2.4蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者課件高一上學(xué)期生物人教版必修(1)3

第2章

組成細(xì)胞的分子第4節(jié)

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者一蛋白質(zhì)的功能1.組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì)，稱為結(jié)構(gòu)蛋白。如肌肉、頭發(fā)、羽毛、蛛絲的主要成分。2.運(yùn)輸有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸功能，如血紅蛋白可以運(yùn)輸氧。3.催化細(xì)胞中的化學(xué)反應(yīng)離不開酶的催化，絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)（少數(shù)為RNA）。4.

信息傳遞有些蛋白質(zhì)能調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動(dòng)，如胰島素等蛋白質(zhì)類激素。胃蛋白酶結(jié)晶紅色為胰島A細(xì)胞，分泌胰高血糖素，升血糖黃色為胰島B細(xì)胞，分泌胰島素，降血糖5.防御有些蛋白質(zhì)具有免疫功能。人體內(nèi)的抗體是蛋白質(zhì)，可以幫助人體抵御病菌和病毒等抗原的侵害。一切生命活動(dòng)都離不開蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。二蛋白質(zhì)的基本單位——氨基酸（一）人體中的氨基酸組成人體蛋白質(zhì)的21種氨基酸非必需氨基酸：人體能夠自身合成的氨基酸，共13種。必需氨基酸：人體不能自身合成的氨基酸，共8種。甲硫氨酸，纈氨酸，賴氨酸，異亮氨酸，苯丙氨酸，亮氨酸，色氨酸，蘇氨酸“甲攜來一本亮色書”注意：生物界中不只有21種氨基酸；并非所有蛋白質(zhì)都有21種氨基酸。（二）氨基酸的元素組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)氨基酸共有的元素是C、H、O、N，有的氨基酸還含有S等元素。氨基酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：每個(gè)氨基酸分子至少含有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基，并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連在同一個(gè)碳原子。碳原子還連接一個(gè)氫原子和一個(gè)側(cè)鏈集團(tuán)，用R表示。各種氨基酸的區(qū)別在于R基的不同。氨基酸分子結(jié)構(gòu)通式α碳三蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（一）一級結(jié)構(gòu)從N端到C端氨基酸的排列順序脫水縮合：一個(gè)氨基酸分子的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基相連接，同時(shí)脫去一分子水的結(jié)合方式。肽鍵：連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵。二肽：由兩個(gè)氨基酸脫水縮合而成的化合物。多肽（肽鏈）：由多個(gè)氨基酸縮合而成含有多個(gè)肽鍵的化合物。（二）二級結(jié)構(gòu)多肽主鏈骨架原子沿一定的軸盤旋或折疊而形成的特定的構(gòu)象，即肽鏈主鏈骨架原子的空間位置排布，不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈。1.α螺旋蛋白質(zhì)分子中多個(gè)肽平面通過氨基酸α-碳原子的旋轉(zhuǎn)，使多肽主鏈各原子沿中心軸向右盤曲形成穩(wěn)定的α螺旋構(gòu)象，氨基酸殘基的側(cè)鏈基團(tuán)伸向螺旋的外側(cè)。每3.6個(gè)氨基酸旋轉(zhuǎn)一周，螺距為0.54nm，每個(gè)氨基酸殘基的高度為0.15nm，肽鍵平面與中心軸平行。氫鍵是α螺旋的主要次級鍵，相鄰螺旋之間形成鏈內(nèi)氫鍵，即每個(gè)肽單位N上的氫原子與第四個(gè)肽單位羰基上的氧原子生成氫鍵，氫鍵與中心軸平行。多肽鏈中連續(xù)存在酸性或堿性氨基酸、側(cè)鏈較大的氨基酸集中的區(qū)域不利于α螺旋的生成。