第三章 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)(1、2)

1、 國際純粹和應(yīng)用化學協(xié)會規(guī)定：一級結(jié)構(gòu)只指肽鏈中的氨基酸的排列順序，其他內(nèi)容屬于一般的化學結(jié)構(gòu)。 第三節(jié)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)1.一級結(jié)構(gòu)的定義一、 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 2、肽 （1)1)肽肽 一個氨基酸的-羧基和另一個氨基酸的-氨基脫水縮合而成的化合物叫肽。 （2)2)肽鍵肽鍵 氨基酸之間脫水后形成的鍵叫肽鍵，又稱為酰胺鍵，寫作-CO-NH-。 肽的命名 肽的命名是根據(jù)參與其組成的氨基酸殘基來確定的。規(guī)定從肽鏈的NH2末端氨基酸殘基開始，稱為某氨基酰某氨基酸。例如，具有下列化學結(jié)構(gòu)的五肽命名為絲氨酰甘氨酰酪氨酰丙氨酰亮氨酸，簡寫為 SerGlyTyrAlaLeu。 H3N+HCCH2OHOCNHHCH

2、COOCCCCCNNNCHCH2CH2CH3CH3CH3OOHHOHHHHHCO肽鍵GlyTyrAlaLeu羧基末端(C末端)氨基末端(N末端)Ser 肽單位 肽鍵的四個原子和與之相連的兩個-碳原子所組成的基團。特點： 主鏈肽鍵CN具有雙鍵性質(zhì)而不能自由旋轉(zhuǎn)。C-N長0.148nm；CN鍵長0.127nm；肽鍵中CN的鍵長為0.132nm。 肽鍵的所有4個原子和與之相連的兩個-碳原子（習慣上稱為C）都處于一個平面內(nèi)，此剛性結(jié)構(gòu)的平面稱為肽平面或酰胺平面，每一個肽單位實際上就是一個肽平面。 肽平面內(nèi)的CO與NH呈反式排列，各原子間的鍵長和鍵角都是固定的。 重要的寡肽 谷胱甘肽谷胱甘肽 -谷氨酰半

3、胱氨酰甘氨酸。含有游離的SH，常用GSH表示。 COOHCHNH2CH2CH2CONHCHCH2SHCONHCH2COOHGluCysGlySSGluCysGly 谷胱甘肽作為清除劑可與有害的氧化劑作用，從而保護含巰基的蛋白質(zhì)。 腦啡肽腦啡肽 甲硫氨酸型腦啡肽(Met-腦啡肽) H Tyr Gly Gly PheMetOH 亮氨酸型腦啡肽(Leu-腦啡肽) H Tyr Gly Gly phe LeuOH 既有鎮(zhèn)痛作用而又不會像嗎啡那佯使病人上癮 。加壓素 促進血管平滑肌收縮和抗利尿作用，臨床上用于治療尿崩癥和肺咯血。 CysTyr Phe Gln Asn Cys Pro Lys GlyNH2S

4、S 維持蛋白質(zhì)構(gòu)象的作用力 現(xiàn)已知道，維持和穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子構(gòu)象的作用力有： 氫鍵： x H y 疏水作用力：是指非極性基團即疏水基團為了避開 水相而群集在一起的集合力 范德華力：在物質(zhì)的聚集狀態(tài)中，分子與分子之 間存在著一種較弱的作用力 離子鍵：它是由帶相反電荷的兩個基團間的靜電 吸引所形成的 二硫鍵 ：是兩個硫原子之間所形成的共價鍵離子鍵；氫鍵；疏水作用力；范德華力；二硫鍵 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈的主鏈本身通過氫鍵沿一定方向盤繞、折疊而形成的構(gòu)象. 它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。(注:二級結(jié)構(gòu)不涉及側(cè)鏈的構(gòu)象) 主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角、無規(guī)卷曲。二、蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)

5、1.二級結(jié)構(gòu)的定義(一) 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 多肽鏈中的各個肽平面圍繞同一軸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋一周，沿軸上升的距離即螺距為0.54nm,含3.6個氨基酸殘基；兩個氨基酸之間的距離為0.15nm; 每個aa殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100度. 肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，每個氨基酸殘基的C=O氧與其后第四個氨基酸殘基的N-H氫形成氫鍵。 絕大多數(shù)天然蛋白質(zhì)中的-螺旋幾乎都是右手螺旋。 -螺旋都是由L-型氨基酸構(gòu)成的（Gly除外）。1.-螺旋及結(jié)構(gòu)特點1.1. - -螺旋螺旋螺距螺距0.54nm每殘基的每殘基的軸向高度軸向高度0.15nm每殘基繞軸每殘基繞軸旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)100o2、-螺旋結(jié)構(gòu)形成的限

