蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu).

1、一.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)(Dfimarv structure )是指 蛋白質(zhì)肽鏈中氨基酸的排列順序.而蛋白質(zhì)的化學(xué) 結(jié)構(gòu)包括肽鏈數(shù)目.端基組成、氨基酸序列和二硫 鍵的位置，又稱共價(jià)結(jié)構(gòu).蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是最 基本的結(jié)構(gòu)，它決定著蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu).以狹島素為例，胰島素是動(dòng)物胰臟中胰島。細(xì) 胞分泌的一種分子量較小的激素蛋白，它的主要功 能是降低體內(nèi)血糖含量臨床上用來(lái)治療糖尿病.一.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)最先由Sanger于1953年完成測(cè)定胰島素一級(jí)結(jié)構(gòu).A 81 Gly Ik Vd-Glu-Gh-Cy-CvsU-StT-VaV C y©- 3的1>!1勿01231(3汕血助&

2、#163;尹.血 r”1I-dyPhe-Phe -lyr-ThT-Pro- L<LA二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) （一）二級(jí)結(jié)構(gòu)的林_J蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈本身通過(guò)氫鍵沿一 定方向盤繞.折疊而形成的構(gòu)象.天然蛋白質(zhì)包括a-螺旋、P -折疊、P -轉(zhuǎn)角、無(wú)規(guī)則卷曲等二級(jí)結(jié)構(gòu).二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（一）二級(jí)結(jié)構(gòu)的林_J蛋白質(zhì)分子的多肽鏈按一定方式折疊.盤繞或組 裝成特有的空間結(jié)構(gòu)，亦稱高級(jí)結(jié)構(gòu).蛋白質(zhì)的高級(jí) 結(jié)構(gòu)即蛋白質(zhì)的構(gòu)象問(wèn)題.構(gòu)型和構(gòu)象構(gòu)型（configuration ）是指不對(duì)稱碳原子上相連的 各原子或取代基團(tuán)的空間排布（D-構(gòu)型、L-構(gòu)型）. 構(gòu)型的改變伴隨著共價(jià)鍵的短裂和重新形成.二

3、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) <)二財(cái)粘的概念i構(gòu)彖(conforniatinn )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)空間排布構(gòu)象的改變不需要共價(jià)鍵的短裂和靈新形成一二級(jí)結(jié)構(gòu)的概念L二蛋白雕二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的構(gòu)象X射線衍射技術(shù)研究表明，肽鍵C-N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 中絕大多數(shù)都形成剛性的酰胺平面結(jié)構(gòu).二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（二）酰朕平面二蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)O*II = C NH o-C=NH oItCa C鍵長(zhǎng)介于單 雙鍵之間N Ca酰胺平面一由肽鍵周圍的6個(gè)原子組成的剛性平面C-N 0.145 nm （正常）二蛋白質(zhì)C=N

4、0.125 nm（iE）雖是單鍵卻有 性質(zhì):周邊六個(gè)原子在同一平面上:前后兩個(gè)oc-carton在對(duì)角(trans)的二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的構(gòu)象因此，從理論上講，蛋白質(zhì)中的所有ca- C單纏和ca- N單鍵都能自由旋轉(zhuǎn)而形成無(wú)數(shù)變化的構(gòu)象.但事實(shí)上，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)象，而且相當(dāng)穩(wěn)定.主要原因:（二）酰肢平面二.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）酰朕平面二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（二）酰朕平面原因:1.這是因?yàn)橹麈溕嫌?/3具有部分雙鍵性質(zhì)的C-N 鍍，不能自由旋轉(zhuǎn)此外主鏈上由很多R側(cè)鍍，其大小及電荷情況各異.3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

5、量的構(gòu)象形成.（二）酰朕平面（二）酰朕平面將駄鏈的主鏈成是由披5隔幵的許多平 組成的。（二）酰肢平面5£和5事之間是j錢.可以自由義轉(zhuǎn):_二.蟹白員的二級(jí)結(jié)構(gòu)(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元餉耀暨1. a螺旋(a-helix)2. 彷折疊(p-pleated sheet)3 p轉(zhuǎn)角(p-turn)4.無(wú)規(guī)卷曲(nonregular coil)二.蛋白貫的二級(jí)結(jié)構(gòu)(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的科類1. a 螺旋(a -hel i x)a-螺茨結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)(P53):肽鏈中的酰胺平面繞Q相鍵 庚轉(zhuǎn)一定角度形成匕-螺旋，并盤 繞前進(jìn).每隔3.6個(gè)氨基酸殘基， 螺旋上升一圏；每圈間距0.54仙 ,即每個(gè)氨基酸殘基

6、沿螺旋中心 軸上升0. 15nm»旋轉(zhuǎn)100° .二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)1. a-螺旋（a-heI ix）a-螺族結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn):3）絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)都是右手螺 旋.每個(gè)氨基酸殘基的N-H都與前面 第四個(gè)殘基00形成氫饞.0""H-C-(NH-CH-C0N-R（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的科類1. a-螺旋（a-he I ix）a-螺族結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn): 2）螺旋體中所有氨基酸殘基側(cè)鏈都伸 向外側(cè)；肽鏈上所有的肽鍵都參與氫鍵的形 成，鏈中的全部C-0和N-H幾乎都平行于 螺旋軸，氫傻幾乎平行于中心軸；(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種

