蛋白质的分子结构

1、会计学1蛋白质的分子结构蛋白质的分子结构一级结构一级结构二级结构二级结构三级结构三级结构四级结构四级结构空间结构空间结构是不是所有的蛋白质都有一、二、三、四级结构呢？是不是所有的蛋白质都有一、二、三、四级结构呢？蛋白质的一级结构指多肽链中氨基酸的排列顺序。一、蛋白质的一级结构一、蛋白质的一级结构 (primary structure)主要的化学键肽键，有些蛋白质还包括二硫键。 Ser-Val-Tyr-Cys; SVYC牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构Frederick Sanger is an English biochemist and a two-time Nobel laureate

2、 in chemistry, the only person to have been so. In 1958, he was awarded a Nobel prize in chemistry “for his work on the structure of proteins, especially that of insulin”. In 1980,Walter Gilbert and Sanger shared half of the chemistry prize “for their contributions concerning the determination of ba

3、se sequences in nucleic acids”. The other half was awarded to Paul Berg “for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-DNA”. 蛋白质的一级结构研究蛋白质的一级结构研究 蛋白质的氨基酸组成测定：酸水解；碱水解。断裂二硫键：过甲酸氧化法；巯基化合物还原法。末端氨基酸残基测定：N末端：PITC法、DNFB或FDNB法；C末端：肼解法、还原法、羧肽酶法。氨基酸的排列

4、顺序测定：酶裂解或化学裂解肽段后，Edman降解法进行氨基酸序列测定。二硫键位置的测定：对角线电泳。 胰蛋白酶胰蛋白酶(Trypsin):切割切割Arg或或Lys的羧的羧基形成的肽键。基形成的肽键。溴化氢溴化氢(cyanogen bromide):切割切割Met羧基形成羧基形成的肽键。的肽键。二硝基氟苯二硝基氟苯(FDNB):与肽链与肽链N末端氨基酸末端氨基酸残基反应。残基反应。二、蛋白质的二级结构二、蛋白质的二级结构 (secondary structure)蛋白质分子中某一段肽链的局部空间结构，即该段肽链主链骨架原子的相对空间位置，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。主要的化学键： 氢键 多肽链

5、主链构象是否有空间限制？多肽链主链构象是否有空间限制？YES！肽平面二面角肽平面肽平面肽键的4个原子C、O、N、H及与之相邻的C 1、 C 2位于同一平面，此同一平面上的6个原子构成了肽 平 面 ( p e p t i d e plane)。C-N:0.146nmC=N:0.127nm C 1和C 2在平面上所处的位置为反式(trans)构型。Peptide plane -碳原子上的一对二面角(dihedral angle): N-C之间称角，C-C之间称角。这对二面角决定了相邻肽平面的相对位置。 是不是和角的任意组合都是允许的？多肽链主链骨架的构象是由一系列 -碳原子的的二面角决定的CCHH

6、NNCCHCR=180, =180完全伸展的主链构象完全伸展的主链构象=0, =0时的主链构象时的主链构象非共价键合原子(non-convelently-bonded atom) 之间的接触距离A Ramachanran diagram （拉氏构象图）showing values for Phi and Psi Helix: red-strand: blueOthers: green 蛋白质二级结构的主要形式蛋白质二级结构的主要形式 -螺旋 ( -helix ) -折叠 ( -pleated sheet ) -转角 ( -turn ) 无规卷曲 ( random coil ) Linus Ca

7、rl PaulingLinus Pauling is one of only two people awarded two Nobel Prizes in different fields (the Chemistry and Peace prizes), and the only person a w a r d e d t w o unshared prizes. - -螺旋螺旋 - -螺旋螺旋3.6，0.54，0.15平行右手氢键在同一肽链内相邻的螺圈之间形成氢键。氢键的方向与 -螺旋轴的方向几乎平行。每圈螺旋的高度为0.54nm，每个氨基酸残基沿轴上升0.15nm。0.54nm一些侧链

