蛋白质

本思维导图是对基础生物化学第二章蛋白质化学相关知识的整理，主要包括：氨基酸肽、重要性质、分类、 结构与功能的关系。

蛋白质化学

• 氨基酸
  • 蛋白质氨基酸
    • 参与组成蛋白质的氨基酸，20种
    • 结构及分类
      • 特殊结构氨基酸
        • 脯氨酸
          • α-亚氨基酸
          • 其余都是α-氨基酸
        • 甘氨酸
          • 无手性碳原子
          • 其余均为L型氨基酸
      • 侧链基团R不同
        • 根据R基团性质分类
          • 非极性氨基酸
          • 极性氨基酸
        • 根据R基团结构特点分类
          • 脂肪族氨基酸
          • 芳香族氨基酸
          • 杂环氨基酸
        • 从营养学角度分类
          • 非必需氨基酸
          • 必需氨基酸
  • 理化性质
    • 两性解离与等电点
    • 氨基酸蛋白质有紫外吸收性质
      • 在远紫外区（<220nm）均有光吸收
      • 色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸在近紫外区（220~300nm）有光吸收
    • 与茚三酮反应
• 肽
  • 氨基酸残基
    • N左C右
  • 重要的天然寡肽
    • 游离状存在的小肽，有特殊生物学功能
    • 谷胱甘肽
      • GSH
      • 某些氧化还原酶的辅酶，对巯基酶的-SH有保护作用
      • 防止过氧化物积累
• 重要性质
  • 两性解离及等电点
    • 等电点（pI）
      • 酸负=碱正时PH
      • 蛋白质以偶极离子形式存在，易沉淀
    • 电泳
  • 胶体性质
  • 相对分子质量
    • 测定方法
      • 沉降速度法
      • 凝胶过滤法
        • 大先脱小后脱
        • 仅适用于球状分子
      • SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法
  • 沉淀反应
    • 加入试剂使蛋白质分子处于等电点状态或失去水化层，胶体溶液会沉淀
    • 试剂：盐析法、有机溶剂、重金属盐、生物碱试剂
  • 变性与复姓
    • 变性
      • 高级结构发生变化，一级结构不变
      • 特点：丧失生物活性、溶解度降低、光学性质变化、结构变松散
    • 复性
      • 蛋白质在除去变性因素后，可缓慢恢复成原来的高级构象
  • 紫外吸收与显色反应
    • 紫外吸收
      • 在280nm有最大特征光吸收
      • 蛋白质质量浓度=1.55A280—0.76A260
    • 双缩脲反应等
• 分类
  • 根据蛋白质分子形状分类
    • 球状蛋白质（如血红蛋白、豆球蛋白、豌豆球蛋白、血清球蛋白等，以及大多数的酶、抗体）
    • 纤维状蛋白质（如胶原、角蛋白、丝蛋白等）
  • 根据蛋白质分子组成分类
    • 简单蛋白质
      • 完全水解产物α-氨基酸
      • 按溶解度等理化性质分类
      • 清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白、精蛋白、组蛋白和硬蛋白
    • 结合蛋白质
      • 由简单蛋白质与非蛋白质组分（辅基）结合而成
      • 分类：糖蛋白、脂蛋白、色蛋白、核蛋白、磷蛋白、金属蛋白
• ★结构与功能的关系
  • 一级结构与功能的关系
    • 同源蛋白质
      • 可变残基
      • 不变残基
    • 一级结构的变异与分子病
      • 基因突变
      • 分子病
        • 定义：蛋白质生物学功能减退，甚至造成生理功能的变化
        • 镰刀状细胞贫血病
          • 两条链第六位的极性Glu被非极性的Val取代
  • 空间结构与功能的关系
    • 一级结构决定高级结构，高级结构决定功能
    • 血红蛋白与肌红蛋白的结构和功能
      • 血红蛋白与氧结合的协同性
        • 血红蛋白是四聚体
        • 寡聚蛋白的亚基间有正协同作用
        • 别构效应：S形氧合曲线
      • 肌红蛋白氧合
        • 肌红蛋白是单体蛋白
        • 氧饱和度随氧分压升高而增大，呈双曲线
• ★结构
  • 一级结构
    • 氨基酸排列顺序
    • 氨基酸测序
      • ★拼接的完整氨基酸序列
      • 质谱法
  • 构象和维持构象的作用力
    • 构型与构象
      • 构型互变需要共价键的断裂与重建
      • 构象互变单键旋转，不涉及共价键的断裂
    • 维持构象的作用力
      • 弱作用力：氢键、盐键、疏水作用、范德华力
      • 共价键：二硫键、酯键、配位键
  • 二级结构：通过肽键中的酰胺碳与羰基氧形成★氢键维持
    • 多肽链主链各原子在空间的排列方式
    • 构象单元
      • α螺旋
      • β折叠
      • β转角
      • 无规卷曲
    • 结构基础：酰胺平面
  • 超二级结构和结构域
    • 超二级结构：多肽链上若干相邻的构象单元彼此作用，组合成有规则的结构组合体
    • 结构域：在二级结构和超二级结构基础上形成并相对独立的三级结构局部折叠区
    • 结构域可能由多个超二级结构组成
  • 三级结构
    • 在二级结构的基础上多肽链盘曲折叠形成的三维空间结构
    • 稳定因素：次级键（氢键、疏水键、盐键、范德华力）
    • 最早被阐明三级结构的蛋白质是肌红蛋白
  • 四级结构
    • 由相同或不同亚基按照一定排布方式聚集而成
    • 亚基：一条具有特定结构的多肽或蛋白单体
      • 亚基单独存在时无活性，只有聚合成特定的四级结构才有完整生物活性
    • 最早被阐明是四级结构的是血红蛋白
• 两种蛋白质的氧合能力依赖于分子中的血红素辅基