第三章 蛋 白 质 化 学

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、％，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×6.2565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

6、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

7、、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

8、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。从蛋白质水解产物中分离出来的常见的20种氨基酸除脯氨酸外，其余19种氨基酸在结构上的共同特点是与羧基相邻的a-碳原子上都有一个氨基，因而称为a-氨基酸。结构通式如下：65从结构上看，除甘氨酸外，