2011生物化学复习-by rokr-final2

1.什么是拉式图？并对其进行说明。？有何意义？ ................................................................................................................................................................ 1 2.蛋白质翻译后修饰的作用。 .................................................................................................................................................................................................... 2 3.二硫键在肽链折叠，蛋白质结构，蛋白质功能方面的作用。（不用举例） ...................................................................................................................... 3 4.蛋白质接上大的聚糖侧链会发生什么结构和功能的变化？若是该蛋白进行SDS聚丙烯酰胺电泳会出现什么情况，分析其原因。 ....................... 5 5.什么是Amadori重排？对机体有什么危害？ ..................................................................................................................................................................... 6 6.什么是两亲α-螺旋？画出两亲ά-螺旋示意图，并说明它有什么生物学功能？（功能要举例） .................................................................................. 6 7.α螺旋的结构特征？影响α-螺旋稳定的因素有什么？α-螺旋的氢键的特点是？ ........................................................................................................... 7 8.举例说明D型氨基酸是怎样产生和修复的。 ....................................................................................................................................................................... 8 9.怎样识别转角结构？为什么会出现转角？为什么转角结构出现在蛋白质的表面？ ........................................................................................................ 8 10.β折叠的结构特征是什么？如何消除边缘效应？ .............................................................................................................................................................. 9 11.Tyrosin Nitration ............................................................................................................................................................................................................. 10 13.分子伴侣的定义？一个蛋白质称为分子伴侣的要求及功能。 ........................................................................................................................................ 10 14.亮氨酸拉链 ............................................................................................................................................................................................................................ 11 15. 稳定蛋白质三维结构的作用力 .......................................................................................................................................................................................... 12 16..肽链设计：（传说不考） .................................................................................................................................................................................................... 12 17请你描述Anfinsen的实验，并解释他的实验结论（关于一级序列决定蛋白质高级结构的折叠理论） ................................................................ 13 18.蛋白质分子构象的立体化学原则 ........................................................................................................................................................................................ 15 19.蛋白质翻译后修饰的过程 ................................................................................................................................................................................................... 16

祝大家元旦快乐！

@by leerokr

2012年1月1日

1.什么是拉式图？并对其进行说明。？有何意义？

答：Ramachandran根据蛋白质中非键合原子间的最小接触距离，确定了哪些成对二面角（Φ、Ψ）所规定的两个相邻肽单位的构象是允许的，哪些是不允许的，并且以Φ为横坐标，以Ψ为纵坐标，在坐标图上标出，该坐标图称拉氏构象图（The Ramachandran Diagram）。

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可用来鉴定蛋白质构象是否合理。图上的一个位点对应于一对二面角（Φ、Ψ），代表一个Cα的两个相邻肽单位的构象。该图简化了蛋白质构想的研究，有利于正确判断蛋白质结构模型的正误。同时也发现了肽链的折叠具有相当大的局限性，二面角（Φ、Ψ）取值范围有限，只有取值所对应的构象才是立体化学所允许的。

⑴实线封闭区域：一般允许区，非键合原子间的距离大于一般允许距离，此区域内任何二面角确定的构象都是允许的，且构象稳定。

⑵虚线封闭区域：是最大允许区，非键合原子间的距离介于最小允许距离和一般允许距离之间，立体化学允许，但构象不够稳定。

⑶虚线外区域：是不允许区，该区域内任何二面角确定的肽链构象，都是不允许的，此构象中非键合原子间距离小于最小允许距离，斥力大，构象极不稳定。

Gly的Φ、Ψ角允许范围很大。总之，由于原子基因之间不利的空间相互作用，肽链构象的范围是很有限的，对非Gly氨基酸残基一般允许区占全平面的7.7%，最大允许区占全平面22.5％。

2.蛋白质翻译后修饰的作用。

答：蛋白质翻译后修饰在生命体中具有十分重要的作用。 它使蛋白质的结构更为复杂, 功能更为完善, 调节更为精细, 作用更为专一。细胞内许多蛋白质的功能,是通过动态的蛋白质翻译后修饰来的;细胞的许多生理功能, 例如细胞对外界环境的应答,也是通过动态的蛋白质翻译后修饰来实现的。人类生命过程的复杂性不单是基因直接表达的结果, 正是蛋白质翻译后修饰, 使得一个基因并不只对应一个蛋白质, 从而赋予人类生命过程更多的复杂性.表现如下：

（1）泛素化对于细胞分化与凋亡、DNA 修复、免疫应答和应激反应等生理过程起着重要作用；

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（2）磷酸化、糖基化和硫酸化还有许多其它的修饰对蛋白的功能是极为重要的，因为它们能决定蛋白的活性、稳定性、定位和循环，进一步影响细胞的生长分化、细胞周期、细胞凋亡和癌症发生等生物学过程；

（3）与某些疾病相关：如多种硫酸酯酶缺乏症，属于一种罕见的溶酶体储存紊乱疾病，造成硫酸酯酶的翻译后修饰出现异常，致使酶活性减少或缺乏，造成各种硫酸酯酶的硫酸酯底物堆积在细胞的溶酶体和其他细胞器中，损害细胞的正常功能，出现一系列复杂的临床表型。

