生物化学--第二章 蛋白质化学-蛋白质化学4-5.pptVIP

一、相关概念： 高级结构、构象与构型、肽平面、二面角 二、高级结构： 　　 (一)二级结构 　　 (二)超二级结构和结构域 　　 (三)三级结构 　　 (四) 四级结构 　 　(五)维系蛋白质空间结构的作用力 1.蛋白质的高级结构，也称空间结构或三维构象，是指蛋白质分子中原子和基团在三维空间上的排列、分布及肽链的走向。高级结构是蛋白质表现其生物功能或活性所必须的，包括二级、三级和四级结构。 2. 构型（configuration）与构象（conformation） 构型指立体异构体中取代原子或基团在空间的取向，构型的改变必须通过共价键的断裂。 构象 是指分子中各原子和基团在单键旋转时可能形成的不同的立体结构，构象的改变不涉及共价键的改变。 3.肽平面与二面角（peptide plane and dihedral angle） 因为肽键不能自由旋转，所以肽键的四个原子和与之相连的两个α碳原子共处一个平面，称肽平面。 肽平面是肽链空间构象的基本结构单位。 绕Cα－N旋转的角称Φ，而绕Cα－C旋转的角称Ψ。这两个角称为二面角 酰胺平面与α-碳原子的二面角（ φ和ψ ） 3. β-转角(β-turn):又称β-弯曲（β-bend）或发夹结构(hairpin structure) 　　指蛋白质的多肽链在形成空间构象时经常会出现180°的回折，回折处的结构就称为β-转角。一般由四个连续的氨基酸组成，第一个残基的C＝O与第四个残基的N－H形成氢键。 无规则卷曲示意图 超二级结构类型 　三级结构有以下特点： ? 许多在一级结构上相差很远的氨基酸残基在三级结构上可能相距很近。 ? 球形蛋白的三级结构很密实，大部分的水分子从球形蛋白的核心中被排出，这使得极性基团间以及非极性基团间的相互用成为可能。 ? 大的球形蛋白(200aa以上)，常常含有几个结构域 表面有一空穴，这一空穴能容纳配体，是蛋白的活性部位 肌红蛋白三级结构 核糖核酸酶三级结构示意图 维持蛋白质分子构象的作用力a.盐键 b.氢键 c.疏水键 d.范得华力 e.二硫键 蛋白质的结构层次 蛋白质结构的主要层次 第五节　蛋白质结构与功能的关系 一、一级结构与功能的关系 （一）一级结构是空间构象的基础 　　或一级结构决定蛋白质的生物学功能 　　 　　Anfinsen定理:一级结构(即氨基酸序列)决定高级结构 一级结构决定高级结构，也决定蛋白质的功能 不同生物来源的细胞色素c中不变的AA残基 （二）、蛋白质一级结构的突变—分子病 分子病：基因突变引起的某个功能蛋白的某一个或几个氨基酸残基发生了遗传性替代从而导致整个分子的三维结构发生改变，功能部分或全部丧失。 镰刀形红细胞贫血现是由于血红蛋白发生了遗传突变引起的?链第6位的aa残基由正常的Glu变成了疏水性的Val ? 正常人血红蛋白，β.N......Glu 6 镰刀型贫血 β.N......Val 6 猪胰岛素原激活成形成胰岛素示意图  高级构象决定蛋白质的功能 1.同功能蛋白质中氨基酸顺序的种属差异与生物进化 2.一级结构相同的蛋白质功能也相同 3.一级结构上的细微变化可直接影响其功能 分子病：蛋白质分子一级结构的改变有可能引起其生物功能的显著变化，甚至引起疾病 二、蛋白质的空间结构与功能 1.Hb的结构与功能 血红蛋白输氧功能和构象变化 N His12 C His119 Lys41 ?（四）蛋白质的四级结构 具有独立三级结构的多肽链单位，称为亚基或亚单位(subunit)，亚基可以相同，亦可以不同 　　单独的亚基没有生物学功能，当亚基聚合成为具有完整四级结构的蛋白质后，才有功能。 四级结构的实质是亚基在空间排列的方式。???? 二个或二个以上具有独立的三级结构的多肽链(亚基)，彼此借次级键相连，形成一定的空间结构，称为四级结构。 多肽链 蛋白质分子中的共价键与次级键 共价键 次级键 化学键 肽键 一级结构 氢键 二硫键 二、三、四级结构 疏水键 盐键 范德华力 三、四级结构 一级结构 primary structure Nelson Cox (2000) Lehninger Principles of Biochemistry (3e) p.129 二级结构 三级结构 四级结构 secondary structure Tertiary structure Tertiary structure 一级结构 四级结构 二级结构 三级结构 primary structure secondary structure Tertiary structure quarie