蛋白质的结构与功能

蛋白质的分子组成

• 元素组成：C、H、O、N（平均含氮量16% → 样品蛋白质含量 = 含氮量 × 6.25）
• 氨基酸：蛋白质基本组成单位，标准氨基酸20种（除甘氨酸外均为L-α-氨基酸）

氨基酸分类

类型	氨基酸	特点
非极性疏水性	甘、丙、缬、亮、异亮、苯丙、脯、色、蛋	侧链非极性
极性中性	丝、酪、半胱、苏、天冬酰胺、谷氨酰胺	含-OH/-SH/-CONH₂
酸性	天冬氨酸(Asp)、谷氨酸(Glu)	含两个-COOH
碱性	赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、组氨酸(His)	含额外-NH₂

口诀：非极甘丙缬亮异亮，苯丙脯色蛋氨酸；极性丝酪半胱苏，天冬酰胺谷氨酰胺；酸性天冬和谷氨；碱性赖精组氨酸

氨基酸理化性质

• 两性电离：同时含-NH₂和-COOH → 兼性离子。等电点(pI)：净电荷为零的pH
• 茚三酮反应：α-氨基酸 + 茚三酮 → 蓝紫色（Pro为黄色）

肽键与肽

• 肽键：一个氨基酸的α-COOH与另一个氨基酸的α-NH₂脱水缩合形成（-CO-NH-），部分双键性质，不能自由旋转
• 生物活性肽：谷胱甘肽(GSH→抗氧化)、促甲状腺激素释放激素(TRH)

蛋白质的分子结构

结构层次	定义	化学键
一级结构	氨基酸的排列顺序	肽键
二级结构	多肽链主链的局部空间构象	氢键
三级结构	整条肽链的三维空间构象	疏水键、离子键、氢键、范德华力、二硫键
四级结构	两条以上肽链（亚基）的聚合	同上（非共价键为主）

二级结构主要形式

• α-螺旋：右手螺旋，每圈3.6个氨基酸残基，螺距0.54nm。侧链伸向外侧
• β-折叠：锯齿状，相邻肽链间形成氢键。可分平行和反平行
• β-转角：4个氨基酸残基形成180°转向
• 无规卷曲：无规律松散构象

模体（Motif）与结构域（Domain）

• 模体：由几个二级结构单元组成的超二级结构，如锌指、亮氨酸拉链
• 结构域：三级结构内相对独立折叠的区域，各有特定功能

蛋白质结构与功能的关系

• 一级结构与功能：镰刀型贫血——Hb β链第6位Glu→Val（点突变）→分子病
• 空间构象与功能：朊病毒（PrP^C → PrP^Sc构象改变）→构象病
• 别构效应：小分子结合引起蛋白质构象改变→活性变化（如Hb的O₂结合）

蛋白质的理化性质

• 紫外吸收：280nm（含Trp、Tyr），用于定量测定
• 两性电离与等电点：酸性蛋白pI＜7，碱性蛋白pI＞7
• 胶体性质：直径1~100nm，不能透过半透膜
• 变性：理化因素破坏空间构象→活性丧失、溶解度↓、黏度↑，一级结构不变。变性后恢复→复性
• 沉淀：盐析（可逆）、有机溶剂、重金属盐等

口诀：紫外280，盐析沉淀可逆，变性失活一级不改