第一章蛋白质的结构与功能.docx

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第一章蛋白质的结构与功能

第一章蛋白质的结构与功能

[本章要求]

1.了解蛋白质是生命活动的物质基础的含义,掌握蛋白质的重要生理功能。

2.熟记蛋白质元素组成特点,多肽链的基本组成单位-L,α氨基酸,掌握肽键与肽链,了解医学上重要的多肽。

3.掌握蛋白质的构象。

掌握蛋白质的一、二、三、四级结构的概念。

4.结合实例论述蛋白质结构与功能的关系。

5.熟记蛋白质重要的理化性质及有关的基本概念。

6.了解蛋白质的分离、纯化及结构分析。

[内容提要]

蛋白质是细胞组分中含量最丰富、功能最多的高分子物质。

酶、抗体、多肽激素、转运蛋白、收缩蛋白以及细胞的骨架结构均为蛋白质。

几乎在所有的生物过程中起着关键作用。

蛋白质的基本组成单位是氨基酸。

构成天然蛋白质的氨基酸有二十种,分为非极性、疏水性氨基酸；极性、中性氨基酸；酸性氨基酸和碱性氨基酸。

氨基酸借助肽键连接成多肽链。

多肽链是蛋白质分子的最基本结构形式。

多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。

蛋白质分子中的多肽链经折叠盘曲而具有一定的构象称为蛋白质的高级结构。

又分为二、三、四级结构。

二级结构是指局部或某一段肽链的空间结构，也就是肽链某一区段中主链骨架原子的相对空间位置。

包括α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲。

三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置,也就是整条肽链的三维结构。

四级结构是由两条或两条以上的多肽链借助次级键连接而成的结构。

维持蛋白质空间结构的次级键有氢键、离子键、疏水键及范德华力。

蛋白质在某些理化因素的作用下,其空间结构会发生改变,从而使其理化性质发生改变,生物学活性丧失,这称为蛋白质的变性作用。

用某些方法可使蛋白质从溶液中析出,称为沉淀。

蛋白质按形状分类可分为球状蛋白质和纤维状蛋白质。

肌红蛋白和血红蛋白属于球状蛋白质。

其功能均为运输或贮存O2。

肌红蛋白由一条多肽链组成；血红蛋白由四条多肽链（两条α-肽链,两条β-肽链）组成。

血红蛋白的氧解离曲线为S型而肌红蛋白的氧解离曲线为直角双曲线。

用盐析及丙酮沉淀、电泳、透析、层析、分子筛及超速离心等方法可将蛋白质分离与纯化。

用一定的方法可分析出多肽链中氨基酸的排列顺序。

测试题

一、单项选择题

1.测得某一蛋白质样品的含氮量为0.40g,此样品约含蛋白质多少克?

A.2.00gB.2.50gC.6.40gD.3.00gE.6.35g

2.含有两个羧基的氨基酸是：

A.CysB.GluC.Asn

D.GlnE.Lys

3.在生理条件下,下列哪种氨基酸残基的侧链所带的正电荷最多？

A.CysB.GluC.Lys

D.ThrE.Ala

4.下列哪种氨基酸为环状亚氨基酸?

A.GlyB.ProC.Trp

D.TyrE.Lys

5.蛋白质分子中维持一级结构的主要化学键是：

A.肽键B.二硫键

C.酯键D.氢键

E.疏水键

6.在中性条件下混合氨基酸在溶液中的主要存在形式是：

A.兼性离子B.非极性分子

C.带单价正电荷D.疏水分子

E.带单价负电荷

7.蛋白质的一级结构及高级结构决定于：

A.分子中氢键

B.分子中盐键

C.氨基酸组成和顺序

D.分子内部疏水键

E.亚基

8.血清蛋白（PI为4.7）在下列哪种PH值溶液中带正电荷?

