第一节 蛋白质的化学组成

一、蛋白质的元素组成

蛋白质元素分析证明，蛋白质主要由碳（50%～55%）、氢（6%～7%）、氧（19%～24%）、氮（13%～19%）四种基本元素组成，大部分的蛋白质还含硫（0～4%），有些蛋白质还含有磷、铁、铜、锌、锰、钼、钴、锗及硒等元素，个别蛋白质含有碘。蛋白质元素组成的特点是其氮的含量相对恒定，平均为16%。由于生物体内含氮化合物主要是蛋白质，因此通过样品中含氮量的测定，即可推算出其中蛋白质的含量。

说一说：

蛋白质的元素组成有什么特点？

100g样品中蛋白质含量＝每克样品中的含氮克数×6.25×100

二、蛋白质的基本组成单位——氨基酸

蛋白质在酸、碱或蛋白酶的作用下，最终的水解产物都是氨基酸。因此氨基酸是蛋白质的基本组成单位。

（一）氨基酸的结构特点

自然界中存在着300多种氨基酸，但构成人体蛋白质的只有20种氨基酸。在20种氨基酸中，除甘氨酸不具有不对称碳原子和脯氨酸是亚氨基酸外，其余均为L－α－氨基酸。氨基酸分子的结构通式为：

在氨基酸结构通式中，其基本结构特征为：α－碳原子为手性碳原子，连有四个基团或原子，分别为氨基（亚氨基）、羧基、侧链（R）和氢（甘氨酸除外）。不同的氨基酸其侧链（R）各异，它对形成的蛋白质的空间结构和理化性质有重大影响。

（二）氨基酸的分类

根据氨基酸R侧链的结构和理化性质，可将20种氨基酸分为四类（表1－1）。

1.非极性疏水氨基酸　其特征是含有非极性的侧链，具有疏水性。但甘氨酸的侧链仅为氢原子，无疏水性。

2.极性中性氨基酸　其R侧链带有羟基或巯基、酰氨基等极性基团，又有亲水性，但在中性水溶液中不电离。

3.碱性氨基酸　其R侧链含有氨基、胍基和咪唑基，易于接受氢离子而具有碱性。

4.酸性氨基酸　其R侧链都含有羧基，易解离出氢离子而具有酸性。

议一议：

对组成蛋白质的氨基酸有几种分类方法？

表1－1　组成蛋白质的20种氨基酸

续表1－1

三、蛋白质多肽链中氨基酸的连接方式

蛋白质的结构复杂，种类繁多，功能各异，分类的方法也有多样，通常根据其分子形状、组成成分和功能进行分类。

（一）按蛋白质形状分类

根据蛋白质的形状不同可分为球状蛋白质和纤维蛋白质。

1.纤维蛋白质

纤维蛋白质是指呈纤维状、不溶于水的一类蛋白质。此类蛋白质在生物体作为组织的结构材料。如毛发、甲壳中的角蛋白，皮肤和结缔组织中的胶原蛋白等。

2.球状蛋白质

球状蛋白是指具有球状或椭圆形、一般可溶于水的一类蛋白质。此类蛋白质在生物体具有特异的生物活性，如酶、免疫球蛋白、血红蛋白和肌红蛋白等。

（二）按蛋白质组成分类

根据蛋白质的分子组成特点，可将蛋白质分为单纯蛋白质和结合蛋白质两大类。

1.单纯蛋白质

单纯蛋白质是水解后终产物仅为氨基酸的一类蛋白质，如清蛋白、球蛋白、组蛋白、硬蛋白等。

2.结合蛋白

结合蛋白质是水解后终产物除氨基酸外，还有非蛋白物质，此非蛋白物质称为辅基。根据辅基的不同，又可分为不同的类别，但只有两者结合在一起才具有生物活性。

表1－3　蛋白质按化学组成分类

（三）按蛋白质功能分类

根据蛋白质在机体生命活动中所起的作用不同，可将其分为功能蛋白和结构蛋白两大类。

1.功能蛋白

功能蛋白是指在生命活动中发挥调节、控制作用，参与机体具体生理活动并随生命活动的变化而被激活或抑制的一类蛋白质。此类蛋白质种类较多。

2.结构蛋白

结构蛋白是指参与生物细胞或组织器官的构成，起支持或保护作用的一类蛋白质。

表1－4　蛋白质的功能分类