1 蛋白质结构和功能.docx

1、1 蛋白质结构和功能第一章 蛋白质的结构与功能内容提要 蛋白质是重要的生物大分子物质，体内分布广，含量丰富，种类繁多。每种蛋白质都有特定的空间构象及生物学功能。 组成蛋白质的基本单位为氨基酸，共20种，除甘氨酸外均为L氨基酸。氨基酸为两性电解质，在溶液的pH等于其pI时氨基酸呈兼性离子。含有共轭双键的色氨酸、酪氨酸在280nm波长附近有最大吸收峰。氨基酸之间通过肽键相连而成肽。肽键是蛋白质分子中的主要共价键也称为主键。小于10个氨基酸组成的肽为寡肽，大于10个氨基酸为多肽，其为链状称为多肽链。多肽链是蛋白质的基本结构，两端分别称为氨基末端（N末端），羧基末端（C末端）。 蛋白质的结构分为一级、

2、二级、三级和四级结构。多肽链从氨基末端至羧基末端的氨基酸排列顺序为蛋白质的一级结构，其连接键为肽键，还有二硫键。二级、三级及四级结构为空间结构（高级结构）。肽键中的六个原子基本上位于同一平面，称为肽单元。蛋白质的主链局部空间构象（而不涉及氨基酸侧链）称为蛋白质的二级结构，主要形式有螺旋、折叠、转角及无规卷曲，以氢键维持其稳定性。两个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互邻近形成的特殊空间构象，称为模体。蛋白质的三级结构是指多肽链主链和侧链的全部原子的空间排布位置。其稳定性维持主要靠次级键。分子量大的蛋白质三级结构常可分割成一个或数个球状或纤维状的区域，折叠的较为紧密，各执行其功能，称为结构域。

3、亚基与亚基间通过非共价键结合所形成的空间结构为四级结构。蛋白质也具有两性解离性质，体内大多数蛋白质的等电点接近pH5.0。所以在人体体液pH7.4的环境下，大多数蛋白质解离成阴离子。蛋白质是生物大分子之一，其颗粒表面的电荷和水化膜是维持蛋白质胶体稳定的重要因素。若除去蛋白质胶体表面电荷和水化膜，蛋白质极易从溶液中下沉析出。一般认为，蛋白质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。蛋白质在280nm波长处有特征性吸收峰。 蛋白质的结构与其功能密切相关，一级结构是空间结构的基础，也是功能的基础。一级结构相似的蛋白质，其空间结构及功能也相近。若蛋白质的一级结构发生改变则影

4、响其正常功能，由此引起的疾病称为分子病。 多肽链正确折叠对其形成正确构象和功能的发挥具有重要意义。除一级结构是决定蛋白质折叠成正确空间构象的因素外，还需分子伴侣的参与。若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生，有人将此类疾病称为蛋白构象疾病。 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。通常利用蛋白质的理化性质，采取不损伤蛋白质结构和功能的物理方法来纯化蛋白质。常用的技术有电泳法、层析法、超速离心法等。一 、选择题【A型题】1下列哪种蛋白质为单纯蛋白质（ ）A肌红蛋白 B细胞色素c C单加氧酶 D血红蛋白 E血清清蛋白2

5、蛋白质的基本组成单位是（ ）A肽键平面 B核苷酸 C肽 D氨基酸 E碱基3一个生物样品的含氮量为5，它的蛋白质含量为（ ）A8.80 B12.50 C16.0 D38.0 E31.254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 Cys B Glu C Lys D Thr EGly5含有两个羧基的氨基酸是（ ）A Lys B Asn CGln D Glu E Cys6下列哪种氨基酸为环状亚氨基酸（ ）AGly BPro CTrp DTry ELys7下列哪一物质不属于生物活性肽（ ）A胰高血糖素 B短杆菌素s C催产素 D胃泌素 E血红素8下列哪种氨基酸为含硫氨基酸（ ）A

