蛋白质结构与功能(护本药学)PPT课件

谷胱甘肽(glutathione, GSH),谷氨酸 半胱氨酸 甘氨酸,1,N末端,C末端,牛核糖核酸酶,2,第二节 蛋白质的分子结构The Molecular Structure of Protein,3,一级结构(primary structure)二级结构(secondary structure)三级结构(tertiary structure)四级结构(quaternary structure),高级结构（空间构象）,conformation,5,蛋白质分子的一级结构（primary）,牛胰岛素一级结构：A链（21AA)、B链（30AA),H2N-甘-异-缬-谷-谷胺-半-半-丙-丝-缬-半-丝-亮-酪-谷胺-亮-谷-天胺-酪-半-天胺-COOH,H2N-苯-缬-天胺-谷胺-丝-亮-半- 甘 - 丝 - 组 - 亮 - 缬 - 谷 -丙 -亮-酪-亮-缬-半-甘-谷 -精-甘-苯-苯-酪-苏-脯-赖-苏-COOH,S,S,A,B,蛋白质的一级结构是空间结构的基础，对其生物学功能起决定作用。,蛋白质分子中氨基酸残基的排列顺序。主要化学键为肽键，有些含二硫键。,Frederick Sanger,6,7,蛋白质分子的二级结构 (secondary),多肽链骨架中原子的局部空间排列，不涉及侧链的构象,多肽链骨架：由C、羧基C和氨基N依次重复排列,多肽链的局部主链构象,8,二级结构的结构基础 肽单元（peptide unit）,0.132,肽键中的四个原子（-CO-NH-）和与之相邻的两个碳原子（C1、 C2）位于同一刚性平面内，称为肽单元。,10,螺旋 ( helix) 折叠 ( sheet) 转角 ( turn) 无规卷曲 (random coil),蛋白质二级结构的主要形式,11,（1）多肽链主链围绕中心轴螺旋式上升， 3.6个氨基酸残基/圈，螺距为0.54nm。（2）第1个肽单元羰基上的氧与第4个肽单元亚氨基上的氢形成氢键，方向与螺旋长轴平行。（3）通常为右手螺旋。,螺旋 （ Helix ）,特点,12,13,13,铁蛋白（ferritin）,跨膜蛋白,螺旋分布广泛,14,2.折叠( sheet),1）锯齿状, C为转折点,3）两条或者更多的折叠链间通过氢键相连,4） 不同链方向可以一致，可以相反,2）R基团位于锯齿结构上、下方,Side view,反平行,平行,蚕丝蛋白,卵磷脂结合蛋白,17,3. 转角 ( turn),2) 一般由四个氨基酸残基组成，第2或第3个残基常为脯氨酸、甘氨酸3) 以主链间氢键维持稳定（第1个残基的羰基氧和第4个残基的氨基氢）,1) 多肽链中180度回折处形成的特定构象,17, 转角是螺旋-螺旋、折叠-折叠，或螺旋-折叠之间的连接。,18,没有确定规律性的肽链结构，柔性强的一类二级结构,无规卷曲 (random coil),19,20,四种二级结构可存在同一个蛋白质中,21,在许多蛋白质分子中，可发现2个或2个以上具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个规则的二级结构组合，称为超二级结构或模体（motif）。,超二级结构,(supersecondary structure),Motifs,蛋白质分子的三级结构 (tertiary),整条肽链中所有氨基酸残基的相对空间位置，即一条多肽链中所有原子的整体空间排布，包括主链和侧链。,23,Tertiary structure of sperm whale（抹香鲸）myoglobin,24,蛋白质三级结构的特点,1、进一步盘曲、折叠的多肽链分子长度大大缩短， 呈棒 状、纤维状或球状；2、三级结构的稳定性主要靠次级键维持，尤其是疏水键；3、侧链基团中的疏水基团多位于分子内部，亲水基团多位 于分子表面；4、有功能区的形成（分子表面或某些局部区域）。,只有一条肽链组成的蛋白质，三级结构是其最高的结构形式。,维持蛋白质分子构象的主要化学键,25,疏水作用,26,27,结构域（domain）,多肽链的一部分，结构稳定，并具有独立功能。,Structural domains in the polypeptide troponin C,（肌钙蛋白）,28,有的蛋白质分子包含多条肽链，它们彼此通过次级键相连，形成一定的空间结构，称为四级结构。,具有独立三级结构的多肽链单位，称为亚基 (subunit).,蛋白质分子的四级结构（quarternary）,血红蛋白四聚体,蛋白质的分类,1、按组成分类：单纯蛋白、结合蛋白 单纯蛋白：只有氨基酸组分 结合蛋白：氨基酸组分其他组分（辅基）2、按形状分类：纤维状蛋白、球状蛋白 纤维状蛋白：常为结构蛋白 球状蛋白：常为功能蛋白,29,S,蛋白质结构与功能的关系The Relation of Structure and Function of Protein,第三节,32,一级结构是高级结构以及生物学功能的基础,一级结构与功能的关系,33,尿素或 -巯基乙醇,去除尿素或-巯基乙醇,天然构象，有催化活性,非天然构象，无催化活性,Normal Hemoglobin,Sickle Hemoglobin,镰刀形红细胞贫血,Sickle cell anemia,34,35,分子病（molecular disease）：由于基因突变引起蛋白质分子发生变异所