3.二硫键在肽链折叠，蛋白质结构，蛋白质功能方面的作用。（不用举例）

答:二硫键等基团间的相互作用为蛋白质产生维持高级结构和功能提供基础。半胱氨酸残基中的巯基是所有蛋白质氨基酸残基中最活泼基团，在体内多种反应中扮演着至关重要角色。巯基与二硫键之间可借助氧化还原反应相互转化。当条件合适时，二硫键可按照原来的配对进行组合，这样形成的蛋白质可与天然蛋白质一样，既有正确的空间构象，又具有原来蛋白质的生物活性。这一过程被称为蛋白质氧化重折叠。就天然构象的恢复而言，二硫键不仅能稳定天然构象，且还能引导进一步氧化与折叠的发生。

（1）二硫键能够帮助肽链折叠/二硫键的形成对于稳定蛋白质的空间结构和保持其活性功能具有极其重要的影响，是蛋白质折叠过程中的重要步骤，它的错误配对是影响蛋白质多肽链正确折叠的重要原因，而且其形成的动力学和热力学性质影响着蛋白质折叠的速率和途径。相对而言，二硫键更倾向于在氨基酸序列的前半段出现，这在蛋白质翻译过程中对于保证蛋白质新生肽链顺利延伸合成和减少发生错误折叠是有积极意义的。

（2）二硫键能够维持蛋白质结构/二硫键作为共价化合键，存在于多数蛋白质中。二硫键的形成能够使蛋白质肽链的空间结构更为紧密，从而发挥维持和稳定蛋白质三维结构的功能。二硫键可以具有不同的空间构型， 因此形成二硫键的2个半胱氨酸残基所在肽段的相对构象，也可因为二硫键构型不同而发生改变。大多数真核细胞膜表面蛋白和分泌蛋白经常通过二硫键来稳定其构象。

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（3）二硫键的形成和变化能够影响蛋白质的功能/半胱氨酸残基中的巯基是所有蛋白质氨基酸残基中最活泼的基团，在体内参抗氧化、亚硝基化和巯基-二硫键交换等多种重要生理反应，从而发挥并调节蛋白质的功能，如：可以调节细胞内环境分子间的接触，从而影响蛋白质的分泌情况；二硫键能够作为许多蛋白功能的切换器，一些分泌的可溶性蛋白和细胞表面受体蛋白通过一个或多个二硫键的切割来实现其功能的控制；另外，蛋白巯基还可以作为细胞内环境分子间相互作用的媒介，其媒介作用通过直接地形成分子间二硫键或间接地改变折叠途径和后续的聚集反应来实现。

例举如下：

A、 巯基的抗氧化作用——在谷胱甘肽（GSH）中，半胱氨酸残基形成的疏基能够维持细胞的正常代谢与保护细胞膜的完整性，并能结合亲电子基、重金属离子与氧自由基等有害物质，具有抗脂质过氧化作用，可直接使氧自由基还原或促进超氧化物歧化酶合成。另外，由于巯基具有抗氧化作用，现已证实GSH水平下降是诱导细胞发生凋亡的重要因素。

B、 巯基的亚硝基化反应：蛋白质巯基亚硝基化修饰——主要是指巯基与气体信号分子一氧化氮(NO)反应。蛋白质巯基被NO或其衍生物修饰可发挥NO的生物活性，且使NO更稳定。蛋白质的巯基亚硝基化修饰影响其在细胞内的活性和功能，如核转录因子(NF-κB) 的一个亚基巯基亚硝基化能够影响其与DNA结合；蛋白质巯基亚硝基化修饰能够活化钙离子通道，天门冬氨酸受体(NMDAR)蛋白质巯基亚硝基化影响相关信号通路；蛋白质巯基亚硝基化Caspase酶活性，用Fas处理细胞，Caspase-3发生去亚硝基化后活化，诱导细胞凋亡。

C、 巯基-二硫键交换反应对细胞信号分子影响——人热休克转录因子1(heat shock transcription factor 1，HSF1)中半胱氨酸残基的氧化还原反应能够影响其被热激活状态并DNA结合。

二硫键的形成对于稳定蛋白质的空间结构和保持其活性功能具有极其重要的影响 ,它的错误配对是影响蛋白质多肽链正确折叠的重要原因 .二硫键的形成是蛋白质折叠过程中的重要步骤 ,其形成动力学影响着蛋白质折叠

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的速率和途径[1] .二硫键除了对于单分子折叠反应具有动力学和热力学上的影响外 ,还可以调节细胞内环境分子间的接触 ,从而影响蛋白质的分泌情况 .

