1.2.4 蛋白质是生命活动的主要承担者

一、蛋白质的功能

• 1、结构蛋白：构成细胞和生物体结构的重要物质，如肌肉、头发、羽毛、蛛丝等。

• 2、催化作用：酶（绝大多数酶都是蛋白质）。

• 3、运输：血红蛋白、转运蛋白等。

• 4、免疫：抗体等。

• 5、调节：胰岛素、胰高血糖素等。

• 总体来说，蛋白质参与细胞结构、催化、运输、信息传递(调节)、免疫等重要功能。可以说，细细胞的各项生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。

二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸

• 1、结构通式：详见教材P29图2-9。

• 2、特点描述：

  每种氨基酸至少都含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团（R基）。各种氨基酸之间的区别在于R基（侧链基团）的不同，如甘氨酸上的R基是一个氢原子（—H），丙氨酸上的R基是一个甲基（—CH3）。

• 3、元素组成：C、H、O、N(有的含有S、Fe等元素)。

• 4、种类：

  组成人体蛋白质的氨基酸有21种，其中有8种是人体细胞不能合成的，它们是赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋（甲硫）氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸(谐音“甲携来一本亮色书”)，这些氨基酸必须从外界环境中获取，因此，被称为必需氨基酸。另外13种氨基酸是人体细胞能够合成的，叫作非必需氨基酸。

三、蛋白质的结构及其多样性

• 1、脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（—NH2）相连接，同时脱去一分子的水的结合方式。详见教材P30图2-10氨基酸脱水缩合示意图

  • 连接两个氨基酸分子的化学键叫作肽键。由两个氨基酸缩合而成的化合物，叫作二肽。
  • 脱水缩合产生的H2O中的H来自-COOH和-NH2，而O则只来自-COOH。每脱掉一分子水，就形成一个肽键，因此，肽键数=脱水数。

• 2、多肽：多个氨基酸缩合而成的，含有多个肽键的化合物。

• 3、蛋白质的结构层次：C、H、O、N等元素氨基酸-脱水缩合→多肽-盘曲折叠→蛋白质

提示

二硫键是连接不同肽链或同一肽链中两个半胱氨酸残基之巯(qiú)基的化学键。

• 4、蛋白质结构多样性

  • (1)原因：氨基酸的种类、数量、排列顺序不同和肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构不同。

  • (2)蛋白质的结构决定其功能。

    • 每一种蛋白质分子都有与它所承担功能相适应的独特结构，如果氨基酸序列改变或蛋白质的空间结构改变，就可能会影响其功能，如镰状细胞贫血。
    • 蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被破坏，从而导致其理化性质的改变和生物活性丧失的现象。强烈的理化因素包括酒精、过酸、过碱、高温、重金属离子等。注意：变性断裂维持蛋白质空间结构的键(氢键和二硫键等)，但肽键不会断裂。因此变性蛋白遇双缩脲试剂变紫。

四、蛋白质分子计算问题

• 1、肽键数 $=$ 脱去水分子数 $=$ 氨基酸数 $-$ 肽链数

提示

上面的公式适合于链状肽，而环状肽的肽链数为0。

• 2、蛋白质相对分子质量 $=$ 氨基酸数 $×$ 氨基酸平均相对分子质量 $-$ 脱去的水分子数 $×$ 18 $-$ 二硫键数 $×$ 2

• 3、游离氨(羧)基数目 $=$ 肽链数 $+$ R基中氨(羧)基数

• 4、至少含有的氨(羧)基数目 $=$ 肽链数

• 5、N原子数 $=$ 肽链数 $+$ 肽键数 $+$ R基上N原子数 $=$ 各氨基酸N原子总数 $-$ 0

• 6、O原子数 $=$ 肽链数 $×$ 2 $+$ 肽键数 $+$ R基上O原子数 $=$ 各氨基酸O原子总数 $-$ 脱去水分子数