6、Trp BThr CPhe DMet EPro9下列哪种氨基酸的侧链含有杂环（ ）ATrp BThr CAsn DMet EAla10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 11下列哪种氨基酸为非编码氨基酸（ ）A半胱氨酸 B组氨酸 C鸟氨酸 D丝氨酸 E亮氨酸12关于构成蛋白质的氨基酸的叙述，下列哪项是正确的（ ）A除Gly外均为D构型 B除Gly外均为L构型 C只含有氨基和羧基D均有极性侧链 E均能与双缩脲试剂呈紫色反应13Glu的pKl为2.6，pK2为4.6，pK3为9.6，其pI为（ ）A 4.6 B 3.6 C 7.1 D 6.1

7、E 2.614以下哪一种氨基酸不具备不对称碳原子（ ）A甘氨酸 B丝氨酸 C半胱氨酸 D苏氨酸 E丙氨酸15天然蛋白质中不存在的氨基酸是（ ）A丝氨酸 B瓜氨酸 C色氨酸 D异亮氨酸 E羟脯氨酸16下列氨基酸中，只含非必需氨基酸的是（ ）A碱性氨基酸 B含硫氨基酸 C支链氨基酸 D芳香族氨基酸 E酸性氨基酸17、多肽链中主链骨架的组成是（ ）ACNHOCNHOCNHO BNCCNNCCNNCCH CCHNOCHNOCHNODCONHCCONHCCONH ECNOHCNOHCNOH18在以下混合蛋白质溶液中，各种蛋白质的pI分别为4.3、5.0、5.4、6.5、7.4，电泳时欲使其都泳向正极，缓

8、冲溶液的pH应该是（ ）A pH4.1 BpH5.2 CpH6.0 DpH7.4 EpH8.119维持蛋白质分子中螺旋的化学键是（ ）A肽键 B疏水键 C氢键 D二硫键 E离子键20维持蛋白质分子中折叠的化学键是（ ）A肽键 B疏水键 C氢键 D二硫键 E离子键21关于螺旋的叙述，下列哪项是正确的（ ）A又称随机卷曲 B柔软但无弹性 C甘氨酸有利于螺旋的形成D只存在于球状蛋白质中 E螺旋的一圈由3.6个氨基酸组成22含有78个氨基酸的螺旋的螺旋长度是（ ）A 26.52nm B 11.7nm C 28.08nm D 14.04nm E 20.72nm23关于蛋白质等电点的叙述，下列哪项是正确的

9、（ ）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不同 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（ ）24蛋白质在280nm处有最大的光吸收，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25下列有关肽的叙述，错误的是（ ）A肽是两个以上氨基酸借肽键连接而成的化合物 B组成肽的氨基酸分子都不完整C多肽与蛋白质分子之间无明确的分界线 D氨基酸一旦生成肽，完全失去其原有的理化性质E

10、根据N-末端数目，可得知蛋白质的亚基数26蛋白质在电场中移动的方向取决于（ ）A蛋白质的分子量和它的等电点 B所在溶液的pH值和离子强度C蛋白质的等电点和所在溶液的pH值 D蛋白质的分子量和所在溶液的pH值E蛋白质的等电点和所在溶液的离子强度27关于蛋白质中折叠的叙述，下列哪项是正确的（ ）A折叠中氢键与肽链的长轴平行 B氢键只在不同肽链之间形成C折叠中多肽链几乎完全伸展 D折叠又称转角E甘氨酸及丙氨酸不利于折叠的形成 28蛋白质变性（ ）A由肽键断裂而引起 B都是不可逆的 C可使其生物活性丧失 D可增加其溶解度 E以上都不对29蛋白质的一级结构是指（ ）A蛋白质中的无规卷曲 B蛋白质分子的无

