第六章 蛋白质三维结构

第六章 蛋白质的三维结构一、选择题1. 维持蛋白质二级结构的主要化学键是：（）A、盐键；B、疏水键；C、二硫键；D、氢键；E、范德华力2. 蛋白质的构象特征主要取决于：（）A、氨基酸的组成、顺序和数目；B、氢键、盐键、范德 华力和疏水作用；C、温度、离子强度和pH等环境条件；D、肽链间及肽链内的二硫键；E、 各氨基酸之间的肽链3. 在一个肽平面中含有的原子数为：（）A、 4； B、 5； C、 6； D、 7； E、 84. 具有四级结构的蛋白质的特征是：（）A、分子中必定含有辅基；B、含有两条或两条以上的 多肽链；C、每条多肽链都具有独立的生物学活性；D、依靠肽链维持结构的稳定性；E、以上 都不是5下列有关a -螺旋的叙述哪个是错误的？A、分子内的氢键使a -螺旋稳定；B、减弱R基团间不利的相互作用使a螺旋稳定；C、疏水作 用使a螺旋中断；D、在某些蛋白质中，a螺旋是二级结构中的一种类型；E、脯氨酸和甘氨酸 残基使a螺旋中断6下列有关B折叠的叙述哪个是错误的？（）A、球状蛋白质中无B折叠的结构；B、B折叠靠链间氢键而稳定；C、它的氢键是肽链的C=O 和N-H间形成的；D、a -角蛋白可以通过加热处理而转变成B折叠的结构；E、B -折叠有平行 的B折叠和反平行的B折叠7. 具有四级结构的蛋白质特征是：（）A、分子中必定含有辅基；B、含有两条或两条以上的肽 链；C、每条多肽链都具有独立的生物学活性；D、依靠肽链维持结构的稳定性；E、以上都不 是8. 具有四级结构的蛋白质是：（）A、胰岛素；B、核糖核酸酶；C、血红蛋白；D、肌红蛋白；E、胰凝乳蛋白9. 在四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽链是：（）A、辅基；B、辅酶；C、亚基；D、寡聚体；E、肽单位10. 关于蛋白质亚基的描述，其中正确的是：（）A、一条多肽链卷曲成螺旋结构；B、两条以上 多肽链卷曲成二级结构；C、两条以上多肽链与辅基与辅基结合成蛋白质；D、每个亚基都有 各自的三级结构；E、以上都是正确11. 胶原蛋白组成中出现的不寻常氨基酸是（）A、乙酰氨基酸；B、羟基氨基酸；C、甲基氨基酸；D、D赖氨酸12. 种非常稳定的小分子量蛋白质的化学结构中，经常是（）A、含有大量的二硫键；B、含有丰富的甘氨酸；C、有较多络合金属离子；D、含有疏水氨基酸13. 形成稳定的肽链空间结构，一个重要原因是肽键中的四个原子以及和它相临的两个a碳原子处于（）A、不断绕动状态；B、可以相对自由旋转；C、同一平面；D、随不同外界环境而变化的状态14在寡聚蛋白质中，亚基间的立体排布、相互作用以及接触部位间的空间结构称之为（）A、三级结构；B、缔合现象；C、四级结构；D、变构现象15. 下列哪种方法是目前研究蛋白质分子空间结构最常用的（）A、圆二色性；B、荧光光谱；C、X光衍射；D、核磁共振二、判断是非1 从热力学上讲最稳定的蛋白质构象自由能最低。2 维持蛋白质三维结构的最重要的力是氢键。3. 蛋白质的亚基和肽链是同义的。4. 球蛋白与球状蛋白是不同的。5在多肽分子中只存在一种共价键即肽键。6. 蛋白质分子的亚基与结构域是同义的。7. 多数寡聚蛋白质分子其亚基的排列是对称的，对称性是四级结构蛋白质分子最重要的性质之一。8多肽链所以能够折叠、缠绕、卷曲，是由于肽键可以自由的旋转所造成的。9. 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。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持蛋白质原有的生物活性。11. 结构域的组织层次介于三级结构和四级结构之间。12. 