生物化学 第二章 蛋白质化学课件.ppt

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1、第一节概述第二节蛋白质的基本结构单位──氨基酸第三节蛋白质一级结构与功能第四节蛋白质的空间结构与功能第五节蛋白质的重要理化性质第六节蛋白质相对分子质量的测定蛋白质结构的主要层次一级结构四级结构二级结构三级结构primarystructuresecondarystructureTertiarystructurequariernarystructure超二级结构结构域supersecondarystructureStructuredoman构象是分子内所有原子或原子团的空间排布所形成的一种立体结构，有机分子中单键的旋转就从

2、一种构象变成另一种构象。天然蛋白质分子都有与其生物活性相关的一种或少数几种构象。稳定蛋白质三维结构的作用力：次级键（主要）和共价二硫键。一、维系蛋白质三维结构的作用力维持蛋白质分子构象的作用力a.离子键b.氢键c.疏水键d.范得华力e.二硫键二、蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构（secondarystructure）指肽链主链不同区段通过自身的相互作用，形成氢键，沿某一主轴盘旋折叠而形成的局部空间结构，并不涉及氨基酸残基侧链的构象。是蛋白质结构的构象单元。主要的维系键：氢键多肽链的主链可看成是由被Cα隔开的许多平面组成

3、的。N端C端RHHOCCaNCaCRONOCNCaCRONCaHHHHCaH一个天然蛋白质多肽链在一定条件下只有一种或很少几种构象，而且相当稳定。由于C=O双键中的π电子云与N原子上的未共用电子对发生“电子共振”，使肽键具有部分双键的性质，不能自由旋转。（一）多肽主链折叠的空间限制组成肽键的原子处于同一平面。其中H和O原子处于C-N键的两侧，形成反式。在大多数情况下，以反式结构存在。肽键平面——由于肽键具有部分双键的性质，使参与肽键构成的六个原子被束缚在同一平面上，这一平面称为肽键平面、肽平面或酰胺平面。酰胺平面α-碳

4、原子与其他原子之间均形成单键，因此两相邻的肽键平面可以作相对旋转。N-C旋转角C-C旋转角这些键可转动肽平面肽键不能转动多肽主链的酰胺平面结构形式C-C旋转角N-C旋转角酰胺平面与α-碳原子的二面角（φ和ψ）酰胺平面二面角两相邻酰胺平面之间，能以共同的Cα为定点而旋转，绕Cα-N键旋转的角度称φ角，绕C-Cα键旋转的角度称ψ角。φ和ψ称作二面角，亦称构象角。完全伸展的多肽主链构象α-碳原子酰胺平面Φ=1800，ψ=1800酰胺平面Φ=00，ψ=00侧链非键合原子接触半径Φ=00，ψ=00的多肽主链构象(并不存在)（二）

5、蛋白质二级结构主要类型1、α－螺旋（α－helix）2、β－折叠（β-pleatedsheet）3、β－转角（β-turn）4、无规则卷曲（nonregularcoil）1.α－螺旋（α-helix）α-螺旋是多肽链的主链原子沿一中心轴盘绕所形成的有规律的螺旋构象。结构特征：⑴为一右手螺旋，侧链伸向螺旋外侧；⑵螺旋每圈包含3.6个氨基酸残基,螺距0.54nm，两个氨基酸之间的距离0.15nm；⑶螺旋以氢键维系（肽键上C=O氧与它后面（C端）第四个残基上的N-H氢间形成氢键），氢键方向与螺旋轴基本平行。φ=-57O，ψ=

6、-47O3.6个氨基酸残基螺距为0.54nm氢键中心轴3×3+4=13-螺旋可表示为3.613螺旋体内氢键生成示意用SN表示：S代表每圈螺旋的氨基酸个数，N表示氢键封闭环本身的原子数。R侧链对α—螺旋的影响①多肽链上连续出现带同种电荷基团的氨基酸残基，（如Lys，或Asp，或Glu），不能形成稳定的α—螺旋。如多聚Lys、多聚Glu。②Gly在肽中连续存在时，不易形成α—螺旋。③R基大（如Ile）不易形成α—螺旋④Pro、羟脯氨酸中止α—螺旋。⑤R基较小，且不带电荷的氨基酸利于α—螺旋的形成。如多聚丙氨酸在pH7的水溶

7、液中自发卷曲成α—螺旋。2.β－折迭（β-pleatedsheet）β-折叠是由两条或多条肽链(或肽段)充分伸展成锯齿状折迭构象，侧向聚集，按肽链长轴方向平行排列形成的扇面状片层构象。结构特征：⑴由若干条肽段或肽链平行或反平行排列组成片状结构；⑵主链骨架伸展呈锯齿状；-碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R基团处于折叠的棱角上并与棱角垂直，并交替地伸向平面二侧；⑶涉及的肽段较短，一般为5～10个氨基酸残基；⑷靠相邻肽链主链亚氨基N-H和羰基C=O氧之间形成的氢键维系。β-折叠包括平行式和反平行式两种类型所有肽链的N-端

8、都在同一边相邻两条肽链的方向相反平行式反平行式Φ=-1190，ψ=+1130Φ=-1390，ψ=+1350从能量角度考虑，反平行式更稳定。3.β－转角（β-turn）也称β-回折、β－弯曲或发夹结构，由四个连续的残基组成，第一个残基C=O与第四个残基N-H之间形成氢键，肽键回折180°。这类结构主要存在于球状蛋白质分子表面。Gly