《蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)》PPT課件.ppt

1、氨基酸與多肽,氨基酸的通式和構(gòu)型(氨基酸，L構(gòu)型) 幾種特殊的氨基酸(酸性、堿性、帶芳香環(huán)) 氨基酸的兩性電離和等電點(diǎn)pI 氨基酸氨基參與的反應(yīng)(凱式定氮法，烴基化) 氨基酸羧基和氨基參與的反應(yīng)(茚三酮顯色) 氨基酸R基參與的反應(yīng)(Folin-酚反應(yīng) ，二硫鍵轉(zhuǎn)化) 氨基酸分離分析的原理，蛋白水解制備氨基酸 多肽的命名 常見(jiàn)多肽(谷胱甘肽),蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu),一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次 二、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 四、超二級(jí)結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)域 五、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 六、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu),一、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)層次,二、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) Primary structure,1定義：,蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)

2、是指蛋白質(zhì)多肽鏈中氨基酸的排列順序(sequence)，一級(jí)結(jié)構(gòu)的主要連接鍵是肽鍵，通常將二硫鍵也歸屬于一級(jí)結(jié)構(gòu),2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,蛋白質(zhì)的序列具有方向性，一般書(shū)寫(xiě)順序是從N-端到C-端， 其主要作用是決定蛋白質(zhì)分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)和功能,二硫鍵的形成,胰島素的一級(jí)結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)舉例,21aa,30aa,蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定步驟,三.肽鏈氨基酸組成分析,一.蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離(亞基與分子間二硫鍵),五.肽鏈的部分降解及肽片斷的分離,四.氨基酸末端分析,六.肽段氨基酸組成分析及末端分析,七.肽段序列重疊,二.肽鏈分子內(nèi)二硫鍵的斷裂,八.二硫鍵的定位,(1) 樣品準(zhǔn)備：均一性、純度、相對(duì)分子量、 肽

3、鏈數(shù)目、氨基酸組成 (2) 一般步驟： 單條多肽鏈準(zhǔn)備 至少兩套肽段序列測(cè)定 蛋白質(zhì)分子序列重建,一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定主要用小片段重疊的原理,蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定,肽鏈間的結(jié)合,非共價(jià)鍵,血紅蛋白（四聚體） 烯醇化酶（二聚體）,共價(jià)鍵結(jié)合,胰島素 免疫球蛋白等,蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離,非共價(jià)鍵連接的多肽鏈,溫和條件下可以解離 (變性劑或高濃度鹽),通過(guò)二硫鍵連接的多肽鏈,需要較強(qiáng)的條件將二硫鍵切斷,還原法(巰基化合物),氧化法(過(guò)氧酸),蛋白質(zhì)中肽鏈的拆離,蛋白質(zhì)的氨基酸組成分析,蛋白質(zhì)完全水解后采用氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行分析,化學(xué)裂解法,酶水解法,溴化氰法,羥胺法,肽鏈的部分降解,溴化氰法,溴化氰對(duì)Me

4、t 羧基形成的肽 鍵特異,肽鏈的部分降解,羥胺法,羥胺能專一地 裂解Asn-Gly 的肽鍵，酸性 條件下裂解 Asn-Pro肽鍵,肽鏈的部分降解,酶水解法,常用的酶有:,胰蛋白酶,胰凝乳蛋白酶,胃蛋白酶,嗜熱菌蛋白酶等,優(yōu)越性:,較高專一性,水解產(chǎn)率較高,肽鏈的部分降解,酶解方法,Lys, Arg殘基羧基形成的肽鍵,疏水殘基羧基形成的肽鍵,疏水殘基之間的肽鍵, 胰蛋白酶(trypsin) 只斷裂Lys、Arg殘基的羧基參與形成的肽鍵 以馬來(lái)酸酐可以保護(hù)Lys側(cè)鏈的-NH2，得到只含Arg羧基端的肽鏈；或者用1, 2-環(huán)已二酮修飾Arg的胍基，得到只含Lys羧基端的肽鏈 胰凝乳蛋白酶(糜蛋白酶,

