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1、生物化学 名词解释四 、 名词解释 1 peptide unit 肽单元，是指一个氨基酸的 - 羧基与另一个 氨基酸的 - 氨基脱水生成的酰胺键称为肽键。参与肽键形成的 6 个原子结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与配体的结合能力。如果能促进作用称为正协同效应；反之，则为负协同效应。 4 electrophoresis 电泳，指带电粒子在电场中向带相反电荷一极泳动的现象。 5 salt precipitation 盐析，指将中性盐加入蛋白质溶液中，使蛋白质水化膜脱去，电荷被中和，导致蛋白质在水溶液中的稳定因素去除而沉淀。 6 分子病指蛋白质分子中起关键作用的氨基酸残基缺失或被替代，都会严重影响空
2、间构象乃至生理功能，甚至导致疾病产生。这种蛋白质发生变异所导致的疾病，被称之为分子病。其病因为基因突变所致。 7 primary structure of protein 一级结构，是蛋白质分子中，从 N- 端到 C- 端的氨基酸排列顺序。 8 chromatography 层析 ，是蛋白质分离纯化的重要手段之一，待分离蛋白溶液经过一种固态物质时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小 、 电荷多少及亲和力等，将待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同的速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。 9 protein coagulation 蛋白质凝固作用，指蛋白质经强酸、强碱作用发生变性后，仍能溶解
3、于强酸或强碱溶液中，若将 pH 调至等电点，则变性蛋白立即结成絮状的不溶解物，此絮状物仍能溶解于强酸或强碱溶液中。此絮状物如再加热，可变成坚固的凝块，此不再易溶于强酸、强碱溶液中。此现象称为蛋白质的凝固作用。 10 protein isoelectric point 蛋白质的等电点，指当蛋白质溶液处于某一 pH 时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的 pH 值称为蛋白质的等电点。 11 protein denaturation 蛋白质变性，指在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质的改变和
4、生物活性的丧失，称为蛋白质的变性。一般认为蛋白质的变性主要发生二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构中氨基酸序列的改变。 12 domain 结构域，是三级结构层次上的局部折叠区，指分子量大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为结构域。 五 、问答题 1 生物样品的含氮量能表示其蛋白质含量，为什么？试验中是如何计算的。 答：由于蛋白质是体内的主要含氮物，且平均含氮量为 16% ，因此测定生物样品的含氮量就可以按照下列公式推算出蛋白质的大致含量：每克样品含氮克数 6.25 100= 100g 样品中蛋白质含量 2 简述蛋白质的两性解离？利用此性质分离纯化蛋白质的常用方法有哪
5、些？ 答：蛋白质分子除了两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的 pH 条件下均可解离成带正电荷或负电荷的基团。此种性质称蛋白质的两性解离。根据蛋白质的两性解离性质，可采用电泳法和离子交换层析法分离纯化蛋白质。 3 试比较蛋白质的一、二、三、四级结构及维持其稳定的化学键。 答：蛋白质的一级结构 是蛋白质分子中，从 N- 端到 C- 端的氨基酸排列顺序。 维系蛋白质一级结构中的主要化学键是肽键，有些蛋白质还包括二硫键。 蛋白质的二级结构是指蛋白质某一段肽键的局部空间结构，也就是该肽链主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。蛋白质二级结构包括 - 转角 、 -
