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氨基酸——蛋白质的单体亚基
氨基酸的分类
氨基酸的酸碱化学
氨基酸的化学反应
氨基酸的光学性质和光谱性质
氨基酸混合物的分析和分离
肽
蛋白质的组成、分类、分子大小和结构层次
蛋白质的一级结构
蛋白质测序的一些常用方法
氨基酸序列与生物进化
肽和蛋白质的化学合成——固相肽合成
考点一：氨基酸——蛋白质单体亚基蛋白质的水解方法与氨基酸的一般结构？
一、 蛋白质的水解
| 水解方法 | 条件 | 优点（判断题考点）（★★） | 缺点（判断题考点）（★★） | 特殊说明 |
|---|---|---|---|---|
| 酸水解 | 6mol/L HCl 或 4mol/L H₂SO₄，回流煮沸 20h | 不起消旋作用，得到 L-氨基酸 | ①色氨酸被破坏，②天冬酰胺、谷氨酰胺的酰氨基水解，分别转化为天冬氨酸、谷氨酸③丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）小部分分解 | 需关注缺点中特殊氨基酸变化情况 |
| 碱水解 | 5mol/L NaOH，共煮 10-20h | 色氨酸稳定 | ①多数氨基酸遭到不同程度破坏 ②产生消旋现象，得到 D-、L-氨基酸混合物③精氨酸脱氨，生成鸟氨酸和尿素 | 需关注缺点中特殊氨基酸变化情况 |
| 酶水解 | ①不产生消旋 ②不破坏氨基酸 | ①持续时间较长 ②属于部分水解 | 酶的部分水解可用于蛋白质的一级结构分析 |
二、 氨基酸的一般结构
COOH 羧基 H₂N—Cα—H 氨基 R 侧链 氨基酸通式 COOH 羧基 H₂N—Cα—H 氨基 CH₃ 侧链 COOH 羧基 H₂N—Cα—H 氨基 CH₂OH 侧链 氨基酸举例之丙氨酸和丝氨酸
1. 基本化学结构
基本定义：从蛋白质水解产物中分离出的常见氨基酸共有20种，包括19种氨基酸和1种亚氨基酸（即脯氨酸）。
共同结构：除脯氨酸及其衍生物外，这些氨基酸在结构上的共同点是与羧基相邻的α-碳原子（Cα）上都有一个氨基，因此称为α-氨基酸。（★★）（判断题考点，组成蛋白质的20种氨基酸都是α-氨基酸（×））★★判断题考点
特异结构：连接在α-碳上的还有一个氢原子和一个各异的侧链，称为R基；各种氨基酸的区别就在于R基的不同，如上图丙氨酸与丝氨酸只有R基不同。
2、在溶液中的存在形式：在中性 pH 条件下，α-氨基酸以兼性离子形式存在，此时α-羧基呈-COO⁻，α-氨基呈-NH₃⁺，因此氨基酸具有等电点。
3、物理性质：α-氨基酸白色晶体，高熔点，有特殊结晶形状（可用于鉴别各种氨基酸），除胱氨酸和酪氨酸外，都可溶于水；脯氨酸和羟脯氨酸可溶于乙醇或乙醚。
4、α-氨基酸作为蛋白质的构件分子原因：α-氨基酸之间通过α碳上的氨基和羧基形成酰胺键，使肽链骨架上的一些原子靠得更近，更易于彼此间相互作用，使蛋白质的空间结构更紧凑，更稳定。
考点二：氨基酸的分类氨基酸怎样分类？
一、 氨基酸的名称与缩写
氨基酸 蛋白质氨基酸 常见的蛋白质氨基酸 甘氨酸 丙氨酸 等…… 不常见的蛋白质氨基酸 含硒半胱氨酸 吡咯赖氨酸 非蛋白质氨基酸 瓜氨酸 鸟氨酸 等……
1、 蛋白质氨基酸
即参与蛋白质组成的氨基酸，包括常见的氨基酸和若干种不常见的氨基酸。
常见氨基酸：也称基本氨基酸，有20种；
不常见的蛋白质氨基酸：它们都是在已合成的肽链上由常见的氨基酸经专一酶催化的化学修饰转化而来的（一般没有密码子）。例外：含硒半胱氨酸（存在于含硒蛋白之中，人体中含有含硒半胱氨酸）和吡咯赖氨酸（仅存在于一些原核生物体内，作为与产甲烷代谢有关的某些酶的组分）是典型不常见氨基酸（：这两种不常见氨基酸有密码子。判断题考点：不常见蛋白质氨基酸都没有密码子（×））判断题考点
2、非蛋白质氨基酸：存在于生物体内但不组成蛋白质（约150种）。多为L-氨基酸衍生物及反应中间产物，如瓜氨酸、鸟氨酸。
3、 基本氨基酸的缩写（需掌握三字母缩写）
| 名称 | 三字母符号 | 单字母符号 | 名称 | 三字母符号 | 单字母符号 |
|---|---|---|---|---|---|
| 丙氨酸 | Ala | A | 亮氨酸 | Leu | L |
| 精氨酸 | Arg | R | 赖氨酸 | Lys | K |
| 天冬酰胺 | Asn | N | 甲硫氨酸（蛋氨酸） | Met | M |
| 天冬氨酸 | Asp | D | 苯丙氨酸 | Phe | F |
| 半胱氨酸 | Cys | C | 脯氨酸 | Pro | P |
| 谷氨酰胺 | Gln | Q | 丝氨酸 | Ser | S |
| 谷氨酸 | Glu | E | 苏氨酸 | Thr | T |
| 甘氨酸 | Gly | G | 色氨酸 | Trp | W |
| 组氨酸 | His | H | 酪氨酸 | Tyr | Y |
| 异亮氨酸 | Ile | I | 缬氨酸 | Val | V |
| 还有2种不常见的氨基酸：含硒半胱氨酸 Sec、吡咯赖氨酸 Pyl | |||||
4、 必需氨基酸
必需氨基酸：动物体内不能合成或合成量不足以满足生理需要而必须随膳食一起供给的，被称为必需氨基酸。Phe、Met、Lys、Thr、Trp、Leu、Ile、Val、His。（★★★）（填空题、名词解释考点）★★★填空题名词解释考点
成人：共8种即苯丙氨酸、甲硫氨酸（蛋氨酸）、赖氨酸、苏氨酸、色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸（巧记：笨蛋来宿舍，凉凉鞋）。
婴儿：共9种，在成人8种基础上，增加组氨酸（婴儿自身合成组氨酸的能力尚未完善，需食物补充）。
补充1：课本下册部分幼小动物必需氨基酸多了Arg，为10种。但是考试中涉及到必需氨基酸种类时，仍写8种或9种，一般不写10种。
补充 2：不同动物的必需氨基酸种类不同，有的动物只是缺乏上述的几种，并非全部缺乏。
二、 蛋白质氨基酸的分类与性质
各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。因此组成蛋白质的20种基本氨基酸可以按R基的化学结构以及极性分类。（：由于甘氨酸的侧链是H，所以不会产生空间位阻，也不含手性碳，所以在空间结构中有特殊作用）
1、按照极性分
| 分类 | 氨基酸 | 相关考点 | 特别说明 |
|---|---|---|---|
| 极性（亲水）氨基酸 | Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Asp、Glu、Arg、Lys、His、Sec、Pyl | ①多位于蛋白质外部；纸层析中距离较近；②Asn侧链参与氢键合成，稳定球蛋白结构，位于内部较多；（判断题考点：Asn是极性氨基酸，只能位于蛋白质外侧（×）） | ①因为Tyr含有苯环（疏水）以及羟基（亲水）；Gly侧链仅含氢，无其他亲水疏水基团；Met侧链主体为烷基（疏水），但含极性的S，故Tyr、Gly、Met这三个氨基酸的极性非极性的性质不是很明显，在不同版本教材中分类不一样，本资料分法是最常见的分法②所有的氨基酸一般都溶于水，原因是它们都含有亲水的氨基和羧基，只是水溶性有高有低。氨基酸的极性和非极性只是针对其R基来说的。 |
| 非极性（疏水）氨基酸 | Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe、Tyr、Trp | ①多位于蛋白质内部；②纸层析中距离较远；③疏水相互作用是稳定蛋白质结构的重要作用力 |
2、同时考虑化学结构、极性分类
| 分类 | 氨基酸 | 性质 |
|---|
| 分类 | 氨基酸 | 性质 | |
|---|---|---|---|
| 非极性氨基酸 | 脂肪族氨基酸 | COO⁻ H₃N⁺—C—H CH₃ 丙氨酸（Ala, A） COO⁻ H₃N⁺—C—H CH CH₃ CH₃ 缬氨酸（Val, V） COO⁻ H₃N⁺—C—H CH₂ CH CH₃ CH₃ 亮氨酸（Leu, L） COO⁻ H₃N⁺—C—H H—C—CH₃ CH₂ CH₃ 异亮氨酸（Ile, I） | ①这些蛋白质依靠疏水相互作用在蛋白质分子内倾向于成串聚集，能够稳定蛋白质的结构。 ②异亮氨酸具有两个手性中心。 |
| COO⁻ H₃N⁺—C—H H 甘氨酸（Gly, G） | ①它的侧链R基仅是一个氢原子，是氨基酸中结构最简单的 ②是唯一的不含手性碳原子的氨基酸，不具旋光性 ③对疏水相互作用没有做出实质性的贡献，介于非极性和极性之间，有时甚至把它归入不带电荷的极性类。 | ||
| COO⁻ H₃N⁺—C—H CH₂ CH₂ S CH₃ 甲硫氨酸（Met, M） | ①甲硫氨酸也称蛋氨酸 ②是两个含硫的氨基酸之一，在它的侧链中有一个非极性的硫醚基 ③它是体内代谢中甲基的供体。 | ||
| COO⁻ H₂N⁺—C—H CH₂ H₂C—CH₂ 脯氨酸（Pro, P） | ①具有一个特殊的环状结构的脂族侧链。 ②脯氨酸残基的二级氨基（亚氨基）处于刚性构象，此构象使含有脯氨酸的多肽区域的结构柔性降低，增加顺式构型肽键的出现频率，参与形成的肽键易形成顺式结构（蛋白质中肽键大多为反式构象）。 | ||
