蛋白质的结构与功能

这是一篇关于生物化学与分子生物学，第一章蛋白质的结构与功能的思维导图，详细的归纳了组成蛋白的氨基基础、蛋白质的分类、蛋白质结构与功能的关系等知识。

蛋白质的结构与功能

• 组成蛋白质的氨基酸
  • 氨基酸的分类
    • 非极性脂肪族氨基酸
      • 甘氨酸（Gly/G)
      • 丙氨酸(Ala/A）
      • 缬氨酸（Val/V)
      • 亮氨酸(Leu/L)
      • 异亮氨酸(ILE/I)
      • 支链氨基酸
      • 脯氨酸(Pro/P)
        • 亚氨基酸
      • 甲硫氨酸（Met/M)
        • 蛋氨酸
    • 芳香族氨基酸
      • 共轭双键（紫外线吸收性质）
      • 苯丙氨酸(Phe/F)
      • 酪氨酸(Tyr/Y)
      • 色氨酸(Trp/W)
    • 极性中性（不带电荷）氨基酸
      • 丝氨酸（Ser/S)
      • 半胱氨酸(Cys/C)
      • 天冬酰胺(Asn/N)
      • 谷氨酰胺(Gln/Q)
      • 苏氨酸(Thr/T）
    • 碱性氨基酸
      • 精氨酸(Arg/R)
      • 赖氨酸(Lys/K)
      • 组氨酸(His/H）
    • 酸性氨基酸
      • 两性电解质（两性解离）
      • 天冬氨酸(Asp/D)
      • 谷氨酸(Glu/E)
  • 不同氨基酸的差异性
    • 氨基酸具有两性解离的性质
      • PH＜PI，阳离子
      • PH＝PI，氨基酸的兼性离子
      • PH＞PI，阴离子
    • 含共轭双键的氨基酸具有紫外线吸收性质
      • 色氨酸，酪氨酸的最大吸收峰在280nm波长附近
    • 氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物
• 氨基酸通过肽键形成肽或蛋白质
  • 一级结构
    • 定义：指在蛋白质分子从N-端至C-端的氨基酸排列顺序
    • 主要化学键：肽键；次要：二硫键
    • 一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素
  • 二级结构
    • 定义：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
    • 主要化学键：氢键
    • 主要形式
      • α-螺旋
        • 毛发的角蛋白、肌组织的肌球蛋白以及纤维蛋白
      • β-折叠
        • 使多肽链形成片层结构（折纸状）
      • β-转角
      • Ω（无规卷曲）
      • 存在于球状蛋白质中
    • 氨基酸残基的侧链影响二级结构的形成
      • 蛋白质二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成-螺旋或β-折叠，它就会出现相应的二级结构
  • 三级结构
    • 定义：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
    • 主要化学键：疏水键、离子键(盐键）、氢键和范德华力等
    • 结构模体可由2个或2个以上二级结构肽段组成
      • 结构模体是蛋白质分子中具有特定空间构像和特定功能的结构成分
      • 常见形式
        • α-螺旋-β转角（或环）-α-螺旋模体
        • 链-β转角-链模体
        • 链-β转角-α-螺旋-β转角-链模体
      • 在许多蛋白质分子中，可由2个或2个以上具有二级结构的肽段在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构
        • 二级结构组合
          • αα
          • αβα
          • ββ
    • 结构域是三级结构层次上的独立功能区
    • 模体和结构体组成三级结构
    • 蛋白质的多肽链须折叠成正确的空间构象
      • 除一级结构为决定因素外，还需要分子伴侣的辅助
        • 分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构
  • 四级结构
    • 含有两条以上多肽链的蛋白质
    • 定义：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
      • 许多功能性蛋白质分子含有2条或2条以上多肽链。每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基
    • 各亚基间的结合力主要是：氢键、离子键
    • 由2个亚基组成的蛋白质四级结构中，若亚基分子结构相同，称之为同二聚体，若亚基分子结构不同，则称之为异二聚体。 如Hb
• 蛋白质的分类
  • 根据组成成分
    • 单纯蛋白质 （清蛋白）
    • 结合蛋白质 = 蛋白质部分 + 非蛋白质部分
  • 根据形状
    • 纤维状蛋白质（胶原蛋白）
    • 球状蛋白质（酶）
  • 蛋白质家族 : 氨基酸序列相似而且空间结构与功能也十分相近的蛋白质
    • 属于同一蛋白质家族的成员，称为同源蛋白质
  • 蛋白质超家族 : 2个或2个以上的蛋白质家族之间，其氨基酸序列的相似性并不高，但含有发挥相似作用的同一模体结构。（同一祖先）
• 蛋白质结构与功能的关系
  • Pr的主要功能
    • 结构蛋白、物质运输、催化等
  • 蛋白住互相作用是蛋白质执行功能的主要方式
    • 二个或多个蛋白质相互作用时通过各自特殊的局部空间结构而特异性识别与结合，进而完成特定的生物学功能
  • 一级结构是高级结构和功能的基础，维持正确的空间构象，蛋白质高级结构与功能的关系，构象病
    • 两性解离、紫外线吸收等特性