6、 螺旋 、 - 折叠和无规卷曲。维持蛋白质二级结构的主要化学键是氢键。 蛋白质三级结构是整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即整条肽链所有原子在三维空间的排列位置。蛋白质三级结构的形成和稳定主要靠次级键：疏水作用 、 离子键 、 氢键和范德华力等。 有些蛋白质分子含有 2 条或多条肽链，才能完整地执行其功能，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分布，并以非共价键相连接，蛋白质分子中各亚基的空间分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。在四级结构中各亚基间的结合力主要是氢键和离子键。 4 举例说明蛋白质变性与沉淀的关系 答：蛋白质
7、变性后，疏水侧链暴露在外，肽链融汇相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出，这一现象称为蛋白质沉淀。使蛋白质沉淀的方法有盐析法、丙酮沉淀、免疫沉淀法等。蛋白质的变性是在某些理化因素作用下，使蛋白质严密的空间构象破坏，即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致理化性质改变、生物学活性丧失，并不涉及蛋白质的一级结构的改变。需要注意变性与沉淀的区别。沉淀的蛋白质不一定变性。例如，硫酸铵沉淀蛋白质；反之，变性的蛋白质易于沉淀，但不一定沉淀。例如，将牛奶煮沸，牛奶中的酪蛋白变性了，但并没有沉淀出来。 5 什么是分子伴侣，其作用是什么？ 答：分子伴侣是细胞内一类可识别肽链的非天然构象、促进各功能域和整体蛋白正
8、确折叠的保守蛋白质。其作用是：蛋白质在细胞内合成时，还未折叠的肽段有许多疏水基团暴露在外，具有分子内或分子间聚集的倾向，致使蛋白质不能形成正确构象，分子伴侣可逆的与未折叠肽段的疏水部分结合后随后分开，此重复进行可防止错误的聚集发生，使肽链正确折叠。分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。此外，分子伴侣对蛋白质分子中二硫键的正确形成也起到重要作用。 6 常用的分离纯化蛋白质的方法有那几种？各自的作用原理是什么？ 答：分离 、纯化蛋白质是研究单个蛋白质结构与功能的先决条件。通常利用其特殊的理化性质，采用透析、盐析、电泳、层析及超速离心等不损伤蛋白质空间构象的物理方法等，以满
9、足研究蛋白质结构和功能的需要。盐析的原理是破坏了蛋白质的稳定因素水化膜和电荷层，使蛋白质沉淀。透析可以使大分子蛋白质和小分子化合物分开，主要依据分子量不同进行分离。电泳原理是蛋白质在高于或低于其 pI 的溶液中是带电的，在电场中能向电场的一极移动。与蛋白质所带电荷、分子量等有关。 层析 原理是 利用待分离蛋白溶液经过一种固态物质时，根据溶液中待分离的蛋白质颗粒大小 、 电荷多少及亲和力等，将待分离的蛋白质组分在两相中反复分配，并以不同的速度流经固定相而达到分离蛋白质的目的。 分子筛又称凝胶过滤，是层析的一种，层析柱内填满带有小孔的颗粒，一般由葡聚糖制成。蛋白质溶液加于顶部，任其往下渗漏，小分子
10、蛋白质进入孔内，因而在柱中滞留时间较长，大分子蛋白质不能进入孔内而径直流出，因而不同大小的蛋白质得以分离。超速离心利用的是蛋白质在离心场中沉降系数不同而达到分离的目的。 7 举例说明蛋白质一级结构、空间结构与功能之间的关系。 答 ： 蛋白质一级结构是空间构象的基础，空间构象遭到破坏，但是一级结构未破坏，就有可能回复原来的构象，功能仍存在。 一级结构相似的多肽或蛋白质，空间构象与功能也相似。 氨基酸序列提供重要的生物进化信息蛋白质分子中起关键作用的氨基酸残基缺失或替代，都会影响空间构象乃至生理功能，甚至导致疾病发生。例如：在牛胰核糖核酸酶中加入巯基乙醇和尿素，其空间构象遭到破坏，功能丧失，但是透
11、析去除巯基乙醇和尿素，牛胰核糖核酸酶活性恢复。体内蛋白质所具有的特定的空间构象都与发挥特殊的生理功能有密切的联系，即蛋白质构象是其功能的基础，构象发生改变，功能活性也随之改变。例如：肌红蛋白与血红蛋白都是含有血红素辅基的蛋白质，肌红蛋白由一条多肽链组成，氧解离曲线为 S 状曲线，血红蛋白具有四个亚基组成的四级结构，氧解离曲线呈直角双曲线，各亚基与氧的结合具有协同效应，所以有高效的运输氧的能力。 8 血清蛋白在电泳时为什么能向阳极泳动？ 答：蛋白质是由氨基酸组成的，因此蛋白质分子中含有游离的氨基和羧基，同时许多氨基酸残基的侧链基团上仍有可解离的基团，因此蛋白质分子具有两性解离和等电点性质，即在不
