第二章生物大分子的结构及性质。

OH-
R CH COOH
H+
NH
+ 3
正离子
R CH COO-
NH
+ 3
两性离子
OHH+ R CH
COO-
NH 2
负离子
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氨基酸中参与和金属离子配位的主要基团包括： 半胱氨酸的巯基 组氨酸的咪唑基 谷氨酸和天冬氨酸的羧基 酪氨酸的苯酚基 蛋氨酸的甲硫基
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第二节 蛋白质
蛋白质是动物、植物和微生物细胞中最 重要的有机物质之一。除含有C、H、O和N外， 还含有S和P，有些蛋白质还含有Fe、Zn、Cu、 Mn和I。
第二章
生物分子的结构及性质
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在生物体内与金属配位并具有生物功能的配体 称为生物配体。 大分子配体：分子量从几千到数百万，为蛋 白质、多糖、核酸等。 小分子配体：氨基酸、羧酸、卟啉、咕啉等。 生物配体与金属结合一般遵循软硬酸碱规则。
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第一节 氨基酸
氨基酸(amino acid)是蛋白质(protein)的基 本结构单位。构成蛋白质的氨基酸仅有20种。在 这20氨基酸中，除脯氨酸外，其余19种氨基酸在 结构上的共同点是与羧基相邻的α碳原子上都有 一个氨基，因此称为α—氨基酸。
球状蛋白（globular protein） 纤维状蛋白（fibrous protein） 膜蛋白（membrane protein）
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2.按化学组成：
简单蛋白（simple protein）和结合蛋 白（conjugated pwenku.baidu.comotein）。简单蛋白只 由氨基酸组成，如卵清蛋白、胰岛素。结 合蛋白由单纯蛋白质与非蛋白物质结合而 成（结合蛋白=单纯蛋白质+非蛋白），如 血红蛋白。非蛋白质部分称为辅基。
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肽的命名通常以肽链的N—末端氨基酸残基开 始，按残基出现顺序逐一记载。习惯把N—末端写 在结构式的左侧，C—末端写在右侧。
H2N CH C N CH2 C OH 丙氨酰甘氨酸
CH3 O H
O
H2N CH2 C N CH C OH 甘氨酰丙氨酸
O H CH3 O
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含有3种不同残基的三肽： A-B-C; A-C-B; C-A-B; C-B-A; B-A-C; B-C-A; 4种不同残基的四肽有24种同分异构体
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血红蛋白分子结构
血红蛋白分子的晶体结构示意图
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六、蛋白质的性质
1、 蛋白质的胶体性质 蛋白质的相对分子质量很大，在水中形
成胶体溶液，不能穿过半透膜，透析就是利 用蛋白质的这种性质，使蛋白质与无机盐、 单糖（monose）等小分子分离。
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2、蛋白质的两性解离与等电点
与氨基酸一样，蛋白质也有酸性和碱性解离 及等电点。蛋白质含氨基酸残基很多，解离情况 复杂。用通式表示：
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二、蛋白质的组成
简单蛋白质由α—氨基酸组成，氨基酸 联接的基本方式是彼此以肽键结合成肽链， 再由一条或多条肽链按各种特殊方式组合成 蛋白质分子。
H2N CH2 C OH + H N CH C OH
O
H CH3 O
H2O
H2N CH2 C
O
N H
CH C OH CH3 O
（甘氨酸）
（丙氨酸）
（甘氨酰丙氨酸）
β-折叠结构中，各条肽链的长轴平行，相邻肽链 间借助氢键连成片状结构。
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五、蛋白质的三级和四级结构
1．三级结构-----肽链进一步折叠，指 一条肽链完整折叠后形成的构象。
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2．四级结构------各亚基（肽链）在天 然蛋白质中的排列方式
蛋白质由两条多肽链构成， 这些肽 链称为蛋白质的亚基。每条肽链均有一、 二及三级结构，相互以非共价键（结合） 连结。四级结构就是各个亚基（各条肽链） 在蛋白质的天然构象中的排列方式。
由于蛋白质在几乎所有的生物过程中起 着极其重要的作用，因此，研究蛋白质的结 构与功能的关系是从分子水平认识生命现象 的一个重要方面。
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一、蛋白质的分类
简单的化合物通常按结构分类。蛋白质结构极为 复杂，且种类成千上万种，测定困难，因此无法按 结构分类，只能按分子形状、组成来分类。
1.按分子形状和大小：
N—末端
C—末端
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肽链的主干称为主链（backbone）,肽 链上各残基的R基称为侧链（side chain）。 肽链有开链与环状之分。在蛋白质分子和多 肽分子中，连接氨基酸残基的共价键除肽键 之外，较常见的还有二硫键。它可以使两条 肽键共价交联（链间二硫键），或使一条肽 链的某一部分成环（链内二硫键）。
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蛋白质作为两性电解质，可与定量酸或碱作用生成盐， 如
NH3+
P
·Cl
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一、氨基酸的分类
1.含非极性、脂肪族侧链 2.含极性、不带电荷侧链 3.含芳香族侧链 4.含负电荷侧链
H
R C COOH
NH2
α—氨基酸
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二、氨基酸的立体异构
除甘氨酸外（氨基乙酸）， α—氨基酸的α—碳 原子都是不对称碳原子，因此有立体异构。
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三、氨基酸的酸碱性
实验表明，氨基酸以偶极离子或称两性离子 +H3N―CHR―COO-的形式存在（在等电点时）。氨 基酸的两性离子在水溶液中有如下平衡：
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肽链中的氨基酸分子已不是原来的氨基酸分 子，因此称为氨基酸残基（reside）。少于 10个残基的肽称为寡肽，超过10个残基的肽 称为多肽。肽链中带自由氨基的一端称为氨 基末端或N—末端，带自由羧基的一端称为羧 基末端或C—末端。
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R O HR O H R
H2N CH C （N CH C)n N CH COOH
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1、α-螺旋结构 Pauling设计了α-螺旋模型，在α-螺旋结构中，
氨基酸残基绕螺旋轴盘旋上升。相邻两个残基的旋 转角为100°，轴心距148pm，每隔3.6个残基旋转 一圈（360°），螺旋上升一圈相当于平移533pm， 相邻螺圈之间形成链内氢键。
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2．β-折叠结构 Pauling等提出另一种结构β-折叠结构。在
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三、蛋白质的一级结构
蛋白质的一级结构是指肽链的数目、肽链中氨基酸 的连接方式和排列顺序以及二硫键的数目和位置。
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四、蛋白质的二级结构
蛋白质分子的多肽链并非呈直线型伸张， 而是盘曲折叠成特有的空间构象。蛋白质的 二级结构是指多肽链盘曲折叠的方式，目前 公认的二级结构主要是α-螺旋结构，其次 为β-折叠结构。它们都是由Pauling学派提 出来的。氢键对于维持二级结构有主要意义。