蛋白质

蛋白质相关知识梳理，包括氨基酸化学结构和分类、氨基酸的理化性质、肽和肽键、蛋白质的一级结构和高级结构、蛋白质结构与功能的关系、蛋白质理化性质等等。

蛋白质

• 氨基酸化学结构和分类
  • 氨基酸化学结构
    • 组成人体蛋白质的20种氨基酸，均属于L-α-氨基酸，除甘氨酸外的19种氨基酸均具有手性
  • 氨基酸分类
    • 非极性脂肪族氨基酸7种
      • 异亮氨酸
        • Ile
      • 甲硫氨酸
        • Met
      • 亮氨酸
        • Leu
      • 丙氨酸
        • Ala
      • 甘氨酸
        • Gly
      • 脯氨酸
        • Pro
          • 唯一亚氨基酸，唯一环状氨基酸
      • 缬氨酸
        • Val
      • 记忆：
        • 一两假饼干腹泻
    • 极性中性氨基酸5种
      • 谷氨酰胺
        • Gln
      • 苏氨酸
        • Thr
      • 丝氨酸
        • Ser
      • 半胱氨酸
        • Cys
      • 天冬酰胺
        • Asn
      • 记忆：
        • 姑苏寺半天
    • 含芳香环的氨基酸3种
      • 酪氨酸
        • Tyr
      • 色氨酸
        • Trp
      • 苯丙氨酸
        • Phe
      • 记忆：
        • 老色本
    • 酸性氨基酸2种
      • 天冬氨酸
        • Asp
      • 谷氨酸
        • Glu
      • 记忆：
        • 天冬谷
    • 碱性氨基酸3种
      • 精氨酸
        • Arg
      • 赖氨酸
        • Lys
      • 组氨酸
        • His
      • 记忆：
        • 精赖组
• 氨基酸的理化性质
  • 两性解离和等电点
    • 两性解离
      • 阳性解离：氨基解离
      • 阴性解离：羧基解离
    • 等电点
      • 能够让特定氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势和程度相等
      • PH离AA的PI越远，AA所带电荷越多
  • 紫外吸收
    • 色氨酸和酪氨酸在280nm附近有吸收峰（蛋白质280nm）
    • 苯丙氨酸在260nm处有吸收峰
    • 核酸在260nm处有最大吸收峰
  • 颜色反应
    • 茚三酮与氨基酸共热，生成570nm蓝紫色化合物，用于氨基酸定量分析
    • 蛋白质与双缩脲成紫红色
• 肽和肽键
  • 肽键
    • α-氨基和α-羧基脱水形成酰胺键
    • 肽键具有一定双键性质
  • 肽单元
    • 即肽平面。指参与肽键的6个原子Cα₂、C、O、N、H、Cα₂位于同一平面
    • 肽平面是蛋白质高级结构的基本结构单位
• 蛋白质的一级结构和高级结构
  • 一级结构
    • 概念：N端到C端的氨基酸的排列顺序
    • 作用力：肽键和二硫键
  • 高级结构
    • 二级结构
      • 概念：局部肽段，主链原子空间排布
      • 作用力：氢键
        • 氢键与螺旋长轴平行
      • 表现形式：
        • α螺旋
