中山大學(xué)生物化學(xué)課堂筆記——李國富鄭利民版Contentsforthissemester:§!生物化學(xué)緒論和基礎(chǔ)（鄭利民）§2氨基酸（李國富）§3蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（李國富）§4蛋白質(zhì)的功能（李國富）§5蛋白質(zhì)研究的基本方法（李國富）酶（李國富）糖（李國富）核甘酸與核酸（李國富）脂（李國富）§10生物膜與物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)（李國富）§1I生物信號（鄭利民）§12生物體對環(huán)境應(yīng)答的生化基礎(chǔ)（鄭利民）第二節(jié)Aminoacids§2.1Preknowledge同分異構(gòu)!somerism1構(gòu)造異構(gòu)Constitutional?①碳架異構(gòu)/Carbonchain? ②位置異構(gòu)/Position? ③官能團(tuán)異構(gòu)/Functionalgroup?④互變異構(gòu)/Tautomerism（兩種異構(gòu)體可在溶液中自然發(fā)生可逆的相互變化）⑤價(jià)鍵異構(gòu)/Valence?（指鍵的雜化類型:SP/SP/SA）2立體異構(gòu)Stereoisomerism①構(gòu)象異構(gòu)Conformation~a.交叉式構(gòu)象b.重疊式構(gòu)象▲②構(gòu)型異構(gòu)a.順反異構(gòu)/Cis-trans?旋光異構(gòu)/〇ptical??構(gòu)型VS構(gòu)象構(gòu)型:分子中由于各原子或基團(tuán)間特有的固定的空間排列方式（骨架組合）;一種構(gòu)型轉(zhuǎn)變另ー種構(gòu)型則要求共價(jià)健的斷裂、原子（基團(tuán)）間的通排和新共價(jià)健的重新形成。構(gòu)象:廣義的構(gòu)象是指分子中原子或基團(tuán)在三維空間的取向和定位;狹義的構(gòu)象是指具有相同構(gòu)造和構(gòu)型分子中,由于某個(gè)原子（基團(tuán)）繞單鍵自由旋轉(zhuǎn)而形成的不同的易變的空間結(jié)構(gòu)形式（有無數(shù)種）;在各種構(gòu)象形式中,勢能最低、最穩(wěn)定的構(gòu)象是優(yōu)勢構(gòu)象?！庑院褪中?光的介紹光是橫波（電磁波）,電場和磁場振動(dòng)的方向與光前進(jìn)的方向垂直（見下圖）2手性（chirality）①它們互為鏡象,和左右手之間的關(guān)系ー樣,外形相似,但不能重合.此為手性。這兩個(gè)物體稱對映異構(gòu)體（旋光異構(gòu)體）。②C、N、C、Si等原子都可以成為手性中心。③只有在同一平面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)可重合オ算為手性分子,在空間翻轉(zhuǎn)不算。3手性的判定法則①存在下列情況之一,不是手性分子〇有對稱中心〇有對稱面〇有旋轉(zhuǎn)反軸（a.旋轉(zhuǎn)軸:沿此種軸物體旋轉(zhuǎn)ペ【360一重180二重120三重90四重60五重】后分子復(fù)原b.旋轉(zhuǎn)反軸:先旋轉(zhuǎn)ペ后,通過一個(gè)鏡面的映射物體復(fù)原）②同時(shí)存在下列情況，肯定是手性分子〇沒有對稱中心〇沒有對稱面〇沒有四重反軸③即分子存在下列結(jié)構(gòu)之一:▲手性中心/Chiralcenter采用SP3雜化，為有四條軌道的正四面體，而且每個(gè)軌道所對應(yīng)四個(gè)不同的原子或基團(tuán)▲手性軸/Chiralaxis（了解）由于雙鍵、分子過大等因素的存在使其不能自由旋轉(zhuǎn)

4旋光性的標(biāo)記CHO

IH—*C—OH4旋光性的標(biāo)記CHO

IH—*C—OHICHzOH（I）glyceraldehydesD（羥基在右）CHO

I

HO—*C—H

I

CH2OH（II）glyceraldehydesL（羥基在左） 氧化程度最高的基團(tuán)放在上面,和cho對應(yīng)①19世紀(jì)末,費(fèi)歇爾建議用甘油醛為標(biāo)準(zhǔn)來確定對映體的構(gòu)型.（見上圖）②即采用D-L系統(tǒng),而且所有的構(gòu)型都是相對構(gòu)型（相對于甘油酔來說）,與旋光性沒有關(guān)系§2.2StructuralFeaturesGeneralformula（由于生理PH為7,所以此形式為氨基酸在生理?xiàng)l件下的主要存在形式）COOCOO①結(jié)構(gòu)式中水平鍵指向直面外,豎直鍵指向紙面內(nèi)。②EachhasadifferentsidechainR(R="Remainderofthemolecule''),whichvaryinsize,structureandelectriccharge（電荷）andinfluenceAAs在水里的溶解性。③a-AA:官能團(tuán)所連的第一個(gè)碳為aー碳,以鏤基為主官能團(tuán),氨基在aー碳上,所以稱aー氨基酸;實(shí)質(zhì)就是-COOH和一NH2連接在案同一碳原子上的氨基酸。組成蛋白質(zhì)的氨基酸均為a氨基酸,一般biocham所指的都是這種氨基酸。（根據(jù)氨基連結(jié)在殘酸中磔原子的位置，可分為a、。、丫、6……的氨基酸（C C-C-C-C-COOH）?④除少數(shù)列外,大多數(shù)氨基酸只有a-carbon是手性碳原子。氨基酸的旋光異構(gòu)性!由于氨基酸的C連接四個(gè)不同的基團(tuán)（甘氨酸除外），所及具有手性，所以AAS具有旋光異構(gòu)體。2氨基酸的D-L構(gòu)型不是由其自己的旋光活性確定的，而是對應(yīng)甘油醛的D/L構(gòu)型確定的，（其氨基對應(yīng)0H）,同樣，氨基酸的D,L構(gòu)型與其具體的旋光性（左旋還是右旋）沒有直接對應(yīng)關(guān)系。3絕大多數(shù)蛋白質(zhì)中的氨基酸是L-AAs,D-AAs在細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖以及抗菌肽中出現(xiàn)。H型Hoeh”H型Hoeh”H

-Hsaldo-

icfc0icf

2-3e-HHhyHaio/x.Eeral8レ一yc一CH31.-AlanineCH3

n-Alanine§2.3Category§2.3Category-StandardAAs:判斷依據(jù)1為L構(gòu)型2為直接用于合成蛋白質(zhì)的單體,即有對應(yīng)的tRNA將其運(yùn)送至核糖體中用于肽鏈合成。特征1每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)AA都有其俗名(即非IUPAC)e.g:酪氨酸(第一次從cheese中獲得)2每個(gè)都有一個(gè)三字母縮寫&ー個(gè)一字母縮寫名(便于以后蛋白質(zhì)鏈的縮寫)通常為首三/一字母3共20種?分類分類依據(jù):按照氨基酸中R基的極性進(jìn)行分類。R基極性的判斷:有無極性是相對來言,一般看分子偶極矩的大小,即極性鍵多還是非極性鍵多,如烷燈一般沒有極性(C-H,H-H),但若基團(tuán)含0H,C00H等集團(tuán),則極性較大,極性大的集團(tuán)一般親水性較強(qiáng)(氫鍵作用)。(―)NopolarAAs(疏水)1甘氨酸：Gly(G),由于其R基為H,,所以其無手性C原子,即無旋光性。2亮氨酸:Leu(L)3異亮氨酸：lie(I),2和3為同分異構(gòu)體;異亮氨酸有兩個(gè)手性C原子，但在生物化學(xué)中，一般以a-C為手性碳來標(biāo)識其L-D構(gòu)型。4苯丙氨酸：Phc(F)5色氨酸:Trp(W)〇唯一帶共施體系(苯環(huán))的三種氨基酸苯丙氨酸<絡(luò)氨酸<色氨酸其在近紫外區(qū)有吸收光的能力,一般最大光吸收在280mm處。(實(shí)踐中一般使用色氨酸)6丙氨酸:Ala(A)7脯氨酸:Pro(P)8綴氨酸：Vai(V)10甲硫氨酸：Met(M)

