蛋白质

生理学蛋白质思维导图，包括蛋白质重要性、蛋白质分子组成、蛋白质结构的主要层次等内容，适用于一切医学专业。

蛋白质

• 蛋白质重要性
  • 1.蛋白质是构成生物体的基本成分
    • 蛋白质在生物界是普遍存在的，没有蛋白质就没有生命
  • 2.蛋白质具有多样性的生物学功能
    • 不同蛋白质具有不同的功能
    • 生物机体众多生命现象和生命活动往往都是通过蛋白质功能来实现的
    • 一切生命现象都是蛋白质功能的表现
    • 没有蛋白质就没有生命
  • 3.蛋白质的作用
    • 生物催化作用
      • 绝大多数酶的化学本质是蛋白质在温和条件下催化反应
      • 没对催化的底物具有高度的选择性，没决定了生物机体的代谢类型和代谢途径，生物机体才有可能表现出各种生命现象
    • 代谢调节
    • 免疫保护及调节作用
      • 机体的免疫力与体内的抗体和细胞因子有关
    • 转运与储存作用
      • 一些物质往往需要通过与蛋白质进行结合形成套数复合体的方式进行运输
    • 运动与支持作用
    • 基因表达与调控
      • 参与基因表达及调控的主要成分为转录因子，这是一类特殊蛋白质
    • 接受和传递信息的作用
      • 受体的化学本质是蛋白质
  • 4.氧化供能
    • 蛋白质在特殊情况下也是重要的供能物质
• 蛋白质分子组成
  • 蛋白质的元素组成
    • 元素种类
      • 主要有C,H,O,N,S
      • 有些蛋白质含有少量磷或金属元素铁，铜，锌，锰，钴，个别蛋白质还含有碘。
    • 蛋白质元素组成的特点
      • 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%
  • 蛋白质的分子组成
    • 氨基酸是蛋白质的基本组成单位
      • 氨基酸的种类和数量
        • 参与机体蛋白质构成的氨基酸有20多种，参与蛋白质合成的氨基酸仅有20种
      • 编码氨基酸的共同特点
        • 氨基酸为a-氨基酸，但脯氨酸例外，为a-亚氨基酸。
        • 不同的a-氨基酸，其侧链不同，它对蛋白质的空间结构和理化性质有重要影响。
        • 氨基酸为L-构型,甘氨酸除外
      • 氨基酸的分类
        • 非极性脂肪族氨基酸
        • 极性中性氨基酸
        • 芳香族氨基酸
        • 酸性氨基酸
        • 碱性氨基酸
• 蛋白质结构的主要层次
  • Subtopic 1
• 蛋白质一级结构及二级结构
  • 蛋白质的一级结构
    • 氨基酸的连接方式:肽键
      • 肽键是由一个氨基酸的a-羧基与另一个氨基酸的a-氨基脱水缩合而形成的化学键，生成的化合物称为肽。
      • 肽:两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩合形成三肽……
    • 多肽链结构
      • 氨基酸残基多肽链中的氨基酸参与太贱形成而集团不全被称为氨基酸残基。
        • 主链
        • 侧链
        • 多肽链两端
    • 多肽链的方向性
      • 书写方式:从N末端到C末端
    • 一级结构的重要性。
      • 一级结构是蛋白质理化特性，空间构象和生物学功能的基础。
      • 一级结构异常理化特性，空间构象和生物学功能均受影响，可导致疾病发生如镰刀型贫血症。
    • 蛋白质一级结构主要指蛋白质多肽链中的氨基酸排列顺序。众多蛋白质一级结构已被测定并建立了数据库共使用。
  • 蛋白质的二级结构。
    • 二级结构形成的分子基础
      • 肽平面
      • 肽平面主要特点
        • 肽键具有双健性质，不能自由旋转
          • 因主链中能旋转的键的种类和数量有限，并受测链的影响，主链能形成的构象有限。
    • 蛋白质二级结构的主要形式
      • a-螺旋
