第一章蛋白质的结构与功能

蛋白质的二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成α-螺旋或β-折叠，它就会出现相应的二级结构。

蛋白质的结构与功能

• 第一节 蛋白质的分子组成
  • 一、组成人体蛋白质的20种L-α氨基酸
    • 存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种，且均属于L-α氨基酸（甘氨酸除外）是蛋白质的基本结构单位
  • 二、氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行分类
    • （一）侧链含烃基的氨基酸属于非极性脂肪族氨基酸
    • （二 ）侧链有极性但不带电荷的氨基酸是极性中性氨基酸
    • （三）侧链含芳香基团的氨基酸是芳香族氨基酸
    • （四）侧链含负性解离基团的氨基酸是酸性氨基酸
    • （五）侧链含正性解离基团的氨基酸属于碱性氨基酸
  • 三、20种氨基酸具有共同或特异的理化性质
    • （一）氨基酸具有两性解离的性质
      • 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，氨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值称为该氨基酸的等电点
    • （二）含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质
      • 色氨酸、络氨酸的最大吸收峰在280nm附近
    • （三）氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物
  • 四、氨基酸可通过肽键连接而形成蛋白质或肽
    • 肽键是由一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合而形成的化学键
  • 五、生物活性肽具有生理活性及多样性
    • （一）谷胱甘肽（GSH）
      • GSH和GSSG间的转换
    • （二）多肽类激素及神经肽
• 第二节 蛋白质的分子结构
  • 一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构
    • 主要的化学键：肽键，有些蛋白质还包括二硫键
  • 二、多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构
    • （一）参与肽键形成的6个原子在同一平面上
    • （二）α-螺旋结构是最常见的蛋白质二级结构
      • 蛋白质二级结构
        • α-螺旋、β-折叠、β-转角、Ω-环、无规卷曲
    • （三）β-折叠使多肽链形成片层结构
    • （四）β-转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在
    • （五）氨基酸残基的侧链影响二级结构的形成
      • 蛋白质的二级结构是以一级结构为基础的。一段肽链其氨基酸残基的侧链适合形成α-螺旋或β-折叠，它就会出现相应的二级结构
  • 三、多肽链进一步折叠成蛋白质三级结构
    • （一）二级结构可组成蛋白质分子中的模体
      • 模体是具有特殊功能的二级结构
    • （二）结构域是三级结构层次上的独立功能区
      • 分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密且稳定的区域，并各行其功能，称为结构域
    • （三）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
      • 三级结构的特点
        • 1.进一步盘曲、折叠的多肽链分子长度大大缩短，呈棒状、纤维桩或球状
        • 2.三级结构的稳定性主要靠次级键维持，尤其是疏水键
        • 3.疏水基团多位于分子内部，亲水基团多位于分子表面
        • 4.分子表面或某些部位形成了发挥生物学功能的特定区域
    • （四）蛋白质的多肽链须折叠成正确的空间构象
      • 分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构
  • 四、含有两条以上多肽链的具有四级结构
  • 五、蛋白质的分类
    • 根据蛋白质组成成分
      • 单纯蛋白质
      • 缀合蛋白质=蛋白质部分+非蛋白质部分
    • 根据蛋白质形状
      • 纤维状蛋白质
      • 球状蛋白质
• 第三节 蛋白质结构与功能的关系
  • 一、蛋白质的主要功能
    • （一）蛋白质是生物体重要组成部分（结构蛋白）
    • （二）蛋白质具有重要的生物学功能
      • 1.物质运输2催化功能3.信息交流4免疫功能5氧化供能6维持机体的酸碱平衡7维持正常的血浆渗透压.
  • 二、蛋白质执行功能的主要方式
    • （一）蛋白质与小分子相互作用
    • （二）蛋白质与核酸相互作用
    • （三）蛋白质相互作用的主要方式：PPI，两个或者两个以上的蛋白分子，通过非共价键相互作用并发挥功能的过程
  • 三、蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础
    • （一）一级结构是空间构象的基础
    • （二）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构和功能
    • （三）氨基酸序列提供重要的生物进化信息
    • （四）重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病
  • 四、蛋白质的功能依赖特定空间结构
    • （一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似
    • （二）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合
      • 别构效应：蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化
• 第四节 蛋白质的理化性质
  • 一、蛋白质具有两性电离的性质
  • 二、蛋白质具有胶体的性质
  • 三、蛋白质的变性和复性
    • 1.利用变性：酒精消毒、高压灭菌、血滤液制备
    • 2.防止变性：低温保存生物制品
    • 3.取代变性:乳品解毒（用于急救重金属中毒）
  • 四、蛋白质在紫外光谱区有特征性吸收峰
  • 五、应用蛋白质呈色反应可测定蛋白质溶液含量
• 主要化学键：疏水键、离子键、氢键和范德华力等
• 主要的化学键：氢键
• 几种特殊氨基酸
  • 半胱氨酸
  • 胱氨酸
  • 鸟氨酸
  • 瓜氨酸
• 2.蛋白质元素组成的特点
  • 各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%
  • 由于体内的含氮物质以蛋白质为主，因此，只要测定生物样品中的含氮量，就可以根据以下公式推算出蛋白质的大致含量
    • 100克样品中蛋白质的含量（g%）=每克样品含氮克数×6.25×100
• 1.组成蛋白质的元素
  • 主要元素：碳、氢、氧、氮、硫
  • 其他元素：磷、铁、铜、锌、锰、钴、钼、碘