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第01讲　蛋白质的结构与功能

学科特点及考试命题重点

第一节　蛋白质的结构与功能

● 考试大纲及考点预测

● 氨基酸的分类

● 蛋白质的分子结构

● 蛋白质的变性

一、氨基酸与多肽

（一）氨基酸的结构与分类

1.蛋白质的基本结构：存在自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20种（不含鸟氨酸、瓜氨酸和精氨酸），且均属 L-α-氨基酸（甘氨酸除外，其无DL之分）。

2.氨基酸的分类 考点

（1）非极性脂肪族氨基酸 6种（脯亮亮缬丙甘）

（2）极性中性氨基酸 6种（苏甲天丝半谷）

（3）含芳香族氨基酸3种（酪色苯）

（4）酸性氨基酸 2种

（5）碱性氨基酸 3种

记忆要诀：

冬天（天冬氨酸）的谷（谷氨酸）子是酸的，

捡（碱性氨基酸 ）来（赖氨酸）精（精氨酸）煮（组氨酸）。

（二）肽键和肽链

1.肽键：是由一个氨基酸的a-羧基与另一个氨基酸的a-氨基脱水缩合而形成的化学键。

2.肽链：有两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物。如谷胱甘肽为三肽（寡肽和多肽）。

二、蛋白质的结构 考点

（一）蛋白质的一级结构

1.概念：是指多肽链中氨基酸的排列顺序。（一条线）

2.主要的化学键：肽键。有些蛋白质还包括二硫键。

3.意义：一级结构非空间结构，但它决定着蛋白质空间结构。

（二）蛋白质的二级结构

1.概念：某一段肽链的局部空间结构。（弹簧中的一段）

2.主要的化学键：氢键

3.蛋白质二级结构的主要形式：a-螺旋、b-折叠、b-转角、无规卷曲。

4.a-螺旋特点：

（1）主链围绕中心轴旋转，每隔3.6个氨基酸残基上升一个螺距。

（2）每个氨基酸残基与第四个氨基酸残基形成氢键。氢键维持了α-螺旋结构的稳定。

（3）α-螺旋为右手螺旋（顺时针旋转），氨基酸侧链基团伸向螺旋外侧。

5.β-折叠特点:

（1）多肽链伸展，各肽键之间折叠成锯齿状，R 基团位于锯齿状结构上下方;

（2）肽链走向分平行和反平行两种。

（三）蛋白质的三级结构

1.概念：是指整条肽链中所有原子在三维空间结构。（整条链）

2.主要的化学键：疏水键、盐键、氢键和范德华力。

（四）蛋白质的四级结构

1.概念：蛋白质分子中各亚基的空间排布。（多条链）

2.主要化学键：氢键和离子键。

3.具有2条以上多肽链的蛋白质只有形成完整的四级结构寡聚体才有生物学活性。如具有运输O2和CO2功能的成人血红蛋白含有4亚基。

成人血红蛋白由2条a链和2条b链组成，各亚基分别含一个血红素。

三、蛋白质结构与功能的关系 考点

（一）蛋白质一级结构与功能的关系

1.空间结构决定着蛋白质的生物学功能，蛋白水解酶可破坏一级结构。

2.b亚基第6位谷氨酸突变为缬氨酸就会患镰状细胞贫血，使血红蛋白聚集黏着，导致红细胞变形为镰刀而极碎，产生溶血性贫血。称分子病。

（二）蛋白质高级结构与功能的关系

以血红蛋白为例，成人血红蛋白由2个a亚基与2个b亚基组成的四聚体（a2b2 ），每个亚基含1个血红素分子。血红蛋白每1个亚基可结合1个氧分子。

1.协同效应　当Hb的第一个亚基与O2结合以后，促进了第二及第三个亚基与O2结合后，又大大促进了第四个亚基与O2结合，这种效应为正协同效应。如果是抑制作用则称为负协同效应。

2.别构效应　一个蛋白质与它的配体（或其他蛋白质）结合后，蛋白质的构象发生变化，使它更适于功能需要，这一类变化称为别构效应。例如Hb是别构蛋白，小分子O2是Hb的别构剂或称为效应剂。

3.蛋白构象疾病 考点

（1）有些蛋白错误折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀， 产生毒性而致病，这类疾病包括人纹状体脊髓变性病、阿尔茨海默病、亨廷顿舞蹈症、疯牛病等。

（2）蛋白质构象改变可引起疾病，如蛋白质的二级结构a螺旋变为b折叠就会患疯牛病。其具有传染性，遗传性。

四、蛋白质的理化性质

（一）等电点

在某一pH溶液中，蛋白质解离成正、负离子的趋势相等，所带的正、负电荷相同，净电荷为零，即成为兼性离子，此时溶液的pH称为该蛋白质的等电点（pI）。大多数蛋白质的等电点接近于5.0。

（二）蛋白质的变性 考点

1.概念：在某些物理和化学因素作用下，其特定的空间构象被破坏，导致其理化性质改变和生物学活性的丧失。

2.本质：破坏非共价键和二硫键，不改变蛋白质的一级结构。

3.意义：1.高温灭菌。2.利于消化吸收。

4.特点：

（1）化学性质改变：生物活性的丧失（酶失去催化活性、激素不能调节代谢反应、抗体不能与抗原结合等）。

（2）物理性质的改变：溶解度降低、黏度增加、结晶能力降低、生物活性丧失、易沉淀、易被蛋白酶水解。

5.变性与复性

（1）蛋白质剧烈变性后，空间结构严重被破坏，不能复原，称为不可逆变性。

（2）变性的蛋白质，只要其一级结构仍完好，可在一定条件下恢复其空间结构，随之理化性质和生物学性质也重现，这称为复性。

6.蛋白质紫外吸收

（1）酪氨酸、色氨酸的最大吸收峰在 280 nm 附近。

（2）大多数蛋白质含有这两种氨基酸残基，所以测定蛋白质溶液280nm的光吸收值，可进行蛋白质定量测定。

维系蛋白质二级结构稳定的主要化学键是

A.盐键

B.氢键

C.疏水作用

D.肽键

E.二硫键

『正确答案』B

『答案解析』维系蛋白质二级结构稳定的主要化学键是氢键。

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