生物化學(xué)BIOCHEMISTRY

1、生物化學(xué)BIOCHEMISTRY緒論P(yáng)rolegomenaWhat is BIOCHEMISTRY?CHEMISTRY：the branch of science which deals with the identification of the substances of which matter is composed, the investigation of their properties and the ways in which they interact, combine, and change, and the use of these processes to form

2、new substancesBiochemistry: the branch of science concerned with the chemical and physic-chemical processes which occur within living organisms Including:The chemistry of the components in living organisms (static biochemistry)The principles for the chemical changes in living organisms (dynamic bioc

3、hemistry)The chemistry of metabolism and cell functions (functional biochemistry)生物化學(xué)的主要分支：按化學(xué)的研究范疇劃分：生物無(wú)機(jī)化學(xué)（bioinorganic chemistry），生物有機(jī)化學(xué)（bioorganic chemistry），生物物理化學(xué)（biophysical chemistry）按生物學(xué)的研究領(lǐng)域劃分：動(dòng)物生物化學(xué)（animal biochemistry），植物生物化學(xué)（plant biochemistry），微生物生物化學(xué)（microbe biochemistry）按研究對(duì)象劃分：蛋白質(zhì)化學(xué)

4、（protein chemistry），核酸化學(xué)（nucleate chemistry）按與生產(chǎn)、生活關(guān)系劃分：生理生化（physiological biochemistry），工業(yè)生化（industrial biochemistry），農(nóng)業(yè)生化（agricultural biochemistry），醫(yī)藥生化（medicinal biochemistry）生物化學(xué)的使命：揭示生命現(xiàn)象的本質(zhì)，促進(jìn)生命科學(xué)發(fā)展；改善人類(lèi)健康水平和生活質(zhì)量；促進(jìn)物種的改良和優(yōu)化；帶動(dòng)工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展和變革分子生物學(xué)Molecular biology：什么是分子生物學(xué)：在分子水平上研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能，從而闡明生

5、命現(xiàn)象本質(zhì)的科學(xué)主要研究領(lǐng)域：蛋白質(zhì)體系，蛋白質(zhì)-核酸體系，蛋白質(zhì)-脂質(zhì)體系分子生物學(xué)的三個(gè)支柱學(xué)科：生物化學(xué)，遺傳學(xué)，微生物學(xué)分子生物學(xué)的地位：由學(xué)科分支成長(zhǎng)為主流前沿，殊途同歸的集大成者，生物學(xué)科走向統(tǒng)一的前驅(qū)古代生物化學(xué)（在化學(xué)中萌芽）：19世紀(jì)以前：A.L. Lavoisier, “呼吸作用的本質(zhì)和燃燒是一樣的”；C.W. Scheele, 多種生化物質(zhì)的分離；J.von.Liebig, 新陳代謝（stoff wechsel)；Hoppe Seyler, 1877年，提出“biochemie”近代生物化學(xué)（由靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)）：19世紀(jì)中葉20世紀(jì)50年代，相關(guān)學(xué)科的蓬勃發(fā)展：1804，J

6、ohn Dalton 提出原子論；1859，Port Darwin 進(jìn)化論；1865，Gregor Mendel 遺傳定律；1869，D.L.Mendelyeev 元素周期律生物化學(xué)的發(fā)展：1848, Helmhoitz & Bernard， 肝臟的生糖功能；1869，J.F. Michel 分離“核素”（核酸）；1897，Bucher ，酵母榨出液可使蔗糖發(fā)酵生成乙醇；1902，D.A. Leeven，從核酸中分離胞嘧啶；1904，Knoop ，脂肪酸的b-氧化；1907，E.H. Fischer ，蛋白質(zhì)的降解與合成；1912，F(xiàn).G. Hopkins， 確立維生素概念，形成劍橋生物化學(xué)學(xué)

7、派；1921，F(xiàn).G.班廷 和C.H.貝斯特，分離純胰島素；1926，J.B. Sumner 分離脲酶，并證明其是蛋白質(zhì)；1929，Lohmann & Fiske ，ATP的能量功能；1931，Warburg 制得呼吸酶并研究其生物氧化作用；1937，Krebs，三羧酸循環(huán)的假說(shuō)；1950，L.C. Pauling，蛋白質(zhì)構(gòu)象（a-helix）；1953，Watson & Crick DNA的雙螺旋模型現(xiàn)代生物化學(xué)階段（分子生物學(xué)時(shí)代）：20世紀(jì)中葉至今，技術(shù)的進(jìn)步使生物學(xué)走向新的時(shí)代：1933，Ernst Ruska，電子顯微鏡，1935，G.C. 海韋希，同位素技術(shù)，1940s，遺傳學(xué)開(kāi)始

8、向分子水平邁進(jìn)，1930s1940s，計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的巨大進(jìn)步生物學(xué)各分支向分子水平進(jìn)軍并走向融合：A. L. Hodgkin, 神經(jīng)興奮和傳導(dǎo)的離子學(xué)說(shuō)；1953，F(xiàn). Sanger，胰島素序列測(cè)定；1954，S. Benzer，噬菌體基因精細(xì)結(jié)構(gòu)分析；1954，M. Calvin，光合作用的CO2固定， Calvin循環(huán)；1956，E.W. 薩瑟蘭，cAMP，第二信使；1956，F(xiàn).H.C. Crick， 中心法則；1962，M. W. Nirenberg，遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)；1965，鄒承魯、刑其毅等，人工合成牛胰島素；1970，H.O. Smith，限制性?xún)?nèi)切酶 ；1970，梁棟材等

9、，精度0.25nm的胰島素結(jié)構(gòu)（1974，達(dá)0.18nm）；1975， F. Sanger，建立DNA序列分析方法；1980，A. Keluger，DNA與組蛋白的結(jié)構(gòu)基因工程和基因技術(shù)的興起：P. Berg，DNA體外重組；1973，S.N. Cohen，外源基因在大腸桿菌的表達(dá)；1975，美國(guó)Asiomar國(guó)際會(huì)議，制定第一個(gè)基因安全準(zhǔn)則；1977，H.W. Boyer等，第一個(gè)基因工程產(chǎn)品生長(zhǎng)激素釋放抑制激素（somatostatin）；1983，l噬菌體DNA全序列；1985，Mulis，聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)（PCR)；1987，轉(zhuǎn)基因植物：熒光素轉(zhuǎn)入煙草；1990，Anderson &

