蛋白质的结构与功能思维导图

U578519244

2024-09-27

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蛋白质

蛋白质的主要功能

疏水键

蛋白质的结构与功能内容详述

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思维导图大纲

蛋白质的分子组成

概括

是生物体的重要组成部分和生命活动的基本物质基础，也是生物体中含量最丰富的生物大分子

占人体固体成分45%，达细胞干重70%以上

组成元素：C、H、O、N、S，少量Fe、Cu、Zn、Mn等

蛋白质中氮含量很接近，为16%，每克样品含氮克数*6.25*100=100g样品中蛋白质含量

L-α-氨基酸是蛋白质的基本结构单位

氨基酸可以根据其侧链结构和理化性质进行分类

非极性脂肪族氨基酸

甘氨酸

丙氨酸

缬氨酸

亮氨酸

异亮氨酸

脯氨酸

甲硫氨酸

极性中性氨酸

丝氨酸

半胱氨酸

天冬酰胺

谷氨酰胺

苏氨酸

含芳香环的氨基酸

苯丙氨酸

酪氨酸

丝氨酸

酸性氨基酸

天冬氨酸

谷氨酸

碱性氨基酸

精氨酸

赖氨酸

组氨酸

氨基酸具有共同或特异的理化性质

氨基酸具有两性解离的性质

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同，成为兼性离子，成电中性，此时溶液中的pH称为该氨基酸的等电点

含共轭双键的氨基酸具有紫外线吸收性质

色氨酸，酪氨酸的最大吸收峰在280nm波长附近，因此，测量蛋白质溶液280nm的光吸收值，是分析溶液中蛋白质含量的快速简便的方法

氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物

氨基酸和茚三酮共热和弱酸条件下生成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm波长处。可作为氨基酸定量分析方法

氨基酸通过肽键连接而形成蛋白质或肽

一分子氨基酸的α-羧基和一分子氨基酸的α-氨基脱去一分子水缩合而成的氨基酸，为二肽

由氨基酸通过肽键缩合而成的化合物称为肽

由2-20个氨基酸相连而成的肽称为寡肽，更多氨基酸相连的为多肽

肽链中氨基酸分子因脱水缩合而基因不全，称为氨基酸残基，50个氨基酸残基以下称为多肽

生物活性肽具有生理活性及多样性

蛋白质的分子结构

氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构

定义：从N-端到C-端的氨基酸排列顺序

化学键：碳键，二硫键

多肽链的局部有规则重复的主链构象为蛋白质的二级结构

定义：蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构

化学键：氢键

二级结构种类

α-螺旋

右手螺旋

每圈螺旋含3.6个氨基酸残基，螺距为0.54nm

氢键与螺旋轴平行

侧链伸向螺旋外侧

β-折叠

平行，反平行

β-转角

第二个残基常为脯氨酸

Ω-环

多肽链进一步折叠成蛋白质的三级结构

定义：整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置

化学键：疏水键，离子键，氢键，范德华力

超二级结构：由2个或2个以上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

形式：αα、βαβ、ββ

模体：蛋白质分子中具有特定空间构象和特定功能的结构成分，属于超二级结构

结构域：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

含有两条以上的多肽链的蛋白质可具有四级结构

亚基：体内许多功能性蛋白质含有2条或2条以上多肽链，每一条多肽链都有其完整的三级结构

定义：蛋白质分子中各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用

亚基间的结合：氢键，离子键

蛋白质可依据其组成、结构或者功能进行分类

单纯蛋白质、缀合蛋白质

纤维蛋白质、球状蛋白质

蛋白质结构与功能的关系

蛋白质的主要功能

构成细胞和生物体结构，物质运输，催化功能，信息交流，免疫功能，氧化供能，维持机体的酸碱平衡，维持正常的血浆渗透压

蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础

一级结构是空间构想的基础

一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能

某些蛋白质氨基酸序列可以反应生物进化信息

重要蛋白质的氨基酸序列改变可以引起疾病

镰状细胞贫血

第六位氨基酸的谷氨酸变成了缬氨酸，即酸性氨基酸被中性氨基酸替代

蛋白质的功能依赖特定空间结构

肌红蛋白与血红蛋白都是含有血红素辅基的蛋白质

肌红蛋白是一个只有三级结构的单链蛋白质

血红蛋白是由四个亚基组成的四级结构

血红蛋白亚基构象变化可能影响亚基与氧的结合

第一个亚基与O2结合后可以促进之后的亚基与O2结合，称之为正协同效应

蛋白质构象改变可引起疾病

人纹状体脊髓变性病

阿尔兹海默症

亨廷顿病

疯牛病

蛋白质分子α-螺旋折叠成β--折叠

蛋白质的理化性质

蛋白质具有两性电离性质

在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，此时溶液的pH值称为蛋白质的等电点

溶液的pH大于某一蛋白质的等电点时，该蛋白质颗粒带负电荷，反之带正电荷

蛋白质具有胶体性质

维持胶体的稳定：表面的电荷，水化膜

很多因素可导致蛋白质变性

蛋白质变性：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，也即有序的空间结构变成无序的空间结构，从而导致其理化性质的改变和生物学活性的丧失

本质：二硫键和非共价键的破坏，不涉及一级结构中的氨基酸序列改变

变性因素：加热，乙醇等有机溶剂，强酸，强碱，重金属离子及生物碱试剂等

变性因素常被用来消毒及灭菌

蛋白质沉淀：蛋白质变性后，疏水侧链暴露在外，肽链相互缠绕继而聚集，因而从溶液中析出

有时蛋白质发生沉淀，但并不变性

在280nm波长处有特征性吸收峰

应用蛋白质呈色反应可以测定溶液中蛋白质含量

茚三酮反应

蓝紫色

双缩尿反应

紫色或红色

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