第一章 生物化学
第一节 蛋白质结构与功能
一、氨基酸与多肽
（一）氨基酸的结构和分类（★★★）
组成人体蛋白质的氨基酸有20种，根据其侧链的结构和理化性质可分为以下几种：
1.非极性、疏水性氨基酸：甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸
2.极性、中性氨基酸：苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸、色氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸、天冬酰胺酸、谷氨酰胺酸
3.酸性氨基酸：天冬酰胺、谷酰胺
4.碱性氨基酸：赖氨酸、精氨酸、组氨酸
5.芳香族氨基酸：酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸
6.支链氨基酸：缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸
7.一碳单位：丝氨酸、色氨酸、组氨酸、甘氨酸
8.含硫氨基酸：半胱氨酸、胱氨酸、蛋氨酸
9.生酮氨基酸：亮氨酸、赖氨酸
10.生酮兼生糖氨基酸：异亮氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、苏氨酸
11.必须氨基酸：缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸。苏氨酸、赖氨酸
【巧妙记忆】算古田（酸、谷氨酸、天冬氨酸），捡来敬祖（碱、赖、精、组氨酸），芳香老本色（芳香、酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸），只写一两（支、缬、异亮、亮），谈四色足感（碳、丝、色、组、甘），六班光蛋（硫、半胱、胱、蛋），铜梁来（酮、亮、赖），一本老色素（异亮、苯丙、酪、色、苏），写一两本单色书。
（二）肽键与肽链（★★）
1.肽键的概念：氨基酸分子之间通过去水缩合形成肽链，在相邻两个氨基酸之间新生的酰胺键称为肽键。
2.肽的概念：氨基酸通过肽键相连组成肽。
3.寡肽的概念：由10个以上内氨基酸相连组成的肽称为寡肽。
4.多肽的概念：由10个以上氨基酸相连组成的肽称为多肽。
5.蛋白质：蛋白质是由许多氨基酸组成的多肽链。习惯上，蛋白质通常含有50个氨基酸以上，多肽则为50个氨基酸以下。
6.肽链：有方向性自N→C，链内的氨基酸叫残基。
二、蛋白质的结构
蛋白质分子结构分成一级、二级、三级和四级结构，后三者称高级结构。并非所有蛋白质都有四级结构，由一条肽链组成的蛋白质只有一、二、三级结构，由两条或两条以上的多肽链组成的蛋白质才有四级结构。
（一）蛋白质一级结构（★★★）
蛋白质的一级结构是指氨基酸在肽中的排列顺序为蛋白质一级结构，以肽键连接。蛋白质分子的一级结构是其特异空间结构及生物学活性的基础。
（二）蛋白质二级结构（★★★）
α螺旋结构特征：
1.多肽链主链围绕中心轴旋转，每隔3.6个氨基酸残基上升一个螺距；
2.氢键维持α螺旋结构的稳定；
3.右手螺旋。
（三）蛋白质三级结构（★★★）
三级结构是指一条多肽链中所有原子在三维空间的整体排布为三级结构。主要通过非共价键如离子键、疏水键、盐键、二硫键、氢键。范德华力维系。
（四）蛋白质四级结构（★★★）
四级结构是由二条肽链以上多肽主链构成，每条肽链具有独立的三级结构，每条肽链称为一个亚基，各亚基间以非共价键维系，称四级结构。单独亚基无生物学活性，通常各亚基之间以疏水键，范德华力、氢键、离子键维系。
三、蛋白质结构和功能的关系
（一）蛋白质一级结构与功能的关系
1.一级结构是空间构象的基础。空间构象遭破坏的核糖核酸酶只要其一级结构(氨基酸序列)未被破坏，就可能恢复到原来的三级结构，功能依然存在。
2.一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能
蛋白质同源性是指由同一基因进化而来的一类蛋白质。一级结构相似的多肤或蛋白质，其空间构象和功能也相似。
3.氨基酷序列提供重要的生物进化信息。
4.重要蛋白质的氨基酸序列改变可引起疾病
例如正常人血红蛋白β亚基的第6位氨基酸是谷氨酸，而镰刀形贫血患者的血红蛋白中，谷氨酸变成了缬氨酸，导致红细胞变形成为镰刀状而极易破碎，产生贫血。这种蛋白质分子发生变异所导致的疾病，被称之为分子病其病因为基因突变所致。
（二）蛋白质高级结构与功能的关系
1.肌红蛋白与血红蛋白结构相似
①肌红蛋白由一条多肽链和一个血红素组成。
②血红蛋白由2个α亚基和2个β亚基组成，每个亚基各结合1分子血红素。
③血红蛋白与氧的结合呈正协同效应。
2.蛋白质构象变化引起的疾病
生物体内蛋白质的合成、加工和成熟是一个复杂的过程，其中多肽链的正确折叠对其正确构象的形成和功能发挥至关重要。若蛋白质的折叠发生错误，尽管其一级结构不变，但蛋白质的构象发生改变，仍可影响其功能，严重时可导致疾病发生，有人将此类疾病称为蛋白构象疾病。有些蛋白质错折叠后相互聚集，常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀，产生毒性而致病，表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变，这类疾病包括人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨丁顿舞蹈病和疯牛病等。
四、蛋白质结构的理化性质
（一）蛋白质的变性
在某些理化因素的作用下，蛋白质的空间结构（但不包括一级结构）遭到破坏，导致蛋白质理化性质和生物学活性的改变，称为蛋白质的变性作用。
（二）氨基酸及蛋白质理化性质的鉴别（见表1-1-1）
表1-1-1氨基酸及蛋白质理化性质的鉴别
氨基酸的理化性质蛋白质的理化性质两性解离/两性电离①两端α-氨基和α-羧基在溶液中解离；②若溶液pHpI，解离成阴离子；④若pH=pI，成为兼性离子。①氨基 羧基 侧链上某些基团的解离；②若溶液pHpI，蛋白质带负电荷；④若pH=pI，蛋白质不带电荷。等电点pIpI=（pK1 pK2）/2各种蛋白质的pI不同，多接近5.0紫外吸收①色氨酸、酪氨酸最大吸收峰在280nm；②大多数蛋白质都含有色氨酸、酪氨酸，故利用该原理可测定蛋白质含量。蛋白质分子中色氨酸、酪氨酸最大吸收峰在280nm。蛋白质的A280与其浓度呈正比，故可作蛋白质的定量测定。茚三酮反应氨基酸与茚三酮水合物共加热，最终形成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm，以用此原理性氨基酸定量分析蛋白质与茚三酮水合物共加热，最终形成蓝紫色化合物，其最大吸收峰在570nm，以用此原理性氨基酸定量分析双缩脲反应无阳性。其用于检测蛋白质水解程度胶体性质无有变性沉淀凝固无有
【巧妙记忆】茚三酮反应的最大吸收峰在570nm，氨基酸或蛋白质的最大吸收峰在280nm，核酸的最大吸收峰在260nm，可按茚三酮反应、氨基酸和核酸字数来记忆，字数最多的吸收峰最大为，字数最少的最大吸收峰最小，这样可方便大家的记忆。
两性解离后的离子性质判断，可采用pI-pH来计算，若pI-pH
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