第一章氨基酸一、名詞解釋1.氨基酸（aminoacid）：含有氨基和羧基的一類有機化合物的通稱。生物功能大分子蛋白質的基本組成單位，是構成動物營養所需蛋白質的基本物質。是含有一個堿性氨基和一個酸性羧基的有機化合物。氨基連在α-碳上的為α-氨基酸。組成蛋白質的氨基酸均為α-氨基酸。出現在蛋白質中的氨基酸稱為蛋白質氨基酸，又名標準氨基酸，目前發現22種，其中20種較常見。2.蛋白質氨基酸（proteinogenicaminoacid）:出現在蛋白質分子中的氨基酸。3.親水氨基酸（hydrophilicaminoacid）：親水氨基酸的R基團有極性，對水分子具有一定的親和性，一般能和水形成氫鍵。4.疏水氨基酸（hydrophobicaminoacid）：疏水氨基酸的R基團呈非極性，對水分子的親和性不高或者很低，但對酯溶性物質的親和性較高。5.必需氨基酸（essentialaminoacid）：必需氨基酸指的是人體自身（或其它脊椎動物）不能合成或合成速度不能滿足人體需要，必須從食物中攝取的氨基酸。它是人體（或其它脊椎動物）必不可少，而機體內又不能合成的，必須從食物中補充的氨基酸，稱必需氨基酸。必需氨基酸共有十種：Lys,Trp,Phe,Met,Thr,Ile,Leu,Val,Arg和His。人體雖然能合成Arg和His,但合成的量在特定階段不能滿足正常需要。因此這兩種氨基酸又稱為半必需氨基酸（semi-essentialaminoacid）。6.非必需氨基酸（nonessentialaminoacid）：人體自身（或其它脊椎動物）自身可以進行有效的合成，它們是：Ala,Asn,Asp,Gln,Glu,Ser,Cys,Tyr和Gly。7.非蛋白質氨基酸（Non-proteinaminoacid）：不存在于蛋白質分子中而以游離狀態和結合狀態存在于生物體的各種組織和細胞的氨基酸。其不參與蛋白質合成，但有些是很重要的代謝物前體或中間產物，如瓜氨酸與鳥氨酸是合成精氨酸的中間產物。8.縮合反應:在一定的條件下，一個氨基酸和另外一個氨基酸的羧基縮合反應，以酰胺鍵和肽鍵相連形成肽。9.兩性離子（zwitterion）：一個氨基酸分子內部的酸堿反應使反應氨基酸能同時帶有正負兩種電荷。10.等電點（isoelectricpiont）：對于任何一種氨基酸來說，總存在一定的pH，使其凈電荷為零，這=這時的pH為等電位。11.電泳（eletrophoresis）：是指帶電的顆粒或生物分子在外加電場作用下，向帶相反電荷的電極做定向移動的現象。12.離子交換層析（ionexchangechromatography）：是以含有帶電基團的樹脂做固相，利用它與流動相中帶相反電荷的離子結合并進行可逆交換的性質分離目標帶電分子的一種方法。13.sanger反應：弱堿性溶液中，氨基酸的α-氨基很容易與2，4-二硝基氟苯作用，生成穩定的黃色2，4-二硝基苯氨基酸。該反應由F.Sanger首先發現，所以此反應又稱桑格反應（Sangerreaction），2，4－二硝基氟苯被稱為Sanger試劑。可用于鑒定多肽或蛋白質的N-末端氨基酸。14．層析（chromatography）：層析是“色層分析”的簡稱。利用各組分物理性質的不同，將多組分混合物進行分離及測定的方法。有吸附層析、分配層析兩種。一般用于有機化合物、金屬離子、氨基酸等的分析。層析利用物質在固定相與流動相之間不同的分配比例，達到分離目的的技術。15.氨基酸功能：eq\o\ac(○,1)作為各種肽的組成單位；eq\o\ac(○,2)最為多種生物活性物質的前體，例如NO的前體是Arg,組胺的前體是His,褪黑激素的前體Trp，乙烯的前體是Met，嘌呤核苷酸從頭合成的前體有Gln,Asp和Gly；eq\o\ac(○,3)作為神經遞質,例如，Glu在腦組織中可作為一種興奮性神經遞質，而它的脫羧基產物GABA是一種抑制性神經遞質；eq\o\ac(○,4)碳骨架氧化分解產生ATP；eq\o\ac(○,5)作為糖異或酮體合成的前體。