12、同的 pH 值时，可带正电荷，负电荷或不带电荷，而生物体内多数蛋白质的等电点在 5 左右，在生理条件下多带负电荷，所以电泳时向相反的阳极泳动。 9 简述蛋白质的元素组成特点、分子组成、结构特点和理化性质。 答：元素组成特点：主要有 C 、 H 、 O 、 N 和 S 。有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁、铜、锌、锰、钴、钼，个别蛋白质还含有碘 。各种蛋白质的含氮量很接近，平均为 16 。 测定生物样品的含氮量就可按下式推算出蛋白质大致含量： 100 克 样品中蛋白质的含量 ( g % )= 每克样品含氮克数 6.25 100分子组成：蛋白质的基本组成单位是 20 种编码氨基酸，除甘氨酸外，均为
13、L- - 氨基酸，在 - 碳原子上连有一个氨基，一个羧基，一个氢原子和一个侧链。每个氨基酸的侧链各不相同， 根据其侧链的结构和理化性质可以分为 ： 非极性脂肪族氨基酸、极性中性氨基酸、芳香族氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸。结构特点：一级结构：氨基酸的排列顺序。二级结构：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该肽链主链骨架原子的相对空间位置。 肽单元：参与肽键的 6 个原子 C a 1 、 C 、 O 、 N 、 H 、 C a 2 位于同一平面， C a 1 和 C a 2 在平面上所处的位置为反式 (trans) 构型，此同一平面上的 6 个原子构成了所谓的肽单元 。它是形成二级结构的
14、结构基础。模体：在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，被称为模体。三级结构：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。结构域是三级结构层次上的局部折叠区。理化性质：1. 两性解离及等电点：蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外，氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液 pH 条件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。蛋白质是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度。蛋白质的等电点 (pI) ：当蛋白质溶液处于某一 pH 时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的
15、 pH 称为蛋白质的等电点。 2. 蛋白质具有胶体性质：两个稳定因素：表面电荷、水化膜 3. 蛋白质的变性、沉淀和凝固 蛋白质的变性：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。 若蛋白质变性程度较轻，去除变性因素后，蛋白质仍可恢复或部分恢复其原有的构象和功能，称为复性。 蛋白质沉淀：在一定条件下，蛋白疏水侧链暴露在外，肽链融会相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出。变性的蛋白质易于沉淀，沉淀的蛋白质不一定变性 蛋白质的凝固作用：蛋白质经强酸、强碱作用发生变性后，若将 PH 调至等电点，则变性蛋白质立即结成絮状的不溶解物，此絮状物仍可溶解于强酸强碱中。如再加热则絮状物可变成比较坚固的凝块，此凝块不易再溶于强酸和强碱中，这种现象称为蛋白质的凝固作用。 4. 紫外吸收：蛋白质含有色氨酸、酪氨酸，最大吸收峰在 280 nm 处。蛋白质的 OD 280 与其浓度呈正比关系，因此可作蛋白质定量测定。 5. 蛋白质的呈色反应 茚三酮反应：蛋白质经水解后产生的氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在 570 nm 处。 双缩脲反应：蛋白质和多肽分子中肽键在稀碱溶液中与硫酸铜共热，呈现紫色或红色，此反应称为双缩脲反应。氨基酸不出现此反应，双缩脲反应可用来检测蛋白质水解程度。
