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jieshu

20种氨基酸依据侧链的结构和理化性质可分为五类：
①    非极性脂肪族氨基酸；
②    极性中性氨基酸；
③    芳香族氨基酸；
④    酸性氨基酸；
⑤    碱性氨基酸。
【20种氨基酸具有共同或特异的理化性质】
(1)    氨基酸具有两性解离的性质：等电点；
(2)    含共轭双键的氨基酸具有紫外吸收性质：色氨酸、酪氨酸的最大吸收峰在280nm波长；
(3)    氨基酸与茚三酮反应生成蓝紫色化合物。
【蛋白质是由许多氨基酸组成的多肽链】
(一)    氨基酸通过肽键连接形成肽：
1.    10个以内的氨基酸相连形成的肽称为寡肽，更多氨基酸相连而成的肽称为多肽；
2.    一般蛋白质常含50个氨基酸以上，多肽则为50个氨基酸以下；
(二)    体内有多种重要的生物活性肽：
1.    谷胱甘肽（GSH）：
(1)    是由谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸组成的三肽；
(2)    第一个肽键是由γ-羧基与半胱氨酸的氨基形成；
(3)    巯基是GSH的主要功能基团：① 巯基具有还原性，可作为体内重要的还原剂，保护蛋白质或酶中的巯基免遭氧化，使蛋白质或酶处在活性状态；② GSH的巯基具有嗜核性，能与外源的嗜电子毒物结合，阻断这些化合物与DNA、RNA或蛋白质结合，保护机体。
化学式：                             GSH与GSSG间的转换





