-蛋白质化学-结构课件.ppt
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- 蛋白质 化学 结构 课件
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1、第三节第三节 蛋白质的结构蛋白质的结构蛋白质的分子结构包括蛋白质的分子结构包括:一级结构一级结构 (primary structure)(primary structure)二级结构二级结构 (secondary structure)(secondary structure)三级结构三级结构 (tertiary structure)(tertiary structure)四级结构四级结构 (quaternary structure)(quaternary structure)一级结构专指氨基酸序列一级结构专指氨基酸序列提问:维持蛋白质一级结构的作提问:维持蛋白质一级结构的作用力是什么键?用力是
2、什么键?肽键和肽键和二硫键二硫键一、蛋白质分子的基本化学结构一、蛋白质分子的基本化学结构(共价结构)(共价结构)一级结构一级结构1 1、蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构(Secondary Structure)多肽链骨架多肽链骨架中原子的中原子的局部空间局部空间排列,排列,不涉及侧不涉及侧链链的构象,也就是该肽段主链骨架原子的相对的构象,也就是该肽段主链骨架原子的相对空间位置。空间位置。维持二级结构的力量为:维持二级结构的力量为:氢键氢键二、蛋白质的空间结构二、蛋白质的空间结构肽链的骨干是由(肽链的骨干是由(NHNHCHRCHRCOCO)单位规则)单位规则地、重复排列而成,称之为地、重复排列而
3、成,称之为共价主链共价主链由于蛋白质主链的基本构象都是以酰胺平面为基本结构由于蛋白质主链的基本构象都是以酰胺平面为基本结构单位,有规则的盘曲而成,因此,在讨论主链构象之前单位,有规则的盘曲而成,因此,在讨论主链构象之前先认识酰胺平面先认识酰胺平面(1)-螺旋结构(螺旋结构(-Helix)(2)-折叠结构(折叠结构(-sheet)(3)-转角(转角(-turn)(4)无规卷曲无规卷曲(random coil)多肽链的二级结构主要有以下几种方式多肽链的二级结构主要有以下几种方式 螺旋螺旋有左右手之分有左右手之分-螺旋结构螺旋结构特点特点 1)1)主链绕中心轴按主链绕中心轴按右手螺旋方向盘旋,右手螺
4、旋方向盘旋,侧链伸向螺旋外侧。侧链伸向螺旋外侧。每每3.6 3.6 个氨基酸残基个氨基酸残基前进一圈,每圈前进前进一圈,每圈前进距离是距离是0.54nm(0.54nm(螺距),螺距),每个氨基酸残基占每个氨基酸残基占0.15nm0.15nm。2)2)每个氨基酸残基每个氨基酸残基的亚氨基与它前面第的亚氨基与它前面第四个氨基酸残基的羰四个氨基酸残基的羰基氧原子形成氢键,基氧原子形成氢键,氢键与螺旋轴近似平氢键与螺旋轴近似平行。行。(2 2)、)、-折叠结构折叠结构(-(-片层结构片层结构)(3 3)、)、-转角转角蛋白质分子的主链在盘蛋白质分子的主链在盘曲折叠运行中,往往发曲折叠运行中,往往发生生
5、180180度的急转弯,这种度的急转弯,这种回折部位的构象,即所回折部位的构象,即所谓的谓的-转角。转角。-转角是由转角是由4 4个连续的个连续的氨基酸残基组成的,第氨基酸残基组成的,第一个氨基酸残基的羰基一个氨基酸残基的羰基氧原子与第四个氨基酸氧原子与第四个氨基酸残基的亚氨基连接来稳残基的亚氨基连接来稳定构象。定构象。(4 4)、无规卷曲)、无规卷曲它是多肽主链不规则、多向性地随机盘曲所形成的构象。球蛋白分子中常见的一种主链构象螺旋螺旋折叠片折叠片转角转角无规卷曲无规卷曲在较大的球状蛋白质的分子中,多肽链往往形在较大的球状蛋白质的分子中,多肽链往往形成几个紧密的球状构象,彼此分开,以松散的成
