文档介绍：第二章蛋白质化学
第一节蛋白质概述
一、蛋白质的功能
蛋白质是生物体内最重要的物质之一,英文名称叫做Protein,是“最原初的”、“第一重要的”意思,不论是动物、植物,还是简单的细菌、病毒等都有蛋白质存在。它是细胞原生质的主要成分,与核酸一起共同构成了生命的物质基础。蛋白质的重要性很早就被认识,1838年,当G. J. Mulder提出蛋白质这个名词时,他就明确指出:在植物和动物中存在这样一种物质,毫不怀疑它是生物体中已知的最重要的物质,如果没有它,在我们这个星球上生命则是不可能存在的。因此,蛋白质有着极其重要的生物学意义。
1生物催化功能: 蛋白质的一个最重要的生物学功能是作为有机体新陈代谢的催化剂——酶。几乎所有的酶都是蛋白质。生物体内的各种化学反应几乎都是在相应的酶参与下进行的。
2结构蛋白: 蛋白质另一个主要的生物学功能是作为有机体的结构成分。在高等动物里,胶原纤维是主要的细胞外结构蛋白,参与结缔组织和骨骼作为身体的支架。细胞里的片层结构,如细胞膜、线粒体、叶绿体和内质网等都是由不溶性蛋白质与脂质组成的。
3 运输功能。脊椎动物的血红蛋白和无脊椎动物中的血蓝蛋白,某些色素蛋白如细胞色素c等起传递电子的作用。
4 收缩功能:某些蛋白质与生物的运动有关,如肌球蛋白(myosin)和肌动蛋白(actin)是肌肉收缩系统的必要成分。细菌的鞭毛或纤毛蛋白也能产生类似的活动。近年来发现,在非肌肉的运动系统中普遍存在着运动蛋白。
有些蛋白质具有贮藏氨基酸的功能,作为有机体及其胚胎或幼体生长发育的原料,如蛋类中的卵清蛋白(ovalbumin)、乳类中的酪蛋白(casein)、小麦种子中的麦醇溶蛋白等。
5 还有一些蛋白质具有激素的功能,对生物体内的新陈代谢起调节作用。如胰岛素参与血糖的调节,能降低血液中葡萄糖的含量。
6免疫保护功能: 生物体防御体系中的抗体(antibody)也是蛋白质。它能识别病毒、细菌以及其它机体的细胞,并与之相结合而排除外来物质对有机体的干扰,起到保护机体的作用。
近代分子生物学的研究还表明,蛋白质在遗传信息的控制、细胞膜的通透性,以及高等动物的记忆、识别机构等方面都起到重要作用。
二、蛋白质的元素组成
蛋白质是含氮的有机化合物,其含氮量占生物组织中一切含氮物质的绝大部分。氮元素是蛋白质区别于糖和脂肪的特征性元素,根据对大多数蛋白质的氮元素分析,其氮元素的含量都相当接近,一般在15%~17%,平均为16%,即100g蛋白质中含有16g氮。这是凯氏(Kjedahl)定氮法测定蛋白质含量的计算基础。
蛋白质含量=蛋白氮×6 .25
式中:6 .25—16%的倒数,每测定1g氮相当于6 .25g的蛋白质。
蛋白质除含有氮元素外,含有下述几种主要元素:C:50%; H:7%;O:23% ;S:0%~3%。有些蛋白质含有少量的磷,还有些蛋白质含有微量的金属元素,例如铁、铜、锰、锌等。
三、蛋白质的分类
蛋白质可以按不同的方法分类。作为分类的依据主要有:分子的形状或空间构象;分子的溶解性;分子的组成情况;功能。
1组成成分:单纯蛋白质-单纯蛋白不含有非蛋白质部分。这类蛋白质水解后的最终产物只有氨基酸。单纯蛋白质按其溶解性质的不同可分为白蛋白(或清蛋白)、球蛋白、谷蛋白、醇溶蛋白、精蛋白、组蛋白以及硬蛋白等。
结合蛋白质-结合蛋白是指由单纯蛋白和非蛋白成分结合而成的蛋白质,包括核蛋白、色蛋白、磷蛋白、糖蛋白等。
2按照分子的形状或空间构象:可将蛋白质分为纤维状蛋白和球状蛋白两大类。
纤维状蛋白分子很不对称,形状类似纤维。有的纤维状蛋白能溶于水,如肌肉的结构蛋白和血纤维蛋白原;有的纤维状蛋白不溶于水,如角蛋白、丝心蛋白以及胶原蛋白等。
球状蛋白质分子的形状接近球形,空间构象比纤维状蛋白复杂。球状蛋白质的溶解性较好,能结晶,生物体内的蛋白质大多数属于这一类。
3按照蛋白质的功能,则可划分为酶蛋白、结合蛋白、运输蛋白、受体蛋白、调节蛋白、防御蛋白、贮存蛋白、毒蛋白等。
上述蛋白质的分类并不是绝对的,彼此间是有联系的。例如,组蛋白属于单纯蛋白,若它和DNA结合在一起时,则把它们合称为核蛋白,就属于结合蛋白类。
第二节氨基酸
蛋白质是一类含氮的生物大分子,结构复杂,功能多样。经酸、碱或蛋白酶处理,使蛋白质彻底水解可以得到各种氨基酸。现在已证明氨基酸是蛋白质的基本组成单位,组成蛋白质的氨基酸共有20种。组成蛋白质的氨基酸称为蛋白质氨基酸。
目前从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种,除去组成蛋白质的20种氨基酸外,其余氨基酸被称为非蛋白质氨基酸。
一、蛋白质氨基酸的一般结构特点及其分类
氨基酸是含有氨基及羧基的有机化合物。从蛋白质