2017年公衛(wèi)助理醫(yī)師《生物化學(xué)》蛋白質(zhì)的化學(xué)知識
三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(tertiary structure)
指一條多肽鏈中所有原子的整體排布,包括主鏈和側(cè)鏈。維系三級結(jié)構(gòu)的作用力主要是次級鍵(疏水相互作用、靜電力、氫鍵等)。在序列中相隔較遠的氨基酸疏水側(cè)鏈相互靠近,結(jié)合蛋白質(zhì)的輔基往往鑲嵌其內(nèi),形成功能活性部位,而親水基團則在外,這也是球狀蛋白質(zhì)易溶于水的原因。
四、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) (quaternary structure)
有些蛋白質(zhì)的分子量很大,由2條或2條以上具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過非共價鍵相互結(jié)合而成,稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。構(gòu)成四級結(jié)構(gòu)的每條多肽鏈稱為亞基 (subunit),亞基單獨存在時一般沒有生物學(xué)功能,構(gòu)成四級結(jié)構(gòu)的幾個亞基可以相同或不同。如血紅蛋白(hemoglobin,Hb) 是由兩個α-亞基和兩個β-亞基形成的四聚體。
五、蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵
蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是由共價鍵形成的,如肽鍵和二硫鍵。而維持空間構(gòu)象穩(wěn)定的是非共價的次級鍵。如氫鍵、鹽鍵、疏水鍵、范德華引力等。
第三節(jié) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系
一、蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系
(一)一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)
如果一級結(jié)構(gòu)未破壞,保持了氨基酸的排列順序就可能回復(fù)到原來的三級結(jié)構(gòu),功能依然存在。
(二)種屬差異
(三)分子病
鐮刀狀紅細胞貧血病。
二、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系
蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)是其生物活性的基礎(chǔ),空間結(jié)構(gòu)變化,其功能也隨之改變。
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第四節(jié) 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)
蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)和氨基酸相似,有兩性解離及等電點、紫外吸收和呈色反應(yīng)。還有膠體性質(zhì)、沉淀、變性和凝固等特點。
一、蛋白質(zhì)的高分子性質(zhì)
蛋白質(zhì)的水溶液具有親水膠體的性質(zhì)。顆粒表面的水化膜和電荷是其穩(wěn)定的因素,調(diào)節(jié)pH至pI、加入脫水劑等,蛋白質(zhì)即可從溶液中沉淀出來。
透析法是利用蛋白質(zhì)不能透過半透膜的性質(zhì),去掉小分子物質(zhì),達到純化的目的。
大小不同的蛋白質(zhì)分子可以通過凝膠過濾分開。又稱分子篩層析。
二、蛋白質(zhì)的兩性解離
蛋白質(zhì)和氨基酸一樣是兩性電解質(zhì),在溶液中的荷電狀態(tài)受pH值影響。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)溶液處于某一pH時,蛋白質(zhì)解離成正、負離子的趨勢相等,即成為兼性離子,凈電荷為零,此時溶液的pH稱為該蛋白質(zhì)的等電點。pH>pI時,該蛋白質(zhì)顆粒帶負電荷,反之則帶正電荷。在人體體液中多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點接近pH5,所以在生理pH7.4環(huán)境下,多數(shù)蛋白質(zhì)解離成陰離子。少量蛋白質(zhì),如魚精蛋白、組蛋白的pI偏于堿性,稱堿性蛋白質(zhì),而胃蛋白酶和絲蛋白為酸性蛋白。
三、蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固
蛋白質(zhì)在某些理化因素的作用下,空間結(jié)構(gòu)被破壞,導(dǎo)致理化性質(zhì)改變,生物學(xué)活性喪失,稱為蛋白質(zhì)的變性(denaturation)。
蛋白質(zhì)變性的本質(zhì)是多肽鏈從卷曲到伸展的過程,不涉及一級結(jié)構(gòu)的改變。變性作用不過于劇烈,是一種可逆反應(yīng),去除變性因素,有些蛋白質(zhì)原有的構(gòu)象和功能可恢復(fù)或部分恢復(fù),稱為復(fù)性(denaturation)。
蛋白質(zhì)變性的主要表現(xiàn)是失去生物學(xué)活性,變性蛋白溶解度降低,易形成沉淀析出;易被蛋白水解酶消化。
蛋白質(zhì)自溶液中析出的現(xiàn)象,稱為蛋白質(zhì)的沉淀。鹽析、有機溶劑、重金屬鹽、生物堿試劑都可沉淀蛋白質(zhì)。鹽析沉淀蛋白質(zhì)不變性,是分離制備蛋白質(zhì)的常用方法。如血漿中的清蛋白在飽和的硫酸銨溶液中可沉淀,而球蛋白則在半飽和硫酸銨溶液中發(fā)生沉淀。乙醇、丙酮均為脫水劑,可破壞水化膜,降低水的介電常數(shù),使蛋白質(zhì)的解離程度降低,表面電荷減少,從而使蛋白質(zhì)沉淀析出。低溫時,用丙酮沉淀蛋白質(zhì),可保留原有的生物學(xué)活性。但用乙醇,時間較長則會導(dǎo)致變性。重金屬鹽(Hg2+、Cu2+、Ag+),生物堿與蛋白質(zhì)結(jié)合成鹽而沉淀,是不可逆的。
凝固是蛋白質(zhì)變性發(fā)展的不可逆的結(jié)果。沉淀的蛋白質(zhì)不一定變性(如鹽析)。
四、蛋白質(zhì)的紫外吸收和呈色反應(yīng)
蛋白質(zhì)含芳香族氨基酸,在280nm波長處有特征性吸收峰。
例題:
1.測得某一蛋白質(zhì)樣品的氮含量為0.40g,此樣品約含蛋白質(zhì)多少?
A.2.00g B.2.50g C.6.40g D.3.00g E.6.25g
2.下列含有兩個羧基的氨基酸是:
A.精氨酸 B.賴氨酸 C.甘氨酸 D.色氨酸 E.谷氨酸
3.維持蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要化學(xué)鍵是:
A.鹽鍵 B.疏水鍵 C.肽鍵 D.氫鍵 E.二硫鍵
參考答案
1.B 2.E 3.D
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