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1、蛋白质是构成生物体的基本物质。酶是蛋白质 简单蛋白质（homoproteins） 在细胞中未经酶催化改性的蛋白质。仅含有氨基酸。 结合蛋白质（conjugated proteins）或杂蛋白质（heteroproteins） 经过酶催化改性的或与非蛋 白质组分复合的蛋白质。含有氨基酸和其它非蛋白质化合物。 辅基（prosthetic proteins） 结合蛋白中的非蛋白质组分。 球蛋白（Globular proteins）以球状或椭圆状存在的蛋白质，由多肽链自身折叠而成； 纤维状蛋白（Fibrous proteins） 棒状分子，含有相互缠绕的线状多肽链 大多数酶是球状蛋白，而纤维状蛋白总是
2、起着结构蛋白的作用。 蛋白质的生物功能：酶、结构蛋白、收缩蛋白（肌球蛋白、肌动蛋白、微管蛋白） 、激素（胰 岛素、生长激素） 、传递蛋白（血清蛋白、铁传递蛋白、血红蛋白） 、抗体（免疫球蛋白） 、储 藏蛋白（蛋清蛋白、种子蛋白） 、保护蛋白（毒素和过敏素） 。 食品蛋白质：易于消化、无毒、富有营养、显示功能特性、来源丰富 各种蛋白质的含氮量很接近，其平均值为 16%。 组成蛋白质的氨基酸除了脯氨酸和羟脯氨酸外都是 氨基酸。都是 L-型的 -氨基酸 中性氨基酸（一氨基,一羧基） Gly（甘）,Ala（丙）,VAL（缬）, LEU（亮）, ILE（异亮） 酸性氨基酸（一氨基，二羧基）ASP（天冬）
3、 ，GLU（谷） 碱性氨基酸（二氨基，一羧基）ARG（精） ，LYS（赖） 含羟氨基酸（一氨基，一羧基，一羟基）SER（丝） ，THR（苏） 含硫氨基酸（一氨基，一羧基，一巯基）CYS（ 半胱氨酸） ，MET（蛋） 含环氨基酸（一氨基，一羧基，一环）PHE（苯丙）,TRP（色）, HIS（组）,PRO（脯）, TYR 非极性氨基酸或疏水性氨基酸。含有脂肪族（Ala、Ile、Leu、Met、Pro 和 Val）和芳香族侧链 的氨基酸(Phe，Trp)是疏水的。 在 pH7 时(生理条件下)带正电荷的极性氨基酸（碱性氨基酸） ，如 LYS，ARG，HIS。 在 pH7 时(生理条件下)带负电荷的极
4、性氨基酸（酸性氨基酸） ， 如 ASP，GLU。 碱性和酸性氨基酸具有很强的亲水性。 人体必需氨基酸有 LYS，PHE, VAL, MET, TRP, LEU, ILE 及 THR 八种，此外，HIS 对于婴儿 的营养也是必需的。 除甘氨酸外都具有旋光性。 在植物或动物组织的蛋白质水解物中，仅发现型异构体。 ILE 和 THR 的 -碳原子也是不对称的，因此他们都有 4 个对映体。 在中性 pH 范围，-氨基和羧基都处在离子化状态，此时是偶极离子或两性离子。两性电解 质。 偶极离子以电中性状态存在时的 pH 被称为等电点（pI） 。 蛋白质等离子点:在没有其他盐类存在(纯水)时,蛋白质中质子供
5、体解离出的质子数与质子受体 结合的质子数相等时的 pH,也即蛋白质在纯水中的等离子点为等电点。 蛋白质在水中的溶解度主要取决于氨基酸组分侧链上极性（带电或不带电）和非极性（疏水） 基团的分布。 1 摩尔氨基酸从乙醇转移到水溶液的自由能变化可表示氨基酸的疏水性。 具有大的正的 Gt 的 AA 侧链疏水性强优先选择处在有机相倾向于配置在蛋白质 分子的内部 具有负的 Gt 的 AA 侧链亲水性的配置在蛋白质分子的表面 存在于游离氨基酸和蛋白质分子中的反应基团：氨基、羧基、巯基、酚羟基、羟基、硫醚基 （Met） 、咪唑基和胍基 1 摩尔的氨基酸，产生 1 摩尔的氨、醛、CO2 和二氢化茚亭。释放出的氨
6、随即与 1 摩尔茚三酮 和 1 摩尔二氢化茚亭反应生成一种被称为 Ruhemanns 紫的紫色物质，后者在 570 nm 显示最 高吸收。 脯氨酸和羟基脯氨酸产生一种黄色物质，它在 440 nm 显示最高吸收。 当存在 2-巯基乙醇时氨基酸与邻-苯二甲醛反应（1，2-苯二甲醛）反应生成高荧光的衍生物， 它在 380 nm 激发时在 450 nm 具有最高荧光发射。 含有伯胺的氨基酸、肽和蛋白质与荧光胺反应成高荧光的衍生物，它在 390 nm 激发时，在 475 nm 具有最高荧光发射。此法能被用于定量氨基酸以及蛋白质和肽。 一级结构，是指蛋白质的构成单位氨基酸通过共价键即肽键连结而形成的线性序
