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第01講　蛋白質的結構與功能

學科特點及考試命題重點

第一節(jié)　蛋白質的結構與功能

● 考試大綱及考點預測

● 氨基酸的分類

● 蛋白質的分子結構

● 蛋白質的變性

一、氨基酸與多肽

（一）氨基酸的結構與分類

1.蛋白質的基本結構：存在自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質的氨基酸僅有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、蛋白質的結構 考點

（一）蛋白質的一級結構

1.概念：是指多肽鏈中氨基酸的排列順序。（一條線）

2.主要的化學鍵：肽鍵。有些蛋白質還包括二硫鍵。

3.意義：一級結構非空間結構，但它決定著蛋白質空間結構。

（二）蛋白質的二級結構

1.概念：某一段肽鏈的局部空間結構。（彈簧中的一段）

2.主要的化學鍵：氫鍵

3.蛋白質二級結構的主要形式：a-螺旋、b-折疊、b-轉角、無規(guī)卷曲。

4.a-螺旋特點：

（1）主鏈圍繞中心軸旋轉，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-螺旋結構的穩(wěn)定。

（3）α-螺旋為右手螺旋（順時針旋轉），氨基酸側鏈基團伸向螺旋外側。

5.β-折疊特點:

（1）多肽鏈伸展，各肽鍵之間折疊成鋸齒狀，R 基團位于鋸齒狀結構上下方;

（2）肽鏈走向分平行和反平行兩種。

（三）蛋白質的三級結構

1.概念：是指整條肽鏈中所有原子在三維空間結構。（整條鏈）

2.主要的化學鍵：疏水鍵、鹽鍵、氫鍵和范德華力。

（四）蛋白質的四級結構

1.概念：蛋白質分子中各亞基的空間排布。（多條鏈）

2.主要化學鍵：氫鍵和離子鍵。

3.具有2條以上多肽鏈的蛋白質只有形成完整的四級結構寡聚體才有生物學活性。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、蛋白質結構與功能的關系 考點

（一）蛋白質一級結構與功能的關系

1.空間結構決定著蛋白質的生物學功能，蛋白水解酶可破壞一級結構。

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

（二）蛋白質高級結構與功能的關系

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個亞基可結合1個氧分子。

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

2.別構效應　一個蛋白質與它的配體（或其他蛋白質）結合后，蛋白質的構象發(fā)生變化，使它更適于功能需要，這一類變化稱為別構效應。例如Hb是別構蛋白，小分子O2是Hb的別構劑或稱為效應劑。

3.蛋白構象疾病 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）蛋白質構象改變可引起疾病，如蛋白質的二級結構a螺旋變?yōu)閎折疊就會患瘋牛病。其具有傳染性，遺傳性。

四、蛋白質的理化性質

（一）等電點

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

（二）蛋白質的變性 考點

1.概念：在某些物理和化學因素作用下，其特定的空間構象被破壞，導致其理化性質改變和生物學活性的喪失。

2.本質：破壞非共價鍵和二硫鍵，不改變蛋白質的一級結構。

3.意義：1.高溫滅菌。2.利于消化吸收。

4.特點：

（1）化學性質改變：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、抗體不能與抗原結合等）。

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

5.變性與復性

（1）蛋白質劇烈變性后，空間結構嚴重被破壞，不能復原，稱為不可逆變性。

（2）變性的蛋白質，只要其一級結構仍完好，可在一定條件下恢復其空間結構，隨之理化性質和生物學性質也重現(xiàn)，這稱為復性。

6.蛋白質紫外吸收

（1）酪氨酸、色氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。

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

維系蛋白質二級結構穩(wěn)定的主要化學鍵是

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』維系蛋白質二級結構穩(wěn)定的主要化學鍵是氫鍵。

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