蛋白质一级结构与高级结构关系

蛋白质分子是由氨基酸首尾相连而成的共价多肽链，天然蛋白质分子有自己特有的空间结构，称为蛋白质构象。

蛋白质结构的不同组织层次：一级结构指多肽链的氨基酸序列。二级结构是指多肽链借助氢键排列成特有的α螺旋和β折叠片段。三级结构是指多肽链借助各种非共价键弯曲、折叠成具有特定走向的紧密球状构象。球状构象给出最低的表面积和体积之比，因而使蛋白质与周围环境的相互作用降到最小。四级结构是指寡居蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系和结合方式。二、三、四级结构为蛋白质的高级结构。蛋白质的天然折叠结构决定于3个因素：1。与溶剂分子（一般是水）的相互作用。2。溶剂的PH值和离子组成。3。蛋白质的氨基酸序列。后一个是最重要的因素。

（一）蛋白质折叠的热力学假说

蛋白质的高级结构由其一级结构决定的学说最初由Christian B. Anfinsen于1954年提出。在1950年之前，Anfinsen一直从事蛋白质结构方面的研究。在进入美国国立卫生研究所（NIH）以后，继续从事这方面的研究。Anfinsen和两个博士后Michael Sela、 Fred White在研究中发现，使用高浓度的巯基试剂——β- 巯基乙醇（β- mercaptoethanol）可将二硫键还原成自由的巯基，如果再加入尿素，进一步破坏已被还原的核糖核酸酶分子内部的次级键，则该酶将去折叠转变成无任何活性的无规卷曲。对还原的核糖核酸酶的物理性质进行分析的结果清楚地表明了它的确采取的是无规卷曲的形状。

在成功得到一种去折叠的核糖核酸酶以后，Anfinsen 着手开始研究它的重折叠过程。考虑到被还原的核糖核酸酶要在已被还原的8个Cys残基上重建4对二硫键共有105 种不同的组合，但只有一种是正确的形式，如果决定蛋白质构象的信息一直存在于氨基酸序列之中，那么，最后重折叠得到的总是那种正确的形式。否则，重折叠将是随机的，最后只能得到少量的正确形式。Anfinsen 的重折叠实验还是比较顺利的，他通过透析的方法除去了导致酶去折叠的尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到其生理缓冲溶液之中，在有氧气的情况下于室温放置，以使巯基能重新氧化成二硫键。经过一段时间以后，发现核糖核酸酶活性得以恢复，这意味着它原来的构象恢复了。由于上述过程没有细胞内任何其他成分的参与，完全是一种自发的过程，因此，有理由相信此蛋白质正确折叠所需要的所有信息全部存在于它的一级结构之中。在此基础上，Anfinsen提出了蛋白质折叠的热力学假说（thermodynamic hypothesis）。根据此假说，一个蛋白质的天然三维构象对应于在生理条件下其所处的热力学最稳定的状态。热力学稳定性由组成的氨基酸残基之间的相互作用决定，于是蛋白质的三维构象直接由它的一级结构决定。

（二）蛋白质高级结构对高级结构形成的影响

1．二级结构

蛋白质的二级结构由氢键维持。包括α螺旋、β折叠、β转角和无规卷等。α螺旋是一种重复性结构，螺旋中每个α-碳的Φ和Ψ分别为-57o和-47o附近。每圈螺旋占3.6个氨基酸残基，沿螺旋轴方向上升0.54nm。每个残基绕轴旋转100o，沿轴上升0.15nm。残基的侧链伸向外侧。相邻螺圈之间形成氢键，氢键的取向几乎与螺旋轴平行。从N-末端出发，氢键是由每个肽基的氧与其前面第三个肽基的N-H形成的。

氨基酸组成和序列影响α螺旋的形成。

（1）R基的电荷性质影响α螺旋形成。多聚赖氨酸在PH为7的水中不能形成α螺旋。因为PH为7时R基具有正电荷，彼此间由于静电排斥，不能形成链内氢键。在PH为12时，多聚赖氨酸能自发形成氢键。

（2）R基大小影响α螺旋形成。多聚异亮氨酸由于R基较大，造成空间阻碍，不能形成α螺旋。

（3）脯氨酸为α亚氨基酸，不含自由的α-氨基，不能形成链内氢键。因此，多肽链中存在连续脯氨酸时，α螺旋中断。

（4）甘氨酸由于R基为氢，可形成的酰胺平面与α-碳原子的二面角可取范围较大，不易形成α螺旋。

（5）R基小，且不带电荷的氨基酸利于α螺旋的形成。多聚丙氨酸在PH为7的水中自发形成α螺旋。

β折叠：

β－折叠片由两条或多条伸展的多肽链（或一条多肽链的若干肽段）侧向聚集，通过相邻肽链主链上的N-H与C=O之间有规则的氢键，形成锯齿状片层结构。所有的肽链都参于链间氢键的形成，氢键与肽链的长轴接近垂直。多肽主链呈锯齿状折叠构象，侧链R基交替地分布在片层平面的两侧。β-折叠片中，相邻多肽链平行或反平行。从能量上看，反平行β折叠比平行的更稳定，氢键NH---O 几乎在一条直线上，此时氢键最强。

特征：

⑴主链骨架本身以大约180°回折

⑵回折部分通常由四个氨基酸残基构成

⑶构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的- NH基之间形成氢键来维系。

转角结构通常负责各种二级结构单元之间的连接作用，它对于确定肽链的走向起着决定性的作用。

脯氨酸和甘氨酸是频繁出现在β-转角中的残基。

无规卷曲。无规卷曲繁殖那些不能被归入明确的二级结构的多肽片段。无规卷曲也像其他二级结构一样是明确而稳定的结构，受侧链相互作用的影响很大。球状蛋白中含量较高，对外界理化因子敏感，与生物活性有关,对外界理化因子极为敏感。

蛋白质二级结构的形成由氨基酸序列决定。稳定蛋白质二级结构主要为氢

键。氨基酸R基的大小及带电荷状况对二级结构的形成影响也很大。特定的氨基酸残基有利于形成特定的二级结构。

2．三级结构

一个蛋白质的三级结构是指由二级结构元件构建成的总三维结构，包括一级结构中相距远的肽段之间的几何相互关系和侧链在三维空间中彼此间的相互关系。多肽链借助氢键形成二级结构，在一级序列上相邻的二级结构往往在三维折叠中彼此靠近并相互作用形成超二级结构。由超二级结构进一步装配成相对独立的球状实体——结构域或三级结构。蛋白质折叠形成三级结构的驱动力是形成可能的最稳定结构。有两种力在起作用，一是肽链必须满足自身结构固有的限制，包括折叠中α-碳的二面角的限制以及手性效应；二是肽链必须折叠以便埋藏疏水侧链，是之与溶剂水的接触降到最小程度。疏水相互作用是形成特定三级结构的主要动力。

