高中生物 06 蛋白质是生命活动主要承担者

蛋白质的功能

催化作用：细胞内的化学反应离不开酶的催化，绝大多数酶都是蛋白质。例如，唾液淀粉酶能催化淀粉水解为麦芽糖，胃蛋白酶能催化蛋白质的水解等，酶的催化作用具有高效性、专一性等特点，使细胞内的各种化学反应能够快速、有序地进行。

运输作用：有些蛋白质具有运输物质的功能。如血红蛋白能运输氧气，它存在于红细胞中，当血液流经肺部时，血红蛋白与氧气结合，随血液运输到全身各处，供组织细胞利用；载体蛋白能协助物质进出细胞，不同的载体蛋白运输不同的物质，如葡萄糖载体蛋白能运输葡萄糖进入细胞等。

调节作用：蛋白质类激素能调节生物体的生命活动。如胰岛素能调节血糖浓度，它是一种由胰岛B细胞分泌的蛋白质激素，能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低；生长激素能促进生长发育等，这些蛋白质类激素通过与靶细胞表面的受体结合，引发细胞内的一系列信号传导，从而调节细胞的代谢和生理功能。

免疫作用：抗体是一类具有免疫功能的蛋白质，当病原体入侵人体后，免疫系统中的B淋巴细胞会分化形成浆细胞，浆细胞产生抗体，抗体能与病原体发生特异性结合，形成沉淀或细胞集团，进而被吞噬细胞吞噬消化，从而清除病原体，保护人体健康。

结构蛋白：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白。如肌肉中的肌动蛋白和肌球蛋白，它们相互配合，使肌肉能够收缩和舒张；胶原蛋白是动物细胞外基质的主要成分，广泛存在于皮肤、骨骼、肌腱等组织中，赋予这些组织一定的韧性和弹性，维持其结构和功能的完整性。

氨基酸的结构通式：氨基酸是组成蛋白质的基本单位，其结构通式为，每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（—NH₂）和一个羧基（—COOH），并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上，这个碳原子还连接一个氢原子和一个侧链基团，用R基表示。不同的氨基酸的区别在于R基的不同。

氨基酸的种类：组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，根据人体细胞能否合成，可分为必需氨基酸和非必需氨基酸。必需氨基酸是人体细胞不能合成，必须从外界环境中直接获取的氨基酸，共有8种（婴儿有9种，多一种组氨酸）；非必需氨基酸是人体细胞能够合成的氨基酸。

蛋白质的结构层次：氨基酸通过脱水缩合形成肽链，多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫多肽。多肽通常呈链状结构，叫做肽链。一条或几条肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。

脱水缩合过程：一个氨基酸分子的羧基（—COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（—NH₂）相连接，同时脱去一分子水，这种结合方式叫做脱水缩合。连接两个氨基酸分子的化学键（—NH—CO—）叫做肽键。

蛋白质结构多样性的原因：

氨基酸的种类不同，构成的蛋白质不同。

氨基酸的数目成百上千，不同数目的氨基酸形成的肽链长度不同，进而形成的蛋白质不同。

氨基酸的排列顺序千变万化，导致蛋白质的结构和功能也千差万别。

肽链盘曲折叠形成的空间结构不同，即使氨基酸的种类、数目和排列顺序相同，形成的蛋白质也不同。

肽键数、脱去水分子数与氨基酸数、肽链数的关系：肽键数 = 脱去水分子数 = 氨基酸数 - 肽链数。例如，由10个氨基酸形成一条肽链，则肽键数 = 脱去水分子数 = 10 - 1 = 9；若形成两条肽链，则肽键数 = 脱去水分子数 = 10 - 2 = 8。

蛋白质相对分子质量的计算：蛋白质相对分子质量 = 氨基酸数×氨基酸平均相对分子质量 - 脱去水分子数×18。例如，20个氨基酸形成一条肽链，氨基酸平均相对分子质量为120，则蛋白质相对分子质量 = 20×120 - （20 - 1）×18 = 2400 - 342 = 2058。

游离氨基数和游离羧基数的计算：一条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端。若有多个肽链，则游离氨基数或游离羧基数等于肽链数加上R基中含有的氨基数或羧基数。