第一节 蛋白质的分子组成
一、蛋白质的元素组成
蛋白质种类繁多，结构各异，但所有蛋白质的基本组成元素相同，主要有碳、氢、氧、氮和少量的硫。有些蛋白质还含有微量的磷、铁、锌、铜、锰、钴、钼、碘等元素。各种蛋白质的含氮量很接近，平均为16%，这是蛋白质元素组成的一个特点。蛋白质是体内最主要的含氮物质，因此可通过测定生物样品中的含氮量，推算出其中蛋白质的大致含量。
100g样品中蛋白质的含量（g%）＝1g样品的含氮克数×6.25×100
知识链接
凯氏定氮法与三聚氰胺
凯氏定氮法常用于食品中蛋白质含量的测定，即先测定食品的含氮量，然后根据含氮量推算出蛋白质的含量。
三聚氰胺的分子式是C3H6N6，含氮量为66.7%，在牛奶中添加三聚氰胺能提高牛奶含氮量，进而获得虚假的蛋白质含量，这就是不法分子在牛奶中添加三聚氰胺的目的。
在“三鹿事件”后，检测项目中增加了三聚氰胺，这虽然堵住了三聚氰胺添加到牛奶中的渠道，却并不能保证其他含氮量高的添加剂被加入。解决检测漏洞最根本的办法是检测牛奶中蛋白质的真正含量。
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，可以被水解为小分子物质，其终产物是氨基酸，因此蛋白质的基本组成单位是氨基酸（amino acid）。
（一）氨基酸的结构通式
组成天然蛋白质的氨基酸，连接羧基的碳原子（α-碳原子）上还连有一个氨基、一个H原子和一个R侧链基团，不同氨基酸的差别在于R基团的不同。氨基酸的结构通式如下：
（二）氨基酸的结构特点
存在于自然界中的氨基酸有300余种，但组成人体蛋白质的氨基酸只有20种，它们在结构上有以下特点。
（1）都是α-氨基酸（脯氨酸除外） 组成蛋白质的天然氨基酸的氨基均连接在α-碳原子上，因此被称为α-氨基酸。脯氨酸为α-亚氨基酸。
（2）都是L-氨基酸（甘氨酸除外） 甘氨酸R基为H，α-碳原子不是手性碳原子，只有一种空间构型，不分型；而其他氨基酸的α-碳原子都是手性碳，有旋光异构现象，存在L-型和D-型两种不同的空间构型。组成蛋白质的20种氨基酸，除甘氨酸和脯氨酸外，其他均为L-α-氨基酸。
（三）氨基酸的分类
根据侧链（R基）的结构和性质不同，将20种氨基酸分为四类：非极性侧链氨基酸、极性中性侧链氨基酸、酸性侧链氨基酸和碱性侧链氨基酸（表2-1）。
表2-1 组成蛋白质的20种氨基酸的结构及分类
一般来说，非极性侧链氨基酸的水溶性比极性中性侧链氨基酸差，而酸性侧链氨基酸和碱性侧链氨基酸水溶性强于极性中性侧链氨基酸。酸性侧链氨基酸的侧链都含有羧基，碱性侧链氨基酸的侧链含有氨基、胍基或咪唑基。
三、蛋白质中氨基酸的连接方式
蛋白质是由氨基酸聚合而成的高分子化合物。在蛋白质分子中，氨基酸之间通过肽键相连。肽键是一个氨基酸的α-羧基与另一个氨基酸的α-氨基脱水缩合形成的酰胺键。
氨基酸通过肽键相连而成的化合物称为肽。由两个氨基酸缩合生成的肽称为二肽，三个氨基酸缩合生成三肽，依此类推，通常把十肽以下者称为寡肽，十肽以上者称为多肽。多肽是链状化合物，故称为多肽链。多肽链中的氨基酸由于脱水缩合已不是完整的氨基酸，故称为氨基酸残基。多肽链中由肽键连接成的长链骨架称为主链，各氨基酸残基的侧链基团称为侧链。
多肽链有两个末端，有游离氨基的一端称为氨基末端或N-末端；有游离羧基的一端称羧基末端或C-末端。多肽链的方向是从N-端指向C-端，命名和书写肽链，均从左到右依次将各氨基酸的名称列出。
生物体内能合成许多具有重要生物学活性的小分子肽，称为生物活性肽。如：谷胱甘肽（glutathione，GSH），是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的3肽，具有很强的抗氧化作用；又如下丘脑分泌的促甲状腺素释放激素（TRH，3肽）、缩宫素（oxytocin，9肽）及腺垂体分泌的促肾上腺皮质激素（ACTH，39肽）等。近年来，通过重组DNA技术，在体外还可以生成重组多肽类药物、重组多肽类疫苗等。
★ 考点提示：蛋白质元素组成特点及应用；氨基酸的结构特点；蛋白质中氨基酸的连接方式