5、 chymotrypsin) 只斷裂Phe、Trp和Tyr等疏水氨基酸殘基的羧基端肽鍵。如果斷裂點(diǎn)鄰近的基團(tuán)是堿性的，裂解能力增強(qiáng)；是酸性的，裂解能力將減弱,蛋白酶的水解專一性,蛋白酶的水解專一性, 胃蛋白酶(pepsin) 與胰凝乳蛋白酶類似，要求斷裂點(diǎn)兩側(cè)的殘基都是疏水性氨基酸，如Phe-Phe，最適pH值為2，胰蛋白酶則為89。由于二硫鍵在酸性條件下穩(wěn)定，因此確定二硫鍵位置時(shí)常用該酶處理 嗜熱菌蛋白酶(thermolysin) 含Zn和Ca的金屬酶，Zn是酶活力必需的，Ca與酶的熱穩(wěn)定性有關(guān)。該酶作用專一性較差，常用于較短的多肽或大肽段,N-末端分析,C-末端分析,氨基酸末端分析,N-末

6、端分析,二硝基氟苯法 (FDNB或DNFB法),二甲氨基萘磺酰氯法 (DNS法),苯異硫氰酸酯法 (Edman法),氨基酸末端分析,氨肽酶(Amino peptidase)法,二硝基氟苯法(FDNB法),1945年由Sanger 發(fā)明此法,曾用此方法測(cè) 定了胰島素的 N -末端,氨基酸N末端分析,DNP-氨基酸(黃色)對(duì)酸水解遠(yuǎn)比肽鍵穩(wěn)定 多肽鏈上的-NH2、酚OH也能與DNFB反應(yīng)，但是產(chǎn)物經(jīng)過(guò)有機(jī)溶劑萃取后與游離氨基酸留在水相，易與-DNP氨基酸區(qū)分開(kāi),二甲氨基萘磺酰氯法(DNS法),1956年由 Hartley等 提出,靈敏度較高(具有熒光性質(zhì)， 比FDNB法提高100倍),樣品量小于1

7、納摩爾,DNS-氨基酸穩(wěn)定性較高,此法優(yōu)點(diǎn),氨基酸N末端分析,苯異硫氰酸酯法(Edman法),氨基酸N末端分析,反應(yīng)分為偶聯(lián)、環(huán)化斷裂和轉(zhuǎn)化三步 Edman測(cè)序一次能連續(xù)測(cè)定6070個(gè)殘基的序列,亮氨酸氨肽酶（Leucine amino peptidase, LAP）,專一性:,A=非極性氨基酸時(shí) 快,A=其它氨基酸時(shí) 慢,A=Leu時(shí) 最快,氨基酸N末端分析,氨基酸N末端分析,多肽N端封閉,在序列測(cè)定中，經(jīng)常會(huì)碰上N端殘基的氨基被封閉，不能與PITC試劑反應(yīng) N端封閉的種類很多，如焦谷氨酸?；⒁阴；约澳承┉h(huán)肽(如短桿菌肽S)的N和C末端連接成環(huán)等,C-末端分析,肼解法,還原法,羧肽酶法,

8、氨基酸末端分析,肼解法,氨基酸C末端分析,蛋白質(zhì)或多肽與無(wú)水肼加熱發(fā)生肼解，反應(yīng)中除C端氨基酸以游離形式存在外，其他的氨基酸都轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氨基酸肼化物 反應(yīng)中生成的氨基酸酰肼可與苯甲醛作用生成不溶于水的二苯基衍生物而沉淀，上清中的游離C端氨基酸可借助FDNB或DNS法以及層析技術(shù)鑒定 Gln, ASn ,Cys被破壞不易測(cè)出，C端Arg轉(zhuǎn)變?yōu)轼B(niǎo)氨酸,還原法,氨基酸C末端分析,肽鏈C端氨基酸用硼氫化鋰還原成相應(yīng)的-氨基醇。肽鏈完全水解后，可用層析法加以鑒定 Sanger早期采用該法鑒定胰島素A鏈和B鏈的C端殘基,羧肽酶法,主要方法,根據(jù)氨基酸釋放的動(dòng)力學(xué)曲線， 可確定該肽鏈的C端氨基酸順序,氨基

