蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)（生物化學(xué)課件）

目錄CONTENTS一α-螺旋二β-折疊四無(wú)規(guī)則結(jié)構(gòu)三β-轉(zhuǎn)角蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)——基本結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈主鏈骨架原子的空間相對(duì)位置，不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。穩(wěn)定二級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力：氫鍵

二級(jí)結(jié)構(gòu)的基本類(lèi)型：

一、

-螺旋

二、

-折疊

三、

-轉(zhuǎn)角

四、無(wú)規(guī)則結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)

一、

-螺旋結(jié)構(gòu)要點(diǎn)：(1)肽鍵平面為單位,以

-碳原子為轉(zhuǎn)折盤(pán)旋形成右手螺旋，螺旋的每圈有3.6個(gè)氨基酸，螺旋間距離為0.54nm，每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100

，上升0.15nm(2)主鏈原子構(gòu)成螺旋的主體,側(cè)鏈在其外部，直徑約為0.5nm

-螺旋左、右手螺旋(3)每個(gè)肽鍵的羰基氧與遠(yuǎn)在第四個(gè)氨基酸氨基上的氫形成氫鍵(共形成n-4個(gè)氫鍵)，所有肽鍵都能參與鏈內(nèi)氫鍵的形成，氫鍵的方向與中心軸大致平行,是穩(wěn)定螺旋的主要作用力3.613(SN)(4)Pro的N上缺少H，不能形成氫鍵，經(jīng)常出現(xiàn)在

-螺旋的端頭，它改變多肽鏈的方向并終止螺旋

二、

-折疊

β-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Cα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)。

β-折疊分平行式和反平行式，后者更為穩(wěn)定。N端在同一端。氨基酸之間沿軸相距0.325nmN端不在同一端。氨基酸之間沿軸相距0.35nm維持β-折疊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的力——

氫鍵由一條鏈上的羰基和另一條鏈上的氨基之間形成，即氫鍵是在鏈與鏈之間形成的。（a）平行式

（b）反平行式

三、

-轉(zhuǎn)角概念：

肽鏈出現(xiàn)180

回折的轉(zhuǎn)角處結(jié)構(gòu)稱(chēng)為

-轉(zhuǎn)角。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

第一個(gè)殘基的C=O與第四個(gè)殘基的N-H形成氫鍵，常見(jiàn)于連接反平行β-折疊片的端頭(如Gly與Pro)，多位于球狀蛋白質(zhì)分子表面，約占全部殘基的四分之一。

四、無(wú)規(guī)則卷曲概念：

沒(méi)有確定規(guī)律性的肽鍵構(gòu)象特點(diǎn)：

常見(jiàn)于球狀蛋白質(zhì)分子中，在其它類(lèi)型二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段之間起連接作用，有利于整條肽鏈盤(pán)曲折疊。酶的功能部位常常處于這種構(gòu)象區(qū)域。H2N

COOH

α-螺旋β-折疊β-轉(zhuǎn)角無(wú)規(guī)卷曲核糖核酸酶分子中的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)總結(jié)多肽鏈折疊的規(guī)則方式二級(jí)結(jié)構(gòu)剛性/柔性氫鍵數(shù)目重復(fù)結(jié)構(gòu)形狀

－螺旋剛性較強(qiáng)多有

－折疊片剛性較強(qiáng)多有

－轉(zhuǎn)角等柔性較強(qiáng)少?zèng)]有無(wú)規(guī)則卷曲柔性較強(qiáng)少?zèng)]有目錄CONTENTS二功能蛋白一結(jié)構(gòu)蛋白蛋白質(zhì)的功能分類(lèi)蛋白質(zhì)是一切生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，是人體組織更新和修補(bǔ)的主要原料。人體的肌肉、內(nèi)臟、血液、骨骼以及毛發(fā)等，無(wú)一不是由蛋白質(zhì)組成的。人的一生，從出生到死亡，體內(nèi)大多數(shù)臟器和組織細(xì)胞都處于不斷地新生和不斷地破壞狀態(tài)中，也就是平常說(shuō)的新陳代謝。而蛋白質(zhì)正是組織新生和修復(fù)所需的原料。蛋白質(zhì)的這一作用，是任何其他成份所不能代替的。蛋白質(zhì)（一）結(jié)構(gòu)蛋白許多蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞和生物體結(jié)構(gòu)的重要物質(zhì)，稱(chēng)為結(jié)構(gòu)蛋白。例如，羽毛、肌肉、頭發(fā)、蛛絲等的成分主要是蛋白質(zhì)。（二）功能蛋白①酶—催化細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)離不開(kāi)酶的催化。絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)。（圖為胃蛋白酶結(jié)晶）②載體—運(yùn)輸有些蛋白質(zhì)具有運(yùn)輸載體的功能（圖是血紅蛋白示意圖，能運(yùn)輸氧）。（二）功能蛋白③激素—調(diào)節(jié)有些蛋白質(zhì)起信息傳遞作用，能夠調(diào)節(jié)機(jī)體的生命活動(dòng)，如胰島素（圖中央淺色區(qū)域的部分細(xì)胞分泌胰島素）。（二）功能蛋白④抗體—免疫有些蛋白質(zhì)有免疫功能。人體內(nèi)的抗體是蛋白質(zhì)，可以幫助人體抵御病菌和病毒等抗原的侵害。（二）功能蛋白目錄CONTENTS一概念二維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力四蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的其它特點(diǎn)三維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)——基本結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)

