20种氨基酸的平均分子量约为138,在蛋白质分子中以小分子量的氨基酸较多,平均分子量大约为128,又由于氨基酸在缩合时失去一分子水,因此氨基酸残基的最终平均分子量大约为110。
所以氨基酸残基数为: 220000/110= 2000, 已知α-螺旋构象中,每个氨基酸残基上升的距离为0.15nm,β-折叠中上升0.35nm。
设此多肽链中α-螺旋的氨基酸残基数为X,则β-折叠的氨基酸残基数为2000-X。
0.15X+0.35(2000-X)=5.06×10
-5
×10
7
0.15X+7000-0.35X=560
X=970
所以α-螺旋占的百分数为970/2000×100%=48.5%
8. 相同点:主要都含有C、H、O、N,都主要以C元素为骨架原子连接成的大分子。
不同点:(1)蛋白质的含N量平均16%,而核酸则不均一。 (2)蛋白质一般不含P,而核酸含大量的P。 (3)蛋白质一般含S,而核酸不含S。
(4)有些蛋白质还含有少量的金属元素,而核酸不含金属元素。 七. 论述题
1. (1) 一级结构:概念:在蛋白质分子中,从N-端至C-端的氨基酸残基的
排列顺序称为蛋白质的一级结构。特点:①蛋白质种类及其繁多,其一级结构也各不相同;②一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础;③一级结构并不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。化学建:① 肽键 ②二硫键
(2)蛋白质的二级结构:概念:是指蛋白质分子中,某一段肽链的局部空间结
构,也就是该段肽链主链骨架原子的相对空间位置,并不涉及氨基酸残基侧链的构象。特点:① 是一种局部的结构 ; ②仅仅是肽单元之间相互作用所形成的空间结构,而不包含氨基酸侧链及其α-H原子所形成的构象,但氨基酸残基的侧链对二级结构的形成有影响;③二级结构有较多的类型,有α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲,其中 α-螺旋和β-折叠是二级结构的主要形式,β-转角通常有四个氨基酸残基组成,而无规卷曲则是指没有确定规律的或根本就没有规律的一些二级结构;④二级结构还可成为超二级结构,如αα形式、βαβ形式和βββ形式等结构。化学建:氢键
(3)蛋白质的三级结构:概念:是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位
置,也就是整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。特点:一条多肽链的三维空间结构。化学建:①疏水键 ②盐键 ③氢键④范德华力。 (4)蛋白质的四级结构:概念:蛋白质分子中各个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。特点:两条或两条以上多肽链所形成的三维空间构象。化学建:①疏水键 ②盐键 ③氢键 ④范德华力。
2.(1)一级结构与功能的关系 ①一级结构不同,生物学功能一般不同
不同蛋白质和多肽具有不同的功能,根本原因是它们的一级结构各异,有时仅微小的差异就表现出不同的生物学功能。如催产素与加压素(缩宫素)都是由垂体后叶分泌的九肽激素,它们分子中仅两个氨基酸差异,但两者的生理功能却有根本区别。
②一级结构中“关键”部分相同,其功能也相同
如促肾上腺皮质激素其1~24肽段是活性所必需的关键部分。 ③一级结构“关键”部分的变化,其生物活性也改变
多肽的结构与功能的研究表明,改变多肽中某些重要的氨基酸,常可改变其活性。
④一级结构的变化有时使生物学功能降低或丧失,从而可能发生疾病,或者连同这种蛋白一起在地球上消失。 (2)蛋白质空间结构与功能的关系
一级结构是空间结构的基础,而空间结构则是完成生物功能的直接基础,也就是说蛋白质分子特定的空间构象是表现其生物学功能或活性所必需的。其构象如果遭到破坏,生物学功能则会立即丧失。有实验表明即使一级结构不同,只要空间构象相同,则其功能也相同。
3. 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。
如:人纹状体脊髓变性病,老年痴呆症、亨丁顿舞蹈病等。
疯牛病是由蛋白质病毒(prion protein,PrP)引起的一组人和动物神经退形性病变,这类疾病具有传染性、遗传性或散在发病的特点,其在动物间的传播是由PrP组成的传染性颗粒(不含核酸)完成的。
PrP是染色体基因编码的蛋白质。正常动物和人PrP为分子量33~35kD的蛋白质,其水溶性强,对蛋白酶敏感以及二级结构为多个α-螺旋,称为PrPc。富含α–螺旋的PrPc在某种未知蛋白质的作用下可转变成致病的分子中全为β-折叠的PrP,称为PrPsc,尽管PrPsc一级结构与PrPc相同,但PrPsc对蛋白酶不敏感,水溶性差,而且对热稳定,可以相互聚集,最终形成淀粉样纤维沉淀而致病。
4.(1)生物催化作用 生命的基本特征是物质代谢,而物质代谢全部反应几乎
都需要酶作为催化剂,而多数酶的化学本质是蛋白质。
(2)代谢调节作用 生物体存在精细有效的调节系统以维持正常的生命活动。参与代谢调节的许多激素是蛋白质或多肽,如胰岛素等。
(3)免疫保护作用 机体的免疫功能与抗体有关,而抗体是一类特异的球蛋白。
(4)转运和储存的作用 体内许多小分子物质的转运和储存可由一些特殊的蛋白质来完成。如血红蛋白运输氧和二氧化碳,肌红蛋白储存氧等。
(5)运动与支持作用 负责运动的肌肉系统主要是蛋白质聚集体 如肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白和肌原蛋白等。
(6)控制生长和分化 如真核生物的大多数反式作用因子等。
(7)接受和传递信息的作用 完成这种功能的蛋白质为受体蛋白, 其中一类为跨膜蛋白,另一类为胞内蛋白。
(8)营养作用 这一类蛋白质本身没有生物功能,只是在机体需要的时候水解成氨基酸,为其他蛋白质的合成提供原料。这一类蛋白质常见于卵或蛋内,如卵清蛋白等。