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第一章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能
一、氨基酸:
1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn):氨基酸(amino acid)是蛋白質(zhì)分子的基本組成單位。構(gòu)成天然蛋白質(zhì)分子的氨基酸約有20種,除脯氨酸為α-亞氨基酸、甘氨酸不含手性碳原子外,其余氨基酸均為L(zhǎng)-α-氨基酸。
2.分類:根據(jù)氨基酸的R基團(tuán)的極性大小可將氨基酸分為四類:①非極性中性氨基酸(8種);②極性中性氨基酸(7種);③酸性氨基酸(Glu和Asp);④堿性氨基酸(Lys、Arg和His)
二、肽鍵與肽鏈:
肽鍵(peptide bond)是指由一分子氨基酸的α-羧基與另一分子氨基酸的α-氨基經(jīng)脫水而形成的共價(jià)鍵(-CO-NH-)。氨基酸分子在參與形成肽鍵之后,由于脫水而結(jié)構(gòu)不完整,稱為氨基酸殘基。每條多肽鏈都有兩端:即自由氨基端(N端)與自由羧基端(C端),肽鏈的方向是N端→C端。
三、肽鍵平面(肽單位):
肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì),不能自由旋轉(zhuǎn);組成肽鍵的四個(gè)原子及其相鄰的兩個(gè)α碳原子處在同一個(gè)平面上,為剛性平面結(jié)構(gòu),稱為肽鍵平面。
四、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu):
蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)等層次。一級(jí)結(jié)構(gòu)為線狀結(jié)構(gòu),二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)。
1.一級(jí)結(jié)構(gòu):指多肽鏈中氨基酸的排列順序,其維系鍵是肽鍵。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu)。
2.二級(jí)結(jié)構(gòu):指多肽鏈主鏈骨架盤(pán)繞折疊而形成的構(gòu)象,借氫鍵維系。主要有以下幾種類型:
⑴α-螺旋:其結(jié)構(gòu)特征為:①主鏈骨架?chē)@中心軸盤(pán)繞形成右手螺旋;②螺旋每上升一圈是3.6個(gè)氨基酸殘基,螺距為0.54nm;③相鄰螺旋圈之間形成許多氫鍵;④側(cè)鏈基團(tuán)位于螺旋的外側(cè)。
影響α-螺旋形成的因素主要是:①存在側(cè)鏈基團(tuán)較大的氨基酸殘基;②連續(xù)存在帶相同電荷的氨基酸殘基;③存在脯氨酸殘基。
⑵β-折疊:其結(jié)構(gòu)特征為:①若干條肽鏈或肽段平行或反平行排列成片;②所有肽鍵的C=O和N—H形成鏈間氫鍵;
③側(cè)鏈基團(tuán)分別交替位于片層的上、下方。
⑶β-轉(zhuǎn)角:多肽鏈180°回折部分,通常由四個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成,借1、4殘基之間形成氫鍵維系。
⑷無(wú)規(guī)卷曲:主鏈骨架無(wú)規(guī)律盤(pán)繞的部分。
3.三級(jí)結(jié)構(gòu):指多肽鏈所有原子的空間排布。其維系鍵主要是非共價(jià)鍵(次級(jí)鍵):氫鍵、疏水鍵、范德華力、離子鍵等,也可涉及二硫鍵。
4.四級(jí)結(jié)構(gòu):指亞基之間的立體排布、接觸部位的布局等,其維系鍵為非共價(jià)鍵。亞基是指參與構(gòu)成蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的而又具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈。
五、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì):
1.兩性解離與等電點(diǎn):蛋白質(zhì)分子中仍然存在游離的氨基和游離的羧基,因此蛋白質(zhì)與氨基酸一樣具有兩性解離的性質(zhì)。蛋白質(zhì)分子所帶正、負(fù)電荷相等時(shí)溶液的pH值稱為蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)。
2.蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì):蛋白質(zhì)具有親水溶膠的性質(zhì)。醫(yī).學(xué)全,在.線搜.集整理蛋白質(zhì)分子表面的水化膜和表面電荷是穩(wěn)定蛋白質(zhì)親水溶膠的兩個(gè)重要因素。
3.蛋白質(zhì)的紫外吸收:蛋白質(zhì)分子中的色氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸殘基對(duì)紫外光有吸收,以色氨酸吸收最強(qiáng),最大吸收峰為280nm。
4.蛋白質(zhì)的變性:蛋白質(zhì)在某些理化因素的作用下,其特定的空間結(jié)構(gòu)被破壞而導(dǎo)致其理化性質(zhì)改變及生物活性喪失,這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的變性。引起蛋白質(zhì)變性的因素有:高溫、高壓、電離輻射、超聲波、紫外線及有機(jī)溶劑、重金屬鹽、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等。絕大多數(shù)蛋白質(zhì)分子的變性是不可逆的。
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