FPhenylalanineAromaticRgroupsX^rosineTryptophanCOO-H>N—C—H5Nonpolar,aliphaticRgroupsCOO- COO"?I .1H3N—C—H H3N—C—HFPhenylalanineAromaticRgroupsX^rosineTryptophanCOO-H>N—C—H5Nonpolar,aliphaticRgroupsCOO- COO"?I .1H3N—C—H H3N—C—Hcoo-H3N—C—Hch3甘氯 丙氮Glycine 4Alaninecoo-h3n—c—Hch2h2c ch2prolineMMCHノ\CH3ch3coo-H3N—C—HH—C—CH3ch2H3N——C——Hch2CH2ch3克氨Leucine異充氮甲硫氨IsoleucineMethionine(二)極性氨基酸(親水)A不帶電荷I絲氨酸：Ser(S),R基為CH20H2蘇氨酸:Thr(T),有兩個(gè)手性C,但仍以a-C為手性碳來標(biāo)識其L-D構(gòu)型。3半胱氨酸:Cys(C),R：-CH2-SH-SH在蛋白質(zhì)中常被氧化成二硫鍵ーS?S(用于固定蛋白質(zhì)的構(gòu)象,在生物堅(jiān)硬蛋白質(zhì)中含量高,如指甲,牛角等)CysteineCysteineSHCH-2H*+2*-ノCOO-HjN—CHCHjCysteineCysteineSHCH-2H*+2*-ノCOO-HjN—CHCHjSCystine4天冬氨酸:CH—NHgcoo-Asn(N),R基帶NH2,fH,.CH—N%coo-5谷氨酰胺、;Gin(Q),R基帶NH2,6酪氨酸:含苯環(huán),有近紫外吸收。〇帶OH、NH2、SH基團(tuán)的AAS組合形成蛋白之后,一般為蛋白質(zhì)發(fā)揮作用的部位(e.g:酶的催化)B帶電荷a.帶正電荷1賴氨酸:Lys(K)2精氨酸:Arg(R)3組氨酸:His(H)b.帶負(fù)電荷1天冬氨酸：Asp(D)：有兩個(gè)CO。ー2谷氨酸：Glu(E),有兩個(gè)C〇〇.(三)TworarestandardAAs+Selenocysteine:encoded(編碼)bytheRNAnucleotidetripletUGAfoundinArchaea,eubacteriaandanimalsincludingmammals.?Pyrrolysine:encodedbytheRNAnucleotidetripletUAG,foundinArchaea,andeubacteria.二NonstandardAAs?產(chǎn)生途徑1由蛋白質(zhì)中的標(biāo)準(zhǔn)AAS經(jīng)修飾而成即在標(biāo)準(zhǔn)AAS合成蛋白質(zhì)之后,由于蛋白質(zhì)功能需要,會對AAS進(jìn)行修飾改進(jìn),其水解后的產(chǎn)物便有非標(biāo)準(zhǔn)AAS(arefoundincertainproteinsandaremadeafterthestandardaminoacidshavebeenincorporatedintoproteins)2AAS和蛋白質(zhì)代謝的中間產(chǎn)物e.g：鳥氨酸瓜氨酸ChemicalProperties?Acid-BaseandTitrationCurves（滴定曲線）-酸堿性相關(guān)知識補(bǔ)充AIonizationofWater（水的電離）Waterdissociatesintohydronium（H30+）andhydroxyl（OH-）ions.Forsimplicity,werefertothe（H30+）asahydrogenion（H+）andwritetheequilibriumasH2O^=5H*+OH"其中,式子的平衡常數(shù)q=[H+KOH-]/[%0] （1）式子中括號里表示的是離子的摩爾濃度。由于水的解離度很小,所以expression1canbesimplifiedtogiveKW=[H+][OH-] （2）Kw貝リ表示水的離子積。NotethattheconcentrationsofH+andOH-arereciprocallyrelated.IftheconcentrationofH+ishigh,thentheconcentrationofOH-mustbelow,andviceversa.BDefinitionofAcidandBase（堿）1Anacidisaprotondonor.Abaseisaprotonacceptor.Thespeciesformedbytheionization（電離）ofAcidH++base .. ,anacidisitsconjugatebase（共聊堿）?Conversely,CH,COOH=H++CH3co〇 J3Aaocacid aouuprotonation（質(zhì)子化）ofabaseyieldsitsconjugatenh?=h++nh3acid.Amtnoniumion AmmoniaCDefinitionofpHandpK1ThepHofasolutionisameasureofitsconcentration（濃度）ofH+.ThepHisdefinedasTOC\o"1-5"\h\zpH-iog10（l/[H+]）--log10[H+] （3）這個(gè)電離的表觀平衡常數(shù)K.=[H+][A-]/[HA] （4）Ka的意義:即當(dāng)弱電解質(zhì)電離達(dá)到平衡時(shí)（只有弱電解質(zhì)發(fā)生不完全電離,討論オ有意義）,已經(jīng)發(fā)生電離的離子濃度和未發(fā)生電離的離子濃度之比。ThepKaofanacidisdefinedaspK.=-logK.=log（1/K.） ⑸thepKaofanacidisthepHatwhichitishalfdissociated,when[A-]=[HA]0pH和pka的關(guān)系可以用等式表示為pH?pK.+log（[A-]/（HA]） （8）二氨基酸的酸堿特性若按氨基酸的酸堿特性來分,可將20種氨基酸分為①中性AAS（分子中僅含ー個(gè)殘基和一個(gè)氨基）、酸性AAS（兩個(gè)用基和一個(gè)氨基，即門冬氨酸（Asp）和谷氨酸（Glu）③堿性AAS（ー個(gè)藪基和兩個(gè)氨基，即賴氨酸（Lys）,精氨酸（Arg）和組氨酸（His））。A兩性解離由于a—AAS既含-COOH又含-NH2,因此，在水溶液中，它既可作為酸又可作為堿起作用。從物理化學(xué)性質(zhì)上看，所有a-AAS都具以下一些獨(dú)特的性質(zhì):.為不揮發(fā)、高熔點(diǎn)的結(jié)晶晶體。.在水中的溶解性要比在有機(jī)溶劑中好得多。Reasonfor1&2：其分子中既有正離子又有負(fù)離子，是ー種鹽，所以其為高熔點(diǎn)晶體且具有好的水溶性。.其偶極矩比簡單的酸和胺大得多。.表現(xiàn)出酸堿兩重性質(zhì),其酸性大都比被酸弱,其?性也比大多數(shù)胺的堿性弱。Reason:

AAS在結(jié)晶狀態(tài)或者溶液中,并不是以游離氨基和竣基形式存在,而是以解離成兩性離子的形式存在。在兩性離子中，作為酸的是質(zhì)子化的氨基（-NH3+）,作為堿的是去質(zhì)子化的規(guī)基（-C00）,所以其酸性弱于粉酸而堿性弱于胺的原因。.但a-AA中的a-COOH比一般化合物中的PKa更小，即更容易解離（注憲和4區(qū)分!！4是相對于其已經(jīng)解離為兩性離子而曾的??）,酸性更大,因?yàn)棰儆捎谄浔旧硪詢尚噪x子形式存在，所以其N&+作為強(qiáng)的吸電子基團(tuán)產(chǎn)生吸電子語導(dǎo)效應(yīng),有利于綾基的解離。②解離后的戮基負(fù)離子與氨基正離子存在靜電相互吸引作用，且?guī)д姷馁|(zhì)子會與氨基正離子存在靜電相互排斥作用，從而導(dǎo)致線基負(fù)離子難與質(zhì)子相結(jié)合。以上兩種因素最終導(dǎo)致a-AA粉基酸性大大增加。同樣的，a-AA中的a-N%也比一般化合物中的PKa小,說明更容易解離。?酸堿性詳述1溶液中AAS的存在形式溶液中，AAS的存在形式依險(xiǎn)于溶液的pH,當(dāng)溶液的pH發(fā)生變化時(shí)，其的存在形式也發(fā)生變化。①堿性溶液中質(zhì)子化的氨基（NH3+）釋放出質(zhì)子，表現(xiàn)出酸的性質(zhì)，AAS以負(fù)離子形式存在（HzNCHRC〇〇ー）②酸性溶液中用酸負(fù)離子被質(zhì)子化，表現(xiàn)出堿的性質(zhì),氨基酸以正離子的形式存在（H3N+CHRC〇OH）,③接近中性的溶液中AAS主要以兩性的離子形式存在（H3N+CHRC〇〇ー）2AAs完全質(zhì)子化時(shí)，可看成是多元酸,中性AAS為二元酸,酸性和堿性AAS可看成是三元酸。例（有生738頁）B等電點(diǎn)定義:當(dāng)溶液處于某ーpH時(shí),氨基酸溶液中所含的ーNH3+和そOOー數(shù)目正好相等,凈電荷為。.這ーPh稱為該AAS的等電點(diǎn)——pし不同的AAS有不同的ph!由于不同的AAS有不同的pl,因此可以通過電泳將AAS混合物分離開來。（帶不同電荷的AAS由于靜電吸引力向不同方向移動(dòng)，不帶電荷的則不移動(dòng)。）2AAs的等電點(diǎn)是是其的ー個(gè)重要性顔,當(dāng)AAS處于等電點(diǎn)時(shí)，具ー下特點(diǎn):①溶解度最小一可以利用此性質(zhì)分離AAS②凈電荷為〇.在電場中不移動(dòng)。對于含ー個(gè)氯墓和一個(gè)蝮事的AAS來說：pI=pKl+pK2/2對于側(cè)鏈上含有可解離基團(tuán)的酸性AAS和堿性AAS來說，它們的等電點(diǎn)則是側(cè)鏈可解離基團(tuán)解離常數(shù)（pKR）與數(shù)值比較接近（pK”的aー氨基或aー陵基的算術(shù)平均值。即酸性AAS：pI=pKi+pKR/2堿性AAS：pI=pK2+pKR/2?CharacteristicReactions第三節(jié)ProteinStructure§3.1PrimaryStructure-ReIatedconceptsResidue：氨基酸殘基每個(gè)氨基酸殘基的平均相對分子量為110C/Nterminal;一般寫時(shí)為“左N右C”Peptidebond:肽鍵,實(shí)為ー種酰胺鍵（共價(jià)鍵） ,為蛋白質(zhì)肽鏈骨架的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。Peptide：①AAS以酰胺鍵連接起來的化合物稱肽②肽的命名：根據(jù)氨基酸殘基來確定的,即從多肽N末端的AAS殘基開始向C末端按順序依次稱為“某氨基酰某氨基?！被帷?。isoelectricpoint(pl)：Eachpeptidehasacharacteristictitrationcurve(滴定曲線)andanpl——無法像AAS的P!那樣直接計(jì)算,只可通過實(shí)驗(yàn)直接測定。分類:根據(jù)AAS含量不同〇ligopeptides寡聚肽Polypeptides多肽Protein蛋白質(zhì)lessthan50 btw50-10morethan100二Structuralfeatures1由于-CONH一中的C&N都采用SP2雜化,所以肽鍵中的四個(gè)原子和它相鄰的兩個(gè)a-C原子都處在同一平面上,此剛性結(jié)構(gòu)的平面稱肽平面or酰胺平面。2由于酰胺基中堪基的n電子與氮原子上的孤電子對占據(jù)的p軌道形成p-n共施，氮原子上的電子云向議基偏移，導(dǎo)致單雙鍵的鍵長趨向平均化。所以酰胺分子中臻基碳原子與氨基氮原子之間的C-N鍵在常溫時(shí)是不能自由旋轉(zhuǎn)的。3但Ca-C鍵和N-Ca是可以自由旋轉(zhuǎn)的。①N-Ca所在的肽平面隨N-Ca鍵旋轉(zhuǎn)的角度為か（向紙平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)）；Ca-C所在的肽平面隨Ca-C鍵旋轉(zhuǎn)的角度為屮（向紙外旋轉(zhuǎn)）。N-G<GlCC-N②當(dāng)兩個(gè)平面轉(zhuǎn)到組成一個(gè)共矩形平面時(shí)，ゆ和屮為0°.(butitisdisallowedbythesteric空間上的overlapbetweenHand0atomsofadjacent鄰近的peptideplanes.)③￠=180°,v=180°whenthepeptideisinitsfullyextendedconformation0④但其實(shí)在正常的理化條件下,一種蛋白的多肽鏈僅有一個(gè)（或非常少的）構(gòu)象,這就是具有生物活性的天然構(gòu)象。三Homology同源性Homologousproteins:evolutionarilyrelated,performthesamefunctionindifferentspecieso具有:①Invariant（不變的,恒定的）residues：Manypositionsinprimarystructureareoccupiedbythesameaaresiduesinallspecies.這些AAS決定其的功能，不可替換。②Variableresidues:有的AAS可以改變,但不影響其高級結(jié)構(gòu)和功能。?Conservativesubstitutions:某些AAS可被替換,但是有前提 通常是用性質(zhì)、結(jié)構(gòu)類似的AAS替換。四Otherchemicalgroups根據(jù)蛋白質(zhì)的化學(xué)組成可將它們分為單純蛋白質(zhì)和結(jié)合蛋白質(zhì)。!單純蛋白質(zhì)一水解后的產(chǎn)物僅為AAS,如胰島素、催產(chǎn)素等。2結(jié)合蛋白質(zhì)一由蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分結(jié)合而成。非蛋白部分又稱輔基,如糖類（糖蛋白）、核酸（核蛋白）、脂肪/膽固酔（脂蛋白）、配價(jià)金屬（金屬蛋白）Theproteinsarereferredasconjugatedproteinswhiletheaminoacidpartaloneiscalledapoprotein（脫輔基蛋白）?！?.2SecondaryStructure蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指通過鏈內(nèi)或鏈間氫鍵而形成的只涉及肽鏈主鏈的空間結(jié)構(gòu)（不涉及側(cè)鏈的構(gòu)象）—a-helix一a-chain!一般COOH端朝下,NH2朝上2螺旋的構(gòu)象靠氫鍵維持:第n個(gè)氨基酸aー氨基上的H與第n+3個(gè)氨基酸上的aー攜基〇形成氫鍵一即所有肽鍵平面上的H&〇都參與了形成氫鍵，使a-helix內(nèi)部的氫鍵數(shù)目達(dá)到最大,所以這種構(gòu)象是最穩(wěn)定的。且氫鍵和主軸平行。3L氨基酸既可以形成右手a-helix也可形成左手a-helix,但天然a-helix全部為右手a-helix因?yàn)樽笫謅-helix不如右手a-helix穩(wěn)定一其L-AAS側(cè)鏈的第一個(gè)C過分接近于用基上的氧原子,并同位于內(nèi)側(cè),分子阻力大,能量較高,處于不穩(wěn)定狀態(tài)。4影響a-helix穩(wěn)定的因素:①相鄰R基團(tuán)間的靜電作用（最好不帶電荷或帶相反電荷）、范德瓦爾斯作用（體積過大時(shí)產(chǎn)生）、疏水相互作用或位阻作用②Pro和Gly：GLY:其R為H,太小,無法和附近的原子形成相互作用，不利于形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)PRO：其R為環(huán)裝結(jié)構(gòu)，也為剛性結(jié)構(gòu)，不利于在螺旋拐彎處形成彎曲。③N-末端和C-末端氨基酸R基團(tuán)的性質(zhì)最好鏈上端顯負(fù)電荷,下端顯正電荷,有利于加強(qiáng)a-helix的偶極矩，使其更穩(wěn)定。二p-pleatedsheet在這種結(jié)構(gòu)中，多肽鏈按一定軸向呈鋸齒狀伸展?fàn)顟B(tài)，兩條或多條肽鏈（也可是同一條肽鏈的不同片段）按層排列，相鄰的太臉上的線基和氨基形成氫鍵,氫鍵幾乎垂直于中心軸，相鄰AAS的側(cè)鏈R基團(tuán)交替分布于片層的上方和下方,并與片層垂直，維持其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。Parallel由錯(cuò)開的〇和H形成氫鍵Antiparallel。和H頭碰頭形成氫鍵，更為穩(wěn)定，所以更加common。三pturn一Loop—Randomcoil①為肽鏈中出現(xiàn)的180。的回折,這種轉(zhuǎn)折結(jié)構(gòu)中的第一個(gè)氨基酸殘基上的氨基氫和臻基氧分別與第四個(gè)氨基酸殘基上的誤基氧和氨基氫形成氫鍵,產(chǎn)生一種很不穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。②Itoftenconnectstheendsoftwoadjacent（臨近的）segmentsofanantiparallelp-pleatedsheet.③Bturnsareoftenfoundnearthesurfaceofaprotein.因?yàn)樵谶@些位置改變多肽鏈的方向位置阻カ較小,而且形成。turn以后,少量的疏水側(cè)鏈R基位于蛋白分子內(nèi)部形成疏水區(qū)，極性側(cè)鏈R暴露在蛋白質(zhì)分子表面形成親水區(qū)。④GlyandProareoftenfoundinbturns.因?yàn)樵贐turn中,會有一種順反異構(gòu)酶將PRO由反式變?yōu)轫樖?則此時(shí)它會形成一個(gè)天然的適合口turn的大彎曲。trans cisProlineiaomera(b)Tertiary&QuaternaryStructurePre：三級&四級結(jié)構(gòu)的地位是平等的。若蛋白質(zhì)由一條多肽鏈構(gòu)成，則其終極結(jié)構(gòu)就為三級結(jié)構(gòu);若蛋白質(zhì)由兩條及以上的肽鏈組成，則它的終極結(jié)構(gòu)就為四級結(jié)構(gòu)。三級結(jié)構(gòu):由a-helix、p-pleatedsheet、p-tum等二級結(jié)構(gòu)之間相互配置而成的構(gòu)象。四級結(jié)構(gòu):很多蛋白質(zhì)分子是由具有獨(dú)立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈組成的，這些多肽鏈之間無共價(jià)聯(lián)系,而是借助次級鍵締結(jié)在ー起的,稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。其中每條多肽鏈形成的獨(dú)立三級結(jié)構(gòu)單元稱為“亞基’‘或"亞單位”?！狥ibrousproteins areadaptedforastructuralfunction（結(jié)構(gòu)蛋白）1a-角蛋白（a-keratins）一般為皮膚的衍生物的組成成分,存在于動(dòng)物的毛、發(fā)、鱗,爪、蹄、羽毛、甲殼和角甲。①其二級結(jié)構(gòu)為a-helix（右）②其四級結(jié)構(gòu)直接由2條a-helix扭在ー起（向左）,沒有明顯的三級結(jié)構(gòu)。③含豐富的半胱氨酸（Cys）——所以形成四級結(jié)構(gòu)的多肽鏈之間有大量的二硫鍵，且Cys含量越高，形成的蛋白質(zhì)越堅(jiān)硬。④Richinhydrophobic（疏水的）residues：Phe,lie,Vai,Met,andAla.⑤a一角蛋白伸縮性好,有彈性。2膠原蛋白Collagen是皮膚、軟骨、動(dòng)脈管壁以及結(jié)締組織的成分，在體內(nèi)以膠原纖維形式存在。其二級結(jié)構(gòu)為a-chain 為將左手a-helex拉開所得（故其內(nèi)沒有氫鍵）四級結(jié)構(gòu):由三條a-chain相互絞合成右手大螺旋——稱原膠原蛋白分子。在此螺旋中，肽鏈之間靠氫鍵聯(lián)系，氫鍵垂直于纖維軸。氨基酸序列簡單 Arepeatingtripeptide:Gly-X-ProorGly-X-Hyp,Gly-Pro-Hypmorefrequento富含Gly和Pro的原因:Glycanfitintothecrowdedinteriorofthetriplehelix（R基小,利于繩擰得致密,Gly都被擰在螺旋內(nèi)部）,whilePropermitsthesharptwistingofthecollagenhelix??Collagenfibershavesimilartensilestrengthasasteelwireofequalcrosssection3Silkfibroin絲心蛋白①其二級結(jié)構(gòu)為p-pleatedsheet。②FibroinisrichinAla（丙氨酸）andGly,permittingaclosepackingofpsheetsandaninterlocking（連鎖的）arrangementsofRgroups（因?yàn)閮烧呤茿AS中R基最小的兩種）.這樣，可以使形成的片層最光滑（R小，毛刺少）,且不同片層疊加后很致密,利于發(fā)生片層間的相對滑動(dòng)。?Overallstructureisstabilizedbyextensivehydrogenbondsandbyoptimization（最優(yōu)化）ofvanderWaalsinteractionsbetweensheetSo（由于不含半胱氨酸殘基,無二硫鍵形成）④Silkdoesnotstretchsinceitspconformationisalreadyhighlyextended〇⑤Structureisflexiblesincethemajorforceholdingsheetstogetherisweakinteractionsratherthandisulfidebonds（二硫鍵）asina-keratins.二GlobularproteinsandtheirStructruralpatternsMyoglobin肌紅蛋白①肌紅蛋白存在于肌肉中,心肌中含量特別豐富。抹香鯨肌紅蛋白三級結(jié)構(gòu)于1960年由Kendrew用X線衍射法闡明,這是世界上第一個(gè)被描述的蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)。②由一條多肽鏈+ー個(gè)軸基多肽鏈（亞鐵血紅素ーー為亞鐵原口卜琳化合物，它由4個(gè)噴咯通過4個(gè)甲煥基相連成一個(gè)大環(huán)，F(xiàn)e2+居于環(huán)中。其位于球形分子內(nèi)部一口袋形空穴中）③分子呈緊密球形,多肽鏈中氨基酸殘基上的疏水側(cè)鏈大都在分子內(nèi)部,親水側(cè)鏈多位于分子表面,因此其水溶性較好。三級結(jié)構(gòu):有8段a-螺旋區(qū)血紅素和氨基酸的結(jié)合部位有兩個(gè)組氨酸殘基，在和〇的結(jié)合中起關(guān)鍵作用。2StructruralpatternsADomain結(jié)構(gòu)域1定義:含數(shù)百個(gè)AAS殘基的多肽鏈經(jīng)常折疊成兩個(gè)或多個(gè)穩(wěn)定的、相對獨(dú)立的、球狀實(shí)體，稱為結(jié)構(gòu)域。“相對獨(dú)立的”指：①熱學(xué)穩(wěn)定性為獨(dú)立的一加熱或其他變性因素時(shí)兩個(gè)結(jié)構(gòu)域之間變性不同步。②通常執(zhí)行不同的功能2結(jié)構(gòu)域也經(jīng)常是功能域。功能域是蛋白質(zhì)分子中能獨(dú)立存在的功能單位，其可以為一個(gè)結(jié)構(gòu)域，也可以由多個(gè)結(jié)構(gòu)域組成。3結(jié)構(gòu)域的意義a從結(jié)構(gòu)角度來看，一條長的多肽鏈先分別折疊成幾個(gè)相互獨(dú)立的區(qū)域，再締合成三級結(jié)構(gòu)要比整條多肽鏈直接締合成三級結(jié)構(gòu)在動(dòng)力學(xué)上為更為合理的途徑。b從功能角度來看,許多多結(jié)構(gòu)域的酶,其活性中心都位于結(jié)構(gòu)域之間,因?yàn)橥ㄟ^結(jié)構(gòu)域容易構(gòu)建具有特定三維排布的的活性中心c結(jié)構(gòu)域之間常常只有一段柔性的肽鏈連接，形成所謂的較鏈區(qū),使結(jié)構(gòu)域容易發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)域之間的這種柔性特性將有利于活性中心結(jié)合底物和對底物施加應(yīng)カ，有利于別構(gòu)中心結(jié)合調(diào)節(jié)物和發(fā)生別構(gòu)效應(yīng)。B超二級結(jié)構(gòu)1定義由若干相鄰ニ級結(jié)構(gòu)元件組合在ー起，彼此相互作用，形成種類不多，有規(guī)則,穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu)組合,稱為超二級結(jié)構(gòu)（或Motifs基元,）為介于二級三級之間的ー種結(jié)構(gòu)層次。2常見的幾種基本組合形式:①aa由兩股平行或反平行排列的右手helix相互纏繞而成的左手超螺旋。②pap由兩段平行的。股和一段作為連接鏈的a， 。股之間還有氫鍵相連,連接鏈反平行地交叉在。片的ー側(cè),。片的疏水側(cè)鏈面向a螺旋的疏水面，彼此緊密裝配。③PP實(shí)際上就是反平行。片，只不過在球狀蛋白質(zhì)中多是由一條多肽鏈的若干區(qū)段的。股反平行組合而成,兩個(gè)。股間通過ー個(gè)短回環(huán)連接起來。常見的有。發(fā)央，。曲折（多個(gè)反平行。股通過緊湊的轉(zhuǎn)角連接而成）和希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。3proteinstructuralclassificationallaall。a/p：a-helix和。-sheet交替出現(xiàn)④a+。:一段肽鏈全為a,另一段全為。即aaaaa+。。。。。4Quaternarystructures&symmetry（對稱性）?四級結(jié)構(gòu)具對稱性的原因一追求最經(jīng)濟(jì)①四級結(jié)構(gòu)由多條多肽鏈構(gòu)成,但其種類可能只有1~2種,因?yàn)閱误w形狀結(jié)構(gòu)更固定一由于同樣的結(jié)構(gòu)重復(fù)再現(xiàn),所以結(jié)構(gòu)易呈對稱性。②稱對稱性和多面體的特性在病毒的蛋白質(zhì)外殼中尤為突出。ProteinDenaturation（變性）&Folding一FourTypesofNoncovalent（''Weakzz）InteractionsamongBiomoleculesinAqueousSolvent（液體溶劑）?常見的分子間相互作用vanderWaalsinteractionsヽHbonds、Hydrophobicinteractions%stericforce（空間位阻作用）、sovaltionforce（溶劑作用）A范德華作用カ——弱靜電作用カBHydrogenbond（靜電相互作用）1定義:由電負(fù)性較大的原子和氫共價(jià)結(jié)合的基團(tuán)具很大的偶極矩,成鍵電子云的分布偏向電負(fù)性較大的原子，因此氫原子核周圍的電子云密度小，氫核幾近裸露,這一正電荷氫核遇到另ー個(gè)電負(fù)性大的原子則產(chǎn)生靜電吸引,稱為氫鍵。用A—H-----B表示。2氫鍵具有方向性一沿鍵軸方向形成的鍵強(qiáng)度最大e.g：p-pleatedsheet反平行結(jié)構(gòu)比平行結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,就是因?yàn)槠浞雌叫袝r(shí)形成的氫鍵是頭碰頭的,而平行時(shí)形成的氫鍵不能很好的重疊。3氫鍵具有飽和性一般情況下A——H只能和一個(gè)y原子相結(jié)合，因?yàn)镠非常小，而供體和接納體原子都相當(dāng)大，這樣將排斥另一接納原子再和H結(jié)合。4氫鍵形成具有協(xié)同性即ー個(gè)氫鍵的形成能促進(jìn)其余氫鍵的形成5氫鍵的健能比共價(jià)健小很多,但比范徳華カ大。CHydrophobicinteraction為非極性分子之間的ー種弱的、非共價(jià)的相互作用。這些非極性分子（如一些中性氨基酸殘基，也稱之疏水殘基）在水相環(huán)境中具有避開水而相互聚集的傾向。1其作用范圍可達(dá)lOOnm作用（一般的非共價(jià)作用カW5nm）2 已知 △G=ZiH-TZiSG：吉布斯自由能△!■）:燈變△5:炳變e.gA：①NaCI晶體:S?。ㄓ行蛐愿撸?液態(tài)水分子:S大（有序性低）②當(dāng)把NaCI投入水中后,Na\CL一會分別被水分子包圍，形成水化層③從NaCI來看，S增加 從HZ。來看，S減?。ㄐ纬伤瘜?更有序）其總的結(jié)果是:△6,即△5增加，所以此過程可自發(fā)進(jìn)行e.gB：①油脂分子滴入水中后,不會分散②從外界給予能量（加熱,攪拌）后，雖然由于水分子和油脂分子不親和，但油脂的位于表面疏水基團(tuán)外有有水分子有序地排列成籠狀的結(jié)構(gòu),所以H2。的烯減少;但油脂分子S上升③其凈燧變是減少的,所以反應(yīng)不可自發(fā)進(jìn)行,當(dāng)外界停止提供能量石，油脂又會重新聚集（此過程△S增加）,由于油脂分子表面都是疏水基團(tuán)，所以這個(gè)疏水分子和疏水分子一起作用打開水籠子的過程便為“疏水相互作用;? 疏水相互作用是疏水分子和疏水分子之間的相互作用?!!!