多肽链的二级结构决定于短程序列，三维结构主要决定于长程序列。

二硫桥在稳定蛋白质构象中的作用。蛋白质复性实验证明，二硫桥对肽链的正确折叠并不是必要的，但它对稳定折叠太结构做出贡献。含二硫桥的分子有较小的熵变化，因此稳定。

归根结底，蛋白质的三维结构是由一级结构决定的。也就是说三维结构是多肽链上的各个单键旋转自由度受到各种限制的总结果。这些限制包括肽键的刚性平面性质、肽链中疏水基和亲水基的数目和位置、带正电荷和负电荷的R基的数目和位置以及溶剂和其他溶质等。在这些限制因素下通过R基团的彼此相互作用以及R基团与溶剂和其他溶质相互作用，最后达到平衡，形成了在一定条件下热力学上最稳定的空间结构。即复杂生物大分子“自我装配”原则。

3．四级结构

自然界中很多蛋白质以独立折叠的球状蛋白质的聚集体形式存在。这些球状蛋白质通过非共价键彼此缔合在一起。缔合形成具集体的方式构成蛋白质的四级结构。稳定司机结构的作用力与稳定三级结构的没有本质区别。亚吉蒂特的驱动力主要是疏水作用，亚基缔合的专一性则由相互作用的表面上的极性基团之间的氢键和离子键提供。

蛋白质四级结构是建立在三级结构基础上的，单体蛋白质甚至不存在四级结构。因此蛋白质四级结构的形成仍然由一级结构决定。

（三）测定蛋白质一级结构的应用

推测蛋白质高级结构。蛋白质的一级结构可通过多种方法测定。由于二十种氨基酸在几种二级结构中出现的频率是不同的.进而求出每一种氨基敌的构象参数，可以由此预测蛋白质的二级结构。我们进一步从肽键的统计分析出发，指出二肤和三肤的关联频率和二级结构间的相关性，利用二肽和三肽构象参数进行预测，正确率可达90%。但是蛋白质折叠是相当复杂的。且肽链在体外折叠与比在生物体内折叠慢。到现在为止，我们仍然不能根据一个蛋白质的一级结构推断出它的三维结构。

推测蛋白质功能。蛋白质分子中关键活性部位氨基酸残基的改变，会影响其生理功能，甚至造成分子病。例如镰状细胞贫血，就是由于血红蛋白分子中两个β亚基第6位正常的谷氨酸变异成了缬氨酸，从酸性氨基酸换成了中性支链氨基酸，降低了血红蛋白在红细胞中的溶解度，使它在红细胞中随血流至氧分压低的外周毛细血管时，容易凝聚并沉淀析出，从而造成红细胞破裂溶血和运氧功能的低下。另实验证明，若切除了促肾上腺皮质激素或胰岛素A链N端的部分氨基酸，它们的生物活性也会降低或丧失，可见关键部分氨基酸残基对蛋白质和多肽功能的重要作用。另一方面，在蛋白质结构和功能关系中，一些非关键部位氨基酸残基的改变或缺失，则不会影响蛋白质的生物活性。例如人、猪、牛、羊等哺乳动物胰岛素分子A链中8、9、10位和B链30位的氨基酸残基各不相同，有种族差异，但这并不影响它们都具有降低生物体血糖浓度的共同生理功能。又如在人群的不同个体之间，同一种蛋白质有时也会有氨基酸残基的不同或差异，个体之间，同一种蛋白质中有时会存在一级结构的微小差异，但这也并不影响不同个体中它们担负相同的生理功能。但差异的氨基酸，若是在氨基酸分类中从脂肪族换成芳香族氨基酸等，即蛋白质之间的免疫原性就会差异较大，由这些蛋白质组成人体组织、器官，在临床上进行移植时，就可产生排异反应。

研究生物进化。不同生物体的同源蛋白质一级结构在氨基酸组成和顺序上不同，存在种属差异。同源蛋白质一级结构的差异可反映种属间的亲缘关系，但不影响其生物学功能

参考文献：

（1）《生物化学》，第三版上册高等教育出版社

（2）生命的三维动态胡小倩黄山学院学报2004-12

（3）蛋白质卷曲研究进展，石颖、许根俊、鲁子贤，生物化学与生物物理进展1993 （4）分子序列告诉我们什么——构象功能和进化，罗辽复，内蒙古大学学报1988-7

蛋白质结构与功能的关系

蛋白质结构与功能的关系蛋白质的结构包括一级结构、二级结构、三级结构、四级结构。一级结构是蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至C-端的氨基酸排列顺序。一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。蛋白质的二级结构是指多肽链的主链骨架本身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。常见的二级结构有α螺旋、三股螺旋、β折叠、β转角、β凸起和无规卷曲。α螺旋中肽链骨架围绕一个轴以螺旋的方式伸展，它可能是极性的、疏水的或两亲的。β折叠是肽链的一种相当伸展的结构，有平行和反平行两种。如果β股交替出现极性残基和非极性残基，那么就可以形成两亲的β折叠。β转角指伸展的肽链形成180°的U形回折结构而改变了肽链的方向。β凸起是由于β折叠股中额外插入一个氨基酸残基而形成的，它也能改变多肽链的走向。无规卷曲是在蛋白质分子中的一些极不规则的二级结构的总称。无规卷曲无固定走向，有时以环的形式存在，但不是任意变动的。从结构的稳定性上看，右手α螺旋＞β折叠＞ U型回折＞无规卷曲，但在功能上，酶与蛋白质的活性中心通常由无规卷曲充当，α右手螺旋和β折叠一般只起支持作用。蛋白质的三级结构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。三级结构通常由模体和结构域组成。稳定三级结构的化学键包括氢键、疏水键、离子键、范德华力、金属配位键和二硫键。模体可用在一级结构上，特指具有特殊生化功能的序列模体，也可被用于功能模体或结构模体，相当于超二级结构。结构模体是结构域的组分，基本形式有αα、βαβ和βββ等。常见的模体包括：左手超螺旋、右手超螺旋、卷曲螺旋、螺旋束、α螺旋-环-α螺旋、Rossmann卷曲和希腊钥匙模体。结构域是在一个蛋白质分子内的相对独立的球状结构和/或功能模块，由若干个结构模体组成的相对独立的球形结构单位，它们通常是独自折叠形成的，与蛋白质的功能直接相关。一个结构域通常由一段连续的氨基酸序列组成。根据其占优势的二级结构元件的类型，结构域可分为五大类：α结构域、β结构域、α/β结构域、α+β 结构域、交联结构域。以上每一类结构域的二级结构元件可能有不同的组织方式，每一种组织就是一种结构模体。这些结构域都有疏水的核心，疏水核心是结构域稳定所必需的。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。组成寡聚蛋白质或多聚蛋白质的每一个亚基都有自己的三级结构。蛋白质的四级结构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。驱动四级结构形成或稳定四级结构的作用力包括

