第三節(jié)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu).

1、第三節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)第三節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)1 一級(jí)結(jié)構(gòu)初級(jí)結(jié)構(gòu)丄共價(jià)結(jié)構(gòu)L高級(jí)結(jié)構(gòu)（空間結(jié)構(gòu)）三級(jí)結(jié)構(gòu)1四級(jí)結(jié)構(gòu)在二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間還有另一些層次，如超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域。一.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)1廣義的一級(jí)結(jié)構(gòu)A璉ssB鏈一蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)1. 廣義的一級(jí)結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)中共價(jià)鍵連結(jié)的全部情況肽鏈的數(shù)目肽鏈中氨基酸之間的連結(jié)方式肽鏈中氨基酸的排列順序二硫鍵的位置2. 狹義的一級(jí)結(jié)構(gòu)肽鏈中氨基酸的排列順序根據(jù)IUPAC于1969年的規(guī)定，一級(jí)結(jié)構(gòu)特指 氨基酸序列，即狹義的一級(jí)結(jié)構(gòu)一蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)3. 一級(jí)結(jié)構(gòu)的表示法三字田表示法：aa, aa? aa$ aa1. aa2. aa3. aa4單字田

2、表示法:ABCD此外，還要標(biāo)出二硫德的位置:rzszsz-蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)4 舉例胰甜索的共價(jià)結(jié)構(gòu)insulin: 一種激素蛋白，由動(dòng)誕憾臟中胰島的卩細(xì)胞分泌, 主要功能是降低體內(nèi)血烤含量。臨床上用來(lái)治療爐尿病。Ufu Ifr Glh Ufa Gki AO)1>r Cfb AwA鏈 叨«"COotoAraPhtPhtTrihP/oAte-蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)4. 一級(jí)結(jié)構(gòu)的地位堂巳質(zhì)旳一級(jí)結(jié)溝可決定它的忌級(jí)結(jié)即各個(gè)層次的結(jié)構(gòu)所需要的全部信息都 儲(chǔ)存于一級(jí)結(jié)構(gòu)之中.一蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(3)(4)(5)用含疏基乙醇的 iiWrfioLCfr5. 一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定妥白質(zhì)的分離純化

3、拆分多肽鏈二疏錢(qián)的斷開(kāi)aa組成分析肽鏈末端的aa(9)一蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)再用aaC末端：用務(wù).肽酶或胖解法肽鏈專(zhuān)渙化 H(BrCN):胰/妥白酶(trypsin): Lys-X. Arg-X (X#Pro)瞋糜乳妥白酶(chymotrypsin): PheX、Trp-X» Tyr-X(X#Pro)(9)一蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(9)一蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)一蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)5. 一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定畫(huà)白廣的分離純化拆分多肽鏈(3) 二疏錢(qián)的斷開(kāi)(4) aa組成分析(5)馱鏈末端的aa測(cè)定 肽鏈專(zhuān)一性部分裂解(7)(8)主要用Edman降肽片段的分離純化各肽段的福序列測(cè)用電解肉舸傑 重疊法確定整個(gè)肽段的

4、aa禍k解的樣品分離(9)二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(-)二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（二）酰胺平面O,.0-C NH -C=NH 1 .鍵長(zhǎng)介于單0/雙便之間ICa C N Ca酰胺平面一由肽鍵周?chē)?個(gè)原壬組成的剛性平面（二）酰胺平面雖是單鍵卻有雙鍵性質(zhì)周邊六個(gè)原子在同一平面上前后兩個(gè)a-carbon在對(duì)角（trans）二蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（二）酰胺平面可將肽鏈的主鏈看成是由被Ca隔開(kāi)的許多平面 組成的。二蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二. 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（二）酰胺平面Ca-C和CaN之間是er鍵，可以自由旋轉(zhuǎn)：由此，構(gòu)成了主鏈的延伸趨向兩個(gè)相鄰M胺平面繞5的旋轉(zhuǎn)一 二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)

