第二章

蛋白质的结构与功能

一、内容提要

蛋白质是生命的物质基础，

是组成一切细胞和组织的重要成分，

蛋白质的平均含

氮量约为

16

％，

基本组成单位是

α

－氨基酸。

构成天然蛋白质分子的氨基酸有

20

种，

根据侧链基团的结构和性质可将其分为非极性侧链氨基酸、

极性中性侧链氨基酸、

酸

性氨基酸和碱性氨基酸四类。氨基酸属于两性电解质，在溶液的

pH

等于其

pI

时，氨

基酸呈兼性离子。

蛋白质分子中的氨基酸通过肽键连接，

肽键是蛋白质分子中的主要

共价键。氨基酸通过肽键相连而成的化合物称为肽，小于

10

个氨基酸残基组成的肽

称为寡肽，反之则称为多肽。多肽链中

α

-

氨基游离的一端称为氨基端（

N-

端）

，

α

-

羧

基游离的一端称为羧基端（

C-

端）

；肽链中的氨基酸称为氨基酸残基；肽的命名从

N

－端开始指向

C

－端。

蛋白质的结构分为一级结构和空间结构。

蛋白质的一级结构是指多肽链中氨基酸

的排列顺序。肽键是其主要的化学键，有的多肽链含有二硫键。蛋白质的一级结构是

蛋白质的基本结构，

是决定蛋白质空间结构的基础。

蛋白质的空间结构按其构成的基

础和复杂程度分为二级结构、

三级结构和四级结构。

二级结构是指多肽链主链中各原

子的局部空间排列方式。

构成蛋白质二级结构的基础是肽单元，

二级结构的主要形式

有

α

－螺旋、

β

－折叠、

β

－转角和无规卷曲，维系二级结构的稳定靠氢键。三级结构

是指一条多肽链内所有原子的空间排布，

三级结构的形成和稳定主要靠侧链基团相互

作用生成的次级键，主要有氢键、盐键、疏水键和范德华力等非共价键，属于共价键

的二硫键在三级结构中也起重要作用。

分子量较大的蛋白质在形成三级结构时，

肽链

中某些局部的二级结构汇集在一起，形成能发挥生物学功能的特定区域称为结构域。

蛋白质空间结构的正确形成还需一类称为分子伴侣的蛋白质参与。

仅由一条多肽链构

成的蛋白质，

它的最高结构是三级结构。

四级结构是指两条或两条以上具有三级结构

的多肽链通过非共价键相互聚合而成的结构。

在四级结构中每个具有三级结构的多肽

链称为一个亚基。亚基之间的缔合主要靠非共价键。亚基单独存在时无生物学活性。

蛋白质一级结构是空间结构的基础。一级结构相似的蛋白质，空间结构相似，功

能相似；一级结构改变，空间结构改变则功能改变。蛋白质的空间结构是其发挥生物

学活性的基础，空间结构相似的蛋白质功能相似，空间结构改变则功能也随之改变。