4.蛋白质接上大的聚糖侧链会发生什么结构和功能的变化？若是该蛋白进行SDS聚丙烯酰胺电泳会出现什么情况，分析其原因。

答：

结构：蛋白质接上大的糖聚侧链后结构发生变化，蛋白质可能更加稳定，蛋白质的溶解度、稳定性、半衰期、活性等也会受到影响。大量的N-连接糖蛋白的糖链都具有很强的亲水性，并且都在蛋白质表面形成高的水化结构。蛋白质的功能可能会发生变化，原来的功能减弱或增加新的功能。

功能：

（1）增加蛋白质的水溶解性

（2）经过糖基化修饰蛋白质的稳定性增强，形成空间位阻，使蛋白酶与蛋白质不容易接触，防止降解，增加蛋白质的稳定性；

（3）糖链成为分子或细胞的标识（由于聚阴离子量的差异），不同细胞其标识不一样，从而成为细胞的一种特性；

（4）聚糖链的碳水化物结构可能成为免疫原。该蛋白进行SDS聚丙烯酰胺电泳时，共价修饰的聚糖侧链紧密结合在蛋白质上面，使得蛋白质的分子量增大，故条带会在原来蛋白质分子大小的位置的上面。

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（5）在唾液酸化和硫酸化中，糖基可以提供一个负电荷的表面，能够形成细胞表面的优势特性。

（6）糖结构可以介导生物学效应

（7）糖基可以瞄准目标，将目标蛋白转移至特定细胞场所

5.什么是Amadori重排？对机体有什么危害？

答：Amadori重排又称为葡糖胺重排反应。是由一分子葡糖胺在盐酸和吡啶的混合溶液中得到1-胺基-1去氧-2酮糖的过程。葡糖胺在酸的作用下开环，一位生成烯胺，五位变成羟基。互变异构，1.2位互变为烯醇。再互变，2位变成酮。由五位上的羟基进攻酮羰基，关环，得到果糖胺。

Amadori产物进一步与其他蛋白质、核酸大分子物质以及脂类重排形成不可逆的糖基化终产物（AGEs)。研究证明，AGEs不仅可以直接影响细胞和组织功能，参与疾病的产生，也可以通过与特异受体结合，发生反应来改变蛋白质和细胞功能，导致机体的病理变化。而脂褐素被溶酶体吞噬后，在细胞内堆积，干扰细胞正常代谢，影响细胞功能并产生细胞毒性作用，在人体内的富积不仅容易诱发糖尿病 ,也容易诱发肾衰竭和心脏衰竭。

6.什么是两亲α-螺旋？画出两亲ά-螺旋示意图，并说明它有什么生物学功能？（功能要举例）

答：两亲α-螺旋中，和螺旋的轴线相平行的两个侧面上的残基常有一些规律性的分布，在一侧亲水残基较集中，其中有较多的带电的残基；另一侧疏水残基较多。具有这样特征的螺旋对应的肽链的序列上常呈现特殊的规律，氨基酸的分布构成了“螺旋轮”。这样的螺旋除了N端和C端的电荷分布，成为电荷的偶极矩外，沿螺旋轴向的两个侧面又因分别具有不同的极性，而带有一种疏水矩。与电荷的偶极矩相似，疏水矩与两侧的极性和疏水性的大小以及两者的距离成比例。疏水矩可以对两亲螺旋进行定量的描述。

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两亲螺旋对蛋白质立体结构的形成很重要。在一些球状蛋白中，它们的疏水的一侧，有利于两亲螺旋间的彼此作用，先形成某种形式的超二级结构，然后向更高级的结构层次过渡；在膜蛋白质中，通过疏水面和膜脂的相互作用，有利于膜蛋白在膜中整合，而亲水的一面还可能形成具有极性环境的通道。

7.α螺旋的结构特征？影响α-螺旋稳定的因素有什么？α-螺旋的氢键的特点是？

蛋白质中常见的二级结构，肽链主链绕假想的中心轴盘绕成螺旋状，一般都是右手螺旋结构，螺旋是靠链内氢键维持的。每个氨基酸残基（第n个）的羰基与多肽链C端方向的第4个残基（第4+n个）的酰胺氮形成氢键。在古典的右手α-螺旋结构中，螺距为0.54nm，每一圈含有3.6个氨基酸残基，每个残基沿着螺旋的长轴上升0.15nm。①肽链骨架围绕一个轴以螺旋的方式伸展；②螺旋形成是自发的，肽链骨架上由n位氨基酸残基上的-C=O与n+4位残基上的-NH之间形成的氢键起着稳定的作用；被氢键封闭的环含有13个原子，因此α螺旋也称为3.6/13螺旋；③每隔3.6个残基，螺旋上升一圈；每一个氨基酸残基环绕螺旋轴100°，螺距为0.54nm，即每个氨基酸残基沿轴上升0.15nm；螺旋的半径是0.23nm；Φ角和Ψ角分别为-57°和-48°；④α螺旋有左手和右手之分，但蛋白质中的α螺旋主要是右手螺旋；⑤氨基酸残基的R基团位于螺旋的外侧，并不参与螺旋的形成，但其大小、形状和带电状态却能影响螺旋的形成和稳定。