一、概念：

蛋白質(zhì)分子中所有原子(包括主鏈和側(cè)鏈)在三維空間的排列分布，又稱(chēng)為空間結(jié)構(gòu)、三維結(jié)構(gòu)、構(gòu)象二硫鍵——

共價(jià)鍵疏水作用非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵）氫鍵

離子鍵范德華力穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力a離子鍵b氫鍵c疏水作用d范德華力e二硫鍵abcdeacd

氫鍵對(duì)維持二級(jí)結(jié)構(gòu)特別重要

疏水作用對(duì)維持三級(jí)結(jié)構(gòu)特別重要

這些非共價(jià)鍵以量取勝，它們不僅穩(wěn)定了蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，對(duì)蛋白質(zhì)的功能也有重要影響作用疏水核：

疏水區(qū)多位于分子內(nèi)部，

往往

是與輔酶/基或底物結(jié)合的位點(diǎn)三、維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素

親水區(qū)：

親水區(qū)多位于分子表面，

故球

形蛋白質(zhì)水溶性較好

四、蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的其它特點(diǎn)：

許多在一級(jí)結(jié)構(gòu)上相差很遠(yuǎn)的氨基酸堿基在三級(jí)結(jié)構(gòu)上相距很近。三級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)發(fā)揮生物活性所必須的。所有具有高度生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)幾乎都是球狀蛋白。球狀蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)很密實(shí)，大部分的水分子從球形蛋白的核心中被排出，這使得極性基團(tuán)間以及非極性基團(tuán)間的相互用成為可能。例1——胰島素分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)例2——溶菌酶分子的三級(jí)結(jié)構(gòu)例3——磷酸丙糖異構(gòu)酶和丙酮酸激酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)目錄CONTENTS二四級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)一概念蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)——基本結(jié)構(gòu)

許多蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)通過(guò)非共價(jià)鍵結(jié)合成的多聚體，稱(chēng)為寡聚蛋白。寡聚蛋白中的每個(gè)獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)稱(chēng)為亞基，亞基一般由一條肽鏈構(gòu)成，也稱(chēng)為單體。

蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指亞基的種類(lèi)、數(shù)量以及各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)中的空間排布和亞基間的相互作用。一、概念

蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)

二、四級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):亞基單獨(dú)存在時(shí)無(wú)生物活性，只有相互聚合成特定構(gòu)象時(shí)才具有完整的生物活性亞基之間以非共價(jià)鍵結(jié)合，容易彼此解離大多數(shù)寡聚蛋白質(zhì)分子的亞基的排列是對(duì)稱(chēng)的，對(duì)稱(chēng)性是四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)最重要的性質(zhì)之一血紅蛋白的四級(jí)結(jié)構(gòu)目錄CONTENTS二結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一概念蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)——基本結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

一、概念：

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的排列順序，也叫初級(jí)結(jié)構(gòu)或基本結(jié)構(gòu)。一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要連接鍵是肽鍵，通常將二硫鍵也歸屬于一級(jí)結(jié)構(gòu)。

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

蛋白質(zhì)的序列具有方向性，一般書(shū)寫(xiě)順序是從N-端到C-端，其主要作用是決定蛋白質(zhì)分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)和功能。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)包括：（1）組成蛋白質(zhì)的多肽鏈的數(shù)目；（2）多肽鏈的氨基酸順序；（3）多