《分子 细胞与组织教学课件》3.生物大分子蛋白质的化学特性，结构与功能.pptVIP

四、维系蛋白质空间结构的非共价键 二级结构：氢键 三级结构：疏水键 四级结构：盐键 肌红蛋白/血红蛋白含有血红素辅基 血红素结构 二、蛋白质分子空间结构和功能的关系 （一）血红蛋白亚基与肌红蛋白结构相似 肌红蛋白(myoglobin，Mb) 肌红蛋白是一个只有三级结构的单链蛋白质，有8段α-螺旋结构。 血红素分子中的两个丙酸侧链以离子键形式与肽链中的两个碱性氨基酸侧链上的正电荷相连，加之肽链中的F8组氨酸残基还与Fe2+形成配位结合，所以血红素辅基与蛋白质部分稳定结合。 血红蛋白(hemoglobin，Hb) 血红蛋白具有4个亚基组成的四级结构，每个亚基可结合1个血红素并携带1分子氧。 Hb亚基之间通过8对盐键，使4个亚基紧密结合而形成亲水的球状蛋白。 脱氧Hb亚基间和亚基内的盐键 Hb与Mb一样能可逆地与O2结合， Hb与O2结合后称为氧合Hb。氧合Hb占总Hb的百分数（称百分饱和度）随O2浓度变化而改变。 （二）血红蛋白亚基构象变化可影响亚基与氧结合 肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)的氧解离曲线 协同效应(cooperativity) 一个寡聚体蛋白质的一个亚基与其配体结合后，能影响此寡聚体中另一个亚基与配体结合能力的现象，称为协同效应。 如果是促进作用则称为正协同效应 (positive cooperativity) 如果是抑制作用则称为负协同效应 (negative cooperativity) 肌红蛋白的三维空间结构 （三）?-折叠 （三）?-转角和无规卷曲在蛋白质分子中普遍存在 ?-转角 无规卷曲是用来阐述没有确定规律性的那部分肽链结构。 （四） （五）超二级结构和模体 在许多蛋白质分子中，可发现二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个有规则的二级结构组合，被称为超二级结构。 二级结构组合形式有3种：αα，βαβ，ββ 。 二个或三个具有二级结构的肽段，在空间上相互接近，形成一个特殊的空间构象，称为模体(motif) 。 模体是具有特殊功能的超二级结构。 钙结合蛋白中结合钙离子的模体 锌指结构 α-螺旋-β转角（或环）-α-螺旋模体 链-β转角-链模体 链-β转角-α-螺旋-β转角-链模体 模体常见的形式 二、蛋白质的三级结构 疏水键、离子键、氢键和范德华力等。 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。 定义: （一）三级结构是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置 Water-Soluble Globular Proteins 肌红蛋白 (Mb) N 端 C端 结构域是三级结构层次上的独立功能区 分子量较大的蛋白质常可折叠成多个结构较为紧密且稳定的区域，并各行其功能，称为结构域 (domain) 。 大多数结构域含有序列上连续的100至200个氨基酸残基，若用限制性蛋白酶水解，含多个结构域的蛋白质常分解出独立的结构域，而各结构域的构象可以基本不改变，并保持其功能。 超二级结构则不具备这种特点。 因此，结构域也可看作是球状蛋白质的独立折叠单位，有较为独立的三维空间结构。 蛋白质的多肽链须折叠成正确的空间构象 分子伴侣(chaperon)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。 分子伴侣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。 分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠。 分子伴侣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。 亚基之间的结合主要是氢键和离子键。 三、蛋白质的四级结构 蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用，称为蛋白质的四级结构。 许多功能性蛋白质分子含有2条或2条以上多肽链。每一条多肽链都有完整的三级结构，称为蛋白质的亚基 (subunit)。 Quaternary Structure 血红蛋白(hemoglobin，Hb) 五、二硫键 蛋白质结构与功能的关系 第二节 （一）一级结构是空间构象的基础 一、蛋白质分子一级结构和功能的关系 牛核糖核酸酶的一级结构 二硫键 天然状态，有催化活性 尿素、 β-巯基乙醇 去除尿素、 β-巯基乙醇 非折叠状态，无活性 （二）一级结构相似的蛋白质具有相似的高级结构与功能 一级结构相似的多肽或蛋白质，其空间构象以及功能也相似。 ──────────────────────── 氨基酸残基序号 胰岛素 ───────────── A5 A6 A10 A30 ─────────────────────