第一章、蛋白质化学思维导图（生物化学）

这是一篇关于第一章、蛋白质化学思维导图（生物化学）的思维导图。蛋白质（protein）是组成人体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。一般说，蛋白质约占人体全部质量的18%，最重要的还是其与生命现象有关。

第一章 蛋白质化学

• 第一节 蛋白质的元素组成
  • 主要元素组成：C（50%~55%）、H（6%~8%）、O（20%~30%）、N(15%~18%)、S（0~4%）及微量的其他元素
  • 元素组成的特点：各种蛋白质的含N量很接近，平均为16%。100¸16=6.25，6.25称蛋白质系数。凯氏定氮法测蛋白质含量的理论依据
  • 蛋白质含量计算：蛋白质含量（克）=蛋白质含N量X6.25
  • 蛋白质的主要生理功能
    • 催化功能——酶
    • 结构功能蛋白：胶原蛋白
    • 转运功能蛋白：血红蛋白
    • 储存功能蛋白：铁蛋白
    • 收缩和运动蛋白：肌动蛋白
    • 调节功能蛋白：胰岛素
    • 防御功能蛋白：免疫球蛋白
    • 信息传递功能：受体蛋白
• 第二节 蛋白质的基本结构单位——氨基酸
  • 氨基酸的结构：组成蛋白质的氨基酸有20余种，称为基本氨基酸
  • 氨基酸的特点
    • 共同点：-NH₂在a-C原子上
    • 不同点：R基不同
    • 所有出现在蛋白质中的都是L型氨基酸
  • 氨基酸的分类
    • 非极性R基AA：R为疏水基团，无极性。丙（Ala ）、缬（Val）、亮（Leu）、异（Ile）亮（Met）、蛋（Met）、苯丙（Phe）、脯（Pro）、色（Trp）8种
    • 极性不带电荷（中性）R基AA：R不带电荷，但显极性。甘（Gly）、丝（Ser）、苏（Thr）、酪（Tyr）、半胱（Cys）、天冬酰胺（Asn）、谷氨酰胺（Gln）7种
    • 带正电荷R基AA：R可电离带正电荷，有极性（碱性氨基酸）。赖（Lys）、精（Arg）、组（His）3组
    • 带负电荷R基AA：R可电离带负电荷，有极性（酸性氨基酸）。谷氨酸（Glu)、天冬氨酸（Asp)2种
  • 必需氨基酸：人和反刍动物不能合成，需从食物中吸取的氨基酸。（赖氨酸 、 色氨酸 、 苯丙氨酸 、 甲硫氨酸 、 苏氨酸 、 异 亮氨酸 、 亮氨酸 、 缬氨酸 。 另外， 组氨酸 为婴幼儿所必需。 此外， 精氨酸 、 胱氨酸 、 酪氨酸 、 牛磺酸为早产儿 所必需。）
  • 非必需氨基酸：丙氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、胱氨酸、脯氨酸、酪氨酸等
  • 等电点（PI）：氨基酸分子所带正负电荷相等时溶液的pH值。
  • AA两性性质：既有酸性又有碱性的性质
    • 在酸性条件下主要以阳离子状态存在
    • 在碱性条件下主要以阴离子状态存在
    • 在pH=pI条件下，所带净电荷为0，溶解度最小，容易沉淀
  • 光吸收
    • 20种AA在可见光区都没有光吸收
    • 蛋白质的最大吸收在280nm,可用紫外分光光度法测其含量
• 第三节 肽
  • 氨基酸的呈肽反应：一个氨基酸分子中的a-羧基与另一个氨基酸分子的a-氨基脱一分子水后，以酰胺键（-CO-NH-）结合在一起的反应
  • 主链、二肽、多肽、氨基酸残基（组成多肽的氨基酸单元）
  • 肽链的结构特点
    • 组成肽键的原子处于同一平面，称肽平面
    • 肽原子（6原子）组成多肽链的主链骨架
    • R基团是多肽链的侧链
    • 肽链有N-端和C-端
    • 肽与蛋白质的区别：少于50个氨基酸的肽链称为肽，大于50个氨基酸的肽链即为蛋白质
  • 肽的重要性质