影响α-螺旋稳定的因素：

1) 酸性或碱性氨基酸集中的区域，由于同电荷相斥，不利于α-螺旋形成；

2) 较大的R（如苯丙氨酸、色氨酸、异亮氨酸）集中的区域，也妨碍α－螺旋形成；

3) 脯氨酸因其α-碳原子位于五元环上，不易扭转，加之它是亚氨基酸，不易形成氢键，故不易形成上述α-螺旋；

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4) 甘氨酸的R基为H，空间占位很小，也会影响该处螺旋的稳定。

α-螺旋的氢键的特点：氢键不是直线型的，与螺旋轴不平行，氢键封闭的环是13元环；在α-螺旋中氢键变为优势构象；c=o…H角的平面平均只有18o ；附加的氢键的形成导致螺旋的局部变形和螺旋轴的弯曲；多个关键的氢键的存在增加了螺旋的弹性；螺旋形成一个巨大的偶极矩，长的螺旋会形成共轭结构，增强螺旋的稳定性和肽平面的刚性。

8.举例说明D型氨基酸是怎样产生和修复的。

答：消旋酶能催化含有一个不对称碳原子化合物的旋光异构体间的相互转化，L型-氨基酸在消旋酶的作用下发生构想变化生成D型-氨基酸，一般是在蛋白质翻译后修饰形成的。/D型-氨基酸氧化酶可催化D-氨基酸生成相应的α-酮酸，在哺乳动物体内主要分布于肾脏，因此推测D型-氨基酸手性转化通路为：首先，D型-氨基酸在D型-氨基酸氧化酶作用下生成相应的α-酮酸，随后α-酮酸在特定的转氨酶作用下生成L型-氨基酸。（由于生命体内只合成L型-氨基酸，所以α-酮酸在转氨酶作用下只能生成L-型氨基酸）。/例如Asn脱胺产生亚胺，亚胺结构水解形成天冬氨酰或L-异构天冬氨酰；亚胺结构也可能发生消旋作用产生D-天冬氨酰或L-异构天冬氨酰，D-天冬氨酰和L-异构天冬氨酰在羧甲基转移酶的作用下分别产生D-天冬氨酰甲酯和L-异构天冬氨酰甲酯，天冬氨酰甲酯自动水解，同时在乙酰胆碱和磷酸酶因子的作用下修复形成L-Asn。

9.怎样识别转角结构？为什么会出现转角？为什么转角结构出现在蛋白质的表面？

答：

（1）β-转角是种简单的非重复性结构。在β-转角中第一个残基的C=O与第四个残基的N-H氢键键合形成一个紧密的环,使β-转角成为比较稳定的结构,多处在蛋白质分子的表面,在这里改变多肽链方向的阻力比较小。

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（2）β-转角的特定构象在一定程度上取决于他的组成氨基酸,某些氨基酸如脯氨酸和甘氨酸经常存在其中：甘氨酸（Gly）：R=H，即侧链没有空间位组，因此临近氨基酸残基形成的二面角自由度较大、不稳定。一般不出现在规则二级结构中，但常出现在β-转角中，能很好地调整其他残基的空间阻碍,因此是立体化学上最合适的氨基酸，并常出现在两股肽段贴近的位置；脯氨酸（Pro）：N原子位于刚性封闭的吡咯环，并使Φ角固定为-60°；该N原子连接的H原子已用于肽键的形成，且吡咯环又阻止其C=O接近附近肽平面的NH，故难以形成α-螺旋或β-折叠所需要的氢键。因此在一定程度上迫使β-转角形成,促使多肽自身回折且这些回折有助于反平行β折叠片的形成。/

（3）β-转角及其附近氨基酸残基有较大的亲水性，常出现亲水性较强的D（Asp）、N（Asn）、Q（Gln）、S（Ser）等氨基酸残基，故大多位于蛋白质分子表面，参与蛋白质与水分子、其他蛋白或分子之间的相互作用。常是蛋白质磷酸化或N-糖基化位点，其序列具有保守性，与参与蛋白质生物学功能密切相关。

10.β折叠的结构特征是什么？如何消除边缘效应？

Astbury等人曾对β-角蛋白进行X线衍射分析，发现具有0.7nm的重复单位。如将毛发α－角蛋白在湿热条件下拉伸，可拉长到原长二倍，这种α-螺旋的X线衍射图可改变为与β-角蛋白类似的衍射图。说明β－角蛋白中的结构和α-螺旋拉长伸展后结构相同。两段以上的这种折叠成锯齿状的肽链，通过氢键相连而平行成片层状的结构称为β-片层(β-pleated sheet)结构或称β-折叠。

① 是肽链相当伸展的结构，肽链平面之间折叠成锯齿状，相邻肽键平面间呈110°角。氨基酸残基的R侧链伸出在锯齿的上方或下方。

② 依靠两条肽链或一条肽链内的两段肽链间的C＝O与H梄形成氢键，使构象稳定。

③ 两段肽链可以是平行的，也可以是反平行的。即前者两条链从“N端”到“C端”是同方向的，后者是反

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方向的。Β-片层结构的形式十分多样，正、反平行能相互交替。