| 芳香族氨基酸（记忆口诀：老色本） | COO⁻ H₃N⁺—C—H CH₂ OH 酪氨酸（Tyr, Y） | ①酪氨酸含苯环及酚羟基。 ②酪氨酸的羟基为酚羟基，性质与其他羟基不同。 ③在碱性条件下有较弱的失H⁺能力。 ④酪氨酸的羟基能形成氢键，并且是某些酶的重要功能基。 ⑤酚羟基化学性质活泼，酚基可与重氮化合物结合形成橘黄色化合物。 | |
| COO⁻ H₃N⁺—C—H CH₂ C=CH NH 色氨酸（Trp, W） | 色氨酸在植物和某些动物体内能转变为烟酸或称尼克酸，是维生素 PP 的一种。 | ||
| COO⁻ H₃N⁺—C—H CH₂ 苯丙氨酸（Phe, F） | ①酪氨酸和色氨酸的极性明显比苯丙氨酸大，这是因为酪氨酸的羟基和色氨酸的吲哚环氮的缘故； ②血浆或尿中苯丙氨酸浓度的测定被用于苯丙酮尿症的诊断指标； ③只有芳香族氨基酸具有280nm左右有吸收光的能力，但苯丙氨酸吸收紫外光的能力比色氨酸和酪氨酸要弱得多（Trp>Tyr>Phe） | ||
| 极性氨基酸 | 不带电荷的 R 基氨基酸（记忆口诀：半天古丝苏） | COO⁻ H₃N⁺—C—H CH₂OH 丝氨酸（Ser, S） COO⁻ H₃N⁺—C—H H—C—OH CH₃ 苏氨酸（Thr, T） | ①丝氨酸和苏氨酸的极性由它们的羟基提供，可与水形成氢键。并易发生O-连接的糖基化及可逆磷酸化修饰； ②苏氨酸具有两个手性中心。 ③丝氨酸常出现在酶的活性中心 |
| 半胱氨酸 (Cys, C) | ①半胱氨酸的极性来自它的巯基。 ②两个半胱氨酸 Cys 可氧化形成二硫键（胱氨酸） ③谷胱甘肽 GSH 活性基团为半胱氨酸残基中的巯基（-SH） | |
| 天冬酰胺 (Asn, N) 谷氨酰胺 (Gln, Q) | ①天冬酰胺和谷氨酰胺的极性是由于它们的酰胺基。这两个酰胺化合物在生理 pH（约 7.0）范围内其酰胺基不被质子化，因此侧链不带电荷。 ②天冬酰胺和谷氨酰胺分别是蛋白质中存在的另两个氨基酸天冬氨酸和谷氨酸的酰胺。但谷氨酰胺和天冬酰胺是由 tRNA 直接携带合成的，并非是由谷氨酸、天冬氨酸合成后修饰的。（判断题考点：谷氨酰胺和天冬酰胺是由谷氨酸和天冬氨酸氨基化形成的。（×）） ③天冬酰胺和谷氨酰胺很容易被酸或碱水解成它们的游离氨基酸。 | |
| 带正电（碱性）氨基酸（记忆口诀：赖精组） | 赖氨酸 (Lys, K) | 赖氨酸在脂族侧链有一个 ε-二氨基，可以作为亲核基团参与酶促反应，赖氨酸可发动亲核进攻 |
| 精氨酸 (Arg, R) | ①精氨酸含有一个带正电荷的胍基； ②Arg 是碱性最强的氨基酸，侧链上的胍基是已知碱性最强的有机碱 ③是含氮量最高的蛋白质氨基酸 | |
| 组氨酸 (His, H) | ①组氨酸有一个芳香族的弱碱性咪唑基。 ②组氨酸 pKa≈6.0 是唯一的一个 pkR 值在中性附近的氨基酸。 ③组氨酸由于起着质子供体/接纳体的作用； ④是在生理 pH 条件下唯一具有缓冲能力的氨基酸；（★★★）（填空题、选择题考点） ⑤His 在酶的酸碱催化机制中起重要作用。 ⑥它往往存在于许多酶的活性中心。 | |
| 带负电（酸性）氨基酸（记忆口诀：天谷酸） | 天冬氨酸 (Asp, D) 谷氨酸 (Glu, E) | ①这两种氨基酸都含有两个羧基，并且第二个羧基在 pH 7.0 左右也完全解离，因此分子带有净负电荷。 ②在多肽中，位于 N 端的 Glu 容易环化形成焦谷氨酸。导致 N 端被封闭。 |
3、考试常考点总结
| 类别 | 具体氨基酸 |
|---|---|
| 构型 | 除 Gly 无手性构型以外，蛋白质中的氨基酸都是 L 型 |
| 侧链为烃链 | 丙氨酸(Ala)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、缬氨酸(Val) |
| 侧链含硫的氨基酸 | 半胱氨酸(Cys)、甲硫氨酸(Met) |
| 侧链含巯基的氨基酸 | 半胱氨酸(Cys) |
| 侧链含羟基的氨基酸 | 丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr) |
| 侧链含羧基的氨基酸 | 天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu) |
| 酸性氨基酸（带负电氨基酸） | 天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu) |
| 侧链含氨基的氨基酸 | 赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg) |
| 碱性氨基酸（带正电氨基酸） | 赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、组氨酸(His) |
| 带苯环的氨基酸 | 苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Trp) |
| 类别 | 具体氨基酸 |
|---|---|
| 含咪唑基的氨基酸 | 组氨酸(His) |
| 带苯环的氨基酸（即有 280nm 左右吸收峰特点的） | 苯丙氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Trp) |
| 含有环结构（非苯环）的氨基酸 | 组氨酸(His)、脯氨酸（Pro）、色氨酸(Trp) |
| 参与金属离子结合的氨基酸 | 半胱氨酸(Cys)、组氨酸(His)、天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu) |
4、不常见的蛋白质氨基酸
有些氨基酸虽然不常见，但在某些蛋白质中存在，即不常见的蛋白质氨基酸。它们一般是由相应的常见氨基酸经修饰而来的，大部分没有对应的密码子。
| 修饰氨基酸名称 | 来源 / 衍生情况 | 存在位置 / 相关功能 |
|---|---|---|
| 4-羟脯氨酸 | 由脯氨酸演变而来（合成后修饰） | 胶原蛋白中 |
| 5-羟赖氨酸 | 由赖氨酸演变而来（合成后修饰） | 胶原蛋白中 |
| 甲基赖氨酸 | 由赖氨酸演变而来（合成后修饰） | 肌球蛋白中 |
| γ-羧基谷氨酸 | 谷氨酸 | 最先发现于凝血酶原中 |
| 焦谷氨酸 | 谷氨酸（或谷氨酰胺） | 细菌紫膜质中 |
| 硒代半胱氨酸 | 由丝氨酸衍生而来（非合成后修饰）。由终止密码子 UGA 编码 | 含硒蛋白中 |
| 吡咯赖氨酸 | 赖氨酸与一个新合成的吡咯环连接而成。由终止密码子 UAG 编码 | 部分真细菌和古细菌体内，产甲烷代谢相关酶的组分 |
三、非蛋白质氨基酸
不能直接掺入到蛋白质分子之中，大多为α-氨基酸的衍生物。
（1）L-α-氨基酸的衍生物；
（2）D-α-氨基酸；
（3）β、γ、δ-氨基酸。例如：瓜氨酸、鸟氨酸。主要有β-丙氨酸、γ-氨基丁酸、D-环丝氨酸、高半胱氨酸、L-瓜氨酸和L-鸟氨酸。
考点三：氨基酸的酸碱性质考点三氨基酸为什么是两性电解质？解离、pKa、等电点如何理解和计算？
一、氨基酸的解离
图示：左为非离子形式（COOH、H₂N—Cα—H、R），右为兼性离子形式（COO⁻、H₃N⁺—Cα—H、R）。α-氨基在酸性环境下可得到质子变为NH₃⁺；α-羧基在碱性环境下失去质子变为COO⁻图示
1、氨基酸的非离子形式与离子形式
非离子形式：氨基酸分子中羧基（-COOH）、氨基（-NH₂）均为未电离状态，无质子的得失，如上左图。（生化中质子得失意思是氢离子H+失去与获得）
离子形式：分子内羧基（-COOH）失去质子，即-COOH变成-COO⁻和H⁺；或氨基（-NH₂）发生质子化，即-NH₂与H⁺结合变成-NH₃⁺。在pH中性的水中，分子内羧基（-COOH）失去质子以及氨基（-NH₂）质子化同时发生时候，就会形成兼性（两性）离子，如上右图。
2、氨基酸在 pH 中性水中的存在形式
在 pH 中性的水中，氨基酸的存在形式以兼性离子形式（结构：-COO⁻、-NH₃⁺）为主（绝大多数）；仅极少数以非离子形式（结构：-COOH、-NH₂）存在。
兼性(两性)离子指在同一分子上带有能释放质子的正离子基团和能接受质子的负离子基团。兼性离子本身既是酸又是碱。因此它既可以和酸反应，也可以和碱反应。名词解释
20 种氨基酸中，在生理 pH7 左右，仅有组氨酸具有明显的缓冲能力，因为其 pKa 在 7 附近。组氨酸在生理状态下，既可以作为 H⁺的受体，也可以作为供体。（：选择题、填空题考点）（★★★★★选择题填空题
★）承接上页
3、氨基酸的解离
氨基酸的解离定义
是指氨基酸分子中的羧基（-COOH，酸性基团）、氨基（-NH₂，碱性基团）在水溶液中发生质子（H⁺）的得失，从而形成带电离子的过程，也就是非离子形式变为离子形式过程名词解释
pKa 值的定义
就是指某种解离基团有一半解离时的 pH 值。这里的“解离基团”在蛋白质部分特指氨基酸的α-碳原子上的羧基或α-碳原子上的氨基或侧链 R 基，分别命名为 pK1、pK2、pKR（有时也按数值大小排列 pK1、pK2、pK3）。pKa 大小可以表示解离基团酸性的强弱，pKa 值小则酸性强。
pK1：代表羧基-COOH 有一半解离变成-COO⁻对应的 pH，可以理解为“-COOH 与-COO⁻ 相互转变的特征 pH”，一旦溶液 pH 值小于这个特征 pH，则-COO⁻ 转为-COOH，一旦溶液 pH 值大于这个特征 pH，则-COOH 变为-COO⁻ 。