蛋白质四级结构及其检测方法

论述一、二、三、四级蛋白质结构及其检测方法？蛋白质定义：由一条或多条多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子，通常是将分子量在6000道尔顿以上的多肽称为蛋白质。一、蛋白质一级结构：（一）定义：蛋白质的一级结构又称为共价结构或化学结构，它是指蛋白质中的氨基酸按照特定的排列顺序通过肽键连接起来的多肽链结构。氨基酸残基主要通过肽键连接，有些蛋白质中含有二硫键。（二）检测方法：二硝基氟苯（DNFB）法、丹磺酰氯法、氨肽酶法、C-末端氨基酸测定（肼解法、还原法、羧肽酶法）二、蛋白质二级结构：（一）定义：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。并不涉及氨基酸残基侧链的构象。主要的化学键为氢键。（二）检测方法：构象的研究方法：X射线衍射法、核磁共振光谱法、圆二色谱CD、紫外-可见差光谱、荧光探针法、激光拉曼光谱法、红外光谱法、关联规则与遗传算法。三、蛋白质三级结构：（一）定义：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。主要的化学键：疏水键、离子键、二硫键、氢键和配位键稳定维系三级结构的作用。（二）检测方法：同源建模（比较建模SWISS-MODEL）法、穿针引线方法（折叠识别方法）、从头预测法、最速下降法、牛顿法、共轭梯度法、遗传算法、分解-结合法、离散化方法、分子动力学法、混合预测方法、粒子群优化算法(PSO)。四、蛋白质四级结构：（一）定义：有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基。蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键和离子键。（二）检测方法：线性降维法：Swiss-Prot数据库中抽取数据集进行四级结构预测。 Quat-PRE方法：综合运用mRMR方法和SVM的wrapper方法进行四级结构预测。最近邻居算法：从蛋白质一级序列出发，利用蛋白质序列氨基酸组成、二肽组成以及混合组成方法对蛋白质单聚体、二聚体、三聚体、四聚体、五聚体、六聚体和八聚体进行分类研究。

蛋白质结构解析的方法对比综述 (1)

蛋白质结构解析的方法对比综述工程硕士李瑾摘要：到目前为止，蛋白质结构解析的方法主要是两种，x射线衍射法和NMR法，这两种方法各有优点和不足。关键词：x射线衍射法 NMR法到目前为止，蛋白质结构解析的方法主要是两种，x射线衍射法和NMR法。其中X射线的方法产生的更早，也更加的成熟，解析的数量也更多，第一个解析的蛋白的结构，就是用x晶体衍射的方法解析的。而NMR方法则是在90年代才成熟并发展起来的。这两种方法各有优点和不足[1]。首先是X射线晶体衍射法。该方法的前提是要得到蛋白质的晶体。通常是将表达目的蛋白的基因经PCR扩增后克隆到一种表达载体中，然后转入大肠杆菌中诱导表达，目的蛋白提纯之后摸索结晶条件，等拿到晶体之后，将晶体进行x射线衍射，收集衍射图谱，通过一系列的计算，得到蛋白质的原子结构[2]。 x射线晶体衍射法的优点是：速度快，通常只要拿到晶体，最快当天就能得出结构，另外不受肽链大小限制，无论是多大分子量的蛋白质或者RNA、DNA，甚至是结合多种小分子的复合体，只要能够结晶就能够得到其原子结构。所以x射线方法解析蛋白的关键是摸索蛋白结晶的条件。该方法得到的是蛋白质分子在晶体状态下的空间结构，这种结构与蛋白质分子在生物细胞内的本来结构有较大的差别。晶体中的蛋白质分子相互间是有规律地、紧密地排列在一起的，运动性较差；而自然界的生物细胞中的蛋白质分子则是处于一种溶液状态，周围是水分子和其他的生物分子，具有很好的运动性。而且，有些蛋白质只能稳定地存在于溶液状态，无法结晶[2]。核磁共振NMR（nuclear magnetic resonance）现象很早就被科研人员观察到了，但将这种方法用来解析蛋白质结构，却是近一二十年的事情。NMR法具体原理是对水溶液中的蛋白质样品测定一系列不同的二维核磁共振图谱，然后根据已确定的蛋白质分子的一级结构，通过对各种二维核磁共振图谱的比较和解析，在图谱上找到各个序列号氨基酸上的各种氢原子所对应的峰。有了这些被指认的峰，就可以根据这些峰在核磁共振谱图上所呈现的相互之间的关系得到它们所对应的氢原子之间的距离。[3]可以想象，正是因为蛋白质分子具有空间结构，在序列上相差甚远的两个氨基酸有可能在空间距离上是很近的，它们所含的氢原子所对应的NMR峰之间就会有相关信号出现[4] 。通常，如果两个氢原子之间距离小于0.5纳米的话，它们之间就会有相关信号出现。一个由几十个氨基酸残基组成的蛋白质分子可以得到几百个甚至几千个这样与距离有关的信号，按照信号的强弱把它们转换成对应的氢原子之间的距离，然后运用计算机程序根据所得到的距离条件模拟出该蛋白质分子的空间结构。该结构既要满足从核磁共振图谱上得到的所有距离条件，还要满足化学上有关原子与原子结合的一些基本限制条件，如原子间的化学键长、键角和原子半径等[4]。 NMR解析蛋白结构常规步骤如下：首先通过基因工程的方法，得到提纯的目的蛋白，在蛋白质稳定的条件下，将未聚合，而且折叠良好的蛋白样品（通常是1mM－3mM，500ul，PH6－7的PBS）装入核磁管中，放入核磁谱仪中，然后由写好的程序控制谱仪，发出一系列的电磁波，激发蛋白中的H、13N、13C原子，等电磁波发射完毕，再收集受激发的原子所放出的“能量”，通过收集数据、谱图处理、电脑计算从而得到蛋白的原子结构[5] [6]。用NMR研究蛋白质结构的方法，可以在溶液状态进行研究，得到的是蛋白质分子在溶液中的结构，这更接近于蛋白质在生物细胞中的自然状态[7]。此外，通过改变溶液的性质，还可以模拟出生物细胞内的各种生理条件，即蛋白质分子所处的各种环境，以观察这些周围环境的变化对蛋白质分子空间结构的影响。在溶液环境中，蛋白质分子具有与自然环境中类

