第一單元 蛋白質的化學
考試要點
一、蛋白質的分子組成
①元素組成；
②基本單位。
二、蛋白質的分子結構
①肽鍵與肽；
②一級結構；
③二級結構——a螺旋；
④三級和四級結構概念。
三、蛋白質的理化性質
①等電點；
②沉澱；
③變性。
重點、難點、疑點解析
蛋白質是生命的物質基礎。存在於生物體中除水外的多數物質，都含有一種或多種蛋白質。蛋白質參與有機體結構組成，催化細胞中化學反應並執行著無數的、各式各樣的重要功能。
一、蛋白質的分子組成
1．元素組成
從各種動植物組織中提出的蛋白質，經元素分析表明：主要包括C、H、0、N、S等元素。各種蛋白質的含氮量很接近，平均為16％。動植物組織中含氮物又以蛋白質為主，故隻要測定生物樣品中的含氮量，就可以根據下式推算出樣品中蛋白質的大致含量。
每克樣品中含氮克數×6．25×100：100克樣品中蛋白質含量。
2．基本單位
蛋白質在酸、堿或蛋白酶作用下水解成為其基本組成單位——氨基酸。天然氨基酸的化學結構式中，在連接羧基的a碳原子上還有一個氨基，故稱a氨基酸組成蛋白質的氨基酸共有二十餘種，根據側鏈R的結構和性質分為以下幾類：
①脂肪族類——甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸。
②含羥基類——絲氨酸和蘇氨酸。
③含硫類——半胱氨酸、胱氨酸和蛋氨酸。
④酸性氨基酸和酰胺類——天冬氨酸、穀氨酸、天冬酰胺和穀胺酰胺。
⑤堿性氨基酸類——精氨酸、賴氨酸和組氨酸。
⑥芳香族氨基酸——苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。
⑦亞氨基酸——脯氨酸和羥脯氨酸。
二、蛋白質的分子結構
1．肽鍵與肽
兩分子氨基酸可借一分子所含的氨基與另一分子所含的羧基脫水縮合成為最簡單的肽，即二肽。在這兩個氨基酸之間新產生的酰胺鍵稱為肽鍵。許多氨基酸可連成多肽，通常將分子量在10000以上的稱為蛋白質，以下的稱為多肽。
2．一級結構
各種氨基酸在多肽鏈上按一定順序的排列稱為蛋白質的一級結構，肽鍵是其基本結構鍵，有些尚含有二硫鍵，由兩個半胱氨酸巰基脫氫氧化而生成。
蛋白質分子的一級結構是其生物學活性及特異空間結構的基礎。各種蛋白質之間的差別是由其氨基酸組成、氨基酸數目以及氨基酸在蛋白質多肽鏈中的排列順序決定的。即蛋白質分子中氨基酸的排列順序決定其空間結構。
3．二級結構——a螺旋
蛋白質分子的二級結構是指多肽鏈骨架中原子的局部空間排列，並不涉及側鏈的構象。在所有已測定的蛋白質中均有二級結構的存在，主要形式包括：a螺旋、β折疊和β轉角等。
(1)a螺旋
多肽鏈主鏈圍繞中心軸一圈一圈有規律的螺旋式上升，每隔3．6個氨基酸殘基螺旋上升一圈，每個氨基酸殘基向上平移0．15nm，故螺距為0．54nm。每個氨基酸的殘基的亞氨基上的氫與第四個氨基酸殘基羰基上的氧形成氫鍵。氫鍵的方向與螺旋長軸基本平行。組成人體蛋白質的氨基酸都是k氨基酸，故形成右手螺旋。
(2)β折疊
多肽鏈充分伸展，各肽鍵平麵之間折疊成鋸齒狀結構，側鏈R基團交錯位於鋸齒狀結構的上下方。兩條以上肽鏈或一條肽鏈內若幹肽段平行排列，它們之間靠鏈間肽鍵羰基氧與亞氨基氫形成的氫鍵維係。氫鍵的方向與折疊的長軸垂直。若兩條肽鏈走向相同稱順平行折疊，若兩條肽鏈方向相反則稱反平行折疊，反平行折疊較順平行折疊更加穩定。
(3)β轉角
在球狀蛋白質分子中，肽鏈主鏈常常會出現l800回折，回折部分稱口轉角。
(4)超二級結構
在多肽鏈內順序上相互鄰近的二級結構常常在空間折疊中靠近，彼此相互作用，形成規則的二級結構聚集體，稱超二級結構，有三種基本形式：a螺旋組合，β折疊組合和a螺旋β折疊組合。