6、几个紧密的球状构象,彼此分开,以松散的肽链相连,此球状构象就是结构域肽链相连,此球状构象就是结构域(structural domain)(structural domain)。蛋白质的结构域蛋白质的结构域 结构域与分子整体以共价键相连结构域与分子整体以共价键相连 具有相对独立的空间构象和生物学功能具有相对独立的空间构象和生物学功能免疫球蛋白免疫球蛋白IgGIgG的结构域的结构域 (1)(1)、球状蛋白质分子的三级结构、球状蛋白质分子的三级结构 球状蛋白质分子的球状蛋白质分子的二级结构不是活性分子的结构形式二级结构不是活性分子的结构形式,需要在二级结构的基础上再盘曲折叠形成需要在二级结构的基础上
7、再盘曲折叠形成三级结构三级结构。蛋白质分子的三级结构是指蛋白质分子在一、二级结蛋白质分子的三级结构是指蛋白质分子在一、二级结构的基础上,借助于各种非共价键在构的基础上,借助于各种非共价键在三维空间三维空间盘曲、折叠盘曲、折叠成具有特定走向的紧密、近似球状的构象。成具有特定走向的紧密、近似球状的构象。蛋白质分子的三级结构蛋白质分子的三级结构包括全部主链、侧链在内的所包括全部主链、侧链在内的所有原子的空间排部有原子的空间排部,但不包括肽链间的相互关系,但不包括肽链间的相互关系 球状构象给出最低的表面积和体积比,因而使蛋白质球状构象给出最低的表面积和体积比,因而使蛋白质与环境的相互作用降到最小,最稳
8、定。与环境的相互作用降到最小,最稳定。2 2、蛋白质的三级结构、蛋白质的三级结构 (Tertiary structure)3.3.蛋白质的三级结构蛋白质的三级结构u 一条多肽链内二级结构单元的彼此组合后的固定结构一条多肽链内二级结构单元的彼此组合后的固定结构u 作用力作用力来自侧链基团来自侧链基团 球状蛋白质分子三级结构的构象特征球状蛋白质分子三级结构的构象特征u (1)(1)三级结构的构象近似球形。三级结构的构象近似球形。u (2)(2)分子中的亲水基团大多相对集中在球形分子中的亲水基团大多相对集中在球形分子的表面,疏水基团相对集中在分子内部。分子的表面,疏水基团相对集中在分子内部。u (3
9、)(3)三级结构构象的稳定性主要靠疏水的相三级结构构象的稳定性主要靠疏水的相互作用来维系。互作用来维系。u (4)(4)三级结构形成后,蛋白质分子的生物活三级结构形成后,蛋白质分子的生物活性中心就形成了。在球形分子的表面往往有性中心就形成了。在球形分子的表面往往有一个很深的裂隙,活性部位就在其中。一个很深的裂隙,活性部位就在其中。三级结构的典型例子是三级结构的典型例子是肌红蛋白肌红蛋白肌红蛋白的三级结构肌红蛋白的三级结构维系蛋白质空间结构的化学键维系蛋白质空间结构的化学键1.1.氢键氢键(hydrogen bond)(hydrogen bond)2.2.离子键离子键(盐键盐键)(electro
10、static)(electrostatic interactions)interactions)3.3.疏水相互作用疏水相互作用(hydrophobic(hydrophobic interaction)interaction)4.4.范德华力范德华力(van(van derder waalswaals force)force)5.5.二硫键二硫键(disulfide bond)(disulfide bond)A.三级结构中的作用力三级结构中的作用力包括二硫键、氢键、离子键、疏水作用力、范德华力包括二硫键、氢键、离子键、疏水作用力、范德华力氢键氢键(侧链间形成侧链间形成)疏水作用疏水作用“非极性
11、基团非极性基团被极性水分被极性水分子排挤相互子排挤相互聚拢聚拢”作用作用力力。范德华力范德华力(分子间作用力,受彼此距离影响)(分子间作用力,受彼此距离影响)离子键(或离子键(或盐键)盐键)二硫键二硫键肽键肽键 二硫键二硫键离子键离子键 氢键氢键疏水键疏水键 范德华力范德华力 90kcal/mol3kcal/mol1kcal/mol1kcal/mol0.1kcal/mol 这四种键能远小于共价键,称这四种键能远小于共价键,称次级键次级键 次级键微弱但却是次级键微弱但却是维持蛋白质三级结构中主要的作用力维持蛋白质三级结构中主要的作用力,原因何在原因何在?数量巨大!数量巨大!键键 能能(2 2)、
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