9、酸C末端分析,羧肽酶(Carboxypeptidas)法,A-B,氨基酸C末端分析,4種羧肽酶的來(lái)源和專一性,則其氨基酸排列順序?yàn)椋?Thr-Val-Lys-Ala-Ala-Trp-Gly-Lys,如測(cè)一個(gè)八肽,測(cè)得N端氨基酸殘基為T(mén)hr,又分別測(cè)得片斷: Ala-Ala-Trp-Gly-Lys Val-Lys-Ala-Ala-Trp Thr-Asn-Val-Lys,二硫鍵的定位,二硫鍵的定位,將含二硫鍵的肽段進(jìn)行酶解，分離出含二硫鍵的肽，對(duì)該肽進(jìn)行氧化或還原，切斷二硫鍵，生成二個(gè)小肽段，將這兩個(gè)小肽段與原肽鏈氨基酸順序進(jìn)行比較，即可確定二硫鍵位置,二硫鍵位置的確定,對(duì)角線電泳,1. 胃蛋白酶

10、水解(專一性低，切點(diǎn)多，作用pH在酸性范圍，有利于保持二硫鍵完整) 2. 對(duì)角線電泳 (a) pH 6.5條件下 一相電泳 (b) 暴露于過(guò)甲酸蒸汽后，斷裂二硫鍵,形成含磺基丙氨酸的肽，進(jìn)行第二相電泳,如何區(qū)分分子間和分子內(nèi)的二硫鍵？,問(wèn)題：,蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)測(cè)定流程,完整蛋白,拆分亞基,亞基蛋白,多肽片段,水解分離片段,多肽序列,亞基蛋白序列,多肽序列測(cè)定,片段重疊,蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu),二硫鍵測(cè)定,氨基酸組成分析,末端測(cè)序,蛋白質(zhì)測(cè)序新方法,生物質(zhì)譜法 軟電離方式結(jié)合惰性氣體碰撞的多級(jí)串聯(lián)質(zhì)譜(MS/MS or MSn) 核酸序列測(cè)定法 通過(guò)基因中核苷酸的序列推測(cè)蛋白質(zhì)的氨基酸順序,牛胰島素的化學(xué)

11、結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)測(cè)序舉例,(1) 已知一個(gè)八肽完全降解后，分析其組成為 Ala，Gly(2)， Lys，Met， Ser，Thr，Tyr (2) 該八肽用溴化氰（CNBr）處理得到以下2個(gè)片段，組成分 別如下： (a) Ala，Gly， Lys， Thr (b) Gly， Met，Ser，Tyr (3) 用胰蛋白酶處理得到以下2個(gè)片段，組成分別如下： (a) Ala，Gly， (b) Gly，Lys，Met，Ser，Thr，Tyr， (4) 用胰凝乳(糜)蛋白酶處理得到以下2個(gè)片段，組成分別如下： (a) Gly，Tyr， (b) Ala，Gly，Lys，Met, Ser, Thr， (5) 經(jīng)分

12、析：N-末端殘基是：Gly， C-末端殘基是：Gly， 請(qǐng)確定該八肽的氨基酸序列,習(xí) 題,(1) CNBr水解Met羧基形成的肽鍵，故可得： Gly-(Tyr, Ser)-Met , (Thr, Lys, Ala)-Gly (a) Ala，Gly， Lys， Thr (b) Gly， Met，Ser，Tyr (2) 胰蛋白酶水解Lys和Arg羧基形成的肽鍵，故可得： Gly-(Tyr, Ser, Met, Thr)-Lys , Ala-Gly (a) Ala，Gly， (b) Gly，Lys，Met，Ser，Thr，Tyr (3) 糜蛋白酶水解Phe, Trp,Tyr等疏水氨基酸羧基形成的肽