7、列。一级结构 决定着蛋白质分子的形状。CO 键仅有 60%的双键性质而 CN 键亦有 40%的双键性质. 几乎所有的蛋白质肽键都以反式构型存在，在热力学上反式比顺式稳定。 蛋白质的二级结构：多肽链的某些部分的氨基酸残基周期性的（有规则的）空间排列，即沿着 肽链轴所采取的特有的空间结构。 在蛋白质分子中仅存在三种螺旋结构，即 -螺旋、310-螺旋和 -螺旋-螺旋，每圈包含 3.6 个 AA 残基。每一个 AA 转角为 100。侧链按垂直于螺旋的轴的方向定向。氢键平行于螺旋轴而定向。氢键的 N、H 和 O 原子几乎处在一条直线上。-螺旋能以右手和左手螺旋两种方式存在，右手螺旋较稳定。天然蛋白质中只
8、存在右手 -螺 旋。 聚脯氨酸 I。左手螺旋，每圈 3.3AA 残基，肽键为顺式结构。聚脯氨酸 II，左手螺旋，每圈 3AA 残基，肽键为反式结构。聚脯氨酸 II 比聚脯氨酸 I 更稳定。 反平行 -折叠片结构比平行 -折叠片结构更为稳定 三级结构的形成包括在蛋白质中各种不同的基团之间相互作用（疏水、静电和范德华尔）和氢 键的优化，使得蛋白质分子的自由能尽可能地降至最低。 在三级结构形成过程中最重要的几何排列是大多数的疏水性氨基酸残基重新配置在蛋白质结构 的内部和大多数亲水性尤其是带电荷的氨基酸残基重新配置在蛋白质水界面，同时伴随着 自由能的减少。 蛋白质的四级结构 ：蛋白质亚基非共价结合的结
9、果 稳定四级结构的键或力除了二硫键外和稳定三级结构的是相同的。 影响蛋白质折叠的作用力包括两类：（a）蛋白质分子固有的作用力所形成的分子内相互作用。 范德华相互作用（Van der Waals interaction）和空间相互作用（steric interaction） （b）受周围 溶剂影响的分子内相互作用。氢键、静电相互作用和疏水相互作用。 稳定蛋白质结构的作用力空间相互作用；范德华相互作用；静电相互作用；氢键；疏水相 互作用；二硫交联；金属离子 蛋白质分子净电荷为 0 时的 pH 被定义为蛋白质的等电点（pI） 。 等离子点是指不存在电解质时蛋白质溶液的 pH 在水溶液中水结构诱导的非
10、极性基团之间的相互作用被称为疏水相互作用 蛋白质的稳定性 使蛋白质分子能达到和保持它们的天然构象的一种状态，但这并不排除生理 功能所必需的构象的调整。蛋白质是高度柔性的。 外界因素的作用使构成空间结构的氢键等副键遭受破坏，导致蛋白质的二级，三级和四级结构 的变化，天然蛋白质的空间构型则解体，有秩序的螺旋型，球状构型变为无秩序的伸展肽链， 使天然蛋白质的理化性质改变并失去原来的生理活性，这种作用称为蛋白质的变性作用。 在某些情况下，变性过程是可逆的可逆变性一般只涉及蛋白质分子的三级和四级结构变化，不可逆变性能使二级结构也发生变化。二硫键起着稳定蛋白质构象的作用，那么它的断裂往往导致不可逆的变性。
11、 蛋白质变性后其物理化学性质变化表现为：（1）因疏水性基团的暴露而导致溶解度的下降 （2）结合水能力的改变（3）失去生物活力（酶活力或免疫活力） （4）对蛋白酶的敏感性（肽 键暴露） （5）蛋白质固有粘度增加（6）没有结晶能力 可以认为球状蛋白质能以天然或变性状态存在，而以中间状态存在是不可能，这就是所谓的 “两状态转变”模型。 引起蛋白质变性的因素 （1）物理因素 最常见的变性现象，热变性。热变性所需温度与蛋白质本质、纯度和 pH 值有关。 蛋白质受热变性的机理在较高温度下，保持蛋白质空间构象的那些副键断裂，破坏了肽链 的特定排列，原来在分子内部的一些非极性基团暴露到了分子的表面，因而降低了
12、蛋白质的溶 解度，促进了蛋白质分子之间相互结合而凝集，形成不可逆的凝胶而凝固。 氢键、静电和范德华尔相互作用具有放热的性质。它们在高温下去稳定而在低温下稳定。 疏水相互作用是吸热的。它们在高温下稳定，而在低温下去稳定。然而，疏水相互作用的稳定 性也不会随温度的提高而无限制地增强疏水相互作用的强度在 60-70时达到最高。 蛋白质的分子中极性相互作用超过非极性相互作用，蛋白质在冻结温度和低于冻结温度时比较 高温度时更稳定。 蛋白质的稳定主要依靠疏水相互作用时，蛋白质在室温时比在冻结温度时更稳定。 含有较高比例的疏水性氨基酸残基（尤其是 Val、Ile、Leu 和 Phe）的蛋白质比亲水性较强的 蛋白质一般更为稳定。 蛋白质的平均疏水性和热变性温度之间的正相关只是一个近似，二硫键、盐桥等对蛋白质的稳 定性也有贡献
