14 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能2

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofProtein 二 第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 已知 蛋白質(zhì)是結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的生物高分子 空間結(jié)構(gòu)高級(jí)結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象 問(wèn) 什么是構(gòu)象 什么是構(gòu)型 二者有何區(qū)別 一 蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵 在蛋白質(zhì)中 穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的力 二 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) primarystructure 定義 氨基酸在多肽鏈中的排列順序叫Pr的一級(jí)結(jié)構(gòu) 目前已確定1000多種蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu) 如 表皮生長(zhǎng)因子Proinsulin溶菌酶等等 由胰島 細(xì)胞分泌的含N類激素 結(jié)構(gòu)上由51個(gè)AA殘基所組成 可分為A B兩條鏈 A鏈含有21個(gè)AA殘基 B鏈含30個(gè)AA殘基 A B兩鏈之間通過(guò)兩個(gè)二硫鍵聯(lián)結(jié)在一起 A鏈還含有一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵 胰島素 Insulin 胰島素研究資料 1 1921年分離成功 F G Banting和C H Best 1945 1953年Sanger闡明其一級(jí)結(jié)構(gòu)3 1958 1965年我國(guó)人工全合成1977年哈佛大學(xué)Gilbert等人把鼠Insulin基因轉(zhuǎn)移到E coli并表達(dá)成功 目前已廣泛用于臨床上糖尿病人的治療 三 蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu) 肽鏈的周期性結(jié)構(gòu) 定義 以肽鍵平面為基本單位的肽鏈通過(guò)氫鍵形成而折疊 盤曲形成的主鏈構(gòu)象 特點(diǎn) 1 局部或某一段肽鏈2 周期性結(jié)構(gòu) 指 螺旋和 片層3 不含R 側(cè)鏈的構(gòu)象 類型 螺旋 helix 片層 pleatedsheet 轉(zhuǎn)角 turn 無(wú)規(guī)卷曲 randomcoil 一 螺旋 特點(diǎn) 以肽鍵平面為基本單位 C 為轉(zhuǎn)折 繞中心軸形成右手螺旋 定義 多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的右手螺旋結(jié)構(gòu) 稱之 螺旋每圈包含3 6個(gè)氨基酸殘基 螺距為0 54nm 每個(gè)AA沿軸旋轉(zhuǎn)100度 上升0 15nm 維持螺旋穩(wěn)定的力 氫鍵 與長(zhǎng)軸平行3 613螺旋 氫鍵封閉環(huán) 0 54nm3 6個(gè)殘基 0 15nm 螺旋 helix 右手型 螺旋 四種不同的 螺旋模型 酸性或堿性AA集中的區(qū)域 同種電荷的相斥 Pro存在不利于 螺旋形成 C 形成五員環(huán) Gly存在不利于螺旋的穩(wěn)定 R 為H 4 極大的R 側(cè)鏈基團(tuán)集中處不利于 螺旋形成 空間位阻效應(yīng) 影響 螺旋穩(wěn)定的因素 肽鍵平面折疊成鋸齒狀 折紙狀 R 基團(tuán)交錯(cuò)位于齒狀結(jié)構(gòu)上下方 氫鍵維持穩(wěn)定與主鏈長(zhǎng)軸垂直 兩條以上肽鏈并列時(shí) 片層有 2 折疊 定義 兩段以上折疊成鋸齒狀的多肽鏈通過(guò)氫鍵相連進(jìn)而形成較伸展的片層結(jié)構(gòu)稱之 要點(diǎn) 順向反向 平行 折迭 平行式和反平行式 影響因素 R 基團(tuán)太大時(shí) 折疊不易形成 影響兩肽段彼此靠近 如 蠶絲蛋白中含有大量的 折疊 因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中含有大量的Ala和Gly 其R 基團(tuán)小 螺旋和 折疊結(jié)構(gòu)比較 區(qū)別點(diǎn) 螺旋 折疊 形狀螺旋狀鋸齒狀 氫鍵鏈內(nèi) 與長(zhǎng)軸平行鏈間 與長(zhǎng)軸垂直 R 基團(tuán)較大較小 延伸性較大較小 升1AA殘基高度0 15nm0 36nm 舉例毛發(fā)角蛋白蠶絲蛋白 3 轉(zhuǎn)角 turn 轉(zhuǎn)角是多肽鏈180 回折部分所形成的一種二級(jí)結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)特征有 1 在 轉(zhuǎn)角部分 由四個(gè)氨基酸殘基組成 2 彎曲處的第一個(gè)AA殘基的 C O和第四個(gè)殘基的 N H之間形成氫鍵 