蛋白质的结构和功能

蛋白质的结构和功能知识总结，包括蛋白质的基本单位、氨基酸的分类、特殊氨基酸、氨基酸具有共同的理化性质、蛋白质分子结构等内容。

蛋白质的结构和功能

• 蛋白质的基本单位去:L~a~氨基酸
• 氨基酸的分类
  • 非极性氨基酸（7种一两假饼干腹泻）
    • 甘氨酸（Gly）;丙氨酸（Ala）缬氨酸（Val）;亮氨酸（Leu）异亮氨酸;甲硫氨酸;脯氨酸
  • 极性氨基酸（5）（孤半天始末）苏氨酸;谷氨酰胺;半胱氨酸;天冬酰胺;丝氨酸
  • 含芳香族的氨基酸（3种老色本，芳香族）
    • 色氨酸;苯丙氨酸;酪氨酸
  • 酸性氨基酸（2种）
    • 天冬氨酸;谷氨酸
  • 碱性氨基酸（3种）
    • 精氨酸;组氨酸;赖氨酸
• 特殊氨基酸
  • 脯氨酸（亚氨基酸）
  • 半胱氨酸
    • 2个半胱氨酸脱氢后以二硫键相连成胱氨酸
• 肽与肽键
  • 氨基酸通过肽键连接而形成蛋白质或肽
  • 体内存在多种生物活性肽
    • 谷胱甘肽
      • 含有巯基是体内主要的还原剂
        • 功能
          • 1.保付蛋白质分子免受氧化
          • 2.嗜核特性阻断毒物与DNA、RNA结合
          • 3.临床应用:减少放化毒性、护肝、解毒
    • 多肽类激素
    • 神经肽体
      • 在神经传导过程中起信号转导作用的肽类
• 蛋白质分子结构
  • 氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构
    • 主要化学键:肽键其次是二硫键
    • 一级结构是空间构象和特异生物学功能的基础
    • 一级结构相似的蛋白质空间构象与功能相似提供主要进化信息
    • 分子病:氨基酸序列异常引起的疾病如镰刀型细胞贫血症（第6号的谷氨酸被缬氨酸代替）
  • 多肽链的局部有规则重复的主链构象为蛋白质二级结构
    • α-螺旋是常见的蛋白质二级结构
      • 1.每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.56nm(半口(螺距0.54nm)吃掉3个半麻花(3.6个氨基酸))
      • 2.螺旋走向为顺时针，即右手螺旋
      • 3.氢键方向与螺旋长轴平行
      • 氨基酸侧链-外侧 肽键-内侧
    • 主要化学键:氢键
    • 参与肽键形成的6个原子在同一平面上
    • β-折叠使多肽链形成片层结构
      • 折叠成锯齿状、反向平行
    • β-转角
      • 1.发生与肽链进行180度回折时的转角上
      • 2.通常由4个氨基酸残基组成，其第一个残基的羰基氧与第四个残基的氨基氢可形成氢键
      • 脯氨酸通常在转角处
    • Ω-环是存在于球状蛋白质的一种二级结构，以亲水残基为主
      • 又为无规则卷曲
  • 三级结构
    • 三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置
    • 化学键:疏水作用(把疏水残基埋藏在内部)、盐键(又叫离子键)、氢键，范德华力
  • 含有两条以上多肽链的蛋白质可具有四级结构
    • 每一条多肽链都具有完整的三级结构称为亚基
    • 化学键:主要是氢键和离子键
    • 单一亚基没有生物学功能，完整的四级结构是其发挥生物学功能的保证
    • 蛋白质亚基解聚(即变性)是指四级结构被破坏
  • 结构域和结构模体
    • 结构域是三级结构层次上具有独立结构与功能的区域
      • 被限制性蛋白酶水解其各结构域的构象可基本不改变 并保持其功能 但模体不具备这个特点
      • 是球状蛋白质的独立折叠单位，有较为独立的三维空间结构
    • 蛋白质分子中二个或三个具有二级结构的肽段空间上相互接近，形成具有特殊功能的空间构象
      • 例子:钙离子结合蛋白、纤连蛋白受体结合肽等
      • 表现形式:αα、βαβ、ββ
• 蛋白质的主要功能
  • 1.构成细胞和生物体结构
  • 物质运输
  • 催化功能
  • 信息交流
  • 免疫功能
  • 氧化供能
  • 维持机体的酸碱平衡
  • 维持正常的血浆渗透压
• 蛋白质的理化性质
  • 蛋白质两性解离:等电点多接近5.0，人体蛋白质多为阴离子
    • 碱性蛋白质:组蛋白
    • 酸性蛋白质:胃蛋白酶、丝蛋白
  • 紫外线吸收:280nm特征吸收峰，可作蛋白质定量测定
  • 成色反应:茚三酮和蛋白质反应成蓝紫色
  • 蛋白质胶体性质:蛋白质分子直径1~100nm为胶体范围
    • 维持胶体稳定:表面电荷、水化膜
  • 蛋白质变性
    • 溶解度降低
    • 粘度增加
    • 结晶能力消失
    • 生物活性丧失
    • 易被蛋白酶水解
    • 并非所有的蛋白质变性都能复性，变性的蛋白质易于沉淀，沉淀的蛋白质未必变性
• 蛋白质的功能依赖特定空间结构
  • 血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似
  • 蛋白质构象改变可引起疾病
    • 蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变称为蛋白质构象疾病
    • 阿尔茨海默证、舞蹈症、疯牛病等
• 氨基酸具有共同的理化性质
  • 氨基酸具有两性解离的性质
    • PH<PI(阳离子);PH＝PI等电点;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
    • 最大吸收峰在570nm波长处，此时吸收峰值的大小与氨基酸释放的氨量成正比