10、 Cular 第一例基因治療成功；1997，第一只成年動(dòng)物體細(xì)胞克隆的綿羊Dolly；2000，人類(lèi)基因組計(jì)劃（HGP）公布第一張草圖生物化學(xué)的一些基本問(wèn)題什么是生命：我們所處在的地球充滿(mǎn)著無(wú)數(shù)的生物，從最簡(jiǎn)單的病毒、類(lèi)病毒到菌藻樹(shù)草，從魚(yú)蟲(chóng)鳥(niǎo)獸到最復(fù)雜的人類(lèi)，處處都可以發(fā)現(xiàn)它們的蹤跡，覺(jué)察到生命的活動(dòng)。地球上的生物形形色色，千姿百態(tài)。不同的生物，其形態(tài)、生理特征和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力各不相同，都經(jīng)歷著生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老、死亡的變化，都具有繁殖后代的能力。生命的特征：新陳代謝、生長(zhǎng)發(fā)育、繁衍后代、遺傳變異、環(huán)境應(yīng)激性、自主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)化演變；結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、組織性和有序性、物質(zhì)能量交換、生長(zhǎng)發(fā)育、遺傳變異、

11、環(huán)境應(yīng)激性、進(jìn)化演變生命的定義：“生命是蛋白體的存在方式，這個(gè)存在方式的基本因素在于和它周?chē)耐獠孔匀唤绲牟粩嗟匦玛惔x，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果便是蛋白質(zhì)的分解。”恩格斯“生命是開(kāi)放的非平衡系統(tǒng)中發(fā)生的一系列過(guò)程”鮑爾“非平衡態(tài)是通過(guò)熵從生物體流向周?chē)橘|(zhì)來(lái)維持的”（耗散結(jié)構(gòu)）薛定鄂生命是高度有序的，開(kāi)放的，具有耗散特征的，遠(yuǎn)離平衡態(tài)的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，其基本框架為：DNA-RNA-蛋白質(zhì) 不斷更新的自組織屬性 具有多級(jí)超循環(huán)結(jié)構(gòu) 在生命系統(tǒng)混沌與吸引子作用下不斷朝更高層次邁進(jìn)生命的化學(xué)基礎(chǔ)：全世界250余萬(wàn)種生物，無(wú)論是形態(tài)結(jié)構(gòu)還是生理過(guò)程都千姿百態(tài)，迥然不同，但他們卻有著相

12、似的化學(xué)基礎(chǔ)。從分子到細(xì)胞（圖）生命的化學(xué)組成： 水：65%-75% 蛋白質(zhì)：10%-15% 脂質(zhì)：3%-7% 糖類(lèi)：2%-4% 核酸：3%-5%其他有機(jī)物：1% 無(wú)機(jī)物：2%-3%構(gòu)成生命的化學(xué)元素：組成生命體的物質(zhì)是極其復(fù)雜的。但在地球上存在的92種天然元素中，只有28種元素在生物體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)。第一類(lèi)元素：包括C、H、O和N四種元素，是組成生命體最基本的元素。這四種元素約占了生物體總質(zhì)量的99%以上。第二類(lèi)元素：包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。這類(lèi)元素也是組成生命體的基本元素。第三類(lèi)元素：包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。是生物體內(nèi)存在的主要少量元素。第四類(lèi)元素：包括Al、As、Be

13、、Br、Cr、F、I、Mo、Se、Si等。重要的有機(jī)化學(xué)概念：什么是有機(jī)物：有機(jī)物原義是“有生機(jī)的物質(zhì)”，即來(lái)自于生命體的物質(zhì)。“有機(jī)”、“無(wú)機(jī)”并無(wú)絕對(duì)界限。從目前來(lái)看，有機(jī)化學(xué)主要研究是以C、H元素共價(jià)結(jié)合體為骨架的“有機(jī)化合物”的結(jié)構(gòu)、特性以及相互之間的轉(zhuǎn)化和反應(yīng)C 原子是構(gòu)成有機(jī)分子的重要元素，它能形成四個(gè)穩(wěn)定共價(jià)鍵，是有機(jī)分子的骨架；H 原子做為最小的原子，具有形成穩(wěn)定共價(jià)鍵以及離子鍵、氫鍵的能力；所有有機(jī)化合物均包含C、H元素構(gòu)成的分子骨架一般情況下，C原子的四跟共價(jià)鍵是對(duì)稱(chēng)的，形成四棱錐結(jié)構(gòu)。對(duì)C-C單鍵連接的分子我們一般接受這一假設(shè)； C原子可繞單鍵自由旋轉(zhuǎn)； C=C雙鍵或三鍵

14、具有剛性，因此C原子與其他相連原子處于同一平面，不能旋轉(zhuǎn)。三種常用的有機(jī)分子結(jié)構(gòu)：Fisher，Ball-and-stick，Space filling (圖)重要的有機(jī)官能團(tuán)：所謂官能團(tuán)，是指有機(jī)化合物中區(qū)別于共同碳骨架的結(jié)構(gòu)部分。一般有機(jī)分子的化學(xué)性質(zhì)主要取決于官能團(tuán)。復(fù)雜的有機(jī)分子通常有多個(gè)官能團(tuán)。甲基，乙基，苯基，羥基，醛基，酮基，羧基，酯，醚，酐，乙酰磷酸，磷酸酐，氨基，酰氨基，胍基，咪唑基，巰基，二硫鍵，硫酯有機(jī)分子的構(gòu)型構(gòu)象：不對(duì)稱(chēng)碳原子：當(dāng)一個(gè)C原子上連接的4個(gè)基團(tuán)各不相同時(shí)，該C原子即不對(duì)稱(chēng)C原子，因不對(duì)稱(chēng)C原子上基團(tuán)連接方式的不同，而產(chǎn)生有機(jī)分子的不同構(gòu)型和手性現(xiàn)象。構(gòu)型：

15、指有機(jī)分子內(nèi)部基團(tuán)的共價(jià)連接方式的差異。改變構(gòu)型必須斷裂共價(jià)鍵。構(gòu)象：由于各基團(tuán)繞C原子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的有機(jī)分子內(nèi)各原子的空間排布的差異，不涉及共價(jià)鍵的斷裂R、S構(gòu)型命名系統(tǒng)，D、L構(gòu)型命名系統(tǒng)生物化學(xué)反應(yīng)的基本原則：1，共價(jià)鍵是通過(guò)兩個(gè)原子共用外層電子而形成的：原子有通過(guò)獲得、失去或共享電子的方式，達(dá)到“滿(mǎn)電子狀態(tài)”的傾向；如果形成共價(jià)鍵的原子“電負(fù)性”相近，那么形成的共價(jià)鍵是 非極性的，否則就是“極性的”；共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，可用“鍵能”來(lái)衡量，所謂“鍵能”就是斷裂該鍵所需的能量，或者該鍵形成時(shí)所釋放的能量。2， 多數(shù)生化反應(yīng)是通過(guò)“親核基團(tuán)”攻擊“親電基團(tuán)”來(lái)實(shí)現(xiàn)的：“親核基團(tuán)”指那些含有多余電子