2.    多肽类激素及神经肽：体内许多激素属于寡肽或多肽；

第二节      蛋白质的分子结构
    蛋白质有一、二、三、四级结构，后三者统称为高级结构或空间构象。蛋白质的空间构象是蛋白质特有性质和功能的结构基础。一条肽链形成的蛋白质只有一、二、三级结构，两条或两条以上肽链形成的蛋白质才可能有四级结构。
【氨基酸的排列顺序决定蛋白质的一级结构】
1.    一级结构的主要化学键是肽键，蛋白质中所有二硫键的位置也属于一级结构；
2.    一级结构是蛋白质空间构象和特异生物学功能的结构基础，但蛋白质的一级结构并不是决定蛋白质空间构象的唯一因素。
【多肽链的局部主链构象为蛋白质二级结构】
蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中某一肽链的局部空间结构，也就是该段肽链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。肽链的骨架原子即N（氨基酸）、C（α-碳原子）、CO（羰基碳）。蛋白质的二级结构主要包括α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规卷曲。
1.    参与肽键形成的6个碳原子在同一平面上：参与肽键的6个原子Cα1、C、O、N、H、Cα2位于同一平面上，Cα1和Cα2在平面上所处的位置为反式构型，此同一平面上的6个原子构成了肽单元；
2.    α-螺旋是常见的的蛋白质二级结构：
(1)    在α-螺旋结构中，多肽链的主链围绕中心轴做有规律的螺旋式上升，螺旋的走向为顺时针方向，所谓右手螺旋；
(2)    氨基酸的侧链伸向螺旋外侧，每3.6个氨基酸残基上升一圈，螺距为0.54nm。α-螺旋的每个肽键的N-H和第四个肽键的羰基氧形成氢键，氢键的方向与螺旋长轴基本平行；
(3)    在蛋白质表面存在的α-螺旋，常具有两性特点即，由3~4个疏水氨基酸残基组成的肽段与3~4个亲水氨基酸残基组成的肽段交替出现，致使α-螺旋一侧为疏水性氨基酸，另一侧为亲水性氨基酸，使之能在极性或非极性环境中存在；
3.    β-折叠使多肽链形成片层结构：在β-折叠结构中，多肽链充分伸展，每个肽单元以为Cα转折点，依次折叠形成锯齿状结构，所形成的锯齿状结构一般只含有5~8个氨基酸残基；
4.    β-转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在：
(1)    β-转角常发生于肽链进行180°回折时的转角上，由4个氨基酸残基组成，第一个氨基酸残基的羰基氧与第四个氨基酸残基的氨基氢形成氢键。β-转角的第二个氨基酸常为脯氨酸；
(2)    无规卷曲是用来描述没有确定规律性的肽链结构；
5.    模体是具有特殊功能的超二级结构：
(1)    超二级结构：两个或两个以上具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，称为超二级结构。有αα,βαβ,ββ三种组合形式；
(2)    模体是具有特殊功能的超二级结构，一个模体总有其特征性的氨基酸序列，并发挥特殊的功能；模体的特征性空间构象是其特殊功能的基础。
(3)    钙结合蛋白质中常有一个结合钙离子的模体，由α-螺旋-环-α-螺旋三个肽段组成，环中有几个特定的亲水侧链，侧链末端的氧原子通过氢键而结合钙离子；
(4)    锌指结构：由一个α-螺旋和两个反平行的β-折叠组成，模体的N端有一对半胱氨酸残基，C端有一对组氨酸残基，此四个残基在空间上恰好形成一个可以容纳一个Zn2+的洞穴，Zn2+可稳定模体中的α-螺旋结构，使此α-螺旋结构能镶嵌于DNA的大沟中，因此含锌指结构的蛋白质均可与DNA或RNA结合；
6.    氨基酸残基的侧链对二级结构形成的影响：二级结构是以一级结构为基础的，一段肽链其氨基酸残基适合形成α-螺旋或β-折叠，它就会出现相应的二级结构。
【蛋白质的三级结构是在二级结构的基础上多肽链进一步折叠形成的】
1.    蛋白质的三级结构：是指整条肽链中所有氨基酸残基的相对空间位置，也就是整条肽链所有原子在三位空间的排布位置；
2.    结构域是三级结构上的局部折叠区：分子量较大的蛋白质常可折叠形成多个结构较为紧密的区域，并各行其功能，称为结构域。结构域也可看作是球状蛋白质的独立折叠单位，有较为独立的三维结构。并非所有蛋白质的结构域都明显可分；
3.    分子伴侣参与蛋白质折叠：
(1)    蛋白质空间构象的正确形成决定于一级结构及分子伴侣的参与；
(2)    分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠形成天然构象，许多分子伴侣是ATP酶；
(3)    分子伴侣参与蛋白质折叠的机制：
①    防止错误聚集的发生：蛋白质在合成时，还未折叠的肽段有许多疏水基团暴露在外，具有分子内或分子外聚集的倾向，使蛋白质不能形成正确的空间构象。分子伴侣可逆的与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开，如此反复进行可防止错误聚集的发生，使肽链真确折叠；
②    诱导错误聚集的肽段正确折叠：分子伴侣能与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠；
③    特定位置二硫键的形成：某些分子伴侣具有形成二硫键的酶活性，蛋白质分子中，特定位置二硫键的形成，是产生正确空间构象和发挥功能的必要条件；
(4)    参与蛋白质折叠的分子伴侣可分为：
①    热休克蛋白70（Hsp 70）：为高度保守的蛋白质，可部分逆转变性或聚集的蛋白质；
②    伴侣蛋白；
③    核质蛋白；
【含两条以上多肽链的蛋白质具有四级结构】
(1)    蛋白质的四级结构：含两条或两条以上肽链的蛋白质，每一条肽链都有其完整的三级结构，称为亚基；亚基之间以非共价键相连接；蛋白质各个亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用称为蛋白质的四级结构；
(2)    四级结构中，各亚基间的结合力主要是氢键和离子键。
(3)    含四级结构的蛋白质，单独的亚基一般没有生物学功能，只有完整的四级结构寡聚体才有生物学功能；
【蛋白质的分类】
1.    根据蛋白质的组成成分可分为单纯蛋白质和结合蛋白质：
(1)    单纯蛋白质：只含有氨基酸；
(2)    结合蛋白质：含有非蛋白质部分，非蛋白质部分为蛋白质的生物活性或代谢所依赖被称为辅基，绝大部分辅基是通过共价键的方式与蛋白质部分相连；
2.    根据形状可分为纤维蛋白质和球状蛋白质：
(1)    纤维蛋白质：多数为结构蛋白质，较难溶于水，如胶原蛋白、弹性蛋白等；
(2)    球状蛋白质：多具有生理活性，多数可溶于水，如酶、蛋白质类激素、代谢调节蛋白质、免疫球蛋白、基因表达调节蛋白等；