形成一個(gè)不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu) 3 主要存在于球狀蛋白分子中 4 無(wú)規(guī)卷曲 無(wú)規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無(wú)規(guī)律的卷曲構(gòu)象 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 超二級(jí)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)域 模體和分子伴侶 超二級(jí)結(jié)構(gòu) supersecondarystructure 指二級(jí)結(jié)構(gòu)基本單位相互靠近 形成有規(guī)律的二級(jí)結(jié)構(gòu)聚集體 如 螺旋聚集體 片層聚集體 螺旋和 片層聚集體 常見(jiàn) 它們可以作為三級(jí)結(jié)構(gòu)的 建筑塊 或 結(jié)構(gòu)域 的單位 在較大的Pr分子中 由于多肽鏈上相鄰的超二級(jí)結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系 形成兩個(gè)或多個(gè)空間上可以明顯區(qū)別的局部區(qū)域 該區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域 2 結(jié)構(gòu)域 domain 每個(gè)結(jié)構(gòu)域都有其特定的生物學(xué)功能 例如 LDH有兩個(gè)結(jié)構(gòu)域 Ig有12個(gè)結(jié)構(gòu)域 纖維連接蛋白有七個(gè)結(jié)構(gòu)域分別與 細(xì)胞膠原DNA肝素等 結(jié)合 結(jié)構(gòu)域的實(shí)質(zhì) 是二級(jí)結(jié)構(gòu)的組合體 充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件 每個(gè)結(jié)構(gòu)域分別代表一種功能 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu) 纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域 纖連蛋白 兩條多肽鏈通過(guò)近C端的兩個(gè)二硫鍵相連而成 含有六個(gè)結(jié)構(gòu)域 每個(gè)結(jié)構(gòu)域各執(zhí)行一種功能 有可與細(xì)胞 膠原 DNA和肝素結(jié)合的結(jié)構(gòu)域 鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體 鋅指結(jié)構(gòu) 3 模體 motif 兩個(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 形成具有特殊功能的空間結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)錄因子MyoD的螺旋 環(huán) 螺旋模體 鋅指結(jié)構(gòu) 螺旋 折迭 折迭模體 4 分子伴侶 chaperon 分子伴侶通過(guò)提供一個(gè)保護(hù)環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級(jí)結(jié)構(gòu) 1 能可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開(kāi) 如此重復(fù)進(jìn)行可防止錯(cuò)誤的聚集發(fā)生 使肽鏈正確折疊 2 可與錯(cuò)誤聚集的肽段結(jié)合 使之解聚后 再誘導(dǎo)其正確折疊 3 在蛋白質(zhì)分子折疊過(guò)程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用 具體作用 三 蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu) 定義 指整條肽鏈中全部AA殘基的相對(duì)空間位置 即整條肽鏈所有原子在三維空間的排布位置 主要靠次級(jí)鍵 氫鍵 鹽鍵 疏水鍵和范德華力 VanderWasls力 等 四 蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 定義 具有二條或二條以上獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過(guò)次級(jí)鍵相互組合而形成的空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu) 每個(gè)具有獨(dú)立三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位稱為亞基 四級(jí)結(jié)構(gòu)實(shí)際上是指亞基的立體排布 相互作用及接觸部位的布局 亞基與亞基以非共價(jià)鍵連接 小結(jié) HbA天冬氨酸乳酸大腸桿菌谷氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶脫氫酶RNA聚合酶脫氫酶亞基數(shù)412456代號(hào) 2 2C6R6MnH4 n 2 亞基相同分子量6 431 01