8、基团虽然不参与螺旋，但它们可影响一些侧链基团虽然不参与螺旋，但它们可影响 -螺旋的稳定性螺旋的稳定性在多肽链中连续的出现带同种电荷的极性氨基酸， -螺旋就不稳定。 在多肽链中只要出现Pro， -螺旋就被中断。 肽链中连续出现带庞大侧链的氨基酸如Ile，由于空间位阻，也难以形成 -螺旋。 H2CH2CCH2 CH-COOHNH -角蛋白角蛋白胶原胶原蛋白蛋白两个右手螺旋肽链两个右手螺旋肽链拧成左手超螺旋拧成左手超螺旋三个左手螺旋肽链三个左手螺旋肽链拧成右手超螺旋拧成右手超螺旋 - -折叠折叠两条或多条几乎完全伸展的多肽链（或同一肽链的不同肽段）侧向聚集在一起，相邻肽链主链上的C=O 和NH之间形

9、成氢键。平行式 反平行式 NNNNCCCC -折叠特征折叠特征 -转角转角球状蛋白质分子中出现的180回折，由第一个氨基酸残基的C=O与第四个氨基酸残基的N-H间形成氢键。特征特征没有规律性的主链骨架构象。但，仍具有特定构象。疏水键、离子键、氢键和 Van der Waals力等。 主要的化学键整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置。即肽链中所有原子在三维空间的排布位置。肌红蛋白 (Mb) Heme groupMb的三级结构的三级结构 Mb由一条153个氨基酸残基组成的多肽链和一个血红素构成，血红素位于分子内部一个袋型空穴中。 Mb有8段 螺旋结构，分别称为A、B、C、D、E、F、G及H肽段。

10、 整条多肽链折叠成紧密球状分子，非极性氨基酸残基大都在分子内部，极性氨基酸残基则在分子表面。蛋白质的超二级结构蛋白质的超二级结构(supersecondary structures,motif)是指二级结构的基本结构单位（ -螺旋，-折叠等）相互聚集，形成有规律的二级结构的聚集体。基本形式有、。红素氧还蛋白红素氧还蛋白前清蛋白（人）前清蛋白（人）磷酸丙糖异构酶（鸡肌肉）磷酸丙糖异构酶（鸡肌肉） 在较大的球形蛋白质分子里，多肽链常常折叠形成两个或多个近似球状的三维实体,它们之间由舒展的肽链连接。结构域（结构域（domain) IgG 对那些较小的蛋白质分子来说，结构域和三级结构往往是一个意思，也

11、就是说是单结构域的。 结构域是球状蛋白质的折叠单位，多肽链折叠的最后一步是结构域的缔合。有的蛋白质分子可以由2个或更多个结构域组成。 亚基之间的结合力主要是疏水作用，其次是氢键、离子键和Van der Waals力。四、蛋白质的四级结构四、蛋白质的四级结构(quaternary structure)蛋白质分子中各亚基的种类、数目、空间排布以及相互作用，称为蛋白质的四级结构。有些蛋白质分子含有二条或多条多肽链，每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基 (subunit)。21 2 1蛋白质的结构层次蛋白质的结构层次一级结构二级结构超二级结构结构域三级结构四级结构高级结构空间结构氨基酸排列

12、顺序主链骨架局部空间结构二级结构聚集体多肽链中紧密的球状构象所有原子的空间排布多个亚基的聚合体 蛋白质三级结构代表：肌红蛋白。 蛋白质四级结构代表：血红蛋白。牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构蛋白质的一级结构研究蛋白质的一级结构研究 蛋白质的氨基酸组成测定：酸水解；碱水解。断裂二硫键：过甲酸氧化法；巯基化合物还原法。末端氨基酸残基测定：N末端：PITC法、DNFB或FDNB法；C末端：肼解法、还原法、羧肽酶法。氨基酸的排列顺序测定：酶裂解或化学裂解肽段后，Edman降解法进行氨基酸序列测定。二硫键位置的测定：对角线电泳。 胰蛋白酶胰蛋白酶(Trypsin):切割切割Arg或或Lys的羧的羧基形成的肽键。基形成的肽键。溴化氢溴化氢(cyanogen bromide):