13、鍵, 故可得： Gly-Tyr, (Ser, Met, Thr, Lys, Ala)-Gly (a) Gly，Tyr， (b) Ala，Gly，Lys，Met, Ser, Thr， 綜合以上情況，根據(jù)片段重疊，推測(cè)該肽的序列為： Gly-Tyr-Ser-Met-Thr-Lys-Ala-Gly,答 案,課 后 習(xí) 題,已知一個(gè)七肽 經(jīng)分析它的氨基酸組成為：Lys、Pro、Arg、Phe、Ala、 Tyr和Ser; 此肽未經(jīng)糜蛋白酶處理時(shí)，與FDNB反應(yīng)不產(chǎn)生-DNP-氨基酸; 經(jīng)糜蛋白酶處理后可以得到兩個(gè)肽段，其氨基酸組成分別為Ala、Tyr、Ser和Pro、Phe、Lys、Arg，這兩個(gè)肽段與

14、FDNB反應(yīng)后分別得到DNP-Ser和DNP-Lys; 此肽與胰蛋白酶反應(yīng)后同樣能生成兩個(gè)肽段， 它們的氨基酸組成分別是Arg、Pro和Phe、Tyr、Lys、Ser、Ala。 請(qǐng)分析該七肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)怎么樣？,概念： 蛋白質(zhì)中多肽鏈主鏈自身盤(pán)繞折疊形成的在一維方向上有規(guī)律性的結(jié)構(gòu) 基本類型： -螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角、無(wú)規(guī)結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定二級(jí)結(jié)構(gòu)的作用力：氫鍵,三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) Secondary structure,構(gòu)型與構(gòu)象,構(gòu)型：,化合物分子中原子和基團(tuán)在空間的取向，構(gòu)型的改變涉及共價(jià)鍵的形成與破壞，但與氫鍵無(wú)關(guān)。,化合物分子中原子沿共價(jià)單鍵旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的不同空間排列，構(gòu)象的改變不涉及非共價(jià)鍵

15、的形成與破壞。,構(gòu)象：,肽鍵的特點(diǎn),酰胺鍵中C-N鍵具有部分雙鍵(40%)性質(zhì)，不能自由旋轉(zhuǎn) 。 肽鍵(-CONH- ) 中的個(gè)原子和個(gè)碳原子( C)被約束在一個(gè)剛性平面（即肽鍵平面）上，構(gòu)成一個(gè)肽平面,C-N 鍵長(zhǎng)為0.145nm C=N 鍵長(zhǎng)為0.125nm 酰胺鍵中C-N鍵長(zhǎng)為0.133 nm,三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu),(1) -螺旋（ -helix）,Pauling和Corey于1965年提出,結(jié)構(gòu)要點(diǎn)： (1) 肽鍵平面為單位,以-碳原子為轉(zhuǎn)折盤(pán)旋形成右手螺旋，螺旋的每圈有3.6個(gè)氨基酸，螺旋間距離為0.54nm，每個(gè)殘基沿軸旋轉(zhuǎn)100，上升0.15nm (2) 主鏈原子構(gòu)成螺旋的主體,

16、側(cè)鏈在其外部，直徑約為0.5nm,-螺旋,左、右手螺旋,(3) 每個(gè)肽鍵的羰基氧與遠(yuǎn)在第四個(gè)氨基酸氨基上的氫形成氫鍵(共形成n-4個(gè)氫鍵)，所有肽鍵都能參與鏈內(nèi)氫鍵的形成，氫鍵的方向與中心軸大致平行, 具有偶極距，是穩(wěn)定螺旋的主要作用力,3.613 (SN),(4) Pro的N上缺少H，不能形成氫鍵，經(jīng)常出現(xiàn)在-螺旋的端頭，它改變多肽鏈的方向并終止螺旋,(2) -折疊 ( -pleated sheet ),三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu),概念： 由兩條或者多條幾乎完全伸展的肽鏈平行排列，通過(guò)鏈間的氫鍵交聯(lián)而成的鋸齒狀的折疊構(gòu)象。常為兩條或兩條以上伸展的多肽鏈側(cè)向聚集在一起形成扇面狀，故又稱- 折疊片或

