第一節　蛋白質的分子組成

一、蛋白質的元素組成

蛋白質種類繁多，結構各異，但所有蛋白質的基本組成元素相同，主要有碳、氫、氧、氮和少量的硫。有些蛋白質還含有微量的磷、鐵、鋅、銅、錳、鈷、鉬、碘等元素。各種蛋白質的含氮量很接近，平均為16%，這是蛋白質元素組成的一個特點。蛋白質是體內最主要的含氮物質，因此可通過測定生物樣品中的含氮量，推算出其中蛋白質的大致含量。

100g樣品中蛋白質的含量（g%）＝1g樣品的含氮克數×6.25×100

二、蛋白質的基本組成單位——氨基酸

蛋白質在酸、堿或蛋白酶的作用下，可以被水解為小分子物質，其終產物是氨基酸，因此蛋白質的基本組成單位是氨基酸（amino acid）。

（一）氨基酸的結構通式

組成天然蛋白質的氨基酸，連接羧基的碳原子（α-碳原子）上還連有一個氨基、一個H原子和一個R側鏈基團，不同氨基酸的差別在于R基團的不同。氨基酸的結構通式如下：

（二）氨基酸的結構特點

存在于自然界中的氨基酸有300余種，但組成人體蛋白質的氨基酸只有20種，它們在結構上有以下特點。

（1）都是α-氨基酸（脯氨酸除外）　組成蛋白質的天然氨基酸的氨基均連接在α-碳原子上，因此被稱為α-氨基酸。脯氨酸為α-亞氨基酸。

（2）都是L-氨基酸（甘氨酸除外）　甘氨酸R基為H，α-碳原子不是手性碳原子，只有一種空間構型，不分型；而其他氨基酸的α-碳原子都是手性碳，有旋光異構現象，存在L-型和D-型兩種不同的空間構型。組成蛋白質的20種氨基酸，除甘氨酸和脯氨酸外，其他均為L-α-氨基酸。

（三）氨基酸的分類

根據側鏈（R基）的結構和性質不同，將20種氨基酸分為四類：非極性側鏈氨基酸、極性中性側鏈氨基酸、酸性側鏈氨基酸和堿性側鏈氨基酸（表2-1）。

一般來說，非極性側鏈氨基酸的水溶性比極性中性側鏈氨基酸差，而酸性側鏈氨基酸和堿性側鏈氨基酸水溶性強于極性中性側鏈氨基酸。酸性側鏈氨基酸的側鏈都含有羧基，堿性側鏈氨基酸的側鏈含有氨基、胍基或咪唑基。

三、蛋白質中氨基酸的連接方式

蛋白質是由氨基酸聚合而成的高分子化合物。在蛋白質分子中，氨基酸之間通過肽鍵相連。肽鍵是一個氨基酸的α-羧基與另一個氨基酸的α-氨基脫水縮合形成的酰胺鍵。

氨基酸通過肽鍵相連而成的化合物稱為肽。由兩個氨基酸縮合生成的肽稱為二肽，三個氨基酸縮合生成三肽，依此類推，通常把十肽以下者稱為寡肽，十肽以上者稱為多肽。多肽是鏈狀化合物，故稱為多肽鏈。多肽鏈中的氨基酸由于脫水縮合已不是完整的氨基酸，故稱為氨基酸殘基。多肽鏈中由肽鍵連接成的長鏈骨架稱為主鏈，各氨基酸殘基的側鏈基團稱為側鏈。

多肽鏈有兩個末端，有游離氨基的一端稱為氨基末端或N-末端；有游離羧基的一端稱羧基末端或C-末端。多肽鏈的方向是從N-端指向C-端，命名和書寫肽鏈，均從左到右依次將各氨基酸的名稱列出。

生物體內能合成許多具有重要生物學活性的小分子肽，稱為生物活性肽。如：谷胱甘肽（glutathione，GSH），是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸組成的3肽，具有很強的抗氧化作用；又如下丘腦分泌的促甲狀腺素釋放激素（TRH，3肽）、縮宮素（oxytocin，9肽）及腺垂體分泌的促腎上腺皮質激素（ACTH，39肽）等。近年來，通過重組DNA技術，在體外還可以生成重組多肽類藥物、重組多肽類疫苗等。

★ 考點提示：蛋白質元素組成特點及應用；氨基酸的結構特點；蛋白質中氨基酸的連接方式