导图社区 生物化学-蛋白质思维导图
这是一篇关于生物化学-蛋白质思维导图的思维导图,包括:概述、氨基酸(AA)、蛋白质的一级结构、蛋白质的构象、蛋白质结构与功能的关系、蛋白质的分离纯化。
编辑于2021-10-15 21:30:30食品营养学脂质(英文版) Lipid思维导图:包含classification,definition: 1.necessary, absence(<10%) creates specific disease 2.body cannotmanufacture it or not sufficient, must obtain from diet
食品营养学 碳水化合物(英文)Carbohydrates知识总结,包括总体介绍、它的营养功能等内容。
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食品营养学脂质(英文版) Lipid思维导图:包含classification,definition: 1.necessary, absence(<10%) creates specific disease 2.body cannotmanufacture it or not sufficient, must obtain from diet
食品营养学 碳水化合物(英文)Carbohydrates知识总结,包括总体介绍、它的营养功能等内容。
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蛋白质及研究技术
概述
生物学功能
催化
酶
生物体结构
防疫和进攻
抗体/毒素
运动
肌肉收缩蛋白
运输与储存
Mb、Hb
发光
荧光素蛋白
调节
激素
支架
支架蛋白、接头蛋白
特殊
甜蛋白、节肢弹性蛋白、胶质蛋白
化学组成
含有C、H、O、N(16%)、S等各种元素。
凯氏定氮法:由平均N含量为16%测定蛋白质含量
分类(不同分类方法)
按形状
纤维pro:作为细胞骨架。轴比大于10。不溶于水或稀盐
球状pro:轴比小于10。易溶。
膜pro:与细胞中各膜相连。不溶于水,溶于去垢剂SDS
按分子组成
简单pro:只有α氨基酸(清蛋白、球蛋白)
结合pro:简单pro+非蛋白物质(核蛋白、糖蛋白、脂蛋白)
按功能分(见前)
氨基酸(AA)
AA的结构和分类
结构
Fischer投影式
分类(5大类)
R基性质
疏水(非极性)、脂肪族
亲水(极性)、不带电荷
芳香族
带正电(奶精组)
带负电(古天)
人体是否能合成
必须AA(甲携一两本色书来)
半必须AA(组His、精Arg)
非必须AA(人体能合成)
非蛋白质氨基酸(游离或结合状态存在于生物体中,具有一定生理功能)
大多为L-型
无三联体密码
正常AA的衍生物
D-型(牙齿蛋白中D-精氨酸)
AA的构型(手性)
pro的AA都是L-型(最小朝里,最高到最低逆时针)
AA的物性
不吸收可见光(无色),吸收UV紫外光
其中的共轭双键吸收UV
His 2个共轭双键,较弱
Trp(最强,280nm最大贡献者)、Tyr、Phe 3个共轭双键,较强
UV定量测定Pro浓度
旋光性(具手性的分子一般都有,Gly无)
溶解性(溶于水和稀酸稀碱,不溶于有机)
熔点(均>200摄氏度,即常温都为固态)
AA的化性(AA会电离)
等电点(pI):AA静电荷为零时的pH为该AA的等电点
由于羧基解离大于氨基,故等电点约为6。
pI=(pKα-羧基+pKα-氨基)/2
碱性AA等电点更高,酸性更低
碱性:pI=(pKα-氨基+pKR-氨基)/2
酸性:pI=(pKα-羧基+pKR-羧基)/2
意义:
此点溶解度最小,用于分离纯化
同pH下各AA带点情况不同,离子交换、电泳分离
化学反应
成肽反应(肽键)
特异反应
与水合茚三酮反应
蓝紫色化合物(测OD)
放出CO2(Pro和Hyp为黄色,不放出N)(测压)
应用:定性定量测定AA
二硫键形成
蛋白质的一级结构
肽的特征
分类
二肽:由2个AA缩合形成的肽
寡肽:12~20个
多肽:20~50个
pro:>50
氨基酸残基:肽链中的每个氨基酸。残基:一个AA成肽失去H2O后的部分。
肽单位:多肽链中从一个α-C到相邻α-C间的结构
构型的三个特征:
6个原子共一刚性平面(酰胺平面/肽平面)
原因:C-N部分双键不可旋转
O和H大多反式
原因:相邻两个的R基立体干扰
α-C和羧基氨基的两键为单键可自由旋转
肽中AA平均分子量:110
天然活性肽
活性肽:存在于生物体内具有各种特殊生物学功能的肽
pro序列分析
一级结构不同导致pro功能不同
一级结构的关键部分相同则功能相同
同源pro:在不同机体中实现统一功能的pro
序列同源性:不同种属来源的同源pro中AA序列相似
不变残基:pro生物活性必须的AA残基
可变残基:氨基酸的改变对pro功能无影响
