研究生高级生物化学总结材料资料

实用 文档 第一章 蛋白质的结构与功能 1. 氨基酸的两性解离与等电点 （1）氨基酸的两性解离 氨基酸同时含有氨基和羧基，是两性电解质，在水溶液以兼性离子或偶极离子的形式存在。氨基酸的兼性离子在酸性溶液中可接受质子形成阳离子，在碱性溶液中则释放质子形成阴离子。 （2）氨基酸的等电点 调节溶液的pH值，到某一点时羧基所带的负电荷与氨基所带的正电荷相同，氨基酸表现为整体不带电，这点的pH值就是氨基酸的等电点。

2. 蛋白质的结构层次 蛋白质是具有特定构象的大分子，为研究方便，将蛋白质结构分为几个结构水平，包括一级结构、二级结构、三级结构和四级结构以及超二级结构结合域。 一级结构：氨基酸排列顺序，其维持键为肽键及二硫键。 二级结构：指蛋白质多肽链本身的折叠和盘绕方式。二级结构主要有ɑ-螺旋、β-折叠、β-转角。二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的，氢键是稳定二级结构的主要作用力。 三级结构：蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象。三级结构是在二级结构的基础上进一步盘绕、折叠形成的，三级结构主要是靠氨基酸侧链之间的疏水相互作用，氢键，德华力和静电作用维持。 四级结构：在体许多蛋白质含有两条或两条以上的多肽链，才能全面执行功能。每一条多肽链都有其完整的三级结构，称为亚基，这种蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。其结合键为疏水键、离子键，氢键和德华力。 超二级结构和结构域是介于二、三级结构之间的两个结构层次：超二级结构是有规则的二级结构聚合体，如集合体等，而结构域是较大蛋白质中空间上可明显区分的相对独立的区域性结构。

3. 稳定蛋白质空间结构的作用力 维持蛋白质一级结构的化学键有肽键和二硫键；维持二级结构靠氢键；维持三级结构和四级结构靠次级键，其中包括疏水建、氢键、盐碱和二硫键。 （1）德华力：非特异性相互作用，存在于所有分子及分子之间，在两个结构互补的大分子间大量存在，介导酶与底物，抗原抗体结合力很弱。 （2）氢键： 呈直线排列，是维持蛋白质构象的重要作用力。 （3）离子键： 数量较少，主要在R侧链间起作用。 （4）疏水作用：是球状蛋白形成稳定构象的主要作用力。 （5）二硫键： 分子量较大的蛋白多借二硫键稳固其结构。

4. 二级结构的种类和特征 天然蛋白质的二级结构主要有三种类型：ɑ-螺旋、β-折叠、β-转角 （一）ɑ-螺旋的结构特点： （1）蛋白质多肽链主链像螺旋状盘曲，每隔3.6个氨基酸残基沿中心轴螺旋上升一圈，每上升一圈相当于向上平移0.54nm，即每个氨基酸残基向上升高0.15nm，每个氨基酸残基沿中心轴旋转100o 。 （2）ɑ-螺旋的稳定性是靠链氢键维持的，相邻的螺圈之间形成键氢键，氢键的取向几乎与实用 文档 中心轴平行，氢键是由每个氨基酸残基的N-H与前面隔3个氨基酸的C=O形成的，肽链上所有的肽键都参与氢键的形成，因此，ɑ-螺旋相当稳定。 （3）ɑ-螺旋中氨基酸残基的侧链伸向外侧。ɑ-螺旋有左手螺旋和右手螺旋两种，但天然蛋白质ɑ-螺旋，绝大多数都是右手螺旋。 （二）β-折叠的结构特点 （1）β-折叠结构中两个氨基酸残基之间的轴心距为0.35nm（反式平行）及0.325nm（平行式） （2）肽链按层排列，靠键间氢键维持其结构的稳定性，β-折叠结构的氢键是由相邻肽键主链上的N-H和C=O之间形成的。 （3）相邻肽链走向可以平行也可以反平行，肽链的N端在同侧为平行式，在不同侧为反平行式，（即相邻肽链的N端一顺一倒地排列），从能量角度考虑，反平行式更稳定。 （4）肽链中氨基酸残基的R侧链交替分布在片层上下。 （三）β-转角的结构特点 （1）当蛋白质多肽链以180°回折时，这种回折部分就是β-转角，它是由第一个氨基酸残基的C=O与第四个氨基酸残基N-H之间形成氢键，产生的一种不很稳定的环形结构。 （2）由于β-转角结构，可使多肽链走向发生改变，目前发现的β-转角多数都处于球状蛋白质分子的表面，在这里改变多肽链的方向阻力比较小。