INeper?AMiWBarhli川maUrtXlbrt*?■"rrvwZMHgO■MtlMtUm!?few**?Mtftebr■nfewtOUvN0dfwti?M?し?^>>“INeper?AMiWBarhli川maUrtXlbrt*?■"rrvwZMHgO■MtlMtUm!?few**?Mtftebr■nfewtOUvN0dfwti?M?し?^>>“[Imtd??lrrCam,tbecc^a<i^(<4water.KrwrrHfONtaUrulmメXK*n*evtirfrtl.mmIla，*e—HMievlUeAllb加ヤ!?!mcgruupnan(MM|U?*n4r?rdfrwmwitton14*rM?r?M)mole?wlraiamMiiraiamLmm!?*?lr?fQfi?Aacbr?二Non-covalentinteractionsinproteinfoldingAG=AH-TASAG|=20~65kJ/mol生理?xiàng)l件下FoldedproteinUnfoldedproteinFoldedprotein1能形成H1能形成H鍵的基團(tuán)與H20形成H鍵1能形成H鍵的基團(tuán)在蛋白質(zhì)內(nèi)部形成H鍵2帶電荷基團(tuán)與H2。2帶電荷基團(tuán)與H2。相互作用3分子處于高構(gòu)象商狀態(tài)（未折疊,d鍵可自由旋轉(zhuǎn)）3低構(gòu)象商狀態(tài)一反對Folded狀態(tài)4疏水基團(tuán)間可產(chǎn)生疏水相互作用——使水的烯増加——唯一支持蛋白質(zhì)以Unfolded狀存在的基團(tuán)4疏水基團(tuán):疏水基團(tuán)與水分子間的不親和作用,導(dǎo)致水的焰減小ーー此為唯一反對蛋白質(zhì)以Unfolded狀態(tài)存在的甚團(tuán)CON:疏水基團(tuán)在促成蛋白質(zhì)從Unfolded變?yōu)閒olded起重要作用。（因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)變對它更有利）（在以上四種作用中1&2為無關(guān)作用,且4比3作用大時(shí)凈作用表現(xiàn)為蛋白質(zhì)從Unfolded變?yōu)閒olded）二Lossofstructureresultsinlossoffunction：變性1定義:足以引起蛋白質(zhì)功能丟失的三維結(jié)構(gòu)改變稱為變性Denaturantion。2變性狀態(tài)不一定是蛋白質(zhì)的完全伸展和構(gòu)象的完全無序化，在大多數(shù)情況下，變性的蛋白質(zhì)可能呢=以一系列局部折疊的形式存在。3引起變性的因素?Destroyhydrophobicinteraction?DestroyHbonds?Destroystaticelectricalforce?Temperature則常見的破壞方式有一些去垢劑，有機(jī)溶劑的作用;加熱;極端pH4Denaturationofsomeproteinsisreversible三Polypeptidesfoldrapidlybystepwiseprocess：折疊1某些球狀蛋白質(zhì)的天然構(gòu)象為生理?xiàng)l件下熱學(xué)上最穩(wěn)定的狀態(tài);2蛋白質(zhì)折疊經(jīng)過“積累選擇:在每次搜索時(shí)把正確折疊的那部分結(jié)構(gòu)保留下來，因此蛋白質(zhì)折疊的實(shí)質(zhì)就是保留局部正確折疊的中間體。四蛋白質(zhì)折疊病病癥:病人腦組織呈海綿狀——因?yàn)榈鞍踪|(zhì)發(fā)生聚集,成纖維狀病因:阮病毒（prion）入侵致病機(jī)理:阮病毒引起蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化ー①主要使a-helix變?yōu)?。ーsheeted,則此時(shí)蛋白質(zhì)容易聚集②病變的蛋白質(zhì)可以繼續(xù)誘導(dǎo)正常的蛋白質(zhì)病變易變原因:其兩種構(gòu)象（天然&病變）之間的能壘很低，所以容易發(fā)生相互變化，且變化后易發(fā)生聚集，所以不可逆五Proteinfoldinginvivo（體內(nèi)）!肽鏈?zhǔn)沁吅铣蛇呎郫B的2在體內(nèi)折疊需要三個(gè)條件:①PDI―ニ硫鍵異構(gòu)酶：將折疊中錯(cuò)誤配對的ニ硫鍵打散并使其重新正確結(jié)合②PPIaces—肽脯氨酰異構(gòu)酶:催化脯氨酸肽鍵順反異構(gòu)體的湖邊③分子伴侶:是ー類與部分折疊或不正確折疊的多肽相結(jié)合，以簡化正確折疊的途徑并提供折疊微環(huán)境的蛋白質(zhì)?well-studied.Hsp70family:heatshockproteins作用ー:與伸展多肽的富含疏水殘基區(qū)域的結(jié)合，防止肽鏈的不恰當(dāng)?shù)木奂姑織l多肽鏈有獨(dú)立的空間進(jìn)行自身的折疊?！氨Ｗo(hù)”熱變性了的和正在合成的蛋白質(zhì)。作用ニ:關(guān)閉那些必須保留伸展態(tài)直至跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)的結(jié)合。GroEU/GroESsystem相關(guān)圖圖ー：PDI的作用過程N(yùn)orwiattveS-Sbonds Mlxe<jdisulfide NavveS-Sbonds圖二:Hsp70family的作用過程<3>ATI*bind*toDnaKandtHeprotoin .Inl>aeteria.tHonudcoti<ic*oxcft*An*vfacCorGrpEr~r ofADP.圖三:GroEL/GroESsystem的作用①UnfbldedproteinbindstotheGroELpocketnotblockedbyGroES. UnfoldedproteinGroEL7ADPFoldedイ:protein@ATPhydrolysisleadstoreleaseof14ADPandGroES.GroES7ATP7ATP7ADP②ATPhindstoeachsubunitoftheGroELheptamer.卜,7P“7"Pk-*7AJF卜—GroES的.…⑦Proteinsnotfoldedwhenreleasedarerapidlyboundagain.Thereleasedproteinisfullyfoldedorinapartiallyfoldedstatethatiscommittedtondoptthenativeconformjition.@Rroteinfoldsinsidethe卜［enclosure.7JHP

