蛋白质

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January 20, 2022

蛋白质(蛋白质,文化语言:蛋牛)是生物化学中构成生物体的高分子有机物质。也称为白质。蛋白质 英文名称蛋白质源自希腊语 proteios(重要)。从蛋白质的汉字可以看出,蛋(蛋)是鸟蛋的意思,蛋白质是构成鸡蛋等蛋清的主要成分。蛋白质的中文词来源于德语单词Eiweißstoff(德语:Eiweißstoff),字面意思是“白质”。多肽是由无数氨基酸连接而成的,其中20种不同的氨基酸通过称为肽键的化学键长连接。只有当各种多肽链形成四级结构并具有独特的功能时,才称为蛋白质。蛋白质和多肽虽然在技术上是不同的分子,但有时在某些情况下没有区别地使用。一般来说,如果分子量比较小,就叫做多肽,如果分子量很大,就叫做蛋白质。蛋白质以各种形式发挥着重要作用,例如生物体中的成分,细胞内各种化学反应的催化作用(酶),以及通过形成抗体产生的免疫。分子式为(NH2CHRnCOOH)n。蛋白质被称为胰蛋白酶的蛋白水解酶的作用消化。但是,大豆中含有一种叫做大豆胰蛋白酶抑制剂的蛋白质,会干扰胰蛋白酶的活性,所以生吃大豆很难消化。然而,当大豆被加热时,这种蛋白质成分会变性并失去抑制功能。最后,胰蛋白酶被激活,使消化酶更容易侵入,蛋白质变性是由物理因素(加热、干燥、由于搅拌、压力、X射线、超声波、振动、冷冻)、化学因素(酸、碱、尿素、有机溶剂、重金属、表面活性剂)或酶。

结构体

蛋白质是指折叠成独特三维结构的多肽链。蛋白质在其自然状态下折叠的结构由构成蛋白质多肽的氨基酸序列决定。生物化学家将蛋白质的结构分为四个阶段。一级结构:氨基酸序列 蛋白质的结构会因环境和与其相互作用的其他分子而改变。这种结构修饰在蛋白质的生物学功能中起着非常重要的作用,例如催化、与其他分子的结合和机械运动。这些线性蛋白质的一级结构由共价肽键组成,当蛋白质由核糖体合成时形成。蛋白质的二级、三级和四级结构由构成蛋白质的主链和侧链结构之间的键维持。这些键分为氢键、疏水键、离子键等非共价键和二硫键等共价键 二级结构:蛋白质的二级结构是由主链形成的。属于骨架的所有氨基酸的羰基的氧原子和胺基的氢原子之间形成氢键,形成热力学稳定状态(自由能最低的状态)。此时,蛋白质的二级结构主要呈α-螺旋或β-折叠形状的原因是多肽侧链上相邻的两个氨基酸与骨架原子之间这是因为最小化推力的稳定形状形成了 alpha 螺旋或 beta 平面的形状。这表明最稳定的二级结构由于骨架氢键的初级折叠而形成α螺旋或β平面的形状。 Ramachandran 图更清楚地显示了这种趋势 三级结构:蛋白质的三级结构由构成蛋白质的侧链的疏水键合决定。二硫键和氢键使三级结构更稳定,但决定三级结构的最重要的力量是疏水键。单个蛋白质,当单个多肽作为蛋白质发挥独特作用时,它可能不存在。与三级结构一样,通过二硫键、氢键、离子键变得更加稳定,氨基酸序列形成复杂三级结构的过程称为蛋白质折叠。通常,每个蛋白质的独特三级结构是氨基酸序列可以具有的最低自由能。此外,具有低自由能的状态是执行生物功能的活跃状态。然而,蛋白质也可以以更高的能量状态存在。只是因为其能量高,自然界中以高能量状态存在的蛋白质的数量非常少。在最稳定的状态下,达到蛋白质结构完全解开的状态(二级、三级和四级结构都消失的状态)所需的能量决定了蛋白质的热力学稳定性。氨基酸序列的两端称为 N 端和 C 端。它在蛋白质的一端有一个氨基(-NH2),另一个是给定的名称,因为它具有羧基 (-COOH)。

研究方法

检测溶液中蛋白质的一种方法是使用滴定管反应或黄蛋白反应。一种直接研究蛋白质结构的方法是 X 射线衍射。X射线照射到蛋白质晶体上,观察X射线的形状以研究其结构。此外,使用高分辨率原子力显微镜 (AFM) 直接观察蛋白质的结构。另外,为了知道蛋白质的序列,使用埃德曼降解法、质谱法等。现在主要使用质谱而不是费时的埃德曼分解。2002 年诺贝尔化学奖授予使用质谱法进行蛋白质测序的研究。此外,我们通过各种方法研究蛋白质,例如电泳和分析。

历史

蛋白质在 18 世纪被 Antoine Purcroix 等人确认为独立的生物分子,由 Ledus Johannes Mulder 首次描述,并于 1838 年以瑞典化学家 Jacob Berselius 的名字命名。

一起看

基因蛋白质组蛋白质组膜蛋白

脚注

外部链接

ProteinSequence.org:蛋白质序列门户网站 蛋白质组学全球网站