pK2：代表氨基-NH₂有一半解离变成-NH₃⁺对应的 pH，可以理解为“-NH₂与-NH₃⁺相互转变的特征 pH”，一旦溶液 pH 值小于这个特征 pH，则-NH₂转为-NH₃⁺，一旦溶液 pH 值大于这个特征 pH，则-NH₃⁺变为-NH₂。
pKR：代表氨基酸侧链 R 基有一半解离时对应的 pH。
氨基酸的解离状态随 pH 变化分为 3 种（以甘氨酸为例，其余氨基酸还应考虑 R 基的解离）：
极酸条件即 pK1＞pH：结构主要为 -COOH、-NH₃⁺；
由极酸条件加碱至 pK2＞pH＞pK1：转变为兼性离子（结构：-COO⁻ 、-NH₃⁺）；
继续加碱至 pH＞pK2：转变为 -COO⁻ 、-NH₂ 为主的形式。
4、解离常数与酸碱平衡方程（极少数 985 学校需要掌握）
解离常数（Ka）是氨基酸解离反应的平衡常数，反映其解离倾向，值越大解离能力越强。pKa 是 Ka 的负对数，数学关系为 pKa =-lg（Ka）
Ka1 和 Ka2 分别代表α-碳原子上-COOH 和-NH₃⁺的表观解离常数。当羧基一半解离时，Ka1= [H⁺]；当氨基一半解离时，Ka2=[H⁺]，所以此时 pH=pKa=-lg[H⁺]。（：填空题、简答题考点）填空题简答题
图示（氨基酸的两级解离）：R—CH(⁺NH₃)—COOH Ka1（失 H⁺）→ R—CH(⁺NH₃)—COO⁻ Ka2（失 H⁺）→ R—CH(NH₂)—COO⁻；净电荷 +1 阳离子(A⁺) → 0 兼性离子(A⁰) → -1 阴离子(A⁻)图示
以下该公式是关于酸碱平衡的一个方程。利用 H-H 方程可以描述在任一 pH 下的氨基酸可解离基团的浓度的相对变化，也可以根据解离基团浓度计算 PH 值。
pH = pKa +log [A-]/[HA] 或 [质子受体]/[质子供体]公式
二、氨基酸的等电点
1、当氨基酸处于净电荷为 0 的特征 pH 时，称为等电点，简称 pI。当 pH 大于 pI 时，氨基酸带负电荷；反之，氨基酸带正电荷。（★★★）（氨基酸在等电点时主要以兼性离子形式存在）★★★名词解释
2、等电点的计算：等电点相当于该氨基酸两性离子状态（电中性）两侧解离基团 pKa 值之和的一半。（★★★）（选择题、判断题考点）★★★选择题判断题
①中性氨基酸 PI = (Pka-羧基 + Pka-氨基)/2
②酸性氨基酸 PI = (Pka-羧基 + Pka 侧链羧基)/2
③碱性氨基酸 PI = (Pka-氨基 + Pka 侧链氨基)/2
3、等电点的特点：
①主要以兼性离子存在，净电荷为0
②蛋白质等电点时溶解度最小。蛋白质的等电点沉淀。
4、一定 PH 下，氨基酸带何种电荷
当 pH=pI，净电荷=0
当 pH＞pI，净电荷＜0（带负电荷）；
当 pH＜pI，净电荷＞0（带正电荷）
5、氨基酸的电泳：带电粒子在电场的作用下，向它所带的电荷相反方向泳动的现象称为电泳。氨基酸在 pH 高于或低于其 pI 的溶液中为带电的颗粒，在电场中能向正极或负极移动。电泳技术名词解释
可用于对氨基酸进行分离。承接上页
6、氨基酸的甲醛滴定：利用酚酞作为指示剂对氨基酸进行含量测定滴定时，加入过量甲醛，滴定过程中降低了氨基的碱性，增加了酸性，使 PKa2 向 7 附近移动，滴定终点向 pH=9 转移。
三、蛋白质的两性电离
1、当蛋白质溶液处于某一 pH 时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零，此时溶液的 pH 称为蛋白质的等电点。在等电点时蛋白质的溶解度最小，在电场中不移动。（等电点可以作为氨基酸的特征常数，但是不作为蛋白质的特征常数，因为蛋白质的等电点还和其高级结构相关）名词解释
2、蛋白质的带电状态和移动方向
pH=pI 时，蛋白质净电荷为零，蛋白质分子在电场中不移动
pH＞pI 时，蛋白质净电荷为负，蛋白质分子在电场中向阳极移动
pH＜pI 时，蛋白质净电荷为正，蛋白质分子在电场中向阴极移动
3、等离子点（isoionic point）：没有其他盐类干扰时，蛋白质质子供体基团解离出来的质子数与质子受体基团结合的质子数相等时的 pH 称为等离子点。名词解释
| 氨基酸 | pK1（α-羧基） | pK2（α-氨基） | pK3（R 基） | pI |
|---|---|---|---|---|
| 甘氨酸 | 2.34 | 9.6 | 5.97 | |
| 丙氨酸 | 2.34 | 9.69 | 6.02 | |
| 缬氨酸 | 1.99 | 10.96 | 6.48 | |
| 脯氨酸 | 2.32 | 9.62 | 5.97 | |
| 亮氨酸 | 2.36 | 9.6 | 5.98 | |
| 异亮氨酸 | 2.36 | 9.68 | 6.02 | |
| 甲硫氨酸 | 2.28 | 9.21 | 5.75 | |
| 苯丙氨酸 | 1.83 | 9.13 | 5.48 | |
| 酪氨酸 | 2.2 | 9.11 | 10.07 | 5.66 |
| 色氨酸 | 2.38 | 9.39 | 5.89 | |
| 丝氨酸 | 2.21 | 9.15 | 5.68 | |
| 苏氨酸 | 2.11 | 9.62 | 5.87 | |
| 半胱氨酸 | 1.96 | 10.28 | 8.18 | 5.07 |
| 天冬酰胺 | 2.02 | 8.8 | 5.41 | |
| 谷氨酰胺 | 2.17 | 9.13 | 5.65 | |
| 赖氨酸 | 2.18 | 8.95 | 10.53 | 9.74 |
| 组氨酸 | 1.82 | 9.17 | 6 | 7.59 |
| 精氨酸 | 2.17 | 9.04 | 12.48 | 10.76 |
| 天冬氨酸 | 1.88 | 9.6 | 3.65 | 2.77 |
| 谷氨酸 | 2.19 | 9.67 | 4.25 | 3.22 |
考点四：氨基酸的化学反应考点四α-氨基、α-羧基分别能参加哪些反应？N 端测定用什么方法？
一、α-氨基参加的反应
1、常见反应：与亚硝酸反应（用于蛋白质水解程度的测定）、酰化（多用于氨基保护）、烃基化反应（Sanger 反应和 Edman 反应）和西佛碱反应。
2、肽和蛋白质 N 端氨基酸残基的测定：DNFB 和 PITC 反应。（★★★）（：填空题、选择题、名词解释常见考点）（乙酰化、环状肽和焦谷氨酸在 N 端时不能进行测定）★★★填空题选择题名词解释
（1）PITC 法的基本原理是：弱碱性条件下，利用异硫氰酸苯酯（PITC）特异性识别并连接在待测蛋白质的 N 端氨基酸上形成 PTC-蛋白复合物；在酸处理条件下，PTC 连接的 N 端氨基酸被切割，形成不稳定的 PTC-氨基酸复合物；被萃取的 PTC-氨基酸复合物在酸性条件下转化为稳定的苯基乙内酰硫脲（PTH）衍生物；最后利用高效液相色谱 HPLC 鉴定氨基酸种类（测 N 端氨基酸序列）。实际上分析时常把肽链的羧基端与不溶性树脂偶联，这样每轮 Edman 反应后，只要通过过滤即可回收剩余的肽链，以利反应循环进行（测蛋白质序列）。
（2）DNFB 法的基本原理：DFNB 即 2,4-二硝基氟苯，在弱碱性环境（pH=8.0~9.0）下可以与蛋白质 N 末端的 α 氨基酸结合生成稳定的 2,4-二硝基苯多肽（DNP-多肽），酸性条件下水解后，得到黄色 DNP-氨基酸。该产物易溶于有机溶剂如乙醚和乙酸乙酯等，用有机溶剂提取 DNP-氨基酸，再通过纸层析法或色谱法对其进行鉴定。
二、α-羧基参加的反应
酯化（用于羧基保护）、酰氯化（活化羧基，需要提前保护氨基）和酰胺化。承接上页
三、α-羧基和 α-氨基共同参与的反应
1、成肽反应：一个氨基酸的 α-氨基与另一个氨基酸的 α-羧基可以首尾相连缩合成肽；形成的共价键是酰胺键或称肽键。
2、与茚三酮反应（★★★）：（反应假阳性情况较多，能与茚三酮呈阳性反应的不一定就是蛋白质或氨基酸。）★★★判断题考点
定义/原理：茚三酮在弱酸条件下与 α-氨基酸共热，引起 α-氨基氧化脱氨，产生的氨、还原茚三酮与另一个茚三酮分子反应生成紫色产物，可用分光光度计在 570nm 波长处检测。
特点：脯氨酸和羟脯氨酸也可以与茚三酮反应，生成亮黄色产物（最大光吸收在 440nm）。（判断题考点，蛋白质氨基酸与茚三酮反应均产生紫色（×））判断题考点
功能：可以检测和定量氨基酸。用测压法测量二氧化碳释放量，也可以计算出参加反应的 α-氨基酸量。
四、氨基酸的侧链基团的反应（★★★）★★★
| R 基名称 | 化学反应 | 用途 |
|---|---|---|
| 苯环 | 黄色反应：苯环与硝酸发生作用产生黄色物质。 | 定性分析 Phe、Tyr、Trp |
| 酚基 | 米伦反应：与亚硝酸汞、硝酸汞及硝酸的混合液反应生成红色；Folin 反应：酚基可以还原磷钼酸，磷钨酸生成蓝色（酪氨酸也可以）；Pauly 反应：酪氨酸的酚基可以和重氮化合物反应生成橘黄色物质。 | 定性分析 Tyr |
| 吲哚环 | 温和条件下可以被 N-溴代琥珀酰亚胺开环，通过分光光度法检测；乙醛酸反应：吲哚环与乙醛酸或二甲基氨甲醛反应，生成紫红色物质；Folin 反应。 | 鉴定 Trp |