    • 两性性质
    • 化学反应与AA相同，双缩脲反应是其特有
• 第四节 蛋白质的分子结构
  • 蛋白质的一级结构
    • 定义：蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序以及二硫键的位置
    • 维持一级结构的作用力是：肽键
    • 意义：一级结构是蛋白质做基本的结构，它决定蛋白质高级结构的生物功能的信息
  • 蛋白质的二级结构
    • 定义：多肽链主链由于氢键作用而形成的空间排布
    • 主要类型
      • a-螺旋
      • b-折叠
      • b-转角
      • 无规则卷曲
    • 维持二级结构的作用力是主链形成的氢键，与侧链无关
  • 蛋白质的三级结构
    • 定义：主链和侧链基团所有原子的空间排列
    • 维持三级结构的作用力：次级键
      • 氢键
      • 离子键（盐键）
      • 疏水作用（疏水力）
      • 范德华力
      • 二硫键
  • 蛋白质的四级结构
    • 定义：寡聚蛋白质中各亚基的立体排布和相互作用。依靠分子表面的次级键维持。注：单链蛋白没有四级结构。
    • 寡居蛋白质：由两条或两条以上的多肽链盘绕聚合而成的蛋白质。
    • 亚基：寡居蛋白质中每一条具有三维结构的多肽链（亚单位）。亚单位单独存在无生物活性。
  • 维持蛋白质空间结构的作用力（次级键或非共）：氢键、离子键（盐键）、疏水作用（疏水键）、范德华力、二硫键
• 第七节 蛋白质的分离、纯化与鉴定
  • 蛋白质分离纯化的过程和一般原则
  • 蛋白质分离纯化的一般方法
  • 蛋白质相对分子质量的测定方法
• 第六节 蛋白质的理化性质
  • 两性解离性质及等电点
    • 解离的基团
      • 与AA相同的是，两端的氨基和羧基
      • 与AA不同的是，侧链基团和一些与蛋白质结合的辅基
    • 等电点（pI）时的特性：失去双电层
      • 净电荷为零
      • 易沉淀析出，溶解度下降
      • 导电能力下降
      • 黏度下降
  • 蛋白质胶体性质
    • 蛋白质分子直径：在胶体范围内胶体颗粒1nm<d<100nm
    • 胶体稳定的原因
      • 水膜：分子表面的的亲水极性基团吸附水分子，形成水膜将分子隔开
      • 双电层（电荷排斥作用）：同一种Pr在同一pH值下带相同电荷，相互排斥，分子间保持一定距离而不会凝聚
  • 蛋白质的沉淀
    • 沉淀依据的原理：破坏双电层和水膜
    • 沉淀方法
      • 高浓度中性盐（盐析、盐溶）
      • 酸碱（等电点沉淀）
      • 有机溶剂沉淀
      • 重金属盐类沉淀
      • 加热变性沉淀
      • 生物碱试剂和某些酸类沉淀
  • 蛋白质的变性与复性
    • 变性：空间结构破坏，失去生物功能。实质：只破坏次级键，不涉及肽键断裂，一级结构未破坏，分子量不变。
    • 复性：变性蛋白质
  • 蛋白质的紫外吸收特性
  • 蛋白质呈色反应
    • 茚三酮反应
    • 双缩脲反应
    • 酚试剂反应
• 第五节 蛋白质结构与功能的关系
  • 蛋白质一级结构与功能（一级结构决定高级结构和功能）
    • 1、同源蛋白质的一级结构差异与生物进化（亲缘关系越近，其结构越相似）
    • 2、一级结构变异，会导致一些分子病
    • 3、多肽链的局部断裂后，蛋白质被激活
  • 蛋白质的高级结构与功能的关系
    • 1、蛋白质高级构象破坏，功能丧失。如：核糖核酸酶的变性与复性
    • 2、蛋白质在表现生物功能时，构像发生一定变化（变构效应）。如：血红蛋白的变构效应和输氧功能