蛋白质的结构和功能

这是一篇关于生物化学第一章蛋白质的结构和功能的思维导图。该思维导图归纳总结了关于生物化学中蛋白质的结构和功能的基础知识 。非常容易理解记忆。

蛋白质的结构和功能

• 氨基酸与多肽
  • 结构
    • 蛋白质的基本结构
    • 天然氨基酸有20 种，均为L-a-氨基酸（Gly除外）
  • 分类
    • 1. 非极性脂肪族氨基酸
      • 异亮氨酸Ile，亮氨酸Leu，丙氨酸Ala，甘氨酸Gly，脯氨酸Pro，缬氨酸Val，甲硫氨酸Met
    • 2. 极性中性氨基酸
      • 丝氨酸Ser，半胱氨酸Cys，天冬氨酸Asn，谷氨酰胺Gln，苏氨酸Thr
    • 3. 含芳香环的氨基酸
      • 苯丙氨酸phe，酪氨酸Tyr ，色氨酸Trp
    • 4. 酸性氨基酸
      • 天冬氨酸，谷氨酸（“冬天谷子发酸了”）
    • 5. 碱性氨基酸
      • 赖氨酸，精氨酸，组氨酸（“捡来精猪”）
  • 理化性质
    • (1). 两性解离
      • 等电点
        • 含义：两性离子所带电荷因溶液的pH 值的不同而改变，当两性离子正负电荷数值相等时，溶液的pH值即等电点
        • PH大于pI，释放质子带负电
        • PH小于pI，质子化带正电
        • 等电点时氨基酸的溶解度最小
    • (2). 含共轭双键的氨基酸具有紫外线吸收性质：酪氨酸和色氨酸具有，在280nm处有最大吸收值
    • (3). 与茚三酮反应：脯氨酸反应生成黄色化合物，其他a-氨基酸反应生成蓝紫色化合物。最大吸收峰在570nm处
• 蛋白质分子结构
  • 一级结构
    • 概念：指蛋白质多肽链从N-端至C-端的氨基酸的排列顺序
    • 化学键：肽键（本质酰胺键），其次是二硫键
    • 特点：是蛋白质空间构象和特异生物学的基础
  • 二级结构
    • 1. 概念：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即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
    • 2. 化学键：氢键
    • 3. 形式：α-螺旋，β折叠，β转角（第二残基常为脯氨酸），环（球状蛋白质中，出现在蛋白质表面，以亲水残基为主）
    • 4. 特殊结构：模体
  • 三级结构
    • 1| 概念：指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，即肽链中所有原子在三维空间的排布位置
    • 2| 化学键：氢键，疏水键，盐键，范德华力（非共价键）
    • 3| 形式：分子量大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密且稳定的区域，并各行其功能，成为结构域
    • 4| 特点：需要分子伴侣
  • 四级结构
    • (1). 概念：含有两条以上的多肽链的蛋白质才有可能具有四级结构：蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，成为蛋白质的四级结构
    • (2). 亚基：有些蛋白质分子含有两条或多条多肽链，每条多肽链都有完整的三级结构，称为亚基。单独的亚基一般没有生物学功能
    • (3). 化学键：氢键，离子键
• 蛋白质结构与功能的关系
  • 蛋白质的一级结构是高级结构与功能的基础
    • (1). 一级结构是空间构象的基础
    • (2). 一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构和功能
    • (3). 氨基酸序列提供重要的生物进化信息
    • (4). 重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病——镰刀型贫血（谷氨酸为缬氨酸）；地中海贫血
  • 蛋白质的功能依赖特定的空间结构
    • 疯牛病（α-螺旋变为β折叠）
    • 血红蛋白亚基（4个亚基组成四级结构）与肌红蛋白（三级结构）结构相似
• 蛋白质的理化性质
  • a. 两性电离
  • b. 亲水胶体性质
    • 蛋白质胶体颗粒表面电荷
    • 水化膜
  • c. 蛋白质变性与复性
    • 变性：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构想被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质改变和生物学活性的丧失称为蛋白质变性（denaturation ）
      • 二硫键，非共价键的破坏，不涉及一级结构中氨基酸序列的改变。
    • 蛋白质沉淀：蛋白质变性后，疏水侧链暴露在外，肽链融汇相互缠绕，继而聚集，因而从溶液中析出。这一现象称为蛋白质沉淀。
    • 关系：变性的蛋白质易于沉淀，但蛋白质发生沉淀并不一定是变性，凝固一定是蛋白质变性。
  • d. 茚三酮反应，双缩脲反应（紫色或红色）