生物化学之蛋白质思维导图

精选！生物化学与分子生物学第一章蛋白质的结构与功能思维导图分享！下图详细介绍了蛋白质的分子组成、结构与功能的关系、物理性质（两性电离性质、胶体性质、变性与复性、紫外线光吸收、茚三酮反应、双缩脲反应）三个部分内容。

蛋白质

概述

分类

按组成成分分

单纯蛋白质

结合蛋白质=蛋白质部分+非蛋白质部分（辅基）

按蛋白质形状

纤维状蛋白质

球状蛋白质

基本结构

基本组成单位：氨基酸

基本化学键：肽键

分布特点

分布广，含量高：约占人体固体成分45%，在细胞中可达细胞干重的70%以上

生物学功能

作为生物催化酶 代谢调节作用

免疫保护作用 物质的转运和存储

运动与支持作用 参与细胞间信息传递

氧化供能

化学组成

基本组成

元素：C H O N 和S 甲状腺素蛋白有碘

基本单位：20种L-α-氨基酸 甘氨酸除外

氨基酸的分类

非极性脂肪族氨基酸

丙，缬，亮，异亮，蛋，苯丙，脯，色

极性中性氨基酸

丝，苏，酪，天胺，谷胺，半胱，甘

酸性氨基酸

谷，天冬

碱性氨基酸

精，赖，组

特殊氨基酸

脯氨酸（亚氨基酸）

半胱氨酸

氨基酸的理化性质

两性解离的性质

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，

紫外吸收性质

含有共轭双键的氨基酸 色氨酸>酪氨酸>苯丙氨酸（吸收能力）分光光度法，测定蛋白质含量的方法

与茚三酮反应

生成蓝紫色化合物

分子结构

一级结构

定义

蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至C-端的氨基酸种类和排列顺序。

化学键

肽键，二硫键（肽键以氨基为头，羧基为尾）

生物活性肽

谷胱甘肽GSH 还原物，发生氧化反应（部位：-SH）

激素 多肽类

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

四种构象

a-螺旋

常见蛋白质的二级结构

螺旋旋转一圈3.6个残基，距离0.54nm

氢键是维持二级结构的主要的化学键

a侧链都位于螺旋的外侧

多肽链主链骨架原子以 aC为转折点

形成 a螺旋无脯氨酸

b-折叠

多肽链形成片层结构

氢键是维持二级结构的主要的化学键

b-转角和无规卷曲

由一条多肽链回折形成的，一般由4个氨基酸残基，第二个常为脯氨酸

基序

两个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构

三级结构

定义

整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置

主要化学键

疏水键、离子键、氢键和 范德华力等

结构域

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

四级结构

定义

蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构

含有二条以上多肽链的蛋白质具有四级结构

化学键

离子键，疏水键，氢键

亚基

许多功能性蛋白质分子含有2条或2条以上多肽链。每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基

结构与功能的关系

一级结构与功能

一级结构不同、生物学功能不同

一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能

一级结构关键部分变化，其生物活性也改变

功能依赖特定空间结构

变构效应

蛋白质空间结构的改变伴随其功能的变化，称为变构效应。

协同效应

一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应

构象改变引起疾病

由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为分子病

理化性质

两性电离

等电点

胶体性质

蛋白质稳定的因素：颗粒表面电荷，水化膜

变性

理化因素的条件下，空间构象被破坏，导致生物学功能丧失

本质：破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质一级结构

特征

生物活性丧失（主要的）

失去结晶的能力

溶解度降低易沉淀

粘度增加，扩散系数降低

易被蛋白酶水解

光谱吸收

紫外光谱区域有特征性吸收峰

呈色反应

双缩脲反应是蛋白质结构中肽键参与的反应

双缩脲反应常被用于检测蛋白质的水解程度

分离纯化与结构分析

透析及超滤可去除蛋白质溶液中的水分子化合物

丙酮沉淀，盐析是常用的蛋白质浓缩方法

利用荷电性质可电泳分离蛋白质

应用相分配或亲和原理可将蛋白质进行层析分离