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生物大分子的结构与功能 第一章 蛋白质的结构与功能 第一节 蛋白质的分子组成 蛋白质的元素组成： 碳 氢 氧 氮（13%-19%） 硫 ，有些蛋白质还含有少量磷或金属元素铁 铜 锌 锰 钴 钼 ，个别还含有碘 各种蛋白质的含氮量很接近，评价为16% 每克样品含氮克数*6.25*100=100g样品中蛋白质含量（g%） 组成人体蛋白质的20种氨基酸均属于L-α-氨基酸 酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸 碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸 氨基酸可根据侧链结构和理化性质进行分类 1、非极性脂肪族氨基酸2、极性中性氨基酸3、芳香族氨基酸 4、酸性氨基酸5、碱性氨基酸 20种氨基酸具有共同或特异的理化性质 1、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等，成为兼性离子，呈电中性，此时的ph称为该氨基酸的等电点（pI）。（pI=pK1+pK2） 2、含有共轭双键的氨基酸具有紫外线吸收功能 含有共轭双键的色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm波长附近 3、氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物 蛋白质是由许多氨基酸残基组成的多肽链 氨基酸通过肽键连接而形成肽 多肽链有两端（有方向性），其游离α-氨基的一端称氨基末端或N-端，游离α-羧基的一端称羧基末端或C-端。 10个以内氨基酸组成的肽称为寡肽，更多的称为多肽。 蛋白质通常含有50个以上氨基酸，多肽则为50个以下。 体内存在多种重要的生物活性肽 （1）谷胱甘肽（GSH） GSH具有还原性 （2）多肽类激素及神经肽 在神经传导过程中起信号传导作用的肽类被称为神经肽 第二节 蛋白质的分子结构 由氨基酸排列顺序及肽链的空间排布等所构成的蛋白质分子结构是蛋白质具有独特生理功能的结构基础。蛋白质的复杂分子结构分成4个层次，即一级、二级、三级、四级结构，后三者统称为高级结构或空间结构。 氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构 在蛋白质分子中，从N-端至C-端的氨基酸排列顺序称为蛋白质的一级结构，是蛋白质空间构象和特异生物学功能的基础。 一级结构中的主要化学键是肽键，此外，蛋白质分子中所有二硫键的位置也属于一级结构范畴。 多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构 蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，也就是该肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及残基侧链的构象。 所谓主链骨架原子是指N（氨基酸）、Cα（α-碳原子）和CO（羰基碳）3原子依次重复排列。 二级结构包括：α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲 CO-NH键的四个原子及左右相连的两个C原子，在同一平面上，构成了所谓的肽单元。 多个蛋白质的二级结构构成了模序，有特定功能。 两个或两个以上具有二级结构的肽段，形成有规则的二级结构组合，称为超二级结构。 模体是具有特殊功能的超二级结构，由两个或三个二级结构肽段，在空间相互接近所形成。 在二级结构基础上多肽链进一步折叠形成蛋白质三级结构 三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。 分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为结构域。也可看作是球状蛋白质的独立折叠单位，有较为独立的三维结构。 分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构。 含有两条以上多肽链的蛋白质具有四级结构 每条多肽链都有其完整的三级结构，称为亚基。 亚基与亚基之间呈特定的三维空间排布，并以非共价键相连接，这种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，称为蛋白质的四级结构。 单独亚基一般没有生物学功能，只有完整的四级结构寡聚体才有生物学功能。 各亚基间的结合力主要是氢键和离子键。 只有完整的四级结构寡聚体才有生物学功能。 各级结构的化学键： 一级 肽键 （二硫键） 二级 氢键 三级 疏水键 盐键 氢键 范德华力 四级 氢键 离子键 蛋白质分类 根据组成成分分类·单纯蛋白质 只含氨基酸 ·结合蛋白质 蛋白质部分+非蛋白质部分 根据形状分类 ·纤维状蛋白质 ·球状蛋白质 蛋白质结构与功能的关系 蛋白质一级结构是高级结构与功能的基础 一级结构是空间构象的基础 一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能 蛋白质同源性是指由同一基因进化而来的一类蛋白质。同源性较高的蛋白质之间，可能具有相类似的功能。 氨基酸序列提供重要的生物进化信息 重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病 由蛋白质分子发生变异所导致的疾病，称为分子病，病因为基因突变。 蛋白质的功能依赖特点空间结构 蛋白质所具有的特定空间构象都与其特殊生理功能有密切关系。 协同效应是指一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一亚基与配