A.PH4.0B.PH5.0C.PH6.0

D.PH7.0E.PH8.0

9.蛋白质合成后修饰而成的氨基酸是：

A.脯氨酸B.胱氨酸C.赖氨酸

D.蛋氨酸E.天门冬氨酸

10.蛋白质变性是由于：

A.氨基酸排列顺序的改变

B.氨基酸组成的改变

C.肽键的断裂

D.蛋白质空间构象的破坏

E.蛋白质的水解

11.蛋白质在280nm处有最大光吸收，主要是由下列哪组结构引起的？

A.组氨酸的咪唑基和酪氨酸的酚基

B.酪氨酸的酚基和色氨酸的吲哚环

C.酪氨酸的酚基和苯丙氨酸的苯环

D.色氨酸的吲哚环和苯丙氨酸的苯环

E.苯丙氨酸的苯环和组氨酸的咪唑基

12.蛋白质溶液的稳定因素是：

A.蛋白质溶液有分子扩散现象

B.蛋白质在溶液中有“布朗”运动

C.蛋白质分子表面带有水化膜和同种电荷

D.蛋白质溶液的粘度大

E.蛋白质分子带有电荷

13.蛋白质变性不包括：

A.氢键断裂B.肽键断裂

C.疏水键断裂D.盐键断裂

E.二硫键断裂

14.关于蛋白质等电点的叙述下列哪项是正确的?