④平行的β-片层结构中，两个残基的间距为0.65nm；反平行的β-片层结构，则间距为0.7nm。

消除方法：

11.Tyrosin Nitration

性质：1.体积增大；2.降低酚羟基的pK值；3.影响光吸收值；4.可使硝基还原成氨基

催化硝基化修饰的酶是二级结构识别酶，常出现在蛋白质转角处

生化性质改变：酶活力改变，影响蛋白质的磷酸化进程，更容易被水解，是蛋白质免疫原性改变，引起自身免疫性疾病。

12.出一个五肽框架图，标出Φ角和ψ角

（画出一个典型的五肽，标出其侧链三个角，以及定义三个角的原子和键角）

13.分子伴侣的定义？一个蛋白质称为分子伴侣的要求及功能。

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定义：分子伴侣是一类在序列上没有相关性但具有相同功能的蛋白质，它们能够结合并稳定另外一种蛋白质的不稳定构象，通过有效控制其结合和释放，来促进新生多肽正确折叠、多聚体的装配或降解及细胞器蛋白的跨膜运输等，不是这些结构在发挥其正常的生物功能时的永久组成成分。

要求：

（1）在细胞内能够参与帮助并催化介导其它多肽链或寡聚体蛋白质分子进行折叠和装配；

（2）组装完之后，与折叠蛋白分离，不参与构成这些蛋白质的结构和功能组份；

（3）分子伴侣本身不包括控制正确折叠所需的构象信息；

（4）一些分子伴侣具有酶活性。

功能：控制不正确的折叠的蛋白质；调节折叠途径；控制折叠蛋白质的活性和稳定性。

14.亮氨酸拉链

亮氨酸拉链是由伸展的氨基酸组成，每7个氨基酸中的第7个氨基酸是亮氨酸，亮氨酸是疏水性氨基酸，排列在螺旋的一侧，所有带电荷的氨基酸残基排在另一侧。当2个蛋白质分子平行排列时，亮氨酸之间相互作用形成二聚体，形成“拉链”。在“拉链”式的蛋白质分子中，亮氨酸以外带电荷的氨基酸形式同DNA结合。

/性质：蛋白质局部结构形式，即适于大分子之间相互结合的基元(motif)之一。在生物化学的研究中，发现某些DNA结合蛋白的一级结构C末端区段，亮氨酸总是有规律地每隔7个氨基酸就出现一次。蛋白质α-螺旋每绕一圈为3.6个氨基酸残基。这种一级结构形成α-螺旋时，亮氨酸必与螺旋轴平行而在外侧同一线上排布，每绕两圈出现一次；而且，亮氨酸R-基因上的分支侧链也露于螺旋之外成规律地相间。所谓拉链，就是两组平行走向，

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带亮氨酸的α-螺旋形成的对称二聚体。每条肽链上的亮氨酸残基，侧链上R-基因的分支碳链，又刚好互相交错排列，故名。亮氨酸拉链结构常出现于真核生物DNA结合蛋白的C-端，它们往往是和癌基因表达功能有关。

15. 稳定蛋白质三维结构的作用力

（1）共价键，包括盐键（离子键）；二硫键：二硫键形成之前，蛋白质分子已形成三级结构，二硫键不指导多肽链的折叠，三级结构形成后，二硫键可稳定此构象。主要存在于体外蛋白中，在细胞内，由于有高浓度的还原性物质，所以没有二硫键；酯键；配位键（2）静电作用力：带电基团、偶极离子之间的相互作用（3）范德华力：包括三种弱的作用力：定向效应、导效应、分散效应（4）疏水作用：由于溶剂水的存在，水分子间发生强烈的相互作用，导致非极性溶质相互排斥（5）氢键：多数蛋白质采取的折叠策略是使主链肽基之间形成最大数目的分子内氢键（如α-螺旋、β-折叠），同时保持大部分能成氢键的侧链处于蛋白质分子表面，与水相互作用。

16..肽链设计：（传说不考）

DAVNLAQMANPAGLVDAMFNLAQVR（AVMIWF;DENQYC）设计思路：（1）发夹结构的转角两边的多肽序列要利于形成α螺旋。一般而言20种氨基酸均可参与α螺旋的形成，但倾向性不同。其中A、E、L、M倾向于形成α螺旋，而P、G、T、S不利于形成α螺旋。P常被认为是螺旋的中断者，但很适合第一圈α螺旋。较大侧链的氨基酸残基（I、F、W等）集中的区域因空间阻碍而不利于形成α螺旋。V、I、L、M则处于蛋白质的内部，形成蛋白质的疏水中心，短而宽的侧链常出现在β结构中或直长侧链的α螺旋。肽链中多个酸性残基相邻或多个碱性残基相邻，由于电荷相斥不利于α螺旋的形成。每一圈有3.6个残基，侧链会倾向于以3~4个残基为一周期，由疏水的转变为亲水的。（2）α螺旋应该是两亲螺旋，和螺旋的轴线相平行的两个侧面，一侧亲水残基较集中，其中有较多的带电的残基；另一侧疏水残基较多。螺旋除了N端和C端的电荷分布，成为电荷的偶极矩外，沿螺旋轴向的两个侧面又因分别具有不同的极性，而带有一种疏水矩。（3）α螺旋的N帽和C帽结构，N端附近的1个自由NH基团常与N帽残基的侧链形成氢键，C端自由的羧基与溶剂形成氢键。有些氨基酸对于α螺旋德N、C帽位置有强倾向性，例如带正电荷的残基K、R产出现在C端，与螺旋偶极矩作用；而负电荷的残基D、E常出

