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蛋白质知识总结
生物化学蛋白质超详细笔记整理！一张思维导图概括生物化学蛋白质整个章节的内容，可以直接拿去使用，逻辑清晰易懂，方便背诵，期末考试再也不用慌慌张张整理笔记啦。觉得有用的同学，点个赞呀！
编辑于2020-09-30 20:47:22- 相似推荐
- 大纲
蛋白质
结构与功能相适应
一级结构
比较生物化学
同功能蛋白质
分子进化
同源蛋白质(细胞色素等)， 不变残基， 可变残基 超变残基
分子病
镰刀性细胞贫血 仅一个氨基酸改变
蛋白质的激活
血液凝固
凝血酶原
纤维蛋白原
纤维蛋白溶酶原
胰岛素原的激活
类胰蛋白酶. C肽
高级结构
变构蛋白n.
两种状态 无活性或低活性 有活性或高活性
蛋白质的变性和复性
变性denaturation
复性renaturation
构象改变导致功能改变
构象病
分类和生物学功能
蛋白质是生命活动的物质基础 是生命现象的主要体现者
生物学功能
催化 新陈代谢 运动功能 肌肉收缩肌动肌球
组织转运 血清蛋白将脂肪从脂肪组织转到各组织
贮存作用 酪蛋白 调节作用 激素
信息传递，保护作用，结构组分
分类
根据在生物体内 所起作用
功能蛋白
活性蛋白
信息蛋白
结构蛋白
分子形状
纤维状
球状
是否只由 氨基酸组成
单纯蛋白质 simple proteins
清蛋白和球蛋白
清 溶于水 含甘氨酸少 球 微溶于水 但溶稀盐溶液 含甘氨酸 都广泛分布在各种动植物组织
谷蛋白和 醇溶谷蛋白
植物性蛋白，存在谷类种子 面筋的主要成分 不溶于水 溶于烯酸烯碱溶液
精蛋白和组蛋白
碱性蛋白质 相对分子质量较低 含有大量碱性氨基酸 精蛋白含80以上
硬蛋白
各种支柱组织中所含蛋白质总称 不溶于各种普通溶液 大多是纤维状蛋白
角蛋白
含大量胱氨酸指甲等 昆虫分泌 液态遇空气硬化
胶原蛋白和弹性蛋白
丝蛋白
丝纤维的主要成分 丝心蛋白丝胶蛋白
结合蛋白 conjugated
组成
蛋白质部分 辅基(非蛋白) 大多通过共价键结合
核蛋白，糖蛋白
色蛋白。辅基含金属的色素 血红蛋白细胞色素等
脂蛋白 多存在乳汁，血液
磷蛋白 脂键 酪蛋白，卵黄蛋白
组成成分
元素组成
C,H,O,N,等
可将生物物质的氮量近似地 全部作为蛋白质所含有
蛋白质的水解
方法
酸水解
HCL优点：加热蒸发可出去 硫酸优点：加Ba或Ca除去硫酸根
优点：水解彻底，最终产物为L氨基酸 没有旋光异构体产生
缺点：色氨酸几乎全部被破坏，与醛基化合物 →腐黑质（溶液成黑色 含羟基的氨基酸也有部分被破坏
常用于蛋白质的分析和制备
碱水解
优点:色氨酸不被破坏，水解液清亮
缺点:发生了旋光异构作用 →D型氨基酸也出现（人体不能利用） ↑营养价值减半 Arg脱氨产生了鸟氨酸和尿素
很少使用
蛋白酶水解
优点;条件温和，氨基酸完全不被破坏， 不发生旋光异构现象
缺点:水解不彻底
蛋白质→ 肟→ 胨→多肽→肽→氨基酸 （煮沸凝固） （硫酸铵和硫酸锌沉淀） （磷钨酸等复盐沉淀）
基本结构 AA
构成蛋白质的AA
20种+Hyp+Hyl+Cys+含硒半胱氨酸+吡咯赖氨酸等