脯氨酸N原子上無氫原子，不能形成α螺旋。2.β折疊β折疊是指多肽鏈以肽單元為單位，以α-碳原子為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)形成伸展的鋸齒狀折疊構(gòu)象。肽鏈折疊成伸展的鋸齒狀，肽單元間的夾角為110°，氨基酸殘基的R側(cè)鏈上下分布。氫鍵是β折疊的主要次級鍵，相鄰肽鏈之間形成氫鍵。反式平行折疊更加穩(wěn)定。同種電荷氨基酸、側(cè)鏈較大的氨基酸，不利于β折疊的生成。甘氨酸、丙氨酸出現(xiàn)的概率最高。3.β轉(zhuǎn)角多肽鏈中出現(xiàn)的180°回折的結(jié)構(gòu)。它是由四個(gè)連續(xù)氨基酸殘基構(gòu)成，第2個(gè)氨基酸殘基多為脯氨酸，甘氨酸、天冬氨酸、天冬酰胺也常出現(xiàn)在β轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)中。4.無規(guī)卷曲除上述有規(guī)則的構(gòu)象外，多肽鏈中肽平面的一些無規(guī)則排列的無規(guī)律構(gòu)象。卷曲的柔性構(gòu)象可使肽鏈改變走向，利于連接結(jié)構(gòu)相對剛性的α螺旋和β折疊。（三）超二級結(jié)構(gòu)由若干相鄰的二級結(jié)構(gòu)單元組合在一起，彼此相互作用，形成有規(guī)則、在空間上能辨認(rèn)的二級結(jié)構(gòu)組合體。常見的超二級結(jié)構(gòu)有αα、βαβ和ββ三種組合形式。（四）結(jié)構(gòu)域多肽鏈上相鄰的超二級結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系，進(jìn)一步折疊形成一個(gè)或多個(gè)相對獨(dú)立的致密三維實(shí)體。結(jié)構(gòu)域與分子整體以共價(jià)鍵相連，一般難以分離，這是它與蛋白質(zhì)亞基結(jié)構(gòu)的區(qū)別。對于一個(gè)較大球狀蛋白質(zhì)分子來說，一條龐大的多肽鏈往往由兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)構(gòu)域形成三級結(jié)構(gòu)；對于較小的蛋白質(zhì)分子或亞基，“結(jié)構(gòu)域”和“三級結(jié)構(gòu)”往往是一個(gè)概念，也就是說這些蛋白質(zhì)屬于單結(jié)構(gòu)域分子。很多屬于多結(jié)構(gòu)域的酶蛋白，其活性中心都位于結(jié)構(gòu)域之間，這是基于：（1）通過結(jié)構(gòu)域容易構(gòu)建具有特定三維排布的活性中心；（2）結(jié)構(gòu)域之間常只有一段肽鏈相連，使域間容易發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，這將有利于活性中心結(jié)合底物或施加應(yīng)力，有利于別構(gòu)中心結(jié)合調(diào)節(jié)物和發(fā)生別構(gòu)效應(yīng)，以利于酶對反應(yīng)的催化。（五）三級結(jié)構(gòu)整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置，三級結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定主要靠疏水鍵、離子鍵、氫鍵、二硫鍵等。非共價(jià)鍵：氫鍵、疏水作用、離子鍵、范德華力共價(jià)鍵：二硫鍵（六）四級結(jié)構(gòu)許多有生物活性的蛋白質(zhì)由兩條或多條具有三級結(jié)構(gòu)的肽鏈構(gòu)成，每條肽鏈被稱為一個(gè)亞基，通過分疏水鍵、氫鍵、離子鍵維系亞基與亞基之間的空間位置關(guān)系，這就是蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。四蛋白質(zhì)的多樣性原因1.氨基酸的種類：雖然構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸大約只有20種，但這些氨基酸的種類不同，造成了蛋白質(zhì)種類的多樣性。

2.氨基酸的數(shù)目：每種氨基酸的數(shù)目成百上千，不同的氨基酸數(shù)目也會造成蛋白質(zhì)種類的多樣性。3.氨基酸的排列順序：即使構(gòu)成不同蛋白質(zhì)的氨基酸種類和數(shù)目相同，但氨基酸的排列順序不一定相同。4.肽鏈的空間結(jié)構(gòu)：肽鏈的盤曲、折疊方式及其形