11、规卷曲 C蛋白质分子内氨基酸以肽键相连接D蛋白质分子内氨基酸的排列顺序 E蛋白质分子内的二硫键30维持蛋白质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31蛋白质中次级键不包括（ ）A疏水键 B二硫键 C离子键 D氢键 E盐键 32关于蛋白质结构的叙述，下列哪项是正确的（ ）A多肽链的折叠、盘曲主要靠肽键来维持 B肽单元属于二级结构C凡有三级结构的蛋白质均有生物活性 D具有四级结构血红蛋白具有别构效应E内部氢键的形成是驱动蛋白质多肽链折叠、盘曲的主要动力33对具有四级结构的蛋白质进行分析时（ ）A只有一个自由的羧基和一个自由的氨基 B只有自由的羧基，没有自由的

12、氨基C没有自由的羧基，只有自由的氨基D既没有自由的羧基，又没有自由的氨基E有一个以上的自由羧基和自由氨基34蛋白质变性会出现下列哪种现象（ ）A易被蛋白酶水解 B无双缩脲反应 C粘度降低 D溶解度增加 E分子量改变35关于蛋白质变性的叙述，下列哪项是正确的（ ）A蛋白质变性并非绝对不可逆 B变性后仍能保留一定的生物活性C在280nm处出现增色效应 D变性后蛋白质的疏水基团进入蛋白分子的内部E变性后蛋白质变得难以消化36蛋白质变性的实质是由于下列哪种键被破坏（ ）A盐键 B肽键 C氢键 D疏水键 E次级键37蛋白质变性是由于（ ）A肽键断裂，一级结构遭到破坏 B蛋白质中的一些氨基酸残基受到修饰

13、C蛋白质分子沉淀 D次级键断裂，天然构象解体 E多肽链的净电荷等于零38关于蛋白质变性的叙述，下列哪项是正确的（ ）A有机溶剂使蛋白质变性主要是由于妨碍离子的相互作用 B尿素可使蛋白质变性C变性是一个非协同过程 D变性是在所加变性剂的很窄浓度范围内突然发生的E变性只破坏蛋白质的三、四级结构，二级和一级结构未被破坏39下列哪种技术既可以分离蛋白质又可以测定其分子量（ ）A亲和层析 B超速离心 C透析 D离子交换层析 E醋酸纤维素薄膜电泳40下列哪种分离纯化蛋白质的技术是根据溶解度的不同（ ）A凝胶过滤 B超虑法 C有机溶剂分级法 D离子交换层析 E区带电泳41蛋白质对紫外线的最大吸收波长是（ ）

14、A320nm B260nm C280nm D190nm E220nm42有关血红蛋白（Hb）和肌红蛋白（Mb）的叙述不正确的是（ ）A都可以和氧结合，但结合曲线不同 B Hb和Mb都含铁 C都是含辅基的结合蛋白 D都具有四级结构形式 E都属于色蛋白类43下列蛋白质通过凝胶过滤层析柱时最先被洗脱的是（ ）A血清清蛋白（分子量为68.5KD） B牛胰岛素（分子量为5.7KD）C马肝过氧化氢酶（分子量为247.5KD） D肌红蛋白（分子量为16.9KD）E牛乳球蛋白（分子量为35KD）44分子病主要是哪种结构异常（ ）A一级结构 B二级结构 C三级结构 D四级结构 E空间结级结构45可被胰蛋白酶水解

15、的三肽是（ ）APheAlaArg BAspMetAla CMetGlnProDProArgMet EPheAlaMet46Hb在携带O2的过程中，引起构象改变的现象称为（ ）A变构剂 B协同效应 C变构效应 D变构蛋白 E以上都不是47根据哪一类氨基酸的性质，可在280nm波长下，对蛋白质进行定量测定（ ）A酸性氨基酸 B碱性氨基酸 C含硫氨基酸 D杂环氨基酸 E芳香族氨基酸48有活性的肌红蛋白是（ ）A一级结构 B二级结构 C三级结构 D四级结构 E空间结构49维系蛋白质四级结构稳定的主要化学键是（ ）A盐键 B疏水作用 C氢键 D二硫键 EVan der waals力50胰岛素分子A链与