非蛋白氨基酸
大多L 少数D
氨基酸
性质
光学活性和光吸收性质
氨基在羧基左边L型，反之，人体不能利用D型，但有一定生理作用 反具有手性分子都具有构型 特定的比旋光度→R基，溶液pH等影响
可见光区没有光吸收，紫外区有（
解离和酸碱性质
两性电解质 偶极离子 等电荷为零→等电点→溶解度最小，可用于氨基酸的分离 其与蛋白质的等离子点相比较
解离常数
化学反应
氨基
亚硝酸反应
氮气来源一人一半 范斯莱克定氮法 常用测定蛋白质的水解程度
甲醛反应
保护氨基作用 甲醇滴定法 加过量
酰化反应
保护氨基 邻苯二甲酰氨基酸，芐氧甲酰氨基酸
二硝基氟苯 （DNPB）
弱碱 二硝基苯氨基酸
广泛用于肽链末端分析
成盐反应和与醛类的反应
氨基酸盐比游离氨基酸溶解度大 西夫碱氨基酸代谢的中间产物
羧基
成盐反应
成酯
干燥HCL气体，氨基酸的活化 可用于分离纯化，分级蒸馏
酰化反应
先保护氨基，在进行 常用于肽的合成
脱羧
脱羧酶，变成胺
同时参加
与茚三酮的反应生成蓝紫色化合物 氨基酸的定性量测定，Co2可测定氨基酸量 →比色 正比 脯氨酸和羟，不释放氨气，直接生成黄色化合物
也用于氨基酸的纸层析薄层层析及电泳显色
与R基
分离和测定
层析法
是利用被分离样品混合物中各组分性质的差别，使个组分以不同程度分布在两个“相”中 移动相，固定相
滤纸层析
Rf值 物质的鉴定 单向层析，双向层析 取决于氨基酸的分子结构，极性氨基酸在水中溶解度大
薄层层析
快速而微量，涂在玻璃板或塑料板上
离子交换层析
离子交换树脂，与环境pH关系甚大 规律：酸性先，中碱性后
高效液相层析
快速，灵敏，高效 特点：高压下
显色反应
紫外吸收特性 和加入荧光剂
借助化学试剂
只对个别氨基酸显色(R基) 颜色和含量呈正比 不同氨基酸显不同色
肽 peptide
肽的结构和性质
概念：有两个以上氨基酸通过肽键连接起来的混合物
组成结构 肽链
两端
碳末端:可被甲酰化和乙酰化保护 氮末端:酰胺化保护
概念:由许多个氨基酸残基通过肽键连接起来的一个线性链状结构
肽键（酰胺键）
性质
多样性
侧链R基不同和排列顺序不同
寡肽晶体熔点很高→水溶液中主要以偶极离子形式存在 旋光性→高级结构对旋光性有影响
酸碱性质主要取决R基 大肽完全质子化所需pH比小肽低
天然活性肽
谷胱甘肽 glutathione
三肽，由L谷氨酸（γ羧基生成肽键），L半胱氨酸和甘氨酸组成
含有巯基—SH，具还原性，保护其他巯基免遭氧化
巯基具有亲核性，与外源的亲电子毒物结合，阻断其毒性
激素肽和神经肽 （主讲神经肽 nervoniv peptide）
与痛觉有关，具有吗啡一样的镇痛作用
脑啡肽
🐷脑中分离，同一前体→前脑吗啡原 都具镇痛作用
内啡肽
β（最强）αγ（对动物行为具有相反作用）三种， 前体→促黑素促皮质激素原
强啡肽
猪脑垂体 格外强镇痛作用 A超强 与新内啡肽同一前体
P物质
🐴肠 特殊哦化学信使
抗生素肽 antibiotic
抑制细菌或其他微生物生长和繁殖的物质
特点
通常含有D氨基酸。某些抗生素肽为环状，没有游离末端 ↓对革兰氏阴性细菌有杀害作用 →主作用于细胞膜，也破坏真核细胞的线粒体膜
青霉素
