生物化學(xué) 課件 第二節(jié) 蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

第二章蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括：一級結(jié)構(gòu)(primarystructure)

二級結(jié)構(gòu)(secondarystructure)

三級結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)

四級結(jié)構(gòu)(quaternarystructure)一、蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)(一)定義與主要化學(xué)鍵1.定義蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序。2.主要的化學(xué)鍵肽鍵，有些蛋白質(zhì)還包括二硫鍵。

肽鍵的鍵長為0.132nm，短于單鍵的0.147nm，長于雙鍵的0.123nm，故具有部分雙鍵的特性，不能旋轉(zhuǎn)。(二)肽單元(肽鍵平面)參與肽鍵的6個(gè)原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處的位置為反式(trans)構(gòu)型，此同一平面上的6個(gè)原子構(gòu)成了所謂的肽單元(peptideunit)

。CR1HCR2HONHC0.123nm0.100nm0.132nm0.147nm0.153nm0.360nm肽鍵平面示意圖二、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)(一)定義與主要化學(xué)鍵1.定義蛋白質(zhì)分子中某一段肽鏈的局部空間結(jié)構(gòu)，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側(cè)鏈的構(gòu)象

。

2.主要的化學(xué)鍵

氫鍵

(二)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的主要形式

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉(zhuǎn)角(

-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

1.

-螺旋1951年根據(jù)X線衍射圖提出。以

碳原子為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，形成右手螺旋。(1)螺旋每圈含3.6個(gè)氨基酸殘基，殘基跨距0.15nm，螺距0.54nm。(2)螺旋以氫鍵保持穩(wěn)固。(3)各氨基酸殘基的R基團(tuán)均伸向螺旋外側(cè)。2.

-折疊

(1)是多肽鏈一種比較伸展、成鋸齒狀的肽鏈結(jié)構(gòu)。(2)兩條肽鏈走向相同，稱為順向平行結(jié)構(gòu)，反之，則稱為反向平行結(jié)構(gòu)。后者更為穩(wěn)定。3.

-轉(zhuǎn)角肽鏈出現(xiàn)180°回折的部分形成β-轉(zhuǎn)角。

4.無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。三、蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)(一)定義與主要化學(xué)鍵1.

定義

整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置，即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。只有具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈才能稱為蛋白質(zhì)。2.主要的化學(xué)鍵疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。H2NH3N+NbHCOO-OaCCCOOHSSHOHOCH2OaaCHCH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH3cccOOCcCH2OHCH2OHbNH2+H2NCOCO-維持蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的各種化學(xué)鍵abc氫鍵離子鍵疏水鍵N端C端肌紅蛋白(Mb)

(二)結(jié)構(gòu)域大分子蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)?？煞指畛梢粋€(gè)或數(shù)個(gè)球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域示意圖

四、蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)(一)定義與主要化學(xué)鍵1.定義蛋白質(zhì)分子中各亞基的空間排布及亞基接觸部位的布局和相互作用，稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。有些蛋白質(zhì)分子含有二條或多條多肽鏈，每一條多肽鏈都有完整的三級結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subunit)。2.主要化學(xué)鍵亞基之間的結(jié)合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)

血紅蛋白是由含有血紅素的2個(gè)α亞基和2個(gè)β亞基組成的四聚體。五、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(一)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

1.核糖核酸酶一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系

二硫鍵破壞后，生物學(xué)活性喪失。

天然狀態(tài)，有催化活性26110958472584065HSSHSHHSHSSHHSHS26110958472655840

去除尿素、β-巰基乙醇

尿素、β-巰基乙醇2.胰島素一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系(1)將A鏈N端的第1個(gè)氨基酸殘基切去，其活性只剩2％～10％，再將第2～4位氨基酸殘基切去，其活性完全喪失。(2)

將A、B兩鏈間的二硫鍵還原，A、B兩鏈即分離，胰島素的功能完全消失。(3)

將B鏈第28～30位氨基酸殘基切去，其活性仍能維持100%。3.血紅蛋白一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系例：鐮刀形紅細(xì)胞貧血HbAβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·val

·glu·····C(146)

這種由蛋白質(zhì)分子發(fā)生變異所導(dǎo)致的疾病，稱為“分子病”。(二)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系1．血紅蛋白空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系Hb未結(jié)合O2時(shí)，4個(gè)亞基結(jié)構(gòu)緊密,稱緊張態(tài)(T態(tài))。隨著O2

的結(jié)合,空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使結(jié)構(gòu)相對松弛，稱松弛態(tài)(R態(tài))。T態(tài)對氧親和力低,R態(tài)對氧親合力高，是Hb結(jié)合O2

的形式。肺毛細(xì)血管O2

分壓高,促使T態(tài)轉(zhuǎn)變成R態(tài),組織毛細(xì)血管,O2

分壓低,促使R態(tài)轉(zhuǎn)變成T態(tài)。

2．朊病毒蛋白空間結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系蛋白質(zhì)構(gòu)象疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨廷頓舞蹈病、瘋牛病等。例：瘋牛病中的蛋白質(zhì)構(gòu)象改變瘋