第5、6章蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)

Chapter5Protein三維結(jié)構(gòu)一、蛋白質(zhì)構(gòu)象（高級(jí)結(jié)構(gòu)）的研究方法

到目前為止，研究蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的方法仍然是以X射線衍射法(X-raydiffractionmethod)為主，X射線衍射法的原理是：當(dāng)X射線(λ=500nm)投射到蛋白質(zhì)晶體樣品時(shí)，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到激動(dòng)，入射線反射波互相疊加產(chǎn)生衍射波，衍射波含有被測(cè)蛋白質(zhì)構(gòu)造的全部信息，通過(guò)攝影即可得一張衍射圖案(diffractionpattern)，再用電腦進(jìn)行重組，即可繪出一張電子密度圖(electrodensitymap)。從電子密度圖可以得到樣品的三維分子圖象，即分子結(jié)構(gòu)的模型。

二、Protein的二級(jí)結(jié)構(gòu)（secondarystructure)207頁(yè)1、定義：是指肽鏈的主鏈在空間的排列,或規(guī)則的幾何走向、旋轉(zhuǎn)及折疊。它只涉及肽鏈主鏈的構(gòu)象及鏈內(nèi)或鏈間形成的氫鍵。主要有-螺旋、-折疊、-轉(zhuǎn)角。2、蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的形式

a、α—螺旋(α—helix)：多為右手螺旋，如角蛋白（212頁(yè)）基本參數(shù)：3.6Aa;0.54nm;0.15nm;每個(gè)氨基酸旋轉(zhuǎn)100度特點(diǎn)：形成鏈內(nèi)氫鍵；氫鍵與中心軸平行；側(cè)鏈伸向外側(cè)。注意：一條多肽鏈能否形成α—helix，以及所形成的螺旋是否穩(wěn)定跟它的氨基酸組成和排列順序有密切的聯(lián)系，如R大小和R基帶電性質(zhì)等。b、β—折疊(β—sheetstructure):

主鏈呈鋸齒狀折疊構(gòu)象有平行式和反平行式兩種，如絲心蛋白c、β—轉(zhuǎn)角（β—turn;又叫β—回折或β—彎曲或發(fā)夾結(jié)構(gòu)）d、無(wú)規(guī)卷曲(randomcoil)3、超二級(jí)結(jié)構(gòu)：由若干個(gè)相鄰的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元組合在一起，形成有規(guī)則，在空間上能辨認(rèn)的二級(jí)結(jié)構(gòu)組合體，用于充當(dāng)三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)件。在組織層次上介于二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)之間，但沒(méi)有完整的結(jié)構(gòu)域。已知的超二級(jí)結(jié)構(gòu)有3種基本組合形式：α-螺旋的聚集體(αα)、α-螺旋和β-折疊的聚集體(βαβ

)，β-折疊的聚集體(βββ和βcβ)。

三、Protein的三級(jí)結(jié)構(gòu)(tertiarystructure)☆1、定義：是指多肽鏈在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，肽鏈的不同區(qū)段的側(cè)鏈基團(tuán)相互作用在空間進(jìn)一步盤繞、折疊形成的包括主鏈和側(cè)鏈構(gòu)象在內(nèi)的特征三維結(jié)構(gòu)。2、維持三級(jí)結(jié)構(gòu)的次級(jí)鍵有：疏水鍵、氫鍵、鹽鍵和范德華力，此外，二硫鍵也參與穩(wěn)定三級(jí)結(jié)構(gòu)。尤其是疏水鍵，在蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)中起著重要作用“結(jié)構(gòu)域”分單結(jié)構(gòu)域和多結(jié)構(gòu)域三級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，是三維折疊的一個(gè)層次，是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的三維實(shí)體，是球狀蛋白質(zhì)的折疊單位。四、Protein的四級(jí)結(jié)構(gòu)（quarternarystructure)◆1、定義：是指由兩條或兩條以上各自具有一、二、三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過(guò)非共價(jià)鍵（次級(jí)鍵）連接起來(lái)的結(jié)構(gòu)形式；各個(gè)亞基在這些蛋白質(zhì)中的空間排列方式及亞基之間的相互作用關(guān)系。2、單體蛋白質(zhì)和寡聚蛋白質(zhì)；均一寡聚蛋白質(zhì)和不均一寡聚蛋白質(zhì)。3、亞基（亞單位；Subunit）；二聚體和四聚體；原體等。五、穩(wěn)定蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的作用力（201頁(yè)）肽鍵是肽鏈的基本鍵，其他各種化學(xué)鍵參加鏈中及鏈間的聯(lián)系。一級(jí)結(jié)構(gòu)的肽鏈?zhǔn)怯呻逆I—CO—NH—連接而成，但同一肽鏈中的不同部位有的還有二硫(—S—S—)橋鍵(如胰島素)，有的含有磷酸酯鍵或羧酸酯鍵。二級(jí)結(jié)構(gòu)的螺旋構(gòu)象要靠氫鍵來(lái)維持。三、四級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象主要由次級(jí)鍵，包括氫鍵、離子鍵(鹽鍵)、疏水鍵和范德華力等來(lái)維持。

六、Protein的結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系

1、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間的相互關(guān)系。2、蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系:如鐮形血紅蛋白與分子病。3、蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)與生物學(xué)功能的關(guān)系：如牛胰核糖核酸酶(RNase)的復(fù)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)?！颰heEnd第六章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系內(nèi)容已涉及，以課外補(bǔ)充為主。重點(diǎn)了解血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能（257頁(yè)）、血紅蛋白與分子?。?66頁(yè)）、免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白（270頁(yè)）。肽鏈內(nèi)形成氫鍵，氫鍵的取向幾乎與軸平行，第一個(gè)氨基酸殘基的酰胺基團(tuán)的-CO基與第四個(gè)氨基酸殘基酰胺基團(tuán)的-NH基形成氫鍵。蛋白質(zhì)分子多為右手-螺旋。-折疊結(jié)構(gòu)的氫鍵主要是由兩條肽鏈之間形成的；也可以在同一肽鏈的不同部分之間形成。幾乎所有肽鍵都參與鏈內(nèi)氫鍵的交聯(lián)，氫鍵與鏈的長(zhǎng)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