D半胱氨酸和D缬氨酸非肽键结合 主要破坏细菌细胞壁粘肽的合成，引起溶菌
性质
两性解离和等电点
不那么酸，不那么碱
等电点isoelectric 特殊理化性质 溶解度最小最低值 中性盐的存在会影响 等离子点
分子的大小
根据化学组成测定最低相对分子质量
物理化学方法测定蛋白质的相对分子质量
渗透压：简便，准确度较差
超离心： 最准确，贵
沉降速度法 沉降，扩散，沉降系数(还受摩擦系数影响)公式
沉降平衡法
胶体性质
丁达尔，布朗，半通透，透析
沉淀作用n. precipitation
蛋白质稳定性
水化膜和电荷排斥作用
相对的，暂时的，有条件的
变性作用
物理化学 结絮作用(flocculation)n.凝固(coagulation) 氢键被破坏 具有实践意义
颜色反应
蛋白质的结构
一级结构
特指肽链中的氨基酸排列顺序，又称初级结构或共价结构 以肽键连接而成的肽链中氨基酸的排列顺序（二硫键也包括）
化学键
肽键 peptide Bond
习惯上将AA残基数在100以上的称蛋白质，以下称多肽 （胰岛素特殊，可属于蛋白质）
最基本，最主要的化学键。具有部分双键的性质，CO具有部分单键的性质 6个原子处于同一平面，多为反式→造成的空间位阻小，更稳定。 而脯氨酸的四氢吡咯环造成的空间位阻抵消了反式构型在空间位阻的优势
二硫键 disulfide bond
连接不同肽键或同一肽链不同部分的化学键
稳定肽链空间结构
酯键 ester bond
氨基酸的羟基与氨基酸的羧基 磷酸与含羟基氨基酸的羟基
离子键 ionic bond
又称盐键，具有相反电荷的两个基团之间的库仑作用 取决有基团间的距离
高浓度的盐，过低或过高的pH都可以破坏蛋白质分子中的离子键
配位键 dative
两个原子之间形成的共价键，共用的由其中一个提供。
金属离子与蛋白质连接往往是配位键，维系高级结构；熬合剂除去金属离子，蛋白质失去活性
氢键 hydrogen
弱键 氢供体→电负性原子 氢受体→
特点:方向性 其三处于同一直线时，氢键最强
范德华作用力
任何两个原子之间，相距约0.3nm~ 0.4nm时，就存在一种非专一性的吸引力
表现形式: 极性基团之间（取向力），极性与非极性（诱导力），非极性之间（色散力）
疏水作用 hydrophobic
非极性侧链在极性溶剂水中为避开水相而彼此靠近产生的一种作用力，本质也是范德华力，主要存在于蛋白质分子的内部结构中
测定
一般步骤
肽链末端数目（几条肽链）→拆开，分离出肽链→一部分样品水解，确定氨基酸成分分子比→另一部分末端分析→酶解肽链并分离→测定第一部分片段氨基酸顺序→另一部分测序→比较，拼凑→二硫键的位置
要求分析的样品必须是均一的，已知相对分子质量的蛋白质
肽链末端分析
N末端
二硝基氟苯法 Sanger法
二硝基氟苯（DNFB）DNP-氨基酸，黄色，乙醚提取；侧链氨基及酚羟基也能，但乙醚不能提取 亚氨酸不可用，产物不稳定
苯异硫腈法 Edman/PTC
苯氨基硫甲酰衍生物（PTC-肽链）→PTC-氨基酸；乙酸乙酯提取，纸层析或薄层层析鉴定
特殊优点:可重复，一个个提取；以此设计了氨基酸顺序自动分析仪
二甲基氨基萘磺酰氯法 DNS法