| 胍基 | 坂口反应：在碱性溶液中胍基与含有 α-萘酚及次氯酸钠的物质反应生成红色物质。 | 鉴定 Arg |
| 咪唑基 | Pauly 反应：His 的咪唑基可以和重氮化合物反应生成棕红色物质。 | 定性分析 His 和 Tyr |
| 巯基 | Ellman 反应：半胱氨酸和 DTNB 反应，引起一分子的硫硝基苯甲酸的释放，在 412nm 处检测。半胱氨酸可以打开氮丙啶的环，为胰蛋白酶提供了一个新靶点。 | 鉴定 Cys |
| 羟基 | 和乙酸或磷酸反应成酯。 | 保护 Ser 和 Thr |
考点五：氨基酸的光学性质和光谱性质考点五氨基酸的旋光性由什么决定？哪些氨基酸例外？紫外吸收来自哪里？
一、氨基酸的旋光性和立体化学
1、氨基酸的光学性质：α-氨基酸除甘氨酸（R 基为氢）之外，其 α-碳原子是一个手性碳原子，因此都具有旋光性（★★★）（判断题考点，注意甘氨酸没有旋光性，如果说蛋白质氨基酸具有旋光性，就是错的）。除 R=H 的甘氨酸外，其他 19 种基本氨基酸 α-碳原子均有不对称碳原子，有 D-型和 L-型两种异构体，因而是光学活性物质，构成蛋白质的氨基酸除 Gly 外均为 L-型异构体。此外，Thr 和 Ile 有四种光学异构体（★★）（填空题考点，二者有两个手性碳）。★★★判断题考点填空题考点
2、氨基酸的旋光性特征：氨基酸的旋光性（符号和大小）取决于它的 R 基的性质，并与溶液的 pH 值有关。（不同 pH 值下，带电基团的解离程度不同）
3、光学性质和构型的联系：氨基酸的构型与氨基酸的旋光方向没有必然的联系，旋光度只能通过仪器测量获得。
4、肽链中肽键的构型特点：肽链中的肽键一般是反式构型，X-Pro 可以为反式或顺式（下图，可以看到，Pro 的 R 基在顺反结构中离前一个氨基酸 R 基的距离差不多，位阻区别不大，所以 X-Pro 大提高了顺式构型出现的概率，但是仍以反式为主。反式：顺式大约 10:1），Pro-X 多为反式（反式：顺式大约 1000:1）；天然氨基酸多为 L 构型。（判断题考点）判断题考点
二、氨基酸光谱性质
1、氨基酸的紫外光谱性质：氨基酸的紫外吸收光谱是测定氨基酸结构和化学方面的重要手段，只有芳香族氨基酸具有 280nm 左右有吸收光的能力（苯丙氨酸 257nm、色氨酸 280nm、酪氨酸 275nm），因为它们的 R 基含有苯环共轭 π 键系统（★★）（芳香族氨基酸是蛋白质中自发荧光的来源）。此方法可以用来对氨基酸的含量进行粗略测定。★★高频
2、核磁共振（NMR）技术在氨基酸表征中的应用：NMR 波谱技术在氨基酸和蛋白质化学表征方面起着重要作用。更先进的高磁场 NMR 还用于肽和小分子蛋白质的三维结构测定。
考点六：氨基酸的分析分离考点六层析和电泳各自依据氨基酸的什么性质进行分离？离子交换层析的洗脱顺序是什么？
氨基酸的分离主要利用氨基酸的物理和化学特性的差别，特别是溶解度（极性）和电离特性的差别。
一、层析
1、层析技术的基本概念与应用类型：层析也称为色谱，是一种分离和分析方法，基本原理是基于氨基酸的溶解度性质。分配层析：混合物在层析系统中的分离决定于混合物组分在这两相中的分配情况，即决定于他们的分配系数。目前应用较广泛的分配层析形式主要有柱层析、纸层析、薄层层析、亲和层析等。用在氨基酸分离的主要有离子交换层析、气相层析、HPLC、凝胶过滤等（填空题考点）。以下是最常用的两种层析方法：填空题考点
2、分配层析（包括柱层析和纸层析）：
（1）原理：组成层析系统的固定相和流动相具有相反的极性（一般介质吸附的水为固定相，有机溶剂为流动相）。被分析的样品（如 AA 混合物）中的各组分依据其自身极性的强弱，与此两相的亲和力不同。与固定相亲和力大者，易留滞于原地，与流动相亲和力大者，易随流动相移动，因而达到分离的目的。
（2）总结：即 Rf 大的流动距离远，Rf 小的流动距离近。也就是说 Rf 和极性呈反比。
3、离子交换层析的分离原理与操作要点（★★★）：★★★
（1）离子交换层析的核心原理：是一种基于氨基酸电荷行为的层析方法。分离氨基酸时，用离子交换树脂作为支持物，利用离子交换树脂上的活性基团与溶液中的离子进行交换反应，由于各种离子交换能力不同，与树脂结合的牢固程度就不同，在洗脱过程中，各种离子以不同的速度移动，从而达到分离的目的。离子交换层析，利用氨基酸的两性解离性质，在某一特定 pH 时，各氨基酸的电荷量及性质不同，故可以通过离子交换层析得以分离。
（2）常用填充材料及上样条件：经常使用的填充是离子交换树脂，常使用强酸型阳离子交换树脂（可以解离出 H⁺）。将氨基酸在 pH2~3 上样，氨基酸主要以阳离子形式存在，与树脂上的钠离子发生交换而被挂在树脂上。
（3）结合规律及洗脱顺序：结合的牢固程度取决于氨基酸与树脂之间的亲和力，主要是静电吸引。pH3 左右时，氨基酸和阳离子交换树脂之间的静电吸引大小是碱性氨基酸＞中性氨基酸＞酸性氨基酸，所以洗脱顺序是酸性氨基酸，中性氨基酸，碱性氨基酸（常作为填空题考点）。为了洗脱下来可以降低它们之间的亲和力，可以采取逐步提高洗脱剂 pH 和盐浓度的方式。（★★★）（如果使用阴离子交换树脂，则氨基酸结合为酸性最牢固，洗脱也改为采用降低 pH 和提高盐浓度）★★★填空题考点高频
4、双向纸层析：常用来对多种氨基酸进行分离（改变缓冲体系的 pH 值）。
二、电泳
1、电泳：
（1）原理：是指带电的颗粒或生物分子在外加电场作用下，向带相反电荷的电极做定向移动的现象。名词解释
（2）特点：带电粒子或分子的大小，形状、所带的净电荷多少等都会影响它们的电泳速率。在待分离样品中，各种生物分子的带电性质以及大小、形状等存在的差异使得它们的“泳动”速率不同。
（3）作用：可以利用电泳技术对带电粒子进行分离、鉴定或纯化。
2、双向电泳：接下页
（1）原理/流程：蛋白质首先在薄条凝胶中通过等电聚焦分离。然后将凝胶水平放置在第二个平板状凝胶上，通过 SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质。承接上页
（2）特点：水平分离反映了 pI 的差异；垂直分离反映了分子量的差异（★★）（填空题、判断题考点）。★★填空题考点判断题考点
（3）作用：利用双向电泳可以更加精确的区分氨基酸。
考点七：肽考点七肽的定义与分类？肽键有哪些结构特点？二硫键怎么测定？
一、肽和肽键
1、肽的定义与分类：肽就是氨基酸之间通过 α-氨基和 α-羧基缩合以酰胺键或肽键相连的聚合物。它包括寡肽、多肽和蛋白质。构成肽的每一个氨基酸单位被称为氨基酸残基。各氨基酸残基以肽键相连形成的链状结构被称为肽链，方向为从N 到 C。名词解释
（1）寡肽：20 个氨基酸以内；
（2）多肽：20 个氨基酸到 100 个氨基酸；（部分教材多肽和蛋白质的界限为 200 个氨基酸）
（3）蛋白质：含 100 个以上氨基酸。
2、肽键的定义（★★）：指由一个氨基酸的 α-NH₂ 和另一氨基酸的 α-COOH 脱去一分子 H₂O 缩合而成的结构为 -CO-NH- 的酰胺键（肽键形成也可以由 R 基上的羧基和氨基参与）。肽链中的氨基酸由于肽键形成已不是原完整分子，称为氨基酸残基。★★名词解释
3、肽键的结构特点：
①肽键实际是一个共振杂化体。
②肽键具有一定程度的双键性质，不能自由旋转，长度比单键短，但长于双键。
③参与肽键形成的六个原子 C、H、O、N、Cα1、Cα2 不能自由转动，位于同一平面，形成多肽主链的平面即肽平面，也叫酰胺平面（★★★）。★★★高频
④肽链中的肽键一般是反式构型，反式：顺式约为 1000:1。脯氨酸可以增加顺式构型的占比，反式比：顺式约为 10:1。
4、二硫键/二硫桥的结构与功能：
（1）定义：指在蛋白质或多肽分子之间由 2 个 Cys 残基的 -SH 之间形成的结构为 R-S-S-R′ 的键。名词解释
（2）作用：它可使 2 条单独肽链共价交联或使一条肽链某一部分形成环。可保护蛋白天然构象，在蛋白三维结构中起重要作用。
（3）测定：对二硫键的测定常常使用对角线电泳。（上样时点样在中间。判断题考点：对角线电泳跑胶时，上样在端点。（×））判断题考点
二、肽的物理和化学性质
1、肽的物理和化学性质（★★★）：★★★
（1）定义和作用：一般含有两个或两个以上的肽键（即三肽和三肽以上）化合物与 CuSO4 碱性溶液都能发生双缩脲反应而生成紫红色或蓝紫色的复合物，利用这个反应借助分光光度计在 540nm 处可以测定蛋白质的含量。（选择题、填空题、判断题考点：氨基酸和二肽可以用双缩脲试剂进行检测。（×））★★★选择题考点填空题考点判断题考点高频
（2）特点：双缩脲反应是肽和蛋白质所特有的，而为氨基酸所没有的一个颜色反应。只能精确到 mg 级。
2、肽的光学性质：肽往往具有旋光性，但是可能由于内消旋（下图）和外消旋的原因导致旋光性改变（内消旋体的存在可能导致有手性碳的分子无旋光性。判断题考点：有手性碳的肽一定具有旋光性。（×））。短肽的旋光性一般等于单个氨基酸旋光性之和。承接上页判断题考点
三、天然活性肽
1、天然活性肽/生物活性肽：在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在，这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽。它们是对生物机体的生命活动有益或具有生理功能的肽类化合物。（如脑啡肽、谷胱甘肽、α-鹅膏蕈碱等。α-鹅膏蕈碱毒性很强，强烈抑制真核生物 RNA 聚合酶 II，可致人短短几天内死亡）名词解释