16、B链的交联是靠（ ）A氢键 B二硫键 C盐键 D疏水键 EVander Waals力51蛋白质的空间构象主要取决于（ ）A肽链氨基酸的序列 B螺旋和折叠 C肽链中的氨基酸侧链D肽链中的肽键 E肽链中的二硫键位置52蛋白质溶液的稳定因素是（ ）A蛋白质溶液的粘度大 B蛋白质分子表面的疏水基团相互排斥C蛋白质分子表面带有水化膜 D蛋白质溶液属于真溶液 E以上都不是53能使蛋白质沉淀的试剂是（ ）A浓盐酸 B硫酸铵溶液 C浓氢氧化钠溶液 D生理盐水 E以上都不是54盐析法沉淀蛋白质的原理是（ ）A中和电荷，破坏水化膜 B盐与蛋白质结合成不溶性蛋白盐C降低蛋白质溶液的介电常数 D调节蛋白质溶液的等电点

17、 E以上都不是55锌指结构是（ ）A二级结构 B结构域 C模序 D三级结构 E四级结构56蛋白质水化膜破坏时出现A构象改变 B亚基聚合 C肽键断裂 D二硫键形成 E蛋白质聚集57下列关于蛋白质结构叙述中不正确的是（ ）A一级结构决定二、三级结构 B二、三级结构决定四级结构C螺旋为二级结构的一种形式 D三级结构是指蛋白质分子内所有原子的空间排列 E无规卷曲是在一级结构基础上形成的58依据肽键存在，用于蛋白质定量测定的方法是（ ）A凯氏定氮法 B酚试剂法 C茚三酮反应D双缩脲法 E280nm紫外吸收法二、填空题1蛋白质的特征元素是_，它的平均含量为_。2组成蛋白质的氨基酸有_种，它们都是_型氨基酸

18、，除_外都具有旋光性。3蛋白质分子的基本组成单位是_。蛋白质的基本结构化学键是_。4血红蛋白是含有_辅基的蛋白质，其中的_离子可结合1分子O2。5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。 6蛋白质颗粒表面有许多_可吸引水分子，使颗粒表面形成一层_可防止蛋白质从溶液中_。7蛋白质颗粒在电场中移动。移动的速率主要取决于_和_这种分离蛋白质的方法称为_。8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，其分子量最_。9蛋白质可与某些试剂作用产生颜色反应，可用作蛋白质的_和_分析。常用的颜色反应有_和_。10多肽

19、链的结构是具有_的，因此，在书写时把_末端写在肽链的_边，把_末端写在_边。11镰刀形红细胞性贫血患者的红细胞呈_状，易溶血，因其血红蛋白分子中_条_链上第_位氨基酸异常所致，即由正常的_被_取代。三、名词解释1肽键 （peptide bond） 2肽 3氨基酸残基(residue) 4蛋白质的沉淀 5肽单元（peptide unit） 6亚基(subunit) 7蛋白质的等电点 8变性作用四、简答题1为何蛋白质的含氮量能表示蛋白质相对量?实验中又是如何依此原理计算蛋白质含量的?2何谓肽键和肽链及蛋白质的一级结构?3什么是蛋白质的二级结构?它主要有哪几种?各有何结构特征?4举例说明蛋白质的四级

20、结构。5变性后蛋白质有何变化？6组成蛋白质的基本单位是什么？结构有何特点？五、论述题1举例说明蛋白质的一级结构、空间结构与功能的关系。2蛋白质变性作用有哪些实际应用？3某氨基酸溶于pH7的水中，所得氨基酸溶液的pH为6，问此氨基酸的pI是大于6、等于6还是小于6？4下列蛋白质的混合物在什么pH时电泳，分离效果最好？（1）血清清蛋白（pI=4.9）和血红蛋白（pI=6.8）；（2）肌红蛋白（pI=7.0）和胰凝乳蛋白酶原（pI=9.5）；（3）卵清蛋白（pI=4.6）、血清清蛋白（pI=4.9）和脲酶（pI=5.0）。参考答案一 、选择题【A型题】1E 2D 3E 4C 5D 6B 7E 8D

