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生物化学第二章蛋白质学习笔记,涵盖了蛋白质的组成、结构、理化性质等知识,结构型知识框架方便学习理解!
编辑于2021-10-31 19:17:57线粒体通透性转换(mPT)是一种突然导致低分子量溶质(分子量高达 1,500)穿过通常不可渗透的线粒体内膜的现象。mPT 由线粒体通透性转换孔(mPTP)介导,mPTP 是在内膜和外膜界面组装的超分子实体。mPTP 是位于线粒体内膜上由多种蛋白共同组成的、具有非特异性、电压依赖性的复合物孔道。它的分子组成目前尚不清楚。但普遍认为是由基质的亲环蛋白D(cyclophilin,CyP-D)、内膜的腺嘌呤核苷酸转位酶(adeninenucleotide translocase,ANT)、外膜的电压依赖性离子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)等共同组成。
组会汇报或者其他汇报,基本上的步骤都是:①罗列背景情景;②当下的冲突有哪些(为什么要做这个工作?有什么工作是别人没解决的?不解决会怎样?)③问题有什么(目前主要做了什么工作,做的过程出现了什么问题?)④分析问题,找出答案
SOP是Standarded Operating Procedure:标准操作流程,通过把重复性的工作进行细化和拆解,固定成一套流程程序,每天有的放矢,这样就可以拜托低效的忙碌,将主要的时间和精力用在关键任务上,节约时间。
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线粒体通透性转换(mPT)是一种突然导致低分子量溶质(分子量高达 1,500)穿过通常不可渗透的线粒体内膜的现象。mPT 由线粒体通透性转换孔(mPTP)介导,mPTP 是在内膜和外膜界面组装的超分子实体。mPTP 是位于线粒体内膜上由多种蛋白共同组成的、具有非特异性、电压依赖性的复合物孔道。它的分子组成目前尚不清楚。但普遍认为是由基质的亲环蛋白D(cyclophilin,CyP-D)、内膜的腺嘌呤核苷酸转位酶(adeninenucleotide translocase,ANT)、外膜的电压依赖性离子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)等共同组成。
组会汇报或者其他汇报,基本上的步骤都是:①罗列背景情景;②当下的冲突有哪些(为什么要做这个工作?有什么工作是别人没解决的?不解决会怎样?)③问题有什么(目前主要做了什么工作,做的过程出现了什么问题?)④分析问题,找出答案
SOP是Standarded Operating Procedure:标准操作流程,通过把重复性的工作进行细化和拆解,固定成一套流程程序,每天有的放矢,这样就可以拜托低效的忙碌,将主要的时间和精力用在关键任务上,节约时间。
蛋白质
概述
定义
蛋白质是由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物
生物学重要性
蛋白质是生物体主要组成部分
分布广:所有器官、组织都含有蛋白质;细胞各个部分都含有蛋白质
含量高:蛋白质是细胞内最丰富份有机分子,占人体干重的45%,某些组织含量更高,例如脾肺及横纹肌等高达80%
蛋白质具有重要的生物学功能
作为生物催化剂(酶)
代谢调节作用
免疫保护作用
物质的转运和储存
运动与支持作用
参与细胞间的信息传递
氧化供能
分类
根据蛋白质组成成分
单纯蛋白质
结合蛋白质=蛋白质部分+非蛋白部分
根据糖蛋白形状
纤维状蛋白质
球状蛋白质
根据蛋白质性质
活性蛋白
非活性蛋白
组成
组成元素
主要有C、H、O、N、和S。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼,个别蛋白质还含有碘。
组成特点:100g样品中蛋白质含量(g%)=每克样品含氮克数×6.25×100
氨基酸(组成蛋白质的基本单位)
除甘氨酸外均属于L-氨基酸
存在自然界中的氨基酸由300余种,但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种
