蛋白质结果与功能

蛋白质的结构与功能，包括蛋白质的分子组成，蛋白质的分子结构，蛋白质结构与功能的关系，蛋白质的理化性质。

蛋白质的结构与功能

• 蛋白质的分子组成
  • 组成人体蛋白质的有20种氨基酸
    • 均为L-α-氨基酸（除甘氨酸外）
  • 根据侧链结构及理化性质分为5类
    • ①非极性脂肪族氨基酸
      • 甘氨酸Gly 丙氨酸Ala 缬氨酸Val 亮氨酸Leu 异亮氨酸lle 脯氨酸Pro
    • ②极性中性氨基酸
      • 丝氨酸Ser 半胱氨酸Cys 天冬酰胺Asn 谷氨酰胺Gln 苏氨酸Thr 蛋氨酸Met
    • ③芳香族氨基酸
      • 络氨酸Tyr 色氨酸Trp 苯丙氨酸Phe
    • ④酸性氨基酸
      • 天冬氨酸Asp 谷氨酸Glu
    • ⑤碱性氨基酸
      • 精氨酸Arg 赖氨酸Lys 组氨酸His
  • 氨基酸的理化性质
    • 两性解离及等电点
      • 两性解离：氨基酸是两性电解质，其解离程度取决于所处溶液的酸碱度
      • 等电点：在某一pH的溶液中，氮基酸解离成阳离子和阴离子的趋势及程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点
    • 紫外线吸收峰（共轭双键）
      • 色氨酸、络氨酸最大吸收峰在280nm处，苯丙氨酸在265nm处
    • 茚三酮反应
      • 氨基酸与茚三酮水合物共热，可生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm处，此吸收峰与氨基酸的含量存在正比关系，因此可作为氨基酸定量分析的方法
  • 氨基酸通过肽键形成肽或蛋白质
    • 肽键
      • 是由一个氨基酸的α－羧基与另一个氨基酸的α－氨基脱水缩合形成的化学键
    • 寡肽和多肽
      • 氨基酸数目＜10称寡肽，10-50称多肽，＞50称蛋白质
• 蛋白质的分子结构
  • 一级结构
    • 定义：是指在蛋白质分子中，从N-端到C-端的氨基酸排列顺序
    • 一级结构是蛋白质空间构象和特异性生物学功能的基础，但不是决定蛋白质空间构象的唯一因素
    • 化学键：肽键（主要）、二硫键（次要）
  • 二级结构
    • 定义：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。
    • 化学键：氢键
    • 种类
      • α-螺旋
        • 多肽链的主链围绕中心轴作有规律的螺旋式上升，螺旋的走向为顺时钟方向，即所谓右手螺旋，氨基酸侧链伸向螺旋外侧。
        • 每圈螺旋含3.6个氨基酸，螺距为0.54nm
        • 氢键与螺旋长轴基本平行
      • β-折叠
        • 多肽链充分伸展，相邻肽单元之间折叠成锯齿状结构，侧链交替位于锯齿结构的上下方
        • 两端以上的β-折叠结构平行排列，两链间可以顺向平行，也可反向平行
        • 两链之间的肽键之间形成氢键，以稳固β-折叠结构
      • β-转角
        • 肽链内形成180°回折
        • 含4个氨基酸残基，第一个残基的羰基氧（O）与第四个残基的氨基氢（H）形成氢键
        • 第二个残基常为脯氨酸Pro
      • 无规则卷曲
        • 是用来阐述没有确定规律性的那部分结构
      • 模体
        • 定义：蛋白质分子中2个或3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
        • 模体是具有特殊功能的超二级结构
  • 三级结构
    • 定义：一条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即一条肽链中所有原子在三维空间的排布位置
    • 化学键：次级键（疏水键、盐键、氢键、范德华力）
    • 结构域：是三级结构层次上的独立功能区
  • 四级结构
    • 定义：两条肽链以上多肽构成，每条肽链具有独立三级结构，每条肽链称为一个亚基
    • 化学键：氢键、离子键
  • 蛋白质的分类
    • 按成分
      • 单纯蛋白
      • 结合蛋白
    • 按形状
      • 纤维蛋白
      • 球蛋白
• 蛋白质结构与功能的关系
  • 蛋白质的主要功能
    • 构成细胞及生物体结构、物质运输、催化功能、信息交流、免疫功能、氧化供能、维持机体酸碱平衡、维持正常血浆渗透压
  • 蛋白质执行功能的主要方式
    • 与蛋白质相互作用（主要方式）
    • 与小分子互相作用
    • 与核酸互相作用
  • 蛋白质一级结构和功能的关系
    • 蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础
    • 一级结构是空间构象的基础
    • 一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能
    • 氨基酸序列提供重要的生物进化信息
    • 氨基酸序列改变可引起疾病（分子病）
  • 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
    • 血红蛋白亚基构象变化可能影响亚基与氧结合
    • 蛋白质构象改变可引起疾病
• 蛋白质的理化性质
  • 蛋白质具有两性电离性质
    • 等电点多接近5.0，人体蛋白质多为阴离子
    • 酸性蛋白质：胃蛋白酶、丝蛋白
    • 践行蛋白质：鱼精蛋白、组蛋白
  • 蛋白质具有胶体性质
    • 影响蛋白质胶体稳定的因素：水化膜、表面电荷
    • 分子直径可达1-100nm
  • 紫外吸收峰
    • 蛋白质分子中含酪氨酸和色氨酸，在28nm波长有特征性吸收峰
  • 蛋白质变性
    • 破坏非共价键和二硫键即空间结构，不破坏一级结构
  • 呈色反应
    • 茚三酮反应：氨基酸+茚三酮=蓝紫色
    • 双缩脲反应：肽键+硫酸铜=紫色或红色