    蛋白质组是指一种细胞或一种生物所表达的全部蛋白质，即“一种基因组所表达的全套蛋白质”。蛋白质组学以细胞内全部蛋白质的存在及其活动方式为研究对象。

(一)    葡萄糖经糖酵解途径生成两分子丙酮酸：
1.    葡萄糖磷酸化为6-磷酸葡萄糖（G-6-P）：不可逆，哺乳动物体内的己糖激酶有四种同工酶（Ⅰ~Ⅳ型），肝细胞中的是Ⅳ型，称为葡萄糖激酶。
2.    G-6-P转变为6-磷酸果糖（F-6-P）：为醛糖与酮糖之间的异构反应；
3.    F-6-P转变为1，6-二磷酸果糖（1，6-F-BP）：为第二个磷酸化反应，由6-磷酸果糖激酶-1（PFK-1）催化；
4.    磷酸己糖裂解成2分子磷酸丙糖：由醛缩酶催化，生成磷酸二羟丙酮和3-磷酸甘油醛；
5.    磷酸二羟丙酮转变为3-磷酸甘油醛：二者为同分异构体；
6.    3-磷酸甘油醛氧化为1，3二磷酸甘油酸：由3-磷酸甘油酸脱氢酶催化，以为NAD +辅酶接受氢和电子。此过程中有无机磷酸参与反应，3-磷酸甘油醛氧化脱氢形成羧基即与磷酸形成混合酸酐，该酸酐是一种高能化合物；
7.    1，3二磷酸甘油酸转变为3-磷酸甘油酸：磷酸甘油酸激酶催化缓和酸酐上的磷酸从羧基转移到ADP，形成ATP和3-磷酸甘油酸。此反应为第一次产生ATP的反应，将底物的高能磷酸键直接转移给ADP生成ATP。这种ADP或其它核苷二磷酸的磷酸化作用与底物的脱氢作用直接相偶联的反应过程称为底物水平磷酸化作用。
8.    3-磷酸甘油酸转变为2-磷酸甘油酸；
9.    2-磷酸甘油酸脱水生成磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）：由烯醇化酶催化，形成了一个高能磷酸键。
10.    磷酸烯醇式丙酮酸将高能磷酸基转移给ADP形成ATP和丙酮酸：发生了第二次底物水平磷酸化。
(二)    丙酮酸被还原为乳酸：
由乳酸脱氢酶（LDH）催化，丙酮酸还原成乳酸所需的氢原子由NADH+H+提供，后者来自上述第6步反应中的3-磷酸甘油醛的脱氢反应。
1分子葡萄糖无氧氧化消耗2分子ATP，生成4分子ATP，净生成2分子ATP。
【糖酵解的调控是对3个关键酶活性的调节】★★
己糖激酶、6-磷酸果糖激酶-1和丙酮酸激酶是调节糖酵解途径的3个关键酶，催化3个不可逆的反应，是糖酵解途径流量的3个调节点，分别受变构效应剂和激素的调节。
(一)    6-磷酸果糖激酶-1对调节糖酵解途径的流量最重要：
                 ATP         AMP      柠檬酸
胰高血糖素→→                  +      -
                 cAMP
                              
                         ATP
                              PKA  
          6-磷酸果糖                P          P                2,6-二磷酸果糖
                        ADP                              Pi
      ATP
        -/+
                                                         Pi
                    PFK-1          
                                    +
      ADP   +
                   -      +     -

         1,6-二磷酸果糖      AMP     柠檬酸
1.    PFK-1是一个四聚体，受多种变构调节剂的影响。变构抑制剂：ATP和柠檬酸；变构激活剂：AMP、ADP、1,6-二磷酸果糖、2,6-二磷酸果糖；
2.    PFK-1有两个ATP结合位点：①活化中心内的催化部位，ATP作为底物结合；②活化中心外与变构效应剂结合的部位，亲和力低，需较高浓度的ATP与之结合才能使酶丧失活性；
3.    F-1,6-P是PFK-1的反应产物，这种正反馈是不多见的，有利于糖的分解；
4.    2,6-二磷酸果糖是PFK-1最强的变构激活剂，F-2,6-P与AMP一起取消ATP、柠檬酸对PFK-1的变构抑制作用。F-2,6-P由6-磷酸果糖激酶-2（PFK-2）催化6-磷酸果糖形成；果糖二磷酸酶-2（FBP-2）可水解F-2,6-P的C2位磷酸，使其转变为6-磷酸果糖。
5.    PFK-2实际上是一种双功能酶，有2个分开的催化中心，同时具有6-磷酸果糖激酶-2和果糖二磷酸酶-2活性；
6.    6-磷酸果糖激酶-2/果糖二磷酸酶-2还可在激素的作用下以共价修饰的方式进行调节：胰高血糖素通过cAMP及依赖cAMP的蛋白激酶磷酸化PFK-2的丝氨酸，磷酸化后其激酶活性减弱而磷酸酶活性升高；
(二)    丙酮酸激酶是糖酵解的第二个重要的调节点：
1.    变构激活剂：1,6-二磷酸果糖是丙酮酸激酶变构激活剂；
2.    抑制剂：ATP，丙氨酸在肝脏中也有变构抑制作用；
3.    共价修饰调节剂：可使丙酮酸激酶磷酸化而失活，依赖cAMP的蛋白激酶和依赖Ca2+、钙调节蛋白的蛋白激酶均可使之磷酸化。胰高血糖素可通过cAMP抑制丙酮酸的活性。
(三)    己糖激酶受到反馈抑制调节：
1.    己糖激酶受其反应产物6-磷酸葡萄糖的反馈抑制；
2.    葡萄糖激酶分子内不存在6-磷酸葡萄糖的变构部位，不受F-6-P的影响；
3.    长链脂酰CoA对其有变构抑制作用，在饥饿时可减少肝和其他组织摄取葡萄糖。
【糖酵解的主要生理意义】是在机体缺氧的情况下快速供能。

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