16、，傾向于通過(guò)提供共享電子而形成共價(jià)鍵的官能團(tuán)或原子，含O、N、S的基團(tuán)是生化中常見(jiàn)的“親核基團(tuán)”；“親電基團(tuán)”指有空的電子軌道，傾向于通過(guò)捕獲電子而形成共價(jià)鍵的官能團(tuán)或原子，H+和金屬陽(yáng)離子是生化中常見(jiàn)的“親電基團(tuán)”；C原子可同時(shí)表現(xiàn)為C+、C-（取決于所連接的基團(tuán)）。重要的生物化學(xué)反應(yīng)形式：氧化-還原（oxidation-reduction reaction）；取代反應(yīng)（substitution reaction)；異構(gòu)化反應(yīng) （isomerization reaction）；縮合反應(yīng)（condensation reaction）中的脫水反應(yīng)（dehydration reaction）；裂解

17、反應(yīng)（lytic reaction）中的水解反應(yīng)（hydrolytic reaction）。（圖）電負(fù)性，鍵能，化學(xué)反應(yīng)鍵的斷裂有均裂和異裂，細(xì)胞內(nèi)常見(jiàn)的親核基團(tuán)（含電負(fù)性較強(qiáng)的原子，具有孤對(duì)電子），SN1反應(yīng)和SN2反應(yīng)，異構(gòu)化反應(yīng)，氨基酸的脫水反應(yīng)和二肽的水解反應(yīng)。生物分子間的其他非共價(jià)的相互作用力：氫鍵：兩個(gè)電負(fù)性原子（O，N）分享一個(gè)H原子和形成；離子鍵：不同電荷的基團(tuán)之間的相互吸引；疏水力：非極性基團(tuán)相互聚集而排斥水分子或極性分子產(chǎn)生；范德華氏力：當(dāng)兩原子相互臨近時(shí)產(chǎn)生。蛋白質(zhì)Proteins（I）Amino Acids and Proteins蛋 白 質(zhì) 概 述The overvi

18、ew for proteinsprotein, any of a class of nitrogenous organic compounds which have large molecules composed of one or more long chains of amino acids and are an essential part of all living organisms,especially as structural components of body tissues such as muscle, hair, collagen, etc., and as enz

19、ymes and antibodies ：Carbon 50；Hydrogen 7；Oxygen 23；Nitrogen 16%；Sulphur 03；Other Trace（微量）The content of Nitrogen in proteins is mostly 16%，Content of protein（g%）=the content of Nitrogen in the biological simples per gram 6.25Proteins are macromolecules with huge Molecular Weight （6,000-1,000,000）T

20、he Molecular Weight of a protein due to the amino acid constitute in it.The quantity of amino-acids residue in a protein without prosthetic group could be reckoned by divided its molecular weight by 110.The average molecular weight(MW) of amino-acids is 138，but most of amino-acids in proteins are sm

21、all, they have an average MW at 128，then, take of the MW of water,18, when they dehydrated to form protein. So we got the MW of amino-acids residue in protein is 110蛋白質(zhì)的分類(lèi)：1，簡(jiǎn)單蛋白（Simple protein）:除氨基酸以外不含其他成分的蛋白質(zhì)：清蛋白（albumin）：溶于水、稀酸或稀堿；為飽和硫酸銨沉淀；e.g. 血清清蛋白、乳清清蛋白球蛋白（globulin）為半飽和硫酸銨沉淀。（優(yōu)球蛋白（euglobulin）

22、，不溶于水，溶于稀鹽溶液；擬球蛋白（pseuglobulin），溶于水。）e.g.血清球蛋白、肌球蛋白、種子球蛋白谷蛋白（glutelin）：不溶于水、醇、中性鹽；易溶于稀酸或稀堿。 e.g. 米谷蛋白、面谷蛋白醇溶谷蛋白（prolamine）不溶于水無(wú)水乙醇，溶于70-80%的乙醇，含脯氨酸和酰胺較多。 e.g. 玉米醇溶蛋白、麥醇溶蛋白組蛋白（histone）溶于水和稀酸，為氨水沉淀。分子含堿性氨基酸較多。 e.g. 小牛胸腺組蛋白精蛋白（protamine）溶于水和稀酸，不溶于氨水。含堿性氨基酸特別多。 e.g. 魚(yú)精蛋白、蛙精蛋白硬蛋白（scleroprotein）不溶于水、鹽、稀酸或

23、稀堿。 e.g. 角蛋白、膠原、彈性蛋白,2，結(jié)合蛋白（conjugated protein）:除由氨基酸組成蛋白質(zhì)部分外，還含有非蛋白成分，這些非蛋白成分，有時(shí)稱(chēng)輔基（prosthetic group）或配基（ligand）：核蛋白（nucleprotein）輔基為核酸。 e.g. 脫氧核糖核蛋白、核糖體脂蛋白（lipoprotein）與脂質(zhì)結(jié)合的蛋白， e.g. b1-脂蛋白，卵黃球蛋白糖蛋白（glycoprotein）含單糖或多糖的蛋白質(zhì)， e.g. 卵清蛋白、g-球蛋白（抗體）、血型蛋白磷蛋白（phosphoprotein）輔基為磷酸基的蛋白質(zhì)。 e.g. 酪蛋白，胃蛋白酶卟啉蛋白（p

24、orphyrin protein）輔基含卟啉環(huán)的蛋白質(zhì)， e.g. 血紅蛋白、細(xì)胞色素C，葉綠蛋白，血藍(lán)蛋白黃素蛋白（flavoprotein）輔基為黃素腺嘌呤二核苷酸。 e.g. 琥珀酸脫氫酶、D-氨基酸氧化酶金屬蛋白（metalloprotein）與金屬直接結(jié)合的蛋白質(zhì)， e.g. 鐵蛋白，乙醇脫氫酶，黃嘌呤氧化酶3， 根據(jù)蛋白質(zhì)的分子外形分類(lèi)：球狀蛋白質(zhì)（globular proteins），纖維狀蛋白質(zhì)（fibrous proteins）4， 根據(jù)蛋白質(zhì)功能分類(lèi)：結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)（structural proteins），酶蛋白（enzymes），運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)（transport protei