17、- 片層 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： (1) 相鄰肽鍵平面的夾角為110 ，呈鋸齒狀排列；側(cè)鏈基團(tuán)交錯(cuò)地分布在片層平面的兩側(cè),() 由氫鍵維持穩(wěn)定，其方向與折疊的長(zhǎng)軸接近垂直,() 條肽段平行排列構(gòu)成，肽段之間可順向平行(均 從N-C)，也可反向平行,* 纖維狀蛋白中多存在反平行-折疊，主要在不同肽鏈之間形成氫鍵 * 球蛋白中同時(shí)存在平行與反平行-折疊，可以在不同肽鏈以及同一肽鏈的不同肽段之間形成氫鍵,三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu),(3) -轉(zhuǎn)角 (-Turn),概念： 肽鏈出現(xiàn)180回折的轉(zhuǎn)角處結(jié)構(gòu)稱為- 轉(zhuǎn)角 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 第一個(gè)殘基的C=O與第四個(gè)殘基的N-H形成氫鍵，常見(jiàn)于連接反平行-折疊片的端頭(如Gly與P

18、ro)，多位于球狀蛋白質(zhì)分子表面，約占全部殘基的四分之一,燙發(fā)的生化基礎(chǔ) (-角蛋白的變化),* 角蛋白亞基由富含-螺旋的中央棒狀區(qū)和兩側(cè)的非螺旋區(qū)構(gòu)成(角蛋白-初原纖維-微原纖維-大原纖維),* 角蛋白具有良好的伸縮性能，毛發(fā)纖維在濕熱時(shí)可以拉長(zhǎng)到原有長(zhǎng)度的兩倍，由螺旋轉(zhuǎn)變?yōu)闃?gòu)象,* 角蛋白相鄰分子的螺旋由Cys殘基間的二硫鍵交聯(lián)，作為使纖維復(fù)原的恢復(fù)力,原有卷發(fā),涂還原劑、加熱,涂氧化劑、冷卻,新的卷發(fā),三、蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu),(4) 無(wú)規(guī)卷曲（Random coil）,概念： 沒(méi)有確定規(guī)律性的肽鍵構(gòu)象 特點(diǎn)： 常見(jiàn)于球狀蛋白質(zhì)分子中，在其它類型二級(jí)結(jié)構(gòu)肽段之間起連接作用，有利于整條肽鏈盤(pán)曲

19、折疊,蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)總結(jié),多肽鏈折疊的規(guī)則方式,超二級(jí)結(jié)構(gòu),超二級(jí)結(jié)構(gòu)(Supersecondary Structure, Motif) 是指若干相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)中的構(gòu)象單元彼此相互作用，形成有規(guī)則的，在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體。是蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)至三級(jí)結(jié)構(gòu)層次的一種過(guò)渡態(tài)構(gòu)象層次 在多數(shù)情況下，只有非極性殘基側(cè)鏈參與構(gòu)成超二級(jí)結(jié)構(gòu)的相互作用，而極性殘基多在分子的外表面,常見(jiàn)的超二級(jí)結(jié)構(gòu) 1、 （復(fù)繞-螺旋） 2、 （曲折和希臘鑰匙拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)） 3、 ,超二級(jí)結(jié)構(gòu) (motif),超二級(jí)結(jié)構(gòu),- 花式,-loop- 花式,-loop- 花式,結(jié)構(gòu)域,結(jié)構(gòu)域(Domain) 是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位

