⑦结构成分：有些蛋白质的功能是参与细胞和组织的构成。如皮肤、软骨和肌腱中的胶原蛋白；羊毛、头发、羽毛、甲、蹄中的角蛋白；昆虫外壳中的硬蛋白；韧带中的弹性蛋白。 ⑧膜的组成成分：蛋白质是生物膜的主要成分之一。
⑨参与遗传活动：遗传信息的传递、基因表达的调控都需要多种蛋白质参与。 另外，蛋白质还起着接受和传递信息，控制生长与分化等作用。 2.简述蛋白质的结构层次及其相互关系。
2．答：蛋白质的结构可以划分为几个层次，包括一级结构和空间结构，后者又可分为二级结构、超二级结构、结构域、三级结构和四级结构。一级结构指多肽链中的氨基酸排列顺序；二级结构指多肽链主链骨架的局部空间结构；超二级结构指二级结构的组合；结构域指多肽链上致密的、相对独立的球状区域；三级结构指多肽链上所有原子和基团的空间排布；四级结构则由几条肽链构成。
蛋白质的生物学功能从根本上来说取决于它的一级结构，因为空间结构是由一级结构决定的。蛋白质只有形成一定的空间结构，才能发挥其生物功能。一级结构相同的蛋白质，其功能也相同，一级结构和空间结构之间具有统一性和相适应性。
一、名词解释
1．构象( conformation)：指一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子或基 团旋转所产生的原子或基团的空间排布。一种构象改变为另一种构象时，不要求共价键的断裂和重新形成。构象改变不会改变分子的光学活性。
2.a-螺旋(a-helix)：a-螺旋是蛋白质二级结构的一种方式。指的是多肽链主链骨架围 绕同一中心轴呈螺旋式上升，形成棒状的螺旋结构。天然蛋白质的a-螺旋多为右手螺旋。 3．蛋白质的超二级结构(super secondary
structure)：指二级结构的组合，已知的超二级结构有三种基本形式：aa，pap，ppp。 二级结构是通过骨架上的羰基和酰胺基团之间形成的氢键维持的。
4．结构域(domain)：在蛋白质三级结构内的独立折叠单元。结构域通常都是几个超二 级结构单元的组合。不同结构域之间以共价键相连。
5．蛋白质的三级结构( tertiary structure)：蛋白质分子处于它的天然折叠状态的三维构象。三级结构是在二级结构的基础上进一步盘绕、折叠形成的。三级结构主要是靠氨基酸侧链之间的疏水相互作用、氢键、范德华力和盐键（静电作用力）维持的。
6．肽单位(peptide unit)：是肽链主链上的重复结构。是由参与肽键形成的氮原子和碳原子以及它们的4个取代成分（羰基氧原子、酰胺氢原子和两个相邻的a-碳原子）组成的一个平面单位。
7．蛋白质的四级结构(quaternary structure)：多亚基蛋白质的三维结构。实际上是具有三级结构的多肽链（亚基）以适当方式聚合所呈现出的三维结构。
8．肽平面( peptide plane)：肽链主链的肽键C-N具有部分双键的性质，因而不能旋转，使连接在肽键上的6个原子共处于一个平面上，此平面称为肽平面或酰胺平面。 9．范德华力( van der Waals force)：中性原子之间通过瞬间静电相互作用产生的一种弱的分子之间的力。当两个原子之间的距离为它们的范德华半径之和时，范德华引力最强。强的范德华排斥作用可以防止原子相互靠近。
10．盐溶(salting in)：在蛋白质水溶液中，加入少量的中性盐，如硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等，会增加蛋白质分子表面的电荷，增强蛋白质分子与水分子的作用，从而使蛋白质在水溶液中的溶解度增大。这种现象称为盐溶。
二、填空题
1．维持蛋白质一级结构的化学键有（ ）和（ ）；维持二级结构靠（ ）键；维持三级结构和四级结构靠（ ）键，其中包括（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。1．肽键，二硫键，氢键，次级键，氢键，离子键，疏水作用力，范德华力
