蛋白质的结构和功能VIP免费

1第二章蛋白质的结构和功能蛋白质（protein）在生物体内具有广泛和重要的生理功能，它不仅是各器官、组织的主要化学组成，且生命活动中各种生理功能的完成大多是通过蛋白质来实现的，而且蛋白质在其中还起着关键的作用，所以蛋白质是生物化学学科中传统、基础的内容，在分子生物学学科中又是发展最快、最重要的部分之一，protein一词就是来自1938年JonsJBerzelius创造的希腊单词protios，意为第一或最重要的意思。第一节蛋白质在生命活动中的重要功能蛋白质是生命的物质基础，一切生命活动离不开蛋白质。蛋白质普遍存在于生物界，从病毒、细菌到动、植物都含有蛋白质，病毒除核酸外几乎都由蛋白质组成，甚至朊病毒（prion）就只含蛋白质而不含核酸。蛋白质也是各种生物体内含量最多的有机物质（表2－1）。人体内蛋白质含量就约占其干重的45%左右。体内一些蛋白质的重要生理功能：（一）催化功能（二）调节功能（三）保护和支持功能（四）运输功能（五）储存和营养功能（六）收缩和运动功能（七）防御功能（八）识别功能（九）信息传递功能（十）基因表达调控功能（十一）凝血功能（十二）蛋白质的其他众多生理功能第二节蛋白质的分子组成一、蛋白质的元素组成和分子量2蛋白质是大分子化合物，相对分子质量（Mr）—般上万，结构十分复杂，但都是由C、H、O、N、S等基本元素组成，有些蛋白质分子中还含有少量Fe、P、Zn、Mn、Cu、I等元素，而其中氮的含量相对恒定，占13%〜19%，平均为16%，因此通过样品中含氮量的测定，乘以6.25，即可推算出其中蛋白质的含量。二、蛋白质的氨基酸组成大分子蛋白质的基本组成单位或构件分子（building-blockmolecule）是氨基酸（aminoacid，AA）（表2—2）。在种类上，虽然自然界中存在着300多种氨基酸，但构成蛋白质的只有20种氨基酸，且都是L,a-氨基酸，在蛋白质生物合成时它们受遗传密码控制。另外,组成蛋白质的氨基酸，不存在种族差异和个体差异。在20种氨基酸中，除甘氨酸不具有不对称碳原子和脯氨酰是亚氨基酸外，其余COOH|均为L,a-氨基酸。氨基酸分子的结构通式为：HN-C-R2|H（一）氨基酸的分类20种氨基酸按其侧链R结构的不同，在化学中可分为脂肪族、芳香族和杂环氨基酸三大类，分别含15种、2种和3种氨基酸。在脂肪族氨基酸中，3种是支链氨基酸，而大多是直链氨基酸。在20种氨基酸中，有2种是含硫氨基酸和3种是含羟基的氨基酸。在生物化学中，氨基酸是根据其酸性基团（羧基）和碱性基团（氨基、胍基、咪唑基）的多寡而分为酸性氨基酸、碱性氨基酸和中性氨基酸三类，其中酸性氨基酸含2个羧基和1个氨基，碱性氨基酸含2个或2个以上碱性基团和一个羧基，都属于含有可解离基团的极性氨基酸，而中性氨基酸只含有1个羧基和1个氨基，在形成蛋白质分子时都被结合掉，因此根据其侧链R有无极性再分为中性极性氨基酸和中性非极性氨基酸二个亚类，中性极性氨基酸(polarAA)较亲水(hydrophilic),中性非极性氨基酸(non-polarAA)较疏3水(hydrophobic)(表2—3)。在形成大分子蛋白质严密的空间结构中，其组成氨基酸侧链R的大小、形状，带电与极性与否，对蛋白质分子空间结构形成和生理功能关系密切。蛋白质分子中尚含有一些经修饰的氨基酸，并无遗传密码编码，它们往往是在蛋白质生物合成后，由其中相应氨基酸经加工修饰生成。如胱氨酸是由2个半胱氨酸脱氢氧化生成，含有二硫键，存在于部分蛋白质分子中；而羟赖氨酸与羟脯氨酸来自蛋白质中赖氨酸和脯氨酸的羟化，主要存在于胶原蛋白分子中，它与胶原蛋白分子结构的稳定与功能均有关；一些凝血因子分子中含有Y—羧基谷氨酸，也来自蛋白质分子中谷氨酸的羧化，且与其凝血活性密切有关；而一些酶蛋白分子中的丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸羟基，还可与磷酸结合被磷酸化等，更与酶活性的调节功能密切相关。(二)氨基酸的重要理化性质1.两性电离与等电点(pI)2.紫外吸收特征3.脱水成肽反应第三节蛋白质的分子结构一、肽键和肽肽键(peptidebond)是蛋白质分子中的主要共价键，性质比较稳定。它虽是单键，但具有部分双键的性质，难以自由旋转而有一定的刚性，因此形成肽键平面(图2—3)，则包括连接肽键两端的C=O、N—H和2个C共6个...