蛋白质一级结构与高级结构关系

蛋白质一级结构与高级结构关系蛋白质分子是由氨基酸首尾相连而成的共价多肽链，天然蛋白质分子有自己特有的空间结构，称为蛋白质构象。蛋白质结构的不同组织层次：一级结构指多肽链的氨基酸序列。二级结构是指多肽链借助氢键排列成特有的α螺旋和β折叠片段。三级结构是指多肽链借助各种非共价键弯曲、折叠成具有特定走向的紧密球状构象。球状构象给出最低的表面积和体积之比，因而使蛋白质与周围环境的相互作用降到最小。四级结构是指寡居蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系和结合方式。二、三、四级结构为蛋白质的高级结构。蛋白质的天然折叠结构决定于3个因素：1。与溶剂分子（一般是水）的相互作用。2。溶剂的PH值和离子组成。3。蛋白质的氨基酸序列。后一个是最重要的因素。（一）蛋白质折叠的热力学假说蛋白质的高级结构由其一级结构决定的学说最初由Christian B. Anfinsen于1954年提出。在1950年之前，Anfinsen一直从事蛋白质结构方面的研究。在进入美国国立卫生研究所（NIH）以后，继续从事这方面的研究。Anfinsen和两个博士后Michael Sela、 Fred White在研究中发现，使用高浓度的巯基试剂——β- 巯基乙醇（β- mercaptoethanol）可将二硫键还原成自由的巯基，如果再加入尿素，进一步破坏已被还原的核糖核酸酶分子内部的次级键，则该酶将去折叠转变成无任何活性的无规卷曲。对还原的核糖核酸酶的物理性质进行分析的结果清楚地表明了它的确采取的是无规卷曲的形状。在成功得到一种去折叠的核糖核酸酶以后，Anfinsen 着手开始研究它的重折叠过程。考虑到被还原的核糖核酸酶要在已被还原的8个Cys残基上重建4对二硫键共有105 种不同的组合，但只有一种是正确的形式，如果决定蛋白质构象的信息一直存在于氨基酸序列之中，那么，最后重折叠得到的总是那种正确的形式。否则，重折叠将是随机的，最后只能得到少量的正确形式。Anfinsen 的重折叠实验还是比较顺利的，他通过透析的方法除去了导致酶去折叠的尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到其生理缓冲溶液之中，在有氧气的情况下于室温放置，以使巯基能重新氧化成二硫键。经过一段时间以后，发现核糖核酸酶活性得以恢复，这意味着它原来的构象恢复了。由于上述过程没有细胞内任何其他成分的参与，完全是一种自发的过程，因此，有理由相信此蛋白质正确折叠所需要的所有信息全部存在于它的一级结构之中。在此基础上，Anfinsen提出了蛋白质折叠的热力学假说（thermodynamic hypothesis）。根据此假说，一个蛋白质的天然三维构象对应于在生理条件下其所处的热力学最稳定的状态。热力学稳定性由组成的氨基酸残基之间的相互作用决定，于是蛋白质的三维构象直接由它的一级结构决定。（二）蛋白质高级结构对高级结构形成的影响

蛋白质的一级结构(共价结构)

1.蛋白质的一级结构（共价结构）蛋白质的一级结构也称共价结构、主链结构。 1.蛋白质结构层次一级结构（氨基酸顺序、共价结构、主链结构） ↓是指蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序二级结构 ↓ 超二级结构 ↓ 构象（高级结构）结构域 ↓ 三级结构(球状结构) ↓ 四级结构(多亚基聚集体) 1.一级结构的要点． 1.蛋白质测序的一般步骤祥见 P116 （1）测定蛋白质分子中多肽链的数目。（2）拆分蛋白质分子中的多肽链。（3）测定多肽链的氨基酸组成。（4）断裂链内二硫键。（5）分析多肽链的N末端和C末端。（6）多肽链部分裂解成肽段。（7）测定各个肽段的氨基酸顺序（8）确定肽段在多肽链中的顺序。（9）确定多肽链中二硫键的位置。 1.蛋白质测序的基本策略对于一个纯蛋白质，理想方法是从N端直接测至C端，但目前只能测60个N端氨基酸。 1.直接法（测蛋白质的序列）两种以上特异性裂解法 N C A 法裂解 A1 A2 A3 A4 B 法裂解 B1 B2 B3 B4 用两种不同的裂解方法，产生两组切点不同的肽段，分离纯化每一个肽段，分离测定两个肽段的氨基酸序列，拼接成一条完整的肽链。

1. 间接法（测核酸序列推断氨基酸序列）核酸测序，一次可测600-800bp 1. 测序前的准备工作 1. 蛋白质的纯度鉴定纯度要求，97%以上，且均一，纯度鉴定方法。（两种以上才可靠） ⑴聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)要求一条带 ⑵DNS —cl （二甲氨基萘磺酰氯）法测N 端氨基酸 1. 测定分子量用于估算氨基酸残基n= 方法：凝胶过滤法、沉降系数法 1. 确定亚基种类及数目多亚基蛋白的亚基间有两种结合方式： ⑴非共价键结合 8mol/L 尿素，SDS SDS-PAGE 测分子量 ⑵二硫键结合过甲酸氧化： —S —S —+HCOOOH → SO 3H β巯基乙醇还原：举例:：血红蛋白 (α2β2) （注意，人的血红蛋白α和β的N 端相同。）分子量： M 拆亚基： M 1 、M 2 两条带拆二硫键： M 1 、M 2 两条带分子量关系： M = 2M 1 + 2M 2 1. 测定氨基酸组成主要是酸水解，同时辅以碱水解。氨基酸分析仪自动进行。确定肽链中各种a.a 出现的频率,便于选择裂解方法及试剂。 ①Trp 测定对二甲基氨基苯甲醛 590nm 。 ②Cys 测定 5、5/一二硫代双（—2—硝基苯甲酸）DTNB ，412nm 1. 端基分析 ①N 端分析 DNS-cl 法：最常用，黄色荧光，灵敏度极高，DNS-多肽水解后的DNS-氨基酸不需要提取。 DNFB 法：Sanger 试剂，DNP-多肽，酸水解，黄色DNP-氨基酸，有机溶剂（乙酸乙酯）抽提分离，纸层析、薄层层析、液相等 PITC 法：Edman 法，逐步切下。无色PTH-氨基酸，有机溶剂抽提，层析。 ②C 端分析 110mw

