生物化学知识要点(上)剖析

生物化学湖北大学生命科学学院2015/5/1生物化学知识要点（上）第二章：氨基酸1. 氨基酸的区别在于侧链r基的不同。

二十种常见氨基酸分类：○1按照r基的化学结构，20种氨基酸可分为脂肪族，芳香族和杂环族3类。

脂肪族氨基酸含5种中性氨基酸（甘氨酸，丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸，异亮氨酸）;含羟基或硫元素的氨基酸4种（丝氨酸，苏氨酸，半胱氨酸，甲硫氨酸）；酸性氨基酸及其酰胺4种（天冬氨酸，天冬酰胺，谷氨酸，谷氨酰胺）；碱性氨基酸2种（赖氨酸，精氨酸）杂环氨基酸2种（组氨酸，脯氨酸）；芳香族氨基酸3种（苯丙氨酸，酪氨酸，色氨酸）组氨酸也是一种碱性氨基酸○2按r基的极性大小（指在细胞ph即ph=7左右的解离状态下）：非极性氨基酸: Ala, Val, Leu, Ile, Pro, Phe, Trp, MetR基具极性不带电荷的氨基酸: Gly, Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, GlnR基带正电荷的氨基酸: Lys, Arg, HisR基带负电荷的氨基酸: Asp, Glu2.氨基酸的等电点（概念及计算式，性质）概念：当溶液浓度为某一pH值时，氨基酸分子中所含的正负电荷正好相等，净电荷为0。

这一pH值即为氨基酸的等电点，简称pI。

在等电点时，氨基酸既不向正极也不向负极移动，即氨基酸处于两性离子状态计算式：侧链不含离解基团的中性氨基酸，其等电点是它的p K’1和p K’2的算术平均值：pI = (p K1 + p K’2 )/2侧链含有可解离基团的氨基酸，其pI值也决定于等电兼性离子两边的p K 值的算术平均值。

酸性氨基酸： pI = (p K’1 + p K’R-COO-)/2硷性氨基酸： pI = (p K’2 + p K’R-NH2 )/2无论氨基酸侧链是否解离，其pI值均决定于净电荷为零的等电兼性离子两边的p K’值算术平均值性质：当低于等电点的任一ph时，氨基酸带有净正电荷，向负极移动；当高于等电点的任一ph时，氨基酸带有净负电荷，向正极移动。

在一定的ph范围内氨基酸溶液的ph离等电点越远，氨基酸所带净电荷越多。

3..氨基酸的光谱性质（后面的蛋白质同样具有）芳香族氨基酸（酪氨酸，色氨酸，苯丙氨酸）在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰，由于大多数蛋白质含有这些氨基酸残基，氨基酸残基数与蛋白质含量成正比，故通过对波长的紫外吸光度的测量可对蛋白质溶液进行定量分析（核酸在260nm处有最大的吸收峰）第三章：蛋白质的通性，纯化和表征1.蛋白质的性质：○1胶体性质（具有丁达尔效应）；○2沉淀（特殊的：盐析）2.蛋白质的等电点同氨基酸，与它所含的酸性氨基酸和碱性氨基酸的数目比例有关。

处于等电点处时，蛋白质的溶解度最小。

3.蛋白质的等离子点：当没有溶液中的离子干扰时，蛋白质分子本身的质子供体集团解离出来的质子数与它的质子受体基因结合的质子数相等时溶液ph.第四章:蛋白质的共价结构（一级结构）（一起说明蛋白质的高级结构）1.蛋白质的一级结构：即蛋白质分子中氨基酸的排列顺序。

主要化学键：肽键，有些蛋白质还包含二硫键。

２、蛋白质的高级结构：包括二级、三级、四级结构3.蛋白质的二级结构：指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该段肽链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。