25、ns），運(yùn)動(dòng)蛋白質(zhì)（kinesis proteins），貯藏蛋白質(zhì)（storage proteins），防御蛋白質(zhì)（defensive proteins）The brief review of Proteins function：Structural materials （結(jié)構(gòu)物質(zhì)）Metabolic Catalysis （代謝作用催化）Storages of Nutritions （營(yíng)養(yǎng)貯藏）Transport between organisms and its environment（運(yùn)輸）Motility functions for organisms and cells（運(yùn)動(dòng)）Meta

26、bolic regulation（調(diào)節(jié)）Biological Defense: immune （免疫）Signal transduction and response（轉(zhuǎn)導(dǎo)應(yīng)答膜 ）Record, Transcription and express the genetic information, control the growth of organisms蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位-氨基酸：蛋白質(zhì)的水解：酸水解：常用6 mol/L的鹽酸或4 mol/L的硫酸在105-110條件下進(jìn)行水解，反應(yīng)時(shí)間約20小時(shí)。優(yōu)點(diǎn)是不容易引起水解產(chǎn)物的消旋化。缺點(diǎn)是色氨酸被沸酸完全破壞；含有羥基的氨基酸如絲氨酸或

27、蘇氨酸有一小部分被分解；天冬酰胺和谷氨酰胺側(cè)鏈的酰胺基被水解成了羧基。堿水解：一般用5 mol/L氫氧化鈉煮沸10-20小時(shí)。由于水解過(guò)程中許多氨基酸都受到不同程度的破壞，產(chǎn)率不高。部分的水解產(chǎn)物發(fā)生消旋化。該法的優(yōu)點(diǎn)是色氨酸在水解中不受破壞。酶水解：目前用于蛋白質(zhì)肽鏈斷裂的蛋白水解酶（proteolytic enzyme）或稱(chēng)蛋白酶（proteinase）已有十多種。應(yīng)用酶水解多肽不會(huì)破壞氨基酸，也不會(huì)發(fā)生消旋化。水解的產(chǎn)物為較小的肽段。最常見(jiàn)的蛋白水解酶有：胰蛋白酶（trypsin），胃蛋白酶（pepsin）、糜蛋白酶（chymotrypsin）、木瓜蛋白酶（papain）氨基酸（amin

28、o acids, Aa）的結(jié)構(gòu)通式：生物體中發(fā)現(xiàn)的氨基酸達(dá)180余種，但組成蛋白質(zhì)的基本氨基酸一共只有20種n 甘氨酸（glycine） 氨基乙酸 Gly Gn 丙氨酸（alanine） a-氨基丙酸 Ala An 纈氨酸（valine） a-氨基異戊酸 Val Vn 亮氨酸（leucine） a-氨基異己酸 Leu Ln 異亮氨酸（isoleucine） a-氨基-b-甲基戊酸 Ile In 絲氨酸（serine） a-氨基-b-羥基丙酸 Ser Sn 蘇氨酸（threonine） a-氨基-b-羥基丁酸 Thr Tn 半胱氨酸（cysteine） a-氨基-b-巰基丙酸 Cys Cn 甲硫

29、氨酸（methionine） a-氨基-g-巰基丁酸 Met Mn 天冬酰胺（asparagine） a-氨基丁二酸- b-酰胺 Asn Nn 谷氨酰胺（Glutamine） a-氨基戊二酸- g-酰胺 Gln Qn 天冬氨酸（aspartic acid） a-氨基丁二酸 Asp Dn 谷氨酸（glutamic acid ） a-氨基戊二酸 Glu En 賴(lài)氨酸（lysine） a,e-二氨基己酸 Lys Kn 精氨酸（arginine） a-氨基-d-胍基戊酸 Arg Rn 苯丙氨酸（phenylalanine） a-氨基-b-苯基丙酸 Phe Fn 酪氨酸（tyrosine） a-氨基-b

30、-對(duì)羥苯基丙酸 Tyr Yn 色氨酸（tryptophan） a-氨基-b-吲哚基丙酸 Trp Wn 組氨酸（histidine） a-氨基-b-咪唑基丙酸 His Hn 脯氨酸（proline） b-吡咯烷基-a-羧酸 Pro P除脯氨酸外，基本氨基酸的共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：與羧基相鄰的a-C原子上都有氨基，稱(chēng)a-氨基酸。除甘氨酸外，基本氨基酸的a-碳原子都是手性碳原子，因此都具有旋光性。構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本氨基酸， a-碳原子都屬L-構(gòu)型。氨基酸的分類(lèi)：1，根據(jù)側(cè)鏈R基的化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為脂肪族、芳香族、雜環(huán)族和雜環(huán)亞族。脂肪族氨基酸：一氨基一羧基中性Aa：Gly、Ala、Val、Leu、Ile，含羥基

31、的Aa：Ser、Thr，含硫的Aa：Cys、Met，含酰胺基的Aa：Asn、Gln，一氨基二羧基的Aa：Asp、Glu，二氨基一羧基的Aa：Lys、Arg。芳香族氨基酸：Phe、Tyr雜環(huán)族氨基酸：Trp、His雜環(huán)亞氨基酸：Pro2，按側(cè)鏈R基的極性性質(zhì)分類(lèi)：非極性R基Aa：Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Met、Pro不帶電荷的極性R基Aa：Ser、Thr、Tyr、Asn、Gln、Cys、Gly帶正電荷的極性R基Aa：Lys、Arg、His帶負(fù)電荷的極性R基Aa：Glu、Aspn 必需氨基酸：Ile、Met、Val、Leu、Trp、Phe、Thr、Lys，（攜一兩本甲色書(shū)來(lái)

32、）其他不常見(jiàn)氨基酸：蛋白質(zhì)氨基酸：不常見(jiàn)Aa通常由常見(jiàn)Aa衍生：4-羥脯氨酸：膠原；5-羥賴(lài)氨酸：膠原；6-N-甲基賴(lài)氨酸：肌球蛋白；g-羧基谷氨酸：凝血酶原；鎖鏈素：彈性蛋白；微生物和昆蟲(chóng)的蛋白質(zhì)常含有D-氨基酸非蛋白質(zhì)氨基酸：b-丙氨酸（b-Ala）；g-氨基丁酸；L-瓜氨酸（L-Cit）；L-鳥(niǎo)氨酸（L-Orn）怎樣記憶氨基酸的分類(lèi)：記少不記多，記簡(jiǎn)不記繁，口訣：甘丙絲半蘇纈蛋；亮和異亮中性完；酸性谷氨天門(mén)冬；精氨賴(lài)氨皆是堿；芳香族里酪苯丙；組氨色脯有雜環(huán)。氨基酸的理化性質(zhì)：一般物理性質(zhì)：無(wú)色晶體，熔點(diǎn)高（200C），有味（不同），能溶于水，不溶于有機(jī)溶劑旋光性：除甘氨酸外，都具有旋光性