2．稳定蛋白质胶体的因素是____和____。2．球状大分子表面的水化膜，球状大分子带有同性电荷 3.GSH的中文名称是一——，它的活性基团是____，它的生化功能是____ 。3.还原型谷胱甘肽，巯基，维持半胱氨酸残基处于还原状态
4．加入低浓度的中性盐可使蛋白质溶解度（ ），这种现象称为（ ），而加入高浓度的中
性盐，当达到一定的盐饱和度时，可使蛋白质的溶解度（ ）并（ ），这种现象称为（ ），蛋白质的这种性质常用于（ ）。4．增加，盐溶，减小，沉淀析出，盐析，蛋白质分离
5．电泳法分离蛋白质的原理，是在一定的pH条件下，不同蛋白质的____、____和——不同，因而在电场中移动的——和____不同，从而使蛋白质得到分离。5．带电荷量，分子大小，分子形状，方向，速率
6．氨基酸处于等电状态时，主要是以____形式存在，此时它的溶解度最小。6．两性离子
7．鉴定蛋白质多肽链氨基末端常用的方法有（ ）和（ ）。7．FDNB法（2，4-二硝基氟苯法），Edman降解法（苯异硫氰酸酯法）
8.测定蛋白质分子质量的方法有（ ）、（ ）和（ ）。8．沉降速度法，凝胶过滤法，SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE法)
9．今有甲、乙、丙三种蛋白质，它们的等电点分别为8.O、4.5和10.0，当在pH8.O缓冲液中，它们在电场中电泳的情况为：甲（ ），乙（ ），丙（ ）。9．不动，向正极移动，向负极移动
10.当氨基酸溶液的pH=pl时，氨基酸以（ ）离子形式存在，当pH>pl时，氨基酸以（ ）离子形式存在。10．两性，负
11.蛋白质之所以出现各种各样的构象，是因为多肽主链的____键和____键能进行转动。11．Ca—C，Ca-N
12．天然蛋白质中的a-螺旋结构，其主链上所有的羰基氧与亚氨基氢都参与了链内____键的形成，因此构象相当稳定。12．氢
三、选择题
1．当蛋白质处于等电点时，可使蛋白质分子的( )
A．稳定性增加； B．表面净电荷不变； C．表面净电荷增加； D．溶解度最小 2．蛋白质分子中-S-S-断裂的方法是( )
A加尿素； B．透析法； C．加过甲酸； D．加重金属盐 3．蛋白质的组成成分中，在280nm处有最大吸收值的最主要成分是( )
A．酪氨酸的酚环； B．半胱氨酸的硫原子； C．肽键； D．丙氨酸 4．下列4种氨基酸中哪个有碱性侧链？( )
A．脯氨酸； B．苯丙氨酸； C．异亮氨酸； D．赖氨酸 5．下列哪种氨基酸属于亚氨基酸？( )
A．丝氨酸； B．脯氨酸； C．亮氨酸； D．组氨酸 4．下列4种氨基酸中哪个有碱性侧链？( )
A．Pro； B．Phe； C．Ile； D．Lys 5．下列哪种氨基酸属于亚氨基酸？( )
A．Ser ； B．Pro； C．Leu ； D．His 6．下列哪一项不是蛋白质a-螺旋结构的特点？( )
A．天然蛋白质多为右手螺旋； B．肽链平面充分伸展；
C．每隔3.6个氨基酸螺旋上升一圈； D．每个氨基酸残基上升高度为0. 15nm 7．下列哪一项不是蛋白质的性质之一 ？( )
A．处于等电状态时溶解度最小； B加入少量中性盐则溶解度增加； C．变性蛋白质的溶解度增加； D．有紫外吸收特性
8．在下列检测蛋白质的方法中，哪一种取决于完整的肽链？( )
A．凯氏定氮法； B．双缩脲反应； C．紫外吸收法； D．茚三酮法 9．下列哪种酶作用于由碱性氨基酸的羧基形成的肽键？( )
A．糜蛋白酶； B.羧肽酶； C．氨肽酶； D．胰蛋白酶 10.下列关于蛋白质结构的叙述，哪一项是错误的？( ) A．氨基酸的疏水侧链很少埋在分子的中心部位； B．带电荷的氨基酸侧链常在分子的外侧，面向水相；