          • 右手螺旋，R链伸向螺旋外侧，螺旋每圈3.6个氨基酸残基
        • β折叠
          • 呈折纸状/锯齿状，多肽链充分伸展
        • β转角
          • 四个氨基酸构成的180°回折，第二个氨基酸往往是脯氨酸
        • Ω环
          • 在蛋白质分子表面，以亲水氨基酸残基为主
    • 三级结构
      • 概念：整条肽链所有原子的排布
      • 作用力：疏水键、离子键、氢键、范德华力（次级键：非共价键）
        • 疏离氢华
      • 表现形式
        • 结构模体
          • 概念：有功能的超二级结构
          • 例子
            • 锌指结构
              • 由一个α螺旋，两个反平行β折叠，三个肽段构成
            • 亮氨酸拉链
              • 每两圈出现一个亮氨酸，所有亮氨酸都在同一侧
            • α螺旋-转角/环-α螺旋
          • 转录因子
            • 具有有一个或以上的模体结构
            • 具有转录激活结构
            • 具有蛋白质-蛋白质结构
        • 结构域
          • 分子量大的蛋白质折叠成的多个结构紧密且稳定的功能区域
    • 四级结构
      • 概念：①两个或两个以上的肽链②各自形成的亚基间空间排布及相互作用
        • 含有两条或以上的肽链不一定具有四级结构
        • 胰岛素由两条多肽链但没有形成亚基所以不具有四级结构
      • 作用力：离子键、氢键
• 蛋白质结构与功能的关系
  • 一级结构是高级结构和功能的基础
    • ①一级结构是空间构象的基础
      • 牛的核糖核酸酶A的变性和复性
    • ②一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构和功能
      • 生长激素和催乳素
      • 抗利尿激素和缩宫素
    • ③分子病：基因的点突破或大片段碱基缺失
      • 镰刀型贫血症（β链谷走了缬路）
  • 蛋白质功能依赖特定的空间结构
    • ①血红蛋白亚基/三级结构和肌红蛋白相似，都含有血红素辅基
      • 一个肌红蛋白结合1个血红素辅基/O₂，一个血红蛋白结合4个血红素辅基/O₂
      • 肌红蛋白是三级结构，血红蛋白是四级结构
    • ②血红蛋白4个亚基靠8个盐键相互连接。 血红蛋白与氧气结合存在正协同效应。 血红蛋白有紧张态（T）、松弛态（R）两种构象。
    • ③蛋白质构象病：一级结构未改变，空间构象改变，影响其功能，严重时导致疾病发生。
      • 如：老年痴呆、疯牛病、亨廷顿舞蹈症
• 蛋白质理化性质
  • ①两性解离和PI
    • 当蛋白质溶液处于某一PH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零
  • ②胶体性质
    • 蛋白质胶体的稳定因素是水化膜和带电荷
  • ③蛋白质变性
    • 在物理或化学因素作用下蛋白质高级结构被破坏
    • 变性本质：破坏非共价键和二硫键，分子量不变
    • 变性特点
      • ⒈活性丧失
      • ⒉溶解度降低
      • ⒊粘度增加（由球状变成纤维状）
      • ⒋易被蛋白酶水解
      • ⒌结晶能力消失
  • ④蛋白质的紫外吸收性质
    • A280和浓度成正比，用于定量测定