33、。光吸收：可見(jiàn)光區(qū)域沒(méi)有光吸收。遠(yuǎn)紫外（l200nm）都有光吸收。近紫外（220-300nm）只有Tyr、Phe、Trp有光吸收兩性性質(zhì)與等電點(diǎn)：氨基酸的兩性電離：在水等極性介質(zhì)中，Aa的偶極離子在水中：既起酸（質(zhì)子供體）的作用。又起堿（質(zhì)子受體）的作用。按Lowry的酸堿質(zhì)子理論，酸是質(zhì)子供體，堿是質(zhì)子受體等電點(diǎn)和等點(diǎn)狀態(tài)：Aa的帶電狀態(tài)與溶液的pH值有關(guān)，當(dāng)Aa所帶的正電荷和負(fù)電荷相等即凈電荷為0的兼性離子狀態(tài)：稱(chēng)等電狀態(tài)。使Aa處于等電狀態(tài)的pH稱(chēng)為氨基酸的等電點(diǎn)中性Aa的等電點(diǎn)：對(duì)于側(cè)鏈基團(tuán)不解離的氨基酸有：pI = (pK1+pK2)/2酸性Aa的等電點(diǎn)：An acidic amin

34、o acid pI=(pK1+pKR)/2堿性Aa的等電點(diǎn)：A basic amino acid pI=(pKR+pK2)/2氨基酸的滴定：一般情況下氨基酸不能被滴定：等當(dāng)點(diǎn)pH或過(guò)高（12-13），或過(guò)低（1-2），沒(méi)有適當(dāng)?shù)闹甘緞┛杀贿x用。氨基酸的甲醛滴定法：向AA溶液中加入過(guò)量的甲醛，用標(biāo)準(zhǔn)NaOH滴定時(shí)， 由于甲醛與Aa中的-NH2作用形成-NH.CH2OH -N (CH2OH)2等羥甲基衍生物而降低了氨基的堿性，相對(duì)地增強(qiáng)了-NH3+的酸性解離，使Pk2減少了2-3個(gè)pH單位，NaOH滴定的曲線A向pH低的方向轉(zhuǎn)移，滴定終點(diǎn)也移動(dòng)pH9附近。原因：甲醛與H2N-CH2-COO-結(jié)合,

35、有效地減低了后者的濃度,所以對(duì)于加入任何量的堿, H2N-CH2-COO- / +H3N-CH2-COO- 的比值總要比不存在甲醛的情況下小得多。加入甲醛的甘氨酸溶液用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定時(shí)，滴定曲線B并不發(fā)生改變。 氨基酸的常見(jiàn)化學(xué)反應(yīng)：1， a-氨基的反應(yīng)：（1）亞硝酸反應(yīng) ：范圍：可用于Aa定量和蛋白質(zhì)水解程度的測(cè)定（Van slyke法）。注意：生成的氮?dú)庵挥幸话雭?lái)自于Aa，氨基酸也可反應(yīng)，速度較慢 （2）與酰化試劑的反應(yīng) ：Aa酰氯，酸酐Aa被?；?。丹磺酰氯用于多肽鏈末端a的標(biāo)記和微量a的定量測(cè)量 （3） 烴基化反應(yīng)：Aa的氨基的一個(gè)氫原子可被烴基（包括環(huán)烴及其衍生物）取代與2，4二硝基

36、氟苯（DNFB，F(xiàn)DNB）反應(yīng) ，最早Sanger用來(lái)鑒定多肽或蛋白質(zhì)的氨基末端的Aa與苯異硫氰酸酯（PITC）的反應(yīng)， Edman用于鑒定多肽或蛋白質(zhì)的N末端Aa 在多肽和蛋白質(zhì)的Aa順序分析方面占有重要地位（ Edman降解法 ）（4） 形成西佛堿反應(yīng) ：Aa的-NH2能與醛類(lèi)化合物反應(yīng)生成弱堿，即西佛堿（schiff s base） 。前述甲醛滴定也屬于西佛堿反應(yīng)（5） 脫氨基反應(yīng)：Aa在生物體內(nèi)經(jīng)Aa氧化酶催化即脫去-NH2而轉(zhuǎn)變成酮酸2， -COOH參加的反應(yīng)：（1）成鹽和成酯反應(yīng) Aa + 堿鹽 ：Aa + NaOH 氨基酸鈉鹽(重金屬鹽不溶于水) Aa-COOH + 醇 酯： A

37、a+ EtOH 氨基酸乙酯的鹽酸鹽（該反應(yīng)以干燥的HCL氣體為催化劑，二氯亞砜做干燥劑） （Aa酯是制備Aa的酰氨or酰肼的中間物 ）（2）當(dāng)Aa的COOH變成甲酯，乙酯或鈉鹽后，COOH的化學(xué)反應(yīng)性能被掩蔽或者說(shuō)COOH被保護(hù)，NH2的化學(xué)性能得到了加強(qiáng)或活化，易與?；Y(jié)合。成酰氯反應(yīng) ：當(dāng)氨基酸的氨基用適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)基保護(hù)以后，其羧基可與二氯亞砜作用生成酰氯。用于多肽人工合成中的羧基激活疊氮反應(yīng)：氨基酸的氨基通過(guò)?；Ｗo(hù)后，羧基經(jīng)酯化轉(zhuǎn)變?yōu)榧柞?，然后與肼和亞硝酸變成疊氮化合物。用于多肽人工合成中的羧基激活脫羧基反應(yīng)：AA在脫羧酶的催化下生成一級(jí)胺和CO2。3， a-氨基和-羧基共同參與的反應(yīng)（

38、1）與茚三酮反應(yīng) ：茚三酮在弱酸性溶液中與a-氨基酸共熱，引起氨基酸氧化脫氨、脫羧反應(yīng)，最后茚三酮與反應(yīng)產(chǎn)物中的氨和還原茚三酮發(fā)生作用生成紫色物質(zhì)。Pro與hyPro（羥脯氨酸）不釋放氨，而直接生成黃色化合物。該反應(yīng)用以定性，定量測(cè)定各種Aa，蛋白質(zhì)，測(cè)定CO2 的量，從而可計(jì)算參加反應(yīng)的Aa的量 。（2）成肽反應(yīng)：一個(gè)Aa的NH2+另一個(gè)Aa的COOH可以縮合成肽，形成的鍵稱(chēng)肽鍵。4，側(cè)鏈R基參加的反應(yīng) （1）R功能基：羥基，酚基，巰基（二硫鍵），吲哚基，咪唑基，胍基，甲硫基，非a-NH2,非a-COOH。酪氨酸的酚基在3和5位上容易發(fā)生親電取代反應(yīng)： 二碘酪氨酸或一硝基酪氨酸和二硝基酪氨酸