7Pi7AW7ATFGroES?rLI'A?7ATPandGro￡SbindtoGroELwithゝ ノafilledpocket.第四節(jié)ProteinFunction§4.1Hemoglobin—StructurepolypeptidemoleculepolypeptidemoleculeA組成1由四條多肽鏈(subunits)組成,2a+20,此處a&。和a-helix&p-sheeted無關(guān),只是用于區(qū)分兩種不同的亞基而已.2每條achain由141個(gè)residues組成，每條?chain由146個(gè)residues組成，其排列皆遵循經(jīng)濟(jì)原則和對稱原則。每個(gè)血紅蛋白的分子質(zhì)量為64500.

3其每條多肽鏈上都含ー個(gè)血紅素輔基（hemegroup）,每個(gè)血紅素輔基上都結(jié)合了一個(gè)Fe2+?所以一個(gè)血紅蛋白上有四個(gè)氧結(jié)合位點(diǎn)。B空間結(jié)構(gòu)1四級結(jié)構(gòu)其al和?2、a2和?1之間通過非共價(jià)作用力——?dú)滏I、Saltbonds、疏水相互作用、靜電相互作用結(jié)合。（結(jié)合部位的residues帶電荷或?yàn)槭杷鶊F(tuán)）2二級結(jié)構(gòu)其二級結(jié)構(gòu)主要為a-helix3ー級結(jié)構(gòu)——同源性肌紅蛋白、血紅蛋白a鏈、血紅蛋白?鏈具有27個(gè)共同的保守residues,三者的同源性為18%。由此可見,同源蛋白的概念可被擴(kuò)充——不止是不同物種中結(jié)構(gòu)、功能相同或相似的蛋白,也可同一物種中、同一個(gè)體中結(jié)構(gòu)功能相似的蛋白質(zhì)。所以，Mb和Hba、Hb0之間,Hba和Hb0之間都為同源蛋白。C血紅蛋白用于結(jié)合氧的輔基——porphyrin（嚇琳）?Pre:嚇咻+Mg 葉綠素川、咻+鐵 血紅蛋白1輔基的必要性①?zèng)]有任何AAS可以直接和〇2可逆地結(jié)合;②過渡金屬離子Fe2+、c/+具有較強(qiáng)的還原性，易和〇2結(jié)合;③若游離的Fe2+直接和〇2發(fā)生氧化還原反應(yīng),則Fe2+會被氧化成Fe3+,反應(yīng)仍不可逆;④若Fe2+和川、咻的四個(gè)N+配位，則N+可以阻止Fe?+被氧化成Fe3+,使Fe?+穩(wěn)定在二價(jià)狀態(tài),使可逆結(jié)合可以發(fā)生。2輔基具體結(jié)構(gòu)?ロト琳:其具四個(gè)N+②Fe2+:具有六個(gè)配位鍵，其中四個(gè)和嚇啾的四個(gè)N+配位,位于同一平面上。還剩兩個(gè)和平面垂直的空軌道。二Bindingwith02teltel(—)結(jié)合方式如圖所示,Fe?+的兩垂直空軌道:a.一條和02結(jié)合,而02的另一條軌道則和血紅蛋白分子結(jié)合(HisE7)；b.另一條結(jié)合在血紅蛋白的HisF8(第F個(gè)a-helix中的第8個(gè)組氨酸)(-)N0&C0中毒機(jī)理血紅蛋白和N0&C〇的結(jié)合能力比和氧結(jié)合強(qiáng)很多倍!①Infreehemek［0>k［0>2000た，ん*>2000份。Ka：結(jié)合常數(shù)(association)Kd:解離常數(shù)(disassociation)②Inmyoglobinheme>200た,7ヨ472>200ん;?！?三)▲(三)血紅蛋白和氧結(jié)合與氧濃度的關(guān)系Protein+nLigand與PLn此式子表示蛋白質(zhì)和配體(ligand)結(jié)合的反應(yīng)た“レ…