A.在等电点处蛋白质分子所带净电荷为零

B.等电点时蛋白质变性沉淀

C.不同蛋白质的等电点相同

D.在等电点处蛋白质的稳定性增加

E.蛋白质的等电点与它所含的碱性氨基酸的数目无关

15.维持蛋白质分子二级结构的主要化学键是：

A.氢键B.二硫键C.疏水键

D.离子键E.磷酸二酯键

16.天然蛋白质中不存在的氨基酸是：

A.脯氨酸B.半胱氨酸C.蛋氨酸

D.丝氨酸E.瓜氨酸

17.有一混合蛋白质溶液,各种蛋白质的PI为4.6；5.0；5.3；6.7；7.3。

电泳时欲使其中4种泳向正极，缓冲液的PH应该是

A.4.0B.5.0C.6.0

D.8.0E.7.0

18.下列关于蛋白质结构叙述中,不正确的是：

A.α-螺旋是二级结构的一种

B.无规卷曲是在一级结构基础上形成的

C.只有二、三级结构才能决定四级结构

D.一级结构决定二、三级结构

E.三级结构即具有空间构象

19.使蛋白质和酶分子显示巯基的氨基酸是：

A.赖氨酸B.半胱氨酸

C.胱氨酸D.蛋氨酸

E.谷氨酸

20.蛋白质多肽链具有的方向性是：

A.从5＇端到3＇端

B.从3＇端到5＇端

C.从N断到C端

D.从C端到N端

E.以上都不是

21.α螺旋每上升一圈相当于氨基酸残基的个数是：

A.4.8B.2.7C.3.6D.3.0E.2.5

22.组成蛋白质的基本单位是：

A.L-β氨基酸B.D-β氨基酸

C.D-α氨基酸D.L-α氨基酸

E.L,D-α氨基酸

23.关于蛋白质分子三级结构的描述,其中错误的是：

A.具有三级结构的多肽链都具有生物学活性

B.决定盘曲折叠的因素是氨基酸残基

C.亲水基团多聚集在三级结构的表面

D.三级结构的稳定性主要是次级键维系

E.天然蛋白质分子均具有这种结构

24.具有四级结构的蛋白质特征是：

A.分子中必定含有辅基

B.靠亚基的聚合和解聚改变生物学活性

C.依赖肽键维系四级结构的稳定性

D.在两条或两条以上具有三级结构多肽链的基础上,肽链进一步折叠、盘曲形成

E.每条多肽链都具有独立的生物学活性

25.关于蛋白质的四级结构正确的是：

A.亚基的种类、数目都不定

B.一定有种类相同、而数目不同的亚基数

C.一定有多个相同的亚基

D.一定有多个不同的亚基

E.一定有种类不同、而数目相同的亚基数

26.下列正确描述血红蛋白（Hb）概念是：

A.是含有铁卟啉的单亚基球蛋白

B.血红蛋白氧解离曲线为S型

C.1个血红蛋白可与1个氧分子可逆结

合

D.血红蛋白的功能与肌红蛋白相同

E.血红蛋白不属于变构蛋白

27.在饱和硫酸铵状态下析出的蛋白质是：

A.清蛋白B.纤维蛋白原

C.γ-球蛋白D.α1-球蛋白

E.β-球蛋白

28.有一蛋白质水解产物在PH＝6用阳离子交换剂层析时,第一个被洗脱下来的氨基酸是：

A.Val（pI5.96）B.Asp（pI2.77）

C.Lys（pI9.74）D.Tyr（pI5.66）

E.Arg（pI10.76）

29.以下属于分子伴侣的是：

A.胶原蛋白

B.细胞色素C

C.RNaseA

D.热休克蛋白（heatshockprotein）

E.谷胱甘肽（GSH）

30.蛋白质沉淀、变性和凝固的关系,下面叙述正确的是：

A.变性蛋白不一定失去活性

B.变性蛋白一定要凝固

C.蛋白质沉淀后必然变性

D.变性蛋白一定沉淀

E.蛋白质凝固后一定变性

31.一个含有葡萄糖、N-乙酰谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸和丙氨酸的溶液,在PH＝6条件下通过阴离子交换树脂,被保留最多的是：

A.精氨酸B.天冬氨酸C.丙氨酸

D.葡萄糖E.亮氨酸

32.向卵清蛋白溶液中加入0.1NNaOH使溶液呈碱性,并加热至沸后立即冷却,此时

A.蛋白质变性沉出

B.蛋白质水解为混合氨基酸

C.蛋白质变性,但不沉出

D.蛋白质沉淀但不变性

E.蛋白质变性,冷却又复性

33.利用分子筛原理来分离蛋白质的技术是：

A.阴离子交换层析

B.阳离子交换层析

C.凝胶过滤

D.亲和层析

E.透析

34.关于蛋白质变构,下列哪种叙述是错误的?

A.氧对血红蛋白的作用属于正协同效应

B.氧对血红蛋白的作用属于负协同效应

C.氧与血红蛋白结合呈S型曲线

D.蛋白质变构效应是生物体内重要的代谢调节方式之一

E.氧是血红蛋白的变构剂

35.下列哪一条肽链不能形成螺旋?

A.Ala-Ile-Asn-Met-Val-GlnB.Tyr-Trp-Val-Glu-Ala-Asn

C.Asn-Pro-Ala-Met-Tyr-AlaD.His-Trp-Cys-Met-Gly-Ala

E.Met-lys-trp-his-phe-Ala

36.蛋白质分子中α-螺旋构象的特点是：

A.靠盐键维持稳定

B.肽键平面充分伸展

C.多为左手螺旋

D.螺旋方向与长轴垂直

E.以上都不是

37.多肽链中主链骨架的组成是：

A.－CHNOCHNOCHNO－

B.－CαONHαCONHCαONH－

C.－NCCNNCCNNCCN－

D.－CNHOCNHOCNHO－

E.－CNOHCNOHCNOH－

38.下面哪种方法沉淀出来的蛋白质具有生物学活性？

A.重金属盐B.盐析C.苦味酸

D.常温下有机溶剂E.强酸强碱

39.以下有关结构域的叙述正确的是:

A.结构域即亚基

B.通常在较小蛋白质分子中存在

C.与蛋白质分子整体以次极键相连结

D.与蛋白质分子整体以共价键相连结

E.以上都不是

40.可用于测定多肽N端氨基酸的试剂有:

A.甲酸B.溴化氰C.丹磺酰氯

D.β巯基乙醇E.羟胺

二、多项选择题

1.侧链带羟基的氨基酸包括：

A.SerB.ThrC.PheD.TrpE.Tyr

2.含硫氨基酸包括：

A.蛋氨酸B.苏氨酸C.组氨酸

D.半胱氨酸E.丝氨酸

3.下列哪些是酸性氨基酸?

A.谷氨酸B.赖氨酸C.精氨酸

D.天冬氨酸E.酪氨酸

4.蛋白质中的非共价键有：

A.氢键B.二硫键C.盐键

D.肽键E.疏水键

5.蛋白质的二级结构包括：

A.α-螺旋B.β-片层C.β-转角

D.无规卷曲E.双螺旋

6.下列哪些因素影响α-螺旋的形成：

A.R基团的大小

B.R基团的形状

C.R基团所带电荷性质

D.螺旋的旋转方向

E.带同种电荷的R基团集中区

7.下列哪种蛋白质在PH＝5的溶液中带正电荷?

