一、蛋白质的分子组成
1.蛋白质分子的元素组成 主要有碳、氢、氧、氮;大多数蛋白质含有硫;有些蛋白质还含有磷或金属元素铁、铜、锰、锌等;个别蛋白质含有碘。元素组成的特点:各种蛋白质的含氮量很接近,平均为16%即1g氮相当于6.25g蛋白质。蛋白质是体内的主要含氮物,测定生物样品中含氮量可推算出蛋白质的大致含量。
2.蛋白质的基本组成单位 氨基酸是蛋白质基本组成单位,组成人体蛋白质的天然氨基酸有20种。其化学结构具有共同的特点,均为α-氨基酸(CNH2HCOOHR);不同的氨基酸的侧链(R)各异。除甘氨酸外,其余氨基酸的α-碳原子均不对称,故有L型或D型之分。组成天然蛋白质的氨基酸除甘氨酸以外,都是L-α-氨基酸。
二、蛋白质的分子结构
1.肽键与肽 一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合所形成的酰胺键称为肽键。氨基酸之间靠肽键相连接。氨基酸通过肽键连接形成的化合物称为肽。两分子氨基酸缩合而成的肽称二肽,三分子氨基酸缩合成三肽,以此类推。将10个以上氨基酸通过肽键相连形成的肽称多肽,又称多肽链。
2.蛋白质的一级结构 蛋白质分子中氨基酸排列顺序称为蛋白质的一级结构,是蛋白质基本结构。维持一级结构的主要化学键是肽键。一级结构是其生物活性及空间结构的基础。
3.蛋白质的二级结构 指蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构,也是多肽链主链骨架由于折叠、盘曲而形成的空间结构。主要形式是α-螺旋、β-折叠。α-螺旋指肽链主链围绕中心轴有规律地螺旋式上升。螺旋走向是顺时针方向,为右手螺旋;每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈,螺距为0.54nm;肽键中全部-NH都和-CO形成氢键,使α-螺旋结构牢固。
4.蛋白质的三级和四级结构 三级结构指在二级结构基础上,多肽链进一步折叠、盘曲,主链、侧链都包括在内形成的空间结构。只有一条肽链的蛋白质,须具备三级结构才有生物学功能。四级结构指蛋白质分子各亚基之间的空间排布及相互接触作用,维系其结构主要化学键是疏水键。
三、蛋白质的理化性质
1.等电点(pI)蛋白质所带正负电荷数相等时溶液的pH称该蛋白质的等电点。血浆中各蛋白质的等电点都<7.4,而血浆的pH为7.4,故在血浆中以阴离子形式存在。
2.沉淀 蛋白质肽链相互缠绕聚集,自溶液中析出的现象称为沉淀。沉淀的原理:破坏蛋白质胶体溶液的两个稳定因素——颗粒表面的电荷和水化膜,可使蛋白质沉淀。常用方法:①盐析,蛋白质溶液中加入高浓度中性盐破坏蛋白质胶体稳定性,使蛋白质从溶液中沉淀出来,称为盐析。一般用盐析法分离的蛋白质不变性,再经透析除去盐分,可得到纯净、保持原活性的蛋白质。②有机溶剂,可与水混溶的有机溶剂如乙醇、丙酮等,能破坏蛋白质颗粒的水化膜,使蛋白质析出沉淀。③重金属盐,当溶液pH大于等电点,蛋白质电离成负离子,可与重金属离子如Cu2+、Hg2+、Pb2+、Ag+等结合成不溶性蛋白盐沉淀。
3.变性 某些理化因素作用下,蛋白质特定空间结构破坏,引起理化性质发生改变、生物学活性丧失的现象称为蛋白质的变性。①蛋白质变性的因素:物理、化学因素。②蛋白质变性的特点:生物学活性丧失;溶解度显著降低;黏度增加;易被蛋白酶水解;结晶能力消失。③蛋白质变性的临床应用:消毒灭菌;保存酶制剂、疫苗、免疫血清等。
历年考点串讲
蛋白质的化学历年必考,近9年考试的频率约11次。
其中,蛋白质的基本组成单位、一级和二级结构、理化性质是考试的重点,应熟练掌握。
常考的细节如下。
1.组成人体蛋白质多肽链的基本单位是L-α-氨基酸。
2.无L型或D型之分的氨基酸是甘氨酸。
3.非极性脂肪族氨基酸、极性中性氨基酸、芳香族氨基酸、酸性氨基酸、碱性氨基酸的组成。
4.蛋白质的结构:一级结构、二级结构特点,特别是α-螺旋的特点。
5.维持一级结构的主要化学键是肽键。
6.变性蛋白质的主要特点是生物学活性丧失。
7.蛋白质的等电点是指蛋白质以兼性离子状态存在时溶液的pH。
8.以醋酸纤维素薄膜作支持物进行血清蛋白质电泳的缓冲液常用pH为8.6。
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