附錄：氨基酸縮寫表解析題二、問題解析哪些是必需氨基酸，哪些是非必需氨基酸，哪些是半必需氨基酸？必需氨基酸：LleMetValLeuTrpPheThrLys非必需氨基酸：AlaAsnAspGlnProSerCysTyrGly半必需氨基酸：HisArg哪些氨基酸可以與茚三酮反應？所有的氨基酸以及同時具有游離α-氨基和α-羧基的肽都可以與茚三酮起反應，并產生紫色物質，只有脯氨酸和它的修飾產物（羥脯氨酸）與茚三酮反應產生黃色物質。含有羥基側鏈的氨基酸？SerThrTyr含有?-氨基側鏈的氨基酸？Lys含有羧基側鏈的氨基酸？AspGln氨基酸的主要功能？=1\*GB3①作為各種肽的組成單位；=2\*GB3②作為多種生物活性物質的前體，例如，NO的前體是Arg,組胺的前體是His,褪黑激素的前體是Trp,乙烯的前體是Met,嘌呤核苷酸從頭合成的前體有Gln、Asp和Gly;=3\*GB3③作為神經遞質，例如，Glu在腦組織中可作為一種興奮性神經遞質，而它的脫羧基產物GABA是一種抑制性神經遞質；=4\*GB3④其碳骨架可氧化分解產生ATP;=5\*GB3⑤作為糖異生或酮體合成的前體。7．可以用來鑒定蛋白質和多肽的N末端的反應？與2-4二硝基氟苯的反應，也叫Sanger反應8.氨基酸的共同性質？①縮合反應②手性③特殊的酸堿性質與等電點④R基團的疏水性⑤氨基酸氨基和羧基參與的化學反應9.分離純化氨基酸的方法？電泳和層析10.非極性的脂肪性氨基酸有哪些？甘氨酸（GlyG）丙氨酸(AlaA)脯氨酸(ProP)纈氨酸(ValV)亮氨酸(LeaL)異亮氨酸(IleI)11.不帶電荷的極性氨基酸有哪些？絲氨酸(SerS)蘇氨酸(ThrT)谷氨酰胺(GlnQ)天冬酰胺(AsnN)甲硫氨酸(MetM)半胱氨酸(CysC)12.帶電荷的極性氨基酸有哪些？天冬氨酸(AsnN)谷氨酸(GluE)精氨酸(ArgR)賴氨酸(LysK)組氨酸(HisH)13.芳香族氨基酸哪些？苯丙氨酸(PheF)酪氨酸(TyrY)色氨酸(TrpW)14.計算一種氨基酸的PI的具體步驟是什么？1找出這種氨基酸所有可解離基因并注明他們各自的PKa2假定將他們放在極低的PH下，使它所有的可解離基因都處于非解離的質子化狀態3逐步提高溶液的PH，可解離基因按照PKa從低到高的順序依次釋放出質子4找出所有可能的解離形式并找出凈電荷為0的形式5將凈電荷為0形式兩側的PKa相加除以2（兩酸性氨基酸：最低PKa相加除以2，三堿氨基酸：兩最高PKa相加除以2）15.氨基酸的功能有哪些？1各種肽的組成單位2做為多物活性的前提3做為神經遞質4其碳骨架可氧化分解產生ATP5做為糖異生成酮體合成的前提16.寫出氨基酸與2,4-二硝基氟苯的反應17.寫出氨基酸與茚三酮的反應過程第二章蛋白質的結構一、名詞解釋【1、肽的結構】1.蛋白質（protein）：是有多個氨基酸通過肽鍵連接而成的多聚物。2.肽（peptide）：是氨基酸之間通過α-氨基和α-羧基縮合以酰胺鍵（amidobond或amidolinkage）或肽鍵（peptidebond）連接的聚合物，它包括寡鍵（oligopeptide）、多肽（polypeptide）和蛋白質。3.氨基酸殘基（residue）：構成肽的每一個氨基酸單位。4.肽鏈（peptidechain）：各氨基酸殘基以肽鍵連接形成的鏈狀結構。5.氨基端（aminoterminal）：肽鏈中含有游離的α-氨基的一端，也稱N端。6.羧基端（carboxylterminal）：肽鏈中含有游離的α-羧基的一端，也稱C端。7.