蛋白质导图笔记

蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分。本图讲述了生物学功能、氨基酸分类、蛋白质的理化性质、蛋白质的分子结构、蛋白质的结构与功能。

蛋白质

• 含量高，分布广，种类多
• 生物学功能
  • 代谢（生物催化剂 酶）、免疫调节
  • 物质的转运与储存
  • 运动与支持（结构）
  • 细胞间信息传递
  • 氧化供能
  • 维持酸碱平衡和血浆渗透压
• 各种蛋白质中含氮量接近，平均为16%
  • 100g样品中蛋白质含量（g%）=每克样品含氮克数×6.25x100（1/（16%））
• 氨基酸分类（根据侧链结构和理化性质）
  • L-α-氨基酸是蛋白质的基本结构单位（甘氨酸除外）
  • 非极性脂肪族氨基酸
    • 水中溶解度小 R基团属于非极性基团（烃链） R基团不带电荷
    • 甘氨酸 Gly
    • 丙氨酸 Ala
    • 缬氨酸 Val
    • 亮氨酸 Leu
    • 异亮氨酸 Ile
    • 脯氨酸 Pro
      • 形成环（亚氨基）
    • 甲硫氨酸 Met
  • 极性中性氨基酸
    • 易溶于水，中性水溶液中不带电荷 R基团有高反应活性 R基团为极性的-OH，-SH，CONH2(酰胺）
    • 丝氨酸 Ser
    • 半胱氨酸 Cys
      • 二硫键
    • 苏氨酸 Thr
    • 天冬酰胺 Asn
    • 谷氨酰胺 Gln
  • 芳香族氨基酸
    • R含芳香族集团，中性水溶液中不带电荷
    • 苯丙氨酸 Phe
      • 苯丙氨酸R基团不溶于水
    • 色氨酸 Trp
      • 色氨酸R基团微溶于水（吲哚基团）
    • 酪氨酸 Tyr
      • 酪氨酸R基团为极性基团
  • 酸性氨基酸
    • R基团含-COOH R基团在中性溶液解离出H+带有负电荷 高度亲水性，易溶于水
    • 天冬氨酸 Asp
    • 谷氨酸 Glu
  • 碱性氨基酸
    • R基团含易接受H+的基团，如ε-NH2，胍基，咪唑基 R基团在中性溶液中带正电荷 高度亲水性
    • 精氨酸 Arg
      • 胍基
    • 组氨酸 His
      • 咪唑基
    • 赖氨酸 Lys
      • ε-氨基
• 蛋白质（氨基酸）的理化性质
  • 两性电离---等电点
  • 胶体性质（盐析破坏）
    • 维持蛋白质胶体稳定因素：水化膜（盐析破坏），表面电荷
  • 变性（特定空间构象改变，理化性质改变，生物活性丧失）
    • 因素：加热，乙醇等有机溶剂，强酸强碱，重金属离子及生物碱试剂等 【本质：破坏共价键和二硫键，不改变一级结构】
    • 溶解度下降
    • 粘度增加
    • 结晶能力消失
    • 易被蛋白酶水解
    • 生物活性丧失
  • 复性（变性较轻，恢复了）
  • 沉淀（变性易沉淀，沉淀不一定变性）
  • 凝固（变性后进一步不可逆结果）
  • 紫外吸收（酪氨酸，色氨酸280nm附近）
  • 呈色反应
    • 茚三酮反应（弱酸性aq共热→蓝紫色（吸收峰570nm)(定量分析））
    • 双缩尿反应（稀碱溶液下cuso4共热→紫红色）（检测水解程度）
• 肽
  • 氨基酸残基：肽链中氨基酸分子因脱水缩合而基团不全被称为~
  • 生物活性肽：谷胱甘肽（-SH）：体内重要的还原剂
• 蛋白质的分子结构
  • 一级结构（N-端至C-端的氨基酸序列排列顺序）
    • 遗传信息决定
    • 主要化学键：肽键（都是共价键）
    • 二硫键的位置也属于一级结构
  • 二级结构（蛋白质分子中的局部空间结构）（不涉及氨基酸残基侧链）
    • 结构基础：肽单元（六个原子同一平面） 维持稳定因素：氢键
    • α-螺旋
      • 顺时针，右手螺旋，侧链伸向螺旋外侧 螺距0.54nm，一个螺旋3.6个氨基酸残基
      • 第一个肽键的N-H与第四个的羰基氧形成氢键，方向与长轴平行
    • β-折叠（氨基酸侧链较小）
      • 折纸状，锯齿状（残基侧链交替位于结构上下方）；平行和反平行；形成氢键
    • β-转角（180°回折）
      • 4个残基，第一与第四形成氢键，第二个常为脯氨酸
    • Ω-环
      • 亲水残基为主
  • 共价键是维系分子结构的原子间最强作用力 非共价作用力是生物大分子空间构象与功能的主要决定因素（氢键，疏水作用，离子键，范德华力）
  • 三级结构(整条多肽链所有原子在三维空间的排布位置）
    • 球状蛋白质：疏水侧链在分子内侧
    • 维持化学键：次级键（疏水作用；离子键；氢键；范德华力）
    • 模体：蛋白质分子中有特定空间构象和特定功能的结构成分
    • 超二级结构（一级结构相邻的二级结构在三级结构中形成）（αα，αβ，ββ）主要由非极性氨基酸参与
    • 结构域：蛋白质中各执行其功能的区域
  • 四级结构（蛋白质分子中各亚基的空间结构及亚基接触部位的布局和相互作用) 【亚基：每一多肽链都有完整的三级结构（以非共价键相连）】
    • 各亚基结合力：氢键，离子键；
    • ☆2个亚基组成四级结构：亚基相同，同二聚体；不同，异二聚体 ☆协同效应：一个寡聚体蛋白质的一个亚基与配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚 基与配体的结合能力：正协同（促进）；负协同（抑制）
• 蛋白质结构与功能的关系
  • 一级结构是高级结构与功能的基础
    • 一级结构改变的病：分子病（镰刀型贫血）
      • 蛋白质分子变异（氨基酸序列改变（基因突变））
  • 蛋白质的功能依赖特定的空间结构（相似的空间结构有相似的功能）
    • 蛋白质构象改变的病：构象病（老年痴呆，疯牛病（朊病毒引起））
      • 传染性，遗传性，散在发病
• 生物大分子结构与功能——蛋白质