生物化学与分子生物学001蛋白质

生物化学与分子生物学，整理了蛋白质的结构与功能、蛋白质的生物合成、酶的知识，感兴趣快来看看。

生物化学与分子生物学001蛋白质

• 蛋白质的结构与功能
  • 组成蛋白质20种氨基酸的结构和分类
    • 除了甘氨酸外均属于L-α氨基酸、甘氨酸不具有不对称碳原子手性碳
      • 手性碳：一个C上必须是4个不同的基团
      • 甘氨酸 NH2-CH2-COOH
    • 硒代半胱氨酸在某些情况下可以用于合成蛋白质，并非已知密码子编码
    • 各种蛋白质的含氮量大约16%
    • 脯氨酸（亚氨基酸）
      • 羟脯氨酸
      • 记忆：葡萄牙
      • 容易使肽链形成折角
    • 半胱氨酸：极性最强--反应能力
      • 半胱氨酸+半胱氨酸=胱氨酸
        • 蛋白质中许多半胱氨酸以胱氨酸的形式存在
      • 巯基：—SH
      • 同型半胱氨酸≠半胱氨酸
        • 同型半胱氨酸、瓜氨酸、鸟氨酸，天然蛋白质中不存在
    • 氨基酸的分类
      • 酸性：天冬氨酸、谷氨酸（酸性天冬谷）
      • 碱性：赖氨酸、精氨酸、组氨酸（碱性赖精组）
      • 芳香族：酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸（老色本，芳香）
      • 非极性疏水性：异亮氨酸、亮氨酸、丙氨酸、甘氨酸、脯氨酸、缬氨酸（一两饼干腹泻）
      • 极性中性：谷氨酰胺、蛋氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、丝氨酸、苏氨酸（孤单半天始苏）
      • 必需氨基酸：写一两本淡色书来
      • 含有硫原子：半胱氨酸、胱氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）
      • 支链氨基酸：写一两
      • 生酮：亮、赖（同样来）
      • 生糖兼生酮：一本酪色书
      • 一碳单位：施舍竹竿
      • 不参与转氨基氨基酸：不抢书来
  • 氨基酸的理化性质
    • 两性解离
    • 紫外吸收峰
      • 共轭双键
        • 老色（不包括苯丙氨酸）最大吸收峰280nm
        • 核酸最大吸收峰在260nm
        • 茚三酮反应最大吸收峰在570nm
  • 肽键和肽
    • 肽键—CO—NH—
      • 不能自由旋转
    • 谷胱甘肽=谷氨酸+半胱氨酸+甘氨酸
      • —SH保留很强极性--反应能力强--体内重要的还原剂
      • 保护蛋白质免受氧化
      • 临床应用：减少放化疗毒性，护肝，解毒等
  • 蛋白质一级结构及高级结构（重点）
    • 一级结构
      • 基础
      • 主要是肽键，其次二硫键
      • 分子病
        • 镰刀型红细胞贫血
          • 谷氨酸→缬氨酸
    • 二级结构
      • 主要是氢键
      • α-螺旋、β-折叠、β-转角、不规卷曲
        • α-螺旋
          • 右手螺旋，顺时针
          • 螺距0.54nm，一圈包含3.6个氨基酸残基
          • 氢键与长轴平行
          • 氨基酸侧链一外侧，肽链-内侧
        • β转角
          • 肽链内形成180°回折
          • 含4个氨基酸残基，第一个氨基酸残基与第四个形成氢键
          • 第二个氨基酸残基通常为脯氨酸
        • β-折叠：多肽链形成片层结构
    • 超二级结构
      • 模体：蛋白质分子中二个或三个具有二级结构的肽段空间上相互接近，形成特殊的空间构象
      • 代表
        • 钙离子结合蛋白
        • 纤连蛋白受体结合肽
        • 锌指结构
        • 亮氨酸拉链
    • 三级结构
      • 次级键（疏水作用、盐键、氢键、范德华力）
      • 结构域：三级结构分割成一个或数个结构功能区域
      • 分子伴侣
        • 提供保护环境加速蛋白质折叠成天然构象
        • 分子伴侣在二硫键的正确形成重要作用
        • 帮助未折叠、折叠错误的蛋白质正确折叠
        • 代表
          • 热休克蛋白70（Hsp70）
          • 伴侣蛋白
          • 核质蛋白
    • 四级结构
      • 氢键、离子键
      • 两条肽链（亚基）构成
      • eg
      • 血红蛋白：有四级结构
      • 肌红蛋白：只有三级结构
  • 蛋白质结构和功能的关系
    • 疯牛病（PrPsc）:朊病毒蛋白引起的人和动物传染病
      • 传染性蛋白颗粒，不含核酸
      • 一级结构正常，但是二级结构的α-螺旋变成了β-折叠
      • 封杀、掩埋
    • 人纹状体脊髓变性病
    • 阿兹海默病
  • 蛋白质的理化性质
    • 两性电离：等电电多接近5.0，人体蛋白质多为阴性
      • 碱性蛋白：鱼精蛋白、组蛋白
      • 酸性蛋白：胃蛋白酶、丝蛋白