5、構(gòu)(三)二級(jí)翔障充礁螺1. a螺旋(a-helix)2. 0折疊(p-pleated sheet)3. 卩轉(zhuǎn)角(p-turn)4. 無(wú)規(guī)卷曲(nonregular coil)二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)1.Q-螺旋(a-helix)主鏈折疊成螺旋狀結(jié)構(gòu)右手螺旋JI ifHHrp側(cè)鏈都伸向螺旋的外側(cè)主鏈中所有酰胺平面基本上平行于 螺旋軸側(cè)鏈都伸向螺旋的外側(cè)二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(三)二級(jí)刪塞売繍銘1.6 螺旋(a-helix)（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)1.Q螺旋(a-helix)6螺旋結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)（P53）二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)> 螺距 0.54nm»每3.6個(gè)氨基酸

6、形成一圏螺旋.每個(gè)aa殘基沿中心軸上升0.15nm;旋轉(zhuǎn) 100。（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)1.Q-螺旋（a-helix）由aa殘基的按基與它后面第 四個(gè)aa殘基上的氨基之間形成。OH-&NH - CH-CO尢 N-R三三09所以，該a螺旋為3.613 型二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)1. Q螺旋(a-helix)氫鍵基本上平行于中心軸。主鏈上所有的肽鍵基本上都參與 了氫鍵的形成，因此獷螺旋相當(dāng)穩(wěn)定。二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)a -螺旋(a -he I i x) 肽鏈中的酰胺平面繞Ca相繼旋轉(zhuǎn)一定 角度形成處螺旋，呈右手螺旋。酰胺平 面平行于中心軸； 螺旋體中所有氨基酸殘基側(cè)鏈都

7、伸向外 側(cè)；每個(gè)氨基酸殘基的C=o都與后面第四 個(gè)殘基NH形成氫鍵； 每隔36個(gè)氨基酸殘基，螺旋上升一圈; 每圈間距0.54nmo二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)1 a螺旋(a-helix)側(cè)鏈在a 螺旋結(jié)構(gòu)中的作用R為Pro時(shí)> NCa的旋轉(zhuǎn)受到限制；> N上沒(méi)有氫，不能形成氫鍵。所以有Pro時(shí)，就不能形成a螺旋，從 而使螺旋中斷或拐彎。Proline -Polyproline Helix二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) (三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元瞬糞仏螺旋(a-helix)側(cè)鏈在a 螺旋結(jié)構(gòu)中的作用R為Gly時(shí)由于Ca上有2個(gè)氫，使其兩側(cè)的(J鍵(CaC、Ca-N)的轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度很大，

8、即剛性很小。所以使螺旋的穩(wěn)定性大大降低。二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) (三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元瞬糞仏螺旋(a-helix)側(cè)鏈在a 螺旋結(jié)構(gòu)中的作用帶相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)時(shí)側(cè)鏈之間存在著靜電斥力，使螺旋有舒展開(kāi)來(lái)的傾向。所以使螺旋的穩(wěn)定性降低。-在角蛋me幾乎全是e螺旋動(dòng)物毛發(fā)的 上要成分-在角蛋me幾乎全是e螺旋-在角蛋me幾乎全是e螺旋-在球狀蛋白中.一般也都含有a螺旋的區(qū)段-在角蛋me幾乎全是e螺旋-在角蛋me幾乎全是e螺旋(myoglobin)-膜蛋白分子中，鑲詼在膜內(nèi)的部分也是Ct螺旋結(jié)構(gòu)OutRideAmino terminusInsideCartwxyl terminus二.蛋白質(zhì)的二

9、級(jí)結(jié)構(gòu)(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)2、卩折疊(p-pleated sheet)(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)2、卩折疊(p-pleated sheet)匡折疊是由兩條或多條伸展的多肽鏈靠氫鍵聯(lián) 結(jié)而成的鋸齒狀片狀結(jié)構(gòu)。側(cè)鏈基團(tuán)與Ca間的鍵幾乎垂直于折疊平面，R 基團(tuán)交替地分布于片層平面兩側(cè).P折疊分平行式和反平行式，后者更為穩(wěn)定。MetaMonHydrophobic interactionsDisulfide bondSide-chain hydrogen bondingSheet structureHelical structureElectrostatic attraction（三）二級(jí)冊(cè)單元的種類(lèi)