生物化学蛋白质的结构与功能试题及答案

第一章蛋白质的结构与功能 [测试题] 一、名词解释：1．氨基酸 2．肽 3．肽键 4．肽键平面 5．蛋白质一级结构 6．α-螺旋 7．模序 8．次级键 9．结构域 10．亚基 11．协同效应 12．蛋白质等电点 13．蛋白质的变性 14．蛋白质的沉淀 15．电泳 16．透析 17．层析 18．沉降系数 19．双缩脲反应 20．谷胱甘肽二、填空题 21．在各种蛋白质分子中，含量比较相近的元素是____，测得某蛋白质样品含氮量为15.2克，该样品白质含量应为____克。 22．组成蛋白质的基本单位是____，它们的结构均为____，它们之间靠____键彼此连接而形成的物质称为____。 23．由于氨基酸既含有碱性的氨基和酸性的羧基，可以在酸性溶液中带____电荷，在碱性溶液中带____电荷，因此，氨基酸是____电解质。当所带的正、负电荷相等时，氨基酸成为____离子，此时溶液的pH值称为该氨基酸的____。 24．决定蛋白质的空间构象和生物学功能的是蛋白质的____级结构，该结构是指多肽链中____的排列顺序。25．蛋白质的二级结构是蛋白质分子中某一段肽链的____构象，多肽链的折叠盘绕是以____为基础的，常见的二级结构形式包括____，____，____和____。 26．维持蛋白质二级结构的化学键是____，它们是在肽键平面上的____和____之间形成。 27．稳定蛋白质三级结构的次级键包括____，____，____和____等。 28．构成蛋白质的氨基酸有____种，除____外都有旋光性。其中碱性氨基酸有____，____，____。酸性氨基酸有____，____。 29．电泳法分离蛋白质主要根据在某一pH值条件下，蛋白质所带的净电荷____而达到分离的目的，还和蛋白质的____及____有一定关系。 30．蛋白质在pI时以____离子的形式存在，在pH>pI的溶液中，大部分以____离子形式存在，在pH

蛋白质结构分析原理及工具-文献综述

蛋白质结构分析原理及工具（南京农业大学生命科学学院生命基地111班）摘要：本文主要从相似性检测、一级结构、二级结构、三维结构、跨膜域等方面从原理到方法再到工具，系统地介绍了蛋白质结构分析的常用方法。文章侧重于工具的列举，并没有对原理和方法做详细的介绍。文章还列举了蛋白质分析中常用的数据库。关键词：蛋白质；结构预测；跨膜域；保守结构域 1 蛋白质相似性检测蛋白质数据库。由一个物种分化而来的不同序列倾向于有相似的结构和功能。物种分化后形成的同源序列称直系同源，它们通常具有相似的功能；由基因复制而来的序列称为旁系同源，它们通常有不同的功能[1]。因此，推测全新蛋白质功能的第一步是将它的序列与进化上相关的已知结构和功能的蛋白质序列比较。表一列出了常用的蛋白质序列数据库和它们的特点。表一常用蛋白质数据库网址可能有更新氨基酸替代模型。进化过程中，一种氨基酸残基会有向另一种氨基酸残基变化的倾向。氨基酸替代模型可用来估计氨基酸替换的速率。目前常用的替代模型有Point Accepted Mutation (PAM)矩阵、BLOck SUbstitution Matrix (BLOSUM)矩阵[2]、JTT模型[3]。序列相似性搜索工具。序列相似性搜索又分为成对序列相似性搜索和多序列相似性搜索。成对序列相似性搜索通过搜索序列数据库从而找到与查询序列相似的序列。分为局部联配和全局联配。常用的局部联配工具有BLAST和SSEARCH，它们使用了Smith-Waterman 算法。全局联配工具有FASTA和GGSEARCH，基于Needleman-Wunsch算法。多序列相似性搜索常用于构建系统发育树，这里不阐述。表二列举了常用的成对序列相似性比对搜索工具

1蛋白质高级结构作用力

§2.4 蛋白质的结构和功能（续） §2.5 维持蛋白质高级结构的作用力
1, Complementary Interactions between Proteins and Ligands:
The Immune System and Immunoglobulins
2, Forces to stabilize the protein 3-D structure 3, protein structure prediction

1, Complementary Interactions between Proteins and Ligands: The Immune System and Immunoglobulins “Structural Immunology”

When a foreign substance - a virus, a bacterium, or even a foreign protein-invades the tissues of a higher vertebrate(脊椎动物) (like a human), the organism defends itself by what is called the immune response (免疫应答，免疫反应). The immune response is a first line of defense against infection and probably against cancer cells as well.

以多种蛋白为例阐述蛋白质结构与功能的关系

举例说明蛋白质结构和功能的关系答： 1.蛋白质的一级结构与功能的关系蛋白质的一级机构指：肽链中氨基酸残基（包括二硫键的位置）的排列顺序。一级结构是蛋白质空间机构的基础，包含分子所有的信息，且决定蛋白质高级结构与功能。 ①一级结构的变异与分子病蛋白质一级结构是空间结构的基础，与蛋白质的功能密切相关，一级机构的改变，往往引起蛋白质功能的改变。例如：镰刀形细胞贫血病镰刀形细胞贫血病的血红蛋白（HbS）与正常人的血红蛋白（HbA）相比，发现，两种血红蛋白的差异仅仅来源于一个肽段的位置发生了变化，这个差异肽段是位于β链N端的一个八肽。在这个八肽中，β链N端第6位氨基酸发生了置换，HbA中的带电荷的谷氨酸残基在HbS中被置换成了非极性缬氨酸残基，即蛋白质的一级机构发生了变化。 ②序列的同源性不同生物中执行相同或相似功能的蛋白质称为同源蛋白质，同源蛋白质的一级机构具有相似性，称为序列的同源性。最为典型的例子，例如：细胞色素C（Cyt c） Cyt c是古老的蛋白质，是线粒体电子传递链中的组分，存在于从细菌到人的所有需氧生物中。通过比较Cyt c的序列可以反映不同种属生物的进化关系。亲缘越近的物种，Cyt c中氨基酸残基的差异越小。如人与黑猩猩的Cyt c完全一致，人与绵羊的Cyt c有10个残基不同，与植物之间相差更多。蛋白质的进化反映了生物的进化。 2.蛋白质空间结构与功能的关系天然状态下，蛋白质的多肽链紧密折叠形成蛋白质特定的空间结构，称为蛋白质的天然构象或三维构象。三维构象与蛋白质的功能密切相关。 ①一级结构与高级结构的关系：一级结构决定高级机构，当特定构象存在时，蛋白质表现出生物功能；当特定构象被破坏时，即使一级构象没有发生改变，蛋白质的生物学活性丧失。例如：牛胰核糖核苷酸酶A（RNase A）的变性与复性当RNase A处于天然构象是，具有催化活性；当RNase A处于去折叠状态时，二硫键被还原不具有催化活性；当RNase A恢复天然构象时，二硫键重新形成，活性恢复。 ②变构效应变构效应：是寡聚蛋白质分子中亚基之间存在相互作用，这种相互作用通过亚基构象的改变来实现。蛋白质在执行功能是时，构象发生一定变化。例如：肌红蛋白、血红蛋白与氧的结合两种蛋白质有很多相同之处，结构相似表现出相似功能。这两钟蛋白质都含有血红素辅基，都能与氧进行可逆结合，因此存在着氧合与脱氧的两种结构形式。但是肌红蛋白几乎在任何氧分压情况下都保持对氧分子的高亲和性。血红蛋白则不同，在氧分压较高时，血红蛋白几乎被氧完全饱和；而在氧分压较低时，血红蛋白与氧的亲和力降低，释放出携带的氧并转移给肌红蛋白。

