蛋白质的分子结构

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1、生物化学第一章第三节蛋白质的分子结构蛋白质蛋白质是由氨基酸连接而成的多肽链，它能在内、链间形成氢键、二硫键，借助这些化学键，多肽链再进一步折叠、盘旋、装配形成更复杂的三维空间结构并呈现其生物学功能。动态学角度：主链的盘旋和折叠、氨基酸残基侧链空间位置的变化造成蛋白质分子可能有多种空间拓扑结构。不同的拓扑结构称为构象。动力学观点：不同的构象蛋白质分子的稳定性不同。蛋白质的功能取决于它的三维构象，而蛋白质的三维构象主要是由于它的氨基酸序列与主链的盘旋和折叠基外部环境因素决定的。主要内容蛋白质的一级结构蛋白质的空间结构蛋白质结构与功能的关系肽键与肽平面多肽链蛋白质分子的一级结构蛋白质二级结构与结

2、构域蛋白质的三级结构与构象蛋白质四级结构、亚基与寡聚蛋白维持蛋白质结构稳定的化学键一级结构与功能的关系空间结构与功能的关系α-螺旋β-折叠结构域疏水效应氢键和范德华力共价交联和离子相互作用别构效应蛋白质一级结构与功能的关系核酸结构与功能的关系抗体结构与免疫性一、蛋白质的一级结构蛋白质一级结构又称化学结构（primarystructure），是指氨基酸在肽键中的排列顺序和二硫键的位置，肽链中氨基酸间以肽键为连接键。蛋白质的一级结构是最基本的结构，它决定了蛋白质的二级结构和三级结构，其三维结构所需的全部信息都贮存于氨基酸的顺序之中。（一）肽键与肽平面肽键是一分子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基

3、酸的α-氨基脱水缩合形成的酰胺键(一CO—NH一)，属共价键。肽键是蛋白质结构中的主要化学键，此共价键较稳定，不易受破坏。肽平面肽键中的C—N单键有部分双键性质（40%），C=O双键中有部分单键性质（40%），因此肽键不能自由旋转，组成肽键的元素同在一平面上，该平面称为肽平面。肽键，肽平面（二）多肽链氨基酸在形成肽链后，氨基酸的部分基团已参加肽键的形成，已经不是完整的氨基酸，称为氨基酸残基。肽键连接各氨基酸残基形成肽链的长链骨架，即…Cα-CO-NH-Cα…结构称为多肽主链。各氨基酸侧链基团称为多肽侧链。每个肽分子都有一个游离的α-NH2末端(称氨基末端或N端)和一个游离α-COOH末端(

4、称羧基末端或C端)。每条多肽链中氨基酸顺序编号从N端开始。书写某多肽的简式时，一般将N端书写在左侧端。（三）蛋白质分子的一级结构多肽链中氨基酸的排列顺序称为蛋白质的一级结构。氨基酸排列顺序是由遗传信息决定的，氨基酸的排列顺序是决定蛋白质空间结构的基础，而蛋白质的空间结构则是实现其生物学功能的基础。1953年，英国生物化学家FredSanger报道了胰岛素(insulin)的一级结构，这是世界上第一个被确定一级结构的蛋白质。同年，Watson与Crick发现DNA的双螺旋结构。生物化学由此迈向了一个更高层次——分子生物学时代。胰岛素多肽或蛋白质的人工合成C端→N端氨基用叔丁氧甲酰基（BOC）

5、保护挂接（树脂）→去保护→中和→缩合(DCC)→（去保护→中和→缩合）n→多肽-树脂多肽在程序控制的自动化固相肽合成仪上进行。蛋白质一级结构的测定protein测序的一般步骤（1） 测定protein分子中多肽链的数目（2） 拆分protein分子中的多肽链（3） 断裂链内二硫键（4） 分析多肽链的N末端和C末端（5） 多肽链部分裂解成肽段（6） 测定各个肽段的氨基酸顺序（7） 确定肽段在多肽链中的顺序（8） 确定多肽链中二硫键的位置二、蛋白质的空间结构（一）蛋白质二级结构与结构域1、α-螺旋螺旋结构是指蛋白质肽链骨架围绕一个轴形成的构象，是蛋白质中最常见、最典型、含量最丰富的二级结构元件

6、。α—螺旋结构的特点如下：(1)肽单元围绕中心轴呈有规律右手螺旋，每3.6个氨基酸残基螺旋上升一圈，螺距为0.54nm，每个残基上升0.15nm,螺旋半径0.23nm；(2)α—螺旋的每个肽键的N—H与相邻第四个肽键的羰基氧形成氢键(hydrogenbond)，氢键的方向与螺旋长轴基本平行，肽链中的全部肽键都可形成氢键，是维持α—螺旋结构稳定的主要次级键。(3)氨基酸侧链伸向螺旋外侧，不参与α-螺旋的形成，但其形状、大小及电荷量的多少均影响α—螺旋的形成。这种影响主要表现在以下几方面：A.极大的侧链基团:如Ile、Phe、Trp集中排列的肽段，因为存在空间位阻而妨碍了α—螺旋的形成。B.连

7、续存在的侧链带有相同电荷的氨基酸残基：如Glu、Asp相邻排列，同种电荷的互斥效应影响了肽链内氢键的形成，不利于α—螺旋的形成。C.有Pro等亚氨基酸存在：由于其R侧链与其α—氨基成环，Cα-N键不能自由旋转，所以不能形成α—螺旋所需的角度；另外，Pro残基α—氨基上没有H,因而不能形成链内氢键，影响了此处α—螺旋的形成。D.有甘氨酸存在：甘氨酸R侧链为H,因而没有约束，肽平面可以任意取向，所以形成α—螺旋的几率很小，即