10、2、卩折疊（p-pleated sheet）維持,折疊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的力氫鍵二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（三）二級(jí)飆瞬魏2、卩折疊（p-pleated sheet）蠶絲的主要成分一絲心蛋白中幾乎全是曠折疊（反平行式）。曠折疊普遍存在于球狀蛋白質(zhì)中，如胰蛋白酶.竣肽酶：- 二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)(三)二級(jí)鈿I翩蟆3、p轉(zhuǎn)角(p-turn)也稱(chēng)卩回折，存在于球狀蛋白中。其特點(diǎn)是肽鏈回折 180° ,使得氨基酸殘基的C=O和與第四個(gè)殘基的NH形 成氫鍵。bP 轉(zhuǎn)角都在蛋白質(zhì)/分子的表面。'（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)3、p轉(zhuǎn)角（p4urn）Proline and glycine are preval

11、ent in beta turns.（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類(lèi)4、無(wú)規(guī)則卷曲（nonregularcoil）又稱(chēng)自由卷曲，是指沒(méi)有一定規(guī)律的松散肽鏈 結(jié)構(gòu)。酶的功能部位常常處于這種構(gòu)象區(qū)域。無(wú)規(guī)卷曲常出現(xiàn)在a螺旋與a螺旋、a螺旋與卩 折疊、4折疊與P折疊之間。它是形成蛋白質(zhì)三級(jí) 結(jié)構(gòu)所必需的。在一級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，蛋白質(zhì)分子的多肽 鏈按一定方式折疊.盤(pán)繞或組裝成特有的空間 結(jié)構(gòu)，亦稱(chēng)高級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)即蛋 a質(zhì)的構(gòu)象冋題。蛋口質(zhì)的構(gòu)談和維持構(gòu)象的作用力1、構(gòu)型和構(gòu)象構(gòu)型(configuration)是指不對(duì)稱(chēng)碳原子上相連 的各原子或取代基團(tuán)的空間排布(D構(gòu)型.L構(gòu)型)。 構(gòu)型的改變伴隨著共

12、價(jià)鍵的短裂和重新形成。構(gòu)象(conformation)是指相同構(gòu)型的化合物中， 與碳原子相連的各原子或取代基團(tuán)在單鍵旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的 相對(duì)空間排布。所以構(gòu)象的改變不需要共價(jià)鍵的短裂和 重新形成。1蛋白質(zhì)的構(gòu)魚(yú)和維持構(gòu)象的作用力2、蛋白質(zhì)的構(gòu)象X射線(xiàn)衍射技術(shù)研究表明，肽鍵CN鍵介于單鍵和雙 鍵之間，具有部分雙鍵性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)，其中決大多 數(shù)都形成剛性的酰胺平面結(jié)構(gòu).理論上講，蛋白質(zhì)中的所有CaC單鍵和CaN單鍵都 能自由旋轉(zhuǎn)而形成無(wú)數(shù)變化的構(gòu)彖。事實(shí)并非如此，一個(gè) 天然蛋白質(zhì)多態(tài)鏈在一定條件下只有一種或很少幾種構(gòu)彖 ,而且相當(dāng)穩(wěn)定。這是因?yàn)橹麈溕嫌?/3具有部分雙鍵性質(zhì) 的CN鍵，不能自由旋轉(zhuǎn)；

