蛋白质分子

生物化学笔记--蛋白质分子，其分类球状蛋白/纤维状蛋白，单纯蛋白/结合蛋白，活性蛋白/非活性蛋白，水溶性蛋白/醇溶性蛋白/不溶性蛋白。

蛋白质化学

• 分子组成
  • 元素组成
    • C,H,O,N,S
      • N---特征元素，占比16%，样品含氮量（g）*6.25
      • S----蛋氨酸，胱氨酸，半胱氨酸
  • 氨基酸
    • 结构
    • 分类
      • 非极性脂肪族R基
      • 极性不带电荷R基
      • 芳香族R基---- 苯丙氨酸Phe(F) 色氨酸Trp(W) 酪氨酸Tyr(Y)
      • 带负电荷R基---天冬氨酸Asp（D） 谷氨酸Glu(E)
      • 带正电荷R基---赖氨酸lys（K） 精氨酸Arg(R) 组氨酸His(H)
    • 理化性质
      • 紫外吸收
        • 280--色氨酸，酪氨酸-几乎所有蛋白质都含有---快速简便地分析溶液中蛋白质含量
        • 200-400-----苯环
      • 两性解离和等电点
        • 两性解离——氨基酸有羧基（氢离子），氨基（氢氧根离子）
        • 等电点——某一PH条件下，氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，净电荷为零，呈兼性离子
      • 茚三酮反应
        • 氨基酸的定性和定量分析
  • 肽键和肽
    • 肽键
      • a-氨基与a-羧基脱水缩合形成的化学键，酰胺键
      • 具有部分双键性质
    • 肽
    • 生物活性肽
      • 谷胱甘肽
        • 谷氨酸，半胱氨酸，甘氨酸
        • 还原性，抗氧化性
      • 肽类激素，免疫活性肽，神经肽
• 分子结构
  • 维持结构的化学键------肽键，氢键，疏水作用，离子键，范德华力，二硫键
  • 一级结构
    • 定义——蛋白质分子从N端到C端氨基酸残基的排列顺序
    • 维持稳定的因素——肽键，二硫键
    • 意义——空间构象和特定生物学功能的基础
  • 二级结构
    • 定义——多肽链主链的局部构象
    • 维持稳定的因素——氢键
    • 结构类型——a螺旋（螺旋，0.5nm），b折叠（丝状蛋白，锯齿状），b转角（氢键），无规卷曲
    • 超二级结构——更稳定，更重要的生物学功能
  • 三级结构与结构域
    • 定义——蛋白质分子整条肽链的空间结构
    • 维持稳定的因素——氢键，疏水作用，范德华力，部分离子键，少量共价键（二硫键）
    • 意义——1条肽链构成的肽链的蛋白质，必须具有三级结构，才有生物学活性
    • 结构域——许多蛋白质的三级结构中存在着1个或多个相对独立的近似球型的折叠区
  • 四级结构
    • 定义——这种蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用
    • 维持稳定的因素——氢键，离子键，疏水作用，范德华力
    • 亚基——蛋白质中每一条肽链都具有独立完整的三级结构，称为该蛋白的一个亚基
• 结构与功能的关系
  • 一级结构与功能的关系
    • 蛋白质的一级结构是空间结构的基础
    • 一级结构相似的蛋白质具有相似的空间结构和功能
    • 分子病——由基因突变造成蛋白质结构改变或合成量异常的疾病
  • 空间构象与功能的关系
    • 蛋白质通过构象变化调节功能
      • 别构效应
        • 协同效应
          • 正/负协同效应，同/异促效应
    • 氧合蛋白的构象和功能
      • R松弛型——优势构象
      • T紧张型
    • 蛋白质构象病—一级结构不变，但若因折叠错误发生构象改变，影响功能
• 理化性质
  • 一般性质
    • 紫外吸收
      • 280——色氨酸，酪氨酸
      • 200-220—肽键
    • 两性解离和等电点
    • 呈色反应（蛋白质定量分析）------茚三酮反应（蓝紫色），双缩脲反应（紫红色），酚试剂反应（深蓝色），BCA法（蓝紫色）
  • 大分子特性---胶体溶液，沉降与沉降系数，不能透过半透膜
  • 变性与沉淀
    • 变性（某些理化因素破坏稳定蛋白质构象的次级键，使蛋白质构象发生变化。）
      • 物理：高温，高压，紫外线，X线，超声波
      • 化学：强酸，强碱，重金属离子，胍，尿素，b-巯基乙醇
      • 复性：若引起变性的因素比较单一，或蛋白质构象的变化较小，则去除造成蛋白质变性的因素，使其重新处于维持天然构象时的生理条件下，有可能会自发恢复天然构象，生物学活性部分或完全恢复（变性可逆——三四级；变性不可逆——二级）
    • 凝固
    • 沉淀——变性非凝固，凝固定变性
• 分离纯化性质
  • 沉淀
    • 盐析——破坏水化膜，中和电荷——唯一沉淀蛋白质，不使蛋白质变性的方法
    • 有机溶剂——破坏水化膜——温度稍高，时间稍长，活性降低
    • 生物碱及某些酸性物质——中和正电荷——PH＜PL
    • 重金属离子——中和负电荷——PH＞PL
    • 免疫——抗原和抗体结合
  • 电泳
    • SDS聚丙烯酰胺凝胶——分子筛效应（消除不同蛋白质的电荷差异）——取决于相对分子质量的大小
    • 等电凝胶———等电点不同的蛋白质
    • 双向凝胶———结合以上这两个
  • 离心
  • 透析和超滤
    • 超滤——浓缩
  • 层析
• 分类
  • 球状蛋白/纤维状蛋白，单纯蛋白/结合蛋白，活性蛋白/非活性蛋白，水溶性蛋白/醇溶性蛋白/不溶性蛋白