生化 蛋白质

这是一篇关于蛋白质的思维导图，蛋白质(protein)是生活细胞内含量最丰富，功能最复杂的生物大分子，并参与了几乎所有的生命活动和生命过程。

蛋白质

• 组成；分类；结构和功能
  • 蛋白住氨基酸（蛋白质中最常见的20种氨基酸）
    • 蛋白质中常见的20种氨基酸称蛋白质氨基酸、基本氨基酸、标准氨基酸或编码氨基酸
    • 组成蛋白质的氨基酸都为α-氨基酸，都为L型氨基酸，除Gly无旋光性（细菌细胞壁的肽聚糖由两糖四肽串联形成，四肽中的氨基酸有D型氨基酸）
  • 稀有蛋白质氨基酸
    • 都是相应常见氨基酸的衍生物。eg:4-羟基脯氨酸、5-羟基赖氨酸
      • 胶原蛋白中
  • 蛋白质的水解
    • 水解程度
      • 完全水解→氨基酸混合物
      • 不完全水解→大小不等的肽和氨基酸
    • 水解方法
      • 酸水解：多数氨基酸稳定，不引起消旋作用；Trp被完全破坏，羟基氨基酸部分分解，Gln和Asn的酰胺基被水解下来。
      • 碱水解：Trp稳定；多数氨基酸被不同程度破坏，且产生消旋现象，Arg脱氨
      • 酶水解：不产生消旋作用，也不破坏氨基酸，但需多种酶协同作用（经常使用）
  • 蛋白质的元素组成
    • C、H、O、N、S 及 P、Fe、Cu、Zn、Mo、I、Se等元素
    • 蛋白质平均含N量—16%，凯氏定氮法测蛋白质含量理论依据 ； 蛋白质含量=蛋白质含N量×6.25
  • 蛋白质分类
    • 分子形状分类
      • 球状蛋白质：可溶
      • 纤维状蛋白质：多数不溶于水和稀盐酸，少数eg:肌蛋白可溶
      • 膜蛋白：不溶于水，可溶于去污剂
    • 蛋白质组成分类
      • 简单蛋白质
        • 清蛋白；球蛋白；谷蛋白；醇溶蛋白；组蛋白；精蛋白；硬蛋白
      • 结合蛋白质
        • 1、核蛋白类，辅基：DNAorRNA；2、糖蛋白类，辅基：糖类；3、脂蛋白类，辅基：脂类；4、磷蛋白类，辅基：磷酸基；5、黄素蛋白类，辅基：黄素腺嘌呤二核苷酸 or 黄素单核苷酸；6、色蛋白类，辅基：血红素 or 叶绿素；7、金属蛋白类，辅基：金属离子：Fe、Mo、Cu、Zn等
    • 功能分类
      • 活性蛋白（eg：酶蛋白、转运蛋白、运动蛋白、保护蛋白和防御蛋白、受体蛋白……）
      • 非活性蛋白（eg：硬蛋白、角蛋白）
  • 分子形状与大小
    • 蛋白质分子量变化很大——般在6000--1×10^6(胰岛素作为生物体内分子量最小的蛋白质，比胰岛素分子量小的为多肽) ； 每个氨基酸大概120Da
  • 结构与功能的多样性
    • 1、蛋白质序列的多样性决定了其功能的多样性 P149 2、蛋白质的主要功能：①催化：大多数酶是蛋白质；②调节：如激素和反式作用因子（与DNA特异性结合调节基因表达）； ③转运：血红蛋白、载脂蛋白、膜转运蛋白等； ④贮存：如种子蛋白（种子中的蛋白质）和卵清蛋白； ⑤运动：eg 肌肉、微管蛋白等； ⑥结构成分：角蛋白、胶原蛋白等； ⑦分支作用：如锚定蛋白、连接蛋白；⑧防御和进攻：eg抗体、毒蛋白等； ⑨特殊功能：甜蛋白、胶质蛋白
• 肽
  • 肽的结构
    • 肽和肽键的结构
      • 蛋白质中氨基酸基本连接方式是肽键；最简单的肽为二肽，含一个肽键（一般把不多于12个残基的肽叫二肽、三肽、…十二肽） 酰胺基（肽单位、肽基）
        • 不多于20个残基的肽叫寡肽；多于20个残基的肽叫多肽；氨基酸残基（产于肽键形成的氨基酸）
    • 肽的命名 eg ：
    • ※肽基的C、O和N原子之间的共振作用
      • 共振产生的重要结果：· 产生的键的平均化（键长：1.33nm,介于1.25（单键）—1.45（双键）nm之间） · 形成酰胺平面或肽（基）平面·限制绕肽的自由旋转 · 肽键呈反式结构（最稳定）
  • 肽的物理和化学性质
    • 1、肽的晶体熔点高，是离子晶格；2、至少有一个游离的氨基和游离的羧基，是两性化合物3、至少有二级解离4、肽游离的α-羧基、α氨基、R基团的化学反应与氨基酸类似 ； 双缩脲反应：（双缩脲相似于三胎，即2个肽键），与碱性硫酸铜溶液反应，生成紫红色化合物，鉴别蛋白质（三肽或以上可反应） ※谷胱苷肽※→P64
• 概念
  • 蛋白质（protein）时生活细胞内含量最丰富，功能最复杂的生物大分子，并参与了几乎所有的生命活动和生命过程。研究蛋白质的结构和功能始终是生命科学最基础的命题。
• 蛋白质（多肽）一级结构的测定(P70)
  • 片段重叠法+氨基酸顺序直测法（蛋白质纯度达95%以上）：1、测定蛋白质分子中多肽数目；2、拆分蛋白质的肽链，断开多肽链内二硫键；3、分析每一条多肽链的氨基酸组成；4、鉴定多肽键N-末端、C-末端氨基酸残基
  • 多肽N、C-末端氨基酸的测定
    • N端
      • Sanger法；DNS法；Edman法；氨肽酶法：从N端开始一个个水解肽键。常用的亮氨酸氨肽酶 Leu amino peptidase。P71
    • C端
      • 肼解法上清液存在最末端氨基酸、还原法、 羧肽酶法，不同的羧肽酶切割羧基端氨基酸能力不一。 羧肽酶A：Arg、Lys、Prp除外的氨基酸残基； 羧肽酶B：仅Arg、Lys； 羧肽酶C：除羟脯氨酸外的所有的氨基酸残基。 羧肽酶Y：所有的氨基酸残基
  • 彻底酸水解，氨基酸组分分析： 蛋白质→HCl/110℃→氨基酸混合物→氨基酸分析仪 or 氨基酸的薄层层析分析（P57）
    • 未知氨基酸测序， 酶法裂解（最常用）；胰蛋白酶（最专一），切割碱性氨基酸提供羧基形成的肽键； 胰凝乳蛋白酶，切割疏水氨基酸（芳香族）提供羧基形成的肽键； 胃蛋白酶切割的肽键，肽键两端的氨基酸均疏水； 弹性蛋白酶切割脂肪族氨基酸
    • 化学裂解，CNBr,只切割甲硫氨酸提供羧基时形成的肽键，使用频率不高
  • 质谱法P74
• 非蛋白氨基酸
  • 生物体内呈游离或结合形态的氨基酸
    • 目前已发现大约300余种