版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
Chapter1AminoAcidstoProteins
从氨基酸到蛋白质Chapter1AminoAcidstoProteins1.1ProteinComposition1.2ProteinConformations1.3ProteinStructureand
Function:AFewExamples1.4TheDynamicsofProteins1.5Experiments1.1蛋白质的组成1.2蛋白质的构象1.3蛋白质的结构与功能:几个例子1.4蛋白质动力学1.5实验研究Chapter1AminoAcidstoProteinsLifeismostdirectlytheworkofproteins.Proteinsalloworganismstogrowandreproduce.Theyprovideshape,strengthandmovement.Inthecell,proteinsareeverywhereanddoalmosteverything.生命几乎就是蛋白质的杰作。蛋白质让生物可以生长和繁殖。它们为生物提供了外形和力量,以及运动功能。在细胞中,蛋白质无处不在,行使着几乎任何功能。1.1ProteinComposition@Proteinsarecomposedofsmallmoleculescalledaminoacids.
Carbonatom
attachs
tofourdifferentchemicalgroups.
hydrogenatomRgroupDifferentaminoacidshavedifferentRgroups.Thetwentyaminoacidsand
abbreviationTheycanbedividedintofourgroups
accordingtothe
propertyoftheirRgroups.9623Structuresofhydrophobicaminoacids脂肪族和芳香族支链维持蛋白质三维结构中起着重要作用(蛋白质的疏水核心)StructuresofacidicandbasicaminoacidsNegativechargePositivecharge胍基咪唑基
acidicRgroupsbasicRgroupsAspandGlu
carrynegativecharges,Lys,ArgandHiscarrypositivechargesatphysiological
pHvalue(7.2~7.6).20种氨基酸三字符必需记住:AlaArgAspAsnCysGlu
Gln
Gly
His
Ile
丙
精
天酰氨
半
谷
酰氨
甘
组
异亮LeuLysMet
PheProSerThrTrpTyrVal
亮
赖
甲硫
苯丙脯
丝
苏
色
酪
缬TheformationofapeptidebondThecarboxylgroupofoneaminoacidcanreactwiththeaminogroup
ofanotheraminoacidtoformapeptidebond(amidebond-酰胺键).Proteinscanbecomposedofanycombinationoftwenty
aminoacids,inanynumberandinanyorder.
Anyaminoacidcanjointoanyotheraminoacid.由于C=O双键中的π电子云与N原子的未共用电子对发生“电子共振”,共振产生的结果:限制绕肽键自由旋转而产生键的平均化。(2)、一般的C-N单键>肽键C-N>一般的C=N双键(键长1.49Å)(键长1.32Å)(键长1.27Å)因此具有部分双键的性质,不能沿C-N自由旋转Rigidandflexiblebonds
Peptidebondhaspartialdouble-bondcharacter.
it
cannotrotateeasily,
soit
is
rigid
.
Butotherbondscanrotatefreely.Sotheaminoacidchainsareflexible.Actually,proteinmoleculesbend,fold,andtwisttoformcomplicatedthree-dimensionalstructures.肽键平面:由于肽键具有部分双键的性质,使参与肽键构成的六个原子被束缚在同一平面上,这一平面称为肽平面(peptideplane)但由于-碳原子与其他原子之间均形成单键,因此两相邻的平面结构可以作相对旋转。其旋转角分别为φ和ψ,可描述多肽链的所有可能构象。1.2ProteinConformations@
1.2.1DescribingProtein
Structure1.2.2ChemicalandPhysicalBasis
forProteinFoldingTheflexibilityofcertainbondsin
apolypeptide
allows
thechaintofoldinto
complicated
three-dimensionalstructures.Differentconformationsofproteinsgivethemspecializedfunctions1.2.1DescribingProteinStructure
Tosimplifydiscussionofproteinconformations,
fourlevelsofproteinstructurehavebeendefined.Primarystructure:
sequenceofaminoacids
Secondarystructures:αhelixandβsheet
arethetwomajorformsTertiarystructure:morecomplicated
conformationofthewholepolypeptide.
Itis
composedofvarioussecondarystructures.