A.PI为4.5的蛋白质

B.PI为7.4的蛋白质

C.PI为7的蛋白质

D.PI为6.5的蛋白质

E.PI为3.5的蛋白质

8.蛋白质变性后

A.肽键断裂

B.一级结构改变

C.空间结构改变

D.分子内亲水基团暴露

E.生物学活性改变

9.关于肽单元的叙述,下列哪些是正确的?

A.是组成多肽链的二级结构的基本单位

B.Cα1,C,O,N,H和Cα2六个原子在一个平面内

C.两个α-碳呈反式结构

D.在肽单元中,与α－碳相连的单键可以自由旋转

E.相邻两个肽单元的相互位置与α－碳两侧单键旋转无关

10.蛋白质沉淀、变性和凝固的关系,下列叙述正确的是：

A.蛋白质沉淀后必然变性

B.蛋白质凝固后一定会变性

C.变性蛋白一定要凝固

D.变性蛋白不一定会沉淀

E.变性就是沉淀,沉淀就是变性

11.谷胱甘肽的功能包括：

A.解毒

B.是细胞内的重要还原剂

C.参与细胞间的信息传递

D.参与氨基酸的吸收及向细胞内的转运

E.是细胞的重要供氢体

12.下列哪些叙述符合β－折叠?

A.只存在于纤维状蛋白质中

B.是蛋白质的二级结构

C.相邻肽链主链的N-H和C=O之间形成有规则的氢键

D.在β－折叠中,所有的肽键都参与链间氢键的交联

E.氢键与肽链的长轴接近垂直

13.蛋白质变性后会出现下列哪些现象?

A.生物活性丧失B.溶解度降低

C.粘度增加D.易被蛋白酶水解

E.分子量发生改变

14.关于蛋白质的组成正确的有：

A.由C、H、O、N等多种元素组成

B.由α－氨基酸组成

C.可水解成肽或氨基酸

D.含氮量约为16％

15.关于蛋白质二级结构的论述哪些是正确的？

A.一种蛋白质分子只存在一种二级结构形式

B.是多肽链本身折叠盘曲而成

C.主要存在形式有α-螺旋和β-折叠

D.维持二级结构的化学键是肽键和氢键

E.二级结构的存在形式是由氨基酸的组成决定

16.分子伴侣

A.是一种蛋白质

B.在蛋白质二硫键正确形成中起作用

C.可引导肽链正确折叠

D.在亚基聚合时发挥作用

E.是一种调控因子

17.蛋白质一级结构

A.是空间结构的基础

B.指氨基酸序列

C.并不包括二硫键

D.与功能无关

E.主要靠肽键维持稳定

18.蛋白质三级结构

A.存在于每个天然蛋白质分子中

B.是指局部肽链空间构象

C.包括结构域

D.属于高级结构

E.靠次级键维系

19.利用离子交换层析法分离纯化蛋白质,其原理是:

A.蛋白质分子与其结合的配体不同

B.蛋白质的溶解度不同

C.组成蛋白质氨基酸的种类和数目不同

D.蛋白质的分子量不同

E.蛋白质所带的电荷不同

20.关于α-螺旋的叙述不正确的是:

A.酸性氨基酸集中区域有利于螺旋的形成

B.每3.6个氨基酸残基为一周,螺距为3.4nm

C.氨基酸侧链R基团分布在螺旋的外侧

D.其结构靠氢键维持

E.螺旋是一种左手螺旋构象

21.用下列哪些方法可测定蛋白质分子量

A.密度梯度离心

B.SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳

C.双缩脲反应

D.凝胶过滤

E.免疫沉淀法

22.关于蛋白质中的肽键哪些叙述是正确的?