DNS-AA，用电泳或层析鉴定，或用荧光光度计检测 灵敏度高，比DNFB灵敏100倍
氨肽酶法 aminopeptidase
是一类能从肽链氮末端逐一向里切下氨基酸的酶，成为肽链外切酶
C末端
肼解法:多肽和肼无水加热可断裂所有肽键，碳末端AA不转化为酰肼→借DNFB作用转变黄色DNP-氨基酸 缺点→Asn.Gln.Cys被破坏，Arg转成鸟氨酸
羧肽酶法 水解速度与碳末端氨基酸种类有关 B类→只水解碱性氨基酸碳末端的肽链Arg.Lys；A类→A类不可水解的都可（除Pro）；目前有人改造羧肽酶Y，使之与Edman一样
二硫键的拆开和肽链的分离
二硫键
氧化还原，使用过量巯基乙醇，然后碘醋酸保护巯基 较好的使用二硫苏糖醇或二硫赤藓糖醇还原二硫键，生成环化物
氨基酸合成分析
氨基酸分析仪95
肽链的部分水解和肽段的分离
基本要求→选择性强，裂解点少，反应产率高
化学裂解法
溴化氢裂解
化中最理想的方法，切断甲硫氨酸羧基侧的肽键，反应在70的甲酸中，可使卷曲的肽链松散
优点→产率高，专一性强，切点少；获得较大的片段
部分酸水解
一般限制水解时间，降低温度，控制酸的强度
稀酸→Asp羧基端易断裂 浓酸→羟基氨基酸氨基肽链键易断裂 专一性不够 用于小肽的分析
酶解法
常用，蛋白质部分水解法， 切点比溴化氢多
胰蛋白酶（trypsin）最常用，专一性强，只作用碱性羧基侧Lys.Arg 可通过化学修饰只作用一种 马来酸酐→Lys;环己二酮→修饰Arg
胰凝乳蛋白酶chymotrypsin，特异断裂芳香族氨基酸羧基侧 ，碱则增强
胃蛋白酶pepsin→确定二硫键位置
嗜热菌蛋白酶thermolysin含锌和钙，专一性较差，断裂较短肽链或大肽段
葡萄球菌蛋白酶和梭菌蛋白酶→具高专一性内肽酶；葡萄可使（磷酸缓冲液）Glu.Arg羧基侧，（醋酸）Glu.；梭菌Arg蛋白酶，羧基侧，能力强
测定每一片段的氨基酸顺序
由重叠片段推断肽链顺序
用两种方法产生的肽段切口是错位的，因此她们可以相互跨过切口而重叠，称重叠肽overlapping
二硫键位置的确定
酶水解 一般选用胃蛋白酶 专一性低，切点多，二硫键稳定，肽段小，容易分离和鉴定
蛋白质一级结构的间接测定及蛋白质序列数据库
几种蛋白质的一级结构
通过片段重叠法，牛胰岛素的结构 我国第一次人工合成了第一个蛋白质牛胰岛素
高级结构
方法
X-射线衍射技术 波长短，高分辨率
肽平面
键长键角一定，主要成反式，相邻肽平面构成二面角
二级结构
多肽链主链的有规则的结构，实际是指多肽链主链上的原子在空间的排列
α-螺旋
天然右手螺旋
β-折叠
平行式和反平行式（更稳定）
β-转角
蛋白质分子中，肽链经常出现180的回折，这种回折结构就称。Gly, Pro
三级结构
结构部件
模体，又称超二级结构 αα,βαβ,ββ
结构域
功能域→蛋白质分子中能独立存在的功能单位 一个功能域可以是一个结构域，也可以是几个
肌红蛋白
鲸肌红蛋白第一个被阐明三级结构的蛋白质 辅基血红素，铁卟啉衍生物
常见类型
纤维状仅含一种二级结构元件 球蛋白多种
折叠卷曲的结果使球状蛋白表面亲水内部疏水并形成核心
堆密度→范德华体积和蛋白质所占体积之比
形成
一级结构决定三级结构；自由能最小；边合成边自发折叠；疏水作用为主要动力