胶原蛋白中有重复的疏水性氨基酸顺序出现，所以形成大面积的疏水区，相互作用使三股肽链稳 定及整齐排列。13球状蛋白质分子含有极性基团的氨基酸顺序出现，所以能溶于水；片层结构仅能出现在纤维状蛋 白中，如丝心蛋白，所以不溶于水。14疏水作用是使蛋白质立体结构稳定的一种重要的次级键。15. 胶原螺旋和a螺旋是互为镜面对称的蛋白质的两种构象。16. 蛋白质天然构象是在一定条件下的热力学上最稳定的结构，因此它的高级结构的形成遵循自我 装配”的原则，可见基因工程的产物-伸展的肽链总是自然地装配成天然构象。17. 蛋白质的四级结构是第四度空间的蛋白质结构，即蛋白质结构因时间而变化的关系。18. 两条单独肽链经链间二硫键交联，组成蛋白质分子，这两条肽链是蛋白质的亚基。19. 含有四个二硫键的胰核糖核酸酶，若用巯基乙醇和尿素使其还原和变性，由于化学键遭到破坏和 高级结构松散，已经无法恢复其原有功能。20. 二硫键和蛋白质的三级结构密切有关，因此没有二硫键的蛋白质就没有三级结构。三、填空题1. 蛋白质之所以出现各种内容丰富的构象是因 键和键能有不同程度的转动。2. 在蛋白质分子中相临氨基酸残基的B -碳原子如具有侧链会使a螺旋不稳定。因此当、和三种氨基酸相临时，回破坏a螺旋。3. 在a螺旋中C=O和N-H之间形成的氢键最稳定，因为这三个原子 排列。4 Pauling等人提出的蛋白质a螺旋模型，每圈螺旋包含个氨基酸残基，高度为，每个氨基酸残基沿轴上升，并沿轴旋转周,天然蛋白质分子中的a -螺旋大都属于手螺旋。5. 胶原蛋白是由股肽链组成的超螺旋结构，并含有稀有的与残基。6. 当蛋白质的非极性侧链避开水时，疏水作用导致自由育;此时环境水的爛。7. 一般来说，球状蛋白质分子的氨基酸侧链位于分子内部，性氨基酸侧链位于分子表面。8. 两条相当伸展的肽链(或同一肽链的两个伸展的片段)之间形成氢键的结构单元称 。9维持蛋白质构象的化学键 、和。10四级结构蛋白质中每个具有三级结构的球蛋白称为，它们之间是靠键联系在一起的。1明胶是的部分水解产物。2蛋白质二级结构的三种基本类型是、和，而胶原蛋白的二级结构是一种。13. 蛋白质存在的超二级结构的三种基本组合形式 、和。四、名词解释1肽单位；2.肽平面；3.亚基；4结构域；5.超二级结构；6.桑格反应(Sanger reaction)；- 2 -7. 艾德曼反应(Edman reaction)；五、问答题1.有一球状蛋白质分子，在pH7的水溶液中能折叠成一定的空间结构，通常非极性氨基酸侧链位 于分子内部形成疏水核，极性氨基酸侧链位于分子外部形成亲水面。问： Val、Pro、Phe、Asp、Lys、Ile 和 His 中哪些氨基酸侧链位于分子内部？哪些氨基酸位于分子外 部？为什么球状蛋白质分子外部和内部都可发现Gly和Ala? 虽然Ser、Thr、Asn、Gln是极性的，为什么它们位于分子内部？在球状蛋白质分子的内部还是外部能找到Cys，为什么？2系列球状的单体蛋白质分子，相对分子量从10,000到100,000,随着相对分子量的增加，亲水 性与疏水性氨基酸的比率将会发生什么变化？3. a螺旋的稳定性不仅取决于肽链内部的氢键，而且还与氨基酸侧链的性质有关。室温下，在溶液 中下列多聚氨基酸哪些能形成a螺旋？哪些能形成其他规则的结构？哪些能形成无规则的结 构？并说明其理由。 多聚亮氨酸，pH7； 多聚异亮氨酸，pH7； 多聚精氨酸，pH7；多聚精氨酸，pH13； 多 聚谷氨酸，pH1.5；(6)多聚苏氨酸，pH7；(7)多聚羟脯氨酸，pH74. 某一蛋白质的多肽链有一些区段为a -螺旋构象，另一些区段为B -折叠构象，该蛋白质的相对分 子质量为240,000，多肽链的外形长度为5.06X10-Cm，试计算多肽链中a螺旋构象占多肽链分 子的百分数。(蛋白质的平均分子量按110计算)5. 什么是蛋白质的二级结构？