二级结构以一级结构为基础，多为短距离效应。

可分为○1α螺旋：多肽链主链围绕中心轴呈有规律地螺旋式上升，顺时钟走向，即右手螺旋，每隔3.6个氨基酸残基上升一圈，螺距为0.540nm。

α螺旋的每个肽键的ＮＨ和第四个肽键的羧基氧形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平形○2．β-折叠：多肽链充分伸展，各肽键平面折叠成锯齿状结构，侧链Ｒ基团交错位于锯齿状结构上下方；它们之间靠链间肽键羧基上的氧和亚氨基上的氢形成氢键维系构象稳定○3. β-转角：常发生于肽链进行180度回折时的转角上，常有４个氨基酸残基组成，第二个残基常为脯氨酸。

注：无规卷曲：无确定规律性的那段肽链。

主要化学键：氢键4.蛋白质的三级结构：蛋白质的三级结构：指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，显示为长距离效应。

主要化学键：疏水键（最主要）、盐键、二硫键、氢键、范德华力。

5.蛋白质的四级结构：对蛋白质分子的二、三级结构而言，只涉及一条多肽链卷曲而成的蛋白质。

在体内有许多蛋白质分子含有二条或多条肽链，每一条多肽链都有其完整的三级结构，称为蛋白质的亚基，亚基与亚基之间呈特定的三维空间排布，并以非共价键相连接。

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，为四级结构。

由一条肽链形成的蛋白质没有四级结构。

主要化学键：疏水键、氢键、离子键重要：多肽链的部分裂解(p49)蛋白酶是一类肽链内切酶称为内肽酶。

在蛋白质测序中常用到的有：1.胰蛋白酶：最常用到的，专一性强，只断裂碱性氨基酸（赖氨酸残基或者是精氨酸残基的羧基参与形成的肽键，多得到以arg（精氨酸），lys（赖氨酸）为c-末端残基的肽段。

2.胰凝乳蛋白酶（糜蛋白酶）：专一性不如胰蛋白酶，断裂含苯环的氨基酸（苯丙氨酸，色氨酸，酪氨酸等疏水氨基酸的羧基端肽键）。

若断裂点附近的基团是碱性的，裂解能力增强，反之，减弱。

3.胃蛋白酶：其专一性与胰凝乳蛋白酶相似，但它断裂的是苯丙氨酸，色氨酸，酪氨酸或缬氨酸等疏水性氨基酸的氨基端肽键。

（与胰凝乳蛋白酶不同点在于酶作用的最适ph不同，胃蛋白是ph=2，而胰凝乳蛋白酶的是ph=8~9.4.葡萄球菌蛋白酶：作用于酸性氨基酸，专一断裂谷氨酸残基或者是天冬氨酸残基的羧基端肽键。

第五章：第七节:球状蛋白质与三维特点（p66）球状蛋白质与三维结构的特征：1.球状蛋白质同时含有几种类型二级结构元件（α螺旋,β转角,β折叠）2.具有明显的折叠层次(包括二级结构,超二级结构,结构域,三级结构,四级结构)3.球状蛋白质是致密的球状或椭球状实体.4.球状蛋白质分子疏水残基埋藏在分子内部,亲水残基埋在分子表面5.球状蛋白质分子的表面有一个空穴或者一个裂沟.. 第八节，亚基缔合与四级结构（p67）1 ）四级结构：很多蛋白质以三级结构的球状蛋白通过非共价键彼此缔合在一起形成聚集体，这就是蛋白质的四级结构。

亚基又称单体,四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质称为亚基或亚单位，亚基一般是一条多肽链，但有的亚基由二条或多条肽链通过二硫键连接而成,本身具有完整的三级结构,.单体蛋白质：指无四级结构的蛋白质，如肌红蛋白、溶菌酶等,寡聚蛋白质(多亚基蛋白质或多聚蛋白质)：指由两条或更多条多肽链（亚基）组成的蛋白质.只由一种亚基组成的寡聚蛋白质称为同多聚蛋白质.由几种不同的亚基组成多聚蛋白质称为杂多聚蛋白质.多聚蛋白质分子的一般特点:亚基数目一般为偶数(尤以2和4为多),极少数的为奇数;亚基的数目一般的是一种或两种,少数的多于两种.稳定四级结构的力与稳定三级结构的力相同。

