生化-蛋白質3課件

1蛋白質化學1.1氨基酸1.2肽1.3蛋白質的分子結構1.4蛋白質結構和功能的關系1.5蛋白質的重要性質1.6蛋白質的分類1.7蛋白質的分離與鑒定1.3蛋白質的分子結構三、蛋白質的超二級結構和結構域1、超二級結構（p71)⑴定義超二級結構是指二級結構的基本結構單位（α-螺旋，β-折疊等）相互聚集，形成有規(guī)律的二級結構的聚集體。：由兩股平行或反平行排列的右手螺旋段相互纏繞而成的左手卷曲螺旋。——Keratin(角蛋白p65),myosin(肌球蛋白)：由兩段平行折疊股和一段作為連接鏈的螺旋組成，股之間還有氫鍵相連?！獡碛笑?sheet的蛋白質:由一條多肽鏈的若干段折疊股反向平行組合而成，兩個股間通過一個短環(huán)連接起來。——擁有β-sheet的蛋白質⑵幾種基本的組合形式發(fā)夾回紋Rossman希臘鑰匙拓撲結構蛋白質中的幾種超二級結構細胞核抗原的βαβ結構纖溶酶原的ββ結構

βαβ在蛋白質中(Rossmannfolding)2、結構域（domain，p72）⑴定義：多肽鏈在二級結構或超二級結構的基礎上形成的局部折疊區(qū),是相對獨立的緊密球狀實體。Polypeptideswithmorethanafewhundredaminoacidresiduesoftenfoldintotwoormorestable,globularunitscalleddomains。⑵特點①最常見的結構域含序列上連續(xù)的100～200個氨基酸殘基，少至40個左右，多至400個以上。②結構域是多肽鏈的獨立折疊單位。例如蚯蚓血紅蛋白：由四個α-螺旋組成的結構域木瓜蛋白酶：含有兩個不同的結構域肌鈣蛋白C肌鈣蛋白C的結構域StructuraldomainsinthepolypeptidetroponinC.Thiscalcium-bindingproteinassociatedwithmusclehasseparatecalcium-bindingdomains,indicatedinblueandpurple.兩個鐵原子蚯蚓血紅蛋白中四個-螺旋組成的結構域木瓜蛋白酶β-折疊β-轉角無規(guī)則卷曲空穴β-折疊β-轉角無規(guī)則卷曲空穴2、球狀蛋白質的特征雞卵清溶菌酶的三級結構

含多種二級結構單元

有明顯的折疊層次

是緊密的球狀或橢球狀實體

分子表面有一空穴(活性部位)

疏水側鏈埋藏在分子內部，親水側鏈暴露在分子表面。α-螺旋細胞色素C核糖核酸酶溶酶體紅色——血紅素(細胞色素c)和活性部位(溶酶體和核糖核酸酶)黃色——二硫鍵肌紅蛋白由一條多肽鏈和一個輔基血紅素構成含153個氨基酸殘基分子中多肽鏈由長短不等的8段直的-螺旋組成拐彎是由1～8個殘基組成的無規(guī)卷曲C-末端有一段5殘基的松散肽鏈分子致密結實，內部只有一個能容納4個水分子的空間親水的氨基酸幾乎全分布在分子的表面，而疏水的殘基幾乎全被埋在分子內部血紅素(Heme)是鐵卟啉化合物，由4個甲炔基相連成為一個環(huán)形，F(xiàn)e2+居于環(huán)中。鐵離子有6個配位鍵，其中4個與吡咯環(huán)的N配位結合，1個配位鍵和肌紅蛋白的93位(F8)組氨酸殘基結合，氧則與Fe2+形成第6個配位鍵，接近第64位(E7)組氨酸。血紅素(Heme)是鐵卟啉化合物，由4個甲炔基相連成為一個環(huán)形，F(xiàn)e2+居于環(huán)中。鐵離子有6個配位鍵，其中4個與吡咯環(huán)的N配位結合，1個配位鍵和肌紅蛋白的93位(F8)組氨酸殘基結合，氧則與Fe2+形成第6個配位鍵，接近第64位(E7)組氨酸。核糖核酸酶A三級結構示意圖ribonucleaseA抹香鯨肌紅蛋白（Myoglobin）的三級結構五、蛋白質的四級結構p83(quaternarystructure)肝臟醇脫氫酶（α2)Someproteinscontaintwoormoreseparatepolypeptidechains,orsubunits,whichmaybeidenticalordifferent.Thearrangementoftheseproteinsubunitsinthree-dimensionalcomplexesconstitutesquaternarystructure.五、蛋白質的四級結構(quaternarystructure)