13、此外主鏈上由很多R側(cè)鏈，其 大小及電荷情況各異。它們?cè)趩捂溞D(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生空間位阻和 靜電效應(yīng)，制約著大量的構(gòu)彖形成。指多肽鏈上若干相鄰的構(gòu)象單元（如e螺旋、P折疊、4轉(zhuǎn)角等）彼此作用，形成有規(guī)律的二級(jí) 結(jié)構(gòu)的聚集體。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)域Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase蛋口質(zhì)的結(jié)構(gòu)域指存在于球狀蛋白質(zhì)分子中的相對(duì)獨(dú)立的、緊 密的球狀三維實(shí)體，其間由松散的一段肽鏈連接。對(duì)于較大的蛋白質(zhì)：一般由2個(gè)或更多的結(jié)構(gòu)域組成對(duì)于較小的蛋白質(zhì)：常是單結(jié)構(gòu)域的，即結(jié)構(gòu)域和三級(jí)結(jié)構(gòu)是一回事結(jié)構(gòu)域的組織層次介于超二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(一) 三級(jí)結(jié)構(gòu)的概念三

14、級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure):指的是 多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu).超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ) 上，主鏈構(gòu)象和側(cè)鏈構(gòu)象相互作用，逬一步盤(pán)曲 折疊形成球狀分子結(jié)構(gòu)。三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(-)三級(jí)結(jié)構(gòu)的概念三. 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(二) 球狀蛋白的三級(jí)的結(jié)構(gòu)肽鏈盤(pán)繞成緊密的球狀結(jié)構(gòu) 大多數(shù)非極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成疏水核；而極性側(cè)鏈在分子表面，形成親水面.分子表面往往有一個(gè)內(nèi)陷的空隙，它常常 是蛋白質(zhì)的活性中心四.蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（三）維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力二硫鍵共價(jià)鍵疏水作用氫鍵-1、非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵）離子鍵范德華力（一）四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念四級(jí)結(jié)構(gòu)（quaternary structure）:由兩

15、 條或兩條以上具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈聚合而成. 有特定三維結(jié)構(gòu)的蛋質(zhì)構(gòu)象。每條多鏈又稱(chēng)為 亞基。_四、蛋Q05的四級(jí)結(jié)構(gòu)（）四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念a第卩鏈四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) （二）維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力疏水作用氫鍵 薔刼離子鍵范德華力配位鍵四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（二）維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力作用力作用破壞因子氫鍵a螺旋，卩折疊尿秦，鹽酸肌疏水作用形成球蛋白的核心去垢劑，有機(jī)酒劑離子鍵穩(wěn)定*螺旋，三.四級(jí)結(jié)構(gòu)范德華力穩(wěn)定緊密堆積的基團(tuán)和原子二硫鍵穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)還原劑配位鍵與金厲離子結(jié)合，穩(wěn)定四、 三級(jí)結(jié)構(gòu)螯合劑（EDTA）(n) Prlranrytruduce (amino ackl sequence)a Mix

16、(d) Quaternary structure(c) Terttery structure(b) Secorxtary structureC -°Cmc a.H?.M JITWtMw kte W五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能一級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)分子功能五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能()級(jí)結(jié)構(gòu)與功能cyt C生物名稱(chēng)氨基酸差異生物名稱(chēng)氨基酸差異黑猩猩 恒河猴 兔 袋鼠 鯨龜牛羊豬 狗 騾子馬019101010111112雞響尾蛇龜.金槍魚(yú)狗創(chuàng)小麥I面包酵母紅色面包裨131425212331434548(一)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能cyt C五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能有28個(gè)氨基酸在所以生物中共有。

17、五.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能生物名稱(chēng)氨基酸差異生物名稱(chēng)氨基酸差異黑猩猩 恒河猴 兔 袋鼠 鯨魚(yú)牛羊豬 狗 騾子馬019101010111112雞響尾蛇鳶龜金槍角!狗魚(yú)小麥I面包酵母紅色面包霉1314125212331434548()級(jí)結(jié)構(gòu)與功能cyt C氨基酸序列在一定程度上反應(yīng)了物種逬化關(guān)系。五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能(一)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能Normal peopleI）A TGT （；（；（； （Tr cTP TTTmRNA ACA CCC GXX GAAAAAHbA NYnd Thr Pro Glu Glu LvsSickle-cellanemia patientDNA TGT GGG CAT CTT TTTmRNA ACA CCC GUA GAA AAA五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能Interaction between moleculesStrand formationAequorea victoria五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能五、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能GF