5. 蛋白质一级结构与高级结构及功能的关系 蛋白质一级结构决定于高级结构，而高级结构决定功能。蛋白质天然构象一般是自由能最低的状态，蛋白质合成后要形成特定的立体结构才有活性，对每种蛋白质而言，有活性的立体结构是特定的和唯一的，称之为天然结构。蛋白质的天然立体机构在溶液中有一定的可塑性。 牛胰RNAse变性，复性实验证明蛋白质的以一级结构决定高级结构，一级结构包含了决定高级结构的全部信息，因此可根据一级结构预测三级结构；根据已知氨基酸序列和结构的蛋白质，预测另一个与它序列相似的蛋白质结构与功能。

第二章蛋白质的研究技术 6.引起蛋白质变性的理化因素有那些，蛋白质变性后哪些性质发生了变化？ 物理因素：加热，紫外线等射线照射，超声波，高压处理等； 化学因素主要有：强碱，强酸，脲，胍，去垢剂，重金属盐，生物碱试剂及有机溶剂等。 蛋白质变性后：1.生物活性丧失，如酶失去催化活性，抗体丧失其识别与结合抗原的能力。血红蛋白失去载氧能力，调节蛋白质丧失其调节功能等。2.溶解度降低，粘度增大，扩散系数变小。3.原来隐藏在部的疏水侧链基因暴露，导致光学性质变化。4.对蛋白酶降解的敏感性增大。5.亲水基因相对减少。 蛋白质变形后一级结构不变，组成成分和相对分子质量不变，只是二、三级以上的高级结构发生巨大的改变，从而导致蛋白质表面结构发生变化，性质也变化。

7. 简述2种利用电荷性质差异分离纯化蛋白质的方法。 （1）等电点聚焦电泳：电泳时PAGE胶中的两性电解质形成连续的PH梯度，电泳后各种蛋白质停留在与其中等电点相同的位置，从而分离纯化蛋白质，他能分离PI值仅相差0.01的蛋白质。（等电点Mark） （2）离子交换层析：蛋白质中的氨基酸有等电点，当氨基酸处于不同PH条件下，其带电情况也不同。阴离子交换基质结合带负点的蛋白质，这类蛋白质被留在柱子上，然后用洗脱实用 文档 液将其洗脱下来，结合较弱的蛋白质先被洗脱下来，阳离子交换基质结合带正电荷的蛋白质，然后用不同PH值或盐浓度的缓冲液将其洗脱下来。

8. 简述蛋白质双向电泳的分离原理及其用途。 双向电泳二等电点聚焦电泳（IEF）+SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）. 第一向：等电点聚焦电泳。根据蛋白质等电点不同进行分离，溶液PH>PI带负电荷，溶液PH第二向：SDS-PAGE.蛋白质与SDS结合成蛋白质-SDS复合物，其电泳迁移率不受蛋白质原有电荷的影响，主要取决于蛋白质分子量的大小。 有些蛋白质分子量相近，但等电点不同；而等电点相近的蛋白质分子量不同，因此可用此法把原来用一种方法无法分离的蛋白质分开。

第三章 蛋白质的转运、加工与修饰 9. 真核细胞分泌蛋白的合成和转运途径。 （1）合成途径：首先通过细胞的游离核糖体形成氨基酸肽链，然后在糙面质网肽链盘曲折叠构成蛋白质，接着糙面质网膜会形成一些小泡，里面包裹着蛋白质，小泡运输蛋白质到高尔基体，蛋白质进入高尔基体后，进行进一步的加工。 （2）转运途径： ① 翻译同步转运:进入质网腔或膜的蛋白质一部分留在质网，另一部分形成转运小泡被运输到个网状皮系统或分泌到细胞外。 ②翻译后转运：一种途径是蛋白质通过核孔进入细胞核，另一种途径是蛋白质跨膜转运到线粒体、叶绿体、过氧化体中。