Quaternarystructure:
shapeofaproteinthathasmultiple
subunits.Eachsubunithasitsowntertiarystructure.(1)蛋白质的二级(Secondary
structure)结构指肽链主链的折叠和盘绕方式。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。
(1)α-helix(螺旋)
(2)β-sheet(折迭)(3)β-turn(转角/U形转折/回折)(4)randomcoil(无规卷曲)从N-末端出发,每个氨基酸残基的N-H与前面隔三个氨基酸残基的C=O形成氢键,这样构成的由一个氢键闭合的环,包含--??个原子肽链上所有的肽键都能参与氢键的形成,以维持螺旋结构的稳定..(2)βsheet
HydrogenbondThebindingoccursbetweenpolypeptidestretchesthatlieapproximatelyparalleltoeachother.Hydrogenbondsareformedbetweenthehydrogen
atoms
andoxygen
onseparatestretches
ofthepolypeptidechain.β-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列,通过链间的氢键交联而形成的扇面状片层构象α-碳原子总是处于折叠的角上,氨基酸的R基团交替分布在片层的两侧。侧链(Cα-C键)几乎垂直于折叠片平面。
永久性卷发(烫发)原理:
-角蛋白在湿热条件下伸展为-构象,当涂上氧化剂使很多的二硫键交联,因此当外力解除后,肽链又恢复原状。(3)蛋白质的β-转角(β-turn)蛋白质分子的多肽链上常出现180°的回折,这种陡然改变方向的肽段即----
β
转角。Pr主要二级结构超二级结构(supersecondarystructure)超二级结构是介于蛋白质二级结构和三级结构之间的空间结构,指相邻的二级结构单元组合在一起,彼此相互作用,排列形成规则的、在空间结构上能够辨认的二级结构组合体,并充当三级结构的构件(blockbuilding),其基本形式有αα、βαβ和βββ等。多数情况下只有非极性残基侧链参与这些相互作用,而亲水侧链多在分子的外表面结构域结构域(domain)结构域是在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区,相邻的域常被一个或两个多肽片段连结。其特点是在三维空间上可以明显区分和相对独立,并且具有一定的生物功能如结合小分子。模体或基序(motif)是结构域的亚单位,通常由2~3二级结构单位组成,一般为α螺旋、β折叠和环(loop)。(3)Tertiarystructure/三级结构αhelixβsheetTurn
Itisthree-dimensionalstructureofwholepolypeptideItismostlycomposedofvarioussecondarystructures.helicalribbonsflatarrowsturnsthatconnectthehelicesandsheets.(4)Quaternarystructure
Onesubunit由两个或两个以上的具有独立三级结构的亚基(subunit)按照一定排布方式,通过非共价键缔合而形成的具有一定空间结构的蛋白质分子称为四级结构。Eachsubunithasowntertiarystructure.multiplesubunits亚基(subunit)就是指参与构成蛋白质四级结构、每条具有三级结构的多肽链。●关于亚基的几点说明:亚基是肽链而肽链不一定是亚基,如胰岛素;亚基单独存在时无活性;亚基间呈特定的三维空间排布,依赖次级键维持其结构稳定;蛋白质分子中亚基可相同,也可不同,如血红蛋白。Pleasenotehere,ifaproteinhasonlyonepolypeptide
chain,thehighestlevelitcanhaveis
structure.Onlywhenaproteinhasmorethanonepolypeptide
chain,canithavequaternarystructure.tertiary肌红蛋白let’sexaminewhatphysicalinteractionshappenintheprocessofproteinfolding.1.2.2ChemicalandPhysicalBasis
forProteinFolding1)Covalentbonding2)Hydrogenbonding3)Ionicbonding4)VanderWaalsforces5)Hydrophobicinteraction1)Covalentbond/共价键SharedelectronsH-HH+1H+1+1+1CovalentbondThestrongestbondthatjoinsatoms.
A
pairofelectronsissharedbetweentwo
atoms.
Twoelectronsfromtwohydrogenatomsaresharedbetweenthesetwoatoms.
Asinglecovalentbondis
formed.Covalentbond/共价键CovalentbondThepeptidebondsarecovalentbonds.Thebonds
withinaminoacidsarealsocovalentbonds.CovalentbonddisulfidebondCovalentbondscanformbetweenaminoacidsthatarenotadjacentinpolypeptide.Eachcysteinehasasulfhydrylgroup(─SH).
Twosulfhydrylgroupscanreacttoform
a
disulfidebond(二硫键).Itholddistantparts
oftheprotein
togetherverytightly.2)Hydrogenbond/氢键HydrogenbondHydrogenbondisresultofinteractionsbetweenpartial
negative
charges
andpartialpositivecharges.Oxygenatombringspartialnegativecharge.
Hydrogenatomsbringpartial
positivecharge.Interactionbetweenoxygenandhydrogen
atoms
formsthehydrogenbond.氢键(hydrogenbond)的形成常见于连接在一电负性很强的原子上的氢原子,与另一电负性很强的原子之间,如>C=O┅┅H-N<。
氢键在稳定蛋白质的空间结构上起着重要的作用。但氢键的键能较低(~12kJ/mol),易被破坏。Hydrogenbond/氢键Hydrogenbondαhelicesandβsheetsareformedwith
hydrogen
bonds.Hydrogenbond
canalsoformbetweenindividualamino
acidswhenpartialpositivehydrogenatoms
arenearthepartial
negativeO
atoms.Na+11Cl+173)Ionicbond/离子键Theionicbondofsodiumchloride,NaCl
Ionsareatomsthathavegainedorlostoneormore
electronsandhavefullpositiveornegative
charges.
Ionswithoppositecharges
attracteachotherand
pulledtoeachother,
formingtheionicbond.GluLysnegativecharge
positivechargeInproteins,mostionicbondsformbetweentheamino
acidswithacidicRgroupandBasicRgroup.4)VanderWaalsforces/范德华力Atom1Atom2vanderWaalsforceTheseareaswithslightly
differentcharge
concentrationscanattracttoeachother.Theattractionbetweensuch
differently
charged
areasiscalledvander
Waalsforce.Itoccurs
becausecloudofelectronsareshifted,causingatom
itself
havepositivechargeinonearea,andnegativechargeinanotherarea.Vander
Waalsforces
vs.
