生物化学生化笔记版.doc

PAGE PAGE 75 1.1.1蛋白质的结构与功能 考点： 组成蛋白质的20种氨基酸的类别、分类依据及几种特殊氨基酸的分类； 氨基酸的理化性质、成肽反应及体内重要的生物活性肽； 蛋白质的分类及分子结构； 蛋白质的结构(包括一级结构与空间结构)与功能的关系； 蛋白质的理化性质、分离纯化的基本方法及其原理； 蛋白质一级结构的测定(即多肽链中氨基酸序列分析)和空间结构的测定。 重点： 氨基酸的分类及理化性质，蛋白质的一级和空间结构及其与功能的关系，分离纯化蛋白质的 原理和方法。 难点： 蛋白质一级结构的测定，这也是众多研究者花费多年才解决的难题，我们只需弄清楚其要步 骤及各步的基本原理和方法即可。 基本知识与理论： 一、蛋白质的生物学功能(了解即可) 蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命，生物体结构越复杂，其蛋白质种类和功 能越繁多，其主要的生物学功能是： （一）催化和调节能力 某些蛋白质是酶，催化生物体内的物质代谢反应。 某些蛋白质是激素，具有一定的调节功能，如胰岛素调节糖代谢、体内信号转导也常通过某 些蛋白质介导。 （二）转运功能 某些蛋白具有运载功能，如血红蛋白是转运氧气和二氧化碳的工具，血清白蛋白可以运输自 由脂肪酸及胆红素等。 (三）收缩或运动功能 某些蛋白质赋予细胞与器官收缩的能力，可以使其改变形状或运动。如骨骼肌收缩靠肌动蛋 白和肌球蛋白。 （四)防御功能 如 疫球蛋白，可抵抗外 的有害物质，保护机体。 （五）营养和储存功能 如铁蛋白可以储存铁。 (六）结构蛋白 许多蛋白质起支持作用，给生物结构以强度及保护，如韧带含弹性蛋白，具有双向抗拉强 度。 （七）其他功能 如病毒和噬菌体是核蛋白，病毒可以致病。 二、蛋白质的分子组成 （一）元素组成 组成蛋白质分子的主要元素有碳、氢、氧、氮、硫。有些还含有少量磷或金属元素。各种蛋 白质的含氮量很接近，平均为16％，且蛋白质是体内的主要含氮物，因此可以根据生物样 品的含氮量推算出蛋白质的大致含量。 （二）氨基酸 氨基酸是蛋白质的基本组成单位，存在于自然界的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的 氨基酸仅有20种，且均属L-α-氨基酸 （甘氨酸除外）即左旋氨基酸，因为甘氨酸无手性碳 原子(与四个不同的原子或基团相连的碳原子)，大多数有手性碳原子的是手性分子，手性分 子有旋光活性。根据它们的侧链R的结构和性质可分为四类： 1.非极性疏水性氨基酸：这类氨基酸的特征是在水中的溶解度小于极性氨基酸。 2.极性中性氨基酸： 这类氨基酸的特征是比非极性氨基酸 溶于水，且羧基数等于氨基数，故为中性氨基酸，但 因为羧基电离能力较大，故其实际上具有弱酸性。 3.酸性氨基酸：天冬氨酸、谷氨酸。这两种氨基酸都含有两个羧基，在生理条件下带负电， 故为酸性氨基酸。 4.碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸和组氨酸。这类氨基酸在生理条件下带正电，故为碱性氨基 酸。 还要记住这20种氨基酸的英文缩写符号，尤其是三字符号，并且这四种类别的氨基酸中 还有几种特殊的氨基酸，也 记住它们的独特特征。 它们是芳香族氨基酸：苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸分子中含有芳香环 含硫氨基酸：甲硫氨酸、半胱氨酸分子中含硫元素，甲硫氨酸也叫蛋氨酸。 亚氨基酸：脯氨酸，其氨基处于环中，为亚氨基酸 支链氨基酸：缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸，这三种均含有支链 其中有八种氨基酸人体内不能自身合成，必须从食物中获得，称为必 氨基酸，它们是缬氨 酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸和色氨酸。 三、氨基酸的理化性质 （一）两性电离及等电点 氨基酸分子中含有碱性的α-氨基和酸性的α-羧基，能与酸或碱类物质结合成盐，故它是一种 两性电解质。在某一pH值的溶液中氨基酸解离成阳离子和阴离子的趋势与程度相等，成为 兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH称为该氨基酸的等电点(pI)。这里有一个等电点的计 算问题： 1.侧链R为非极性基团或虽为极性但不解离的，此种氨基酸的等电点主要由α-氨基和α-羧基的解离常数的负对数pK1，pK2决定，pI=1[]2(pK1+pK2) 2.侧链基团可以解离，则由α-氨基，α-羧基及R基团解离情况共同决定，只 写出电离式， 取其兼性离子两边的pK值的平均值即可。如赖氨酸其电离式为： 由电离式可以看出，其兼性离子两边pK值分别是pKα-NH3+和pKε-NH ３+而与α-羧基无关故其pI=1[]2(8.95+10.537)=9.74 （二）紫外吸收性质 色氨酸、酪氨酸在280nm波长附近有最大的紫外吸收峰，由于