雙縮脲反應（biruetreaction）：雙縮脲在堿性溶液中能與硫酸銅反應生成紫紅色絡合物。【2、蛋白質的結構】蛋白質的一級結構（primarystructure）：也叫蛋白質的共價結構，是指氨基酸在多肽鏈上的排列順序。如果一種蛋白質含有二硫鍵，那么其一級結構還包括二硫鍵的數目與位置。蛋白質的二級結構（secondarystructure）：是指多肽鏈的主鏈（backbone）部分（不包括R基團）在局部形成的一種有規律的折疊盒盤繞，其穩定性主要由主鏈上的羥基決定。α螺旋（alpha-helix）：肽鏈主鏈圍繞一個虛擬的軸以螺旋的方式伸展；其形成是自發的，主要由主鏈上的氫鍵來穩定；每隔3.6個氨基酸殘基，螺旋上升一圈；主要是右手螺旋，左手螺旋很少見；氨基酸殘基的R基團伸展在螺旋的表面，雖不參與螺旋的形成，但其大小、形狀和帶電狀態卻動能影響螺旋的形成和穩定性。螺旋輪（helicalwheel）：螺旋沿著螺旋軸的二維投射圖。兩親螺旋（amphipathichelix）：親水殘基和疏水殘基含量差不多，并且親水的分布在螺旋一側，形成親水的一面，疏水的集中在另一側，形成疏水的一面。β折疊（β-sheet）：肽段幾乎完全伸展，肽平面之間呈鋸齒狀；相鄰肽段呈現平行擺列，相鄰肽段之間的肽鍵形成氫鍵，其中每一段肽段被稱為β股；R基團垂直于相鄰兩個肽平面的交線，并交替分布在折疊片層的兩側；肽段的走向有正平行和反平行兩種。7.氫鍵：凡是與電負性很強的原子（如O、N或F）相連的氫原子（氫鍵供體），由于帶部分正電荷可以喝另一電負性較強的帶部分負電荷的原子（氫鍵受體），通過靜電吸引連接，以這種方式形成的鍵叫氫鍵。8.離子鍵：離子鍵是帶相反電荷基團之間的靜電引力（electrostaticinteractions），其鍵能為20kJ/mol，在蛋白質中常稱為鹽鍵（saltbond）或鹽橋（saltbridge）。9.疏水鍵（hydrophobicbond）：構成蛋白質的疏水殘基上的各種非極性R基團避開水相，互相聚集在一起而形成的作用力稱為疏水鍵，也成為疏水作用力，其鍵能＜40kJ/mol。10.范德華力（vanderWaalsforce）：范德華力是在兩個相鄰的不帶電荷的非成鍵原子（nonbondedatom）之間的作用力，這種作用力可能是吸引力也可能是排斥力。11.配位鍵：配位鍵是一種特殊形式的共價鍵，它對某些金屬蛋白（metalloprotein）的三級結構具有一定的穩定作用。12.二硫鍵：二硫鍵也稱為二硫橋，它是在兩個半胱氨酸殘基的S原子之間形成的交聯。13.線框（wire-frame）模型：用線框表示蛋白質主鏈及其側鏈以顯示蛋白質分子在三維空間上的輪廓。14.球棍（ballandstick）模型：用“球”代表成鍵原子，“棍”代表原子之間的共價鍵，以此顯示蛋白質分子的三維結構。15.棍式（stick）模型：用“細棍”代表原子之間的共價鍵，但原子本身并沒有顯示出來；16.空間填充（space-folling）模型：用重疊的球來表示成鍵原子，球的直徑由范德華半徑決定。17.骨架（backbone）模型：用粗的線條顯示蛋白質主鏈在空間上的走向。18.絲帶（ribbon）模型：用不同狀態的絲帶顯示構成蛋白質分子的各種二級結構在三維空間內的排布。19.模體a.序列模體（sequencemotif）：用在一級結構上，特指具有特殊生物化學功能的特定氨基酸序列或DNA分子上的堿基序列。b.結果模體（structuralmotif）：相當于超二級結構（super-secondarystructure）20.結構域（domain）：Mr＜2*10^4的蛋白質通常呈一個簡單的球形（平均直徑為2~3nm），而較大的蛋白質一般會折疊成兩個或多個相對獨立的球狀區域，這些相對獨立的球狀結構和/或功能模塊成為結構域。