【正文】 存在于凝血酶原及某些具有結(jié)合 Ca2+離子功能的蛋白質(zhì)中。 結(jié)締組織中最豐富的蛋白質(zhì)膠原蛋白含有大量 4羥脯氨酸和 5羥賴氨酸。 ７ （二） 非編碼的蛋白質(zhì)氨基酸 也稱修飾氨基酸，是在蛋白質(zhì)合成后，由基本氨基酸修飾而來。His 是一個弱堿，在 pH7 時約 10%質(zhì)子化，是天然的緩沖劑，它往往存在于許多酶的活性中心。 當(dāng)膠原蛋白中的 Lys 側(cè)鏈氧化時能形成很強(qiáng)的分子間 (內(nèi) )交聯(lián)。 （ 4）、 帶正電何的 aa(堿性 aa) 3 種， Arg、 Lys、 His。 酪氨酸的 OH磷酸化是一個十分普遍的調(diào)控機(jī)制， Ser和 Thr的 OH往往 與糖鏈相連， Asn和 Gln的 NH2很容易形成氫鍵，因此能增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。 （ 2）、 不帶電何的極性氨基酸 6 種，絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺。它在蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)中具有極重要的作用，一般出現(xiàn)在兩段 α螺旋之間的轉(zhuǎn)角處， Pro 殘基所在的位置必然發(fā)生骨架方向的變化， ? 必需氨基酸 ： 成年人： Leu、 Ile、 Val、 Thr、 Met、 Trp、 Lys、 Phe 嬰兒期： Arg和 His供給不足，屬半必須氨基酸。 （ 7）、 R 為環(huán)狀的氨基酸（ 1種） Pro，有時也把 His、 Trp 歸入此類。 酪氨酸 的 OH 磷酸化是一個十分普遍的調(diào)控機(jī)制， Tyr 在較高 pH 值時，酚羥基離解。 這三種氨基酸在紫外區(qū)有特殊吸收峰，蛋白質(zhì)的紫外吸收主要來自這三種氨基酸，在 280nm處， Trp＞ Tyr＞ Phe。 （ 6）、 R 中含有芳基的氨基酸（ 3種） Phe、 Try、 Trp 圖 38 都具有共軛 π 電子體系 ,易與其它缺電子體系或 π 電子體系形成電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物 ( chargetransfer plex)或電子重疊復(fù)合物。它是在生理 pH 條件下唯一 具有緩沖能力的氨基酸。（如肽聚糖的短肽間的連接） Arg是堿性最強(qiáng)的氨基酸，側(cè)鏈上的胍基是已知堿性最強(qiáng)的有機(jī)堿， pKa 值為 ，生理條件下完全質(zhì)子化。 （ 5）、 R 中含堿性基團(tuán)（ 3 種） Lys、 Arg、 His，一般稱堿性氨基酸 圖 37 Lys 的 R 側(cè)鏈上含有一個氨基，側(cè)鏈氨基的 pKa 為 。 ５ 大量服用青霉胺 (Penicillcemine)能降低 腎中胱氨的含量，因為青霉胺與半胱氨酸形成的化合物比胱氨酸易溶解。 胱氨酸尿 (Cystinuria)是一種遺傳病，由于胱氨酸的跨膜運(yùn)輸缺陷導(dǎo)致大量的胱氨酸排泄到尿中。 Met的 R中含有甲 硫基（ SCH3），硫原子有親核性，易發(fā)生極化，因此， Met是一種重要的甲基供體。 Cys— s— s— Cys 二硫鍵在蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中具有重要意義。 含硫的兩種： Cys、 Met 圖 34 Cys 中 R 含巰基（ SH）， Cys 具有兩個重要性質(zhì)： （ 1）在較高 pH 值條件，巰基離解。 Thr 中的 OH 是仲醇，具有親水性，但此 OH 形成氫鍵的能力較弱，因此，在蛋白質(zhì)活性中心中很少出現(xiàn)。 