39、。酪氨酸的酚基可以與重氮化合物（對(duì)氨基苯磺酸的重氮鹽）生成桔黃色的化合物。Pauly反應(yīng)。組氨酸的咪唑基可以發(fā)生類(lèi)似反應(yīng)但產(chǎn)物顏色為棕紅色 。精氨酸的側(cè)鏈胍基在硼酸鈉緩沖液（pH 8-9, 25-35C）中，與1.2-環(huán)已二酮反應(yīng)，生成縮合物。 該縮合物在羥胺緩沖液中，重新生成Arg。色氨酸的側(cè)鏈吲哚基在溫和條件下可被N溴代琥珀酰亞胺（N-bromosuccinimide）氧化。此反應(yīng)可用于分光光度法測(cè)定蛋白質(zhì)中色氨酸的含量，并能在色氨酸和酪氨酸殘基處選擇性化學(xué)斷裂肽鍵。 蛋氨酸側(cè)鏈上的甲硫基是一個(gè)很強(qiáng)的親核基團(tuán)，與烴化試劑如甲基碘容易形成锍鹽（sulfonium salt）此反應(yīng)可被硫基試劑

40、逆轉(zhuǎn)。在逆轉(zhuǎn)反應(yīng)中，原有的甲基和新加入的甲基除去的機(jī)會(huì)是相等的，因此當(dāng)用14C標(biāo)記的甲基碘處理時(shí)，獲得的蛋氨酸將有50%是同位素標(biāo)記的。 半胱氨酸側(cè)鏈上的巰基（SH）有很強(qiáng)的反應(yīng)活性，可參與很多反應(yīng)：二硫鍵的形成和打開(kāi)：2R-SH + 1/2 O2 R-S-S-R + H2O ；Cu2+，F(xiàn)e2+ ，Co2+和Mn2+存在下，巰基的空氣氧化將顯著提高。胱氨酸中的二硫鍵在穩(wěn)定蛋白質(zhì)的構(gòu)象上起很大的作用。氧化劑和還原劑都可打開(kāi)二硫鍵。過(guò)甲酸可以定量地打開(kāi)二硫鍵，生成磺基丙氨酸（cysteic acid）殘基。還原劑如巰基化合物（R-SH）也能打開(kāi)二硫鍵，生成半胱氨酸殘基及相應(yīng)的二硫化物 二硫蘇糖醇

41、（dithiothreitol，縮寫(xiě)為DTT），與胱氨酸中的二硫鍵反應(yīng)形成一個(gè)含分子內(nèi)二硫鍵的穩(wěn)定六元環(huán) 巰基能和各種金屬離子形成穩(wěn)定程度不等的絡(luò)合物e.g. 對(duì)氯汞苯甲酸（p-chloromercuribenzoic acid） 由于許多蛋白質(zhì)，如SH酶，其活性中心涉及-SH基，當(dāng)遇到重金屬離子而生成硫醇鹽時(shí)，將導(dǎo)致酶的失活，因此制備這類(lèi)蛋白質(zhì)時(shí)應(yīng)避免進(jìn)入重金屬離子。 半胱氨酸可與二硫硝基苯甲酸（dithionitrobenzoic acid，縮寫(xiě)為DTNB）或稱(chēng)Ellman氏試劑發(fā)生硫醇-二硫化物交換反應(yīng)：反應(yīng)中1分子的半胱氨酸引起1分子的硝基苯甲酸的釋放。它在pH8.0時(shí)，在412nm波

42、長(zhǎng)處有強(qiáng)烈的光吸收，因此可利用比色法定量測(cè)定-SH基 。蛋白質(zhì)（II）蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu):蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)（Primary structure）：蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)，即蛋白質(zhì)分子內(nèi)部通過(guò)共價(jià)鍵連接而形成的結(jié)構(gòu)形式，包含： 氨基酸在蛋白質(zhì)內(nèi)的排列順序 二硫鍵的位置和連接順序 側(cè)鏈基團(tuán)的修飾和連接情況（是否磷酸化，磷酸化位置；是否糖基化，糖基化位置，糖鏈組成；是否酯化，酯化位置，酯的組成） 是否有輔基或其他分子,連接方式。肽 鍵:蛋白質(zhì)是氨基酸通過(guò)脫水縮合形成肽鍵而形成的，實(shí)驗(yàn)證據(jù)：（1）蛋白質(zhì)分子中游離的-氨基，-羧基很少。若水解，游離-氨基，- 羧基以等mol數(shù)增加 說(shuō)明氨基，-羧基參

43、與某種結(jié)合，水解時(shí)，這種結(jié)合斷開(kāi)。 （2） 人工合成肽可以被蛋白酶水解（3） 包含O=C-N- H基團(tuán)的化合物如雙縮脲H2N-CO-NH-NH2能與硫酸銅-氫氧化鈉溶液產(chǎn)生雙縮脲顏色反應(yīng)。天然蛋白質(zhì)也存同樣反應(yīng)。 （4）人工合成的多聚AA的X射線衍射圖案和紅外吸收光譜與天然的纖維狀蛋白質(zhì)十分相似。（5）我國(guó)在世界上首次人工合成蛋白質(zhì)-結(jié)晶牛胰島素的成功，完全證明了蛋白質(zhì)的肽鏈結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的正確性。肽鍵的特點(diǎn)：酰胺鍵： 由于酰胺氮上的孤對(duì)電子與相鄰羰基的共振作用，表現(xiàn)出高穩(wěn)定性。 CN具40雙鍵性質(zhì) 。CO具40單鍵性質(zhì)。共振雜化體。CN鍵長(zhǎng)：0.184nm CN鍵長(zhǎng)：0.127nm C N鍵長(zhǎng)：0