【3、蛋白質的折疊歷程和結構預測】框架模型（frameworkmodel）：該模型認為，局部的二級結構首先形成，他們獨立于三級結構的建立。當著蝶好的各種二級結構單元擴散并發生碰撞的時候，便發生了聚合，從而成功地形成三級結構。疏水塌陷模型（hydrophobic-collapsemodel）:該模型認為，蛋白質分子上的疏水側鏈快速地發生包埋，即發生疏水塌陷，親水側鏈暴露在外，形成熔球體（moltenglobule）。在熔球體內，遠距離集團之間的相互作用得以建立，從而形成三級結構，最后才形成二級結構。成核模型（nucleationmodel）：該模型認為，在一級結構上相鄰的一些序列自發折疊成天然的二級結構，然后這些二級結構充當折疊核（foldingnuclei），其他結構一次為核心，向周圍擴散，逐步形成最終的三級結構。1、肽(peptide)是氨基酸之間通過a-氨基和a-羧基縮合以酰胺鍵（amidobond或amidolinkage)或肽鍵（peptidebond)相連的聚合物，它包括寡肽（oligopeptide)、多肽(polypeptide)和蛋白質。構成肽的每一個氨基酸單位稱為氨基酸殘基(residue)。各氨基酸殘基以肽鍵相連的鏈狀結構稱為肽鏈(peptidechain)。2、蛋白質的一級結構(primarystructure)也叫蛋白質的共價結構，是指氨基酸在多肽鏈上的排列順序。如果一種蛋白質含有二硫鍵，那么其一級結構還包括二硫鍵的數目和位置。3、蛋白質的二級結構（secondarystructure)是指多肽鏈的主鏈(backbone)部分(不包括R基團)在局部形成的一種有規律的折疊和盤繞，其穩定性主要由主鏈上的氫鍵決定。4、蛋白質的三級結構是指構成蛋白質的多肽鏈在二級機構的基礎上，進一步盤繞、卷曲和折疊，形成的特定空間結構，它包括了肽鏈上所有原子的空間排布。5、蛋白質組(proteome)是指一種生物所有基因表達的全部蛋白質及其存在方式，即一個基因組、一個細胞或組織所表達的全部蛋白質成分。6、蛋白質組學(proteomics)則專門研究不同時間和空間發揮功能的特定蛋白質組，旨在闡明生物體全部蛋白質的表達模式及功能模式，其內容包括確定蛋白質表達、存在方式（修飾形式）、結構、功能和相互作用方式等，從一個機體或一個細胞的蛋白質整體活動來揭示生命規律。填空題書寫一條肽鏈的序列時總是從到，即放在最左邊，放在最右邊。蛋白質的構型有順式和反式，相比而言更穩定的構型是；多肽或者蛋白質在核糖體上合成的時候，最初形成的肽鍵的構型都是。不同氨基酸殘基的側鏈基團不一樣，由此產生的空間位阻也不一樣。側鏈基團最小產生的空間位阻最小的氨基酸是。二肽不能發生雙縮脲反應的原因是。每一個肽平面有個可以旋轉的角度。蛋白質的共價結構也叫蛋白質的結構。世界上第一例一級結構被測定也是第一種人工合成的蛋白質是。簡述蛋白質一級結構的意義。α螺旋有左手和右手之分，但在蛋白質分子中發現的α螺旋主要是螺旋。Pro有哪些性質與其他氨基酸不一樣？（列舉兩例）研究蛋白質三級結構的主要方法有兩種：一種是，另一種是。蛋白質四級結構中亞基締合的主要動力是。答案：N端；C端；N端；C端反式；反式Gly/甘氨酸二肽只有一個肽鍵，沒有與雙縮脲結構相似的肽鍵。2一級牛胰島素1.從分子水平闡述蛋白的結構與功能關系（一級結構的變化與分子病）；2.為生物進化提供理論依據；3.為蛋白質改造或人工合成蛋白提供參考右手Pro實際上是一種亞氨基酸；Pro的側鏈是一個剛性的環；Pro與茚三酮反應產生黃色物質；Pro從來不會出現在β折疊中；Pro經常出現在β轉角中X射線晶體衍射；核磁共振影像疏水作用二、問題解析1、為什么多肽和蛋白質的pI不能通過計算的方法得到？