蛋白质 思维导图
中心主题：蛋白质 - 生命活动的主要承担者
一级分支 1：基本概念
- 定义：由氨基酸通过肽键连接而成的大分子有机物，是生命活动的主要承担者。
- 元素组成：
- 主要元素：C、H、O、N (氮元素是蛋白质的特征元素)。
- 特征元素：S (存在于某些氨基酸中，如半胱氨酸)。
- 可能元素：P、Fe、Zn、Cu、I 等 (结合蛋白质的辅基成分)。
- 相对分子质量：很大，是高分子化合物 (Macromolecule)。
- 基本组成单位：
- 氨基酸：组成蛋白质的基本单位。
- 种类：约20种。
- 分类：
- 按R基的化学性质：酸性、碱性、中性氨基酸。
- 按人体能否合成：
- 必需氨基酸：人体不能合成，必须从食物中获取 (8种：甲硫氨酸、缬氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸)。
- 非必需氨基酸：人体可以合成。
- 结构通式：每个氨基酸至少含有一个氨基（-NH₂）和一个羧基，都连接在同一个碳原子上。
- 特点：至少含有一个-NH₂ 和一个-COOH；R基不同，氨基酸种类不同。
一级分支 2：结构层次
- 一级结构
- 定义：蛋白质中氨基酸的种类、数目、排列顺序。
- 连接方式：肽键 (-CO-NH-)。
- 重要性：蛋白质分子的结构基础，一级结构决定空间结构，空间结构决定功能，一级结构改变，蛋白质功能可能丧失。
- 二级结构
- 定义：蛋白质分子中局部肽链的盘曲和折叠方式。
- 主要形式：
- α-螺旋：肽链以螺旋盘曲，靠氢键维持稳定。
- β-折叠：肽链折叠成片层结构，靠氢键维持稳定。
- 三级结构
- 定义：整个肽链在二级结构的基础上，一条肽链上的所有原子（侧链R基）相互作用的空间构象。
- 稳定力：氢键、二硫键、疏水作用、范德华力等。
- 关键：一条多肽链。
- 四级结构
- 定义：由两条或两条以上具有独立三级结构的多肽链通过特定区域相互作用，聚合成复杂的空间构象。
- 基本单位：亚基。
- 例子：血红蛋白 (由两条α链和两条β链组成)。
- 关键：多条多肽链。
一级分支 3：功能
- 催化作用：
- 酶：绝大多数酶是蛋白质，催化体内各种化学反应。
- 运输作用：
- 载体蛋白：如血红蛋白 (运输O₂)、载体蛋白 (运输物质进出细胞)。
- 免疫功能：
- 抗体：蛋白质，能与抗原特异性结合，清除病原体。
- 调节作用：
- 激素：如胰岛素、生长激素，调节生命活动。
- 结构支持：
- 结构蛋白：如胶原蛋白 (构成皮肤、肌腱)、角蛋白 (构成毛发、羽毛)。
- 运动功能：
- 肌动蛋白、肌球蛋白：构成肌肉，实现运动。
- 信息传递：
- 受体蛋白：位于细胞膜上，接受信息并传递。
- 供能作用：
- 能量储备：当糖类和脂肪不足时，氧化分解供能 (1g蛋白质约16.7kJ能量)。
一级分支 4：性质
- 两性电离：
- 原因：氨基酸残基上仍存在-NH₂和-COOH。
- 表现：在酸性溶液中带正电，在碱性溶液中带负电，在等电点时溶解度最低。
- 盐析：
- 定义：加入浓的无机盐溶液，使蛋白质溶解度降低而沉淀。
- 特点：可逆过程，不破坏蛋白质空间结构，可用于提纯蛋白质。
- 变性：
- 定义：在物理 (高温、高压、紫外线) 或化学 (强酸、强碱、重金属盐、乙醇) 因素作用下，蛋白质的空间结构被破坏，其理化性质和生物活性丧失。
- 特点：不可逆过程。
- 应用：高温消毒、加热灭菌、医用酒精消毒。
- 颜色反应：
- 双缩脲反应：
- 试剂：双缩脲试剂 (A液: NaOH, B液: CuSO₄)。
- 现象：产生紫色反应。
- 用途：鉴定肽键，用于鉴定蛋白质或多肽。
- 茚三酮反应：
- 试剂：茚三酮试剂。
- 现象：产生蓝紫色 (或黄色)。
- 用途：鉴定氨基酸。
- 蛋白质的黄色反应：
- 试剂：浓硝酸。
- 现象：产生黄色，再加NaOH变橙色。
- 用途：鉴定含有苯环的氨基酸 (如酪氨酸、苯丙氨酸)。
- 双缩脲反应：
一级分支 5：合成与代谢
- 合成场所：核糖体 (细胞质中的游离核糖体或粗面内质网上的核糖体)。
- 合成过程：脱水缩合 (翻译过程)。
- 消化与吸收：
- 场所：消化道 (胃、小肠)。
- 过程：
- 胃蛋白酶、胰蛋白酶、肽酶将蛋白质分解为多肽。
- 最终分解为氨基酸。
- 吸收：小肠上皮细胞主动运输吸收氨基酸。
- 代谢：
- 合成：氨基酸在细胞内合成各种蛋白质。
- 分解：蛋白质在酶的作用下水解成氨基酸，氨基酸通过脱氨基作用分解，含氮部分转化为尿素排出体外，不含氮部分氧化分解供能或转化为糖类、脂肪。
- 与基因的关系：
- DNA (基因) 是蛋白质合成的模板。
- 基因中碱基对的排列顺序决定了mRNA中碱基的排列顺序，进而决定了蛋白质中氨基酸的排列顺序。
一级分支 6：相关应用与健康
- 食物来源：
- 优质蛋白：动物蛋白 (肉、蛋、奶、鱼) 和大豆蛋白。
- 必需氨基酸种类齐全、比例适宜。
- 非优质蛋白：植物蛋白 (谷类)，缺乏部分必需氨基酸。
- 膳食营养：
- 蛋白质互补作用：多种食物混合食用，以提高蛋白质的营养价值 (如米饭+豆腐)。
- 每日推荐摄入量：成年人每日需摄入约1.0-1.2g/kg体重的蛋白质。
- 健康问题：
- 缺乏症：生长发育迟缓、免疫力下降、贫血、水肿等。
- 摄入过多：加重肾脏负担，转化为脂肪储存。
- 工业应用：
- 食品工业：豆腐、酸奶、肉制品加工。
- 纺织工业：蚕丝、羊毛。
- 医药工业：疫苗、酶制剂、血浆蛋白。
- 日用化工：洗发水、护肤品中的胶原蛋白、水解蛋白。
