陰影區以 pK1 = 2.34 與 pK2 = 9.60 為中心,顯示這些區域之 pH 值具有最大的緩衝能力。 胺基酸之滴定。 圖 3-11 化學環境對 pKa 值之作用效應。 滴定曲線可估算胺基酸帶電情形 另一項衍伸自胺基酸滴定曲線的資訊是胺基酸的淨電荷與環境溶液 pH 值之間的關係。以甘胺酸而言,在 pH 5.97 時,即其兩個滴定階段之間的曲線轉折變化點。此時甘胺酸主要以雙極性型態存在,即完全離子化但不帶淨電荷。 胺基酸淨電荷為 0 的特定 pH 值稱為等電點(isoelectric point)或等電 pH 值(isoelectric pH),簡稱為 pI。 胺基酸彼此之間酸鹼性質各異各種胺基酸彼此之間共有之性質可讓我們將其酸鹼性質簡化歸納出幾個通則:
圖3-16 顯示一級結構為一連串胺基酸以肽鍵相聯結 所形成之序列,通常也包含雙硫鍵之形成。一級結構所產生之多肽鏈可進一步形成二級結構組成元件,如 α-螺旋。α-螺旋是一個摺疊完成的多肽三級結構中的一部份,而三級結構可能只是一個多次單元蛋白質完整四級結構中的一個次單元。在此以血紅蛋白為例。 圖 3-16 蛋白質結構的層級。 胺基酸可經由胜肽鍵共價聯結成胜肽與蛋白質。細胞中含有數以千計不同種類的蛋白質,每一種蛋白質都具有不同的生物功能。 蛋白質可以是由長達一百至數千個胺基酸殘基所組成的長多胜肽,然而也有少數天然存在的胜肽是僅由幾個胺基酸殘基所構成的。有些蛋白質是由數個非共價性聯結的多肽鏈(稱為次單元)所組成。簡單的蛋白質水解後僅會得到胺基酸,共軛蛋白質則含有額外的組成份如金屬或有機輔基。 一個蛋白質的胺基酸序列是它所特有的,稱為此蛋白質之一級結構。
實例(兔的pyruvate kinase), 排除Gly Ramachandran plot*-甘胺酸(glycine)*與脯胺酸(proline)*為α-螺旋的破壞者典型的二級構造為α-螺旋與β-褶片-由Pauling與Corey提出*,Pauling因而獲得1954年諾貝爾化學獎- α-螺旋與β-褶片*的結構特性- 特定蛋白質中特定二級構造的含量*- β-轉折*的結構特性 α-螺旋構造(1) 基酸的側鏈 Robert Corey (1897-1971) Hydrogen bond α-螺旋構造(2) R group (側鏈) 逆向平行 β-褶片構造 同向平行R group (側鏈) 兔的pyruvate kinase的特定功能區域是由數個結構模組組成的 超二級構造(supersecondary structures)為二級構造的組合 - 結構模組(motif, fold)或結構區域*- 功能區域(domain)*為具功能性的特定二級構造的組合 Random coil or unorganized structures - “Random coil is not random!” 3. 三級結構是指已具有二級構造的多肽,因胺基酸側鏈間的交互作用而折疊扭轉成特有的緊密立體形狀(球狀)
超分子結構的例子- DNA複製體(replisome)- 蛋白質降解體(proteasome)- 轉錄體(transcriptosome)- 凋亡體(apoptosome)- 發炎體(inflammasome)- ATP合成體(ATP synthasome)- 呼吸體(respirasome) 6. 維持蛋白質結構的作用力共價鍵結 - 如一級構造中的肽鍵與三四級結構中的雙硫鍵* 非共價作用力- 如二,三,四級結構中的氫鍵,離子鍵,凡得瓦爾力與疏水作用- 為弱的作用力,因此大部份蛋白質只能在溫和的環境(溫度, pH值)中發揮功能7. 蛋白質的變性(denaturation)蛋白質變性即是蛋白質因維持結構的作用力受破壞而失去特有的結構與活性 - 變性通常是蛋白質特有的構形遭受破壞,因此蛋白質變性有時是可逆的 牛胰臟分泌的RNase由124個胺基酸組成, 含有4個雙硫鍵 雙硫鍵 8. 蛋白質結構與功能的密切關係是由Anfinsen等人以核糖核酸水解酶(RNase)所進行的一系列實驗證明 RNase*含有124個胺基酸,有4個雙硫鍵 - 當以還原劑及尿素處理RNase*時,雙硫鍵被還原,非共價作用力被破壞,RNase發生“變性” ,喪失水解RNA的活性
第一、所有只具一個α-胺基、一個α-羧基與一個非離子化 R 基之胺基酸其滴定曲線幾乎與甘胺酸相同。這些胺基酸之 pKa 值雖不相等,但非常近似。 第二、具有可離子化 R 基之胺基酸其滴定曲線較為複雜,其有三個滴定階段,分別對應於三個離子化步驟,因此它們具有三個 pKa 值。 同樣以游離狀態暴露於水溶液環境中,20種常見胺基酸中只有組胺酸之R基(pKa = 6.0)能在接近中性pH值環境中提供最佳之緩衝力。這也是大多數動物與細菌胞內與胞外液體之常見pH值。 胜肽與蛋白質Peptides and Proteins 生物體中存在的多肽大小差異甚鉅:小至僅含 2、3個胺基酸,大至由數千個胺基酸所組成。
2025年5月5日 星期一
滴定曲線的資訊是胺基酸的淨電荷與環境溶液 pH 值之間的關係。以甘胺酸而言,在 pH 5.97 時,即其兩個滴定階段之間的曲線轉折變化點。此時甘胺酸主要以雙極性型態存在,即完全離子化但不帶淨電荷
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