蛋白质化学

这是一个关于蛋白质化学的思维导图，详细描述了蛋白质的化学性质、结构、氨基酸、 氨基酸特点、含量计算方法及蛋白质的分离技术。

蛋白质化学

• 蛋白质含量计算
  • 测定事物氮含量再乘6.25 粗蛋白质=食物样品氮含量（g）×6.25/食物样品重量（g）×100%
• 氨基酸
  • 构型
    • L-氨基酸
    • D-氨基酸
  • 甘氨酸，脯氨酸特点
    • 甘氨酸：为亚氨基酸→氨基成环
    • 脯氨酸：为非手性分子→α-碳原子为非手性碳原子
  • 氨基酸分类
    • 非极性脂肪族[R基]氨基酸
      • 甘氨酸（Gly）
      • 丙氨酸（Ala）
      • 缬氨酸（Val）
      • 亮氨酸（Leu）
      • 异亮氨酸（Ile）
      • 蛋氨酸（Met）
      • 脯氨酸（Pro）
    • 芳香族[R基]氨基酸
      • 苯丙氨酸（Phe）
      • 酪氨酸（Tyr）
      • 色氨酸（Trp）
    • 极性[不带电荷R基]氨基酸
      • 丝氨酸（Ser）
      • 苏氨酸（Thr）
      • 半胱氨酸（Cys）
      • 天冬酰胺（Asn）
      • 谷氨酰胺（Glh）
    • 带正电[R基]氨基酸 碱性氨基酸
      • 赖氨酸（Lys）
      • 精氨酸（Arg）
      • 组氨酸（His）
    • 带负电荷[R基]氨基酸 酸性氨基酸
      • 天冬氨酸（Asp）
      • 谷氨酸（Glu）
• 氨基酸特点
  • 两性电离
    • 概念：在溶液中既可给出氢离子而呈酸性， 又可结合氢离子而呈碱性。
    • 等电点
      • 概念：氨基酸在溶液中的电离度（解离度）受溶液pH的影响，在某一pH下 氨基酸电离成阴离子和阳离子的程度相等，溶液中的氨基酸是一种既带正电荷 又带负电荷的中性离子，此时溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）
      • 偏离
        • pH＞pI
        • pH＜pI
  • 印三酮反应
    • 反应基团：水合茚三酮的羟基与氨基酸的α氨基
    • 反应颜色：生成蓝紫色化合物 与脯氨酸等非α氨基形成黄色化合物
  • 紫外吸收
    • 最大波长
      • 苯丙氨酸 260nm
      • 酪氨酸 280nm
      • 色氨酸 280nm
    • 氨基酸：芳香族氨基酸：苯丙氨酸 酪氨酸 色氨酸
• 蛋白质各级结构化学键
  • 一级结构
    • 肽键、二硫键等共价键
  • 二级结构
    • 化学键：氢键
    • 结构类型及特点
      • α螺旋
        • 蛋白质局部肽段通过肽单位旋转 形成的右手螺旋结构
          • 逆时针螺旋向上
        • 每个螺旋含2.6个氨基酸残基
        • 螺距0.54nm
        • 螺旋直径0.5nm
        • 第m个肽单位的氧与第m+3个 肽单位的氢形成主链氢键
          • 维持α螺旋稳定性
      • β折叠
        • 局部肽段旳主链构象呈锯齿状折叠
        • 一个β折叠单位含两个氨基酸残基
        • 同一肽链或者不同肽链上的数段β折叠可以 平行结合，形成裙褶结构，称为β片层
          • 同向平行：0.65nm N→C
          • 反向平行：0.7nm N→C，C→N
      • β转角
        • 一个β转角含4个氨基酸残基
        • 靠氢键维持稳定
      • 环
        • 一种柔性肽段
        • 含6-16个氨基酸残基
      • 无规卷曲
        • 蛋白质分子中尚未阐明的肽段构象
  • 三级结构
    • 肽键、二硫键等共价键
    • 疏水作用、氢键、离子键、范德华力等非共价键
  • 四级结构
    • 相邻亚基接触部位一些氨基酸R基的相互作用：疏水作用、范德华力、离子键、氢键等
• 蛋白质特点
  • 紫外吸收特征
    • 肽键：220nm以下紫外线强吸收 色氨酸，酪氨酸：280nm紫外线强吸收
  • 显色反应
    • 双缩脲反应
      • 反应基团：两个及以上相邻肽键
      • 反应颜色：紫红色、蓝紫色
    • 茚三酮反应
      • 反应基团：游离氨基
      • 反应颜色：蓝紫色
  • N端反应
    • 肽链N端的α-氨基可以与2,4-二硝基氟苯（DNFB） 或丹磺酰氯发生亲核取代反应 与异硫氰酸苯酯发生亲核加成反应
      • 通常在分析蛋白质一级结构时 用于鉴定N端氨基酸
  • 蛋白质等电点
    • 在某一pH值下，蛋白质净电荷为零， 则该pH值为蛋白质的等电点（pI）
  • 蛋白质溶液的胶体性质
    • 主要稳定因素是同性电荷和水化膜
  • 沉降系数
    • 对于特定蛋白质颗粒，其沉降速度与离心加速度（相对重力）之比为一常数， 该常数称为沉降系数
  • 蛋白质变性
    • 概念： 指消除稳定蛋⽩质构象的作⽤⼒， 造成其四级结构、 三级结构甚⾄⼆级结构被破坏，导致其天然构象部分或完全破坏 ， 理化性质改变，⽣物活性丧失 。
    • 表现：位于蛋白质分子内部的疏水基团暴露，分子的对称性丧失、 结晶能力丧失、扩散系数减小、溶解度降低、活性丧失、易被蛋白酶降解， 溶液黏度增加、对280nm紫外吸收增强。
  • 蛋白质复性
    • 概念：某些蛋白质变性程度较轻时，如果去除变性因素， 使变性蛋白回到能够形成稳定天然构象的条件下，则其构 象及功能可以部分或完全恢复这种现象称为蛋白质复性。
• 蛋白质分离方法种类及原理
  • 蛋白质沉淀
    • 盐析
      • 加入大量中性盐以增加离子强度， 中和蛋白质表面电荷并破坏水化膜
    • 有机溶剂沉淀蛋白质
      • 用作脱水剂，破坏 蛋白质分子的水化膜
    • 重金属沉淀蛋白质
      • 调节溶液pH使其大于等电点， 中和电荷
    • 酸沉淀蛋白质
      • 中和电荷
    • 免疫沉淀蛋白质
      • 抗体与抗原蛋白发生反应 生成抗体-抗原复合物沉淀
  • 离心技术
    • 差速离心
      • 通过分级提高离心速度，使内径、密度 不同的粒子分级沉降
    • 区带离心
      • 使内径、密度不同的粒子在梯度介质 中分离成梯状条带
    • 等密度离心
      • 按密度不同进行分离
  • 层析技术
    • 离子交换层析
      • 带电蛋白质与带相反电荷基团结合， 导致其速度慢于带相反电荷离子及中性分子
    • 凝胶过滤
      • 利用分子大小和形状不同进行分离
    • 亲和层析
      • 分析物与其配体结合的特异性为基础
  • 电泳技术
    • 凝胶电泳
    • 薄膜电泳
    • 毛细管电泳
  • 透析技术
    • 血液透析
    • 腹膜透析
    • 超滤
      • 对可以阻挡不同大小分子的滤膜（或滤板） 施加跨膜压力差，对液体进行过滤，从而 选择性分离，回收液体成分