10. 受体介导的胞吞作用的功能。 （1）将胞外物质运输到胞。如铁离子，LDL，维生素，B12等。 （2）是细胞答应肽类激素和生长因子的调节方式之一。通过胞吞作用使细胞表面受体数目较少，使细胞对激素及生长因子的答应减弱，称为受体的下降调节。 （3）将需要降解的蛋白质通过吞作用进入细胞后转运到溶酶体。如巨噬细胞清除血液循环中被损坏的蛋白质。 （4）某些病毒或细菌毒素能通过这种作用进入细胞。如HIV病毒，白喉毒素等。

11. 蛋白质生物合成中的加工、修饰包括那些方面。 （1）二硫键的形成。（在质网腔中形成二硫键） （2）质网中蛋白质的质量控制（1.蛋白质折叠，2.未折叠或错误折叠的蛋白质留在质网中 3.泛素介导的蛋白质降解 4.质网蛋白从侧高尔基体运回质网） （3）蛋白质的共价修饰（氨基酸侧链的修饰，蛋白质与膜中脂类共价结合、肽链中L氨基酸的D构型化） （4）蛋白质前体的加工（将蛋白原加工成成熟、有活性的蛋白质） （5）多亚基蛋白的组装（两条或两条以上的肽链组成寡聚体） （6）蛋白质糖基化（O-连接糖链和N-连接糖链）

12.蛋白质磷酸化修饰的生物学意义。 蛋白质的磷酸化反应是指通过酶促反应把磷酸基团从一个化合物转移到另一个化合物上的过程,是生物体存在的一种普遍的调节方式，在细胞信号的传递过程中占有极其重要的实用 文档 地位。 (1). 在胞介导胞外信号时具有专一应答特点。与信号传递有关的蛋白激酶类主要受控于胞信使，这种共价修饰调节方式显然比变构调节更少的受胞代谢产物的影响。 (2).蛋白质的磷酸化与脱磷酸化控制了细胞已有的酶"活性"。与酶的重新合成及分解相比，这种方式能对外界刺激做出更迅速的反应。 (3).对外界信号具有级联放大作用； (4).蛋白质的磷酸化与脱磷酸化保证了细胞对外界信号的持续反应。

第四章 激素与信号传递 13. 几种主要的信号传递途径 （1）cAMP传导途径：通过G蛋白作用于腺苷酸环化酶，调节cAMP的合成。 （2）Ca2+传递途径：通过信使分子IP3从质网中释放Ca2+。 （3）DAG/PKC传递途径：DAG与蛋白激酶C（pkc）结合并使其活化。PKC进一步使其他激酶磷酸化，调节细胞的生理过程。 （4）IP3/Ca2+信号传递途径：IP3→促使Ca2+库释放Ca2+→增加细胞质Ca2+的信号传导。

14. cAMP信号传递途径 cAMP信号通路的主要效应是激活靶酶和开启基因表达，这是通过蛋白激酶完成的。该信号途径涉及的反应链可以表示为： 激素→G蛋白偶联受体→G蛋白→腺苷酸环化酶→激活cAMP→cAMP依赖的蛋白激酶A→基因调控蛋白→基因转录 （1）细胞膜上存在受体、G蛋白、腺苷酸环化酶三种蛋白质； （2）胞外的刺激信号与抑制信号分别被刺激性或抑制性受体（Rs或Ri）所接受， （3）通过刺激性或者抑制性G蛋白（Gs及Gi）传递给一个共同的腺苷酸环化酶（AC）,使其激活或者钝化； （4）当腺苷酸环化酶被激活时，细胞溶质产生cAMP信号，并通过PKA使蛋白质磷酸化，进而调节细胞反应。

15. 肾上腺素调节肝糖元分解的信号传递途径 肾上腺素是一种含氮激素，当肾上腺素到达靶细胞后通过与受体结合，激活环化酶，生成cAMP，经一系列的级联放大作用，在极短的时间可以提高血糖含量，促进糖的分解代谢，产生大量的ATP，供给能量，其过程如下： （1）肾上腺素与其受体结合，通过G蛋白偶联激活腺苷酸环化酶； （2）活化的腺苷酸环化酶催化ATP生成cAMP； （3）cAMP别构刺激蛋白激酶活性； （4）蛋白激酶使糖原合成酶磷酸化； （5）磷酸化激酶使糖原磷酸化酶磷酸化，成为有活性的磷酸化酶a，磷酸化酶a又催化糖原转化----磷酸葡萄糖，然后1-磷酸葡萄糖再转变成葡萄糖。