        • 多肽主链中的多个肽平面围绕一中心轴盘绕形成的右手螺旋状构想，侧链位于螺旋外侧
      • b-折叠
        • 是多肽链的主链形成的相对伸展的锯齿状局部构象
      • b-转角
        • 伸展的多肽链进行180°的回转所形成的局部构象。
      • 无规卷曲
        • 赋予蛋白质构象及功能具有可塑性。又称自由折叠。
    • 超二级结构
      • 超二级结构:蛋白质多肽链中形成二级结构，一些肽段常常在空间上相互靠近，彼此通过疏水作用形成的有规则的二级结构，聚集体又称基序或模体
• 蛋白质的三级结构和四级结构
  • 蛋白质的三级结构
    • 是整条多肽链中所有原子在三维空间的排布位置与它们的相互关系，包括主链和侧链构象。
    • 大多数形成的三级结构为球状，少数纤维状蛋白质可分为球状蛋白和纤维状蛋白
    • 三级结构形成过程
      • 多肽链氨基酸序列及环境因素影响。
      • 分子伴侣参与一些蛋白质折叠形成。
    • 结构域是三级结构层次的局部构象
      • 结构域的结构层次介于超二级结构和三级结构之间。
    • 形成和维持蛋白质三级结构的力:次级键
  • 蛋白质的四级结构
    • 亚基
    • 同源二聚体。
    • 异源二聚体
    • 单一亚基独立存在往往没有生物学功能。
• 蛋白质一级结构与功能的关系。
  • 一级结构不同，生物学功能各异
  • 一级结构相似，生物学功能相似或相同。
    • 蛋白质家族。
    • 同源蛋白质。
  • 一级结构不同，关键部分相似构象相似，功能相近。
  • 一级结构关键部分改变生物活性改变。
    • 如镰刀型红细胞贫血
  • 蛋白质一级结构是蛋白质空间结构和功能的物质基础
• 蛋白质空间结构和功能的关系
  • 蛋白质功能依赖于特定的空间结构。
    • 牛胰核糖核酸酶A空间结构决定酶活性。
  • 空间结构直接决定蛋白质功能
  • 蛋白质构象决定功能。
    • 胰岛素的空间结构决定其代谢调节功能。
  • 蛋白质功能是由蛋白质特定的天然构象决定的。
    • 蛋白质的变构效应
  • 蛋白质结构决定功能
    • 蛋白质构象疾病
      • 如牛海绵状脑病。
  • 蛋白质空间结构是蛋白质功能的物质基础
  • 结构决定功能，蛋白质功能是蛋白质特定的天然构象表现出的性质或具有的属性。
• 蛋白质的两性解离和胶体性质。
  • 蛋白质的两性解离
    • 氨基酸是两性电解质，溶液的ph影响氨基酸的酸碱解离倾向和离子状态。
  • 蛋白质理化特性
    • 蛋白质是两性电解质，具有两性解离特性。
    • 蛋白质的等电点。
      • pl是蛋白质的特征性常数与蛋白质的氨基酸组成有关。
    • 蛋白质两性解离的重要性。
    • 蛋白质的胶体性质。
      • 蛋白质溶液是稳定的亲水胶体
      • 蛋白质亲水胶体稳定因素
        • 水化膜
        • 表面同种电荷
      • 蛋白质亲水胶体特性的重要性。
        • 是形成了稳定细胞质结构及功能的重要基础。
• 蛋白质的变性
  • 定义
    • 在某些物理和化学因素作用下，蛋白质特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质改变和生物活性的丧失。
  • 影响变性的因素
    • 物理因素有加热，搅拌，辐射，紫外线超声等。
    • 化学因素有乙醇等有机溶剂，尿素，去污剂，强酸，强碱，重金属离子及生物碱试剂等。
  • 变性的本质
    • 形成和稳定蛋白质构象的力
    • 蛋白质构效关系
    • 变性的本质
  • 蛋白质变性的特征
    • 生物活性的丧失是其主要特征。
    • 物理特性也会发生变化。
    • 化学特性产生变化。
  • 蛋白质变性的类型
    • 可逆变性。
    • 蛋白质复性
    • 不可逆变性。
  • 蛋白质变性的重要意义。
    • 理论意义探讨蛋白质的构效关系。
    • 理论指导作用