C．蛋白质的一级结构在决定高级结构方面是重要因素之一； D．蛋白质的空间结构主要靠次级键维持
四、判断（是非）题（在括号内注明“对”或“错”） 1．氨基酸与茚三酮反应都产生蓝紫色化合物。( )
2. 因为羧基碳和亚氨基氮之间的部分双键性质，所以肽键不能自由旋转。( ) 3．所有的蛋白质都有酶活性。( )
4．多肽链中a-碳和羧基碳之间的键不能自由旋转。( )
5．多数氨基酸有D-型和L-型两种不同构型，而构型的改变涉及共价键的断裂。( ) 6．所有氨基酸都具有旋光性。( )
7．构成蛋白质的20种氨基酸都是必需氨基酸。( )
8．蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序在很大程度上决定了它的构象。( )
9．某一氨基酸晶体溶于pH7.0的水中，所得溶液的pH值为8.O，则此氨基酸的pl必大于8.O。( ) 10．蛋白质的变性是蛋白质立体结构的破坏，因此涉及肽键的断裂。( ) 11．蛋白质是生物大分子，但并不都具有四级结构。( )
12.血红蛋白和肌红蛋白都是氧的载体，前者是一个典型的变构蛋白，在与氧结合过程中出现变构效应，而后者却不是。( ) 五、简答题
1．多肽链片段是在疏水环境中还是在亲水环境中更有利于a-螺旋的形成，为什么？
答：多肽链片段在疏水环境中更有利于a-螺旋的形成。由于稳定a-螺旋的作用力是氢键，所以在疏水环境中很少有极性基团干扰氢键的形成，而在亲水环境中则存在较多的极性基团或极性分子，它们能够干扰。一螺旋中的氢键，使之变得不稳定。 2．简述蛋白质变性作用的机制。
答：维持蛋白质空间构象稳定的作用力是次级键，此外，二硫键也起一定的作用。当某些因素破坏了这些作用力时，使蛋白质分子从原来紧密有序的折叠构象（天然态）变成松散无序的伸展构象（变性态），即蛋白质的空间构象遭到破坏，引起变性。
3．聚赖氨酸(poly Lys)在pH7时呈无规则线团，在pHl0时则呈a-螺旋；聚谷氨酸(poly Glu) 在pH7时呈无规则线团，在pH4时则呈a-螺旋。为什么？
答：聚赖氨酸的赖氨酸侧链是氨基，在pH7.O时带有正电荷，所以由于静电的斥力作用使聚赖氨酸不能形成a-螺旋结构。当在pHlO时赖氨酸侧链的氨基基本不解离，排除了静电斥力，所以能形成a-螺旋结构。而谷氨酸在pH7.O时带有负电荷，所以它的情况与聚赖氨酸相反。
4．下列试剂和酶常用于蛋白质化学的研究中：CNBr、苯异硫氰酸酯、丹磺酰氯、脲、6mol/L HCI、p-巯基乙醇、水合茚三酮、过甲酸、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶。其中哪一个分别最适合完成以下各项任务。
①测定小肽的氨基酸序列。 ②鉴定肽的氨基末端残基。
③不含二硫键的蛋白质的可逆变性；如有二硫键存在时还需加什么试剂？ ④在芳香族氨基酸残基羧基侧水解肽键。 ⑤在蛋氨酸残基羧基侧水解肽键。
⑥在赖氨酸和精氨酸残基羧基侧水解肽键。
答：①苯异硫氰酸酯；②丹磺酰氯；③脲、p-巯基乙醇；④胰凝乳蛋白酶；⑤CNBr; ⑥胰蛋白酶。 5．根据蛋白质一级氨基酸序列可以预测蛋白质的空间结构。假设有下列氨基酸序列（如图）： 1 5 10 15 Ile- Ala- His-Thr-Tyr-Gly-Pro-Glu- Ala- Ala- Met-Cys-Lys-Try-Glu-Ala-Gln- 20 25 27 Pro-Asp-Gly-Met-Glu-Cys-Ala-Phe-His-Arg
①预测在该序列的哪一部位可能会出现拐弯或口一转角。 ②何处可能形成链内二硫键？
③假设该序列只是大的球蛋白的一部分，下面氨基酸残基中哪些可能分布在蛋白的外表面，哪些分布在内部？