圖 33 Ser 的 CH2 OH 基（ pKa=15），在生理條件下不解離，但它是一個極性基團(tuán)，能與其它基團(tuán)形成氫鍵，具有重要 的生理意義。 從 Gly 至 Ile， R 基團(tuán)疏水性增加， Ile 是這 20 種 中脂溶性最強(qiáng)的之一（除 Phe 、 、 Tyr 以外）。 ） P 92 表 37 （比較等電點(diǎn)。 表 20 種氨基酸結(jié)構(gòu) 按照 R 基的化學(xué)結(jié)構(gòu)分（蛋白質(zhì)工程的同源替代）： （ 1）、 R 為脂肪烴基的氨基酸（ 5種） Gly、 Ala、 Val、 Leu、 Ile、 圖 32 R 基均為中性烷基（ Gly 為 H）， R 基對分子酸堿性影響很小，它們幾乎有相同的等電點(diǎn)。 α 氨基酸都是白色晶體，熔點(diǎn)一般在 200℃以上。 ４ 結(jié)構(gòu)通式： 不變部分，可變部分。 （一） 編碼的蛋白質(zhì)氨基酸（ 20種） 也稱基本氨基酸或標(biāo)準(zhǔn)氨基酸，有對應(yīng)的遺傳密碼。但是 組成蛋白質(zhì)的 aa 常見的有 20 種，稱為基本氨基酸（編碼的蛋白質(zhì)氨基酸），還有一些稱為稀有氨基酸，是多肽合成后由基本 aa 經(jīng)酶促修飾而來。 （ 3）、 氨基酸是許多含 N分子的前體物 核苷酸和核酸的含氮堿基、血紅素、葉綠素的合成都需要 aa （ 4）、 一些基本氨基酸和非基本 aa 是代謝中間物 精氨酸、 Citrulline(瓜氨酸 )、 Ornithine(鳥氨酸 )是尿素循不 (Urea cycle)的中間物，含氮廢物在脊椎動物肝臟中合成尿素是排除它們的一種重要機(jī)制。 酸水解：色氨酸破壞，天冬酰胺、谷胺酰胺脫酰胺基 堿水解：消旋，色氨酸穩(wěn)定 酶水解：水解位點(diǎn)特異，用于一級結(jié)構(gòu)分析，肽譜 氨基酸的功能： （ 1）、 組成蛋白質(zhì) （ 2）、 一些 aa 及其衍生物充當(dāng)化學(xué)信號分子 ?amino butyric acid (?氨基丁酸 )、 Serotonic(5羥色胺，血清緊張素 )、 melatonin(褪黑激素， N乙酰 甲氧基色胺 )，都是神經(jīng)遞質(zhì)，后二者是色氨酸衍生物 (神經(jīng)遞質(zhì)是一個神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生的影響第二個神經(jīng)細(xì)胞或肌肉細(xì)胞功能的物質(zhì) )。 1． 酶 2． 結(jié)構(gòu)成分（結(jié)締組織的膠原蛋白、血管和皮膚的彈性蛋白、膜蛋白） 3． 貯藏（卵清蛋白、種子蛋白） 4． 物質(zhì)運(yùn)輸（血紅蛋白、 Na+K+ATPase、葡萄糖運(yùn)輸載體、脂蛋白、電子傳遞體） 5． 細(xì)胞運(yùn)動（肌肉收縮的肌球蛋白、肌動蛋白） 6． 激素功能（胰島素） 7． 防御（抗體、皮膚的角蛋白、血凝蛋白 ） 8． 接受、傳遞信息（受體蛋白，味覺蛋白） 9． 調(diào)節(jié)、控制細(xì)胞生長、分化、和遺傳信息的表達(dá)（組蛋白、阻遏蛋白） ３ 第二節(jié) 氨基酸 一、 蛋白質(zhì)的水解 (見 P79) 氨基酸是蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位。 P77 圖 31，蛋白質(zhì) 分子的構(gòu)象示意圖。） 蛋白質(zhì)分子量 = aa 數(shù)目 *110 對于任一給定的蛋白質(zhì)，它的所有分子在氨基酸組成、順序、肽鏈長度、分子量等方面都是相同的，均一性。此時，多肽一詞著重于結(jié)構(gòu)意義，而蛋白質(zhì)原則強(qiáng)調(diào)了其功能意義。