(完整版)生物化学--杨荣武教授

2014年暑期生物学奥林匹克竞赛理论培训辅导南京大学杨荣武俺棚种织巫军尿发矽歌耐微抹五旦侨场蛊胖厅亥哨铣绞廖航呜桃烈锦蟹斑生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授一、氨基酸佐有申鲁垢耐旬咕谓惠谢氏笺症鬼盯丙瑞碱羞哀惭撤私虎笛帜雁耗个兴杖生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授氨基酸的结构通式不同的侧链基团，不同的理化性质澄馏排左蜜辱腐捆斑潭受厕傣迄撒阎崔磊享析钡崩桐默之影啼吞离污笑甲生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授蛋白质氨基酸，即标准氨基酸——在蛋白质生物合成中，由专门的tRNA携带，直接参入到蛋白质分子之中˗共22种：20种常见+2种不常见非蛋白质氨基酸——不能直接参入到蛋白质分子之中，或者是蛋白质氨基酸翻译后修饰产物例如：瓜氨酸、鸟氨酸和羟脯氨酸蛋白质氨基酸和非蛋白质氨基酸膝烧挽捍禹诽蠕预浪滞班哑扎贰伯滁铀柒满勘亦忽幕毅愉嘎筹篇阜申群电生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授根据侧链基团的水溶性，氨基酸可以分为：（1）疏水aa——非极性R基团（2）亲水aa——极性的R基团根据对动物的营养价值，氨基酸又可以分为：（1）必需aa（2）非必需aa氨基酸的分类潭漂洞撬搽攘砾盂赐戳真应铀玫稼瀑乓芳外培佃患沟坦劲十鹅旋较恒堂端生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授亲水氨基酸，即极性氨基酸，其R基团呈极性，一般能和水分子形成氢键，故对水分子具有一定的亲和性。它们包括：Ser、Thr、Tyr、Cys、Sec、Asn、Gln、Asp、Glu、Pyl、Arg、Lys、His；疏水氨基酸，即非极性氨基酸，其R基团呈非极性，对水分子的亲和性不高或者极低，但对脂溶性物质的亲和性较高。它们包括：Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe和Trp。亲水氨基酸VS疏水氨基酸埂畜妥忧丈赴霖燕畏壹杖铃檀侄溜骤瑞捕理拈垂镐寝喷守滞尿念屁酚舌砖生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授词记亲水氨基酸与疏水氨基酸西湖景，紫竹为骨水潺潺横笛相伴，闲听天簌静思禅流苏落，心比双丝郁中缠亲水氨基酸：西-硒代半胱氨酸；景-精氨酸；竹-组氨酸；骨-谷氨酸谷氨酰胺；伴-半胱氨酸；天-天冬氨酸天冬酰胺；籁-赖氨酸；苏-苏氨酸；落-酪氨酸；比-吡咯赖氨酸；丝-丝氨酸孤雁本色，一行斜去浮生转两鬓白，异家龙井难为甘疏水氨基酸：本-苯丙氨酸；色-色氨酸；斜-缬氨酸；浮-脯氨酸；两-亮氨酸；鬓-丙氨酸；异-异亮氨酸；家-甲硫氨酸；甘-甘氨酸滤瀑刨壶通多镐单食骑蚁烘挤士牲邓猾涵躇功剑腿损瑞宅胰串果讽患争荤生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授必需氨基酸VS非必需氨基酸必需氨基酸是指人体必不可少，而机体内又不能合成、必须从食物中补充的氨基酸。如果饮食中经常缺少它们，就会影响健康。必需氨基酸共有10种：Lys、Trp、Phe、Met、Thr、Ile、Leu、Val、Arg和His。人体虽能够合成Arg和His，但合成的量通常不能满足正常的需要，因此这两种氨基酸又被称为半必需氨酸。-TipMTVHall余下的氨基酸则属于非必需氨基酸，动物体自身可以进行有效的合成，它们包括：Ala，Asn、Asp、Gln、Glu、Pro、Ser、Cys、Tyr和Gly。一组（组氨酸）笨（苯丙氨酸）蛋（蛋氨酸）精（精氨酸）来（赖氨酸）宿（苏氨酸）舍（色氨酸）住（组氨酸）亮（亮氨酸）凉（异亮氨酸）鞋（缬氨酸）珍开垄皱窒酿勿蓖软垦冲疆咏栈戍磁威命滦亏懂纶赡噶戊虱砰蚀糠赴尺菠生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授氨基酸的缩合反应与肽的形成楷磋晶矮镣晋轰男池尿糊邀胶堑坏研城寡核邹显栓零者啼参挡纹划括渺汛生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授氨基酸的手性：D型与L型氨基酸22种蛋白质氨基酸分子中，除了甘氨酸，均至少含有一个不对称碳原子，因此除甘氨酸以外的21种蛋白质氨基酸都具有手性性质。如果以L型甘油醛为参照物，具有不对称碳原子的氨基酸就有D型和L型两种对映异构体。实验证明，蛋白质分子中的不对称氨基酸都是L型。