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1、 第二节 生命活动的主要承担者蛋白质 一、氨基酸及其种类 1.组成元素： 等(有的氨基酸 R 基中还含有 S、Fe 等元素)。 氨基酸中只有甲硫氨酸等少数种类含 S，但 S 是构成蛋白质的特征元素。 _含铁 2.结构通式 3.种类 (1) 组成生物体蛋白质的氨基酸约有 种。 各种氨基酸的区别在于 的不同。 (2)根据能否在人体内合成可分为 和 两类。 必需氨基酸：不能在人体细胞内合成，必须从外界环境中直接摄取的氨基酸，共 8 种(婴儿 9 种)。 非必需氨基酸：在人体细胞内能够合成的氨基酸，共 12 种 4.结构特点及分析 (1)分 析 氨基酸分子中-NH2、COOH 各有一个，因为 中可能有
2、NH2，COOH 举 例 R 基含COOH: R 基含NH2: (2)分 析 要有一个NH2 和一个COOH连在同一个 上，否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸 反例：H2NCH2CH2CH2COOH 非生物体内氨基酸 每一个氨基酸都有一个NH2 和一个COOH 连在同一个碳原子上，但并非所有的NH2 和COOH 都连在同一个碳原子上。生物体内组成蛋白质的氨基酸都是氨基酸，即NH2 和COOH 都连在碳上。此外，自然界中还有氨基酸等，但它们不参与蛋白质组成。 二、蛋白质的结构及其多样性 1.结合方式：脱水缩合 (1)过程：一个氨基酸分子的 和另一个氨基酸分子的 相连接，同时脱去 。 肽键：连接两个
3、氨基酸分子的化学键，可表示为 (1)脱水缩合产生的 H2O 中的 H 来自于 ， 而氧则只来自于 。 (2)一条肽链上至少有一个游离 的和一个游离的 ， 并分别位于肽链的两端。 (3)R 基中的NH2 或COOH不参于肽链的形成，故多余 的NH2 或COOH 位于 中。 2蛋白质的分子结构 (1)形成： 硫氨酸等少数种类含但是构成蛋白质的特征元素含铁结构通式种类组成生物体蛋白质的氨基酸约有种各种氨基酸的区别在于的不同根据能否在人体内合成可分为和两类必需氨基酸不能在人体细胞内合成必须从外界环境中直接摄取的各有一个因为中可能有基含分析要有一个和一个连在同一个上否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸反例非
4、生物体内氨基酸每一个氨基酸都有一个和一个连在同一个碳原子上但并非所有的和都连在同一个碳原子上生物体内组成蛋白质样性结合方式脱水缩合过程一个氨基酸分子的和另一个氨基酸分子的相连接同时脱去肽键连接两个氨基酸分子的化学键可表示为脱水缩合产生的中的来自于而氧则只来自于一条肽链上至少有一个游离的和一个游离的并分别位于肽链 (2)蛋白质与多肽的关系： 每个蛋白质分子可以由 1 条 组成，也可由几条 通过一定的化学键（肯定不是肽键）连接而成。 但多肽只有折叠成特定的 进而构成蛋白质时，才能执行特定的生理功能。 (3)蛋白质与多肽的比较 蛋白质 多肽 空间结构 多样性原因 个方面 只有 个方面，无 差异 生物
5、活性 具有 通常无 联系 每个蛋白质分子可以由 1 条肽链组成，也可由几条肽链通过一定的化学键(如“ 二硫键”) 连接而成 提醒 翻译的直接产物多肽，不叫蛋白质，多肽必须在细胞质基质或内质网和高尔基体上再加工后，形成一定的空间结构才叫蛋白质 蛋白质与肽链的本质区别 ：是否具有空间结构 3.蛋白质分子多样性的原因 (1)氨基酸 不同 成百上千 千变万化 (2)多肽链的盘曲、折叠方式及其形成的 。 氨基酸的 不同，构成的肽链 不同 多肽(肽链) 蛋白质 氨基酸 脱水缩合 盘曲、折叠 核糖体 内质网、高尔基体 硫氨酸等少数种类含但是构成蛋白质的特征元素含铁结构通式种类组成生物体蛋白质的氨基酸约有种各