21、9A 10B 11C 12B 13B 14A 15B 16E 17D 18E 19C 20C 21E 22B 23A 24B 25D 26C27C 28C 29D 30A 31B 32D 33E 34A 35A 36E 37D 38B 39B40C 41C 42D 43C 44A 45D 46C 47E 48C 49B 50B 51A 52C53B 54A 55C 56E 57B 58D 【A型题】1E因为肌红蛋白、细胞色素c和血红蛋白均含铁卟啉，属于色蛋白；单加氧酶含NADPH及细胞色素P450等辅助因子，故是结合蛋白。血清清蛋白不含辅助因子，水解产物只含氨基酸。3E因为多种蛋白质的平均含氮

22、量约为16，故可用定氮法来推算样品中蛋白质的大致含量。每克样品中蛋白质的含量=6.25含氮克数每克样品。4C在生理条件下(pH=7.4)，Lys残基的侧链带正电荷，Gly、Cys和Thr残基不带电荷，Glu残基侧链带负电荷。5D含两个羧基指酸性氨基酸即Glu、Asp。6B体内亚氨基酸为Pro，含有吡咯环。7E血红素是具有四级结构的蛋白质。8D体内含S氨基酸有蛋氨酸、半胱氨酸。9A体内含有杂环的氨基酸有：Trp、Tyr、His、Phe、以及Pro。10B 2个半胱氨酸通过脱氢可以二硫键相结合，形成胱氨酸。11C非编码氨基酸在蛋白质合成时无相应密码子，20种氨基酸均属于编码氨基酸，鸟氨酸不在20种

23、编码氨基酸中。12B酸性氨基酸、碱性氨基酸还含有非羧基、非氨基，因此C不对；含有肽键的物质才能与双缩脲发生呈色反应，氨基酸不含有肽键，因此E错误。13B pI是指氨基酸所携带的静电荷为零时溶液的pH值，酸性氨基酸pIpK1+pK2/2；碱性氨基酸的pI=pK2+pK3/2。14A除甘氨酸外组成蛋白质的20种氨基酸均为L构型即碳原子都是不对称碳原子。15B蛋白质的基本组成单位氨基酸，共20种。答案A、C、D是有相应密码的氨基酸，蛋白质分子中还含有20种以外的氨基酸，如羟脯氨酸就是其中的一种，它是蛋白质合成后，由脯氨酸羟化而来。所以答案A、C、D、E都是天然蛋白质分子中存在的氨基酸。瓜氨酸不是蛋白

24、质的基本组成单位，它的功能是参与氨基酸的分解代谢。16E必需氨基酸有苏氨酸、色氨酸、赖氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸，A中碱性氨基酸为组氨酸、精氨酸、赖氨酸，B中含硫氨基酸为半胱氨酸、蛋氨酸，C中支链氨基酸有甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等，D中芳香族氨基酸有苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸，E中谷氨酸天冬氨酸不是必需氨基酸。17D出现错误的原因在于对以下内容的理解不够。1 肽键：是一个氨基酸的COOH与另一相邻氨基酸的aNH2脱去一分子H2O所形成的键，也称酰胺键。2 肽：蛋白质分子中氨基酸与氨基酸之间通过肽键相连所形成的化合物叫肽。多肽链中主链骨架也即蛋白质的一级结构，

25、主要靠肽键维系。答案D CONHCCONHCCONHCCONH记忆方法：COckHeN 公鸡 母鸡（利用这两个英文单词记忆主链骨架，黑体大写字母代表主链骨架中的原子）。 18E（1）氨基酸和蛋白质是两性电解质：氨基酸在水溶液中或在晶体状态时都以离子形式存在，即两性离子形式。所谓两性离子是指在同一氨基酸分子上带有能放出质子的NH3+正离子和能接受质子的COO负离子。因此，氨基酸是两性电解质（图）。蛋白质的基本组成单位是氨基酸，因此也具有两性解离的性质。 （2）氨基酸和蛋白质的等电点（pI）：当两性离子氨基酸（或蛋白质）溶解于水时，其正负离子都能解离，但解离程度与溶液的pH有关。当调节氨基酸（或蛋

