蛋白质的结构与功能

生物化学蛋白质的结构与功能，包含蛋白质的分子组成：蛋白质的基本结构单位、人体内组成蛋白质的氨基酸20种、通过肽键连接成蛋白质、生物活性肽；蛋白质的分子结构；蛋白质结构与功能的关系等。

蛋白质的结构与功能

• 蛋白质的分子组成
  • 氨基酸
    • 蛋白质的基本结构单位
    • 蛋白质的平均含氮量16%
    • 人体内组成蛋白质的氨基酸20种
    • 种类
      • 非极性脂肪族氨基酸
      • 极性中性氨基酸
      • 芳香族氨基酸
      • 酸性氨基酸
      • 碱性氨基酸
    • 性质
      • 两性解离
        • 等电点
      • 紫外线吸收
        • 含有共轭双键的氨基酸
      • 茚三酮反应
        • 茚三酮化合物，弱酸性溶液，加热
          • 蓝紫色化合物
    • 通过肽键连接成蛋白质
      • 2—20个为寡肽
      • 通常由N端到C端
    • 生物活性肽
      • 谷胱甘肽
        • 谷氨酸，半胱氨酸，甘氨酸
        • 半胱氨酸的巯基是主要的功能集团
        • 巯基具有还原性
      • 多肽类激素和神经肽
• 蛋白质的分子结构
  • 一级结构
    • 指氨基酸的排列顺序
    • 主要化学键
      • 氢键，二硫键
    • 是蛋白质空间构象和特意生物学功能的基础
  • 二级结构
    • 指某一段肽链的局部空间结构
    • 主要化学键
      • 氢键
    • 肽单元
      • 肽链盘曲折叠的基本单位
    • 主要包括
      • α-螺旋
        • 右手螺旋
        • 每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈
        • 螺距0.54nm
        • 每个氨基酸上升0.15nm
      • β-折叠
        • 锯齿状结构
          • 氨基酸残基侧链交替地位于锯齿状结构的上下方
        • 平行式
        • 反平行式
      • β-转角
        • 发生于肽链进行180度回折时的转角上
        • 通常由4个氨基酸残基
        • 第二个残基通常为脯氨酸
      • Ω环
        • 出现在蛋白质分子的表面
  • 三级结构
    • 指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置
    • 主要化学键
      • 疏水作用，氢键，离子键，范德华力
    • 超二级结构
      • 在蛋白质分子中，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，形成有规则的二级结构组合
    • 结构模体
      • 具有特定空间构象和特定功能的超二级结构
    • 结构域
      • 分子量较大的蛋白质折叠形成的多个结构较为紧密且稳定的区域，并行使其功能
  • 四级结构
    • 指各个亚基的空间布局
      • 含有两条或两条以上的多肽链，每一条多肽链都有其完整的三级结构，称为亚基
      • 单一亚基没有生物学功能
    • 各亚基的结合力
      • 氢键和离子键
    • 同二聚体
      • 亚基结构相同
    • 异二聚体
      • 亚基分子不同
• 蛋白质结构与功能的关系
  • 一级结构是构象的基础
  • 一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能
  • 重要蛋白质的氨基酸序列改变会引起疾病
    • 镰状细胞贫血
      • 谷氨酸变成了缬氨酸
  • 蛋白质的功能依赖特定的空间结构
    • 肌红蛋白
      • 只有三级结构
        • 易与氧气结合
    • 血红蛋白
      • 由四个亚基组成的四级结构，“S”型曲线
        • 正协同效应，别构效应
  • 蛋白质构象改变可引起疾病
    • 疯牛病
      • 朊病毒蛋白