［ア］［エ］n

k^disassociitionbindingsitesbindingsites—occupied_n［"ムn！bindingsites—total n［尸厶n］+n［尸］bindingsites—occupied:已經(jīng)被占據(jù)的氧結(jié)合位點(diǎn)bindingsites—total:所有氣結(jié)合位點(diǎn)數(shù)則有①若Kd不變時(shí),可得肌紅蛋白和〇2結(jié)合能力與。2濃度的關(guān)系曲線②若Kd變化時(shí),可得到血紅蛋白和〇2結(jié)合能力與〇2濃度的關(guān)系曲線Con:由此可見,血紅蛋白對。2的親和力是會隨〇2濃度的變化而發(fā)生變化的，而肌紅蛋白對〇2的是保持不變的。2原因解釋:Fromtheangleofconfiguration①血紅蛋白具有兩種構(gòu)象:T-state(tense):此時(shí)四個(gè)亞基結(jié)合為tense狀態(tài),所以血紅蛋白分子更穩(wěn)定,〇2的親和カ處于較低狀態(tài)。R-state(relaxed):此時(shí)四個(gè)亞基處于relaxed狀態(tài),和。2的親和カ(affinity)較高。②而〇2可以調(diào)控血紅蛋白T-state和R-state的相互轉(zhuǎn)換。Tstat? RIntheT-state,theporphyrinisslightlypuckered（折贅）,causingthehemeirontoprotrude（突出）somewhatontheproximal（最接近的）HisF8（第F個(gè)なーhelix中的第8個(gè)組氨酸）Thebindingof02causesthehemetoassumeamoreplanarconformation,shiftingthepositionofHisF8andFhelix.C.thechangeofthepositionofHisF8andFhelix進(jìn)而引起另外三個(gè)亞基的構(gòu)象改變,使剩余亞基上的血紅素和。2的親和カ上升。此即為血紅蛋白中ん變化的原理。③而對于肌紅蛋白來說,由于其為單鏈蛋白質(zhì),屬于“一人吃飽,全家不餓”的類型,所以其ん不發(fā)生變化。Fromtheangleoffunction①:血紅蛋白:其在全身不同部位進(jìn)行活動(dòng),而各個(gè)組織對氧氣的需求量不同,則需要通過其對氧氣的親和力不同進(jìn)而影響釋放。2的多少來實(shí)現(xiàn)。由圖可知,由于組織中需要其運(yùn)輸?shù)难踹M(jìn)行新陳代謝活動(dòng),所以血紅蛋白在組織的affinity較低,以變將攜帶。2的釋放給組織;而在肺部,其對的〇2親和力很大,利于攜帶更多的新鮮。2以便運(yùn)向身體組織。②肌紅蛋白:其position一直不變,處于肌肉中,其一直保持較高的affinity,以變貯存更多的〇2,袋肌肉組織新陳代謝時(shí)能及時(shí)放出。（四）相關(guān)名詞解釋:Allostericprotein變構(gòu)蛋白isoneinwhichthebindingofaligand（配體）toonesiteaffectsthebindingpropertiesofanothersiteonthesameprotein.（結(jié)合一個(gè)ligand后,其構(gòu)象發(fā)生變化,導(dǎo)致其和另一個(gè)分子的結(jié)合能力發(fā)生改變）Modulator（條件分子）amoleculethatbindstoanallostericproteinandaffectsitsbindingproperties.0Z即為血紅蛋白的ModulatoroHomotropic:thenormalligandandmodulatorareidentical,e.g:血紅蛋白。Heterotropic:thenormalligandandmodulatorarenotidentical（五）變構(gòu)過程的兩種可能性1三個(gè)亞基同時(shí)變化2三個(gè)亞基逐漸變化二FactorseffectonthebindingwithO2（-）pH值的影響（玻爾效應(yīng)）1影響:隨著pH的下降（即酸度的增加）,血紅蛋白對〇2的親和力也下降。如當(dāng)肌肉乳酸積累或C02增加時(shí)。2原因:四個(gè)亞基之間的作用カ越強(qiáng),則T-state越穩(wěn)定,越不容易從T-state向R-state轉(zhuǎn)化。而H+的增加會將強(qiáng)四個(gè)亞基之間的非共價(jià)作用（氫鍵、靜電相互吸引），使T-state跟穩(wěn)定，所以和〇2的親和力也下降。3生理學(xué)意義①當(dāng)乳酸或COZ在組織中積聚時(shí)，Bohr效應(yīng)可使〇2更易從血紅蛋白上脫離下來，被組織利用，適應(yīng)組織對。2的需求。②雖然此時(shí)血紅蛋白在肺部和。2的親和力也有所下降,但從前面的曲線可以看出，其幅度遠(yuǎn)不及在組織中的下降幅度，所以這里的影響可以忽略不計(jì)。(~)BPG效應(yīng)1影響:BPG含帶負(fù)電的基團(tuán)，所以其可以和亞基中帶正電的基團(tuán)通過靜電相互吸引,使四個(gè)基團(tuán)相互作用更穩(wěn)定，更不易結(jié)合氧氣。所以BPG越高,對〇2親和カ越低。所以，當(dāng)人從低海拔地區(qū)來到高海拔地區(qū)后,一段時(shí)間后，其體內(nèi)的BPG含量會下降ー一??2在胎兒體內(nèi),theconversionofp-Hisl43toy-serl43resultsinthe血紅蛋白對BPG的親和カ下降（因?yàn)閅-serl43不帶電荷,靜電相互作用弱）原因:嬰兒需要從母親的毛細(xì)血管網(wǎng)處爭奪〇2,所以其血紅蛋白對氧的affinity必須比母親的高。（三）基因突變Mutation 鐮刀形細(xì)胞貧血癥（Sicklecellanemia）!病因&病癥?Sicklecellanemiaiscausedbyasingleaminoacidreplacementonthebsubunit:Glu-?Val；而谷氨酸GLu的R基帶負(fù)電荷，突變后的綴氨酸Vai的R基則為疏水基團(tuán)。②突變后的血紅蛋白的B1亞基出現(xiàn)ー個(gè)凹槽,由于Vai的R基則為疏水基團(tuán)，則不同的血紅蛋白之間的B1亞基由于疏水相互作用會發(fā)生聚集（凹槽部位相互契合），所以蛋白質(zhì)會發(fā)生聚集成纖維狀，所以病變的血紅蛋白不呈圓餅狀，無法攜氧，且硬度、脆度大。2這種病為隱性基因?。吹?為正常，ザ仍為攜帶者，位位為患者）,而在非洲熱帶叢林地區(qū)，人群中雜合子的比例最高，WHY?①在非洲熱帶叢林地區(qū)的人還受到ー種嚴(yán)重的病的困擾一惡性瘧疾，而瘧原蟲一般寄生在人體的血紅細(xì)胞中。②攜帶者由于含S基因,所以編碼出的血紅蛋白有三種可能的類型:PAPA pApS或pSpS而含pSps血紅蛋白的細(xì)胞在經(jīng)過造血器官脾臟時(shí),會被清除,則寄生在里面的瘧原蟲也同時(shí)被消滅,所以，瘧原蟲在雜合子體內(nèi)的傳播速度被正常者低很多,這就是為什么其人群中pApS的比例最大的原因。Antibodyー抗體類型&結(jié)構(gòu)?Pre1抗體:免疫球蛋白或稱抗體,是ー種可溶性的血清糖蛋白，是血清中最豐富的蛋白質(zhì)之一。抗體具兩個(gè)顯著的特征①高度特異性（是指一種特定的抗體只能與引起它產(chǎn)生的相應(yīng)抗原發(fā)生反應(yīng)②龐大的多樣性（是指抗體可以和成千上萬種抗原起反應(yīng)）。2抗原①能引起免疫應(yīng)答的任何分子或病原體,包括病毒、細(xì)菌細(xì)胞壁、蛋白質(zhì)或其他大分子,稱為抗原。

