第5、6章蛋白質的空間結構

Chapter5Protein三維結構一、蛋白質構象（高級結構）的研究方法

到目前為止，研究蛋白質高級結構的方法仍然是以X射線衍射法(X-raydiffractionmethod)為主，X射線衍射法的原理是：當X射線(λ=500nm)投射到蛋白質晶體樣品時，蛋白質分子內(nèi)部結構受到激動，入射線反射波互相疊加產(chǎn)生衍射波，衍射波含有被測蛋白質構造的全部信息，通過攝影即可得一張衍射圖案(diffractionpattern)，再用電腦進行重組，即可繪出一張電子密度圖(electrodensitymap)。從電子密度圖可以得到樣品的三維分子圖象，即分子結構的模型。

二、Protein的二級結構（secondarystructure)207頁1、定義：是指肽鏈的主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有-螺旋、-折疊、-轉角。2、蛋白質二級結構的形式

a、α—螺旋(α—helix)：多為右手螺旋，如角蛋白（212頁）基本參數(shù)：3.6Aa;0.54nm;0.15nm;每個氨基酸旋轉100度特點：形成鏈內(nèi)氫鍵；氫鍵與中心軸平行；側鏈伸向外側。注意：一條多肽鏈能否形成α—helix，以及所形成的螺旋是否穩(wěn)定跟它的氨基酸組成和排列順序有密切的聯(lián)系，如R大小和R基帶電性質等。b、β—折疊(β—sheetstructure):

主鏈呈鋸齒狀折疊構象有平行式和反平行式兩種，如絲心蛋白c、β—轉角（β—turn;又叫β—回折或β—彎曲或發(fā)夾結構）d、無規(guī)卷曲(randomcoil)3、超二級結構：由若干個相鄰的二級結構單元組合在一起，形成有規(guī)則，在空間上能辨認的二級結構組合體，用于充當三級結構的構件。在組織層次上介于二級和三級結構之間，但沒有完整的結構域。已知的超二級結構有3種基本組合形式：α-螺旋的聚集體(αα)、α-螺旋和β-折疊的聚集體(βαβ

)，β-折疊的聚集體(βββ和βcβ)。

三、Protein的三級結構(tertiarystructure)☆1、定義：是指多肽鏈在二級結構的基礎上，肽鏈的不同區(qū)段的側鏈基團相互作用在空間進一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側鏈構象在內(nèi)的特征三維結構。2、維持三級結構的次級鍵有：疏水鍵、氫鍵、鹽鍵和范德華力，此外，二硫鍵也參與穩(wěn)定三級結構。尤其是疏水鍵，在蛋白質三級結構中起著重要作用“結構域”分單結構域和多結構域三級結構蛋白質，是三維折疊的一個層次，是一個相對獨立的三維實體，是球狀蛋白質的折疊單位。四、Protein的四級結構（quarternarystructure)◆1、定義：是指由兩條或兩條以上各自具有一、二、三級結構的多肽鏈通過非共價鍵（次級鍵）連接起來的結構形式；各個亞基在這些蛋白質中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關系。2、單體蛋白質和寡聚蛋白質；均一寡聚蛋白質和不均一寡聚蛋白質。3、亞基（亞單位；Subunit）；二聚體和四聚體；原體等。五、穩(wěn)定蛋白質三維結構的作用力（201頁）肽鍵是肽鏈的基本鍵，其他各種化學鍵參加鏈中及鏈間的聯(lián)系。一級結構的肽鏈是由肽鍵—CO—NH—連接而成，但同一肽鏈中的不同部位有的還有二硫(—S—S—)橋鍵(如胰島素)，有的含有磷酸酯鍵或羧酸酯鍵。二級結構的螺旋構象要靠氫鍵來維持。三、四級結構的構象主要由次級鍵，包括氫鍵、離子鍵(鹽鍵)、疏水鍵和范德華力等來維持。

六、Protein的結構與結構、結構和功能的關系

1、蛋白質結構與結構之間的相互關系。2、蛋白質的一級結構與生物學功能的關系:如鐮形血紅蛋白與分子病。3、蛋白質的三維結構與生物學功能的關系：如牛胰核糖核酸酶(RNase)的復的經(jīng)典實驗?！颰heEnd第六章蛋白質結構與功能的關系內(nèi)容已涉及，以課外補充為主。重點了解血紅蛋白的結構與功能（257頁）、血紅蛋白與分子?。?66頁）、免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白（270頁）。肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個氨基酸殘基的酰胺基團的-CO基與第四個氨基酸殘基酰胺基團的-NH基形成氫鍵。蛋白質分子多為右手-螺旋。-折疊結構的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長軸接近垂直。-折疊有兩種類型。一種為平行式，即所有肽鏈的N-端都在同一邊。另一種為反平