蛋白质思维导图

U329019910

2023-03-16

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蛋白质

生物

专业知识

蛋白质介绍

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思维导图大纲

蛋白质的组成及功能

元素组成：CHONS

N素恒定占蛋白质总量16%

蛋白质含量：蛋白质氮量/16%=蛋白含氮量*6.25*100%

生物学功能

生物催化及调节功能（酶的催化）

生物体的结构功能

运输功能

运动功能

贮藏功能

防御功能和免疫保护

基本单位：氨基酸

蛋白质氨基酸

标准氨基酸/常见氨基酸（20种）

分类

按R基的结构特征分

脂肪族氨基酸

芳香族氨基酸

苯丙氨酸（Phe)，络氨酸(Tyr)，色氨酸(Trp)

都含苯环

杂环氨基酸

按R基的极性分类分类

非极性氨基酸：R基团不带电荷或极性极微弱，具有疏水性

极性中性氨基酸:R基团有极性，但不解离，或微弱解离，有亲水性

丝氨酸等

酸性氨基酸：天冬氨酸（Asp)，谷氨酸（Glu)

碱性氨基酸：组氨酸（His),赖氨酸（Lys),精氨酸（Arg）

按动物体是否需要分

必须氨基酸：机体不能自身合成，必须由食物供给的氨基酸。（甲硫氨酸氨酸赖氨酸缬氨酸/异亮氨酸/亮氨酸/苯丙氨酸苏氨酸）

半必需氨基酸：人体可合成，但幼儿期合成速度不能满足需要

非必需氨基酸：机体可自身合成的氨基酸。

理化性质

两性解离与等电点

两性解离

等电点PI

等电点：某PH值溶液中氨基酸解离阳离子和阴离子的趋势和程度相等（蛋白质所带净电荷为零时的溶液

处于等电点时氨基酸溶解性最小

蛋白质电泳

PH>Pl，蛋白质粒子带负电，在电场中正向移动

PH<Pl,蛋白质粒子带正电荷，在电场中向负极移动

PH=Pl,蛋白质粒子正负电荷相同，不移动沉淀

等电点计算

1.对侧链R基不解离的中性氨基酸：PI=1/2(PK 1+PK2)

2.对有三个可解离基团的氨基酸（酸/碱性氨基酸：取兼性离子两侧基团的PK值的平均值

一般物理性质

紫外吸收特性

含共轭双键的氨基酸有紫外吸收的性质(色，络，苯丙）

最大峰值为280nm

大部分蛋白质在280nm下有紫外吸收特性

溶解性

在水中的溶解度差别很大，但能溶解于稀酸或稀碱，不容易有机溶剂

熔点

氨基酸的熔点极高，一般在200%以上

氨基酸的化学性质

与茚三酮的反应大多数氨基酸生成兰紫色化合物，色深与溶液中氨基浓度成正比

桑格(Sanger)反应氨基酸与2,4-二硝基瓶苯反应，生成黄色的D NP-氨基酸，鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸种类

艾德曼（Edman）反应又称异硫氰酸反应，鉴定多肽或蛋白质的N- 末端氨基酸种类

丹磺酰氯反应鉴定多肽或蛋白质的N-末端氨基酸种类

氨基酸的结构及特点

组成蛋白质的氨基酸为L-a-氨基酸

结构特点

1.每种氨基酸a-碳原子上都直接连接有一个a-氨基，a-羧基，一个H原子及R基

2.已知的天然蛋白质中氨基酸多为L-型。即天然蛋白都是由L-a-氨基酸组成

3.除了甘氨酸（Gly)外，其他所有氨基酸分子中的a-碳原子都为不对称碳原子，都具有旋光性

4.20种天然氨基酸中含有2个羧基的氨基酸是谷氨酸（Glu)和天冬氨酸（Asp);含有巯基氨基酸为半胱氨酸（Cys)