20、，多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)和超二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步曲折疊成緊密的近似球形的結(jié)構(gòu)，具有部分生物功能。對(duì)于較大的蛋白質(zhì)分子或亞基，多肽鏈往往由兩個(gè)以上結(jié)構(gòu)域締合而成三級(jí)結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)域的特點(diǎn)（結(jié)構(gòu)上）： 結(jié)構(gòu)域通常是幾個(gè)超二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合，對(duì)于較小的蛋白質(zhì)分子，結(jié)構(gòu)域與三級(jí)結(jié)構(gòu)等同，即這些蛋白為單結(jié)構(gòu)域；較大的蛋白質(zhì)分子或亞基往往由兩個(gè)以上結(jié)構(gòu)域締合而成三級(jí)結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)域一般由100200個(gè)氨基酸殘基組成，但大小范圍可達(dá) 40400 個(gè)殘基。氨基酸可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的 結(jié)構(gòu)域之間常形成裂隙，比較松散，往往是蛋白質(zhì)優(yōu)先被水解的部位。 結(jié)構(gòu)域之間由“鉸鏈區(qū)”相連，使分子構(gòu)象有一定的柔性。,結(jié)構(gòu)域,結(jié)構(gòu)域的

21、特點(diǎn)（功能上）： 通過(guò)結(jié)構(gòu)域之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使蛋白質(zhì)分子實(shí)現(xiàn)一定的生物功能。 酶的活性中心往往位于兩個(gè)結(jié)構(gòu)域的界面上 在蛋白質(zhì)分子內(nèi)，結(jié)構(gòu)域可作為結(jié)構(gòu)單位進(jìn)行相對(duì)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，水解出來(lái)后仍能維持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，甚至保留某些生物活性,結(jié)構(gòu)域,三、蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) (Tertiary structure),概念： 蛋白質(zhì)分子中所有原子(包括主鏈和側(cè)鏈)在三維空間的排列分布，又稱為空間結(jié)構(gòu)、三維結(jié)構(gòu)、構(gòu)象,維系蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用力,1. 肽鍵,共價(jià)鍵,2. 二硫鍵,共價(jià)鍵,3. 次級(jí)鍵,非共價(jià)鍵,維系蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu),維系蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu),維系蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu),次級(jí)鍵的種類：,氫鍵、疏水相互作用、離子鍵和范德華力

22、,穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力,a 鹽鍵（離子鍵） b 氫鍵 c 疏水作用 d 范德華力 e 二硫鍵,穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力, 氫鍵對(duì)維持二級(jí)結(jié)構(gòu)特別重要 疏水作用對(duì)維持三級(jí)結(jié)構(gòu)特別重要 這些非共價(jià)鍵以量取勝，它們不僅穩(wěn)定了蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)，對(duì)蛋白質(zhì)的功能也有重要影響作用,穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力,疏水核： 疏水區(qū)多位于分子內(nèi)部，往往 是與輔酶/基或底物結(jié)合的位點(diǎn),維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素,親水區(qū)： 親水區(qū)多位于分子表面，故球 形蛋白質(zhì)水溶性較好,蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的其它特點(diǎn)： 許多在一級(jí)結(jié)構(gòu)上相差很遠(yuǎn)的氨基酸堿基在三級(jí)結(jié)構(gòu)上相距很近。 三級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)發(fā)揮生物活性所必須的。 所有具有高度

23、生物學(xué)活性的蛋白質(zhì)幾乎都是球狀蛋白。 球狀蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)很密實(shí)，大部分的水分子從球形蛋白的核心中被排出，這使得極性基團(tuán)間以及非極性基團(tuán)間的相互用成為可能。,蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu),許多蛋白質(zhì)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)通過(guò)非共價(jià)鍵結(jié)合成的多聚體，稱為寡聚蛋白。寡聚蛋白中的每個(gè)獨(dú)立的球狀蛋白質(zhì)稱為亞基（subunit），亞基一般由一條肽鏈構(gòu)成，也稱為單體（monomer）。蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指亞基的種類、數(shù)量以及各個(gè)亞基在寡聚蛋白質(zhì)中的空間排布和亞基間的相互作用。,四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) (Quaternary structure),蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu),四級(jí)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 亞基單獨(dú)存在時(shí)無(wú)生物活性，只有