6、制因素: 凡是有Pro存在的地方,不能形成。因Pro形成的肽鍵N原子上沒有H,不可能形成氫鍵。 靜電斥力。若一段肽鏈有多個Glu或Asp相鄰,則因pH=7.0時都帶負電荷,防礙螺旋的形成;同樣多個堿性氨基酸殘基在一段肽段內(nèi),正電荷相斥,也防礙螺旋的形成。 位阻。如Asn、Leu側(cè)鏈很大，防礙螺旋的形成。2. -折疊（折疊（ -折疊或 -折疊片也稱 -結(jié)構(gòu)或 -構(gòu)象，它是蛋白質(zhì)中第二種最常見的二級結(jié)構(gòu)。 -折疊是由兩條或多條幾乎完全伸展的多肽鏈平行排列，通過鏈間的氫鍵進行交聯(lián)而形成的，或一條肽鏈內(nèi)的不同肽段間靠氫鍵而形成的。肽鏈的主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象 -折疊結(jié)構(gòu)幾乎所有肽鍵都參與鏈間氫鍵的形成，

7、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。 另一種為反平行式，即相鄰兩條肽鏈的方向相反 - -折疊的特點折疊的特點NNN平行式平行式NCN反平行式反平行式蠶絲心蛋白 -回折（或發(fā)夾結(jié)構(gòu)） 在-轉(zhuǎn)角部分，由四個氨基酸殘基組成;彎曲處的第一個氨基酸殘基的 -C=O 和第四個殘基的 N-H 之間形成氫鍵，形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。 這類結(jié)構(gòu)主要存在于球狀蛋白分子中。 其特點是肽鏈回折180度3. -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角目前發(fā)現(xiàn)的 - -轉(zhuǎn)角多數(shù)轉(zhuǎn)角多數(shù)都存在蛋白質(zhì)分子表面，都存在蛋白質(zhì)分子表面，它們的含量相當豐富，約它們的含量相當豐富，約占全部占全部AAAA殘基的

8、殘基的1/41/4。4.4.無規(guī)卷曲或自由回轉(zhuǎn)無規(guī)卷曲或自由回轉(zhuǎn) 肽段在空間的不規(guī)則排布稱為無規(guī)則卷曲。 在一般球蛋白分子中，往往含有大量的無規(guī)則卷曲，它使蛋白質(zhì)肽鏈從整體上形成球狀構(gòu)象。 細胞色素細胞色素C C的三級結(jié)構(gòu)的三級結(jié)構(gòu)無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲（四）超二級結(jié)構(gòu)1.超二級結(jié)構(gòu)指蛋白質(zhì)中相鄰的二級結(jié)構(gòu)單位（-螺旋或-折疊或-轉(zhuǎn)角）組合在一起，形成有規(guī)則的、在空間上能夠辨認的二級結(jié)構(gòu)組合體。2.超二級結(jié)構(gòu)的基本類型： 、 X、超二級結(jié)構(gòu)類型超二級結(jié)構(gòu)類型 X 定義：對于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個或兩個以上相對獨立的三維實體締合而成三級結(jié)構(gòu)，這種相對獨立的三維實體稱結(jié)構(gòu)域。 現(xiàn)在

9、,結(jié)構(gòu)域的概念有三種不同而又相互聯(lián)系的涵義:即獨立的結(jié)構(gòu)單位、獨立的功能單位和獨立的折疊單位。(五）結(jié)構(gòu)域類型： -螺旋域； -折疊域； +域； /域；無規(guī)則卷曲+-回折域； 無規(guī)則卷曲+ -螺旋結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域1結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域2 -折疊折疊 -轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角二硫鍵二硫鍵 -螺旋螺旋卵溶菌酶的三級結(jié)構(gòu)中的兩個結(jié)構(gòu)域卵溶菌酶的三級結(jié)構(gòu)中的兩個結(jié)構(gòu)域兩個鐵原子兩個鐵原子蚯蚓血紅蛋白中四個-螺旋組成的結(jié)構(gòu)域 -螺旋域；免疫球蛋白VL -折疊結(jié)構(gòu)域 -折疊域；丙酮酸激酶結(jié)構(gòu)域丙酮酸激酶結(jié)構(gòu)域4 4 / /結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域3-P-3-P-甘油醛脫氫酶結(jié)構(gòu)域甘油醛脫氫酶結(jié)構(gòu)域2 2+結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)域域木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域1 1無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+ -+ -螺旋結(jié)構(gòu)螺旋結(jié)構(gòu)域域木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域木瓜蛋白酶結(jié)構(gòu)域2 2無規(guī)則卷曲無規(guī)則卷曲+-+-回折結(jié)構(gòu)回折結(jié)構(gòu)域域1、 定義 多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)、超二級結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域的基礎(chǔ)