蛋白质

生物化学蛋白质思维导图知识点整理

蛋白质

• 概述
  • 蛋白质是由多种α-氨基酸按一定的序列通过肽键（酰胺键）缩合而成的具有一定功能的生物大分子
• 分类
  • 元素组成
    • 碳50%~55%、氢6%~8%、氧19%~24%、氮13%~19%、硫0%~4%。
    • 有的蛋白质还有微量的磷、铁、铜、碘、锌和钼等元素。
    • 含氮量平均为16%
  • 分子形状
    • 球状蛋白
    • 纤维状蛋白
    • 膜蛋白
  • 化学组成
    • 简单蛋白
      • 清蛋白
      • 球蛋白
      • 醇溶蛋白
      • 谷蛋白
      • 精蛋白
      • 组蛋白
      • 硬蛋白
    • 结合蛋白
      • 核蛋白
      • 糖蛋白和蛋白聚糖
      • 脂蛋白
      • 色蛋白
      • 磷蛋白
  • 功能
    • 酶
    • 调节蛋白
    • 贮存蛋白
    • 转运蛋白
    • 运动蛋白
    • 防御蛋白和毒蛋白
    • 受体蛋白
    • 支架蛋白
    • 结构蛋白
    • 异常功能
• 基本组成单位——氨基酸
  • 氨基酸的一般结构式
    • 所有来自蛋白质的氨基酸均为L-α-氨基酸
  • 氨基酸的分类
    • 按R基极性分类
      • 非极性R基氨基酸
        • 丙氨酸,Ala,a
        • 缬氨酸,Val,V
        • 亮氨酸,Leu,L
        • 异亮氨酸,Ile,I
        • 苯丙氨酸,Phe,F
        • 甲硫氨酸,Met,M
        • 脯氨酸,Pro,P
        • 色氨酸,Trp,W
      • 极性不带电荷的R基氨基酸
        • 甘氨酸,Gly,G
        • 丝氨酸,Ser,S
        • 苏氨酸,Thr,T
        • 天冬酰胺,Asn,N
        • 谷氨酰胺,Gln,Q
        • 酪氨酸,Tyr,Y
        • 半胱氨酸,Cys,C
      • 极性带负电荷的R基氨基酸
        • 天冬氨酸,Asp,D
        • 谷氨酸,Glu,E
      • 极性带正电荷的R基氨基酸
        • 组氨酸,His,H
        • 赖氨酸,Lys,K
        • 精氨酸,Arg,R
    • 按R基的化学结构分类
      • 脂肪族氨基酸
      • 芳香族氨基酸
        • 苯丙氨酸,Phe,F
        • 酪氨酸,Tyr,Y
        • 色氨酸,Trp,W
      • 杂环氨基酸
        • 组氨酸,His,H
      • 杂环亚氨基酸
        • 脯氨酸,Pro,P
    • 按酸碱性分类
      • 碱性氨基酸
        • 赖氨酸,Lys,K
        • 精氨酸,Arg,R
        • 组氨酸,His,H
      • 中性氨基酸
      • 酸性氨基酸
        • 谷氨酸,Glu,E
        • 天冬氨酸,Asp,D
    • 从营养角度可分为
      • 必需氨基酸(8种)
        • 异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、色氨酸(Trp)、苏氨酸(Thr)、苯丙氨酸(Phe) 、赖氨酸(Lys) 、蛋氨酸(Met)、缬氨酸(Val)
      • 非必需氨基酸
  • 氨基酸的理化性质
    • 两性解离及等电点
      • 等电点
        • 氨基酸所带净电荷为零，在电场中，不向任何一极移动，此时溶液的pH值称为氨基酸的等电点
        • 中性氨基酸的等电点一般在：5.0~6.3，酸性氨基酸的等电点一般在：2.8~3.2，碱性氨基酸的等电点一般在：7.6~10.9。
      • 等电点的计算
    • 氨基酸的化学性质
      • 与水合茚三酮反应
        • α-氨基酸与茚三酮反应产生蓝紫色化合物，脯氨酸(Pro)和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质
      • 与甲醛反应
      • 与2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应——Sanger反应
      • 与异硫氰酸苯酯（PITC）反应——Edman反应
      • 与亚硝酸反应
      • 与荧光胺反应
      • 与5,5-双硫基-双（2-硝基苯甲酸）反应
      • 芳香族氨基酸的紫外吸收性质
        • 280nm波长
      • 色氨酸与乙醛酸反应
      • 半胱氨酸的巯基反应
  • 氨基酸分析分离
