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第01講　蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

學(xué)科特點及考試命題重點

第一節(jié)　蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能

● 考試大綱及考點預(yù)測

● 氨基酸的分類

● 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

● 蛋白質(zhì)的變性

一、氨基酸與多肽

（一）氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類

1.蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)：存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質(zhì)的氨基酸僅有20種（不含鳥氨酸、瓜氨酸和精氨酸），且均屬 L-α-氨基酸（甘氨酸除外，其無DL之分）。

2.氨基酸的分類 考點

（1）非極性脂肪族氨基酸 6種（脯亮亮纈丙甘）

（2）極性中性氨基酸 6種（蘇甲天絲半谷）

（3）含芳香族氨基酸3種（酪色苯）

（4）酸性氨基酸 2種

（5）堿性氨基酸 3種

記憶要訣：

冬天（天冬氨酸）的谷（谷氨酸）子是酸的，

撿（堿性氨基酸 ）來（賴氨酸）精（精氨酸）煮（組氨酸）。

（二）肽鍵和肽鏈

1.肽鍵：是由一個氨基酸的a-羧基與另一個氨基酸的a-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。

2.肽鏈：有兩個或兩個以上的氨基酸以肽鍵相連的化合物。如谷胱甘肽為三肽（寡肽和多肽）。

二、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 考點

（一）蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)

1.概念：是指多肽鏈中氨基酸的排列順序。（一條線）

2.主要的化學(xué)鍵：肽鍵。有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

3.意義：一級結(jié)構(gòu)非空間結(jié)構(gòu)，但它決定著蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)。

（二）蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

1.概念：某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)。（彈簧中的一段）

2.主要的化學(xué)鍵：氫鍵

3.蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式：a-螺旋、b-折疊、b-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲。

4.a-螺旋特點：

（1）主鏈圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)，每隔3.6個氨基酸殘基上升一個螺距。

（2）每個氨基酸殘基與第四個氨基酸殘基形成氫鍵。氫鍵維持了α-螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

（3）α-螺旋為右手螺旋（順時針旋轉(zhuǎn)），氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)伸向螺旋外側(cè)。

5.β-折疊特點:

（1）多肽鏈伸展，各肽鍵之間折疊成鋸齒狀，R 基團(tuán)位于鋸齒狀結(jié)構(gòu)上下方;

（2）肽鏈走向分平行和反平行兩種。

（三）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)

1.概念：是指整條肽鏈中所有原子在三維空間結(jié)構(gòu)。（整條鏈）

2.主要的化學(xué)鍵：疏水鍵、鹽鍵、氫鍵和范德華力。

（四）蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)

1.概念：蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布。（多條鏈）

2.主要化學(xué)鍵：氫鍵和離子鍵。

3.具有2條以上多肽鏈的蛋白質(zhì)只有形成完整的四級結(jié)構(gòu)寡聚體才有生物學(xué)活性。如具有運輸O2和CO2功能的成人血紅蛋白含有4亞基。

成人血紅蛋白由2條a鏈和2條b鏈組成，各亞基分別含一個血紅素。

三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 考點

（一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1.空間結(jié)構(gòu)決定著蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能，蛋白水解酶可破壞一級結(jié)構(gòu)。

2.b亞基第6位谷氨酸突變?yōu)槔i氨酸就會患鐮狀細(xì)胞貧血，使血紅蛋白聚集黏著，導(dǎo)致紅細(xì)胞變形為鐮刀而極碎，產(chǎn)生溶血性貧血。稱分子病。

（二）蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

以血紅蛋白為例，成人血紅蛋白由2個a亞基與2個b亞基組成的四聚體（a2b2 ），每個亞基含1個血紅素分子。血紅蛋白每1個亞基可結(jié)合1個氧分子。

1.協(xié)同效應(yīng)　當(dāng)Hb的第一個亞基與O2結(jié)合以后，促進(jìn)了第二及第三個亞基與O2結(jié)合后，又大大促進(jìn)了第四個亞基與O2結(jié)合，這種效應(yīng)為正協(xié)同效應(yīng)。如果是抑制作用則稱為負(fù)協(xié)同效應(yīng)。

2.別構(gòu)效應(yīng)　一個蛋白質(zhì)與它的配體（或其他蛋白質(zhì)）結(jié)合后，蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生變化，使它更適于功能需要，這一類變化稱為別構(gòu)效應(yīng)。例如Hb是別構(gòu)蛋白，小分子O2是Hb的別構(gòu)劑或稱為效應(yīng)劑。

3.蛋白構(gòu)象疾病 考點

（1）有些蛋白錯誤折疊后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉樣纖維沉淀， 產(chǎn)生毒性而致病，這類疾病包括人紋狀體脊髓變性病、阿爾茨海默病、亨廷頓舞蹈癥、瘋牛病等。

（2）蛋白質(zhì)構(gòu)象改變可引起疾病，如蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)a螺旋變?yōu)閎折疊就會患瘋牛病。其具有傳染性，遺傳性。

四、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)

（一）等電點

在某一pH溶液中，蛋白質(zhì)解離成正、負(fù)離子的趨勢相等，所帶的正、負(fù)電荷相同，凈電荷為零，即成為兼性離子，此時溶液的pH稱為該蛋白質(zhì)的等電點（pI）。大多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點接近于5.0。

（二）蛋白質(zhì)的變性 考點

1.概念：在某些物理和化學(xué)因素作用下，其特定的空間構(gòu)象被破壞，導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變和生物學(xué)活性的喪失。

2.本質(zhì)：破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)。

3.意義：1.高溫滅菌。2.利于消化吸收。

4.特點：

（1）化學(xué)性質(zhì)改變：生物活性的喪失（酶失去催化活性、激素不能調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)、抗體不能與抗原結(jié)合等）。

（2）物理性質(zhì)的改變：溶解度降低、黏度增加、結(jié)晶能力降低、生物活性喪失、易沉淀、易被蛋白酶水解。

5.變性與復(fù)性

（1）蛋白質(zhì)劇烈變性后，空間結(jié)構(gòu)嚴(yán)重被破壞，不能復(fù)原，稱為不可逆變性。

（2）變性的蛋白質(zhì)，只要其一級結(jié)構(gòu)仍完好，可在一定條件下恢復(fù)其空間結(jié)構(gòu)，隨之理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)也重現(xiàn)，這稱為復(fù)性。

6.蛋白質(zhì)紫外吸收

（1）酪氨酸、色氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。

（2）大多數(shù)蛋白質(zhì)含有這兩種氨基酸殘基，所以測定蛋白質(zhì)溶液280nm的光吸收值，可進(jìn)行蛋白質(zhì)定量測定。

維系蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要化學(xué)鍵是

A.鹽鍵

B.氫鍵

C.疏水作用

D.肽鍵

E.二硫鍵

『正確答案』B

『答案解析』維系蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要化學(xué)鍵是氫鍵。

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