A.肽键可以自由旋转

B.比一般C－N单键长

C.比一般C－N单键短

D.具有部分双键性质

E.与肽键相连的氢原子和氧原子呈反式结构

23.关于蛋白质结构的叙述正确的有:

A.链内二硫键不是蛋白质分子构象的决定因素

B.带电荷的氨基酸侧链伸向蛋白质分子的表面,暴露在溶剂中

C.蛋白质的一级结构是决定高级结构的重要因素

D.只有极少数氨基酸的疏水侧链埋藏在分子的内部

E.所有蛋白质都有一、二、三、四级结构

24.使蛋白质沉淀但不变性的方法有:

A.中性盐沉淀蛋白质

B.常温乙醇盐沉淀蛋白质

C.低温乙醇盐沉淀蛋白质

D.鞣酸沉淀蛋白质

E.重金属盐沉淀蛋白质

25.蛋白质变性

A.由肽键断裂而引起

B.可增加其溶解度

C.空间结构改变

D.可使其生物活性丧失

三、填空题

1.组成蛋白质的元素有_______、_______、_______、_______。

2.不同蛋白质中含量相近的元素是_______,其平均含量为_______。

3.氨基酸的种类很多,但构成天然蛋白质的氨基酸只有_______种,根据氨基酸的结构和性质不同可将其分为以下四类_______、_______、_______、_______。

4.稳定蛋白质构象的次级键包括_______,_______,_______,_______等。

5.氨基酸在PI时以_______离子形式存在,在PH大于PI的溶液中大部分以_______离子形式存在,在PH小于PI的溶液中,大部分以_______离子形式存在。

6.在PH＝6.00时将一个丙、精、谷氨酸三种氨基酸的混合溶液进行电泳,移向正极的是_______,移向负极的是_______,留在原点的是_______。

7.蛋白质由许多_______通过_______形成一条多肽链,在每条多肽链的两端有自由的_______基和自由的_______基,这两端分别称为_______末端和_______末端。

8.蛋白质二级结构的主要构象形式有_______和_______。

9.蛋白质颗粒表面的_______和_______是蛋白质亲水胶体稳定的两个因素。

10.维持蛋白质分子一、二、三、四级结构稳定的主要化学键分别是_______、_______、_______、_______。

11.蛋白质可受_______、_______或_______的作用而水解,最后彻底水解为各种_______的混合物。

12.常用的蛋白质沉淀法有_______、_______、_______和_______。

其中_______和_______法沉淀,可保持蛋白质不变性。

13.由于肽单元上_______原子所连的二个单键的_______,决定了两个相邻肽单元平面的相对空间位置。

14.血红蛋白的氧解离曲线为_______,说明第一个亚基与O2结合可_______第二个亚基与O2结合,这被称为_______效应。

15.用凝胶过滤分离蛋白质,分子量较小的蛋白质在柱中滞留的时间较_______,因此最先流出凝胶柱的蛋白质,其分子量_______。

16.蛋白质可与某些试剂作用产生颜色反应,可用作蛋白质_______和_______分析。

常用的颜色反应有_______和_______。

17.蛋白质变性主要是破坏了_______键,使其_______结构遭到破坏,而_______结构未破坏；其_______性质改变,_______丧失。

18.分子伴侣的化学本质是_______，其功能是_______和_______

19.蛋白质在_______nm处,对紫外光有最大吸收,据此可对蛋白质进行_______。

20.用电泳分离蛋白质时,其移动速率主要取决于蛋白质所带_______、_______和_______。

四、名词解释

1.肽单元（peptideunit）

2.蛋白质变性作用（denaturationofprotein）

3.蛋白质等电点（isoeletricpointofprotein）

4.肽键（peptidebond）

5.分子伴侣（molecularchaperon）

6.模序（motif）

7.变构效应（allostericeffect）

8.协同效应（cooperativeeffect）

9.结构域（domain）

10.蛋白质的一级结构（primarystructure）

11.蛋白质的三级结构（tertiarystructure）

12.蛋白质沉淀

13.透析（dialysis）

14.α-螺旋

15.亚基（subunit）

五、问答题：

1.酸性氨基酸和碱性氨基酸各包括什么?

2.哪些氨基酸属于必需氨基酸?

3.使蛋白质变性的因素有哪些?

变性后性质有哪些改变?

4.什么是蛋白质的一、二、三、四级结构,维系各级结构的键或力是什么?

