生物化學 課件 第二節(jié) 蛋白質的分子結構

第二章蛋白質的結構與功能第二節(jié)蛋白質的分子結構

蛋白質的分子結構包括：一級結構(primarystructure)

二級結構(secondarystructure)

三級結構(tertiarystructure)

四級結構(quaternarystructure)一、蛋白質的一級結構(一)定義與主要化學鍵1.定義蛋白質的一級結構指多肽鏈中氨基酸的排列順序。2.主要的化學鍵肽鍵，有些蛋白質還包括二硫鍵。

肽鍵的鍵長為0.132nm，短于單鍵的0.147nm，長于雙鍵的0.123nm，故具有部分雙鍵的特性，不能旋轉。(二)肽單元(肽鍵平面)參與肽鍵的6個原子C

1、C、O、N、H、C

2位于同一平面，C

1和C

2在平面上所處的位置為反式(trans)構型，此同一平面上的6個原子構成了所謂的肽單元(peptideunit)

。CR1HCR2HONHC0.123nm0.100nm0.132nm0.147nm0.153nm0.360nm肽鍵平面示意圖二、蛋白質的二級結構(一)定義與主要化學鍵1.定義蛋白質分子中某一段肽鏈的局部空間結構，即該段肽鏈主鏈骨架原子的相對空間位置，并不涉及氨基酸殘基側鏈的構象

。

2.主要的化學鍵

氫鍵

(二)蛋白質二級結構的主要形式

-螺旋(

-helix)

-折疊(

-pleatedsheet)

-轉角(

-turn)

無規(guī)卷曲(randomcoil)

1.

-螺旋1951年根據(jù)X線衍射圖提出。以

碳原子為轉折點，形成右手螺旋。(1)螺旋每圈含3.6個氨基酸殘基，殘基跨距0.15nm，螺距0.54nm。(2)螺旋以氫鍵保持穩(wěn)固。(3)各氨基酸殘基的R基團均伸向螺旋外側。2.

-折疊

(1)是多肽鏈一種比較伸展、成鋸齒狀的肽鏈結構。(2)兩條肽鏈走向相同，稱為順向平行結構，反之，則稱為反向平行結構。后者更為穩(wěn)定。3.

-轉角肽鏈出現(xiàn)180°回折的部分形成β-轉角。

4.無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲是用來闡述沒有確定規(guī)律性的那部分肽鏈結構。三、蛋白質的三級結構(一)定義與主要化學鍵1.

定義

整條肽鏈中全部氨基酸殘基的相對空間位置，即肽鏈中所有原子在三維空間的排布位置。只有具有三級結構的多肽鏈才能稱為蛋白質。2.主要的化學鍵疏水鍵、離子鍵、氫鍵和VanderWaals力等。H2NH3N+NbHCOO-OaCCCOOHSSHOHOCH2OaaCHCH3CHCH3CH3CH2CH3CH3CH3cccOOCcCH2OHCH2OHbNH2+H2NCOCO-維持蛋白質分子構象的各種化學鍵abc氫鍵離子鍵疏水鍵N端C端肌紅蛋白(Mb)

(二)結構域大分子蛋白質的三級結構?？煞指畛梢粋€或數(shù)個球狀或纖維狀的區(qū)域，折疊得較為緊密，各行使其功能，稱為結構域(domain)。免疫球蛋白結構域示意圖

四、蛋白質的四級結構(一)定義與主要化學鍵1.定義蛋白質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，稱為蛋白質的四級結構。有些蛋白質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結構，稱為蛋白質的亞基(subunit)。2.主要化學鍵亞基之間的結合力主要是疏水作用，其次是氫鍵和離子鍵。血紅蛋白的四級結構

血紅蛋白是由含有血紅素的2個α亞基和2個β亞基組成的四聚體。五、蛋白質結構與功能的關系(一)一級結構與功能的關系

1.核糖核酸酶一級結構與功能的關系

二硫鍵破壞后，生物學活性喪失。

天然狀態(tài)，有催化活性26110958472584065HSSHSHHSHSSHHSHS26110958472655840

去除尿素、β-巰基乙醇

尿素、β-巰基乙醇2.胰島素一級結構與功能的關系(1)將A鏈N端的第1個氨基酸殘基切去，其活性只剩2％～10％，再將第2～4位氨基酸殘基切去，其活性完全喪失。(2)

將A、B兩鏈間的二硫鍵還原，A、B兩鏈即分離，胰島素的功能完全消失。(3)

將B鏈第28～30位氨基酸殘基切去，其活性仍能維持100%。3.血紅蛋白一級結構與功能的關系例：鐮刀形紅細胞貧血HbAβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·glu·glu·····C(146)HbSβ肽鏈N-val·his·leu·thr·pro·val

·glu·····C(146)

這種由蛋白質分子發(fā)生變異所導致的疾病，稱為“分子病”。(二)蛋白質空間結構與功能的關系1．血紅蛋白空間結構與功能的關系Hb未結合O2時，4個亞基結構緊密,稱緊張態(tài)(T態(tài))。隨著O2

的結合,空間結構發(fā)生變化，使結構相對松弛，稱松弛態(tài)(R態(tài))。T態(tài)對氧親和力低,R態(tài)對氧親合力高，是Hb結合O2

的形式。肺毛細血管O2

分壓高,促使T態(tài)轉變成R態(tài),組織毛細血管,O2

分壓低,促使R態(tài)轉變成T態(tài)。

2．朊病毒蛋白空間結構與功能的關系蛋白質構象疾病包括：人紋狀體脊髓變性病、老年癡呆癥、亨廷頓舞蹈病、瘋牛病等。例：瘋牛病中的蛋白質構象改變瘋