同源pro具有共同的进化起源
pro一级结构的测定:牛胰岛素最先测定
肽的自动化合成方式
蛋白质的构象
pro折叠构象
一级→二级→超二级→结构域→三级结构→四级结构
一级结构:氨基酸序列
二级结构:指pro多肽链本身在空间折叠和盘绕的方式,是主链局部有规律的结构,不包括R集团。
规则构象
α-螺旋
棒状,中心为紧密卷曲的多肽链主链,R基伸向外侧,右手螺旋稳定
每圈3.6个AA,平均12个残基
稳定力:氢键(i位羧基O与i+4位酰胺N)、范德华力
影响因素:AA电荷、R基大小
Pro和Gly少
β-片层
稳定力:H键
有平行和反平行(稳定-形成的H键更稳定)结构
2-15条肽链组成
β-转角
180°回折
至少涉及4个氨基酸,n和n+3间H键
主要有pro和Gly
β-凸起
能细调多肽链方向
不规则构象
pro表面,具有功能可塑性
稳定性比较:右手α>β-折叠>β-转角>无规则
功能体现:无规则>α、β-螺旋>β-折叠、转角
超二级结构(模体):若干相邻二级结构相互作用,形成有规则的在空间上能辨认的二级结构聚集体。有的有特定的生物学功能。
αα型
βββ型
βαβ型
结构域:多肽链在二级或超二级结构基础上进一步绕曲折折叠而成的相对独立的三维实体。一般是球蛋白上有相对独立的球状结构或功能板块。
空间上相对独立分隔
功能上相对独立
结构域与分子以共价键相连
三级结构:指多肽链在二级、超二级结构和结构域基础上,进一步绕卷曲折叠形成复杂的球状分子结构,包括了多肽链中一切原子的空间排列方式即构象。
一般为球pro
疏水AA在内,亲水AA在外
四级结构:不是所有pro都有。(两条以上多肽链非共价键连接构成的pro才有,每条肽链称为亚基)
稳定力:疏水的相互作用
重要性质:对称性
协同效应:寡聚蛋白的一个亚基与其配体结合后,能影响其他亚基与其配体结合的能力
别构效应:亚基在特定部位结合配体,会改变该蛋白的空间构象,进而影响其活力的改变。
pro变性(去折叠)
定义:天然pro受到某些物理因素(热、紫外、高压和表面张力)、化学因素(有机溶剂、酸碱、脲、胍)、金属离子或生物碱的影响,使高级结构破坏,一级结构不变的过程。
生物活性丧失、溶解性降低、性质改变
EXP:pro的沉淀:破坏水化层和双电子层(如重金属离子与之结合)
pro结构预测
研究pro结构三大手段
X-射线(需结晶)
核磁共振(可液态)
冷冻电镜
蛋白质结构与功能的关系
肌红蛋白Mb
功能:在红色肌肉组织负责储存O和分配O
结构
一级:153个AA
二级:8段α螺旋
三级:典型球pro,可溶
储存和转运O的能力--血红素辅基,使二价Fe离子可逆地结合O
结合O位点:HisE7(H键结合)
结合改变构象(影响微小)
非O合:铁卟啉环圆顶状
O合:平面状
与CO的结合:游离血红素结合CO比O2大25000倍,Mb结合CO比O2大250倍
意义:防止代谢产生少量CO占据O2结合部位窒息死亡
氧分数饱和度Y
Kd=p50
氧结合曲线(双曲线)
血红蛋白Hb
分类
HbF(胚胎时期)(先α再β)
HbA(成人)
HbS(镰刀状红细胞贫血病人的血红蛋白):α2S2
功能:在血液中结合并运输氧气(经过组织释放1/3)
结构
四个亚基(2α2β)
二级结构:HbA的β链与Mb相似,有7个α螺旋区,共有四个血红素,
三级结构:与Mb相似
四级结构:赋予Hb与Mb不同的特性
正协同效应--O2
去氧Hb:T态紧张态
氧合Hb:R态松弛态
氧对R态亲(四聚体更紧密)
波尔效应--pH,CO2
CO2和H+↑,促进氧气释放
别构效应--BPG
BPG:糖代谢的中间产物,可与Hb别构部位(1个)结合,降低对O亲和力
能将T态维持至氧气浓度达到足够高。
胎儿Hb不结合BPG
氧合曲线(S形曲线)
对比
Hb比Mb结合O能力弱
HbA的p50=26mmHg,HbF为22mmHg--允许HbF从胎盘血中HbA吸收O
血红蛋白分子病
Tyr取代HisF8形成HbM(高铁血红蛋白血症):二价铁变三价铁离子
镰刀状红细胞贫血病:两条β链中两个Glu被Val代替,形成黏性位点或疏水凸起
地中海贫血:α型--α链合成不足;β型--β链合成不足
蛋白质的分离纯化
分离
材料的预处理及细胞破碎
机械破碎法
渗透破碎法
反复冻融法
超声波法
酶法
蛋白质抽提(一般要加SDS)
纯化
初步纯化
等电点沉淀法
盐析法
有机溶剂沉淀法(破坏水化层,降低溶解度,注意勿变性)
调节pH和离子强度
进一步纯化
根据分子大小不同
透析和超过滤
沉降分析法(离心下沉)
沉降系数:S为单位
密度梯度离心法
凝胶过滤层析法(分子排/筛)
根据电荷不同
离子交换层析法
因素:电荷、疏水作用(与树脂膜间疏水作用强,洗脱慢)
电泳
SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
聚焦层析
根据特异性结合
亲和层析