多于 50 個 aa的 稱為蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)的分布 含量 (干重 ) 微生物 5080% 人 體 45% 一般細(xì)胞 50% 種類 大腸桿菌 3000 種 人體 10 萬種 生物界 10101012 ２ 二、 蛋白質(zhì)分子大小與分子量 蛋白質(zhì)是由 20 種基本 aa 組成的多聚物， aa 數(shù)目由幾個到成百上千個，分子量從幾千到幾千萬。 纖維狀蛋白質(zhì)：對稱性差，分子類似細(xì)棒或纖維狀。（注意輔基的組成）。 氨基酸組成 從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，蛋白質(zhì)是由 20 種 L型 α 氨基酸組成的長鏈分子。 １ 第三章 蛋白質(zhì) 第一節(jié) 蛋白質(zhì)概論 蛋白質(zhì)是所有生物中非常重要的結(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，因此，蛋白質(zhì)是現(xiàn)代生物技術(shù)，尤其是基因工程，蛋白質(zhì)工程、酶工程等研究的重點(diǎn)和歸宿點(diǎn)。 一、 蛋白質(zhì)的化學(xué)組成與分類 元素組成 碳 50% 氫 7% 氧 23% 氮 16% 硫 03% 微量的磷、鐵、銅、碘、鋅、鉬 凱氏定氮：平均含氮 16%，粗蛋白質(zhì)含量 =蛋白氮179。 分類 （ 1）、 按組成： 簡單蛋白：完全由氨基酸組成 結(jié)合蛋白：除蛋白外還有非蛋白成分（輔基） 詳細(xì)分類， P 75 表 31，表 32。 （ 2）、 按分子外形的對稱程度： 球狀蛋白質(zhì)：分子對稱，外形接近球狀，溶解度好，能結(jié)晶，大多數(shù)蛋白質(zhì)屬此類。 （ 3）、 功能分： 酶、運(yùn)輸?shù)鞍?、營養(yǎng)和貯存蛋白、激素、受體蛋白、運(yùn)動蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、防御蛋白。一般情況下，少于 50 個 aa 的低分子量 aa 多聚物稱為肽，寡肽或生物活性肽，有時也罕稱多肽。但有時也把含有一條肽鏈的蛋白質(zhì)不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤Q為多肽。 P 76 表 33 （注意：單體蛋白、寡聚蛋白；殘基數(shù)、肽鏈數(shù)。 三、 蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象與結(jié)構(gòu)層次 蛋白質(zhì)分子是由氨基酸首尾連接而成的共價多肽鏈，每一種天然蛋白質(zhì)都有自己特有的空間結(jié)構(gòu)，這種空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的（天然）構(gòu)象。 一級結(jié)構(gòu) 氨基酸順序 二級結(jié)構(gòu) α螺旋、β折疊、β轉(zhuǎn)角，無規(guī)卷曲 三級結(jié)構(gòu) α螺旋、β折疊、β轉(zhuǎn)角、松散肽段 四級結(jié)構(gòu) 多亞基聚集 四、 蛋白質(zhì)功能的多樣性 細(xì)胞中含量最豐實(shí)、功能最多的生物大分子。在酸、堿、蛋白酶的作用下，可以被水解成氨基酸單體。 Thyroxine(甲狀腺素，動物甲狀腺 thyroid gland 產(chǎn)生的 Tyr 衍生物 )和吲乙酸 (植物中的 Trp 衍生物 )都是激素 (激素就是一個細(xì)胞產(chǎn)生的調(diào)節(jié)其它細(xì)胞的功能的化學(xué)信號分子 )。 三、 氨基酸的結(jié)構(gòu)與分類 1809 年發(fā)現(xiàn) Asp， 1938 年發(fā) Thr，目前已發(fā)現(xiàn) 180 多種。此外還有存在于生物體內(nèi)但不組成蛋白質(zhì)的非蛋白質(zhì)氨基酸 (約 150 種 )。 