（1）天然存在的活性肽的形成途径：①通过核糖体途径，相当数量肽类是由蛋白作为前体经翻译后加工形成，例：许多激素和其他肽。几乎都是 L 型；②酶促合成途径，多数是一些细菌和低等真菌产生的肽类抗生素。常有 D 型。
（2）天然肽的特点和功能：天然肽中含有的 γ-肽键、β-氨基酸和 D 型氨基酸，在蛋白质中不存在，但是使分化了的肽可以免受蛋白水解酶的作用（★）（填空题考点）。★填空题考点
2、最重要的天然肽——谷胱甘肽/γ-谷氨酰半胱氨酰甘氨酸：
（1）定义：指由 Glu、Cys、Gly（顺序不能乱）组成的含游离 -SH 的三肽。名词解释
（2）功能：解毒作用：与毒物或药物结合，消除其毒性作用；参与氧化还原反应：作为重要的还原剂，参与体内多种氧化还原反应；保护巯基酶的活性：使巯基酶的活性基团 -SH 维持还原态；维持红细胞膜结构的稳定：消除氧化剂对红细胞膜结构的破坏作用。（★★）★★高频
（3）特点：还原型：氧化型在 500:1 以上（★★）。GSH 是酶促合成的，不是基因编码的（判断题考点：谷胱甘肽由三种氨基酸的密码子同时编码产生。（×）），是体内具有氧化还原作用的最小肽。（主要以还原型的形式存在，谷胱甘肽还原酶是一种利用还原型 NAD（P）H 将氧化型谷胱甘肽（GS-SG）催化反应成还原型（GSH）的酶。）★★判断题考点
考点八：蛋白质组成、结构、分子大小和结构层次考点八蛋白质的元素组成有什么特点？凯氏定氮法的换算系数是多少？蛋白质怎么分类？
一、蛋白质的化学组成
1、蛋白质定义（Protein，pr）：是一切生物体中普遍存在的，由天然氨基酸按照一定的顺序，通过肽键连接而成的一条或多条肽链构成的生物大分子；其种类繁多，各具有一定的相对分子质量，复杂的分子结构和特定的生物功能；是表达生物遗传性状的一类主要物质。名词解释
2、蛋白质的元素组成：主要含有 C、H、O、N 以及少量 S。其中 N 平均含量为 16%（★★），作为凯氏定氮法测蛋白质含量的基础（可以在固体的形式下测出蛋白质含量）。所以，蛋白质含量=蛋白氮×6.25（计算题考点）。★★计算题考点高频
二、蛋白质的分类
1、根据组成分类
| 对比维度 | 简单蛋白质 | 缀合/复合蛋白质 |
|---|---|---|
| 组成成分 | 仅由氨基酸组成，不含非蛋白成分 | 除氨基酸外，还含有作为永久性结构一部分的其他化学成分（非蛋白质成分） |
| 非蛋白成分相关 | 无非蛋白成分 | 非蛋白质成分称为辅基或配体；辅基与蛋白质结合方式分两种：①共价结合：需水解蛋白质才能释放辅基②非共价结合：温和变性处理即可分离辅酶；除去非共价辅基的部分为脱辅基蛋白，含辅基的为全蛋白 |
| 分类依据 | 依据溶解性分类，类别包括清蛋白、球蛋白、谷蛋白、组蛋白等 | 依据辅基分类，类别包括糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白、黄素蛋白、金属蛋白等 |
| 举例 | 溶菌酶、肌动蛋白、胶原蛋白等 | 免疫球蛋白，琥珀酸脱氢酶，血红蛋白等 |
2、根据生物学功能分类接下页
酶、调节蛋白、转运蛋白、贮存蛋白、收缩和游动蛋白、结构蛋白、支架蛋白、防卫和保护蛋白等。蛋白质分类按功能分类
3、根据形状和溶解度分类（仅需要记住三种分类和最主要的例子即可）蛋白质分类按形状和溶解度分类
| 蛋白质类型 | 结构特点 | 溶解性 | 生物学分布/功能 |
|---|---|---|---|
| 纤维状蛋白质 | 结构简单规则、呈线性，形状为短棒或纤维状 | 不溶于水、不溶于稀盐溶液 | 生物体内主要起结构作用，例如胶原蛋白、弹性蛋白、角蛋白、丝蛋白 |
| 球状蛋白质 | 形状接近球形或椭球形，多肽链折叠紧密；疏水侧链位于分子内部，亲水侧链暴露于外部 | 水溶液中溶解性好 | 细胞中大多数可溶性蛋白都属于此类 |
| 膜蛋白 | 疏水氨基酸侧链伸向外部以结合膜内烃链；亲水氨基酸残基比胞质蛋白质少 | 一般不溶于水，可溶于去污剂 | 与细胞各种膜系统结合而存在 |
| 分类： 膜周边蛋白属于可溶性球状蛋白。分布在膜脂双层表面，通过静电作用和氢键与膜内在蛋白结合 膜内在蛋白（整合蛋白）：通过疏水相互作用与脂双层强力缔合。紧密结合于膜脂双层中 脂锚定蛋白质：以共价键与脂质结合，通过脂质疏水部分插入膜内。锚定结合在细胞膜上 | |||
4、蛋白质分子形状和大小分类：蛋白质分类按分子形状和大小分类
（1）单体蛋白质：有些蛋白质仅由一条多肽链构成，如溶菌酶和肌红蛋白。（记住最主要的例子）单体蛋白质
（2）寡聚蛋白质/多聚蛋白质：由两条或多条肽链构成，如血红蛋白和己糖激酶（★★★）（名词解释考点）。其中每条多肽链称为亚基，亚基之间通过非共价力缔合。（记住最主要的例子，要注意如果多个多肽链之间以共价键相连，则不是多聚蛋白）★★★寡聚蛋白质多聚蛋白质亚基名词解释考点
（3）特例：少数蛋白质含有两条或多条共价交联的多肽链。例如胰岛素的两条链是由二硫键交联在一起的（胰岛素没有四级结构，不是多聚蛋白）。胰岛素共价交联四级结构
（4）补充考点：蛋白质分子大小的下限一般认为从胰岛素开始，相对分子质量为5733。胰岛素相对分子质量数值
（5）蛋白质氨基酸数目的计算：对于不含辅基的简单蛋白质，用它的相对分子质量除以110即可粗略估计其氨基酸残基的数目（★★）（填空题考点）。★★氨基酸残基数目填空题考点数值
三、蛋白质分子结构的组织层次蛋白质分子结构的组织层次
1、蛋白质构型：指有相同结构式的蛋白立体异构体的各原子或基团在空间中的相对取向，分为D型和L型。其改变必须发生共价键断裂和重新形成并发生蛋白分子光学活性的改变。构型构象对比
2、蛋白质构象：指有相同结构式和构型的蛋白分子由于单键旋转使键角的改变而形成的各种空间结构态，即蛋白分子中各原子或基团在空间中的排列分布及肽链走向，其改变不需发生共价键断裂和重新形成，蛋白分子光学活性不发生改变。构象构型对比
3、蛋白质的结构层级和意义：（★★★★）★★★★蛋白质结构层级名词解释考点填空题考点简答题考点
| 结构层级 | 核心定义（★★★）（名词解释） | 关键化学键（★★★）（填空题考点） | 生物学意义/结构类型（★★）（简答题考点） |
|---|---|---|---|
| 一级结构 | 多肽链中氨基酸的组成、数量、排列顺序及共价连接，也称化学结构。 | 主要化学键为肽键，含少量二硫键 | 是蛋白质空间结构差异性、作用特异性、生物学功能多样性的基础；蛋白复杂结构与功能的全部信息均蕴藏于一级结构中 |
| 二级结构 | 多肽链局部肽段借氢键沿一定方向盘曲折叠形成的有规则周期性结构，仅涉及肽链主链原子/基团空间排布，不涉及氨基酸残基侧链构象。 | 主要作用力为氢键；形成后疏水基团埋藏于分子内部，亲水基团暴露于表面 | 是蛋白复杂三维结构的基础；主要类型包括α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲 |
| 三级结构 | 多肽链在二级结构、超二级结构或结构域基础上，因序列相隔较远的氨基酸残基侧链相互作用，进一步盘曲折叠形成的、包含主链和侧链所有原子/基团的整体空间排布。 | 多肽链折叠为特定走向的完整球状实体；结构稳定性主要依赖各R基团间形成的次级键（主要为疏水作用） | 三级结构是蛋白质执行其生物学功能的关键，它决定了蛋白质的形状和活性位点的构型。 |
| 四级结构 | 两条或多条具备完整一、二、三级结构的多肽链（亚基），通过非共价力连接形成的球形立体结构，涉及亚基组成、数量、空间排布及相互作用。 | 非共价力（主要为疏水作用，其次为氢键、盐键等），无共价连接 | 实现多亚基蛋白的复杂功能，亚基间的相互作用可调控蛋白活性 |
考点九：蛋白质一级结构考点九蛋白质一级结构蛋白质一级结构的定义与意义？如何测定一级结构（策略与常用方法）？
一、蛋白质的一级结构的作用考点九蛋白质一级结构
1、一级结构：（★★★）（名词解释考点）★★★一级结构名词解释考点
（1）定义：通常是指蛋白质肽链的氨基酸残基的序列或氨基酸序列，一级结构还包括二硫键的数量和位置。但是对缀合蛋白质一级结构还应包括共价连接的辅基部分。（也称共价结构，是无空间结构概念的一维结构）一级结构二硫键缀合蛋白质名词解释考点
（2）意义：一级结构很大程度上决定了二级结构和三级结构和蛋白质的功能。一级结构意义
2、一级结构的举例：（★★★）★★★一级结构举例
1953年Sanger用化学法测定了胰岛素的多肽链的氨基酸序列（同样在1953年，Watson和Crick推定了DNA双螺旋结构）。（重要的事件要能对应人）Sanger胰岛素WatsonCrickDNA双螺旋年代
（1）胰岛素的形成：胰岛素由胰岛β细胞分泌。由前胰岛素原在内质网腔被切除N端信号肽后，形成胰岛素原，然后进入高尔基体内切除B链C端和A链N端的连接肽转变为成熟胰岛素。（胰岛素是第一种被测量出结构的蛋白质，1958年诺奖；牛胰核糖核酸酶是测出一级结构的第一个酶分子；肌红蛋白的空间结构测定是由J.Kendrew及其同事们于1959年完成的，是第一个测出二、三级结构的蛋白质，诺贝尔奖；Max Perutz的X射线晶体学研究在原子水平上阐明了血红蛋白的三维结构，第一个测出四级结构的蛋白质）胰岛素胰岛素原信号肽牛胰核糖核酸酶肌红蛋白血红蛋白诺贝尔奖
