第5、6章 蛋白质的空间结构

1、Chapter 5Protein三维结构一、蛋白质构象（高级结构）的研究方法到目前为止，研究蛋白质高级结构的方法仍然是以X射线衍射法(X-ray diffraction method)为主，X射线衍射法的原理是：当X射线(=500nm)投射到蛋白质晶体样品时，蛋白质分子内部结构受到激动，入射线反射波互相叠加产生衍射波，衍射波含有被测蛋白质构造的全部信息，通过摄影即可得一张衍射图案(diffraction pattern)，再用电脑进行重组，即可绘出一张电子密度图(electro density map)。从电子密度图可以得到样品的三维分子图象，即分子结构的模型。二、Protein的二级结构（s

2、econdary structure)207页1、定义：是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折 叠。它只涉及肽链主链的构象及链内或链间形成的氢键。主要有a-螺旋、b-折叠、b-转角。2、蛋白质二级结构的形式a、螺旋(helix)：多为右手螺旋，如角蛋白（212页）基本参数：3.6Aa;0.54nm;0.15nm;每个氨基酸旋转100度特点：形成链内氢键；氢键与中心轴平行；侧链伸向外侧。注意：一条多肽链能否形成helix，以及所形成的螺旋是否稳定跟它的氨基酸组成和排列顺序有密切的联系，如R大小和R基带电性质等。b、折叠(sheet structure):主链呈锯齿状折叠构象有平行

3、式和反平行式两种，如丝心蛋白c、 转角（ turn ;又叫回折或弯曲或发夹结构 ）d、无规卷曲(randomcoil)3 、超二级结构：由若干个相邻的二级结构单元组合在一起，形成有规则，在 空间上能辨认的二级结构组合体，用于充当三级结构的构件。在组织层次上介于二级和三级结构之间，但没有完整的结构域。已知的超二级结构有3种基本组合形式：-螺旋的聚集体()、- 螺旋和-折叠的聚集体()，-折叠的聚集体(和c)。三、Protein的三级结构(tertiary structure)1、定义：是指多肽链在二级结构的基础上，肽链的不同区段的侧 链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在

4、内的特征三维结构。2、维持三级结构的次级键有：疏水键、氢键、盐键和范德华力， 此外，二硫键也参与稳定三级结构。尤其是疏水键，在蛋白质三级结构中起着重要作用“结构域”分单结构域和多结构域三级结构蛋白质，是三维折叠的一个层次 ，是一个相对独立的三维实体，是球状蛋白质的折叠单位。四、Protein的四级结构（quarternary structure)1、定义：是指由两条或两条以上各自具有一、二、三级结构的多肽链通过非共价键（次级键）连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。2、单体蛋白质和寡聚蛋白质；均一寡聚蛋白质和不均一寡聚蛋白 质。3、亚基（亚单位； S

5、ubunit ）；二聚体和四聚体；原体等。五、稳定蛋白质三维结构的作用力（201页）肽键是肽链的基本键，其他各种化学键参加链中及链间的联系。一级 结构的肽链是由肽键CONH连接而成，但同一肽链中的不同部位有 的还有二硫(SS)桥键(如胰岛素)，有的含有磷酸酯键或羧酸酯键。二级结构的螺旋构象要靠氢键来维持。三、四级结构的构象主要由次级键， 包括氢键、离子键(盐键)、疏水键和范德华力等来维持。六、Protein的结构与结构、结构和功能的关系1、蛋白质结构与结构之间的相互关系。2、蛋白质的一级结构与生物学功能的关系:如 镰形血红蛋白与分子病。3、蛋白质的三维结构与生物学功能的关系：如牛胰核糖核酸酶(

6、RNase)的复的经典实验。第六章 蛋白质结构与功能的关系内容已涉及，以课外补充为主。重点了解血红蛋白的结构与功能（257页）、血红蛋白与分子病（266页）、免疫系统和免疫球蛋白（270页）。TheEnd 肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个氨基酸残基的酰胺基团的-CO基与第四个氨基酸残基酰胺基团的- NH基形成氢键。 蛋白质分子多为右手a-螺旋。 b-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。b-折叠有两种类型。一种为平行式，即所有肽链的N-端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。 在b-转角部分，由四个氨基酸残基组成; 弯曲处的第一个氨基酸残基的 -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。 这类结构主要存在于球状蛋白分子中。(a)P， 一回LoopJ fHem巳 gr 饥 lJ气rL晶L.-飞(e T可 t1 ar)引 ruclure(a) 已II2 严mnda叮七g-Bjlm ctum,f 卢，f旷亡j- - -如曲rna ry斗r