近年發(fā)現(xiàn) 谷胱甘肽過氧化物酶中存在硒代半胱氨酸，有證據(jù)表明此氨基酸由終止密碼 UGA 編碼，可能是第 21 種蛋白質(zhì)氨基酸。 L型，羧酸的 α 碳上接 NH2， ，所以都是 Lα 氨基酸。 除胱氨酸和酪氨酸外都能溶于水，脯氨酸和羥脯氨酸還能溶于乙醇和乙醚。（ 6 .0177。） Gly 是唯一不含手性碳原子的氨基酸，因此不具旋光性。 （ 2）、 R 中含有羥基和硫的氨基酸（共 4 種） 含羥基的有兩種： Ser 和 Thr。在大多數(shù)酶的活性中心都發(fā)現(xiàn)有 Ser 殘基存在。 Ser 和 Thr 的 OH 往往與糖鏈相連，形成糖蛋白。 （ 2）兩個 Cys 的巰基氧化生成二硫鍵，生成胱氨酸。 Cys 還常常出現(xiàn)在酶的活性中心。 ? Cys 與結(jié)石 在細(xì)胞外液如血液中， Cys 以胱氨酸 (Cystine)氧化形式存在，胱氨酸的溶解性最差。胱氨酸在腎 (Kidney)、輸尿管 (ureter)、膀胱 (urinary bladder)中結(jié)晶形成結(jié)石 (Calculus, calculi)，結(jié)石會導(dǎo)致疼疼、發(fā)炎甚至尿血。 青霉胺的結(jié)構(gòu) （ 3）、 R 中含有酰胺基團(tuán)（ 2種） Asn、 Gln 圖 35 酰胺基中氨基易發(fā)生氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)在生物合成和代謝中有重要意義 （ 4）、 R 中含有酸性基團(tuán)（ 2種） Asp、 Glu，一般稱酸性氨基酸 圖 36 Asp 側(cè)鏈羧基 pKa（β COOH）為 ， Glu 側(cè)鏈羧基 pKa（γ COOH）為 它們是在生理條件下帶有負(fù)電荷的僅有的兩個 氨基酸。生理條件下， Lys 側(cè)鏈帶有一個正電荷（ —NH3+），同時它的側(cè)鏈有 4個 C 的直鏈，柔性較大，使側(cè)鏈的氨基反應(yīng)活性增大。 His 含咪唑環(huán)，咪唑環(huán)的 pKa在游離氨基酸中和在多肽鏈中不同，前者 pKa為 ，后者為 ，它是20 種氨基酸中側(cè)鏈 pKa 值最接近生理 pH 值的一種，在接近中性 pH 時，可離解平衡。 His 含咪唑環(huán)，一側(cè)去質(zhì)子化和另一側(cè)質(zhì)子化同步進(jìn)行，因而在酶的酸堿催化機(jī)制中起重要作用。在受體 — 底物、或分子相互識別過程中具有重要作用。 Phe 疏水性最強(qiáng) .。 Trp 有復(fù)雜的 π 共軛休系，比 Phe 和 Tyr 更易形成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物。 圖 39 ６ Pro 是唯一的一種環(huán)狀結(jié)構(gòu)的氨基酸，它的 α 亞氨基是環(huán)的一部分，因此具有特殊的剛性結(jié)構(gòu)。 必須氨基酸在人體內(nèi)不能合成，是由于人體內(nèi)不能合成這些氨基酸的碳架（α 酮酸） 按照 R 基的極性性質(zhì) (能否與水形成氫鍵 )20 種基本 aa，可以分為 4 類： 側(cè)鏈極性 (疏水性程度 ) Gly 0 Ser Glu Lys Ala Asn Asp Arg Met Gln His Pro Thr Val Cys Leu Tyr Ile Phe Trp （ 1）、 非極性氨基酸 9 種，包括：甘氨酸、丙氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、甲硫氨酸氨酸、脯氨酸，這類氨基酸的 R 基都是疏水性的，在維持蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)中起著重要作用。這類氨基酸的側(cè)鏈都能與水形成氫鍵，因此很容易溶于水。 （ 3）、 帶負(fù)電荷的 aa(酸性 aa) 2 種，在 pH6~7 時，谷氨酸和天冬氨酸的第二個羧基解離，