有哪几种类型？ a -螺旋和B折叠各有何特色？6. 什么是蛋白质的三级结构？有何特点？7 胶原蛋白的组成和构象有何特点？8. 举例说明蛋白质三级结构决定于它的氨基酸顺序。参考答案：一、选择题1D；2A；3C；4B；5C；6A；7.B；8.C；9.C；10.D；ll.B；12.A；13.C；14C；15.C二、判断是非l.y；2X；3X；4X；5X；6X；7.J；8.X；9.X；10.X；ll.X；12.X；13.X；14.J；15X；16X；17X；18X；19.X；20.X；三、填空题1 Ca-N、Ca-C；2 Thr、Val、Ile；3 共轭双键；4 3.6、0.54、0.15、100、右；5 3-羟脯氨酸、羟赖氨酸；6.降低、增加；7.疏水性、亲水性；8. B -折叠；9.范德华力、二硫键、氢 键、离子键、疏水作用、配位键；10.亚基、次级键；11.胶原蛋白；12. a-螺旋、B-折叠、B-曲折(凸起)、左手超螺旋；13. aa、BaB、BB四、名词解释(1) 指肽链中的酰胺基(-CO-NH-)(2) 组成肽基的4个原子和2个相邻的Ca原子趋向于共面，形成所谓多肽主链的酰胺平面又称肽平 面。(3) 蛋白质分子中，最小的单位通常称为亚基或亚单位Subunit,它一般由一条肽链构成，无生 理活性。(4) 多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区，它是相对独立的紧 密球状实体。称为结构域。(5) 若干相邻的二级结构单元(螺旋、折叠、转角)组合在一起，彼此相互作用，形成有规则 在空间上能辨认的二级结构组合体、充当三级结构的构件，称为超二级结构，包括：a a、B aB和BB -曲折。(6) Sanger法2,4-二硝基氟苯在碱性条件下，与肽链N-端的游离氨基作用，生成二硝基苯衍生 物(DNP)，在酸性条件下水解，得到黄色DNP-氨基酸。该产物能够用乙醚抽提分离。不同的 DNP-氨基酸可以用色谱法进行鉴定。(7) 氨基酸与PITC生成PTH-AA是EDMAN降解法的原理，在多肽蛋白质氨末端测定和氨基酸 顺序分析中占有重要地位五、问答题1. (1. (1) Val、Pro、Phe、Ile位于分子内部，Asp、Lys、His位于分子外部。(2) 因为Gly的侧链是H，Ala的侧链是一CH3，它们的侧链都比较小，疏水性不强，所以可 以存在于秋状蛋白质的分子内部，也可以在分子外部。(3) 因为Ser、Thr、Asn、Gln在pH7时有不带电荷的极性侧链，它们能参与内部氢键的形成， 氢键中和了它们的极性，所以可以存在于秋状蛋白质的分子内部。(4) 因为两个Cys时常形成二硫键，这样就中和了它的极性。2变小。分子量的增大意味着氨基酸数量的增加，蛋白质的半径R变大，表面积是R2的函数， 体积是R3的函数，R的增大使表面积与体积比减小，由于分子内部的作用有利于蛋白质的稳定， 蛋白质表面与水的作用不利于其稳定，因此随着分子量的增加，亲水基团与疏水基团的比率将 变小。3. (1)多聚亮氨酸的R基团不带电荷，适合形成a螺旋。(2) Ile的B位上有分支，(3) pH7时所有Arg基团的R基都带正电荷，彼此排斥，使氢键不能形成，形成无规则结构。(4) pH13时,Arg的R基团不带电荷，并且B碳位无分支，所以形成a螺旋。(5) pH1.5时Glu的R基团不带电荷，并且B碳位无分支，所以形成a螺旋。(6) ThrB碳位有分支，不能形成a螺旋。(7) 脯氨酸和羟脯氨酸折叠成脯氨酸螺旋，是不同于a螺旋的有规则结构。4. 设形成a 螺旋的氨基酸数目为x个0. 15x+(240000/n0-x)X0.35=5.06X 10-5X 107 X1288 1288/(240000/110) 59%5. 6、7、8(答案略)