天冬氨酸；亮氨酸；苏氨酸；缬氨酸；谷氨酰胺；赖氨酸
答：①可能在7位和18位打弯，因为脯氨酸常出现在打弯处。②12位和23位的半胱氨酸可形成二硫键。③分布在外表面的为极性和带电荷的残基(Asp、Gln和Lys)；分布在内部的是非极性的氨基酸残
基(Leu和Val); Thr尽管有极性，但疏水性也很强，因此，它出现 在外表面和内部的可能性都有。
六、论述题
1．试以血红蛋白为例，论述蛋白质的结构和功能的关系。
答：蛋白质的任何功能都是通过其肽链上各种氨基酸残基的不同功能基团来实现的，所以蛋白质的一级结构一旦确定．蛋白质的可能功能也就确定了。血红蛋白的，p-链中的N末端第六位上的谷氨酸被缬氨酸取代，就会产生镰刀形红细胞贫血症，使血红蛋白不能正常携带氧。蛋白质的三级结构比一级结构与功能的关系更大。血红蛋白的亚基本身具有与氧结合的高亲和力，而当四个亚基组成血红蛋白后，其结合氧的能力就会随着氧分压及其他因素的改变而改变，这是由于血红蛋白分子的构象可以发生一定程度的变化，从而影响血红蛋白与氧的亲和力。这同时也是具有变构作用蛋白质的共同机制。
2．根据蛋白质的理化性质，详细阐述蛋白质分离提纯的一般步骤和主要方法。
2.答：不同的蛋白质具有不同的理化性质及生物学功能，据此可以将不同的蛋白质分子彼此分离并纯化：主要方法有沉淀、离心、超滤、电泳及各种层析技术等。但是在具体操作中，可以根据实验目的、要求及客观条件，对不同的蛋白质分子，采取与之相对应的方法将蛋白质混合物分离。一般步骤和方法如下。
①选材：制备生物大分子，首先要选择适当的生物材料，要求生物大分子含量丰富，易于处理和提取。②生物材料的破碎和预处理：常用的方法有组织匀浆法、研磨、反复冻融、溶菌酶处理、高压破碎等。
③粗分离：将绝大多数杂质去掉的过程。方法多为离心、盐析、有机溶剂沉淀、胶体吸附等。 ④纯化：将粗提物中的杂质进一步去除的过程。方法为各种层析技术，特别是亲和层析技术。基因工程表达产物（如包涵体）在纯化之前，需要做变性、复性处理。 ⑤产物的浓缩、干燥和保存。
⑥鉴定：生物大分子制备物的均一性（即纯度）的鉴定，要达到一维电泳一条带、二维电泳一个点或HPLC和毛细管电泳都是一个峰的要求。另外，还有理化性质与生物活性鉴定。应注意，在分离纯化目的蛋白的过程中，还应对产率、纯度及比活等内容进行鉴定。
二、填空题
1．肌红蛋白的含铁量为0.34%，其最小分子量是____。血红蛋白的含铁量也是0.34%，但每分子含有4个铁原子，血红蛋白的分子量是____。 1. 16412, 65647
2．某含有180个氨基酸残基的a-螺旋片段，共有____圈螺旋。该a-螺旋片段的轴长为____。 2. 50圈，27nm
3．变性蛋白质的主要特征是____改变，其次是____性质改变和____降低。 3．生物活性，物理化学，溶解度
4．丝心蛋白的构象形式是____结构，其分子中含有大量R基团小的氨基酸，如____，因而很难形成____结构。4．p-折叠，Gly，a-螺旋 5．生活在海洋中的哺乳动物能长时间潜水，是由于它们的肌肉中含有大量的____以储存氧气。5．肌红蛋白
6．细胞色素c的蛋白与血红素辅基以____键结合。6．共价
7．肌球蛋白共由____条多肽链组成，其中____条重链，____条轻链。7．6，2，4 8．胰岛素原由____条肽链组成。8．1
9．蛋白质主要构象的结构单元包括——，——，——，——。 9．a-螺旋，P-折叠，p-转角，无规卷曲
10.按照组成分类，分子组成中仅含氨基酸的称____，分子组成中除了蛋白质外，还有其成分的称____，其中非蛋白质部分称____。 10.单纯蛋白质，结合蛋白质，辅基
三、选择题 1·对于p-折叠片的叙述，下列哪项是错误的？( ) A．p-折叠片的肽链处于曲折的伸展状态； B．p-折叠片的结构是借助于链内氢键稳定的；