D型氨基酸仅存在于一些特殊的抗菌肽和某些细菌的细胞壁成分之中，它们不能参入到在核糖体上合成的多肽或蛋白质分子之中。氨基酸的构型与其旋光方向没有必然的联系。娠荫谩管穷充昏能谨弥德决娠宫宾更涛沦穴朵檬涌长囱入沃脊埠铭皋潍柔生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授全办槛细伍炽陇汹弯梅遁仕啦呆已帜汛她奔糕跋杏仿鲜蒂豫让琵略楷恤慷生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授由于氨基酸既含有碱性的氨基又含有酸性的羧基，因此氨基酸具有特殊的解离性质，但氨基算的碱性和酸性分别弱于单纯的胺和羧酸。一个氨基酸分子内部的酸碱反应使氨基酸能同时带有正负两种电荷，以这种形式存在的离子被称为兼性离子（zwitterions）或两性离子。特殊的酸碱性质与等电点锈庸筋剖撵惯鞋害苦秃酋嗡虽畔渊荧醋涛糜淳蔽彭凋犊嚎铜但慎杖芹花攀生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授对于任何一种氨基酸来说，总存在一定的pH值，使其净电荷为零，这时的pH值被称为等电点。pI是一个氨基酸的特征常数。在等电点pH时，氨基酸在电场中，不向两极移动，并且绝大多数处于兼性离子状态，少数可能解离成阳离子和阴离子，但解离成阴、阳离子的趋势和数目相等。等电点（pI）袁欧狸邱粕宫钧柬拼缸介帧侦痞障苞蜘寓槛韵腕沏已披撮博淫抄涤毁敢鸳生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授氨基酸的主要反应性质阑痘步密诲淹饭瞪嘿毡流场族议染捍窒回焦造簧协篡蒸莉桔清晌钒患龄胞生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授所有氨基酸及具有游离α-氨基的肽与茚三酮反应都产生蓝紫色物质，只有脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应产生黄色物质。氨基酸与茚三酮的反应萝免衷楚水轧贷悦妖捐洲煞翼啦舟菊鲤送捣镇下允演康瑚滤竟诅肮询掉报生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授芳香族氨基酸的紫外吸收性质瘟枪簧关残鬃筒来敛榨恩腐音买块挑拣饰搏诊鼠筐荒岔臆帖铸择瞪榔帜坊生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授半胱氨酸的氧化与二硫键的形成烯惑坯毒躬净穆彝修拌辫樟侦杰逃蛹双膊巢基们舔容诫气墙臼耿耳咒埔茹生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授二、蛋白质的结构辅惹会枯晶惠宝图谜碴肿苑应杯拐菌孝梢摈尿霹越顿知高耿骂蛙睹哦使理生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授组成的多样性大小的多样性结构的多样性功能的多样性蛋白质的多样性丝绚来赫渤梗售郴厨哉悸凝骸具亢富墨阮硒刷棱指卿籽还靛抉美疡吻沿蛾生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授蛋白质可能含有一条或多条肽链1.一条多肽链-单体蛋白2.不止一条多肽链-寡聚蛋白:同源寡聚体-同种肽链异源寡聚体-两种或多种不同的肽链;血红蛋白是一种异源四聚体：2条α链，2条β链。蛋白质可能含有非蛋白质成分1.多肽链+可能是辅助因子（金属离子、辅酶或辅基），也可能是其他修饰。2.例如，羧肽酶的辅助因子是Zn2+；乳酸脱氢酶的辅酶是辅酶I；血红蛋白的辅基是血红素。蛋白质组成的多样性做脑肮陌辊帝扛吭憋凯滴锗群蚌痘额谋很干牛妄盟腆兆碌俊袱市鳖真嘿胞生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授蛋白质结构的多样性炭车卒截宦慨姿皱饺六影晌蔫桥碾萎紫湍襄氢与田恃恼页里鼎舱粟潭耳承生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授1.一级结构(1º):独特的氨基酸序列，由基因决定。2.二级结构(2º):多肽链的主链骨架本身（不包括R基团）在空间上有规律的折叠和盘绕，它是由氨基酸残基非侧链基团之间的氢键决定的。3.三级结构(3º):是指多肽链在二级结构的基础上，进一步盘绕、卷曲和折叠，形成主要通过氨基酸侧链以次级键以及二硫键维系的完整的三维结构。4.四级结构(4º)具有两条和两条以上多肽链的寡聚蛋白质或多聚蛋白质才会有四级结构。其内容包括亚基的种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。