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生物化学——蛋白质会计学第一章 蛋白质的结构与功能Chapter 1. Structure function of protein 蛋白质是组成生物体最基本的成分蛋白质的分子结构分成不同的四个层次蛋白质的种类和功能具有多样性不同蛋白质的功能取决于其组成和结构的差异第一节. 蛋白质的分子组成Section 1. Molecular compose of protein组成蛋白质的元素主要有C, H, O, N, S, 某些蛋白还含有P, Fe, Cu, Zn, Mn, Co, Mo 等元素 其中, N含量恒定, 平均为16 %蛋白质的基本组成单位是氨基酸100g样品中蛋白质含量(g%) =每克样品含氮克数×100×6.25一、氨 基 酸(amino acid)(一)、结构组成蛋白质的20种氨基酸均为α- 氨基酸通常处于电离状态构型均为L-型(二)、 氨基酸的分类 根据侧链 R 在水溶液中的性质可分为： 1. 非极性疏水性氨基酸: 侧链为链烃 2. 极性的中性氨基酸：侧链含有O、N或S原子组成的非电离极性基团，如羟基、巯基、酰胺基等 3. 酸性氨基酸: Asp, Glu 4. 碱性氨基酸: Lys, Arg, His ? 两种特殊氨基酸 A. 脯氨酸(Pro): 亚氨基酸 B.半胱氨酸(Cys): 常以胱氨酸形式存在(三)、 氨基酸的理化性质 1. 两性电离及等电点氨基酸可结合或解离质子，进行两性解离解离方式取决于其所处的酸碱度使某一氨基酸呈电中性的pH称为该氨基酸等电点(isoelectric point,pI) 2. 紫外吸收性质芳香族氨基酸(含苯环)均对紫外光有特定吸收，最大吸收波长为280nm用于快速测定蛋白的含量 两性电离及等电点2. 紫外吸收色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸的最大吸收峰在280nm波长附近 3. 茚三酮反应是鉴定氨基酸(蛋白质)的特殊颜色反应可用于氨基酸(蛋白质)的定量分析二、肽(peptide)(一)、肽 1. 肽键(peptide bond)氨基酸与氨基酸之间的连接方式 肽 键2. 肽链(polypeptide chain) 由若干氨基酸通过肽键首尾相连而成的链状结构 主链: 由肽键原子及相邻的Cα所构成的长链骨架 侧链: 各氨基酸侧链 残基(residue): 组成肽链的氨基酸已不完整 3. 多肽与蛋白质均是氨基酸组成的多肽链人为地将肽链较短的称为多肽，而把肽链较长的称为蛋白质4. 肽链的方向性 N-末端(N-terminal) 和 C-末端(C-terminal) 书写方向通常为: N-端在左, C-端在右(二)、生物活性肽1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH)结构特点功能特性: -SH的还原性和嗜核性, 主要作为体内的氧化保护剂和解毒剂2. 多肽类激素与神经肽下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的多种激素神经肽三、蛋白质的分类(classification of proteins)1. 根据组成成分单纯蛋白结合蛋白: 其中非蛋白成分称为辅基, 可以是金属离子、色素、寡糖、脂类、磷酸或核酸等2. 根据形状纤维蛋白: 长轴/短轴 10, 呈纤维状, 多数不溶于水, 为结构蛋白球状蛋白: 长轴/短轴 10, 呈球形或椭圆形, 多数可溶于水, 为功能蛋白第二节. 蛋白质的分子结构Section 2. Structure of protein蛋白质的分子结构是生理功能的基础蛋白质分子结构分为一、二、三、四级结构4个层次，其中二、三、四级结构又称空间构象(conformation)一、蛋白质的一级结构(primary structure)1. 概念 蛋白质分子中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级 结构。 ( 1961年, IUPAC )2. 重要性 是决定蛋白质空间构象的基础 蛋白质一级结构的测定具有重大意义二、蛋白质的二级结构(secondary structure) 1. 概念 是指多肽链主链中各原子在局部的空间排布方式。这种局部肽段的排布通常是指周期性呈一定规则的空间结构。 2. 组成 ——肽单元(peptide unit) 由于构成肽键的C-N键有部分双键性质,使肽键的四个原子和与之相连的两个α-碳原子都处于同一平面，称之为肽平面，或称肽单元。肽平面(peptide plane) 3. 二级结构的主要形式 ①. α-螺旋(α- helix) i. 在二级结构中最常见、含量最丰富 ii. 是局部肽段的盘绕呈右手螺旋状，侧链伸向四周的一种结构 iii. 主要特征右手螺旋, 3.6a.a/turn, pitch=0.54nm螺旋之间通过氢键保持稳定 由第一个肽单位上的 -NH- 和其后的第四个肽单位上的C=O之间形成影响螺旋形成的主要因素有侧链的大小、形状及所带电荷等Cross-sectional