蛋白质一级结构与高级结构关系

蛋白质分子是由氨基酸首尾相连而成的共价多肽链，天然蛋白质分子有自己特有的空间结构，称为蛋白质构象。蛋白质结构的不同组织层次：一级结构指多肽链的氨基酸序列。二级结构是指多肽链借助氢键排列成特有的α螺旋和β折叠片段。三级结构是指多肽链借助各种非共价键弯曲、折叠成具有特定走向的紧密球状构象。球状构象给出最低的表面积和体积之比，因而使蛋白质与周围环境的相互作用降到最小。四级结构是指寡居蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系和结合方式。二、三、四级结构为蛋白质的高级结构。蛋白质的天然折叠结构决定于3个因素：1。与溶剂分子（一般是水）的相互作用。2。溶剂的PH值和离子组成。3。蛋白质的氨基酸序列。后一个是最重要的因素。（一）蛋白质折叠的热力学假说蛋白质的高级结构由其一级结构决定的学说最初由Christian B. Anfinsen于1954年提出。在1950年之前，Anfinsen一直从事蛋白质结构方面的研究。在进入美国国立卫生研究所（NIH）以后，继续从事这方面的研究。Anfinsen和两个博士后Michael Sela、 Fred White在研究中发现，使用高浓度的巯基试剂——β- 巯基乙醇（β- mercaptoethanol）可将二硫键还原成自由的巯基，如果再加入尿素，进一步破坏已被还原的核糖核酸酶分子内部的次级键，则该酶将去折叠转变成无任何活性的无规卷曲。对还原的核糖核酸酶的物理性质进行分析的结果清楚地表明了它的确采取的是无规卷曲的形状。在成功得到一种去折叠的核糖核酸酶以后，Anfinsen 着手开始研究它的重折叠过程。考虑到被还原的核糖核酸酶要在已被还原的8个Cys残基上重建4对二硫键共有105 种不同的组合，但只有一种是正确的形式，如果决定蛋白质构象的信息一直存在于氨基酸序列之中，那么，最后重折叠得到的总是那种正确的形式。否则，重折叠将是随机的，最后只能得到少量的正确形式。Anfinsen 的重折叠实验还是比较顺利的，他通过透析的方法除去了导致酶去折叠的尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到其生理缓冲溶液之中，在有氧气的情况下于室温放置，以使巯基能重新氧化成二硫键。经过一段时间以后，发现核糖核酸酶活性得以恢复，这意味着它原来的构象恢复了。由于上述过程没有细胞内任何其他成分的参与，完全是一种自发的过程，因此，有理由相信此蛋白质正确折叠所需要的所有信息全部存在于它的一级结构之中。在此基础上，Anfinsen提出了蛋白质折叠的热力学假说（thermodynamic hypothesis）。根据此假说，一个蛋白质的天然三维构象对应于在生理条件下其所处的热力学最稳定的状态。热力学稳定性由组成的氨基酸残基之间的相互作用决定，于是蛋白质的三维构象直接由它的一级结构决定。（二）蛋白质高级结构对高级结构形成的影响 1．二级结构蛋白质的二级结构由氢键维持。包括α螺旋、β折叠、β转角和无规卷等。α螺旋是一种重复性结构，螺旋中每个α-碳的Φ和Ψ分别为-57o和-47o附近。

蛋白质的结构与功能(含解析)

课时作业(六) [学业水平层次(A)] 1．(2015·济南高一期末)下列物质分子中，不属于构成生物体蛋白质的氨基酸的是( ) 【解析】构成生物体蛋白质的氨基酸必须是有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，据此，A、B、C三项的物质分子中都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，而D项是连在不同的碳原子上，因此不属于构成生物体蛋白质的氨基酸。【答案】 D 2．在活细胞中发生的大多数化学反应中，起重要作用的物质是蛋白质，蛋白质在细胞中的存在方式通常有两种状态，一是游离态，二是被膜结构固定起来的结合态，结合态的蛋白质不可能具有的功能是( )

A ．催化作用 B ．运输作用 C ．免疫作用 D ．调节作用【解析】蛋白质的功能是：①构成生命体；②催化作用；③运输作用；④调节作用； ⑤免疫作用，而其中起调节作用的蛋白类激素是细胞分泌产物，不是被膜固定起来的蛋白质。【答案】 D 3．(2015·延安期末)某蛋白质由3条多肽链、n 个氨基酸组成，下列关于该蛋白质说法正确的是( ) A ．形成该蛋白质时产生了n 个水分子 B ．该蛋白质中至少含有n 个肽键 C ．该蛋白质中至少含有3个游离的羧基 D ．合成该蛋白质至少需要20种氨基酸【解析】形成该蛋白质时，产生水分子数为n －3，含有n －3个肽键。至少含有的游离的羧基数＝肽链条数＝3。【答案】 C 4.蛋白质在消化道内的消化过程为：蛋白质――→①多肽――→②氨基酸，则①② 过程中分别破坏了下列什么结构( ) A ．肽键氨基酸 B ．肽键肽键 C ．空间结构肽键 D ．空间结构氨基酸【解析】多肽内氨基酸残基之间通过肽键连接，一条或几条多肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。【答案】 C 5．有一种二肽，化学式是C 8H 14N 2O 5，水解后得到丙氨酸(R 基为—CH 3)和另一种氨基酸M ，则氨基酸M 的R 基的化学式是( ) A ．—C 5H 9O 4N B ．— C 3H 5NO 2 C ．—C 5H 7O 2 D ．—C 3H 5O 2 【解析】丙氨酸的化学式为氨基酸共有部分加上R 基，即C 2H 4O 2N 加上CH 3，为C 3H 7O 2N 。氨基酸M 的化学式为二肽加上水减去丙氨酸，即C 8H 14N 2O 5

