第一篇　靜態(tài)生物化學(xué)

第一章　蛋白質(zhì)化學(xué)

內(nèi)容概要與學(xué)習(xí)指導(dǎo)——蛋白質(zhì)化學(xué)

本章從蛋白質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能及分離純化等方面較全面地介紹了蛋白質(zhì)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)闡述了氨基酸、肽、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及功能之間的相互關(guān)系。

L-α-氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位，氨基酸之間通過(guò)肽鍵連接成多肽鏈。一條或幾條多肽鏈進(jìn)一步盤(pán)繞、折疊就形成了蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次分為一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、超二級(jí)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)域、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)，其中二級(jí)至四級(jí)結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱(chēng)為空間結(jié)構(gòu)，又稱(chēng)構(gòu)象。一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)層次的基礎(chǔ)，一級(jí)結(jié)構(gòu)決定高級(jí)結(jié)構(gòu)。多肽、蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)與其功能密切相關(guān)，大分子蛋白質(zhì)完成生物學(xué)功能是由構(gòu)象決定的，所以功能相似的蛋白質(zhì)具有相似的構(gòu)象。高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等理化因素會(huì)破壞蛋白質(zhì)的構(gòu)象，并導(dǎo)致生物活性喪失，稱(chēng)為變性。寡聚蛋白質(zhì)能通過(guò)變構(gòu)改變其生物學(xué)功能，稱(chēng)為變構(gòu)效應(yīng)。

除氨基酸和蛋白質(zhì)均具有兩性性質(zhì)外，氨基酸與茚三酮反應(yīng)用于氨基酸鑒定，氨基酸與PITC、DNFB等反應(yīng)用于肽鏈或蛋白質(zhì)N末端的測(cè)定；蛋白質(zhì)也因其表面電荷及水化膜而具有膠體的特性，當(dāng)環(huán)境因素破壞了蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)后，蛋白質(zhì)就會(huì)從溶液中沉淀下來(lái)，根據(jù)不同需要選用不同的方法，可以從生物材料中分離提取蛋白質(zhì)。

學(xué)習(xí)本章時(shí)應(yīng)以組成—結(jié)構(gòu)—性質(zhì)—分離—功能為主線，并注意：

① 氨基酸是一種取代的酸，因此學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)聯(lián)系有機(jī)酸的結(jié)構(gòu)；

② 各種物質(zhì)的性質(zhì)取決于結(jié)構(gòu)，學(xué)習(xí)氨基酸、蛋白質(zhì)的性質(zhì)應(yīng)與各自的結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，而且性質(zhì)是分離純化的依據(jù)；

③ 氨基酸、蛋白質(zhì)的分離提取要與實(shí)際工作中的應(yīng)用相聯(lián)系。

蛋白質(zhì)的英文名稱(chēng)為protein，源自希臘文προτο，是“最原始的”“第一重要的”意思。蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)分布極廣，構(gòu)成生物體的器官、組織，細(xì)胞的各個(gè)部分都含有蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是重要的結(jié)構(gòu)分子和功能分子，幾乎所有的生命現(xiàn)象和生物功能都是蛋白質(zhì)作用的結(jié)果。蛋白質(zhì)也是細(xì)胞內(nèi)含量最豐富的有機(jī)分子，占人體干重的45%，某些組織含量更高，例如脾、肺及橫紋肌等高達(dá)80%。

根據(jù)蛋白質(zhì)的元素分析，蛋白質(zhì)一般含有C 50%～55%、H 6.1%～7.0%、O 23%、N 16%以及少量的S 0～3%。有些蛋白質(zhì)尚含有其他一些元素，主要是P、Fe、Cu、I、Zn和Mo等。其中氮的含量在各種蛋白質(zhì)中都比較接近，平均為16%，這是蛋白質(zhì)元素組成的一個(gè)特點(diǎn)。因此，一般可由生物樣品中氮的含量粗略地計(jì)算出其中蛋白質(zhì)的含量，即每1g蛋白氮相當(dāng)于6.25g蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)是由多個(gè)氨基酸通過(guò)肽鍵連接而成的生物大分子，在細(xì)胞內(nèi)形成不同的結(jié)構(gòu)層次，一般包括一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)決定功能，蛋白質(zhì)具有多種生物學(xué)功能，比如催化、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)運(yùn)、貯藏以及骨架支持等作用。

蛋白質(zhì)的任何一項(xiàng)功能都與其特定的結(jié)構(gòu)，特別是三維結(jié)構(gòu)密不可分。研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系是當(dāng)今蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）最重要的內(nèi)容之一，而根據(jù)一級(jí)結(jié)構(gòu)的信息預(yù)測(cè)一種多肽或蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)而對(duì)其功能進(jìn)行預(yù)測(cè)一直是科學(xué)家的夢(mèng)想。

本章將較全面地介紹蛋白質(zhì)化學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。重點(diǎn)闡述了氨基酸、肽和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和功能之間的依附關(guān)系，對(duì)個(gè)別重要蛋白質(zhì)的化學(xué)以及蛋白質(zhì)的分離、純化和鑒定也做了相關(guān)介紹。