步骤：肽链初步折叠→溶球体的生成（多肽链的疏水侧链具有避开水的倾向，疏水侧链内埋并逐渐集中而形成球状中间体，称melton globule）→二级结构稳定→超二级结构→亚结构域的形成→天然构象
分子伴侣 （molecular chaperone） 又称热休克蛋白
蛋白质折叠障碍
折叠中形成的中间体由于疏水基团外露而造成聚合 可逆的与未折叠肽段的疏水部分结合并随之松开，重复 错误解开，诱导其正确折叠
不正确二硫键的形成
二硫键形成酶，二硫键异构酶
脯氨酸残基的异构化
脯氨酸顺反异构酶
蛋白质错误折叠导致的疾病
泛素可降解错误蛋白质（通过形成复合物） 蛋白酶体进行降解
折叠导致细胞内不溶性淀粉样纤维聚集
阿尔兹海默症 （AD）
老年性痴呆，渐进的神经退化性疾病 错误折叠形成β淀粉样肽，可溶，聚集→原纤维→神经炎斑状结构 ↓或者与脑细胞上的一个受体结合，阻断也可以和记忆信号转导
帕金森病 PD
α突触核蛋白错误折叠→成斑→Lewy小体→直接损伤产生多巴胺的神经细胞
海绵性脑病 SE
致命，脑某些部分出现海绵状的空洞 错误折叠的朊病毒PrP
四级结构
含义
蛋白质分子的最小共价单位常被称为亚基或亚单位subunit，单独无活性，结构单位，一般一肽链组成 由亚基聚合而成的蛋白质成为寡聚蛋白（oligomeric）
指的是在葫芦岛百中亚基的种类，数目，空间排布以及亚基间的相互作用关系，而不包括亚基本身的构象
单体monomer和 原体proromer
仅有一条肽链组成的蛋白质（肌红蛋白，溶霉菌）;寡聚蛋白中的一条链叫;蛋白质聚合体中的重复单位，蛋白质分子本身就是单体 指在寡聚蛋白分子中具有一套不同结构和功能亚基的最小单位，可以是一个亚基
排布
环状对称CN
二面体对称 dihedral asymmetry
如果寡聚蛋白含有一个Cn旋转轴，并且在垂直于该旋转轴的平面内存在着n个与该轴相交的C2轴，则称
立方体对称
二十面体是表面积与体积之此值最有利的一种多面体
生物学意义
增强结构稳定性:降低表面积与体积的比值
在遗传上更经济，有效:全部信息都包含在单体所需的遗传物质中
更有利功能发挥调节:别构效应allosteric（一个亚基系统的结合部位与效应物结合后对其他亚基与效应物结合的影响） 协同效应synergism（亚基间的相互作用沟通了亚基间的信息传递，使某一亚基与效应分子结合后产生的信息传递给其他亚基，同时引起构象变化，改变各亚基与氧气等效应分子的亲和力这种现象）
提高生物效能;提高选择性;有利于包装
一级结构对四级的影响
关键是α螺旋→与氨基酸组成（Pro）和顺序关系极大
蛋白质的分离纯化和测定
分离纯化一般原则
目地
从复杂混合物中提取，并达到某一纯度
溶解状态释放出来，并保持天然状态→适当方法分离→制成晶体（判断制品是否处于天然状态的有力依据之一）
总原则
条件温和，加入少量杀菌剂
方法
针对分子大小不同
透析dialysis和 超过滤ultrafiltration
半透膜性质 反透析
只能将蛋白质与小分子物质分开
密度梯度离心
区带 沉降系数不同，密度不同
凝胶过滤
分子筛层析，最有效方法之一
溶解度差别
等电点沉淀法
盐析和盐溶