一级结构指蛋白质分子中多肽链的氨基酸残基排列顺序，一级结构是由基因上遗传密码的排列顺序决定的。

稳定结构主要是共价键，还有二硫键。

二级结构指多肽链中主链原子在各局部空间的排列分布状况，而不涉及各R侧链的空间排布。

主要形式包括α-螺旋结构、β-折叠和β-转角等。

基本单位是肽键平面或称酰胺平面稳定二级结构的主要因素是氢键。

另外还有肽键。

三级结构是指上述蛋白质的α-螺旋、β-折叠以及线状等二级结构受侧链和各主链构象单元间的相互作用，从而进一步卷曲、折叠成具有一定规律性的三度空间结构。

三级结构包括每一条肽链内全部二级结构的总和及所有侧基原子的空间排布和它们相互作用的关系。

除了主键肽键外，还有氢键、离子键、疏水相互作用和二硫键等以及范德华力的作用四级结构是指由两条以上具有独立三级结构的多肽链通过非共价键相互结合而成一定空间结构的聚合体，四级结构中每条具有独立三级结构的多肽链称为亚基。

稳定四级结构的是非共价键。

其中亚基中有离子键、氢键、疏水相互作用和范德华力。

但以前两者为主2）别构蛋白质和别构效应别构蛋白质：又叫调节蛋白质，为寡聚蛋白质,分子中每个亚基都有活性部位或者还有别构部位（调节部位）,如天冬氨酸转氨甲酰酶，活性部位与别构部位分属不同的亚基别构效应：指别构蛋白（如血红蛋白、别构酶等）与配基结合后，蛋白质的构象发生改变，进而改变了该别构蛋白生物活性的现象第九节：蛋白质变性与功能丢失蛋白质变性：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。

主要为二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构的改变。

变性后，其溶解度降低，粘度增加，结晶能力消失，生物活性丧失，易被蛋白酶水解。

常见的导致变性的因素有：物理因素，加热，超声波、紫外线、震荡、化学因素，氯仿，丙酮，苯酚，乙醇等有机溶剂、强酸、强碱（极端ph）、重金属离子及生物碱试剂等。

某些溶质如尿素，盐酸胍以及去污剂如十二烷基硫酸钠（sds）等。

这些变性剂作用温和，处理多肽链时共价键不被破坏。

有机溶剂，去污剂，尿素及胍主要是破坏球状蛋白质内核的疏水相互作用，极端ph是改变蛋白质上的静电荷，引起静电排斥和破坏某些氢键。

这些处理，最终的变性状态是一样的。

蛋白质的复性：当变性因素去除后，变性蛋白质又重新回到天然构象的现象。

第六章：蛋白质的功能和进化(p73)，第七章;糖类和糖生物学(p89)了解第九章：酶引论1．酶作为生物催化剂的特点（p136）：a、酶的催化能力高（高效性）；b、酶的专一性强(专一性)；c、酶的活力受到调节；d、作用条件较温和，易失活。

2.酶的分类和编号（p139）:大多数酶是催化电子、原子或官能团转移。

根据转移反应的性质及基团供体和基团受体的类型，对酶进行分类，给予分类编号和系统名称。

国际酶学委员会根据各种酶所催化反应的类型把酶分为6大类，分别用1、2、3、4、5、6表示。

再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分为若干亚类，用1、2、3、4……编号。

每一亚类可再分为亚亚类，仍用1、2、3、4……编号。

一种酶只有一个名称和一个编号。

（P.140 表9-4）1.氧化还原酶类(oxidoreductases)指催化底物进行氧化还原反应（转移电子、h-离子或h原子）的酶类。

例如，乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶等。

2.转移酶类(transferases)指催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类。

如转甲基酶、转氨酸、己糖激酶、磷酸化酶等（基团转移，从一个分子到另一个分子）3.水解酶类(hydrolases)指催化底物发生水解反应的酶类。

例如、淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等。

（水解断裂）4.裂合酶类(lyases)指催化一个底物分解为两个化合物或两个化合物合成为一个化合物的酶类。

例如柠檬酸合成酶、醛缩酶等。