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3.1: 什么是蛋白质?
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什么是蛋白质?
 
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3.1: 什么是蛋白质?

蛋白质是氨基酸链,其通过肽键连接并折叠成三维结构。单个氨基酸残基的侧链决定氨基酸残基之间的相互作用,并最终决定蛋白质的折叠。根据长度和结构复杂性的不同,氨基酸残基链被分类为寡肽、多肽或蛋白质。

氨基酸残基是蛋白质的组成部分

氨基酸是一种分子,它包含一个羧基(-COOH) 和一个氨基 (-NH2) 附着在同一个碳原子碳上。氨基酸的同一性是由其侧链或侧残基决定的,通常称为R-基。最简单的氨基酸是甘氨酸,其残基是一个氢原子。其他氨基酸带有更复杂的侧链。侧链决定了氨基酸的化学性质。例如,它可能吸引或排斥水(亲水性或疏水性),携带负电荷(酸性),或形成氢键(极性)。

在所有已知的氨基酸中,只有21种用于在真核生物中制造蛋白质(基因编码仅编码其中的20种)。氨基酸缩写使用三个字母 (例如 Gly, Val, Pro)或一个字母代码 (例如 G, V, P)。氨基酸残基的线性链构成蛋白质的主链。一端的游离氨基称为n-末端,另一端的游离羧基则构成C-末端。侧链的化学性质在很大程度上决定了蛋白质的最终结构,因为它们相互作用,并与极性水分子相互作用。

为了形成多肽,氨基酸通过肽键连接在一起。一种氨基酸的氨基 (-NH2基团) 与相邻氨基酸的羧基 (-COOH) 之间形成肽键。蛋白质是由脱水合成的。每一个水分子是在两个氨基酸的连接过程中形成的。由此产生的共价键是肽键。

周围介质的pH值决定了氨基酸的化学作用

氨基酸既有碱性又有酸性。因此,它们可以充当碱 (氢离子受体) 或酸 (氢离子供体)。化学性质取决于周围介质的pH值。在低 (例如 pH2) 下,羧基和氨基都质子化(-NH3, -COOH)因此氨基酸充当碱。在碱性pH (例如 pH13)下,羧基和氨基都被脱质子 (-NH2,-COO- ),氨基酸将起到酸的作用。在中性pH (即大多数物理环境, ~pH7.4)下,氨基被质子化(-NH3) ,羧基被脱质子化 (-COO-),产生两性离子,一种带正电荷和负电荷的分子。物理pH值下的这些化学性质对于形成氢键至关重要,氢键反过来又有助于形成更复杂的蛋白质结构。

多肽的长度、结构复杂性和功能性使其区别于蛋白质

多肽是氨基酸链。氨基酸少于20个的多肽也被称为寡肽,或简称肽。当一个多肽链被折叠成一个三维结构,准备执行其特定的细胞功能时,它被称为蛋白质。

蛋白质是生命的基本组成部分

蛋白质与碳水化合物、核酸和脂类一起,是生命的基本组成部分。蛋白质在组成和功能上表现出巨大的多样性。在其他功能中,它们为细胞提供结构(例如,以胶原蛋白的形式),允许运动(例如,肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白)催化反应(酶),使分子穿过细胞膜,并保护脊椎动物免受侵略者(抗体)。

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