蛋白质结构解析研究进展作业

《蛋白质结构解析研究进展》一、蛋白质结构分类人类对于进化的认识及蛋白质结构相似性比较的研究使蛋白质结构分类成为可能，而且近年来取得的研究进展表明，大部分蛋白质可以成功的分入到适当数目的家族中。目前国际上流行的蛋白质结构分类数据库基本上采取两种不同的思路，一种是数据库中储存所有结构两两比较的结果；第二种思路是致力于构建非常正式的分类体系。由于所有分类方法反映了各研究小组在探究这个重要领域的不同角度，所以这些方法是同等有效的。目前，被广泛应用的四种分类标准是：手工构造的层次分类数据库SCOP，全自动分类的MMDB和FSSP，和半手工半自动的CATH。蛋白质结构自动分类问题可以被纳入机器学习的范畴，通过提取分析蛋白质结构的关键特征，构造算法来学习蕴含于大量已知结构和分类的数据中的专家经验知识，来实现对未知蛋白质结构的分类预测。目前，对蛋白质结构的不同层次分类，结果比较好的机器学习方法是：神经网络多层感知器、支持向量机和隐马尔可夫模型。支持向量机应用于分类问题最终归结于求解一个最优化问题。上世纪90 年代中期，隐马尔可夫模型与其他机器学习技术结合，高效地用于多重比对、数据挖掘和分类、结构分析和模式发现。多层感知器即误差反向传播神经网络，它是在各种人工神经网络模型中，在机器学习中应用最多且最成功的采用BP学习算法的分类器。二、蛋白质结构的确定蛋白质三维空间结构测定方法主要包括X射线晶体学分析、核磁共振波谱学技术和三维电镜重构，这三种方法都可以完整独立地在原子分辨水平上测定出蛋白质的三维空间结构。蛋白质数据库PDB中80%的蛋白质结构是由X射线衍射分析得到的，约15%的蛋白质结构是由核磁共振波谱学这种新的结构测定方法得到。 1、X射线晶体学

蛋白质一级结构与高级结构关系

蛋白质一级结构与高级结构关系蛋白质分子就是由氨基酸首尾相连而成得共价多肽链,天然蛋白质分子有自己特有得空间结构,称为蛋白质构象。蛋白质结构得不同组织层次:一级结构指多肽链得氨基酸序列。二级结构就是指多肽链借助氢键排列成特有得α螺旋与β折叠片段。三级结构就是指多肽链借助各种非共价键弯曲、折叠成具有特定走向得紧密球状构象。球状构象给出最低得表面积与体积之比,因而使蛋白质与周围环境得相互作用降到最小。四级结构就是指寡居蛋白质中各亚基之间在空间上得相互关系与结合方式。二、三、四级结构为蛋白质得高级结构。蛋白质得天然折叠结构决定于3个因素:1。与溶剂分子(一般就是水)得相互作用。2。溶剂得PH值与离子组成。3。蛋白质得氨基酸序列。后一个就是最重要得因素。（一）蛋白质折叠得热力学假说蛋白质得高级结构由其一级结构决定得学说最初由Christian B、 Anfinsen于1954年提出。在1950年之前,Anfinsen一直从事蛋白质结构方面得研究。在进入美国国立卫生研究所(NIH)以后,继续从事这方面得研究。Anfinsen与两个博士后Michael Sela、 Fred White在研究中发现,使用高浓度得巯基试剂——β- 巯基乙醇(β- mercaptoethanol)可将二硫键还原成自由得巯基,如果再加入尿素,进一步破坏已被还原得核糖核酸酶分子内部得次级键,则该酶将去折叠转变成无任何活性得无规卷曲。对还原得核糖核酸酶得物理性质进行分析得结果清楚地表明了它得确采取得就是无规卷曲得形状。在成功得到一种去折叠得核糖核酸酶以后,Anfinsen 着手开始研究它得重折叠过程。考虑到被还原得核糖核酸酶要在已被还原得8个Cys残基上重建4对二硫键共有105 种不同得组合,但只有一种就是正确得形式,如果决定蛋白质构象得信息一直存在于氨基酸序列之中,那么,最后重折叠得到得总就是那种正确得形式。否则,重折叠将就是随机得,最后只能得到少量得正确形式。Anfinsen 得重折叠实验还就是比较顺利得,她通过透析得方法除去了导致酶去折叠得尿素与巯基乙醇,再将没有活性得酶转移到其生理缓冲溶液之中,在有氧气得情况下于室温放置,以使巯基能重新氧化成二硫键。经过一段时间以后,发现核糖核酸酶活性得以恢复,这意味着它原来得构象恢复了。由于上述过程没有细胞内任何其她成分得参与,完全就是一种自发得过程,因此,有理由相信此蛋白质正确折叠所需要得所有信息全部存在于它得一级结构之中。在此基础上,Anfinsen提出了蛋白质折叠得热力学假说(thermodynamic hypothesis)。根据此假说,一个蛋白质得天然三维构象对应于在生理条件下其所处得热力学最稳定得状态。热力学稳定性由组成得氨基酸残基之间得相互作用决定,于就是蛋白质得三维构象直接由它得一级结构决定。 (二)蛋白质高级结构对高级结构形成得影响

三种分析蛋白结构域的方法

三种分析蛋白结构域(Domains)的方法 1，SMART入门，蛋白结构和功能分析 SMART介绍 SMART (a Simple Modular Architecture Research Tool) allows the identification and annotation of genetically mobile domains and the analysis of domain architectures. More than 500 domain families found in signalling, extracellular and chromatin-associated proteins are detectable. These domains are extensively annotated with respect to phyletic distributions, functional class, tertiary structures and functionally important residues. Each domain found in a non-redundant protein database as well as search parameters and taxonomic information are stored in a relational database system. User interfaces to this database allow searches for proteins containing specific combinations of domains in defined taxa. For all the details, please refer to the publications on SMART. SMART(，可以说是蛋白结构预测和功能分析的工具集合。简单点说，就是集合了一些工具，可以预测蛋白的一些二级结构。如跨膜区（Transmembrane segments），复合螺旋区（coiled coil regions），信号肽（Signal peptides），蛋白结构域（PFAM domains）等。 SMART前该知道的 1，SMART有两种不同的模式：normal 或genomic 主要是用的数据库不一样。Normal SMART, 用的数据库 Swiss-Prot, SP-TrEMBL 和 stable Ensembl proteomes。Genomic SMART, 用全基因组序列。详细列表：，一些名词解释进行时可以直接用各个数据库蛋白的ID。如Uniprot/Ensembl??ID / Accession number (ACC)。或是直接蛋白序列。运行SMART也可选择signal peptides、PFAM domains等的预测，勾上就是。看下图 SMART结果运行后的结果用图表表示。其实运行后的结果都有明确的解释。详细请看下面。

蛋白质结构与功能的生物信息学研究

实验名称：蛋白质结构与功能的生物信息学研究实验目的：1.掌握运用BLAST工具对指定蛋白质的氨基酸序列同源性搜索的方法。 2.掌握用不同的工具分析蛋白质的氨基酸序列的基本性质 3掌握蛋白质的氨基酸序列进行三维结构的分析 4.熟悉对蛋白质的氨基酸序列所代表蛋白的修饰情况、所参与的代谢途径、相互作用的蛋白，以及与疾病的相关性的分析。实验方法和流程：一、同源性搜索同源性从分子水平讲则是指两个核酸分子的核苷酸序列或两个蛋白质分子的氨基酸序列间的相似程度。BLAST工具能对生物不同蛋白质的氨基酸序列或不同的基因的DNA序列极性比对，并从相应数据库中找到相同或相似序列。对指定的蛋白质的氨基酸序列进行同源性搜索步骤如下： ↓ 登录网址https://www.360docs.net/doc/1f11956561.html,/blast/ ↓ 输入序列后,运行blast工具 ↓ 序列比对的图形结果显示