（2）胰岛素的合成加工特点：（二硫键连接两条链，不具有四级结构）（注意胰岛素是先产生一条单链多肽，然后经过加工、切割，最终生成两条链共价连接的成熟胰岛素，而不是两条链分别合成，然后再连接。判断题考点：胰岛素的两条链分别由不同基因编码，然后共价连接形成活性成分。（×））胰岛素二硫键四级结构判断题考点
二、蛋白质的一级结构的测定策略一级结构测定策略
1、化学测序：要求样品纯度均一且纯度在97%以上。（直接法）化学测序直接法纯度数值
测序的策略：①确定蛋白质分子中不同多肽链的数目；②拆分蛋白质分子的多肽链；③断裂多肽链内的二硫键；④分析每一多肽链的氨基酸组成；⑤鉴定多肽链的N端和C端残基；⑥断裂多肽链成较小的片段；⑦测定各肽段的氨基酸序列；⑧重建完整的多肽链一级结构；⑨确定二硫键的位置。（此处仅作为6分以下简答题答案记忆。作为问答题答案时，请按照考点十进行作答）测序策略简答题考点
2、测核酸序列推断氨基酸序列：目前往往采用从待测蛋白质的基因序列反推出蛋白质的一级结构。（间接法）间接法基因序列反推
待测蛋白质做抗原免疫动物得抗体再以后者做抗原免疫动物，沉淀含有待测蛋白质的核糖体，得到待测蛋白质得mRNA，逆转录得cDNA测序。间接法mRNAcDNA免疫沉淀
考点十：蛋白质测序的一些常用方法考点十蛋白质测序蛋白质测序的常用方法有哪些？N端、C端分析法与断裂肽链的酶/化学试剂各有什么特异性？
一、蛋白质的一级结构测定方法一级结构测定方法
①测定蛋白质中多肽链的条数：根据蛋白质末端残基的分析可以确定蛋白质分子中不同多肽链的数目（种类），因为不同的多肽链一般含有不同的末端残基。末端残基分析多肽链条数
②多肽链的拆分：拆分非共价键，可用8mol/L尿素或6mol/L盐酸胍处理。多肽链拆分尿素盐酸胍数值
③断开二硫键：氧化法或还原法。断裂二硫键常采用过甲酸氧化法或者使用二硫苏糖醇还原法。最常使用的试剂是二硫苏糖醇或β-巯基乙醇（由于半胱氨酸的巯基极易氧化成二硫键，因此在打开二硫键时，需要用卤化烷等试剂与巯基反应将它保护起来，防止重新变回二硫键）二硫键过甲酸氧化法二硫苏糖醇β-巯基乙醇
④多肽链的氨基酸组成分析：酸水解辅助以碱水解，再用蛋白质分析仪。氨基酸组成分析酸水解碱水解
⑤分析多肽链的N末端和C末端（N端不能被修饰和环化，谷氨酸在N端易环化）：DNS-Cl法、DNFB法、PITC法常用于N端检测（★★★）；羧肽酶法、还原法、肼解法常用于C端分析。★★★N端C端DNS-Cl法DNFB法PITC法羧肽酶法肼解法
| 测定方向 | 方法名称 | 核心试剂 | 原理（记忆考点四DNFB和Edman法原理即可） | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| N端氨基酸 | Sanger法（DNP法/DNFB法/FNDB法） | 2,4-二硝基氟苯 | 见考点四 | |
| N端氨基酸 | DNS-Cl法（丹磺酰氯法） | 丹磺酰氯 | 碱性条件下丹磺酰氯与N端游离氨基结合生成丹磺酰-氨基酸 | 相比Sanger法灵敏度更高 |
| 测定方向 | 方法名称 | 核心试剂 | 原理（记忆考点四DNFB和Edman法原理即可） | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| N端氨基酸 | PITC法（Edman法） | 苯异硫氰酸酯（PITC） | 见考点四 | 可连续测定N端氨基酸序列，最早用于N端残基鉴定 准确度仅限50-60个氨基酸（判断题考点） |
| C端氨基酸 | 羧肽酶A | 水解C端氨基酸残基 | 适用于除Pro、Arg、Lys外的所有C端残基；若最后一位和倒数第二位为Pro则不能作用 | |
| C端氨基酸 | 羧肽酶B | 水解C端氨基酸残基 | 仅水解Arg、Lys类C端残基；若最后一位和倒数第二位为Pro则不能作用 | |
| C端氨基酸 | 羧肽酶C | 水解C端氨基酸残基 | 适用于所有氨基酸残基；可水解C端倒数第二位为Pro的肽链 | |
| C端氨基酸 | 羧肽酶Y | 水解C端氨基酸残基 | 适用于所有氨基酸残基，如果是Gly，水解慢 |
⑥多肽链部分裂解成较小的片段：（★★★）★★★多肽链裂解酶解法化学法
| 裂解方法类型 | 试剂/酶类 | 裂解位点特异性（★★★） | 补充说明 |
|---|---|---|---|
| 酶解法 | 胰蛋白酶 | 专一裂解Lys、Arg的羧基参与形成的肽键（其后为Pro时，专一性差） | 氮丙啶形成带正电荷点，增加半胱氨酸为酶切位点；可对Lys和Arg进行保护，减少酶切位点。 |
| 酶解法 | 糜蛋白酶（胰凝乳蛋白酶） | 断裂Phe、Trp、Tyr等疏水氨基酸的羧基所形成的肽键（其后为Pro时，专一性差） | |
| 酶解法 | 胃蛋白酶 | 断裂Phe、Trp、Tyr、Leu和Val等疏水氨基酸残基的氨基侧肽键（其后为Pro时，专一性差） | |
| 化学法 | 溴化氰（CNBr） | 选择性切割甲硫氨酸的羧基所形成的肽键 | - |
| 化学法 | 羟胺（NH₂OH） | 专一性断裂Asn-Gly之间形成的肽键 | - |
⑦测定各短肽段的氨基酸序列：电泳法、离子交换层析等先进行纯化，然后采用Edman法、质谱法（但是一般只能测不超过15个氨基酸序列）和利用核苷酸序列推出（测定长序列）。Edman法质谱法电泳法离子交换层析数值
⑧重建完整多肽链的一级结构：根据重叠肽对肽段进行排序。重叠肽重建一级结构
⑨二硫键位置的确定——对角线电泳：是把水解后的含二硫键的混合肽段点到滤纸的中央，在pH6.5的条件下，进行第一向电泳；将滤纸暴露在过甲酸蒸气中，使二硫键氧化断裂，并进一步氧化成磺酸基，被氧化的半胱氨酸称为磺基丙氨酸；然后将滤纸旋转90°角，在与第一向完全相同的条件下进行第二向电泳。在这里，大多数肽段的迁移率未变，并将位于滤纸的一条对角线上，而含磺基丙氨酸的成对肽段比原来含二硫键的肽小而负电荷增加，结果它们都偏离了对角线。肽斑可用茚三酮显色确定，将每对含磺基丙氨酸的肽段（未用茚三酮显色的）分别取下进行氨基酸序列分析，然后与多肽链的氨基酸序列比较，即可推断出二硫键在肽链内或（和）肽链间的位置。（点样在中间）对角线电泳二硫键定位磺基丙氨酸过甲酸茚三酮
【图：对角线电泳示意】滤纸中央点样（0）→第一向电泳→暴露在过甲酸蒸气中使二硫键断裂→旋转90°第二向电泳→茚三酮显色对角线电泳图示
⑩酰胺基位置的确定。酰胺基定位
考点十一：氨基酸的序列与生物进化考点十一氨基酸序列生物进化什么是同源蛋白质、蛋白质家族和模体？同源蛋白间的物种差异有什么规律？
一、序列同源性、同源蛋白和蛋白质家族序列同源性同源蛋白蛋白质家族
同源蛋白质：不同物种或同一物种中功能相同或相似的蛋白质，具有相似的氨基酸序列或具有明显同源性序列的氨基酸，它们被称为同源蛋白质。其中一个非常重要的例子为泛素。同源蛋白质泛素名词解释
一个蛋白质家族的成员一般有25%或更多的序列是相同的，其中较长的相似序列被称为域或结构域；一般蛋白质家族的成员具有若干共同的立体结构和功能特征，但是有些家族，序列的相似程度不高，只是根据对某一功能是关键性的少数几个氨基酸残基的认同被确定的；这几个不变氨基酸残基常分散在一个不太长的肽段中，但它们的位置是确定的，这种具有家族标志性的序列称为模体或序列模体，也称基序。蛋白质家族结构域模体基序数值
二、同源蛋白间的物种差异同源蛋白物种差异
1、同源蛋白的特点：同源蛋白特点
①同源蛋白质氨基酸序列具有明显的相似性（同源性）。同源蛋白同源性
②某种蛋白质对其生物功能必需的氨基酸残基，在整个进化过程中保持不变，是保守的。不变残基高度保守，是必需的。某种蛋白质对其生物功能是不必需的氨基酸残基，在整个进化过程中可以被另一种氨基酸残基替换。（个别氨基酸的变化不影响蛋白质的功能，通常性质相同的氨基酸之间发生保守替换）同源蛋白保守残基不变残基保守替换
③同源蛋白质多肽链长度相同或相近，且他们的氨基酸序列与提取他们的物种的亲缘关系具有同一性。同源蛋白亲缘关系
2、来自两个物种间的同源蛋白质，其序列间的氨基酸差异数目与物种系统发生差异成正比。同源蛋白系统发生分子进化
考点十二：肽和蛋白质化学合成：固相肽合成考点十二固相肽合成化学合成肽和蛋白质化学合成中基团如何保护与活化？固相肽合成的基本过程和合成方向是什么？
一、基团的保护与活化基团保护基团活化
1、我国在蛋白质人工合成取得的成就：1958年，北京大学生物系在国内首次合成了具有生物活性的八肽——催产素。1965年9月，中国科学院生物化学研究所、有机化学研究所和北京大学化学系协作，在世界上首次合成了结晶牛胰岛素。人工合成催产素结晶牛胰岛素年代填空题考点
2、蛋白质人工合成的注意事项：合成时保护不接肽的基团，避免形成不需要的键；保护基团反应时要容易去除，不至于导致肽键的断裂。人工合成保护基团
3、常见的保护基团：氨基的保护一般是酰化，要求能够在温和条件酰化及去酰基化（对甲苯磺酰基、苄氧甲酰基/9-芴甲氧羰基（Fmoc）和叔丁氧甲酰基）；羧基的保护：酯化和盐化方法进行保护，人工合肽时常用的活化羧基的方法有叠氮法、活化酯法和混合酸酐法。保护基团Fmoc叠氮法活化酯法混合酸酐法
4、基团的活化：在正常条件下，羧基和氨基之间形成的肽键是不会自发发生的，通常在接肽反应前把氨基酸的羧基活化或使用缩合剂进行接肽。基团活化缩合剂