7、類1a-螺旋(a-he I ix)側(cè)鏈在a 螺旋結(jié)構(gòu)中的作用：4) a-螺旋遇到Pro就會(huì)被中斷而拐 彎，因?yàn)楦彼崾莵啺被? R為Gly時(shí)，由于上有2個(gè)氫，使C*： 、CN的轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度很大，即剛栓很 小，所以使螺旋的穩(wěn)定性大大降低.帶相同電荷的氨基酸殘基連續(xù)出現(xiàn)在 肽鏈上時(shí)，螺旋的穩(wěn)定性降低.(三)二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)2、卩-折疊(p-pleated sheet) 丘逝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).折疊分吐行式和反平行式，后者更為穩(wěn)定.二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)二.蛋白質(zhì)的二

8、級(jí)結(jié)構(gòu)N端在同一端.氨基 酸之間沿軸相距 0. 325mnN蠕不在同一端. 氨基酸之間沿軸相 距035nm二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)2、卩折& CP-pleated sheet)（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類|蟹白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)2、卩折疊(p -pleated sheet)7 . w. > 站八o 丨.7； L o6.2（a）平行式<b）反平行式（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類二.蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)2、卩-折疊(P -pleated sheet)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類蛋白質(zhì)i的二級(jí)結(jié)構(gòu)3、0轉(zhuǎn)角（卩-turn）（三）二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的種類3

9、、P -轉(zhuǎn)角（卩-turn）也稱0-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CO和與第四個(gè)殘基的N-H形成氫鍵。0-轉(zhuǎn)角都在蛋白 質(zhì)分子的表面.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4、無(wú)規(guī)則卷曲（non-regular coil>又稱自由卷曲，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)在屮螺旋與a-螺旋、a- 螺放與折疊、折疊與折疊之間. 它是形成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)所必需的.三蛋R質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)1.定義指蛋白質(zhì)中相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單位（即單個(gè) a-螺旋或卩-轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則的 在空間上能辯認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體

10、.三蛋a質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)A. aa： BpX氏C papt 曲折；E回形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.類型aa由兩股或三股右手螺旋繚繞而成的左手螺旋由兩股p折疊片，中間加入a螺旋而形成的片 層結(jié)構(gòu)邛0 由三條或更多的反平行式卩鏈通過(guò)0-轉(zhuǎn) 角或其它的肽段連接而成的結(jié)構(gòu)2.類型三蛋a質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)3.結(jié)構(gòu)域(domain)三蛋白質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)或超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上形 成三級(jí)結(jié)構(gòu)的局部折疊區(qū)，它是相對(duì)獨(dú)立的緊密球 狀實(shí)體，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)或功能域.酵母己糖激酶的 三級(jí)結(jié)構(gòu)兩個(gè)結(jié)構(gòu)域之間 有一個(gè)裂隙i三蛋生質(zhì)的超二級(jí)結(jié)構(gòu)3.結(jié)構(gòu)域(domain)A結(jié)構(gòu)域之間有一段肽鏈相連一較鏈區(qū)B各個(gè)結(jié)構(gòu)域可

11、以相似或不相同C結(jié)構(gòu)域一般為酶活性中心四蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) (_)三級(jí)結(jié)構(gòu)的概念三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiary structure ):指的是多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)、趨二級(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,進(jìn)一步盤曲折疊形成球狀分子結(jié)構(gòu).蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)(二)球狀養(yǎng)白的三級(jí)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)怔* 具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的妥白質(zhì)分子含有多種二級(jí)結(jié)構(gòu) 單元。如具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的球狀蛋白溶菌酶中含有a 螺旋、B折疊.B一轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲四種二級(jí)結(jié)構(gòu)卵溶菌酶(egg lysozyme)的三級(jí) 結(jié)構(gòu)四蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) （二）球狀養(yǎng)白的三載的結(jié)構(gòu)特怔蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)具有明顯的折疊層次.“大多數(shù)非極性側(cè)鏈埋在分子內(nèi)部，形成戲水核

12、； 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（三）維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力四蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)二硫鍵共價(jià)鍵 疏水作用-氫鍵非共價(jià)鍵（次級(jí)鍍）離子鍵范德華力丿(三)維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力四蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)肌紅蛋白由一條多肽鏈和一個(gè)血紅素(hcnw)輔基 構(gòu)成，分子量為167(H),含153個(gè)氨基酸殘基。二(五蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)()四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念四級(jí)結(jié)枸(quaternary structure ):由兩 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)的蛋白質(zhì)構(gòu)象.每條多肽鏈又稱 為亞基.血紅蛋白由四條多肽鏈形成，是一種寡聚蛋 白質(zhì).這四條鏈主要通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用締合 在一起.血紅蛋白分子上有四個(gè)氧的結(jié)合部位， 因?yàn)槊織l鏈上含有一個(gè)血紅素輔基.五蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（一）四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念五蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（一）四級(jí)結(jié)構(gòu)的概念脫氣血紅蛋白中不同辱冋的鹽橋_五蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)（二）維持四級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力I疏水作用 氫鍵 離子鍵 范德華力The quaternary stmeture of liv