6、种氨基酸的区别在于的不同根据能否在人体内合成可分为和两类必需氨基酸不能在人体细胞内合成必须从外界环境中直接摄取的各有一个因为中可能有基含分析要有一个和一个连在同一个上否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸反例非生物体内氨基酸每一个氨基酸都有一个和一个连在同一个碳原子上但并非所有的和都连在同一个碳原子上生物体内组成蛋白质样性结合方式脱水缩合过程一个氨基酸分子的和另一个氨基酸分子的相连接同时脱去肽键连接两个氨基酸分子的化学键可表示为脱水缩合产生的中的来自于而氧则只来自于一条肽链上至少有一个游离的和一个游离的并分别位于肽链 氨基酸的 不同，构成的肽链 不同 氨基酸的 不同， 构成的 肽链不同 肽链的 不同
7、，构 成的蛋白质不同 三、蛋白质的功能 蛋白质是生命活动的承担者，其主要功能见下表： 功能 实例 结构蛋白 羽毛、肌肉、头发、蛛丝 绝大多数酶 载体、血红蛋白 信息传递和调节 等蛋白类激素 免疫作用 教材中常见蛋白质 （1）大部分酶：如蛋白酶、肽酶、脂肪酶等 （2）部分激素：如胰岛素、生长激素（3）载体蛋白（4）抗体（抗毒素 凝集素） （5）部分抗原 ：如决定病毒抗原特异性的衣壳。 （6）神经递质的受体 （7）朊病毒：成分为蛋白质，可导致疯牛病等 （8）糖被：位于细胞膜外表面，由蛋白质和多糖组成（9）血红蛋白 （10）干扰素（11）胶原蛋白和弹性蛋白：动物细胞间质的主要成分。 （12）含有蛋白
8、质的实验材料：黄豆研磨液、蛋清等。 功能多样性与结构多样性的关系 硫氨酸等少数种类含但是构成蛋白质的特征元素含铁结构通式种类组成生物体蛋白质的氨基酸约有种各种氨基酸的区别在于的不同根据能否在人体内合成可分为和两类必需氨基酸不能在人体细胞内合成必须从外界环境中直接摄取的各有一个因为中可能有基含分析要有一个和一个连在同一个上否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸反例非生物体内氨基酸每一个氨基酸都有一个和一个连在同一个碳原子上但并非所有的和都连在同一个碳原子上生物体内组成蛋白质样性结合方式脱水缩合过程一个氨基酸分子的和另一个氨基酸分子的相连接同时脱去肽键连接两个氨基酸分子的化学键可表示为脱水缩合产生的中的
9、来自于而氧则只来自于一条肽链上至少有一个游离的和一个游离的并分别位于肽链 蛋白质多样性与生物多样性的关系 蛋白质的变性（一般不可逆） 蛋白质在重金属盐（汞盐，银盐，铜盐） 、酸、碱、乙醇等存在下或加热至 70-1000C或在 X 射线、紫外线的作用下其空间结构发生改变和破坏，从而失去生物活性。 蛋白质的盐析（不破坏生物活性，可逆） 中性盐对蛋白质的溶解度有显著影响，一般在低盐浓度下随着盐浓度升高，蛋白质的溶解度增加，此称盐溶；当盐浓度继续升高时，蛋白质的溶解度不同程度下降并先后析出，这种现象称盐析。由于各种蛋白质分子颗粒大小、亲水程度不同，故盐析所需的盐浓度也不一样，因此调节混合蛋白质溶液中的
10、中性盐浓度可使各种蛋白质分段沉淀。 常用的中性盐有硫酸铵、硫酸钠、氯化钠等。 四、相关计算 1.假设氨基酸的平均相对分子质量为 a，由 n 个氨基酸分别形成 1 条肽链或 m 条肽链： 形成 肽链数 形成肽 键数 脱去水 分子数 氨基数目 羧 基 数目 多肽相对分子质量 硫氨酸等少数种类含但是构成蛋白质的特征元素含铁结构通式种类组成生物体蛋白质的氨基酸约有种各种氨基酸的区别在于的不同根据能否在人体内合成可分为和两类必需氨基酸不能在人体细胞内合成必须从外界环境中直接摄取的各有一个因为中可能有基含分析要有一个和一个连在同一个上否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸反例非生物体内氨基酸每一个氨基酸都有一个
