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