44、.132nm 亞氨基（NH）pH 014沒(méi)有明顯的解離和質(zhì)子化傾向肽鍵是一個(gè)平面，稱(chēng)肽平面?？梢杂蟹词巾樖浇Y(jié)構(gòu)，但旋轉(zhuǎn)能障較高，反式穩(wěn)定（Pro例外）蛋白質(zhì)中的每一個(gè)氨基酸單位稱(chēng)氨基酸殘基（residue）肽鏈結(jié)構(gòu)的命名與書(shū)寫(xiě)： 根據(jù)含Aa的數(shù)目命名：*肽。從NH2末端Aa殘基開(kāi)始，稱(chēng)為：某氨基酰某氨基酰某氨基酰.氨基酸。書(shū)寫(xiě)時(shí)氨基端在左邊，羧基端在右邊；以氨基酸的三字縮寫(xiě)或單字縮寫(xiě)代表對(duì)應(yīng)的氨基酸；用短橫線代表氨基酸殘基之間的肽鍵肽的物理化學(xué)性質(zhì)：一般物理性質(zhì)：短肽晶體、熔點(diǎn)很高（離子晶體、偶極離子）肽的兩性解離：決定于游離氨基末端、游離羧基末端以及側(cè)鏈基團(tuán)。肽鏈羧基的pK比氨基酸的大一些，

45、而氨基的pK則要小一些多肽等電點(diǎn)的計(jì)算：中性肽的等電點(diǎn)：溶液的pH功能團(tuán)解離（帶電）狀況占優(yōu)勢(shì)離子的凈電荷-COOHCOOH-NH2-NH23.5COOHCOOH+ N H3+ N H3+23.54.5COOCOOH+ N H3+ N H3+14.57.8COOCOO+ N H3+ N H307.810.2COOCOONH2+ N H3-110.2COOCOONH2NH2-2酸性肽的等電點(diǎn)：堿性肽的等電點(diǎn)：常見(jiàn)化學(xué)反應(yīng)：N端氨基酸殘基與茚三酮、DNFB、PITC等反應(yīng)C氨基酸殘基成酯、成酰胺、成鹽側(cè)鏈氨基酸的反應(yīng)：磷酸化：Tyr、Ser、Thr；酯化：Ser、Thr、Tyr；糖基化： Ser、

46、Thr、Cys雙縮脲反應(yīng)（Biuret reaction）：多肽與CuSO4堿性溶液反應(yīng)，生成紫紅色或藍(lán)紫色的復(fù)合物，540nm處有最大光吸收。為肽和蛋白質(zhì)特有（兩個(gè)或兩個(gè)以上肽鍵），氨基酸沒(méi)有該反應(yīng)。天然活性多肽：定義：在生物體中，多肽最重要的存在形式是作為蛋白質(zhì)的亞單位，但是，也有許多分子量比較小的多肽以游離狀態(tài)存在。這類(lèi)多肽通常都具有特殊的生理功能，常稱(chēng)為活性肽。常見(jiàn)活性多肽：谷胱甘肽（GSH）；g-Glu-Cys-Gly；巰基緩沖劑；腦啡肽（enkephalins）：神經(jīng)系統(tǒng)中產(chǎn)生的一類(lèi)短肽，具有多種特殊生物學(xué)功能；蕈毒素、蛇毒素：a鵝膏蕈堿 ：能與真核生物的RNA聚合酶（RNA po

47、lymerase）和牢固結(jié)合而抑制酶的活性，因而使RNA的合成不能進(jìn)行，但不影響原核生物的RNA合成；短肽類(lèi)抗生素。蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定：氨基酸順序測(cè)定的一般步驟：要求：樣品均一，純度97%以上，已知分子量 （誤差小于10%）一般步驟：測(cè)定蛋白質(zhì)分子中多肽鏈的數(shù)目蛋白質(zhì)末端殘基（NH2末端、COOH末端）mol數(shù)；蛋白質(zhì)的分子量。拆分蛋白質(zhì)分子的多肽鏈。(幾條多肽鏈借助非共價(jià)鍵連接在一起，稱(chēng)為寡聚蛋白質(zhì)，如，血紅蛋白為四聚體，烯醇化酶為二聚體；可用8mol/L尿素或6mol/L鹽酸胍處理，即可分開(kāi)多肽鏈(亞基).)測(cè)定多肽鏈的Aa組成。（水解蛋白質(zhì)獲得Aa混合液、色譜分析氨基酸組成和含量、分析水

48、解液氨含量，推導(dǎo)酰胺氨基酸的含量。）分析多肽鏈的N末端和C末端殘基。斷裂多肽鏈內(nèi)的二硫鍵（過(guò)甲酸氧化，巰基化合物還原）。（可以通過(guò)加入鹽酸胍方法解離多肽鏈之間的非共價(jià)力；應(yīng)用過(guò)甲酸氧化法或巰基還原法拆分多肽鏈間的二硫鍵。）多肽鏈斷裂成肽段（酶解法，化學(xué)法）。（溴化氰水解法，能選擇性地切割由甲硫氨酸的羧基所形成的肽鍵）。測(cè)定各個(gè)肽段的Aa順序（Edman降解法）。（Edman （苯異硫氰酸酯法）氨基酸順序分析法實(shí)際上也是一種N-端分析法。此法的特點(diǎn)是能夠不斷重復(fù)循環(huán)，將肽鏈N-端氨基酸殘基逐一進(jìn)行標(biāo)記和解離。）確定肽段在多肽鏈中的次序。確定原多肽鏈中二硫鍵的位置。多肽N末端分析方法：（1）二硝基

49、氟苯（DNFB or FDNB法），Sange試劑 （圖）（2）丹磺酰氯（DNS）法 ：原理：與DNFB相同。優(yōu)點(diǎn)：DNS具強(qiáng)烈的熒光，檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到110-9mol比DNFB法高100倍（圖）（3）苯異硫氰酸酯（PITC）法（圖）（4）氨肽酶法 ：氨肽酶：可以從多肽鏈的N端逐個(gè) 降解氨基酸的肽鏈外切酶。亮氨酸氨肽酶（LAP）：水解以Leu為N末端的肽鍵速度為最大 多肽C末端分析方法：（1）肼解法：蛋白質(zhì)or 多肽無(wú)水肼, C末端Aa以游離形式存在，其他Aa轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的Aa酰肼化物加入苯甲醛可以使Aa酰肼化物轉(zhuǎn)變成二苯基衍生物沉淀， C末端Aa則在溶液中。缺點(diǎn)：Gln、Asp、Cys破壞不