氨基酸的分类
脯氨酸是唯一一个R基为环状结构的氨基酸
精氨酸中含胍基
组氨酸含有咪唑基
必须氨基酸:人类本身不能合成而必须通过提取食物来获取的用于合成蛋白质的氨基酸
氨基酸的理化性质
两性解离及等电点
氨基酸是两性电解质,其解离程度取决于所处溶液的酸碱度
氨基酸在结晶状态 或水溶液中,并不是以游离羧基(-COOH)或氨基(-NH₂)的形式存在,而是以解离成两性离子的形式存在
等电点
在某一PH的溶液中,氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等,成为兼性离子,呈电中性。此时溶液的PH值称为该案就散·该氨基酸的等电点,简称PI
在等电点时,氨基酸既不向正极也不向负极移动,即氨基酸处于两性电离状态
PH>PI,氨基酸带有净负电荷,在电场中向正极移动
当氨基酸处于等电点时具有以下特点
溶解度最小
净电荷为零,在电场中不移动
紫外吸收
色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm附近
大多数蛋白质含有以上两种氨基酸残基,所以测定蛋白质溶液280nm的吸收值是分析溶液中蛋白质含量的快速简便方法
茚三酮反应
定量分析方法
氨基酸和茚三酮水合物共热,可生成蓝紫色化合物,最大吸收峰在570nm处
成肽反应
肽和肽键
肽键是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键
肽单元(肽键平面):参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面,此同一平面上的6个原子构成了所谓的肽单元
肽是由氨基酸通过肽键缩合而形成的化合物
10个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽,由更多的氨基酸相连形成的肽称为多肽
肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全,被称为氨基酸残基
多肽链是指许多氨基酸之间以肽键连接而成的一种结构
多肽链有两端: N末端:多肽链中有自由氨基的一端 C末端:多肽链中有自由羧基的一端
其他化学反应
α-碳原子上氨基参与的反应
与甲醛发生羟基甲基化反应
与亚硝酸反应(重氮化反应)
范斯莱克法定量测定氨基酸的基本反应
烃基化反应(eg:芥子气的毒理反应)
生成席夫碱的反应
席夫碱是生物体内氨基或羰基代谢反应的中间体
氨基与醛或酮发生亲核加成——消除反应
脱氨基和转氨基反应
α-碳原子上羧基参与的反应
成盐反应
形成酯的反应(制备氨基酸甲酯乙酯的常用方法)
形成酰卤的反应(使氨基酸活化的一个重要反应)
仙酰基氨基酸的甲酯或乙酯+无水肼→氨基酸酰肝+亚硝酸→叠氮化合物
脱羧反应
蛋白质的分子结构
一级结构
蛋白质的一级结构指多肽链中的氨基酸的排列顺序
主要化学键:肽键,有些蛋白质还包括二硫键
一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础
构型:是指在一个具有不对称的化合物中不对称中心上的几个原子或基团的空间排布方式(改变在涉及到共价键的形成或破坏,且与氢键无关,是一种二维的变化)
构象:是表示一个分子在结构中一切原子沿共价键(单键)转动时而产生的不同空间排列,它通常与分子的不对称性无关。(会涉及到氢键等次级键的形成和破坏,而不改变共价键,这是三维空间的变化)
二级结构
蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构,即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置,并不涉及氨基酸残基侧链的构象
主要化学键(维系力):氢键
主要形式
α-螺旋
以肽键平面为单位,以α-碳原子为转折点,形成右手螺旋结构
每螺旋圈包含3.6个氨基酸,螺距为0.54nm
H键维持结构的稳定
R基团伸向螺旋的外侧
β-折叠
肽键平面呈锯齿状伸展,平面间的夹角为110°
两股以上β-折叠呈平行状排列,维持力为氢键
有顺向平行和反向平行两种
β-转角
无规卷曲