四級結構是由相同或不同亞基按照一定排列方式聚合而成的蛋白質結構。去氧血紅蛋白

寡聚蛋白：由兩個或兩個以上亞基組成的蛋白質統(tǒng)稱～。

亞基：寡聚蛋白中的每個獨立的三級結構單元。維持四級結構穩(wěn)定的作用力是疏水鍵、離子鍵、氫鍵、范德華力。原體(protomer)：對稱的寡聚蛋白質分子可視為由兩個或多個相同結構成分組成,這種相同結構成分稱為原聚體或原體。例如：血紅蛋白(22)的原體是。去氧血紅蛋白蛋白質的旋轉對稱Rotationalsymmetryinproteins環(huán)狀對稱蛋白質的旋轉對稱Rotationalsymmetryinproteins二面體對稱一個二重旋轉軸并以直角橫切蛋白質的旋轉對稱Rotationalsymmetryinproteins二十面對稱實例：血紅蛋白(α2β2)由4個多肽亞基組成，兩個亞基，兩個亞基組成每個亞基都有一個血紅素基和一個氧結合部位亞基含有141個氨基酸殘基亞基含有146個氨基酸殘基亞基和亞基的三級結構和肌紅蛋白鏈的三級結構非常相似O2transport組織肺或鰓靜脈動脈脫氧血紅蛋白氧合血紅蛋白肌紅蛋白血紅蛋白四級結構球狀蛋白,寡聚蛋白,含四個亞基兩條α鏈,兩條β鏈,α2β2α鏈：141個殘基;β鏈：146個殘基分子量65000含四個血紅素輔基親水性側鏈基團在分子表面，疏水性基團在分子內部煙草花葉病毒（TMV）每3圈49個蛋白質亞基，螺距2.3nm，右手螺旋。煙草花葉病毒外殼蛋白（亞基）微原纖維(4個右手卷曲的螺旋對)原絲(兩個α-螺旋形成的卷曲的螺旋)初原絲(卷曲的螺旋對)六、蛋白質空間結構穩(wěn)定的因素p73穩(wěn)定蛋白質三維結構的作用力主要是一些所謂弱的相互作用或稱非共價鍵或次級鍵，包括氫鍵、范德華力、疏水作用和鹽鍵（離子鍵），此外還有共價二硫鍵、酯鍵和配位鍵。氫鍵離子鍵吸引排斥疏水作用范德華力四種典型的非共價鍵構型與構象構型：立體異構體分子中取代原子或基團在空間的取向，如幾何異構體和光學異構體。構型互變需要共價鍵的斷裂。構象：取代基團當單鍵旋轉時形成不同的立體結構，這種空間位置的改變不涉及共價鍵的斷裂。二氯乙烷

定義：是一種由弱酸性的供體基團（D-H）和一個具獨對電子的原子（A）之間形成的最顯著的靜電作用力。（p75）在生物系統(tǒng)中，D和A兩者都是高電負性的N和O以及S原子。舉例：蛋白質分子中的氫鍵示意圖1、氫鍵生物體系中常見氫鍵

氫受體通常是氧或氮;氫受體是另一個電負性原子.氫供體氫受體

對于二級結構（主鏈構象）的穩(wěn)定起主要作用

在蛋白質的主鏈上，有大量羰基氧原子和已與氮原子共價結合的氫原子，它們之間可產生氫鍵。氫鍵雖弱，但由于數(shù)量很大，對于二級結構（主鏈構象）的穩(wěn)定起極其重要的作用。對于維系蛋白質三、四級結構也起著一定的作用

某些側鏈與另一側鏈之間也能形成氫鍵，這對于維系蛋白質的三級結構和四級結構也起著一定作用。氫鍵在蛋白質結構中的作用2、范德華力在電中性分子之間的非共價結合統(tǒng)稱為范德華力。一般是指范德華吸引力。當兩個非鍵合原子處于一定距離時，這種力才能達到最大，此距離稱接觸距離，它等于兩個原子的范德華半徑之和。范德華引力是很弱的力，但在蛋白質分子中它的數(shù)量也較大，且具加和性，因此也是形成和穩(wěn)定蛋白質構象的一種不可忽視的作用力。共價半徑范德華半徑疏水鍵在蛋白質結構中的作用：

對蛋白質三、四級結構的形成和穩(wěn)定起主要作用。定義：指疏水基團在水溶液中常避開水而聚集在一起的那種力量?；颍褐阜菢O性基團受到水分子的排斥相互聚集在一起的作用力。3、疏水作用舉例：蛋白質分子中的疏水鍵示意圖(非極性氨基酸)(非極性氨基酸)4、鹽鍵（離子鍵）定義：指正負離子電荷間的靜電引力鹽鍵在蛋白質結構中的作用：鹽鍵對蛋白質三、四級結構的形成和穩(wěn)定起重要作用舉例:蛋白質分子中的離子鍵示意圖形成：兩個半胱氨酸的巰基脫氫氧化可產生二硫鍵.5、二硫鍵說明

二硫鍵可在同一條肽鏈內或不同肽鏈之間形成二硫鍵屬共價鍵，對于維持蛋白質的三級結構和生物活性起很大作用并不是所有蛋白質都含有成對的半胱氨酸殘基，因此二硫鍵沒有普遍意義6、配位鍵定義：兩個原子之間由單方面提供共用電子對形成的共價鍵。形成條件一、是中心原子或離子，它必須有能接受電子對的空軌道