26、白质）溶液的pH，使氨基酸（或蛋白质）分子上的NH3+和COO的解离程度完全相同时，即氨基酸（或蛋白质）所带净电荷为零，在电场中即不向阴极移动也不向阳极移动，此时氨基酸（或蛋白质）所处溶液的pH值称为该氨基酸（或蛋白质）的等电点（pI）。氨基酸的等电点（pI）是由其NH2和COOH解离常数的负对数pK1和pK2决定的。若一个氨基酸侧链R基团可以解离，则pKR应予以考虑。各种蛋白质具有特定的等电点，这与其所含氨基酸的种类和数量及其所处的环境pH有关。选答案A者是将蛋白质在酸性环境下，即pHpI时净带正电荷，在碱性环境中，即pHpI时净带负电荷，记忆混淆了；选答案D者则认为pH值中性即是蛋白质的p

27、I。在溶液pH 8.1时，各种蛋白质的pI均小于溶液pH，解离成负离子，向正极移动。21E 螺旋是一种有规则的构象，在球状蛋白质和纤维状蛋白质中都有螺旋存在。在螺旋中，肽链不是充分伸展的。有一定的伸缩性。甘氨酸的R基团为H，空间占位小，其碳与肽键间的旋转自由度大，较难参与形成稳定的螺旋。22B因为螺旋中每一氨基酸残基沿轴向上升0.15nm，所以78个氨基酸沿螺旋的轴上升11.7nm。24B参与蛋白质组成的20种氨基酸。在可见光区域都没有光吸收，但在远紫外区域(220nm)均有光吸收。在近紫外区域(220300nm)只有酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸有吸收光的能力，因为它们的R基含有苯环共轭双键系统。

28、酪氨酸的最大光吸收波长在275nm；苯丙氨酸在257nm；色氨酸在280nm。B组包括酪氨酸和色氨酸，故是最佳选择。28C蛋白质变性的本质是非共价键断裂，空间结构松散伸展，肽键暴露，易被蛋白酶水解。变性后埋藏在分子内部的疏水基团也暴露出来，使其溶解度降低，易于沉淀，颜色反应增强。因变性蛋白质不对称性程度增加，其粘度增加。以上均为变性蛋白质和天然蛋白质的区别，但二者最主要的区别是前者因空间结构破坏，原有生物学活性丧失。 41B蛋白质分子中的酪氨酸和色氨酸都含有共轭双键，因此在280nm波长处有特征性吸收峰。核酸中的嘌呤和嘧啶也有共轭双键，但其最大吸收峰为260nm。42D Hb和Mb都是含铁卟啉

29、的红色蛋白质，二者都可以和氧结合，但结合曲线不同。后者只有一条多肽链，氧结合曲线为直角双曲线，即Mb容易和氧结合。Hb是四聚体，氧结合曲线呈S状，说明在低氧分压时Hb与氧的结合较难。当四聚体的Hb解聚为单体时，其氧结合曲线与Mb相同。事实表明，由于亚基在Hb分子中为四聚体，而影响了各个亚基和O2的结合能力。Mb只有一条多肽链，没有四级结构形式。44A由于DNA分子上基因的遗传性缺陷，引起mRNA分子和蛋白质生物合成的异常，机体的某些功能和结构随之发生变异，而引起的疾病称为分子病。如镰刀状红细胞贫血，经一级结构测定后发现，其血红蛋白（HbS）与正常的血红蛋白（HbA）相比，只有一个氨基酸发生了突变，即在链的6位上，正常的Glu被Val取代了。所以分子病主要是一级结构