第二章 第四節(jié)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

.,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)TheStructureofProtein,第四節(jié),.,蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)包括:,一級(jí)結(jié)構(gòu)(primarystructure)二級(jí)結(jié)構(gòu)(secondarystructure)三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)四級(jí)結(jié)構(gòu)(quaternarystructure),.,定義:蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指在蛋白質(zhì)分子從N-端至C-端的氨基酸排列順序。,一、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu),主要的化學(xué)鍵:1.肽鍵2.二硫鍵(disulfidebond)是指由兩個(gè)硫原子間所形成的化學(xué)鍵，在蛋白質(zhì)分子中由兩個(gè)半胱氨酸側(cè)鏈的巰基脫氫形成。二硫鍵是較強(qiáng)的化學(xué)鍵，鍵能約為210kJ/mol，對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)具有重要作用,.,一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)，但不是決定蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的唯一因素。,.,.,二、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu),主要的化學(xué)鍵：氫鍵,.,（一）參與肽鍵形成的6個(gè)原子在同一平面上,肽鍵與相鄰的兩個(gè)碳原子所組成的基本單位（參與肽鍵的6個(gè)原子C1、C、O、N、H、C2位于同一平面）構(gòu)成了所謂的肽單位(peptideunit)。其結(jié)構(gòu)式為：,肽單位和各氨基酸殘基側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對(duì)蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象有重要影響。,.,肽單位具有以下特性：（1）肽單位中的肽鍵具有部分雙鍵的性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn)。（2）肽單位是剛性平面（rigidplane）結(jié)構(gòu)。即肽單位上的六個(gè)原子都位于同一個(gè)平面，稱為肽平面（圖2-6）。肽單位中與C-N相連的氫和氧原子與兩個(gè)碳原子呈反向分布。,.,-螺旋(-helix)-折疊(-pleatedsheet)-轉(zhuǎn)角(-turn)無(wú)規(guī)則卷曲(randomcoil),（二）-螺旋結(jié)構(gòu)是常見(jiàn)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu),.,蛋白質(zhì)分子中多個(gè)肽鍵平面通過(guò)氨基酸碳原子的旋轉(zhuǎn)，使多肽鏈的主骨架沿中心軸盤(pán)曲成穩(wěn)定的-螺旋（-helix）構(gòu)象，螺旋具有如下特征：（1）右手螺旋，每3.6個(gè)氨基酸旋轉(zhuǎn)一周，螺距為0.54nm，每個(gè)氨基酸殘基的高度為0.15nm，肽鍵平面與螺旋長(zhǎng)軸平行。（2）氫鍵是螺旋穩(wěn)定的主要次級(jí)鍵。相鄰的螺旋之間形成鏈內(nèi)氫鍵。因此螺旋靠氫鍵維持是相當(dāng)穩(wěn)定的。若破壞氫鍵，則螺旋構(gòu)象即遭破壞。（3）肽鏈中氨基酸殘基的R基側(cè)鏈分布在螺旋的外側(cè)，其形狀、大小及電荷等均影響螺旋的形成和穩(wěn)定性。,.,-螺旋,.,人頭發(fā)中角蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)是典型的螺旋結(jié)構(gòu)，請(qǐng)簡(jiǎn)述化學(xué)燙發(fā)的基本原理。,思考題：,.,（三）-折疊使多肽鏈形成片層結(jié)構(gòu),在折疊中，兩條以上氨基酸鏈（肽鏈），或同一條肽鏈之間的不同部分形成平行或反平行排列，成為“股”。肽平面之間呈手風(fēng)琴狀折疊，股與股之間會(huì)通過(guò)氫鍵固定，但氫鍵主要在股間而不是股內(nèi)。氨基酸殘基的R側(cè)鏈分布在片層的上下。,.,（四）-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲在蛋白質(zhì)分子中普遍存在,-轉(zhuǎn)角,無(wú)規(guī)卷曲是用來(lái)闡述沒(méi)有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結(jié)構(gòu)。,轉(zhuǎn)角也稱彎曲、回折、緊密轉(zhuǎn)角和發(fā)夾結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)是伸展的肽鏈形成180的U型回折。,.,.,（五）超二級(jí)結(jié)構(gòu),在許多蛋白質(zhì)分子中，可發(fā)現(xiàn)二個(gè)或三個(gè)具有二級(jí)結(jié)構(gòu)的肽段，在空間上相互接近，形成一個(gè)有規(guī)則的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合，被稱為超二級(jí)結(jié)構(gòu)。超二級(jí)結(jié)構(gòu)也稱為基序(motif)或基元。,超二級(jí)結(jié)構(gòu)組合形式有3種：，,.,.,基序是具有特殊功能的超二級(jí)結(jié)構(gòu)，是蛋白質(zhì)發(fā)揮特定功能的基礎(chǔ)。,.,鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模序,鋅指結(jié)構(gòu),-螺旋-轉(zhuǎn)角（或環(huán)）-螺旋鏈-轉(zhuǎn)角-鏈鏈-轉(zhuǎn)角-螺旋-轉(zhuǎn)角-鏈,基序常見(jiàn)的形式,鋅指結(jié)構(gòu)由一個(gè)-螺旋和兩個(gè)反向平行的-折疊三個(gè)肽段組成。形似手指，具有結(jié)合鋅離子的功能。,.,（六）結(jié)構(gòu)域（Domain）,在蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)內(nèi)的獨(dú)立折疊單元。通常是幾個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的組合，是介于二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間的一種蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)域是構(gòu)成蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的基本單元,丙酮酸激酶，具有三個(gè)結(jié)構(gòu)域的一種蛋白質(zhì),.,.,（七）蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu),整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置。即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。,定義:,（一）三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對(duì)空間位置,.,.,纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域,（二）結(jié)構(gòu)域是三級(jí)結(jié)構(gòu)層次上的局部折疊區(qū),分子量較大的蛋白質(zhì)?？烧郫B成多個(gè)結(jié)構(gòu)較為緊密的區(qū)域，并各行其功能，稱為結(jié)構(gòu)域(domain)。,.,肌紅蛋白(Mb),肌紅蛋白是一個(gè)只有三級(jí)結(jié)構(gòu)的單鏈蛋白質(zhì)，有8段-螺旋結(jié)構(gòu)。,肌紅蛋白（Myoglobin,Mb）是哺乳動(dòng)物細(xì)胞(主要是肌細(xì)胞)儲(chǔ)存和分配氧的蛋白質(zhì)，它是由一條多肽鏈和一個(gè)輔基血紅素構(gòu)成，相對(duì)分子質(zhì)量為16700，含153個(gè)氨基酸殘基。,.,亞基之間的結(jié)合主要是氫鍵和離子鍵。,（八）蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu),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(jí)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(jí)結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的亞基(subuni