有机溶剂沉淀
电荷不同
电泳
自由界面电泳
区带电泳
离子交换
选择吸附分离
疏水作用层析
配体特异性→亲和层析
分析测定
蛋白质含量
凯氏定氮法
氮全部转化为无机氮
双缩脲法
颜色深浅成正比
简单，迅速，不受蛋白质特异性的影响 灵敏度较差，所需样品量大约在
福林-酚试剂法
碱性酮试剂 磷鲌酸 650 660
操作简便，灵敏度高
BCA法
紫外吸收法
正相关280 简便，迅速，样品可回收，低浓度盐无干扰 但比较差别较大时，有误差，其他有干扰 260
染料结合法 胶体金测定法
考马斯亮蓝Bradford法:负电荷，红→蓝，快速，干扰少，灵敏度高 负电荷，洋红色→蓝色，灵敏度最高
纯度鉴定
聚丙烯酰胺凝胶电泳普遍采用
等电聚焦 测定聚焦部位凝胶的pH值
相对分子质量测定
SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法
迁移率→做图
凝胶过滤法
做图
设备简单，操作方便，重复性好，样品不太纯也可， 但要求分子性状相同，否则不够准确
几种典型蛋白质的结构与功能
纤维状蛋白质
α-角蛋白 Kerstin
富含胱氨酸，加热时会伸展，右手螺旋，氢键和二硫键，加热被破坏后转变成β折叠
丝心蛋白 fibroin
β角蛋白的典型，煮沸的碱水可出去丝胶蛋白，加热不能伸展，抗张强度，柔软性，含有大量丝氨酸，排列一侧 无定形区的存在，使得丝纤维具有一定的伸展性
胶原蛋白 college
富含甘氨酸和丙氨酸 氢键 氨基酸顺序→三联螺旋→原胶原分子→共价连接→原胶原纤维
球状蛋白 globular
血红蛋白HB haemoglobin
血红蛋白和 肌红蛋白的生理功能
血红蛋白→ 动脉血含大量被氧饱和的血红蛋白，被组织中的肌红蛋白（贮存和分配氧）吸收→ 释放氧后HB结合大量CO2，排出体外
结构
蛋白部分→珠蛋白
四个亚基组成，相同之间相互作用较小 一肌红蛋白结合一血红素（含铁色素）
神经珠蛋白Ngb和细胞珠蛋白Cygb
非蛋白部分→血红素heme→Fe六个配位键（4个与血红素，一个与气体一个与肽链组氨酸）
与氧结合及变构作用
与氧结合不牢固，受氧分压和pH值得影响 由于构象改变使功能发生改变的现象称为变构作用（allorterism）
H离子和CO2促进 BPG降低亲和性
免疫球蛋白 Ig又称抗体
免疫系统
细胞免疫体液免疫 受体 吞噬细胞
结构一个四聚体球蛋白，两条H链，两条L链 氮段可变，碳端恒定
基本类型(根据抗原性，基本结构及一些免疫特征的不同)
Ig G 通过胎盘
IgM
IgA
IgD
IgE
糖蛋白 glycoprotein
粘蛋白
糖蛋白
辅基
低聚糖分子数目不一致，大多寡糖，支链
单糖主要是己糖
糖苷键
氨基酸与糖Ser, Thr,Hyp,Hyl, Asp,Asn
脂蛋白 lipoprotein
细胞脂蛋白，脂锚定蛋白特殊膜内在蛋白质
能量不利问题的解决是形成α螺旋
血浆脂蛋白 plasma lipoprotein
组成及分类
低密度脂蛋白等， 蛋白质部分称载脂蛋白
结构及功能
极性在外
载脂蛋白功能 构成脂蛋白，运输； 配体识别结合； 调节脂代谢酶； 诱发脂蛋白残体的清除
主功能转运脂质及固醇的载体