单元一蛋白质的结构与功能（课件）-《生物化学》同步教学（北京出版社）

单元一　 蛋白质的结构与功能 1 目 录 任务一　蛋白质的分子组成 任务二　蛋白质的分子结构 任务三　蛋白质结构与功能的关系 任务四　蛋白质的理化性质 任务五　蛋白质的分类 01 蛋白质的分子组成 一、蛋白质的元素组成 根据蛋白质的元素分析结果，证明组成蛋白质分子的元素主要有碳（50% ～ 55%）、氢（6% ～ 7%）、氧（19% ～ 24%）、氮（13% ～ 19%）。大部分蛋白质还含有硫（0 ～ 4%），有的还含有少量的磷或铁、锰、锌、铜、钴、钼等，个别蛋白质还含有碘。蛋白质元素组成的一个重要特点是：一切蛋白质都含有氮，而且各种蛋白质的含氮量相当恒定，平均为 16%。即每克氮相当于 6.25 g 蛋白质（6.25 即为蛋白质系数）。由于体内含氮的物质主要是蛋白质，因此，可通过凯氏定氮法测得样品中的含氮量（g）乘 6.25，即可计算出样品中的蛋白质含量。100 g 样品中的蛋白质含量（g%）= 每克样品中的含氮量（g）×6.25×100 二、蛋白质的基本组成单位 （一）氨基酸结构 自然界中的氨基酸有 300 余种，但组成人体蛋白质的氨基酸仅有20 种，其中除甘氨酸和脯氨酸外，均属于 L-α- 氨基酸。L-α- 氨基酸的结构通式可用下式表示（R 为侧链基团）： 其特点是：①除脯氨酸为亚氨基酸外，其余 19 种均符合上述通式。②除甘氨酸的R 为 H 外，其他氨基酸的 α- 碳原子都是不对称碳原子，因而有两种不同的构型，即 L型和 D 型。组成人体蛋白质的氨基酸都是 L 型。③不同氨基酸的 R 侧链各异，它们的分子量、解离程度和化学反应性质也不相同。 二、蛋白质的基本组成单位 （二）氨基酸分类 组成人体蛋白质的 20 种氨基酸，根据其 R 侧链的结构和理化性质不同可分成四类: 01 非极性疏水性氨基酸 02 极性中性氨基酸 03 酸性氨基酸 04 碱性氨基酸 三、肽 在蛋白质分子中，氨基酸是通过肽键而相互连接的。肽键是由一个氨基酸的羧基（—COOH）与另一个氨基酸的氨基（—NH2）缩合脱去一分子水所形成的酰胺键（—CO—NH—）。肽键是蛋白质分子结构中的基本结构键，肽键上的四个原子经 X 线衍射法已证实基本上是处于同一平面上，该平面称为肽键平面或酰胺平面。氨基酸通过肽键连接而形成的化合物称为肽。由两个氨基酸形成的肽称二肽，由三个氨基酸形成的肽称三肽，以此类推。一般十肽以下的统称为寡肽，十肽以上的称为多肽，但寡肽与多肽的区分并无严格界限。蛋白质就是由数十个到数百个氨基酸分别借助肽键相互连接起来的多肽链。多肽链是蛋白质分子的最基本结构形式。有些蛋白质分子只有一条多肽链组成，有些蛋白质分子则由两条或多条多肽链构成。 02 蛋白质的分子结构 一、蛋白质的一级结构 在蛋白质分子中，氨基酸是通过肽键而相互连接的。肽键是由一个氨基酸的羧基（—COOH）与另一个氨基酸的氨基（—NH2）缩合脱去一分子水所形成的酰胺键（—CO—NH—）。肽键是蛋白质分子结构中的基本结构键，肽键上的四个原子经 X 线衍射法已证实基本上是处于同一平面上，该平面称为肽键平面或酰胺平面。氨基酸通过肽键连接而形成的化合物称为肽。由两个氨基酸形成的肽称二肽，由三个氨基酸形成的肽称三肽，以此类推。一般十肽以下的统称为寡肽，十肽以上的称为多肽，但寡肽与多肽的区分并无严格界限。蛋白质就是由数十个到数百个氨基酸分别借助肽键相互连接起来的多肽链。 二、蛋白质的空间结构 （一）二级结构 蛋白质的二级结构是指多肽链本身沿长轴方向折叠或盘曲所形成的有规律的、重复出现的空间结构。α- 螺旋和 β- 折叠是蛋白质二级结构中最常见的构象形式，此外还包括 β- 转角和无规卷曲。通常在一种蛋白质分子中可同时交替出现数种二级结构形式。维持蛋白质二级结构的主要作用力是主链内或主链间所形成的氢键。 1.α- 螺旋 2.β- 折叠 3.β-转角 4. 无规卷曲 二、蛋白质的空间结构 （二）三级结构 蛋白质的三级结构是指具有二级结构的多肽链进一步折叠盘曲所形成的空间结构，一般为球状或椭圆状，并具有一定的生物学活性。肌红蛋白是由 153 个氨基酸残基构成的单个肽链的蛋白质，含有 1 个血红素辅基。图 1-5 显示了肌红蛋白的三级结构。它有A ～ H 的 8 个螺旋区，2 个螺旋区之间有一段无规卷曲，脯氨酸位于转角处，由于侧链R 基团的相互作用，多肽链缠绕，形成一个球状分子，球表面主要有亲水侧链，疏水侧链位于分子内部。维持蛋白质三级结构的作用力主要是多肽链侧链基团间所形成的次级键（副键）如疏水键、氢键、离子键、范德华引力等（图 1-6）。 二、蛋白质的空间结构 （三）四级结构 蛋白质的四级结构是指各亚基之间的空间排布及亚基间的连接和相互作用所形成的更高级空间结构。亚基是指具有独立三级结构的多肽链。一种蛋白质中的