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现在N端，与螺旋偶极矩作用。（4）Leu拉链,在α两亲螺旋中亮氨酸必与螺旋轴平行而在内侧同一线上排布，每绕两圈出现一次。当2个反平行的α螺旋分子平行排列时，亮氨酸之间相互作用形成二聚体，形成“拉链”。（5）β-转角通常由4个氨基酸残基组成，其第一个残基的羧基氧（O）与第四个残基的氨基氢（H）形成氢键，形成一个紧密的环，使之成为稳定的结构。β-转角的第一位可以是D、N、C、S残基，第二位经常是P残基，第四位为G残基调节P残基的扭曲及曲度。

17请你描述Anfinsen的实验，并解释他的实验结论（关于一级序列决定蛋白质高级结构的折叠理论）

Anfinsen 对 Ribonuclease 的研究提出了蛋白质一级结构决定高级结构的假说。

Anfinsen的经典热力学假说：

认为天然蛋白质多肽链采取的构象是在一定环境条件下热力学上最稳定的结果，采取天然构象的多肽链和它所处的一定环境条件（如溶液组分、pH、温度、离子强度等）整个系统的总自由能最低，所以处于变性状态的多肽链在一定的环境条件下能够自发折叠成天然构象。

Anfinsen实验

模型1：空间障碍，只允许一种构象（二硫键配对）

模型2：生物合成的结果

模型3：先形成了热力学稳定构象，然后形成二硫键加固

实验否定了前两种假设，肯定了第三种

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实验一：

1. 脲变性。RNAase + 8M脲 + 巯基乙醇

脲使得肽链展开，酶失活

2. 透析除脲和巯基乙醇，

3. pH~8弱碱性条件，溶液暴露于空气中，重新氧化复性，酶活力重新获得

过量巯基乙醇导致还原

实验二

1. 脲变性。RNAase + 8M脲 + 巯基乙醇

脲使得肽链展开，酶失活

2. 透析除巯基乙醇，然后通O2，再透析除脲

结果：错配的二硫键只需要加一点点巯基乙醇就可复性

。酶活性恢复到~0.01

1. 由实验一可知，模型２（生物合成的结果）

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不成立，因为离体条件下复性的蛋白具有全部酶活性（后来又有实验证明体外解折叠是完全的，全人工合成）

2. 由实验二可知，模型１（空间障碍，只允许一种构象（二硫键配对））不成立，否则，复性的蛋白应该具有几乎全部酶活性

3. 模型３（先形成了热力学稳定构象，然后形成二硫键加固）能够解释 both 结果。

结论：蛋白质一级结构决定三级结构

形成三级结构所需要的所有信息包含在一级结构中

18.蛋白质分子构象的立体化学原则

Linus Pauling和Robert Corey于20世纪40年代末至50年代初，应用X-射线衍射法（X-ray diffraction）技术对α-角蛋白等研究结果，提出了蛋白质分子构象的立体化学原则，要点如下：

（1）肽链空间构象的基本结构单位为肽平面或肽单位。

所谓的肽平面是指肽链中从一个Cα原子到另一个Cα原子之间的结构，共包含6个原子（Cα、C、O、N、H、Cα），它们在空间共处于同一个平面。如下图所示：

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（2）肽键上的原子呈反式构型

（3）肽键C-N键长为0.132nm,比一般的C-N单键（0.147nm）短，比C=N双键（0.128nm）要长，具有部分双键的性质（partial double-bond character），不能旋转。而 Cα-COOH、C-NH2，为真正单键（pure single bond），可以旋转。

（4）相邻肽平面构成二面角：

一个Cα原子相连的两个肽平面，由于N1-Cα和Cα-C2（羧基碳）两个键为单键，肽平面可以分别围绕这两个键旋转，从而构成不同的构象。一个肽平面围绕N1-Cα（氮原子与α-碳原子）旋转的角度，用Φ表示。另一个肽平面围绕Cα-C2（α-碳原子与羧基碳）旋转的角度，用Ψ表示。这两个旋转角度叫二面角（dihedral angle）。通常二面角（Φ,Ψ）确定后，一个多肽链的二级结构就确定了。Φ和Ψ的旋转实际上是所有蛋白质构象变化的来源，是蛋白质立体异构的重要参数。但是这种旋转是受原子间的相互作用所的，即每对原子之间的接触距离不能小于两者的范德华半径之和。