5.写出四种有甘氨酸参与合成的不同类型的生物活性物质,并分别说明他们的主要作用?

6.简述分子伴侣在蛋白质分子折叠中的作用?

7.举例说明蛋白质的结构与功能的关系?

8.列举分离纯化蛋白质的主要方法,并扼要说明其原理?

9.有哪些方法可用于蛋白质或多肽链的N末端分析或C末端分析?

10.沉淀蛋白质的方法有哪些?

各有何特点?

参考答案

一、单项选择题

1.B2.B3.C4.B5.A6.A7.C8.A9.B10.D

11.B12.C13.B14.A15.A16.E17.E18.C19.B20.C

21.C22.D23.A24.B25.A26.B27.A28.B29.D30.E

31.B32.C33.C34.B35.C36.D37.B38.B39.C40.C

二、多项选择题

1.ABE2.AD3.AD4.ACE5.ABCD6.ABCE7.BCD8.CE

9.ABCD10.BD11.ABD12.BCDE13.ABCD14.ABCD15.BCE16.ABC

17.ABE18.ACDE19.CE20.ABE21.AB22.CDE23.BC24.AC

25.CD

三、填空题

1.CHON

2.N16%

3.20非极性疏水性氨基酸中性极性氨基酸酸性氨基酸碱性氨基酸

4.氢键盐键疏水键范德华力

5.兼性离子负正

6.谷氨酸精氨酸丙氨酸

7.氨基酸肽键羧基氨基碳氮

8.α-螺旋β-折叠

9.电荷层水化膜

10.肽键氢键疏水键次级键

11.酸碱酶氨基酸

12.盐析法有机溶剂沉淀某些酸类沉淀重金属盐沉淀盐析低温有机溶剂

13.α碳自由旋转度

14.S型促进正协同

15.长大

16.定性定量茚三酮反应双缩脲

17.次级键空间一级理化生物学活性

18.蛋白质可使肽链正确折叠在二硫键正确配对中起重要作用

19.280定量测定

20.电荷数量分子量大小分子形状

四、名词解释

1.在多肽分子中肽键的6个原子（Cα1,C,O,N,H,Cα2）位于同一平面,被称为肽单元（肽键平面）。

2.在某些理化因素的作用下,使蛋白质的空间结构受到破坏但不包括肽键的断裂,从而引起蛋白质理化性质的改变及生物学活性的丧失,这种作用称为蛋白质的变性作用。

3.当蛋白质溶液处于某一PH值时,其分子解离成正负离子的趋势相等成为兼性离子,净电荷为零,此时该溶液的PH值称为该蛋白质的等电点。

4.一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基脱去一分子的水,所形成的酰胺键称为肽键。

5.是蛋白质合成过程中形成空间结构的控制因子,是一类帮助多肽链正确折叠的蛋白质.它可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开,如此重复进行可以防止错误的聚集发生,使肽链正确折叠。

分子伴侣对于蛋白质分子中二硫键的正确形成起到重要作用。

6.在蛋白质分子中,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,并具有相应的功能,被称为模序。

7.蛋白质空间构象的改变伴随其功能的变化,称为变构效应。

具有变构效应的蛋白质称为变构蛋白,常有四级结构。

以血红蛋白为例,一分子O2与一个血红素辅基结合,引起亚基构象变化,进而引起相邻亚基构象变化,更易与O2结合。

8.是指蛋白质中的一个亚基与其配体结合后,能影响该蛋白质中另一个亚基与配体的结合能力。

如果是促进作用则称为正协同效应；反之,则称为负协同效应。

9.分子量大的蛋白质三级结构常可分割成1个和数个球状或纤维状的区域,折叠的较为紧密,各行其功能,称为结构域。

10.蛋白质分子中氨基酸的组成和排列顺序。

11.是指整条多肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置,也即整条多肽链所有原子在三维空间的排布位置。

12.分散在溶液中的蛋白质分子发生凝聚,并从溶液中析出的现象。

13.利用透析袋把大分子蛋白质与小分子化合物分开的方法称为透析。

14.多肽链的主链围绕中心轴有规律的螺旋式上升,每3.6个氨基酸残基盘绕一周,形成的右手螺旋,称