50、易測(cè)出，Arg Orn。（圖）（2）還原法：肽鏈C末端Aa + 硼氫化鋰 a氨基醇 （3）羧肽酶法：最有效，最常用的測(cè)C端殘基方法。羧肽酶：專(zhuān)一地從肽鏈的C端逐個(gè)降解，釋放出游離Aa肽鏈外切酶 多肽鏈的部分?jǐn)嗔押碗亩蔚钠唇樱撼Ｓ玫鞍酌福▋?nèi)切酶）： 胰蛋白酶（ Trypsin ）：專(zhuān)一性強(qiáng)、只斷裂Lys、Arg的羧基參與形成的肽鍵；可以通過(guò)修飾增加或減少酶切位點(diǎn)。糜蛋白酶（ Chymotrypsin ）：專(zhuān)一性胰蛋白酶 ，斷裂Phe, Trp, Tyr等疏水芳香Aa的羧基所形成的肽鍵；斷裂鍵鄰近的基團(tuán)若為堿性：裂解能力，酸性：裂解能力 嗜熱菌蛋白酶（ thermolysin ）：含Zn. Ca，

51、 Zn是活力必需的， Ca與熱穩(wěn)定有關(guān)；專(zhuān)一性差，斷裂較短的多肽鏈or大肽段最適PH89。 胃蛋白酶（Pepsin）：專(zhuān)一性 糜蛋白酶 ，要求被斷裂鍵兩側(cè)的殘基都是疏水性Aa；最適PH2，可用來(lái)確定二硫鍵的位置。 金黃色葡萄球菌蛋白酶（Glu蛋白酶）：磷酸緩沖液PH7.8，能在Glu殘基和Asp殘基的羧基側(cè)斷裂肽鍵；NH4HCO3緩沖液PH7.8，或醋酸銨緩沖液PH4.0中，只能斷裂Glu殘基的羧基側(cè)肽鍵。 梭狀芽孢桿菌蛋白酶（Arg蛋白酶）：專(zhuān)門(mén)裂解Arg殘基的COOH所形成的肽鍵，對(duì)不溶性蛋白質(zhì)的長(zhǎng)時(shí)間裂解很有效。肽段的拼接次序確定：（1）利用不同的方法獲得多種肽段組合：斷裂點(diǎn)位置差異越大

52、越好，斷裂點(diǎn)不宜過(guò)多或少。確定肽段在多肽鏈中的次序：利用兩套或多套肽段的氨基酸順序彼此間的交錯(cuò)重疊，拼湊出整條多肽鏈的氨基酸順序。（2）確定N、C末端的Aa殘基。（3）確定各個(gè)肽段的Aa順序。（4）根據(jù)不同的肽段組合內(nèi)Aa順序的部分重疊，確定肽段的拼接次序。所得資料氨基末端殘基 H羧基末端殘基 S第一套肽段 第二套肽段OUSSEOPS WTOUEOVE VERLRLAAPSHOWT HO二硫鍵的位置確定：胃蛋白酶水解；過(guò)甲酸打開(kāi)二硫鍵；雙向電泳法分析。一般采用胃蛋白酶處理沒(méi)有斷開(kāi)二硫鍵的多肽鏈，利用電泳技術(shù)分離開(kāi)各個(gè)肽段，用過(guò)甲酸處理后，在垂直方向上再次電泳。由于二硫鍵斷裂后，肽段的大小、電荷

53、性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，因此，會(huì)出現(xiàn)偏離對(duì)角線的現(xiàn)象利用已知的肽段組成和排序，可以推知二硫鍵位置蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)和生物功能的關(guān)系：同源蛋白質(zhì)的種屬差異與生物進(jìn)化：同源蛋白質(zhì)：在不同的有機(jī)體中實(shí)現(xiàn)同一功能的蛋白質(zhì)順序同源：同源蛋白質(zhì)的Aa順序的相似性。不變殘基：同源蛋白質(zhì)Aa順序中對(duì)所有的種屬來(lái)說(shuō)都相同的Aa殘基可變殘基：不同種屬有相當(dāng)大的變化的Aa殘基生物學(xué)意義：生物進(jìn)化的標(biāo)記，e.g. 細(xì)胞色素C；遺傳變異的分子基礎(chǔ)，e.g. 鐮刀型貧血病。一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變與蛋白質(zhì)的活性變化：局部斷裂與蛋白質(zhì)的激活：胰島素原的激活：前胰島素原(N末端多一段肽鏈,信號(hào)肽引導(dǎo)新生的多肽鏈進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)) 胰島素原(信號(hào)肽被切

54、) (Golgi體) 胰島素(肽酶催化胰島素的二個(gè)特定肽鍵斷裂)。胰島素原包括A、B鏈和C鏈，C鏈即連接肽，在儲(chǔ)存顆粒（storage granule）中，可以為特殊的肽酶切去，而轉(zhuǎn)變成活性的胰島素。血液凝固的機(jī)制：13種凝血因子構(gòu)成凝血系統(tǒng)；血漿纖維蛋白原在凝血酶的激活作用下轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄岳w維蛋白；激活作用是通過(guò)凝血酶切去纖維蛋白原N末端富含酸性氨基酸的A、B肽，然后在XIIIa（纖維蛋白穩(wěn)定因子）作用下，發(fā)生交聯(lián)而實(shí)現(xiàn)凝血。其他一級(jí)結(jié)構(gòu)變化與功能：磷酸化：許多生物酶可以通過(guò)磷酸化/去磷酸化實(shí)現(xiàn)活性的改變。連接糖鏈：活性、抗原性、壽命。連接脂質(zhì)：活性、溶解性蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(

55、Secondary structure)是指肽鏈的主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。二級(jí)結(jié)構(gòu)的研究方法：X-衍射；圓二色性；核磁共振；熒光偏振。肽平面二面角與蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)：（1）Ca-N1，Ca-C2單鍵，可自由旋轉(zhuǎn)： F角-繞Ca-N1鍵旋轉(zhuǎn)的角度角-繞Ca-C2鍵旋轉(zhuǎn)的角度F 、原則上可以在 -180-+180 之間任意取值多肽鏈的所有可能構(gòu)象都能用F 、這兩個(gè)構(gòu)象角描述， 每一對(duì)F 、 稱(chēng)肽平面的二面角。（2）Ramachandran構(gòu)象圖：可能構(gòu)象分析：由于分子間的相互作用力，并非所有構(gòu)象都可以成Ramachandran構(gòu)象圖的預(yù)測(cè)作用幾種常見(jiàn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)：1，a-螺旋（a-helix)， 結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：肽鏈內(nèi)每個(gè)殘基Ca的成對(duì)二面角和各自取同一數(shù)值 ：5748。右手、左手螺旋，均由L-型Aa殘基構(gòu)成 ，右手a-螺旋和左手a-螺旋不是對(duì)映體，蛋白質(zhì)中a-螺旋幾乎均為右手的，右手的比左手的穩(wěn)定。每圈螺旋占3.6個(gè)AA殘基，沿螺旋軸方向上升0.54nm。 肽鏈內(nèi)