24、相互聚合成特定構(gòu)象時(shí)才具有完整的生物活性 亞基之間以非共價(jià)鍵結(jié)合，容易彼此解離 一級(jí)結(jié)構(gòu)規(guī)定了亞基間的結(jié)合方式，四級(jí)結(jié)構(gòu)的形成遵從“自我裝配”的原則 大多數(shù)寡聚蛋白質(zhì)分子的亞基的排列是對(duì)稱的，對(duì)稱性是四級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)最重要的性質(zhì)之一,四、蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu),測(cè)定蛋白質(zhì)在溶液中的 整體或部分構(gòu)象,熒光光譜,紫外差吸收光譜,近紫外圓二色性光譜,蛋白質(zhì)分子全部空間結(jié) 構(gòu)的測(cè)定,X射線晶體衍射,多維核磁共振方法(NMR),蛋白質(zhì)構(gòu)象的研究方法,五、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì),蛋白質(zhì)與多肽的區(qū)別： 分子量、 空間結(jié)構(gòu) 當(dāng)多肽的分子量大到足夠具有一定的空間結(jié)構(gòu)時(shí)就稱為蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)的兩性電離和等電點(diǎn) 蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)

25、蛋白質(zhì)的沉淀反應(yīng),變性是指蛋白質(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，使蛋白質(zhì)分子原有的特定的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)性質(zhì)的改變以及生物活性的喪失 肽鏈從緊密有序結(jié)構(gòu)松散無(wú)序的結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)的變性 (denaturation）,變性因素： 化學(xué)：酸、堿、有機(jī)溶劑、蛋白變性劑（尿素、鹽酸 胍）、 重金屬鹽等 物理：加熱、紫外線、X-射線、超聲波、劇烈震蕩等,五、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì),變性蛋白質(zhì)的主要特征,蛋白質(zhì)分子中的次級(jí)鍵斷裂，構(gòu)象破壞，但不涉及共價(jià)鍵的破壞，一級(jí)結(jié)構(gòu)不變，一些側(cè)鏈基團(tuán)暴露，可滴定基團(tuán)增加 生物活性全部或部分喪失 一些物理化學(xué)性質(zhì)的改變：變性蛋白質(zhì)的溶解度常降低、粘度增加而擴(kuò)散系數(shù)減小 生

26、化性質(zhì)的改變：變性蛋白質(zhì)容易消化,概念：除去變性因素后，有的變性蛋白 質(zhì)又可恢復(fù)其天然構(gòu)象和生物活 性，這一現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的復(fù)性,蛋白質(zhì)的復(fù)性(renaturation),變性的可逆性,六、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能,蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其空間結(jié)構(gòu) 蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)決定其特定的生物功能 氨基酸一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變可以導(dǎo)致蛋白功能的改變和喪失,蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,蛋白質(zhì)分子具有多樣的生物學(xué)功能，需要一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，還需要一定的空間構(gòu)象,（一）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,1.種屬差異,蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的種屬差異十分明顯，但相同部分氨基酸對(duì)蛋白質(zhì)的功能起決定作用。根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的差異，可以斷定它們?cè)谟H緣關(guān)系上的遠(yuǎn)近,2.分子病,蛋白質(zhì)分子一級(jí)結(jié)構(gòu)的氨基酸排列順序與正常有所不同的遺傳病,一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系,一級(jí)結(jié)構(gòu)的變異與分子病 1 2 3 4 5 6 7 8 HbA: N Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys HbS: N Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-Lys (鏈),正常的紅細(xì)胞（左圖）與鐮刀狀紅細(xì)胞（右圖）的區(qū)別,血紅蛋白單個(gè)（2個(gè)）氨基酸的改變影響功能： Hb S鏈第六位