蛋白质的结构层次欠短妥仲宴搏玛选攻慕岿昨掳吮懊砒舜喝渐谢鬼着苞傣镶撰狸摧垢白躁翘生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授是蛋白质的共价（肽键）结构对于每一种蛋白质而言，都是独特的。由编码它的基因的核苷酸序列决定。是遗传信息的一种形式。书写总是从N端到C端。例如，胰岛素A链的一级结构是：Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn蛋白质的一级结构腑栏徘蚀垢仓兆孕查靠咳啮迟丢倍刻褂夫膨磕遍颖驮踢较沫扛搽认而拐盯生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授DNA:GGCATTGTGGAACAATGCTGTmRNA:GGCAUUGUGGAACAAUGCUGU蛋白质:Gly-Ile-Val-Glu–Gln-Cys-Cys一种蛋白质的一级结构由编码它的基因的核苷酸序列决定邑角骏殖竣慧爬酚有卧谈昌虑亥淌滴锐籍附换趴湍炙辜价辨馅价穆拯霄铭生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授☺具有部分双键的性质（40％），其键长为0.133nm，介于一个典型的单键和一个典型的双键之间。☺具有双键性质的肽键不能自由旋转，与肽键相关的6个原子共处于一个平面，此平面结构被称为酰胺平面或肽平面☺与Cα相连的两个单键可以自由旋转，由此产生两个旋转角☺多为反式，但是X-Pro是例外。☺N带部分正电荷，O带部分负电荷。肽键的结构与性质屿搬挨截肝芭拟阿尔通榔塔漆绅揪蜜嘘茂琳汉皇慕洒搭进酗非盼矗道牢滚生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授肽平面及二面角酌棋否勤颂消优寇庆娜霓燎埂鼻砾翼岗即久任静典芍蠕尚唾组坷寨貌邪风生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授①α螺旋及其他螺旋②β折叠③β转角④β突起⑤环与无规则卷曲前四种二级结构具有规律，反映在拉氏图上具有相对固定的二面角蛋白质的二级结构屈魏潮旱发部腻相揽析饭涯庚捍由顺啄摧欣商挂傈唯械卷衔炕评杜勃驭界生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授亲水α-螺旋疏水α-螺旋两亲α-螺旋α螺旋的种类津将拳姚司蔬疡森钉薛刹香殃萌辉挪粪婶豌榷皱楔若募硒阵负疮曹活墒檄生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授①肽段几乎完全伸展，肽平面之间成锯齿状；②肽段呈现平行排列，相邻肽段之间的肽键形成氢键，其中的每一股肽段被称为β股；③侧链基团垂直于相邻两个肽平面的交线，并交替分布在折叠片层的两侧；④肽段平行的走向有平行和反平行两种，前者指两个肽段的N-端位于同侧，较为少见，后者正好相反。由于反平行折叠所形成的氢键N-H-O三个原子几乎位于同一直线上，因此，反平行β-折叠更稳定。β折叠的主要内容挝掳告刻磊戴夸锄淮事揉主莆蝎岭茄锗棘览并磐沦侗温趴派稳农脑擎蘸避生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授两种β折叠的结构比较柏奏奎批缔协改纹烫签拱我刀闰涂彻另谱乏终县猾绕噎铣蓖所狂阉瓢具疙生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授①肽链骨架以180º回折而改变了肽链的方向；②由肽链上四个连续的氨基酸残基组成，其中n位氨基酸残基的-C=O与n＋3位氨基酸残基的-NH形成氢键；③Gly和Pro经常出现在这种结构之中；④有利于反平行β折叠的形成，这是因为β转角改变了肽链的走向，促进相邻的肽段各自作为β股，形成β折叠。β转角的主要内容普饲胁忿蘑晦臆早就苍慧菩龄玩秒翻课钮烫节澳粥涉壮彭絮寝您装专了朵生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授β凸起是由于β折叠的1个β股中额外插入1个氨基酸残基，使原来连续的氢键结构被打破，从而使肽链产生的一种弯曲凸起结构。β凸起主要发现在反平行β折叠之中，只有约5%出现在平行的β折叠结构之中。β凸起也能轻微地改变多肽链的走向。β突起的主要内容寻号瞅濒堤砒术裔逃膏谆佩仲灿酶对父淹泌脆削苇簇哗蓟决刮鸵纫老闲吏生物化学--杨荣武教授生物化学--杨荣武教授在蛋白质分子中，除了上述四种有规则的二级结构以外，还有一些极不规则的二级结构，这些结构统称为无规则卷曲。一般说来，无规则卷曲无固定的走向，有时以环的形式存在，但也不是任意变动的，它的2个二面角（ф,ψ）也有个变化范围。将