②ー個(gè)復(fù)雜的抗原可以被若干個(gè)不同的抗體結(jié)合;③ー個(gè)單獨(dú)的抗體或T細(xì)胞受體只能結(jié)合抗原內(nèi)的ー個(gè)特定的分子結(jié)構(gòu),此結(jié)構(gòu)稱為“優(yōu)質(zhì)決定裝”或“表色”。④抗原決定簇可以是蛋白質(zhì)分子表面上的氨基酸側(cè)鏈或多糖上的單糖殘基或其他基團(tuán)。FiveclassesofimmunoglobulinsigG（免疫球蛋白G,最基本）IgA（主要存在于身體的分泌物,如唾液、淚和乳中）igM（在對入侵抗原作初次免疫反應(yīng)的早期產(chǎn)生，主要功能是抑制、凝集溶解血液的細(xì)菌）IgD（某些B細(xì)胞在免疫應(yīng)答中很快產(chǎn)生IgD）igE（是血液中最豐富的免疫球蛋白，是唯一能通過胎盤進(jìn)入胎兒體內(nèi)的抗體，在變態(tài)或過敏反應(yīng)中起重要作用。?StructureofimmunoglobulinA基本組成1由兩條重鏈（H鏈）和兩條輕鏈（L鏈）構(gòu)成，通過非共價(jià)鍵和二硫鍵（2H、2L內(nèi)部，相互之間都有）連接成Mr150000的復(fù)合體。2IgG的兩條重鏈在一端彼此相互作用，在另一端分別與輕鏈相互作用，形成Y形結(jié)構(gòu)。3每ーIgG分子含有兩個(gè)抗原結(jié)合部位，它們位于Y形結(jié)構(gòu)的兩個(gè)“臂”的頂端4抗體分子是二價(jià)的，而抗原分子可以是多價(jià)的一け里的俗故是就抗應(yīng)オ?？贵w的得合都色藪。5免疫球蛋白的潴◎便枸域?yàn)榉雌叫小Ｍ?，稱“免疫球蛋白折疊”。B具體結(jié)構(gòu)劃分IgG分子的L鏈和H鏈的ー級結(jié)構(gòu)可根據(jù)它們的序列同源性劃分為若干個(gè)區(qū)或結(jié)構(gòu)域。1V區(qū)和C區(qū)——功能劃分每種免疫球蛋白的L縫都含可變區(qū)（V區(qū)，Vl）和恒定區(qū)（C區(qū)，CL）H絶也含V區(qū)和C區(qū)，標(biāo)為Vh,Ch1,Ch2,和Ch3。③C區(qū)是指對于同一物種的同一類抗體而言此部分是恒定的，V區(qū)則在不同抗體的ー級結(jié)構(gòu)中變異性較大。④L鏈和H鏈的可變區(qū)都在鏈的Nー末端區(qū)域。⑤Vl和Vh富含LOOP結(jié)構(gòu)——說明這些部位柔性比較的，易發(fā)生構(gòu)象變化以適應(yīng)抗原抗體結(jié)合。

⑤超夜巨:為可變區(qū)的一段,是真正抗原抗體識別結(jié)合的部位若為小抗原,則可只和抗體的ー個(gè)臂結(jié)合;若為大抗原,和兩個(gè)并都結(jié)合并且不止和一個(gè)抗體結(jié)合（每ー種抗原決定簇對應(yīng)于ー種抗體）2結(jié)構(gòu)劃分①IgG分子的基部與兩個(gè)臂的連接處稱為“錢鏈區(qū)”,長度約30個(gè)AAS殘基。②用木瓜酶處理時(shí)，在錢鏈區(qū)發(fā)生斷裂，釋放出廖卻偉毆稱為Fc;南個(gè)單價(jià)的錯(cuò)，稱為Fab:即抗原結(jié)合片段③用胃蛋白酶斷裂時(shí)，則產(chǎn)生一個(gè)稱F（ab）2的二價(jià)片段和若干小肽片段。CHO：碳水化合物二單克隆抗體和多克隆抗體1單克隆抗體和同一抗原某一類抗原決定簇特異性結(jié)合，為純凈物,難分離出來。2多克隆抗體是識別ー個(gè)抗原不同抗原決定簇的多種抗體的混合物。3單克隆抗體的制備①ー種Bcell（漿細(xì)胞）只產(chǎn)生一種抗體e.g：ー個(gè)大抗原具四個(gè)決定簇,因此可產(chǎn)生四種Bcell,每ー種Bcell產(chǎn)生一種抗體②將Bcell和黑色素腫瘤細(xì)胞雜交一得雜交瘤細(xì)胞②培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞（Bcell為成熟分化細(xì)胞,不可增值，而瘤細(xì)胞具有無限增殖特點(diǎn)，所以可以培養(yǎng)），所以可得到不同的產(chǎn)

生單ー抗體的B細(xì)胞。）Musclecontraction—MusclestructureA肌細(xì)胞1概述①外面包裹ー層毛細(xì)血管網(wǎng)②為多核細(xì)胞,其核全部附著在內(nèi)表面內(nèi),其內(nèi)部廣闊的空間則被大量肌原纖維占據(jù)。③肌質(zhì)網(wǎng)一即為普通細(xì)胞中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在肌細(xì)胞內(nèi)的特稱。④肌細(xì)胞膜上有小孔分布一實(shí)為橫管（T管）在膜表面的開口,直接和細(xì)胞外液連通。2肌原纖維和肌節(jié)a,肌原纖維①每條肌纖維（肌細(xì)胞）內(nèi)含大量沿縱軸平行排列的肌原纖維。②每條肌原纖維沿長軸呈現(xiàn)明暗相間的帶，稱明帶和暗帶,由于每條肌原纖維’S都排列在同一水平上,因而使整個(gè)肌細(xì)胞出現(xiàn)橫紋。③明帶:長度可變，其正中的暗線為Z線，由細(xì)肌絲構(gòu)成，它的ー端錨定在Z盤的骨架結(jié)構(gòu)中，另一端插入暗帶的粗肌絲之間，數(shù)量為粗肌絲2倍暗帶:長度固定,正中相對透明區(qū)為H帶,H帶中央的暗線稱為M線。由粗肌絲和來自兩側(cè)Z線的細(xì)肌絲構(gòu)成。粗肌絲兩端游離，中央被固定在的細(xì)胞骨架蛋白組成的M線上,M線兩側(cè)無細(xì)肌絲插入,故形成較亮的的H帶。正是由于粗細(xì)肌絲的相互重愛和作用,引起肌小節(jié)的縮短,所以這里是肌肝維收縮的關(guān)鍵部位。?粗細(xì)肌絲皆為蛋白質(zhì)。b肌節(jié)①兩條Z線間的區(qū)域，長度=1/2明帶+暗帶②為肌肉收縮和舒張的基本單位3肌管系統(tǒng)ーー2套獨(dú)立的a.橫管（T管）——走行方向和肌原纖維垂直①由肌膜向內(nèi)凹陷并向細(xì)胞深處延伸而形成②作用:使沿肌膜傳導(dǎo)的電信號能迅速傳播至細(xì)胞內(nèi)部的肌原纖維周圍。③細(xì)胞外液經(jīng)肌膜上的開口與T管內(nèi)液相通。b.縱管（肌質(zhì)網(wǎng),SR）——走行方向和肌原纖維平行①SR的管道交織成網(wǎng),包繞在肌原纖維周圍。②LSR:位于肌原纖維周圍的SR也稱縱行肌質(zhì)網(wǎng)（LSR）,其膜上有鈣泵,可逆濃度梯度將胞質(zhì)中的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)至SR內(nèi)。③JSR（終池）:為SR的末端膨大形成的、和T管膜相接觸（但不連接）的管道，也稱連接肌質(zhì)網(wǎng)。a.其內(nèi)的Ca?+比肌質(zhì)中的高數(shù)千倍。b.其膜上有鈣釋放通道,或稱ryanodine受體。c,和其相對的橫管膜或肌膜上有L型鈣通道——在骨骼肌中,其的變構(gòu)引起終池上鈣釋放通道的開放,和Ca的釋放入肌質(zhì)。d.JSR和T管相接觸的部位是發(fā)生興奮ー收縮耦聯(lián)的關(guān)鍵部位。3結(jié)構(gòu)①每一條粗肌絲對應(yīng)六條細(xì)絲（恰好形成一個(gè)六邊形,粗絲則位于正中間）②橫橋在粗絲上稱螺旋狀排列,上升一圈剛好有六個(gè),即每ー橫橋剛好和一條細(xì)肌絲對應(yīng)。③則可知,Z線的形狀實(shí)際為六邊形的一部分橫切面。B肌絲的分子組成!粗肌絲①主要由肌球蛋白分子一Myosin構(gòu)成。a由2條H鏈+4條L鏈組成,即四級結(jié)構(gòu)包含6個(gè)亞基,共3種——2條H鏈相同,L有2種b其主要二級結(jié)構(gòu)為a—helix。c頭部(S1,即橫橋)有Motordomain&Neckdomain兩個(gè)結(jié)構(gòu)域。Motordomain：含ATP結(jié)合位點(diǎn)和肌動(dòng)蛋白結(jié)合位點(diǎn)。Neckdomain：?Essentiallightchain(ELC)?Regulatorylightchain(RLC)②在粗肌絲中,肌球蛋白的桿狀部分都朝向M線平行排列，形成粗肌絲的主干;球形的頭部(S1)連同與它相連的一小段稱作“橋臂”(S2)的桿狀部分,一起由肌絲向外伸出，形成“橫橋1③橫橋被激活后向M線方向扭動(dòng)，是肌絲滑行的動(dòng)カ。機(jī)理：橫橋本和肌動(dòng)蛋白處于結(jié)合狀態(tài)，當(dāng)ATP結(jié)合到肌球蛋白上后，其構(gòu)象發(fā)生變化，所以頭部從肌鈣蛋白分離,而當(dāng)Mg?+結(jié)合到肌球蛋白上后，可催化ATP水解成ADP和Pi。2細(xì)肌絲①肌動(dòng)蛋白(Actin)main 由Gactin(global)--Factin(fiber)為球形,在肌絲中聚合成兩條鏈并纏繞成螺旋狀，構(gòu)成細(xì)肌絲的主干a.和ATP結(jié)合后的Gactin其loop結(jié)構(gòu)較為松散;b.和ADP結(jié)合后的Gactin其Loop更為關(guān)閉,此時(shí)蛋白分子更易聚集組裝成鏈狀。Theinteractionbetweenactinandmyosinareregulatedmainlybytropomyosin（原肌球蛋白）andtroponin（肌鈣蛋白）.

