高中蛋白质的思维导图

I. 蛋白质的组成元素和基本单位

A. 组成元素

1. 主要元素：C, H, O, N
2. 可能含有：S, P, Fe, I 等

B. 基本单位：氨基酸

1. 定义：含有至少一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上的有机物。

2. 结构通式：

   H R		N - C - COOH

   H

   • 特点：至少有一个-NH₂和一个-COOH
   • 中心碳原子连接：一个-NH₂，一个-COOH，一个R基，一个H原子。
3. 种类：
   • 约 20 种
   • 区别：R 基不同
   • 人体必需氨基酸：只能从食物中获取，不能自身合成
4. 性质：
   • 既能与酸反应，又能与碱反应（两性化合物）
   • 氨基酸的R基可能显酸性或碱性。
5. 氨基酸的结构特点总结:
   • 至少一个氨基与羧基。
   • 相同碳原子连接一个氨基与一个羧基。
   • 不同的氨基酸之间R基不同。

II. 蛋白质的形成——脱水缩合

A. 脱水缩合的概念

1. 定义：氨基酸分子相互结合形成多肽时，一个氨基酸分子的 -NH₂ 脱去一个 H，另一个氨基酸分子的 -COOH 脱去一个 -OH，从而释放出一个水分子，同时 -NH₂ 和 -COOH 连接形成肽键。
2. 肽键：连接两个氨基酸的化学键 (-CO-NH-)

B. 相关计算

1. 肽键数 = 氨基酸数 - 肽链数
2. 水分子数 = 肽键数
3. 多肽的分子量 = 氨基酸分子量总和 - 脱去水分子总分子量
4. 至少的游离氨基和羧基的数量 = 肽链数 （不考虑 R 基中的氨基和羧基）
5. 氨基酸平均分子量 = 蛋白质分子量/氨基酸数量
6. 环状肽：肽键数 = 氨基酸数
7. N原子总数 = 肽链数 + R基上的N原子数
8. O原子总数 = 肽链数 + 2 + R基上的O原子数

C. 多肽和蛋白质

1. 多肽：由多个氨基酸通过肽键连接形成的链状结构。
   • 二肽：由两个氨基酸脱水缩合而成。
   • 多肽：由多个氨基酸脱水缩合而成。
2. 蛋白质：由一条或多条多肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质。
   • 多肽链的折叠方式决定了蛋白质的空间结构。

D. 脱水缩合过程中的注意事项

1. 参与反应的氨基酸的种类、数量、排列顺序不同，最终形成的多肽链不同。
2. 蛋白质结构的多样性决定了蛋白质功能的多样性。
3. 脱水缩合的场所：核糖体

III. 蛋白质的结构层次

A. 一级结构

1. 定义：氨基酸的种类、数目和排列顺序。
2. 决定因素：基因（DNA）中的碱基序列。
3. 一级结构是蛋白质高级结构的基础。

B. 高级结构

1. 定义：多肽链经过盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。
2. 常见高级结构：球状、纤维状等。
3. 高级结构决定蛋白质的生物学功能。

IV. 蛋白质的性质

A. 多样性

1. 原因：
   • 组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序千变万化。
   • 肽链的盘曲、折叠方式不同，导致蛋白质空间结构的多样性。
2. 体现：
   • 不同生物的蛋白质种类不同。
   • 同一生物的不同细胞的蛋白质种类不同。

B. 特性

1. 变性：蛋白质受到高温、强酸、强碱、重金属盐等因素作用时，其空间结构发生改变，导致蛋白质失去生物活性。
2. 溶解度：蛋白质的溶解度受温度、pH、盐浓度等因素的影响。
3. 颜色反应：蛋白质与双缩脲试剂反应，产生紫色。用于蛋白质的定性检测。

V. 蛋白质的功能

A. 结构蛋白

1. 组成细胞和生物体的结构成分。
   • 例如：细胞膜上的蛋白质、头发的角蛋白、肌肉的肌动蛋白等。

B. 催化功能

1. 酶：绝大多数酶是蛋白质，是生物体内的催化剂，能加速化学反应的进行。

C. 运输功能

1. 载体蛋白：运输氧气、葡萄糖等物质。
   • 例如：血红蛋白运输氧气，细胞膜上的载体蛋白运输葡萄糖。

D. 调节功能

1. 激素：某些激素是蛋白质，能调节生物体的生命活动。
   • 例如：胰岛素调节血糖平衡。

E. 免疫功能

1. 抗体：能与抗原特异性结合，清除抗原。
   • 抗体是由浆细胞合成的免疫球蛋白。

F. 其他功能

1. 运动功能：肌动蛋白和肌球蛋白参与肌肉收缩。
2. 识别功能：细胞膜上的糖蛋白具有识别功能。
3. 信息传递功能：某些蛋白质作为信号分子，参与细胞间的信息传递。

VI. 蛋白质的检测

A. 双缩脲试剂

1. 原理：蛋白质与双缩脲试剂发生反应，产生紫色络合物。
2. 操作：
   • 先加入氢氧化钠溶液，创造碱性环境。
   • 再加入硫酸铜溶液，观察颜色变化。
3. 注意：
   • 仅能检测蛋白质，不能检测氨基酸。
   • 颜色深浅与蛋白质浓度有关。

B. 其他检测方法

1. 考马斯亮蓝染色：用于蛋白质的定量检测。
2. 电泳：用于分离不同分子量的蛋白质。
3. 免疫印迹（Western blot）：用于检测特定蛋白质的存在和表达量。

VII. 蛋白质与人类健康

A. 蛋白质的营养价值

1. 是人体重要的营养物质，提供合成人体自身蛋白质的原料。
2. 提供能量。

B. 蛋白质缺乏症

1. 生长发育迟缓、免疫力下降、贫血等。

C. 蛋白质过量

1. 增加肾脏负担、导致肥胖等。

D. 合理膳食

1. 保证蛋白质摄入量，注意膳食均衡。
2. 摄入优质蛋白质。

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