非蛋白质氨基酸

肽

肽的定义

一个氨基酸的a-羧基和另一氨基酸的a-氨基脱水缩合而成的化合物

肽平面

二面角

肽的书写方向

从N向C

几种重要的天然活性肽

肽键

也称酰胺键，一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽键，具有部分双键性质。

分子结构

一级结构

定义：氨基酸在肽链中的排列顺序l

维持蛋白质的主要作用力：肽键和二硫键

空间结构

二级结构

定义

指多肽链主链借助氢键紧密卷曲而形成的周期性螺旋状结构

结构类型

a-螺旋

定义

指多肽链主链借助氢键紧密卷曲而成的周期性螺旋状结构

特征

1.螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54n m,含3.6个氨基酸残基;两个氨基酸之问的距离为0.15nm

2.氢键与主轴平行

3.右手螺旋

b-折叠

定义

也称阝-片层，由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的

特征

1.氢键与主轴垂直

2.有平行和反平行式，反稳定

b-转角

弯曲处的第一个氨基酸残基的-C=0 和第四个残基的-N-H之间形成氢键，形成一个不很稳定的环状结构

无规则卷曲

自由回转，指无规律的松散肽链结构，但仍是紧密有序的稳定结构

主要作用力

氢键

超二级结构与结构域

超二级结构

若干相邻的二级结构单元组成

结构域

多肽链在超二级结构基础上绕曲折叠而成的相对独立的三维实体

三级结构

定义

指多肽链在二级结构的基础上进一步盛旋、折叠，生成特定的空间结构

主要作用力

疏水作用力

疏水作用力，氢键，离子键，范德华力

四级结构

定义

指亚基的种类、数量以及各个亚基在寡聚蛋白质中的空间排布和亚基间的相互作用

主要作用力

次级键（疏水作用力，氢键，范德华力）

次级键，离子键

结构和功能的关系

蛋白质的一级结构决定高级结构

高级结构决定生物功能

分离纯化沉淀性质

蛋白质沉淀定义

蛋白质分子表面的水化层或电荷被破坏时便会从溶液中析出的现象

蛋白质沉淀原理

蛋白质分子表面的水化层或电荷被破坏

蛋白质沉淀方法

盐析沉淀

重金属盐沉淀

生物碱及酸沉淀

有机溶剂沉淀

加热凝固

蛋白质的分离及鉴定方法

利用蛋白质分子大小差异分离

透析与超滤

分子量大的蛋白质先沉淀

密度梯度离心

质量和密度越大的蛋白质沉降速度越快

凝胶过滤层析

大先出

SDS-PAGE凝胶电泳

小先出

利用蛋白质溶解度差异分离

等电点沉淀

盐析和盐溶

盐析：

是指在蛋白质水溶液中加入中性盐，随着盐浓度增大而使蛋白质沉淀出来的现象。

破坏蛋白质的水化层

盐溶：

盐溶指在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸钠、氯化钠等，会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子与水分子的作用，从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大。

有机溶剂沉淀

分辩力比盐析高

利用蛋白质电荷差异分离

电泳

等点聚焦电泳

离子交换层析

利用蛋白质吸附性差异分离

羟基磷灰石层析

疏水层析

蛋白质的变性与复性

蛋白质变性

变性定义：

天然蛋白质在理化因素的影响下，高级结构发生变化，理化性质和生物学功能改变或丧失，但一级结构保持不变，这种现象

变性特性：

溶解度降低，黏度增加

空间结构改变，一级结构不变

肽键未破坏，故其组成和分子量不变

疏水侧链基团暴露在表面

对蛋白酶水解敏感性增加

生物活性丧失

变性因素：

热，紫外线，激烈的搅拌以及强酸和强碱等

蛋白质复性

复性定义：

凡变性未超过限度，在某些物理化学因索的影响下，蛋白质能恢复或部分恢复原来的构象及功能，变性的可逆变化称为复性

复性特点：

蛋白质空间结构重新恢复，生物学活性恢复

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