第2章-概念分析-高起本-绪论-蛋白质的结构与功能.doc

概念分析 第1章 绪论第2章 蛋白质的结构与功能主概念次概念（逐级细化）1. 生物化学的概念研究生物体内化学分子和化学反应的基础生命科学。2. 蛋白质的基本结构单位 氨基酸-20种氨基酸结构特点(1) -碳原子连有4个基团或原子：氨基（0、羧基、侧链基团和氢。(2) 氨基酸都是-氨基酸；(3) 除甘氨酸外，均为L型氨基酸（-碳原子是不对称原子）掌握氨基酸的分类非极性疏水性（7种）甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸亲水性中性（8种）：丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、色氨酸酸性（2种）：天冬氨酸、谷氨酸碱性（3种）：精氨酸、赖氨酸、组氨酸氨基酸理化性质1氨基酸的两性电离和等电点(1) 两性电离：既能电离出H+（酸式电离），又能夺取H+（碱式电离）。(2) 使氨基酸处于等电状态的溶液的pH值称为该氨基酸的等电点（pI）2芳香族氨基酸的紫外吸收性质280nm处具有特征性吸收峰3氨基酸呈色反应氨基酸与茚三酮共热时，可生成蓝紫色的化合物3. 蛋白质的一级结构（蛋白质的基本结构）：蛋白质肽链中氨基酸的排列顺序。一级结构是蛋白质空间结构的基础氨基酸的连接方式肽键一级结构的主键肽键有些蛋白质的一级结构含有二硫键肽键：在蛋白质分子中，一个氨基酸的-羧基与另一个氨基酸的-氨基，通过脱去一分子H2O所形成的化学键。酰胺平面：参与组成肽键的4个原子和与之相邻的两个-碳原子位于一个刚性平面，称为酰胺平面肽：氨基酸与氨基酸之间通过肽键连接形成的化合物称为肽。二肽、三肽：两个氨基酸形成的肽称为二肽。三个氨基酸形成的肽称为二肽。寡肽：十肽以下的肽多肽：十肽以上的肽多肽链主链、侧链多肽链的主链就是-碳原子与肽键若干重复的结构。多肽链的侧链就是各氨基酸的侧链基团。氨基酸残基氨基酸间通过脱水行成肽键，多肽分子中的氨基酸结构已经不完整，称作氨基酸残基。氨基末端、羧基末端一个蛋白质分子的两端分别存在游离的-氨基与-羧基，因此称为氨基末端（N末端）、羧基末端（C末端）。4. 蛋白质的空间结构（蛋白质构象）：蛋白质分子中各原子和基团在三维空间所处的相对位置二级结构（局部肽段构象）：多肽链主链的局部空间结构。（不包括氨基酸侧链的构象）。螺旋1.右手螺旋（多肽链主链、饶中心轴、顺时针螺旋上升）。2.上升一圈：0.54nm，含3.6个氨基酸残基。3.氨基酸侧链伸向螺旋外侧。4.稳定螺旋结构的键：氢键。折叠1.多肽链延伸，酰胺平面之间折叠呈折纸状。2.氨基酸侧链位于折纸状结构上下方。3.一条或两条多肽链的若干个-片层结构可顺向平行排列，也可逆向平行排列。4.链间有氢键相连。转角1. 多肽链主链出现180的转折无规卷曲二级结构的键氢键三级结构（所有原子的空间位置） （多肽链整体构象）：1. 各个二级结构的空间位置2. 二级结构与氨基酸侧链基团之间的相对空间位置。稳定三级结构的键氨基酸侧链基团之间形成的非共价键（次级键）：疏水键、离子键（盐键）、氢键、范德华引力 共价键：二硫键四级结构：蛋白质分子中各亚基之间的相对空间位置称为蛋白质的四级结构。亚基：存在于蛋白质四级结构中，具有独立三级结构，单独存在没有功能的多肽。特点：两条或两条以上具有三级结构的多肽链，通过非共价键聚合而四级结构的键 非共价键：疏水键、氢键、盐键完整的具有生物功能的蛋白质必需具有三级甚至四级结构5. 蛋白质结构与功能的关系蛋白质一级结构与功能的关系1. 凡有相似的一级结构的蛋白质，其空间构象和功能也有相似之处。2. 不同哺乳类动物，相同蛋白质的结构有相似之处，它们的功能也相同。蛋白质空间结构与功能的关系1. 特定的蛋白质构象与生物功能密切相关。2. 蛋白质构象的改变可导致其功能的变化（例如核糖核酸酶的失活和活性恢复）血红蛋白是一种典型的变构蛋白质变 构 效 应概念变构部位与配体的结合可影响其他亚基，使这些亚基构象发生改变，增强或减弱对底物的结合变构部位变构剂结合的部位，如血红蛋白的亚基 变构剂（配体）能使蛋白质构象发生变化的小分子化合物如O2 协 同 效 应正协同效应： 引起其他亚基与配体结合能力的增强（变构激活）负协同效应：引起其他亚基与配体结合能力的减弱（变构抑制）例：血红蛋白的正协同效应一个O2的结合改变了其它亚基的构象，增强了其它亚基与O2的结合力。Hb的正协同效应使Hb既容易和O2结合，又容易和分离，利于从肺部运输到组蛋白质结构改变与疾病 一级结构改变与疾病分子病：由DNA突变或缺失导致某一蛋白质一级结构变化而致病的疾病。例：镰刀状红细胞性贫血蛋白质构象改变与疾病 例：疯牛病6. 蛋白质分类于理化性质按分子组成分类单纯蛋白质结合蛋白质按功能分类种类繁多按形状分类球状蛋白质纤维状蛋白质7. 蛋白质的理化性质蛋白质的两性解离性质具有两性电离的性质：蛋白质的多肽链含有末端氨基和羧基，一些侧链上含有可解离的基团。两性离子：在一定pH介质中，某蛋白质解离成阴、阳离子趋势相等，净电荷为0，称为两性离子。蛋白质的等电点：使某一蛋白质处于等电状态的溶液的pH值称为该蛋白质的等电点（pI）蛋白质的胶体性质在水溶液中可形成亲水的胶体亲水胶体稳定条件：1. 蛋白质分子表面水化膜2. 表面电荷破坏这两个因素可使蛋白质从溶液中析出产生沉淀不易透过半透膜分离纯化蛋白质的常用简便方法蛋白质的变性蛋白质变性的概念： 天然蛋白质受物理或化学因素的影响后，使其空间构象遭破坏，导致物理化学性质的改变和生物活性的丧失，这种作用称为蛋白质的变性。使蛋白质变性的因素1. 物理因素：高温、高压、射线等2. 化学因素：强酸、强碱、有机溶液、重金属离子等变性的本质分子中各种非共价键和二硫键断裂，使其空间构象破坏，一级结构不破坏蛋白质变性后的表现：理化性质改变和生物活性丧失：1. 生物学活性丧失2. 理化性质改变：溶解度下降，粘度增加， 3. 易被蛋白酶水解蛋白质变性理论的实际应用利用变性：灭菌、消毒防止变性：生物制品的保存紫外吸收特征