②原肌球蛋白Tropomyosin簡稱Tm呈長桿狀（為coiled-coil,由兩條a-helix相互纏繞而成）,許多原肌球蛋白分子首尾相連形成長鏈,lyingalongthegroove（凹槽）intheF-actinhelix,能阻止肌動(dòng)蛋白分子與橫橋頭部結(jié)合,在肌肉收縮過程中起調(diào)節(jié)作用。③肌鈣蛋白Troponin簡稱Tn為纖維狀,結(jié)合在原肌球蛋白分子上，由三個(gè)亞單位組成一TnT（theTm-bindingsubunit）,Tnl（theinhibitory抑制的subunit）和TnC（theCa2+bindingsubunit）.a,靜息時(shí),TnT和Tn!分別與原肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白緊密相連，將原肌球蛋白保持在遮蓋肌動(dòng)蛋白上結(jié)合位點(diǎn)的位置;b.TnC具有TnC結(jié)合位點(diǎn)，每分子TnC可以結(jié)合4個(gè)Ca2.。c.胞質(zhì)內(nèi)Ca"升高將促進(jìn)TnC和Ca?+的結(jié)合,使肌鈣蛋白構(gòu)象發(fā)生變化,導(dǎo)致Tnl與肌動(dòng)蛋白結(jié)合減弱，原肌球蛋白分子向肌動(dòng)蛋白螺旋溝槽的深部移動(dòng),從而鼻鼻出肌動(dòng)蛋白上的結(jié)合位點(diǎn),引發(fā)橫橋與肌動(dòng)蛋白的結(jié)合和肌肉收縮。restingmuscle,[Ca2+]isabout10'7M.ps：Tm&Tninhibitthebindingofmyosinheadstoactinunless[Ca2+]isabout10'restingmuscle,[Ca2+]isabout10'7M.ConclusionTheinteractionwithothermolecule（ligand,酉己基）isreversible.Theinterfacebetweenthebindingsiteiscomplementaryinstructure,makingsuchinteractionhighlyspecific.（結(jié)合部位一般非剛性,而具一定柔性 般為Loop結(jié)構(gòu)）Structuredynamicness（動(dòng)態(tài)）ofaproteinisusuallyessentialforsuchinteractions其相互結(jié)合為ー動(dòng)態(tài)構(gòu)象變化過程,結(jié)合雙方都會相互誘導(dǎo)對方進(jìn)行構(gòu)象變化第五節(jié)ExploringProteins主要是蛋白質(zhì)分離純化相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法技術(shù)的原理簡介Proteinscanbepurifiedaccordingtosolubility,size,charge（帶電荷性）,andbindingaffinity蛋白質(zhì)的分離純化一般可以分為以下幾步:A前處理1分離純化某一蛋白質(zhì),首先要求把其從原來的組織或細(xì)胞中以溶解的狀態(tài)釋放出來,并保持原來的天然狀態(tài),避免丟失生物活性。2常采用酶處理or差速離心法B粗分級分離!當(dāng)獲得蛋白質(zhì)提取液后,應(yīng)選用ー套適當(dāng)?shù)姆椒?將所要得到蛋白質(zhì)與其他雜志蛋白質(zhì)分離開來。2一般這ー步的分級分離采用①鹽析②等電點(diǎn)沉淀③有機(jī)溶劑分級分離等方法。3這些方法的特點(diǎn)是簡便、處理量大,即能檢去之量經(jīng)辰2.能添偽曙《屈華泣。C細(xì)分級分離!即制品的純化。制品經(jīng)粗分級分離后一般體積較小,雜質(zhì)蛋白質(zhì)大部分已被除去。2純化一般使用層析法,包括凝骯色は、爾孑文推爲(wèi)析、照附爲(wèi)析はム?イ。爲(wèi)析等。必要時(shí)還可采用電泳法進(jìn)ー步純化?！?.1Beforechromatography（色譜法）Tissue

Homogenization

FiltrationCrudeextractCentrifugationSaltingOutDialysisConcentration(Tissue

Homogenization

FiltrationCrudeextractCentrifugationSaltingOutDialysisConcentration('columnchromatographytissue勻漿（類似于豆?jié){機(jī)，不過為超速攪拌）過濾粗提取液離心一??得上清液一?>鹽析透析和濃縮柱層析?相關(guān)步驟原理A離心!離心管如圖所示放置2繞軸進(jìn)行十幾個(gè)小時(shí)高速旋轉(zhuǎn)，則從管口到官底部會形成一個(gè)密度梯度,密度逐漸增大,reason：???F=m（or2當(dāng)m<Br2=pV（浮力）即離心力和浮力平衡時(shí)，則會停下來,而從管口到管底部r發(fā)生變化，所以不同密度的物質(zhì)停在不同位置。B鹽析高濃度鹽（例如飽和或半飽和時(shí)）,有些皆小展金H水傳液中沉發(fā)出泉，這種現(xiàn)象稱為鹽析。1加入大量中性鹽后，使水的活性降低,原來溶液中大部分甚至全部自由水轉(zhuǎn)變?yōu)榫|チ的本化本,并使蛋白質(zhì)分子的水化層脫水致使蛋白質(zhì)分子表面上的就水基團(tuán)暴露,由于分孑向的疏水椀る行用而引起蛋白質(zhì)瞿息沉淀.2常選用（NH4）2s〇4作為破壞水化層的中性鹽，reason：在水中，（NH4）2sO4的溶解度最大,所以可以最大程度的加入，最大程度蛋白質(zhì)分子的破壞水化層,使更多的蛋白質(zhì)聚集沉淀下來。3加入鹽的時(shí)候應(yīng)該慢慢地加——防止局部鹽過高導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性。4所得沉淀中可能為（NH4）2s〇4和蛋白質(zhì)的共沉淀。C透析1透析是利用そ?熠分孑ス能值過半位版的僅鹿，使蛋白質(zhì)和其他小分子物質(zhì)和無機(jī)鹽、單糖等分開。2把待純化的蛋白質(zhì)溶液裝在半透膜的透析袋中，放入裝有有透析液（蒸僧水或緩沖液）大燒杯中，則鹽和小分子物質(zhì)會順濃度梯度流出來。3透析袋內(nèi)不可裝滿，因?yàn)辂}出去后會有水分子進(jìn)來,V變大，若裝滿則會脹破透析袋。Chromatography（色譜法,也稱層析）—簡介Chromatographyisamethodofseparatingsubstancesbyallowingthemtopartition（隔開）betweentwophases,onemobile（流動(dòng)相）,onestationary（固定相）。Differencesincharge,size,hydrophobicinteractions,specificinteractions（特異性作用）canbeexploitedforsubstanceseparationwithchromatography。（這些性質(zhì)的不同導(dǎo)致不同物質(zhì)在固定相與流動(dòng)相之間的分配不同而進(jìn)行分離、分析）Usinghighpressureallowsbetterseparationinamuchshorterperiodoftime,thusnamedHighPerformanceLiquidChromatography（HPLC）.

4分類①根據(jù)流動(dòng)相的物理狀態(tài)分為:a.液相色譜（LC）b.氣相色譜（GC）②根據(jù)物理化學(xué)作用分為:吸附色譜分配色譜離子交換色譜!on-exchangechromatography 分子所帶電荷不同凝膠滲透色譜Size-exclusionchromatography 分子大小不同親和色譜Affinitychromatography 和待定配基的親和力大小不同③根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作形式分為:柱色譜紙色譜薄層色譜二離子交換層析A分類（易錯(cuò)）①陰離子交換層析:裝填帶正電荷的固相,結(jié)合帶陰離子的蛋白質(zhì),用帶正電荷的液相進(jìn)行洗脫。②陽離子交換層析:裝填帶負(fù)電荷的固相,結(jié)合帶陽離子的蛋白質(zhì),用帶負(fù)電荷的液相進(jìn)行洗脫。其流動(dòng)相帶陽離子,即用陽離子進(jìn)行交換，故稱陽離子交換層析。B原理：Proteinscanbeseparatedonthebasisoftheirnetchargebyion-exchangechromatographycharged chargedcharged charged1一般固相為離子交換樹脂一由含有帶電基團(tuán)的不溶性物質(zhì)組成（瓊脂糖、聚丙烯酰胺、纖維素和玻璃）。2以陽宅孑立,指庵析為例,如圖所示：①其固相帶負(fù)電荷，當(dāng)帶不同電荷的蛋白質(zhì)混合物裝入柱中后，會被樹脂吸附