蛋白质 思维导图
中心主题：蛋白质
一级分支 1：核心概念
- 定义
- 基本单位： 氨基酸
- 化学本质： 由氨基酸通过肽键连接而成的高分子有机聚合物（生物大分子）。
- 元素组成： C、H、O、N（特征元素），部分含 S、P、Fe、Zn、Cu 等。
- 功能多样性： 生命活动的体现者，一切生命活动的物质基础。
一级分支 2：基本单位 —— 氨基酸
- 结构通式
- 中心碳原子： 连接四个基团。
- 氨基： -NH₂ (碱性)
- 羧基： -COOH (酸性)
- 氢原子： -H
- 侧链基团： R基 (决定氨基酸种类和特性的关键)
- 分类
- 按R基的化学性质：
- 非极性/疏水性氨基酸： 如甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸。
- 极性/亲水性氨基酸： 如丝氨酸、天冬酰胺。
- 酸性氨基酸： 如天冬氨酸、谷氨酸 (侧链含-COOH)。
- 碱性氨基酸： 如赖氨酸、精氨酸、组氨酸 (侧链含-NH₂等碱性基团)。
- 按营养必需性：
- 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、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸)。
- 非必需氨基酸： 人体可以自身合成。
- 条件性必需氨基酸： 在特定生理或病理条件下需要从食物中获取 (如精氨酸、谷氨酰胺)。
- 按R基的化学性质：
一级分支 3：结构层次
- 一级结构
- 定义： 蛋白质中氨基酸的排列顺序。
- 连接方式： 肽键。
- 重要性： 决定蛋白质空间结构和生物学功能的基础，一级结构改变，功能可能丧失。
- 二级结构
- 定义： 肽链主链局部片段沿特定方式折叠盘旋形成的有规律、重复的构象。
- 主要类型：
- α-螺旋： 右手螺旋，靠氢键维持稳定。
- β-折叠： “片层”结构，靠氢键维持稳定。
- β-转角： 连接其他二级结构。
- 无规卷曲： 没有规律的部分。
- 三级结构
- 定义： 整条多肽链在二级结构基础上，进一步盘曲、折叠形成的完整三维空间结构。
- 稳定力： 氢键、离子键、疏水作用、范德华力、二硫键（共价键，最重要）。
- 结构域： 三级结构中功能相对独立的折叠区域。
- 四级结构
- 定义： 由两条或多条具有独立三级结构的多肽链（亚基）通过非共价键聚合而成的空间排列方式。
- 组成单位： 亚基。
- 实例： 血红蛋白（2条α亚基 + 2条β亚基）、胰岛素（二聚体）。
- 注意： 并非所有蛋白质都有四级结构，通常只有一条多肽链的蛋白质无四级结构。
一级分支 4：主要功能
- 催化作用 (酶)
- 本质： 绝大多数酶是蛋白质。
- 功能： 加速生物体内的各种化学反应，降低活化能。
- 运输功能
- 实例： 血红蛋白（运输O₂和CO₂）、载体蛋白（运输离子、葡萄糖等）。
- 免疫功能
- 本质： 抗体（免疫球蛋白）。
- 功能： 识别并中和病原体（如病毒、细菌）。
- 运动功能
- 实例： 肌动蛋白、肌球蛋白（肌肉收缩）。
- 结构支持
- 实例： 胶原蛋白（皮肤、骨骼、肌腱）、角蛋白（毛发、指甲）。
- 信息传递与调节
- 实例： 胰岛素、生长激素（作为激素调节生理活动）。
- 储存功能
- 实例： 酪蛋白（牛奶中储存氨基酸）、卵清蛋白（卵中储存氨基酸）。
- 其他功能
- 凝血功能： 纤维蛋白原。
- 防御功能： 溶菌酶。
一级分支 5：理化性质
- 两性电离
- 原因： 同时含有酸性基团（-COOH）和碱性基团（-NH₂）。
- 等电点： 当蛋白质所带正负电荷相等，净电荷为零时，溶液的pH值，此时蛋白质溶解度最小，易沉淀。
- 胶体性质
- 原因： 分子颗粒直径在1-100nm之间，形成稳定的亲水胶体。
- 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，导致其理化性质改变和生物活性丧失的现象。
- 特点： 肽键不断裂，一级结构不变。
- 实例： 高温煮熟鸡蛋、酒精消毒。
- 可逆变性： 少数蛋白质在除去变性因素后可恢复活性（如核糖酶）。
- 沉淀
- 定义： 蛋白质分子聚集从溶液中析出的现象。
- 与变性的关系： 沉淀物可以是变性蛋白质，也可以是未变性的蛋白质（如盐析），盐析是可逆的，变性沉淀通常是不可逆的。
- 颜色反应
- 双缩脲反应： 蛋白质和多肽的特有反应，紫色。
- 茚三酮反应： 所有氨基酸和蛋白质的共有反应，蓝紫色。
- 酚试剂反应： 含有酪氨酸的蛋白质呈蓝色。
一级分支 6：食物来源与营养
- 优质蛋白 (完全蛋白)
- 定义： 含有种类齐全、数量充足、比例恰当的所有必需氨基酸。
- 来源： 动物性食物（肉、蛋、奶、鱼）。
- 非优质蛋白 (不完全蛋白)
- 定义： 缺乏一种或多种必需氨基酸，或比例不合适。
- 来源： 植物性食物（谷物、豆类、坚果）。
- 蛋白质互补作用
- 定义： 将几种非优质蛋白混合食用，使其必需氨基酸相互补充，从而提高整体营养价值，接近优质蛋白。
- 实例： 粮食+豆类（如米饭+豆腐）、谷物+坚果。
- 推荐摄入量
- 一般人群： 每日每公斤体重摄入 0.8-1.2克蛋白质。
- 特殊人群： 运动员、青少年、孕妇、病人等需要量增加。
一级分支 7：相关疾病
- 缺乏症
- 表现： 生长发育迟缓、免疫力下降、贫血、水肿、肌肉萎缩等。
- 疾病： 蛋白质-能量营养不良病。
- 过量症
- 表现： 增加肾脏负担（代谢废物需肾脏排出）、导致钙流失、可能增加肥胖风险。
- 结构异常疾病
- 病因： 基因突变导致蛋白质一级结构异常，进而引起空间结构和功能异常。
- 实例：
- 镰刀型细胞贫血症： 血红蛋白β链第6位氨基酸由谷氨酸→缬氨酸。
- 疯牛病 (朊病毒病)： 朊病毒蛋白PrPC错误折叠为PrPSc。