蛋白质

• 氨基酸化学结构和分类
  • 氨基酸化学结构
    • 组成人体蛋白质的20种氨基酸，均属于L-α-氨基酸，除甘氨酸外的19种氨基酸均具有手性
  • 氨基酸分类
    • 非极性脂肪族氨基酸7种
      • 异亮氨酸
        • Ile
      • 甲硫氨酸
        • Met
      • 亮氨酸
        • Leu
      • 丙氨酸
        • Ala
      • 甘氨酸
        • Gly
      • 脯氨酸
        • Pro
          • 唯一亚氨基酸，唯一环状氨基酸
      • 缬氨酸
        • Val
      • 记忆：
        • 一两假饼干腹泻
    • 极性中性氨基酸5种
      • 谷氨酰胺
        • Gln
      • 苏氨酸
        • Thr
      • 丝氨酸
        • Ser
      • 半胱氨酸
        • Cys
      • 天冬酰胺
        • Asn
      • 记忆：
        • 姑苏寺半天
    • 含芳香环的氨基酸3种
      • 酪氨酸
        • Tyr
      • 色氨酸
        • Trp
      • 苯丙氨酸
        • Phe
      • 记忆：
        • 老色本
    • 酸性氨基酸2种
      • 天冬氨酸
        • Asp
      • 谷氨酸
        • Glu
      • 记忆：
        • 天冬谷
    • 碱性氨基酸3种
      • 精氨酸
        • Arg
      • 赖氨酸
        • Lys
      • 组氨酸
        • His
      • 记忆：
        • 精赖组
• 氨基酸的理化性质
  • 两性解离和等电点
    • 两性解离
      • 阳性解离：氨基解离
      • 阴性解离：羧基解离
    • 等电点
      • 能够让特定氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势和程度相等
      • PH离AA的PI越远，AA所带电荷越多
  • 紫外吸收
    • 色氨酸和酪氨酸在280nm附近有吸收峰（蛋白质280nm）
    • 苯丙氨酸在260nm处有吸收峰
    • 核酸在260nm处有最大吸收峰
  • 颜色反应
    • 茚三酮与氨基酸共热，生成570nm蓝紫色化合物，用于氨基酸定量分析
    • 蛋白质与双缩脲成紫红色
• 肽和肽键
  • 肽键
    • α-氨基和α-羧基脱水形成酰胺键
    • 肽键具有一定双键性质
  • 肽单元
    • 即肽平面。指参与肽键的6个原子Cα₂、C、O、N、H、Cα₂位于同一平面
    • 肽平面是蛋白质高级结构的基本结构单位
• 蛋白质的一级结构和高级结构
  • 一级结构
    • 概念：N端到C端的氨基酸的排列顺序
    • 作用力：肽键和二硫键
  • 高级结构
    • 二级结构
      • 概念：局部肽段，主链原子空间排布
      • 作用力：氢键
        • 氢键与螺旋长轴平行
      • 表现形式：
        • α螺旋
          • 右手螺旋，R链伸向螺旋外侧，螺旋每圈3.6个氨基酸残基
        • β折叠
          • 呈折纸状/锯齿状，多肽链充分伸展
        • β转角
          • 四个氨基酸构成的180°回折，第二个氨基酸往往是脯氨酸
        • Ω环
          • 在蛋白质分子表面，以亲水氨基酸残基为主
    • 三级结构
      • 概念：整条肽链所有原子的排布
      • 作用力：疏水键、离子键、氢键、范德华力（次级键：非共价键）
        • 疏离氢华
      • 表现形式
        • 结构模体
          • 概念：有功能的超二级结构
          • 例子
            • 锌指结构
              • 由一个α螺旋，两个反平行β折叠，三个肽段构成
            • 亮氨酸拉链
              • 每两圈出现一个亮氨酸，所有亮氨酸都在同一侧
            • α螺旋-转角/环-α螺旋
          • 转录因子
            • 具有有一个或以上的模体结构
            • 具有转录激活结构
            • 具有蛋白质-蛋白质结构
        • 结构域
          • 分子量大的蛋白质折叠成的多个结构紧密且稳定的功能区域
    • 四级结构
      • 概念：①两个或两个以上的肽链②各自形成的亚基间空间排布及相互作用
        • 含有两条或以上的肽链不一定具有四级结构
        • 胰岛素由两条多肽链但没有形成亚基所以不具有四级结构
      • 作用力：离子键、氢键
• 蛋白质结构与功能的关系
  • 一级结构是高级结构和功能的基础
    • ①一级结构是空间构象的基础
      • 牛的核糖核酸酶A的变性和复性
    • ②一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构和功能
      • 生长激素和催乳素
      • 抗利尿激素和缩宫素
    • ③分子病：基因的点突破或大片段碱基缺失
      • 镰刀型贫血症（β链谷走了缬路）
  • 蛋白质功能依赖特定的空间结构
    • ①血红蛋白亚基/三级结构和肌红蛋白相似，都含有血红素辅基
      • 一个肌红蛋白结合1个血红素辅基/O₂，一个血红蛋白结合4个血红素辅基/O₂
      • 肌红蛋白是三级结构，血红蛋白是四级结构
    • ②血红蛋白4个亚基靠8个盐键相互连接。 血红蛋白与氧气结合存在正协同效应。 血红蛋白有紧张态（T）、松弛态（R）两种构象。
    • ③蛋白质构象病：一级结构未改变，空间构象改变，影响其功能，严重时导致疾病发生。
      • 如：老年痴呆、疯牛病、亨廷顿舞蹈症
• 蛋白质理化性质
  • ①两性解离和PI
    • 当蛋白质溶液处于某一PH时，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电荷为零
  • ②胶体性质
    • 蛋白质胶体的稳定因素是水化膜和带电荷
  • ③蛋白质变性
    • 在物理或化学因素作用下蛋白质高级结构被破坏
    • 变性本质：破坏非共价键和二硫键，分子量不变
    • 变性特点
      • ⒈活性丧失
      • ⒉溶解度降低
      • ⒊粘度增加（由球状变成纤维状）
      • ⒋易被蛋白酶水解
      • ⒌结晶能力消失
  • ④蛋白质的紫外吸收性质
    • A280和浓度成正比，用于定量测定