二、多肽的固相合成方法固相合成
采用DCC缩合剂进行缩合直接接肽（一种羧基活化剂）。DCC缩合剂羧基活化剂
多肽固相合成的方法：此法的基本过程：是将目标多肽的C-端羧基以共价键形式与一个不溶性的高分子树脂相连，然后以这个氨基酸的氨基作为起点，与另一个氨基酸羧基作用(用DCC作偶联剂)形成肽键。不断重复这一过程，即可得到目标多肽的产物。固相合成树脂DCC简答题
合成方向：C端→N端（生物合成的延伸方向相反）（判断题、填空题考点）（★）★合成方向C端→N端判断题考点填空题考点
章节题库 · A组＋B组 共 90 题（C组、D组按你的要求未收录）
A■ 刷入门（A组，一轮复习）
一、选择题选择题
二、填空题填空题
B■ 刷通关（B组，二轮复习）
一、选择题选择题
二、判断题判断题
三、填空题填空题
四、大题大题
教材原文对照1 处
Positively Charged (Basic) R Groups The most hydrophilic R groups are those that are either positively charged or negatively charged. The amino acids in which the R groups have significant positive charge at pH 7.0 are lysine, which has a second primary amino group at the ε position on its aliphatic chain; arginine, which has a positively charged guanidinium group; and histidine, which has an aromatic imidazole group.
正电荷（碱性）R 基团：亲水性最强的 R 基团是那些带正电荷或带负电荷的基团。在 pH 7.0 时 R 基带有显著正电荷的氨基酸有：赖氨酸，它在脂肪族侧链的 ε 位上带有第二个伯氨基；精氨酸，它带有一个带正电荷的胍基；以及组氨酸，它带有一个芳香族咪唑基。
教材原文对照1 处
As is evident in Figure 3-10, glycine has a net negative charge at any pH above its pI and thus will move toward the positive electrode (the anode) when placed in an electric field. At any pH below its pI, glycine has a net positive charge and will move toward the negative electrode (the cathode). The farther the pH of a glycine solution is from its isoelectric point, the greater the net electric charge of the population of glycine molecules.
如图 3-10 所示，在任何高于其 pI 的 pH 下，甘氨酸带净负电荷，因而置于电场中时会向正极（阳极）移动。在任何低于其 pI 的 pH 下，甘氨酸带净正电荷，会向负极（阴极）移动。甘氨酸溶液的 pH 离其等电点越远，该甘氨酸分子群体的净电荷就越大。
教材原文对照1 处
Enzymes called proteases catalyze the hydrolytic cleavage of peptide bonds and provide the most common method to break a protein into parts. Some proteases cleave only the peptide bond adjacent to particular amino acid residues (Table 3-6) and thus fragment a polypeptide chain in a predictable and reproducible way. A few chemical reagents also cleave the peptide bond adjacent to specific residues. Among proteases, the digestive enzyme trypsin catalyzes the hydrolysis of only those peptide bonds in which the carbonyl group is contributed by either a Lys or an Arg residue, regardless of the length or amino acid sequence of the chain.
称为蛋白酶的酶催化肽键的水解性断裂，是把蛋白质切成片段最常用的方法。某些蛋白酶只切断与特定氨基酸残基相邻的肽键（表 3-6），因而能以可预测、可重复的方式把多肽链切成片段。少数化学试剂也能切断与特定残基相邻的肽键。在蛋白酶中，消化酶胰蛋白酶只催化那些羰基由 Lys 或 Arg 残基提供的肽键的水解，而与链的长度或氨基酸序列无关。
教材原文对照1 处
Peptides contain only one free α-amino group and one free α-carboxyl group, at opposite ends of the chain (Fig. 3-15). These groups ionize as they do in free amino acids. The α-amino and α-carboxyl groups of all nonterminal amino acids are covalently joined in the peptide bonds. They can no longer ionize and thus do not contribute to the total acid-base behavior of peptides. Ionizable R groups in a peptide (Table 3-1) also contribute to the overall acid-base properties of the molecule (Fig. 3-15).
肽在链的两端只含有一个游离的 α-氨基和一个游离的 α-羧基（图 3-15）。这些基团的解离方式与在游离氨基酸中相同。所有非末端氨基酸的 α-氨基和 α-羧基都以共价键参与形成了肽键，它们不再能解离，因此对肽的总体酸碱行为没有贡献。肽中可解离的 R 基团（表 3-1）同样对该分子的整体酸碱性质有贡献。
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真名词解释8 题
教材原文对照2 处
FIGURE 3-21 Two-dimensional electrophoresis. Proteins are first separated by isoelectric focusing in a thin strip gel. The gel is then laid horizontally on a second, slab-shaped gel, and the proteins are separated by SDS polyacrylamide gel electrophoresis. Horizontal separation reflects differences in pI; vertical separation reflects differences in molecular weight. The original protein complement is thus spread in two dimensions.
图 3-21 双向电泳。蛋白质首先在一条细长条凝胶中用等电聚焦分离。然后把该胶条水平铺放在第二块平板状凝胶上，蛋白质再用 SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离。水平方向的分离反映 pI 的差异，垂直方向的分离反映分子量的差异。原有的整套蛋白质就这样在二维平面上展开。
Combining isoelectric focusing and SDS electrophoresis sequentially in a process called two-dimensional electrophoresis permits the resolution of complex mixtures of proteins (Fig. 321). This is a more sensitive analytical method than either electrophoretic method alone.
