王镜岩《生物化学》第五章 蛋白质的三维结构1.pptVIP

第三节 蛋白质的三维结构;一.研究蛋白质构象的方法;X-射线衍射晶体结构分析示意图;研究溶液中蛋白质构象的光谱学方法;双光束紫外可见光扫描分光光度计 ;紫外分光光度分析法;;荧光和荧光偏振;圆二色性;当平面偏振光通过在紫外区有吸收峰的旋光性介质时，它所包含的左旋和右旋圆偏振光分量不仅传播速度不同(因折射率不同)，而且强度也不同(圆二色性)。在图用代表矢量的箭头长短来表示左旋和右旋圆偏振光分量强度。在迎着它的传播方向观察时，它们的矢量和将描出一个椭圆轨迹。这椭圆的长轴即二矢量相位相同时的值（左右圆偏光矢量之和)，短轴即二矢量相位相反时的值(左右圆偏光矢量差)，两短轴与长轴比例的正切tanθ，就同时反映了圆双折射和圆二向色性。 。;;Chirascan型圆二色光谱仪 ;核磁共振;核磁共振分析仪 ;二.维持三维结构的作用力;;共价键;蛋白质分子中的非共价键(次级键);蛋白???分子中氢键的形成;★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。 ★蛋白质分子中的许多氨基酸残基侧链也是非极性的，这些非极性的基团在水中也可相互聚集，形成疏水键，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的侧链基团。 ★范德华力包括吸引力和斥力两种相互作用，范德华力只有当两个非极性残基之间处于一定距离时才能达到最大。虽然范德华力相对来说比较弱，但由于范德华力相互作用数量大，并且具有加和性，因此范德华力对球蛋白的稳定性也有贡献。蛋白质中的疏水基团彼此靠近、聚集以避开水的现象称之疏水相互作用（hydrophobic 0interaction）或疏水效应（hydrophobic effect）。疏水相互作用在维持蛋白质构象中起着主要的作用，因为水分子彼此之间的相互作用要比水与其它非极性分子的作用更强烈，非极性侧链避开水聚集被压迫到蛋白质分子内部，而大多数极性侧链在蛋白质表面维持着与水的接触。;★离子键(salt bond)是由带正电荷基团与带负电荷基团之间相互吸引而形成的化学键。 ★在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。 ★带有相反电荷的侧链之间的离子相互作用也能帮助稳定球蛋白，虽然这种作用很弱。离子化的侧链一般都出现在球蛋白的表面，所以是溶剂化的，对于整个球蛋白的稳定性的贡献是最小的。;蛋白质分子中离子键的形成;（五）二硫键;;蛋白质多肽链空间折叠的限制因素： 1.肽键具有部分双键性质： A.肽键不能自由旋转 B.组成肽键的四个原子和与之相连的两个?碳原子C?）都处于同一个平面内，此刚性结构的平面叫肽平面或酰胺平面。 2.二面角所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中，非键合原子之间的接近有无阻碍。;酰胺平面与α-碳原子的二面角（ φ和ψ ）;;完全伸展的多肽主链构象;蛋白质中非键合原子之间的最小接触距离(A);拉氏构象图;可允许的φ和ψ值：Ramachandran构象图;阴影中白线封闭的区域是允许的;阴影的其他区域为不完全允许;阴影外的区域是不允许的;蛋白质的二级结构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。;四、二级结构：多肽链折叠的规划方式;多肽链中的各个肽平面围绕同一轴旋转，形成螺旋结构，螺旋一周，沿轴上升的距离即螺距为0.54nm,含3.6个氨基酸残基；两个氨基酸之间的距离为0.15nm; 肽链内形成氢键，氢键的取向几乎与轴平行，第一个酰胺基团的-CO基与第四个酰胺基团的-NH基形成氢键。 蛋白质分子几乎都为右手?-螺旋。;1. α-螺旋的结构;;;2.α-偶极距和帽化;3.α-螺旋的手性;?-螺旋是蛋白质中最常见，含量最丰富的二级结构。 ?-螺旋中的二面角?和?各自取同一数值，即?=-57?、 ?=-48? 。 蛋白质中的?-螺旋几乎都是右手螺旋（也有例外） 。 ?-螺旋的形成及其稳定性与其氨基酸组成和顺序有关。 ?-螺旋折叠过程中存在协同性。 ?-螺旋的书写形式为：3.613-螺旋;与ＡＡ组成和排列顺序直接相关 ⑴ R基团小且不带电荷，容易形成螺旋； R基团大且带电荷，不容易形成螺旋；极大的侧链基团（存在空间位阻）； ⑵ 连续存在的侧链带有相同电荷的氨基酸残基（同种电荷的互斥效应）； β-碳上有侧链，不利于螺旋形成。 ⑶ 有Pro等亚氨基酸存在（不能形成氢键）；脯氨酸对螺旋有破坏作用。 ;5.其他类型的α-螺旋;（2）?-折叠;β－折叠（β-pleated sheet）;β-折迭包括平行式和反平行式两种类型;（3）?-转角 ?-turn;（三）β-转角和-β凸起;β－凸起（β- bugle）;;(4). 无规卷曲;RNase的分子结构;（五