C-N旋转的角度为ω，由于肽键是一个刚性平面而且通常是反式构象，因此几乎所有多肽链的都接近于180度，不过有时甘氨酸和脯氨酸可以形成顺式肽键，即ω接近于0度。

19.蛋白质翻译后修饰的过程

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Met

硫醚基团易发生烷基化反应，且在酸性条件下，对溴化氢非常敏感，可用其断开蛋白，在重组蛋白的过程中，常用met把目的蛋白和标签连接起来，这样蛋白提取完后可用溴化氢将标签和蛋白分离（若目的蛋白中若有met则不宜用此法），最后要把溴化氢除掉。

Asn的水解和异构化

脱氨形成的亚胺结构对羟氨非常敏感，容易水解，常用来在基因工程中作为断裂位点糖基化修饰很重要，发生N-连接的糖基化修饰，而且此结构非常稳定，发生此修饰的序列变为-Asn-Xaa-（Ser or Thr）-但此为必要条件而非充分。

蛋白质的泛素化过程（三种修饰、相关蛋白）

修饰过程：泛素C-末端的Gly与泛素载体蛋白中的Cys发生作用产生硫醚结构，与带有Lys侧链蛋白的异肽键结合，形成泛素蛋白。

Cys酰化作用

酰化作用:1.把蛋白质定位到膜上：增加蛋白的亲酯性，从而改变在亚细胞的分布，如内质网转向细胞膜，不同的棕榈酰化有不同的特异性。2.和生长信号有关

从生化的角度来说，棕榈酰化能够提高蛋白质的疏水性从而促进蛋白质与膜的结合。并且，棕榈酰化通过修饰蛋白质可以蛋白质-蛋白质之间的相互作用，细胞内的转运，脂筏定位，以及蛋白质的活性。更进一步的，棕榈酰化参与一系列的生物学与生理学的过程，包括信号转导，有丝，神经元生长，以及细胞凋亡等。

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组氨酸 ADP-核糖基化

组氨酸H1和H2B，还有小部分非组蛋白染色体蛋白质在谷氨酸残基侧链上被多聚（ADP-核糖）合成酶催化下发生ADP-核糖基化，它也是一个底物。多聚（ADP-核糖基）的形成和水解依赖染色质DNA单链的存在或双链的打开，这种修饰的功能可能是为了打开染色质结构以使修复酶进入。多聚（ADP-核糖基）的结构是多源性的并且还包括分支链。核糖-核糖键是D-核糖呋喃糖酰-O-α-（1->2）-D-核糖呋喃糖苷。

Lys N-乙酰化（与现代生物进展联系）：

蛋白质中氨基酸的乙酰化修饰是一种可逆的在真核细胞和原核细胞中都能发生的翻译后修饰过程。在过去的几十年中，科学工作者对氨基酸的乙酰化修饰进行了很多研究，研究重点主要集中在赖氨酸残基的乙酰化修饰上。蛋白质的乙酰化修饰可以蛋白质的多种性质和细胞功能，包括DNA-蛋白质相互作用、蛋白质-蛋白质相互作用、基因转录、蛋白质稳定性、细胞的迁移和分化、DNA复制和修复、核运输和神经抑制等。---《小鼠肝脏...》

可逆的组蛋白乙酰化修饰已发现40 多年, 发生在核心组蛋白N 端的赖氨酸上. 核心组蛋白N 端的末端富含赖氨酸, 生理条件下带正电, 它可与带负电的DNA 或相邻的核小体发生作用, 导致核小体构象紧凑及染色质高度折叠. 乙酰化使组蛋白与DNA 间的作用减弱, 导致染色质构象松散,这种构象有利于转录调节因子的接近, 从而可以和转录因子结合, 促进基因的转录.

Lys 甲基化：

蛋白质的甲基化修饰是在甲基转移酶催化下, 在赖氨酸或精氨酸侧链氨基上进行的甲基化. 甲基化增加了立体阻力, 并且取代了氨基的氢, 影响了氢键的形成. 因此, 甲基化可以分子间和分子与目标蛋白的相互作用. 组蛋白上的甲基化修饰. 组蛋白对于转录等过程至关重要, 它是通过对其末端的化学修饰作用如磷酸化、乙酰化和甲基化等参与细胞核中生命活动.组蛋白赖氨酸和精氨酸的甲基化同转录调节和异染色体的形成有关。组蛋白甲基

