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

二級結(jié)構(gòu)延遲符號空間結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)即蛋白質(zhì)的構(gòu)象，也稱高級結(jié)構(gòu)，是指蛋白質(zhì)分子中所有原子在三維空間的排列分布和肽鏈的走向。蛋白質(zhì)構(gòu)象主鏈構(gòu)象側(cè)鏈構(gòu)象多肽鏈主鏈骨架上各個原子（各氨基酸殘基的ɑ-碳原子和肽鍵有關(guān)的原子）的排布及相互關(guān)系。各氨基酸殘基的側(cè)鏈基團（R基團）中原子的排布和相互關(guān)系。

由于肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)（鍵長0.132nm），因而不能自由旋轉(zhuǎn)，參與肽鍵的6個原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，該平面稱為肽鍵平面。肽鍵平面是蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的基本單位。

基本單位：肽鍵平面(肽平面)考點NH3+

OO=CS

S

CHCH2CH3

CH3CH3

CH3CH2

CHNHO氫鍵疏水鍵二硫鍵鹽鍵疏水鍵維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的化學(xué)鍵蛋白質(zhì)分子的二級結(jié)構(gòu)主要的化學(xué)鍵：氫鍵主要類型α–螺旋β–折疊β-轉(zhuǎn)角無規(guī)卷曲

蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)指多肽鏈主鏈骨架盤旋、折疊形成的局部有規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)，不涉及氨基酸殘基R側(cè)鏈的構(gòu)象?？键c考點1.α-螺旋（α-helix）是蛋白質(zhì)分子中局部肽鏈的肽平面通過α碳原子旋轉(zhuǎn)，使碳鏈主鏈沿中心軸盤曲成穩(wěn)定的右手螺旋構(gòu)象。α-螺旋的結(jié)構(gòu)特點：

①多肽鏈以肽鍵平面為單位，α-碳原子為轉(zhuǎn)折點，有規(guī)律的盤繞成右手螺旋結(jié)構(gòu)。

②每3.6個氨基酸殘基盤繞一圈，螺距為0.54nm。

③相鄰螺旋的肽鍵之間形成氫鍵，方向與長軸基本平行，維持螺旋的穩(wěn)定。④R基團伸向螺旋外側(cè)，其大小、形狀及電荷性質(zhì)均影響α-螺旋的形成。—C—(NH—C—CO)3N—OHHR3.613(ns)RRRRRRRRR螺旋的橫截面

如：指甲和毛發(fā)中的角蛋白，分子中含有大量的α-螺旋二級結(jié)構(gòu)，因此性質(zhì)穩(wěn)定堅韌又富有彈性，這是和角蛋白的保護功能分不開的。

是多肽鏈的局部肽段，以肽鍵平面為單位折疊成鋸齒狀的一種較伸展結(jié)構(gòu)。CαCαCαCαCαCαRRRRRRNNCNNCCC順向平行反向平行β-折疊片中，相鄰多肽鏈平行或反平行（較穩(wěn)定）如：絲心蛋白分子中富含β-片層結(jié)構(gòu)，因此分子伸展，蠶絲柔軟卻沒有多大的延伸性。

一個氨基酸的羰基氧以氫鍵結(jié)合到相距的第四個氨基酸的氨基氫上，形成發(fā)夾狀結(jié)構(gòu)。N—1CH—CC2CHN—HO=C3CHNC—4CH—NRRHOHRROHOβ-轉(zhuǎn)角經(jīng)常出現(xiàn)在連接反平行β-折疊的端頭

4.無規(guī)卷曲(randomcoil)是指沒有確定規(guī)律性的肽鏈結(jié)構(gòu)。肽鍵與肽延遲符號

（一）蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(Tertiarystructure)

是指整條多肽鏈中全部氨基酸殘基所有原子的空間排布位置，包括由主鏈和側(cè)鏈原子在空間排布所形成的全部分子結(jié)構(gòu)。主要化學(xué)鍵：

疏水鍵、鹽鍵、氫鍵、

VanderWaals力等（次級鍵）具備三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈才可能具有生物學(xué)功能考點N端C端

肌紅蛋白分子表面，有一個疏水洞穴，結(jié)合一個含F(xiàn)e2+的血紅素輔基，起著結(jié)合并儲存氧的功能，供肌肉劇烈收縮氧供應(yīng)相對不足時的需要。肌紅蛋白三級結(jié)構(gòu)示意圖（二）蛋白質(zhì)分子的四級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu):由兩條或兩條以上具有獨立三級結(jié)

構(gòu)的多肽鏈通過非共價鍵相互作用

而形成的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)。

四級結(jié)構(gòu)中每一條具有完整三級結(jié)構(gòu)多肽

鏈，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。主要化學(xué)鍵：是疏水鍵，其次是氫鍵和離子鍵考點考點HemoglobinMyoglobinMathewsetal(2000)Biochemistry(3e)p.214血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)各級結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系1.一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

在蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)中，有少數(shù)殘基參與功能活性部位的構(gòu)成或處于特定構(gòu)象的關(guān)鍵部位，這部分殘基對于蛋白質(zhì)正常發(fā)揮功能至關(guān)重要。β–鏈鐮刀狀紅細胞性貧血癥就是典型例子GAA（三）蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

GUA考點Hb分子中β亞基第6位谷氨酸置換為纈氨酸，由酸性氨基酸換成了中性側(cè)鏈氨基酸，降低了Hb在紅細胞中的溶解度，容易凝聚沉淀析出。紅細胞在氧分壓低的情況下呈鐮刀狀，造成紅細胞破裂溶血和運氧功能降低。

這種僅一個殘基發(fā)生變化就導(dǎo)致血紅蛋白生物學(xué)功能異常，是由于DNA分子上堿基的變化，引起mRNA和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變異，導(dǎo)致體內(nèi)某些結(jié)構(gòu)和功能的異常，由此造成的疾病稱為“分子病”。2.分子構(gòu)象與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象疾?。喝舻鞍踪|(zhì)的折疊發(fā)生錯誤，盡管其一級結(jié)構(gòu)不變，但蛋白質(zhì)的構(gòu)象發(fā)生改變，仍可影響其功能，嚴重時可導(dǎo)致疾病發(fā)生。

天然狀態(tài)，有催化活性

尿素、β-巰基乙醇

去除尿素、β-巰基乙醇非折疊狀態(tài)，無活性核糖核酸酶這類疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨停頓舞蹈病、瘋牛病等。點滴積累

1．蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)可人為分為一級、二級、三級和四級結(jié)構(gòu)等層次。一級結(jié)構(gòu)為基本結(jié)構(gòu)，二、三、四級結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)。

2.一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序，其維系鍵是肽鍵；二級結(jié)構(gòu)指多肽鏈主鏈骨架盤繞折疊而形成的構(gòu)象，不涉及側(cè)鏈構(gòu)象，借氫鍵維系；三級結(jié)構(gòu)指多肽鏈所有原子的空間排布，其維系鍵主要是次級鍵（疏水鍵）；四級結(jié)構(gòu)指亞基之間的立體排布、接觸部位的布局等，其維系鍵為次級鍵（疏水鍵）。

3.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)均與功能有關(guān)系。肽鍵與肽延遲符號（一）肽鍵與肽肽COOHCHNR2HHR1CNH2CHOOHH2O肽鍵肽鍵(peptidebond)是由一個氨基酸的α-羧基與另一個氨基酸的α-氨基脫水縮合而形成的化學(xué)鍵。肽是氨基酸通過肽鍵縮合而形成的化合物?？键c*兩分子氨基酸縮合形成二肽，三分子氨基酸縮合則形成三肽……*

肽鏈中的氨基酸分子因為脫水縮合而基團不全，被稱為氨基酸殘基(residue)。*由十個以內(nèi)氨基酸相連而成的肽稱為寡肽，由10個以上的氨基酸相連形成的肽稱多肽。CR1NC

HOHR3CNH2CHOCOOHCHNR2H二肽三肽幾種生物活性肽1.谷胱甘肽(GSH)GSH過氧化物酶H2O22GSH2H2OGSSG

GSH還原酶NADPH+H+NADP+GSH可保護細胞膜上含巰基的酶和蛋白質(zhì)H2O2的堆積毒害細胞，使DNA氧化、斷裂、損傷細胞膜等。超氧化物歧化酶（SOD）2O2-+2H→H2O2+O2

體內(nèi)許多激素屬寡肽或多肽

如催產(chǎn)素（9肽）、加壓素（9肽）、促腎上腺皮質(zhì)激素（39肽）、促甲狀腺素釋放激素（3肽）2.多肽類激素及神經(jīng)肽N末端：多肽鏈中有自由氨基的一端C末端：多肽鏈中有自由羧基的一端書寫時一般將N末端靠左，C末端靠右多肽鏈有兩端*多肽鏈(polypeptidechain)是指許多氨基酸之間以肽鍵連接而成的鏈狀結(jié)構(gòu)。（二）多肽鏈

神經(jīng)肽(neuropeptide)

如腦啡肽（5肽）、β-內(nèi)啡肽（31肽）和強啡肽（17肽）等存在于神經(jīng)組織中，與痛覺、睡眠、情緒、學(xué)習(xí)與記憶乃至神經(jīng)系統(tǒng)本身的分化和發(fā)育有關(guān)。N端C端

多肽鏈分子結(jié)構(gòu)中，黑色部分為多肽鏈主骨架，即主鏈（各氨基酸殘基的ɑ-碳原子和肽鍵有關(guān)的原子），紅色為R側(cè)鏈部分。N末端C末端牛核糖核酸酶肽鍵與肽延遲符號一、一級結(jié)構(gòu)

一級結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基的排列順序。

蛋白質(zhì)一級