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置
主要的化学键:疏水键、离子键、氢键和Van der Waals力等
四级结构
有些蛋白质含有两条或多条肽链,每一条多肽链都有完整的三级结构,称为蛋白质的亚基
蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚接触部位的布局和相互作用,称为蛋白质的四级结构
亚基之间的结合力主要是疏水作用,其次是氢键和离子键
结构与功能的关系
一级结构与功能的关系
一级结构是空间构象的基础
一级结构相似其功能相似
一级结构改变其功能改变
空间结构与功能关系
蛋白质构象改变与疾病
蛋白质构象疾病:若蛋白质的折叠发生错误,尽管一级结构不变,但蛋白质的构象发生改变,仍可影响其功能,严重时可导致疾病发生
机理:有些蛋白质错误折叠后相互聚集,常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀,产生毒性而致病,表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变
疾病:老年痴呆、疯牛病
理化性质
蛋白质的两性电离
等电点
应用:电泳
胶体性质
蛋白质属于生物大分子之一,分子量可自1W至100W之巨,其分子直径可达1~100nm,为胶粒范围之内
具有胶体的性质
布朗运动
不能透过半透膜
具有一定的沉降系数
透析分离蛋白质 蛋白质交替稳定的因素:颗粒表面电荷、水化膜 离心分离蛋白质
蛋白质的变性、复性、沉淀和凝固
变性
本质:破坏非共价键和二硫键,不改变蛋白质的一级结构
造成变性的因素:加热、乙醇等有机溶剂、强酸、强碱
应用举例:临床医学上变性常被用来消毒及灭菌
复性
若蛋白质变质程度较轻,去除变性因素后,蛋白质仍可恢复其原有的构象和功能
沉淀
在一定条件下,蛋白疏水侧链暴露在外,肽链融会、相互缠绕,继而聚集,并从溶液中析出的现象
本质:蛋白质大颗粒的聚集
沉淀蛋白质的方法:盐析、有机溶剂、生物碱试剂、重金属盐等
凝固
蛋白质变性后的絮状物加热可变成比较坚固的凝块,此凝块不易再溶于强碱和强酸中
蛋白质的紫外吸收
含有共轭双键的酪氨酸和色氨酸,所以280nm处有特征吸收峰
蛋白质的OD280与其浓度成正比(定量测定)
蛋白质的呈色反应
茚三酮反应
双缩脲反应
蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热,呈现紫色或红色
用来检测蛋白质水解程度
与Folin-酚试剂反应
蛋白质分子酪氨酸与酚试剂生成蓝色化合物
蛋白质分离纯化鉴定技术
离心
由于溶液中蛋白质分子受到强大的离心力作用而下沉,由于不同的蛋白质分子颗粒大小和密度不同有不同的沉降速度,从而达到分离的目的
离心转速不同:普通离心、高速离心、超速离心
透析
蛋白质分子颗粒很大,不易透过半透膜
沉淀
蛋白质相互聚集,从溶液中析出的现象
原理
同种电荷
水化膜
沉淀方法
盐析法
定义:高浓度中性盐沉淀水溶液中的蛋白质
原理:破坏水化膜,中和电荷
常用中性盐:(NH₄)₂SO₄、NaSO₄、NaCl、MgSO₄
特点:蛋白质不变性
分段盐析
不同饱和度的盐分段析出蛋白质:半饱和(NH₄)₂SO₄——沉淀球蛋白;饱和(NH₄)₂SO₄——沉淀清蛋白
原理:利用不同蛋白质的分子量、带电荷多少不同,在盐析溶液中溶解度不同而分离
有机溶剂沉淀蛋白质
原理:破坏水化膜
等电点时更易沉淀
常用有机溶剂:乙醇、丙酮
特点:蛋白质易变性,需低温进行
重金属盐沉淀蛋白质
原理:中和负电荷
沉淀条件:PH>PI,蛋白质带负电荷
重金属离子:Cu²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Ag⁺
特点:蛋白质变性
生物碱试剂与某些酸类沉淀蛋白质
原理:中和正电荷
沉淀条件:PH<PI,蛋白质带正电荷
生物碱试剂:三氯醋酸、苦味酸、鞣酸
特点:蛋白质易变性
层析
主要根据混合溶液中蛋白质的大小、形状、极性、亲和力的差异而加以分离的方法
电泳
利用带电颗粒在电场中向与自身电荷相反的点击移动,从而达到分离的方法
蛋白质印迹法
蛋白质芯片
质谱法