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化修饰的结果则相对复杂, 它可以是转录增强或转录抑制.(ⅰ) 组蛋白赖氨酸甲基化. 赖氨酸残基可以被组蛋白质赖氨酸甲基转移酶(HKMTs)修饰，发生单、双或者三甲基化。研究赖氨酸的甲基化，许多工作都以组蛋白质H3和H4作为模型蛋白质。这些组蛋白质的甲基化修饰在许多生物学的过程中起着重要的作用，例如染色体紧缩，x染色体失活以及转录沉默或者激活。更进一步的，组蛋白质赖氨酸甲基转移酶也可以修饰许多非组蛋白质，涉及到许多其他的功能。例如，setg蛋白质可以甲基化修饰转录因子TAFlo，以提高该蛋白质与RNA聚合酶11(RNApolmyaeresl)l的结合能力，从而参与了TAF10下游靶基因的表达。另外，在体内通过Setg甲基化修饰蛋白质p53可以提高该蛋白质的稳定性，并P53依赖的基因表达C。另一个例子是，胞浆内的EhzZ包含的甲基转移酶复合物的赖氨酸修饰活性对于受体诱导的肌动蛋白质(actin)的组织与扩增有着重要的作用S。因此，赖氨酸甲基化在信号过程中可能也起着重要的作用。--《蛋白质翻译后修饰细胞通路...》

Ser 磷酸化

稳定：酪氨酸、卵黄高磷脯氨酸上常发生；可逆：在磷酸激酶的作用下发生磷酸化修饰，是生命中非常重要的修饰。

磷酸泛酰巯基乙胺丝氨酸：与电子传递过程有关

在有机体内，磷酸化是蛋白翻译后修饰中最为广泛的共价修饰形式，同时也是原核生物和真核生物中最重要的修饰形式。磷酸化对蛋白质功能的正常发挥起着重要调节作用，涉及多个生理、病理过程，如细胞信号转导、肿瘤发生、新陈代谢、神经活动、肌肉收缩以及细胞的增殖、发育和分化等该过程主要是通过蛋白质磷酸化激酶将ATP的末端磷酸基团转移到蛋白的特定位点上，如 Ser Thr和 Tyr 残基上，而其逆向过程则由蛋白质磷酸酶去除相应的磷酸基团。正是这两种酶的相反作用及其中所涉及到的能量消耗与生成使磷酸化成为体内很多生理活动的首先方式， 并且是目前所知的最主要的信号传导方式磷酸化对生命活动起着重要调节作用， 它的异常与癌症有着微妙的关系 在癌症研究中发现，微管蛋白的磷酸化可能导致癌症的发生 细胞中使用最后检验点策略 ( LCP) 控制细胞凋亡， 即将含有硝基化酪氨酸的 -微管蛋白组装到微管上， 将导致微管功能失常而最终

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导致细胞凋亡 但如果微管蛋白酪氨酸连接酶( TTL) 被磷酸化， 将可能使细胞 躲过 LCP 控制的细胞凋亡， 从而最终发展成为癌细胞

糖基化修饰：

体内蛋白质氨基酸非酶促连接还原糖是个很普遍的现象，这个在半衰期长的蛋白质上特别重要，比如晶状体晶体蛋白和结缔组织蛋白，还有糖尿病的隆起蛋白。1-脱氧-1-（Nε-赖氨酸）果糖，通过阿马多利重排先形成果糖加合物醛亚胺，已经在血清蛋白中得到确认。糖基化可能会对一些酶的活力有不利的影响，比如谷胱甘肽还原酶。P61一种阿马多利慢反应的产物形成多种交联糖基化末端产物，代表性的有四氢吡咯和咪唑类，在病理学上提及。它的一个糖化蛋白质的氧化产物是Nε-羧甲基赖氨酸，它也可以引起抗坏血酸和蛋白质自氧化产物反应。另外一个产物是通过戊糖和精氨酸残基形成交联。

糖基化对蛋白质性质、结构、功能的影响。在SDS-PAGE有何现象？

糖类是生物体内除蛋白质和核算以外的一类重要分子，大多数蛋白质都以糖蛋白形式存在。糖基化指糖通过共价键连接到蛋白质上，涉及细胞识别、信息传递、免疫系统恒定等方面。

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2010年生物化学考试题

1. Amadori重排的原理和对机体的影响？

2. 二硫键对蛋白质的折叠、结构和功能的影响？

3. 蛋白质添加了多糖连之后，性质结构功能有何变化？在电泳时有何现象？

4. 做出一个五肽框架图，标出Φ角和ψ角

5. 四种体外蛋白折叠机制

6. anfinsen实验的内容及结果

7. 画出两亲ά-螺旋示意图，并举例说明其作用

8. 什么是βturn和γturn，及其性质

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9. 蛋白质翻译后修饰的作用。

2009年生物化学考试题

1．二硫键对蛋白质的折叠、结构和功能的影响？

2．蛋白质添加了多糖连之后，性质结构功能有何变化？在电泳时有何现象？

3．天然蛋白质中D型氨基酸来源，有和机制消除？

4．Amadori重排的原理对机体的影响？

5．如何识别蛋白转角？为何多在蛋白表面？

6．拉式图是什么？有何意义？

7．做出一个五肽框架图，标出Φ角和ψ角

8．画出两亲ά-螺旋示意图，并举例说明其作用

9．anfinsen实验的内容及结果

10．什么是βturn和γturn，及其性质

11．蛋白质翻译后修饰的作用。

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12．泛素化

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