    • 1.纸层析2.薄层层析3.分配柱层析4.离子交换柱层析5.高效液相色谱6.氨基酸自动分析仪
• 蛋白质的分离纯化
  • 蛋白质变性
    • 某些物理或化学因素，能够破坏蛋白质的结构状态，引起蛋白质生物活性丧失，这种现象称为蛋白质的变性。
  • 蛋白质沉淀
    • • 等电点沉淀法
      • 盐析法
      • 加有机溶剂
      • 加重金属盐
      • 加酸
      • 加热
  • 蛋白质的显色反应
    • 双缩脲反应Folin-酚试剂黄色反应醋酸铅反应
  • 蛋白质定量分析
    • 凯氏定氮法双缩脲法Folin-酚试剂法考马斯亮蓝染色法紫外分光光度法
  • 蛋白质的大小测定
    • SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法凝胶过滤法沉降速度法
  • 蛋白质的分离
    • 根据溶解度不同
      • 等电点沉淀法盐析法低温有机溶剂沉淀法
    • 根据分子大小
      • 透析和超滤凝胶过滤法
    • 根据带电性质
      • 电泳法离子交换层析法
    • 根据配体特异性
      • 亲和层析法
  • 蛋白质分子中氨基酸序列确定
    • 多肽链的分离二硫键的断裂氨基酸组成的分析N端残基的鉴定C端残基的鉴定
    • 多肽链的裂解
      • 1.胰蛋白酶2.糜蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）3.梭菌蛋白酶4.葡萄球菌蛋白酶5.溴化氢6.羟胺
    • 肽段氨基酸序列的测定
      • 1.Edman法2.质谱法测序3.根据核苷酸序列推断法
    • 肽段的拼接
    • 二硫桥位置的确定
      • 对角线电泳法
• 蛋白质的性质
  • 两性解离与等电点
  • 蛋白质的胶体性质
    • 丁达尔现象布郎运动不能透过半透膜电泳现象
    • 维系胶体溶液稳定性的因素
      • 水化层
      • 带电层
  • 紫外吸光性
• 蛋白质的结构与功能的关系
  • 蛋白质一级结构与功能的关系
    • 实证之一
      • 核糖核酸酶的自发折叠
    • 蛋白质一级结构决定高级结构，高级结构决定蛋白质功能
    • 蛋白质一级结构改变可引起疾病
      • 镰刀型贫血病
    • 一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能。
      • 同源蛋白
        • 指在不同有机体中实现同一功能的蛋白质。
        • 不变残基可变残基
    • 氨基酸序列提供重要的生物进化信息。
  • 蛋白质高级结构与功能的关系
    • 协同效应
      • 血红蛋白分子中亚基间的别构效应存在促进关系，即寡聚蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能促进此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。
    • 别构效应
      • 在生物体内，当某种物质可特异地与蛋白质分子的某一部位结合，触发该蛋白质的构象发生一定变化，从而导致其功能活性的变化，这种现象称别构效应。
• 蛋白质的结构
  • 蛋白质的一级结构
    • 指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，氨基酸序列的多样性决定了蛋白质空间结构和功能的多样性
    • 维系蛋白质分子一级结构的化学键：肽键、二硫键
    • 蛋白质的一级结构包括：(1)组成蛋白质的多肽链数目。(2)多肽链的氨基酸顺序。(3)多肽链内或链间二硫键的数目和位置。
  • 蛋白质的二级结构
    • 蛋白质的二级结构是指多肽链本身的折叠和盘绕方式。
    • α-螺旋、β-折叠、β-转角、β-凸起、无规则卷曲、超二级结构和结构域
    • 维系蛋白质分子二级结构的化学键：氢键
  • 蛋白质的三级结构
    • 指多肽链上包括主链和侧链在内的所有原子在三维空间的分布
    • 维系三级结构主要作用力：疏水作用力，还有氢键、范德华力、离子键
  • 蛋白质的四级结构
    • 四级结构中的每个独立三级结构单元称为亚基，亚基间通过非共价键聚合而形成特定的构象。蛋白质的四级结构指分子中亚基的种类、数量以及相互关系。
    • 维系蛋白质分子的四级结构：疏水相互作用力、氢键、范德华力、离子键
• 肽
  • 定义
    • 若干氨基酸之间以肽键相连接所形成的长链称为肽。
  • 肽键
    • 一分子氨基酸的α-氨基与另一氨基酸的α-羧基之间脱水形成的酰胺键（-NH-CO-）称为肽键。
  • 肽平面
    • 肽键中的四个原子和它相邻的两个Cα处于同一平面，形成了酰胺平面，也称肽平面。
  • 生物活性肽
    • 1.谷胱甘肽2.神经激素3.促肾上腺皮质激素4.脑肽5.胰岛素和胰高血糖素6.肠胃道活性肽7.神经生长因子和表皮生长因子