序列比对的图形结果：用相似性区段（Hit）覆盖输入序列的范围判断两个序列的相似性。如果图形中包含低得分的颜色（主要是红色）区段，表明两序列的并非完全匹配。 ↓ 匹配序列列表及得分

各序列得分可选择不同的比对工具备注: Clustal是一款用来对()的软件。可以用来发现特征序列，进行蛋白分类，证明序列间的同源性，帮助预测新序列二级结构与三级结构，确定PCR引物，以及在分子进化分析方面均有很大帮助。Clustal包括Clustalx和Clustalw(前者是图形化界面版本后者是命令界面)，是生物信息学常用的多序列比对工具。该序列的比对结果有100条，按得分降序排列，其中最大得分2373，最小得分分为1195. ↓ 详细的比对序列的排列情况第一个匹配序列第一个序列的匹配率为100% Score表示打分矩阵计算出来的值，由搜索算法决定的，值越大说明匹配程度

蛋白质结构与功能教学设计

《蛋白质的结构与功能》教学设计平罗职教中心孙学琴【教学目标】 1、知识与技能：说明氨基酸的结构特点，以及氨基酸形成蛋白质的过程，概述蛋白质的结构和功能。 2、过程与方法：通过氨基酸结构通式的推导，培养学生分析归纳的能力；通过探讨氨基酸的缩合过程，培养学生解决问题的能力；通过获取形象的图文信息，培养学生分析处理资料的能力。 3、情感态度与价值观：使学生理解蛋白质是生命活动的主要承担者，形成结构决定功能的生物学基本观点。【教学重点】氨基酸的结构特点；蛋白质的结构与功能。【教学难点】氨基酸的脱水缩合。【教学方法】分组合作，问题引导。【教学设计思路】

（一）、创设情境，导入新课师：展示一组食物图片，请生说出这些食物在组成成分上的一个明显的共同点？生：都富含蛋白质师：展示三聚氰胺奶粉和假冒奶粉导致“大头婴儿”的图片引起兴趣，导入新课。师：展示有关大头婴儿的多媒体课件生：交流感受师总结并导入新课：蛋白质在细胞内的含量只比水少，大约占细胞干重的50﹪以上，在有机化合物中，他含量最高，本节课我们一起来认识生命活动的主要承担者——蛋白质。（二）、主动参与，探求新知 1、组成元素师：蛋白质的构成元素主要有C 、H 、O 、N ，大多数蛋白质还含有S 。 2、氨基酸师：蛋白质的相对分子质量一般都很大，例如血红蛋白（C30H4816O872N280S8Fe4），血红蛋白的相关介绍从图示不难看出蛋白质的结构相当复杂，其实看似复杂的蛋白质是由许多结构相似的氨基酸连结起来的，因此我们先来认识蛋白质的基本单位——氨基酸。自然界中已发现的氨基酸约有100多种，组成蛋白质的氨基酸约有20种。师：展示几种氨基酸的分子结构，提出问题：（1）这些氨基酸的结构有什么共同的特点？（2） “氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系吗？

蛋白质一级结构的测定方法

蛋白质一级结构的测定方法研究蛋白质的一级结构从确定组成蛋白质的单元结构氨基酸算起，已有150年的悠久历史，直到1955年，Sanger首次阐明胰岛素的氨基酸排列顺序，为研究蛋白质的一级结构开辟了道路, 这在分子生物学的发展进程中是一个重要突破。目前关于核酸的一级结构研究，由于Sanger等发明了加减法，可以得到了突飞猛进的发展。对此之下，关于蛋白质的一级结构研究进展不如核酸迅速。但随着Edman液相自动顺序分析仪和固相顺序分析仪以及气相色谱、质谱等方法的相继出现，结构分析的速度也显著加快，至今已完成近千种蛋白质的一级结构分析。目前不仅样品用量减少，而且工作人员也大大减少。当年Sanger分析胰岛素用了整整十年的时间，今天运用自动化仪器，分析一个分子量在10万左右的蛋白质只需要几天，可见新技术的应用和发展对科学发展起的促进作用，蛋白质一级结构测定方法的综述及专著文献较多，这里只扼要加以概述。蛋白质分子的一级结构测定，概括起来包含多肽链的分离、降解、肽段的分离和顺序分析以及－S－S－定位等。 1.多肽链的分离在测定一个蛋白质的结构以前，首先必须保证被测蛋白质的纯度，使结果准确可靠。其次要了解它的分子量和亚基数，按照其亚基数将蛋白质分成几个多肽链。 1)肽链的拆开蛋白质分子多肽链的连接有共价结合和非共价结合两种。要拆开以共价结合的-S-S-连接的多肽链，必须采用的化学处理方法常有： ①过甲酸氧化用氧化剂过甲酸断裂-S-S-。这个反应一般在0℃下进行2小时左右，两个S就全部能转变成磺酸基，这样被氧化的半胱氨酸称为磺基丙氨酸。如果蛋白质分子中同时存在半胱胺酸，那么也会被氧化成磺基丙氨酸。此外甲硫氨酸和色氨酸也可被氧化，从而增加分析的复杂性。 ②巯基乙醇还原利用还原剂巯基乙醇亦可使蛋白质的-S-S-断裂。当高浓度的巯基乙醇在pH8?条件下室温保温几小时后，可以使-S-S-定量还原为桽H。与此同时反应系统中还需要有8摩尔脲或6摩尔盐酸胍使蛋白质变性，多肽链松散成为无规则的构型，此时还原剂就可作用于-S-S-。此反应是可逆的，因此要使反应完全，疏基乙醇的浓度必需在0.1-0.5摩尔。 ③Cleland试剂的还原作用 Cleland′s指出二硫赤苏糖醇(dithioerythriotol)及二硫苏糖醇(dithiothriotol)在氧化还原能力上是比较强的试剂，只要0.01摩尔就能使蛋白质的-S-S-还原，反应基本与疏基乙醇相似，且在许多球蛋白反应中，可以不用变性剂。 Cleland试剂首先与蛋白质-S-S-形成中间物，反应终了，还原剂被氧化形成一个稳定的六环化合物，蛋白质则被还原。还原蛋白不稳定，SH基极易氧化重新生成-S-S-键。稳定SH基的方法有： (A)烷基化试剂使SH基转变为稳定的硫醚衍生物。