11、和一个连在同一个碳原子上但并非所有的和都连在同一个碳原子上生物体内组成蛋白质样性结合方式脱水缩合过程一个氨基酸分子的和另一个氨基酸分子的相连接同时脱去肽键连接两个氨基酸分子的化学键可表示为脱水缩合产生的中的来自于而氧则只来自于一条肽链上至少有一个游离的和一个游离的并分别位于肽链 1 n1 n1 至少 1 个 至少 1 个 na 18(n1) m nm nm 至少 m 个 至 少m个 na 18(nm) (1)若 n 个氨基酸形成一环状多肽，则： 肽键数脱去水分子数氨基酸数(n) (2)在多肽相对分子质量计算时，还要考虑一些其他化学变 化过程，如二硫键(SS)的形成，每形成一个二硫键， 脱去 2
12、 个H，故相对分子质量减少 2。 2.氨基酸与相应 DNA 及 RNA 片段中碱基数目之间的关系 由于 mRNA 中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成 1 个氨基酸至少需要 mRNA 上的 3 个碱基和 DNA( 基因)上的 6 个碱基。 3氨基酸的排列与多肽的种类计算 假若有 A、B、C 三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为如下两种情况： A、B、C 三种氨基酸，每种氨基酸数目无限的情况下，可形成肽类化合物的种类： 形成三肽的种类： (3327 种) 形成二肽的种类： (329 种) A、 B、 C 三种氨基酸， 且每种氨基酸只有一个的情况下， 形成肽类化合物的种类： 形成
13、三肽的种类： (3216 种) 形成二肽的种类： (326 种) 蛋白质计算的有关公式 1 至少氨基和羧基的数目=肽链数 肽键数=氨基酸数肽链数 肽键数=脱去水分子数目 蛋白质的相对分子量=氨基酸数目 氨基酸平均分子量18 水的分子量 硫氨酸等少数种类含但是构成蛋白质的特征元素含铁结构通式种类组成生物体蛋白质的氨基酸约有种各种氨基酸的区别在于的不同根据能否在人体内合成可分为和两类必需氨基酸不能在人体细胞内合成必须从外界环境中直接摄取的各有一个因为中可能有基含分析要有一个和一个连在同一个上否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸反例非生物体内氨基酸每一个氨基酸都有一个和一个连在同一个碳原子上但并非所有的
14、和都连在同一个碳原子上生物体内组成蛋白质样性结合方式脱水缩合过程一个氨基酸分子的和另一个氨基酸分子的相连接同时脱去肽键连接两个氨基酸分子的化学键可表示为脱水缩合产生的中的来自于而氧则只来自于一条肽链上至少有一个游离的和一个游离的并分别位于肽链 硫氨酸等少数种类含但是构成蛋白质的特征元素含铁结构通式种类组成生物体蛋白质的氨基酸约有种各种氨基酸的区别在于的不同根据能否在人体内合成可分为和两类必需氨基酸不能在人体细胞内合成必须从外界环境中直接摄取的各有一个因为中可能有基含分析要有一个和一个连在同一个上否则不是构成生物体蛋白质的氨基酸反例非生物体内氨基酸每一个氨基酸都有一个和一个连在同一个碳原子上但并非所有的和都连在同一个碳原子上生物体内组成蛋白质样性结合方式脱水缩合过程一个氨基酸分子的和另一个氨基酸分子的相连接同时脱去肽键连接两个氨基酸分子的化学键可表示为脱水缩合产生的中的来自于而氧则只来自于一条肽链上至少有一个游离的和一个游离的并分别位于肽链
