亚级在聚集体中的空间排列（对称性）以与亚基之间的接触位点（构造互补）与作用力（非共价互相作用的类型）。习题1.（1）计算一个含有78个氨基酸的螺旋的轴长。（2）此多肽的螺旋完全伸展时多长？11.7nm；28.08nm解：（1）螺旋中每个残基绕轴旋转100，沿轴上升0.15nm，故该螺旋的轴长为：780.15nm=11.7nm (2) 螺旋每圈螺旋占3.6个氨基酸残基，故该螺旋圈数为：783.6圈；螺旋的直径约为0.5nm，故每圈轴长为0.5nm。完全
38、伸展的螺旋长度约为：0.5（783.6）34.01nm。2.某一蛋白质的多肽链除一些区段为螺旋设想外，其他区段均为折叠片构象。该蛋白质相对分子质量为240000，多肽链外姓的长度为5.0610-5cm。试计算：螺旋占该多肽链的百分数。（假设折叠构象中每氨基酸残疾的长度为0.35nm）59%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240000120=2000个。设有X个氨基酸残基呈螺旋构造，则：X0.15+（2000-X）0.35=5.0610-5107=506nm解之得X=970，螺旋的长度为9700.15=145.5，故-螺旋占该蛋白
39、质分子的百分比为：145.5/536100%=29%3.虽然在真空中氢键键能约为20kj/mol，但在折叠的蛋白质中它对蛋白质的桅顶焓奉献却要小得多（5kj/mol）。试说明这种差异的缘由。在伸展的蛋白质中大多数氢键的共体与接纳体都与水形成氢键。折旧时氢键能量对稳定焓奉献小的缘由。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，根据拉氏构象图（图5-13），描绘该螺旋的（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.螺旋的稳定性不仅取决于肽链间的氢键形成，而且还
40、取决于肽链的氨基酸侧链的性质。试意料在室温下的溶液中下列多聚氨基酸那些种将形成螺旋，那些种形成其他的有规则的构造，那些种不能形成有规则的构造？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；（1）（4）与（5）能形成螺旋；（2）（3）与（6）不能形成有规则的构造；（7）有规则，但不是螺旋6. 多聚甘氨酸的右手或左手螺旋中哪一个比拟稳定？为什么？因为甘氨酸是在-碳原子上呈对称的特殊氨基酸，因此可以意料多聚甘氨酸
41、的左右手螺旋（他们是对映体）在能量上是相当的，因此也是同等稳定的。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。并假设对每个键与有亮个定向。问：（a）这个蛋白质可能有多种随机构象（W）？（b）根据（a）的答案计算在当使1mol该蛋白质折叠成只有一种设想的构造时设想熵的变更（S折叠）；（c）假设蛋白质完全折叠成由H键作为稳定焓的唯一来源的螺旋，并且每mol H键对焓的奉献为-5kj/mol，试计算H折叠；（d）根据逆的（b）与（c）的答案，计算25时蛋白质的G折叠。该蛋白质的折叠形式在25时是否稳定？（a）W=2200=1.611060；（b）S折叠=1.15 kj/（K
42、mol）（c）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定的。8.两个多肽链A与B，有着相像的三级构造。但是在正常状况下A是以单体相识存在的，而B是以四聚体（B4）形式存在的，问A与B的氨基酸组成可能有什么差异。在亚基-亚基互相作用中疏水互相作用常常起主要作用，参与四聚体B4的亚基-亚基互相作用的外表可能比单体A的对应外表具有较多的疏水残基。9.下面的序列是一个球状蛋白质的一部分。利用表5-6中的数据与Chou-F
43、aman的阅历规则，意料此区域的二级构造。RRPVVLMAACLRPVVFITYGDGGTYYHWYH残基4-11是一个螺旋，残基14-19与24-30是折叠片。残基20-23很可能形成转角10.从热力学考虑，完全暴露在水环境中与完全埋藏在蛋白质分子非极性内部的两种多肽片段，哪一种更简洁形成螺旋？为什么？埋藏在蛋白质的非极性内部时更简洁形成螺旋。因为在水环境中多肽对稳定焓（H折叠）的奉献要小些。11.一种酶相对分子质量为300000，在酸性环境中可解理成两个不同组分，其中一个组分的相对分子质量为100000，另一个为50000。大的组分占总蛋白质的三分之二，具有催化活性。用-巯基乙醇（能复原二
44、硫桥）处理时，大的失去催化实力，并且它的沉降速度减小，但沉降图案上只呈现一个峰（参见第7章）。关于该酶的构造作出什么结论？此酶含4个亚基，两个无活性亚基的相对分子质量为50000，两个催化亚基的相对分子质量为100000，每个催化亚基是由两条无活性的多肽链（相对分子质量为50000）组成。彼此间由二硫键交联在一起。12.今有一种植物的毒素蛋白，干脆用SDS凝胶电泳分析（见第7章）时，它的区带位于肌红蛋白（相对分子质量为16900）与-乳球蛋白（相对分子质量37100）良种蛋白之间，当这个毒素蛋白用-巯基乙醇与碘乙酸处理后，在SDS凝胶电泳中仍得到一条区带，但其位置靠近标记蛋白细胞素（相对分子质
45、量为13370），进一步试验说明，该毒素蛋白与FDNB反响并酸水解后，释放出游离的DNP-Gly与DNP-Tyr。关于此蛋白的构造，你能做出什么结论？该毒素蛋白由两条不同的多肽链通过链间二硫键交联而成，每条多肽链的相对分子质量各在13000左右。13.一种蛋白质是由一样亚基组成的四聚体。（a）对该分子说出来年各种可能的对称性。稳定缔合的是哪种类型的互相作用（同种或异种）？（b）假设四聚体，如血红蛋白，是由两个一样的单位（每个单位含与两种链）组成的。问它的最高对称性是什么？（a）C4与D2，C4是通过异种互相作用缔合在一起，D2是通过同种互相作用缔合在一起，（b）C2因为每个二聚体是一个不对称的原聚体14.证明一个多阶段装配过程比一个单阶段装配过程更简洁限