寡肽的很多性質與自由的氨基酸相近，例如它們的滴定曲線，但隨著可解離基團的增加，滴定曲線變得越來越復雜，相當多的多肽和蛋白質帶有能形成正離子基團或負離子基團的側鏈，其解離是一個復雜的過程，故其pI不能計算得出。2、哪些氨基酸強烈傾向于形成阿爾法螺旋？哪些非常不利于形成阿爾法螺旋的氨基酸？強烈傾向于形成阿爾法螺旋的氨基酸：谷氨酸Glu、甲硫氨酸Met、丙氨酸Ala、亮氨酸Leu非常不利于形成阿爾法螺旋的氨基酸：絲氨酸Ser、酪氨酸Tyr、甘氨酸Gly、脯氨酸Pro3.簡述β-折疊的特征。β-折疊結構的形成一般需要兩條或兩條以上的肽段共同參與，即兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈側向聚集在一起，相鄰肽鏈主鏈上的氨基和羰基之間形成有規則的氫鍵，維持這種結構的穩定。β-折疊結構的特點如下：（1）涉及的肽段較短，一般為5—10個氨基酸殘基。（2）借相鄰主鍵間的氫鍵維系，在反平行層中是窄對氫鍵，平行層中是寬對氫鍵。（3）相鄰肽鏈的走向可以是平行和反平行兩種。（4）主鏈骨架伸展呈現鋸齒狀。4、結構域、亞基的基本區別是什么？一個分子中的結構域區是以共價鍵相連，而亞基是以非共價鍵。5、測定蛋白質一級結構的意義？(1)有助于理解其高級結構和功能。(2)研究“分子病”機理。(3)幫助科學家在分子水平上研究生物的進化。6、蛋白質的常見二級結構？α螺旋、三股螺旋、β折疊、β轉角、β凸起、環和無規則卷曲。7、肽鍵的性質？(1)具有部分雙鍵的性質。(2)多為反式構型，也有順式構型。(3)形成肽平面。8、寡肽的理化性質？旋光性(不是全由甘氨酸組成)；兩性解離；雙縮脲反應；水解反應。9、天然活性肽的種類？(1)核糖體上合成，由DNA上特定的基因編碼，通常是一個多肽前體，需通過切割才能得到具有特定生物活性的寡肽產物，不可能含有D型氨基酸；形成的肽鍵是由α-氨基和α-羧基縮合而成的(2)不是在核糖體上合成，在基因組DNA分子上并沒有自己的基因，可能含有D型氨基酸；形成的肽鍵不一定是由α-氨基和α-羧基縮合而成的。10、α螺旋的主要內容？(1)肽鏈主鏈圍繞一個虛擬的軸以螺旋的方式伸展。(2)螺旋的形成是自發的，主要由主鏈上的氫鍵來穩定。(3)每隔3.6個氨基酸殘基，螺旋上升一圈。(4)主要是右手螺旋。(5)氨基酸殘基的R基團伸展在螺旋的表面，不參與螺旋的形成，但其大小、形狀和帶電狀態能影響到螺旋的形成和穩定性。11、穩定三級結構的化學鍵？主要是次級鍵，包括氫鍵、疏水鍵、離子鍵、范德華力。有的金屬蛋白還借助金屬配位鍵穩定三級結構。此外，屬于共價鍵的二硫鍵也參與穩定許多蛋白質的三維結構。12、蛋白質結構測定與預測的方法？統計學方法，從頭計算法，X射線晶體衍射，NMR等。13、四級結構的意義？(1)通過減少蛋白質表面積和體積的比率而提高蛋白質的穩定性。(2)提高遺傳學上的經濟與效率。(3)有利于某些酶的活性中心的組裝。(4)產生協同效應。(5)減少翻譯出差錯的機會。(6)改變一種蛋白質功能的特異性。(7)有利于酶活性的調控。(8)有利于包裝成更加龐大的結構。14、哪些氨基酸殘基最適合在跨膜的阿爾法螺旋的兩端，即在水相和油相的交界處？Gly甘氨酸、Pro脯氨酸15、三級結構的幾種常見模型。線框模型、球棍模型、棍式模型、空間填充模型、骨架模型、絲帶模型。16、β-轉角的主要特征。(1)主鏈以180°的回折而改變了方向。(2)由肽鏈上4個連續的氨基酸殘基組成。(3)Gly和Pro經常出現在這種結構之中。(4)有利于反平行β-折疊的形成。17、α螺旋上哪些氨基酸殘基最容易與DNA上的堿基產生特異性的相互作用？親水基殘基的側鏈容易與DNA上的堿基產生特異性的相互作用，故有親水氨基酸如絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺、精氨