IonicbondAtom1Atom2VanderWaalsforcesTheatomitselfhasnegativeandpositiveparts.Theinteractionistransient.IonicbondThewholeatomiseither
negativeorpositive
parts.Theinteractionisstable.Atom1Atom2VanderWaalsforces
vs.
hydrogenbondAtom1Atom2VanderWaalsforcesTheatomitselfhasnegativeandpositivepartsTheinteractionistransientHydrogenbond.Thewholeatomiseitherpartially
negativeorpositiveTheinteractionisstableAtom1Atom2δ–δ+δ–δ+5)Hydrophobicinteraction非极性物质在含水的极性环境中存在时,会产生一种相互聚集的力,这种力称为疏水键或疏水作用力(hydrophobicinteraction)Hydrophobicinteractionisthetendencyfornon-polar
moleculesto
gathernear
eachother,awayfrom
watermolecules.?
Butwhatcausesthismovement?NonpolarmoleculesareforcedtogetherWatermoleculesgetcontactswitheachother.whennon-polarmoleculesmixwithwater,
theyforcethewater
moleculesintorelativelyorderedstructuresthatsurroundthenon-polarmolecules.However,accordingtothesecondlawof
thermodynamics,systemsalwaystendtoward
increasingdisorder.Thus,thetwokindsofmoleculestosimplyavoid
eachother.Theapparentresultisthatthenon-polarmoleculesareattractedtoeachother.
Forproteinsthatexistinwater,theeffectofthishydrophobic
interactionisthatnon-polaraminoacidsareforced
intothecenteroftheprotein,awayfromthewateryenvironmentofthecell.1.3ProteinStructureandFunction
Proteinchainscanfoldintocomplexstructures.
Proteinscan
havevery
differentstructuresandverydifferentfunctions.碳酸酐酶ThereactionallowsCO2todissolveinblood.Itcancausethisreactiontooccur10,000,000timesfasterthannormal
.activesitestructureandshapesubstratemoleculescarbonicacidActin/肌动蛋白
Filamentslineinsideofcellsandareoftenusedtoprovide
support,
Actinisasmallandsimple
protein.Itcanjoinwithotheractintoformlongandthin
actinfilament.
somewhatlikepolesholdingupatent.
Actinfilamentsinacellasseen
byflourescencemicroscopyKinesin/驱动蛋白Kinesinisusedtocarrycellularcomponents,like
organelles,
fromoneendofacelltoanother.Thecargoisboundtocentralheadregion,whilethe
twolegsattachtomicrotubules.Asaresult,
theproteinwalksalongthemicrotubule
towarditsdestination.microtubuleHeadregionThestructureofkinesinincludesapairoflegs.1.4TheDynamicsofProteinsProteinsaredynamic.Thismeansthattheirstructuresarenotfrozenasfixedshapes.Theirstructuresandevenfunctions
canchangeunderdifferentconditions.Actincarbonicanhydraselock-and-keymodelsvs.Induced-fitWhensomeenzymescatalyzereactions,theiractivesite
changesstructureinordertofitwellwithsubstrate
molecules.Thiscatalysismechanism
iscalledaninduced-fitmodel(诱导契合机理).
Insomecasescatalysisoccurswithoutachangeinstructureattheactivesite;thisiscalledalock-and-key
mechanism(锁钥机理).Substractreactioncauseschangeofactivesitestructure.33F1F0ATPsynthetase/
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2026年河南省长葛市高三生物下册期末考试模拟考试卷含答案
- 2026年湖北省仙桃市高一化学上册期末考试模拟测试卷附完整答案【全优】
- 2025年山西省汾阳市高一历史上册期末考试模拟试卷附完整答案(网校专用)
- 2026年山东省莱阳市高三物理下册期末考试模拟考试卷带答案
- 2026年黑龙江省穆棱市高三生物下册期末考试模拟卷含答案
- 云南迪庆德钦奔子栏 2026 高原文旅岗公务员招录理论考卷 招聘 1 人
- 天津宝坻 2026 乡村振兴岗公务员招录考试试卷 招聘 7 人
- 青海玉树结古 2026 生态环境岗公务员招录理论考卷 招聘 1 人
- 关于比赛加油口号标语大全
- 基于单片机的环境温度检测系统的设计
- 鼠疫疫区人员临时管控与健康监测课件
- 2026年医学分析-华支睾吸虫病(肝吸虫病)
- 机动车检测站法律法规考试试题有答案
- 军用关键软硬件自主可控产品名录(2025年V1 完整版)
- 2026年高考广西卷生物高考真题(含解析)
- 2026道德与法治八年级上册教学课件:4.2《遵守规则》
- 电缆配电线路的运行与维护-电缆配电线路的缺陷及处理
- 学校文化建设与中小学教育质量提升
- 23J916-1:住宅排气道(一)
- 2023年04月江西省地质局第三地质大队上半年招考专业技术人才笔试题库含答案解析
- 孙涛小品《父爱如山》剧本台词手稿
评论
0/150
提交评论