导图社区 蛋白质的结构与功能
下图为《生物化学与分子生物学》第一章:蛋白质的结构与功能思维导图笔记。 内容包括:蛋白质的分子组成、蛋白质的分子结构、蛋白质结构与功能的关系、蛋白质的理化性质。可用作期末复习或考研复习笔记,希望能帮助到大家呀。
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蛋白质的结构与功能
概述
定义
蛋白质是构成生物体的重要组成成分
蛋白质是生物体生命活动的执行者
蛋白质的分子组成
蛋白质的元素组成
蛋白质的基本结构单位—氨基酸
肽键和肽链
氨基酸的成肽反应
生物活性肽
蛋白质的分类
根据分子组成
单纯蛋白质
结合蛋白质
根据分子形状和空间结构不同
纤维状蛋白质
球状蛋白质
蛋白质的分子结构
蛋白质一级结构
定义:蛋白质多肽链上各种氨基酸从N端至C端的排列顺序
化学键:肽键、二硫键
蛋白质的空间结构
空间结构的研究方法—晶体X射线衍射
蛋白质的二级结构
定义
蛋白质分子中某一肽段的局部空间结构,即该段肽链主链骨架结构
形式
肽单元
顺势肽单元
反式肽单元
α螺旋
β折叠
卷曲
非重复区的若干肽段空间排列规律性不强,不易描述,这些没有确定规律性的部分肽链结构有时称为卷曲
β转角
在非重复区的某些部位,多肽链主链常常会出现180度的回折,回折的部分称为β转角
蛋白质的三级结构
整条肽链的所有原子在三维空间的排布
形成
多肽链的盘曲折叠由氨基酸残基的种类和排列顺序决定
稳定形式:疏水键、离子键、二硫键、氢键和范德华力
结构模体
2个或2个以上具有二级结构的肽段在空间上相互接近而形成的一个特殊空间结构
锌指
具有结合锌离子的功能
亮氨酸拉链
亮氨酸是疏水性氨基酸
螺旋-环-螺旋
结构域
分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密且稳定的区域,并各行其功能,称为结构域
蛋白质的四级结构
寡聚蛋白质中亚基的立体排布、亚基之间的相互关系
亚基
许多有生物活性的蛋白质由两条或多条肽链构成,每一条多肽链都有完整的三级结构被称为一个亚基
两个亚基构成的四级结构蛋白质
异二聚体
结构不同
同二聚体
结构相同
蛋白质的结构与功能的关系
蛋白质一级结构与功能的关系
蛋白质的一级结构是高级结构和功能的基础
蛋白质一级结构的种属差异
蛋白质的一级结构与分子病
分子病:有遗传基因的突变引起。某种蛋白质缺乏或结构异常
蛋白质的空间结构与功能的关系
别构效应
一个配体与特别部位的结合会使蛋白质分子发生构象改变,进而影响蛋白质分子的功能
协同效应
负协同效应
抑制
正协同效应
促进
一-个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后,能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象,称为协同效应。
蛋白质的理化性质及其分离纯化
蛋白质的两性解离性质
等电点沉淀法分离提取蛋白质
利用蛋白质在等电点附近溶解度最小、容易沉淀析出的特性以及各种蛋白质等电点的差异,从一混合蛋白质溶液中分离出不同蛋白质
蛋白质的电泳分离和分子量测定
电泳:带电粒子在电场中涌动的现象
蛋白质的离子交换层析
离子交换层析:利用蛋白质性质不同(两性解离和等电点)分离
蛋白质的高分子性质
透析与超滤法分离纯化蛋白质
透析法
蛋白质胶体的颗粒很大,不能透过半透膜,可做成透析袋,小分子杂质从袋中透出,大分子蛋白质留于袋内,蛋白质得以纯化。
超滤法
利用一种压力活性膜,在外界推动力作用下截留水中分子量较高的大分子蛋白质,而小分子物质颗粒和溶剂透过膜的分离过程
蛋白质的沉降和超速离心
沉降
沉降系数
沉降系数越大,离心越先沉
定义:单位离心力场强下的沉降速度,常用来表示沉降分子大小
单位:Svedberg
超速离心
每分钟转速60000以上者
高速离心
每分钟转速12000
特点:扩散慢,易沉降
凝胶过滤法分离纯化蛋白质
又称:分子筛层析
依据:蛋白质分子量
方法:小分子进入颗粒孔内,向下移动缓慢;大分子不进入孔内,移动速度快。流出层析柱的时间不同分离
蛋白质亲水胶体的稳定因素
水化膜
胶体稳定
蛋白质的沉淀
盐析
在蛋白质溶液中弱加大量中性盐,蛋白质胶体的水化磨叽被破坏,其所带电荷也被中和蛋白质胶体因失去两种稳定因素而沉降
重金属盐沉淀
重金属离子可与呈负电状态的蛋白质形成不溶性蛋白质盐沉淀
生物碱试剂与某些酸沉淀
生物碱试剂可与呈正电状态下的蛋白质结合成不溶性的盐而沉淀
有机溶剂沉淀
与水混合的有机溶剂,能与蛋白质争夺水分子破坏蛋白质胶体颗粒的水化膜,使蛋白质析出
蛋白质的变性、絮凝及凝固
变性作用
在某些物理或化学因素作用下,蛋白质的空间结构破坏(不包括肽链的断裂等一级结构变化),导致蛋白质若干理化性质改变、生物活性丧失。破坏非共价键和二硫键,不改变一级结构中的氨基酸序列
复性
若蛋白质变性程度较轻,去除变性因素后,蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能
絮凝作用
蛋白质被强酸或强碱变变性以后,仍能溶于强酸或强碱溶液。若将此强酸或强碱溶液的PH调至等电点,则变性蛋白质立即结成絮状的不溶解物
凝固作用
絮凝作用所生成的絮状物仍能再溶于强酸或强碱溶液中。如再加热,絮状物变为比较坚固的凝块,次凝块不易再溶于强酸强碱中。
蛋白质的呈色反应
双缩脲反应
还可检测蛋白质水解程度:水解越完全,溶液颜色越浅。
双缩脲在稀NaOH溶液中与稀CuSO4 溶液共热时呈现紫色或红色。蛋白质与双缩脲结构相似