把等电聚焦与 SDS 电泳依次结合起来，这一过程称为双向电泳，它能分辨复杂的蛋白质混合物（图 3-21）。这种分析方法比单独使用其中任何一种电泳方法都更灵敏。
教材原文对照1 处
Aromatic R Groups Phenylalanine, tyrosine, and tryptophan, with their aromatic side chains, are relatively nonpolar (hydrophobic). All can contribute to the hydrophobic effect. The hydroxyl group of tyrosine can form hydrogen bonds, and it is an important functional group in some enzymes.
芳香族 R 基团：苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸带有芳香族侧链，相对而言是非极性（疏水）的。三者都能参与疏水效应。酪氨酸的羟基能形成氢键，并且在某些酶中是一个重要的功能基团。
教材原文对照1 处
The members of protein families are called homologous proteins, or homologs. The concept of a homolog can be further refined. If two proteins in a family (that is, two homologs) are present in the same species, they are referred to as paralogs. Homologs from different species are called orthologs. The process of tracing evolution involves first identifying suitable families of homologous proteins and then using them to reconstruct evolutionary paths.
蛋白质家族的成员被称为同源蛋白质，或同源物。同源物这一概念还可以进一步细分：如果一个家族中的两个蛋白质（即两个同源物）存在于同一物种中，就称它们为旁系同源物（paralogs）；来自不同物种的同源物则称为直系同源物（orthologs）。追溯进化的过程首先是鉴定合适的同源蛋白质家族，然后用它们来重建进化路径。
教材原文对照1 处
FIGURE 3-20 Isoelectric focusing. This technique separates proteins according to their isoelectric points. A protein mixture is placed on a gel strip containing an immobilized pH gradient. With an applied electric field, proteins enter the gel and migrate until each reaches a pH that is equivalent to its pI. Remember that when pH = pI, the net charge of a protein is zero.
图 3-20 等电聚焦。该技术按蛋白质的等电点将其分离。把蛋白质混合物加到一条含有固相化 pH 梯度的凝胶条上。施加电场后，蛋白质进入凝胶并迁移，直到各自到达与其 pI 相等的 pH 处。请记住：当 pH = pI 时，蛋白质的净电荷为零。
教材原文对照1 处
Many small peptides exert their effects at very low concentrations. For example, a number of vertebrate hormones (Chapter 23) are small peptides. These include oxytocin (nine amino acid residues), which is secreted by the posterior pituitary gland and stimulates uterine contractions, and thyrotropinreleasing factor (three residues), which is formed in the hypothalamus and stimulates the release of another hormone, thyrotropin, from the anterior pituitary gland. Some extremely toxic mushroom poisons, such as amanitin, are also small peptides, as are many antibiotics.
许多小肽在极低的浓度下就能发挥作用。例如，若干脊椎动物激素（第 23 章）就是小肽。其中包括催产素（9 个氨基酸残基），它由垂体后叶分泌，能刺激子宫收缩；以及促甲状腺激素释放因子（3 个残基），它在下丘脑生成，能刺激垂体前叶释放另一种激素——促甲状腺激素。某些毒性极强的蘑菇毒素（如鹅膏蕈碱）也是小肽，许多抗生素同样如此。
教材原文对照1 处
Electrophoresis separates proteins on the basis of mass or charge for analytical purposes. SDS gel electrophoresis and isoelectric focusing can be used separately or in combination for higher resolution. All purification procedures require a method for quantifying or assaying the protein of interest in the presence of other proteins. Purification can be monitored by assaying specific activity.
就分析目的而言，电泳按质量或电荷来分离蛋白质。SDS 凝胶电泳和等电聚焦可以单独使用，也可以联合使用以获得更高的分辨率。所有纯化流程都需要一种在其他蛋白质存在的情况下定量或测定目标蛋白的方法。纯化过程可以通过测定比活力来监测。
真选择题48 题
真判断题27 题
真填空题11 题
真简答题4 题
教材原文对照1 处
A more useful analysis also considers the chemical properties of substituted amino acids. Many of the amino acid differences within a protein family may be conservative — that is, an amino acid residue is replaced by a residue that has similar chemical properties. For example, a Glu residue may substitute in one family member for the Asp residue found in another; both amino acids are negatively charged. Logically, such a conservative substitution should receive a higher score in a sequence alignment than a nonconservative substitution does — for example, in replacement of the Asp residue with a hydrophobic Phe residue.
更有用的分析还要考虑被替换氨基酸的化学性质。一个蛋白质家族内部的许多氨基酸差异可能是保守性的——也就是说，某个氨基酸残基被一个化学性质相似的残基所取代。例如，在一个家族成员中 Glu 残基可能取代另一成员中的 Asp 残基，二者都带负电荷。按此逻辑，在序列比对中这种保守性替换所得的分值，应当高于非保守性替换——非保守性替换例如用疏水的 Phe 残基去取代 Asp 残基。
教材原文对照1 处
In addition, SDS binding partially unfolds proteins, such that most SDS-bound proteins assume a similar rodlike shape. Electrophoresis in the presence of SDS therefore separates proteins almost exclusively on the basis of mass (molecular weight), with smaller polypeptides migrating more rapidly.
此外，SDS 的结合会使蛋白质部分去折叠，以致大多数结合了 SDS 的蛋白质呈现出相似的棒状形态。因此，在 SDS 存在下进行的电泳几乎完全按质量（分子量）分离蛋白质，越小的多肽迁移越快。
教材原文对照1 处
Polar, Uncharged R Groups The R groups of these amino acids are more soluble in water, or more hydrophilic, than those of the nonpolar amino acids because they contain functional groups that form hydrogen bonds with water. This class of amino acids includes serine, threonine, cysteine, asparagine, and glutamine. The polarity of serine and threonine is contributed by their hydroxyl groups, and the polarity of asparagine and glutamine is contributed by their amide groups.
极性、不带电荷的 R 基团：这类氨基酸的 R 基比非极性氨基酸的 R 基更易溶于水（即更亲水），因为它们含有能与水形成氢键的官能团。这一类氨基酸包括丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。丝氨酸和苏氨酸的极性由其羟基提供，天冬酰胺和谷氨酰胺的极性则由其酰胺基提供。
教材原文对照1 处
FIGURE 3-21 Two-dimensional electrophoresis. Proteins are first separated by isoelectric focusing in a thin strip gel. The gel is then laid horizontally on a second, slab-shaped gel, and the proteins are separated by SDS polyacrylamide gel electrophoresis. Horizontal separation reflects differences in pI; vertical separation reflects differences in molecular weight. The original protein complement is thus spread in two dimensions. Thousands of cellular proteins can be resolved using this technique. Individual protein spots can be cut out of the gel and identified by mass spectrometry (see Figs 3-28 and 3-29).
图 3-21 双向电泳。蛋白质首先在一条细长条凝胶中用等电聚焦分离。然后把该胶条水平铺放在第二块平板状凝胶上，蛋白质再用 SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离。水平方向的分离反映 pI 的差异，垂直方向的分离反映分子量的差异。原有的整套蛋白质就这样在二维平面上展开。用这项技术可以分辨出数千种细胞蛋白质。凝胶上单个的蛋白质点还可以切下来，用质谱加以鉴定（见图 3-28 和 3-29）。
真问答题2 题
教材原文对照1 处
When compared with the positions to which proteins of known molecular weight migrate in the gel, the position of an unidentified protein can provide a good approximation of its molecular weight (Fig. 3-19). If the protein has two or more different subunits, generally the subunits are separated by the SDS treatment, and a separate band appears for each.
把未知蛋白质在凝胶中的位置与已知分子量的蛋白质所迁移到的位置相比较，就能较好地估算该未知蛋白质的分子量（图 3-19）。如果该蛋白质含有两种或更多种不同的亚基，通常这些亚基会被 SDS 处理分开，每一种亚基各出现一条条带。
教材原文对照1 处
Some simple observations illustrate the functional importance of primary structure, or the amino acid sequence of a protein. First, as we have already noted, proteins with different functions always have different amino acid sequences. Second, thousands of human genetic diseases have been traced to the production of proteins with less activity or altered activity. The alteration can range from a single change in the amino acid sequence (as in sickle cell disease, described in Chapter 5) to deletion of a larger portion of the polypeptide chain
一些简单的观察就说明了一级结构（即蛋白质的氨基酸序列）在功能上的重要性。第一，正如前面已经指出的，功能不同的蛋白质其氨基酸序列总是不同的。第二，数以千计的人类遗传病已被追溯到产生了活性降低或活性改变的蛋白质。这种改变可以小到氨基酸序列中的单个变化（如第 5 章所述的镰状细胞病），也可以大到多肽链中较大一段的缺失。
真论述题1 题
教材原文对照1 处
A description of all covalent bonds (mainly peptide bonds and disulfide bonds) linking amino acid residues in a polypeptide chain is its primary structure. The most important element of primary structure is the sequence of amino acid residues. Secondary structure refers to particularly stable arrangements of amino acid residues giving rise to recurring structural patterns. Tertiary structure describes all aspects of the three-dimensional folding of a polypeptide. When a protein has two or more polypeptide subunits, their arrangement in space is referred to as quaternary structure.
对多肽链中连接各氨基酸残基的全部共价键（主要是肽键和二硫键）的描述，即为该蛋白质的一级结构。一级结构最重要的要素是氨基酸残基的序列。二级结构指氨基酸残基特别稳定的排列方式，由此产生反复出现的结构模式。三级结构描述一条多肽三维折叠的所有方面。当一个蛋白质含有两条或更多条多肽亚基时，它们在空间中的排布方式称为四级结构。