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蛋白质的结构与功能
一、 蛋白质的分子组成
1. L-a-氨基酸是蛋白质的基本结构单位
子主题
2. 氨基酸可根据其侧链结构和理化性质进行分类
i. 非极性氨基酸
a. 甘氨酸(,Gly,G)
b. 丙氨酸(Ala,A)
c. 缬氨酸(支链氨基酸)(Val,V)
d. 亮氨酸(Leu,L)
e. 异亮氨酸Lle,L
f. 脯氨酸(亚氨基酸)(Pro,P)
g. 甲硫氨酸(Met,M)
ii. 极性中性氨基酸
a. 丝氨酸(Ser,S)
b. 半胱氨酸(Cys,C)(-SH,硫键【共价键】有还原性)
c. 天冬酰胺(Asn,N)
d. 谷氨酰胺(Gln,Q)
e. 苏氨酸o(Thr,T)
iii. 含芳香环的氨基酸
a. 苯丙氨酸(Phe,F)
b. 络氨酸(Thy,Y)
c. 色氨酸(Trp,W)
iv. 酸性氨基酸
a. 天冬氨酸(Asp,D)
b. 谷氨酸(Glu,E)
v. 碱性氨基酸
a. 精氨酸(Arg,R)
b. 赖氨酸(Lys,K)
c. 组氨酸(His,H)
3. 氨基酸具有共同或特性的理化性质
1. 氨基酸具有两性解离的性质
等电点pI
pI=1/2×(pK1+pK2)
2. 含共轭双键的氨基酸具有紫外线吸收性质
含共轭双键的色氨酸,络氨酸的最大吸收峰为280nm
3. 氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色络合物
可应用与氨基酸的定量分析
4. 氨基酸通过肽键连接而形成蛋白质和肽
2-20个氨基酸相连而成的肽称为寡肽,更多则为多肽
多肽链多为两端,游离a-氨基端为氨基末端或N-端,游离a-羧基端为羧基末端或C-端
肽链中的氨基酸分子成氨基酸残基
5. 生物活性肽具有生理活性及多样性
i. 谷胱甘肽,GSH(由谷氨酸,半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽)
ii. 多肽类激素及神经肽体
二、 蛋白质的分子结构
1. 每种蛋白质都有其一定的氨基酸种类,组成百分比,氨基酸排列形式以及肽链空间的特定排布位置
2. 氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构(主要化学键:肽键(共价键),二硫键也属一级结构范畴。)
3. 多肽链的局部有规则重复的主链构象为蛋白质二级结构(主要化学键:氢键)
i. 参与肽键形成的6个原子在同一平面上
ii. a-螺旋是常见的蛋白质二级结构(毛发的角蛋白,肌组织的肌球蛋白)
iii. b-折叠使多肽链形成层结构
iv. b-转角和W-环存在与球状蛋白质中
v. 氨基酸残基的侧链影响二级结构的形成
4. 多肽链进一步折叠成蛋白质三级结构(
i. 三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对位置
ii. 结构模体可由2个或2个以上二级结构肽段组成
iii. 结构域是三级结构层次上具有独立结构与功能的区域
iv. 蛋白质的多肽链须折叠成正确的空间结构
5. 含两条以上多肽链的蛋白质可具有四级结构(氢键,离子键)
6. 蛋白质可依其组成,结构或功能进行分类
按形状:纤维状蛋白质,球状蛋白质 按组成成分:单纯蛋白质,结合蛋白质
三、 蛋白质结构与功能的关系
1. 蛋白质的主要功能
i. 构成细胞和生物体结构
ii. 物质运输
iii. 催化功能
iv. 信息交流
v. 免疫功能
vi. 氧化功能
vii. 维持机体的酸碱平衡
viii. 维持正常的血液渗透压
2. 蛋白质执行功能的主要方式
i. 蛋白质与小分子相互作用
ii. 蛋白质与核酸的相互作用
iii. 蛋白质相互作用是蛋白质执行功能的主要方式
a. 主要组织相容性复合物参与的分子识别
b. 抗原与抗体的特异性结合
3. 蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础
i. 一级结构是空间构象的基础(一级结构未必破坏,空间结构的记忆依然存在)
ii. 一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能
iii. 氨基酸序列与生物进化信息
iv. 重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病(分子病)
4. 蛋白质的功能依赖特点空间结构
i. 血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似
ii. 血红蛋白亚基构象变化影响亚基与氧结合(正,负协同效应,别构效应)
iii. 蛋白质的构象改变可引起疾病(人纹状体脊髓变性病,阿尔茨海默病,亨延顿病等)
四、 蛋白质的理化性质
1. 蛋白质具有两性电离性质(体内大多数蛋白质pH接近于5.0,体液pH7.4)
2. 蛋白质具有胶体性质(溶于水)
3. 蛋白质的变性与复性
4. 蛋白质在紫外线光谱区有特征性光吸收(络氨酸,色氨酸)
5. 应用蛋白质呈色反应可测定溶液中蛋白质含量
i. 茚三酮反应
ii. 双缩尿反应
参与蛋白质合成的氨基酸一般有20种,通常是L-a-氨基酸(甘氨酸除外)
100g样品中蛋白质含量(g%)=每克样品含氮克数×6.25×100
蛋白质是生物体的重要组成成分和生命活动的基本物质基础,约占人体固体成分45%,在细胞中占干重70%以上。
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