C．p-折叠片结构都是通过几段不同的肽链平行排列而形成的； D．氨基酸之间的轴距为0.32～0.34nm
2．维持蛋白质二级结构稳定的主要作用力是( )
A.盐键； B.疏水键； C．氢键； D．二硫键 3．维持蛋白质三级结构稳定的因素是( )
A．肽键； B．二硫键； C．离子键； D．氢键； E．次级键 4．凝胶过滤法分离蛋白质时，从层析柱上先被洗脱下来的是( )
A．分子量大的； B．分子量小的； C．电荷多的； D．带电荷少的 5．下列哪项与蛋白质的变性无关？( )
A．肽键断裂； B.氢键被破坏； C．离子键被破坏； D．疏水键被破坏 6．蛋白质空间构象的特征主要取决于下列哪一项？( ) A．多肽链中氨基酸的排列顺序； B.次级键； C．链内及链间的二硫键； D．温度及pH 7．下列哪个性质是氨基酸和蛋白质所共有的？( )
A．胶体性质； B．两性性质； C．沉淀反应； D．变性性质； E．双缩脲反应 8．用纸层析法分离丙氨酸、亮氨酸和赖氨酸的混合物，则它们之间Rf的关系是( ) A. Ala>Leu>Lys; B.Lys>Ala>Leu; C. Leu>Ala>Lys; D.Lys>Leu>Ala 9．蛋白质的一级结构是指( )
A．蛋白质中氨基酸的种类和数目； B．蛋白质中氨基酸的排列顺序； C．蛋白质分子中多肽链的折叠和盘绕； D．包括A，B和C 10.下列关于谷胱甘肽结构与性质的叙述，哪一种是错误的？( )
A．含有两个肽键； B.“胱”代表半胱氨酸； C．含有一个巯基；
D．变成氧化型谷胱甘肽时脱去的两个氢原子是由同一个还原型谷胱甘肽分子所提供的
四、判断（是非）题（在括号内注明“对”或“错”）
1．FDNB法和Edman降解法测定蛋白质多肽链N-端氨基酸的原理是相同的。( )
2．并非所有构成蛋白质的20种氨基酸的a-碳原子上都有一个自由羧基和一个自由氨基。( ) 3．蛋白质是两性电解质，它的酸碱性质主要取决于肽链上可解离的R基团。( ) 4．在具有四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链是一个亚基。( ) 5．所有的肽和蛋白质都能和硫酸铜的碱性溶液发生双缩脲反应。( )
6．-个蛋白质分子中有两个半胱氨酸存在时，它们之间可以形成两个二硫键。( )
7．盐析法可使蛋白质沉淀，但不引起变性，所以盐析法常用于蛋白质的分离制备。( ) 8．蛋白质的空间结构就是它的三级结构。( )
9．维持蛋白质三级结构最重要的作用力是氢键。( )
10.具有四级结构的蛋白质，它的每个亚基单独存在时仍能保存蛋白质原有的生物活性。( ) 11.变性蛋白质的溶解度降低，是由于其分子表面的电荷及水膜被破坏引起的。( )
12.蛋白质二级结构的稳定性是靠链内氢键维持的，肽链上每个肽键都参与氢键的形成。( )
四、判断（是非）题
1．错。Edman降解法的降解过程是多肽链N端氨基酸残基被苯异硫氰酸酯修饰，然后从多肽链上切下修饰的残基，经层析鉴定可知N端氨基酸的种类，而余下的少一个氨基酸的多肽链被回收后可继续进行下一轮Edman反应，测定N端第二个氨基酸。反应重复多次就可连续测出多肽链的氨基酸顺序。FDNB法（Sanger反应）的反应过程是多肽链N端氨基酸与FDNB（2,4-二硝基氟苯）反应生成二硝基苯衍生物(DNP-蛋白)，然后将其进行酸水解，打断所有肽键，N端氨基酸与二硝基苯基结合牢固，不易被酸水解，生成黄色的DNP-氨基酸，其他水解产物为各种游离的氨基酸。将DNP-氨基酸抽提出来并进行鉴定可知N端氨基酸的种类，但不能测出其后氨基酸的序列。
2．对。大多数氨基酸的a一碳原子上都有一个自由氨基和一个自由羧基，但脯氨酸和羟脯氨酸的a一碳原子上连接的氨基氮与侧链的末端碳共价结合形成环式结构，所以不是自由氨基。 3．对。