（五）蛋白质

　　1.氨基酸的分子结构和性质

　　构成蛋白质的氨基酸都是α-氨基酸,通式是：

　　氨基酸分子的性质是氨基酸分子上的氨基(NH2-)和羧基(-COOH)决定的.

　　氨基酸是两性化合物,氨基是碱性的,羧基是酸性的.

　　构成蛋白质的氨基酸有20种,20种氨基酸的不同之处是R基的不同.即20种氨基酸就有20种不同的R基.如果R基上带有氨基,称为碱性氨基酸.

　　2.蛋白质的分子结构及其性质

　　蛋白质分子是由许多氨基酸通过肽键连接起来的高分子化合物.缩合反应是指一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸分子的氨基相连接,同时失去一分子水,形成一个肽键的反应.反应方程式是：

　　缩合反应在化学上称为缩聚反应,在细胞内进行的场所是核糖体,而且是在mRNA的指导下,有tRNA参与才能完成.

　　多肽是由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物.

　　肽链通过R基与R基之间的相互作用形成一定的空间结构.

　　一个执行特殊生理功能的蛋白质可以是由一条肽链组成(如生长激素是由191个氨基酸组成的一条肽链),也可以是由多条肽链组成(如胰岛素是由51个氨基酸、2条肽链组成的,血红蛋白是由574个氨基酸、4条肽链组成的).

　　蛋白质分子中肽键数目的计算：设氨基酸数目为n,肽链数为a,肽键数目为占.则b=n-a.

　　蛋白质分子结构的多样性主要从4个层次加以理

　　一是构成蛋白质分子的氨基酸种类不同；

　　二是组成每种蛋白质分子的氨基酸数目不同；

　　三是氨基酸的排列顺序不同；

　　四是由于前三项造成蛋白质分子的空间结构不同.

　　蛋白质分子结构的多样性实际是由DNA分子结构的多样性决定的.

　　多肽是链状结构,一端游离着一个氨基,另一端游离着一个羧基,所以蛋白质分子也是两性化合物.

　　蛋白质分子的空间结构不是很稳定的,蛋白质在重金属盐(汞盐、银盐、铜盐)、酸、碱、乙醇、尿素、鞣酸等的存在下,或热至70℃～100℃,或在X射线、紫外线等射线的作用下,其空间结构发生改变和破坏,导致蛋白质变性,使蛋白质的生物活性丧失,如酶失去催化能力、血红蛋白失去输氧能力等.

　　在发生的变性过程中不发生肽键的断裂和二硫键破坏,主要发生氢键、疏水键的破坏,使肽链的有序的卷曲、折叠状态变为松散无序.

　　蛋白质变性后溶解度降低,失去结晶能力,并形成沉淀.

　　蛋白质的变性具有不可逆性.

　　3.蛋白质分子的生物合成

　　在细胞及生物体内,蛋白质的合成是在DNA(基因)的控制之下,必须经过转录和翻译才能完成.

　　转录的场所一般是在细胞核中进行(线粒体和叶绿体中也有转录过程,原核生物无核,只能在细胞质中进行).

　　转录的过程是：基因中的一段DNA分子首先解旋,然后按照碱基互补配对原则,以其中的一条链为模板合成RNA,这样遗传信息就转换成遗传密码,带有遗传密码的RNA称为mRNA.

　　翻译是在细胞质的核糖体上进行的,mRNA转录完成后通过核孔进入细胞质中与核糖体结合.

　　核糖体与mRNA结合的第一个位点是AUG,这是起始密码.然后tRNA携带特定的氨基酸,其一端的3个碱基与mRNA对应的碱基配对.mRNA上3个相邻的碱基决定一个氨基酸,这3个相邻的碱基称为密码子.与mRNA上AUG配对的tRNA运载的氨基酸是甲硫氨酸,接着各种tRNA携带着特定的氨基酸依次与mRNA上对应的密码子配对.在核糖体上相邻的tRNA携带的氨基酸,在相关酶的催化下缩合形成肽键,同时产生一分子水.当翻译到一定的时候.

　　mRNA上出现UAG、UAA、AGA时,由于这3组碱基没有与之对应的tRNA配对,翻译到此结束,所以这3组碱基组合称为终止密码.

　　按照基因控制蛋白质的合成过程,任何一个蛋白质分子的多肽键上的第一个氨基酸都是甲硫氨酸,但事实并非如此.原因是翻译成的多肽链是一个初级产品,还要经过一定的修饰,加工才能成为能够执行一定生理功能的蛋白质.

　　在绝大部分的蛋白质分子中,肽链上的第一个氨基酸不是甲硫氨酸,因这个氨基酸在蛋白质分子的修饰加工过程中被修饰掉了.

　　在人体内蛋白质的代谢是以氨基酸为中心进行的.

　　内环境中的氨基酸的来源主要有3条：

　　一是消化吸收来的；

　　二是通过转氨基作用从糖类转变而来的；

　　三是体内蛋白质分解.

　　内环境中的氨基酸的代谢去向主要也有3个：

　　一是合成新的蛋白质；

　　二是通过转氨基作用转变成其他的氨基酸；

　　三是经脱氨基作用分解.

　　在蛋白质代谢过程中,氨基酸经脱氨基作用形成的含N部分是NH3,NH3对人体是有毒的,但在肝脏中通过肝脏的解毒作用转变成尿素,尿素基本对人体无害,再通过循环系统运至肾脏,以尿液的形成排出体外,或运至皮肤的汗腺以汗液的形式排出体外.

　　物质代谢包括糖类代谢、蛋白质代谢和脂肪的代谢.这三类营养物质的代谢枢纽是呼吸作用,主要是通过呼吸作用的中间产物,如丙酮酸、乙酰辅酶A、柠檬酸等中间产物.糖类转变成蛋白质必须通过转氨基作用,将氨基转移给糖代谢的中间产物就能产生新的氨基酸,如将氨基转给丙酮酸即为丙氨酸,

　　在人体能够合成的氨基酸称为非必需氨基酸,共有12种,还有8种在人体内不能合成,必须从食物中得到的氨基酸称为必需氨基酸,如赖氨酸、色氨酸等.

　　蛋白质转变成糖类必须经过脱氨基作用,形成的不含氮部分才能转变糖类.

　　糖类转变成脂肪必须通过乙酰辅酶A,脂肪转变成乙酰辅酶A后才能进入呼吸作用,继而再转变成糖类和蛋白质.

　　4.蛋白质分子的功能

　　蛋白质分子结构具有多样性就决定了蛋白质分子具有多种重要的生理功能,对教材进行综合分析后,可以总结出蛋白质的功能有下列五点：

　　①组成细胞的结构成分,如细胞膜中的蛋白质,染色体中的蛋白质,肌肉细胞中的蛋白质、红细胞中的血红蛋白等；

　　②运输功能,如细胞膜上的载体蛋白、运输氧气的血红蛋白等；

　　③催化功能,如催化各种生化反应的酶等；

　　④调节功能,如生长激素、胰岛素等激素；

　　⑤免疫功能,如B淋巴细胞受到抗原刺激后产生的抗体是蛋白质,具有与特异性的抗原结合,从而达到清除抗原的目的.

　　蛋白质分子结构具有多样性,所以酶也具有多样性,在生物体内存在着许许多多酶,催化着生物体内各种各样的生物化学反应,所以酶具有多样性的特点.

　　5.蛋白质分子的进化