    • 紫外线280
    • 成色反应
      • 茚三酮反应
        • pr+茚三酮-蓝紫色
      • 双缩脲反应
        • 肽键+硫酸铜-紫色
      • 蛋白质胶体性质
        • 维持胶体稳定
          • 表面电荷
          • 表面亲水
      • 蛋白质变性
  • 分离、纯化蛋白质的一般原理和方法
    • 透析：分子量不同、超滤：加压透析
    • 盐析出：破坏电荷及水化膜
    • 电泳：带电荷量多，流动速率快
    • 超速离心：分离蛋白质、测定分子量
    • 免疫沉淀：利用蛋白特异抗体识别抗原蛋白
    • 离子交换层析（阴离子交换树脂）：阴离子少的先被洗脱
    • 凝胶过滤：蛋白质分子大小不同分离,分子量大的先被洗脱
• 蛋白质的生物合成
  • AUG（起始信号→甲硫氨酸）
  • UAA、UAG、UGA（终止密码子）
  • 遗传密码子特性
    • 方向性
    • 连续性
    • 简并性（同义密码子）
      • 保持生物学稳定
    • 摆动性
      • 第三位可以不同
      • I→A、C、U
    • 通用性
  • 蛋白质因子（真核＋e）
    • 起始（imitation）IF
    • 延长(elongation)EF
    • 终止（release）RF
  • 核糖体重要功能单位
    • A位：氨基酰位（氨基酰-tRNA）
    • P位：肽酰位（肽酰-tRNA）
    • E位：出口位
  • 氨基酸活化（氨基酸+tRNA）消耗2ATP
    • 氨基酰-tRNA合成酶：校对活性
  • 核糖体循环（进位、成肽、转位）
  • 蛋白质的翻译后加工修饰
    • 部位:内质网、高尔基体等
    • 分子伴侣：促进蛋白质正确折叠
      • 触发因子新生链化合物
      • 热激蛋白=热休克蛋白Hcp
      • 伴侣蛋白=伴侣素
    • 信号肽
    • 氨基酸残基→化学修饰（泛素化（×）加帽子（×））
    • 空间结构修饰
  • 蛋白质生成的干扰和抑制
    • 抗生素（原核生物）
      • 卡那霉素（阿米卡星）、链霉素、庆大霉素→氨基糖苷类（肾毒性、耳毒性）
      • 抗生素作用位点（背诵）
    • 既原核又真核（嘌呤霉素）：筛选
    • 毒素
      • 白喉毒素→eEF-2→阻止肽链延长
    • 干扰素→抗病毒
      • eIF-2
• 酶
  • 酶=蛋白质+核酶
  • 定义
    • 单体酶：一个亚基
    • 寡聚酶：多个亚基、非共价键
    • 多酶体系：并联，多种酶（丙酮酸脱氢酶复合体）
    • 多功能酶：串联，一条肽
    • 单纯酶：只有蛋白质
    • 结合酶：蛋白质+辅助因子
      • 蛋白质：特异性
      • 辅助因子：性质和类型
        • 辅酶：疏松
        • 辅基：结合紧密
  • 辅助因子的成分
    • 维生素pp（烟酰胺、尼克酰胺）
      • NAD+辅酶Ⅰ：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸
      • NADP+辅酶Ⅱ：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸
    • 维生素B2（核黄素）
      • FAD（核黄素腺嘌呤二核苷酸）
    • 维生素B1(硫胺素）
      • TPP硫胺素焦磷酸
    • 泛酸（遍多酸）
      • CoA辅酶
    • 生物素
      • 硕士研究生（羧化酶）
    • 叶酸
      • 四氢叶酸（CO的运载体）
    • 维生素B12
      • 辅酶B12
    • 维生素B6
      • 磷酸吡哆醛
        • 转氨酶
        • 脱羧酶
        • ALA合酶
    • 金属因子，最常见辅基
  • 酶的活性中心
    • 底物→产物的三维结构区域、
    • 必须基团可在内在外
  • 同工酶
    • LDH乳酸脱氢酶：四聚体
      • M肝脏、骨骼肌：LDH5
      • H心肌：LDH1
    • 肌酸激酶：二聚体
      • 肌型、脑型
  • 酶促反应动力学
    • 米曼氏方程式
      • V=（Vmax*S）/(Km+S)
        • Km=酶促底物反应速率为最大速率的一半
          • Km=S=mol/L
          • Km↓反应亲和力↑
          • Km和酶的浓度无关
    • 抑制剂：不使酶变性，只会改变活性
      • 可逆性抑制
        • 非共价
    • 抑制
      • 竞争性抑制
        • Vmax不变 亲和力↓、Km↑
          • 丙二酸、丁二酸
          • 磺胺类药物
            • 细菌：竞争对氨基苯甲酸、抑制二氢叶酸合成酶
      • 非竞争性抑制
        • Vmax↓ Km不变
      • 反竞争性抑制
        • Vmax↓ Km↓
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