14 蛋白质的结构与功能2

蛋白质的结构与功能StructureandFunctionofProtein 二 第二节蛋白质的分子结构 已知 蛋白质是结构十分复杂的生物高分子 空间结构高级结构空间构象 问 什么是构象 什么是构型 二者有何区别 一 蛋白质分子中的化学键 在蛋白质中 稳定蛋白质构象的力 二 蛋白质的一级结构 primarystructure 定义 氨基酸在多肽链中的排列顺序叫Pr的一级结构 目前已确定1000多种蛋白质的一级结构 如 表皮生长因子Proinsulin溶菌酶等等 由胰岛 细胞分泌的含N类激素 结构上由51个AA残基所组成 可分为A B两条链 A链含有21个AA残基 B链含30个AA残基 A B两链之间通过两个二硫键联结在一起 A链还含有一个链内二硫键 胰岛素 Insulin 胰岛素研究资料 1 1921年分离成功 F G Banting和C H Best 1945 1953年Sanger阐明其一级结构3 1958 1965年我国人工全合成1977年哈佛大学Gilbert等人把鼠Insulin基因转移到E coli并表达成功 目前已广泛用于临床上糖尿病人的治疗 三 蛋白质的二级结构 肽链的周期性结构 定义 以肽键平面为基本单位的肽链通过氢键形成而折叠 盘曲形成的主链构象 特点 1 局部或某一段肽链2 周期性结构 指 螺旋和 片层3 不含R 侧链的构象 类型 螺旋 helix 片层 pleatedsheet 转角 turn 无规卷曲 randomcoil 一 螺旋 特点 以肽键平面为基本单位 C 为转折 绕中心轴形成右手螺旋 定义 多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的右手螺旋结构 称之 螺旋每圈包含3 6个氨基酸残基 螺距为0 54nm 每个AA沿轴旋转100度 上升0 15nm 维持螺旋稳定的力 氢键 与长轴平行3 613螺旋 氢键封闭环 0 54nm3 6个残基 0 15nm 螺旋 helix 右手型 螺旋 四种不同的 螺旋模型 酸性或碱性AA集中的区域 同种电荷的相斥 Pro存在不利于 螺旋形成 C 形成五员环 Gly存在不利于螺旋的稳定 R 为H 4 极大的R 侧链基团集中处不利于 螺旋形成 空间位阻效应 影响 螺旋稳定的因素 肽键平面折叠成锯齿状 折纸状 R 基团交错位于齿状结构上下方 氢键维持稳定与主链长轴垂直 两条以上肽链并列时 片层有 2 折叠 定义 两段以上折叠成锯齿状的多肽链通过氢键相连进而形成较伸展的片层结构称之 要点 顺向反向 平行 折迭 平行式和反平行式 影响因素 R 基团太大时 折叠不易形成 影响两肽段彼此靠近 如 蚕丝蛋白中含有大量的 折叠 因为其结构中含有大量的Ala和Gly 其R 基团小 螺旋和 折叠结构比较 区别点 螺旋 折叠 形状螺旋状锯齿状 氢键链内 与长轴平行链间 与长轴垂直 R 基团较大较小 延伸性较大较小 升1AA残基高度0 15nm0 36nm 举例毛发角蛋白蚕丝蛋白 3 转角 turn 转角是多肽链180 回折部分所形成的一种二级结构 其结构特征有 1 在 转角部分 由四个氨基酸残基组成 2 弯曲处的第一个AA残基的 C O和第四个残基的 N H之间形成氢键 形成一个不很稳定的环状结构 3 主要存在于球状蛋白分子中 4 无规卷曲 无规卷曲是指多肽链主链部分形成的无规律的卷曲构象 蛋白质的结构 超二级结构 结构域 模体和分子伴侣 超二级结构 supersecondarystructure 指二级结构基本单位相互靠近 形成有规律的二级结构聚集体 如 螺旋聚集体 片层聚集体 螺旋和 片层聚集体 常见 它们可以作为三级结构的 建筑块 或 结构域 的单位 在较大的Pr分子中 由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系 形成两个或多个空间上可以明显区别的局部区域 该区域称为结构域 2 结构域 domain 每个结构域都有其特定的生物学功能 例如 LDH有两个结构域 Ig有12个结构域 纤维连接蛋白有七个结构域分别与 细胞胶原DNA肝素等 结合 结构域的实质 是二级结构的组合体 充当三级结构的构件 每个结构域分别代表一种功能 免疫球蛋白的结构 纤连蛋白分子的结构域 纤连蛋白 两条多肽链通过近C端的两个二硫键相连而成 含有六个结构域 每个结构域各执行一种功能 有可与细胞 胶原 DNA和肝素结合的结构域 钙结合蛋白中结合钙离子的模体 锌指结构 3 模体 motif 两个或三个具有二级结构的肽段 在空间上相互接近 形成具有特殊功能的空间结构 转录因子MyoD的螺旋 环 螺旋模体 锌指结构 螺旋 折迭 折迭模体 4 分子伴侣 chaperon 分子伴侣通过提供一个保护环境从而加速蛋白质折叠成天然构象或形成四级结构 1 能可逆地与未折叠肽段的疏水部分结合随后松开 如此重复进行可防止错误的聚集发生 使肽链正确折叠 2 可与错误聚集的肽段结合 使之解聚后 再诱导其正确折叠 3 在蛋白质分子折叠过程中二硫键的正确形成起了重要的作用 具体作用 三 蛋白质的三级结构 定义 指整条肽链中全部AA残基的相对空间位置 即整条肽链所有原子在三维空间的排布位置 主要靠次级键 氢键 盐键 疏水键和范德华力 VanderWasls力 等 四 蛋白质的四级结构 定义 具有二条或二条以上独立三级结构的多肽链通过次级键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构 每个具有独立三级结构的多肽链单位称为亚基 四级结构实际上是指亚基的立体排布 相互作用及接触部位的布局 亚基与亚基以非共价键连接 小结 HbA天冬氨酸乳酸大肠杆菌谷氨酸转甲酰酶脱氢酶RNA聚合酶脱氢酶亚基数412456代号 2 2C6R6MnH4 n 2 亚基相同分子量6 431 01