14 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能2

蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能StructureandFunctionofProtein 二 第二節(jié)蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu) 已知 蛋白質(zhì)是結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的生物高分子 空間結(jié)構(gòu)高級結(jié)構(gòu)空間構(gòu)象 問 什么是構(gòu)象 什么是構(gòu)型 二者有何區(qū)別 一 蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵 在蛋白質(zhì)中 穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象的力 二 蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) primarystructure 定義 氨基酸在多肽鏈中的排列順序叫Pr的一級結(jié)構(gòu) 目前已確定1000多種蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu) 如 表皮生長因子Proinsulin溶菌酶等等 由胰島 細(xì)胞分泌的含N類激素 結(jié)構(gòu)上由51個AA殘基所組成 可分為A B兩條鏈 A鏈含有21個AA殘基 B鏈含30個AA殘基 A B兩鏈之間通過兩個二硫鍵聯(lián)結(jié)在一起 A鏈還含有一個鏈內(nèi)二硫鍵 胰島素 Insulin 胰島素研究資料 1 1921年分離成功 F G Banting和C H Best 1945 1953年Sanger闡明其一級結(jié)構(gòu)3 1958 1965年我國人工全合成1977年哈佛大學(xué)Gilbert等人把鼠Insulin基因轉(zhuǎn)移到E coli并表達成功 目前已廣泛用于臨床上糖尿病人的治療 三 蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu) 肽鏈的周期性結(jié)構(gòu) 定義 以肽鍵平面為基本單位的肽鏈通過氫鍵形成而折疊 盤曲形成的主鏈構(gòu)象 特點 1 局部或某一段肽鏈2 周期性結(jié)構(gòu) 指 螺旋和 片層3 不含R 側(cè)鏈的構(gòu)象 類型 螺旋 helix 片層 pleatedsheet 轉(zhuǎn)角 turn 無規(guī)卷曲 randomcoil 一 螺旋 特點 以肽鍵平面為基本單位 C 為轉(zhuǎn)折 繞中心軸形成右手螺旋 定義 多肽鏈的主鏈原子沿一中心軸盤繞所形成的右手螺旋結(jié)構(gòu) 稱之 螺旋每圈包含3 6個氨基酸殘基 螺距為0 54nm 每個AA沿軸旋轉(zhuǎn)100度 上升0 15nm 維持螺旋穩(wěn)定的力 氫鍵 與長軸平行3 613螺旋 氫鍵封閉環(huán) 0 54nm3 6個殘基 0 15nm 螺旋 helix 右手型 螺旋 四種不同的 螺旋模型 酸性或堿性AA集中的區(qū)域 同種電荷的相斥 Pro存在不利于 螺旋形成 C 形成五員環(huán) Gly存在不利于螺旋的穩(wěn)定 R 為H 4 極大的R 側(cè)鏈基團集中處不利于 螺旋形成 空間位阻效應(yīng) 影響 螺旋穩(wěn)定的因素 肽鍵平面折疊成鋸齒狀 折紙狀 R 基團交錯位于齒狀結(jié)構(gòu)上下方 氫鍵維持穩(wěn)定與主鏈長軸垂直 兩條以上肽鏈并列時 片層有 2 折疊 定義 兩段以上折疊成鋸齒狀的多肽鏈通過氫鍵相連進而形成較伸展的片層結(jié)構(gòu)稱之 要點 順向反向 平行 折迭 平行式和反平行式 影響因素 R 基團太大時 折疊不易形成 影響兩肽段彼此靠近 如 蠶絲蛋白中含有大量的 折疊 因為其結(jié)構(gòu)中含有大量的Ala和Gly 其R 基團小 螺旋和 折疊結(jié)構(gòu)比較 區(qū)別點 螺旋 折疊 形狀螺旋狀鋸齒狀 氫鍵鏈內(nèi) 與長軸平行鏈間 與長軸垂直 R 基團較大較小 延伸性較大較小 升1AA殘基高度0 15nm0 36nm 舉例毛發(fā)角蛋白蠶絲蛋白 3 轉(zhuǎn)角 turn 轉(zhuǎn)角是多肽鏈180 回折部分所形成的一種二級結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)特征有 1 在 轉(zhuǎn)角部分 由四個氨基酸殘基組成 2 彎曲處的第一個AA殘基的 C O和第四個殘基的 N H之間形成氫鍵 形成一個不很穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu) 3 主要存在于球狀蛋白分子中 4 無規(guī)卷曲 無規(guī)卷曲是指多肽鏈主鏈部分形成的無規(guī)律的卷曲構(gòu)象 蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 超二級結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)域 模體和分子伴侶 超二級結(jié)構(gòu) supersecondarystructure 指二級結(jié)構(gòu)基本單位相互靠近 形成有規(guī)律的二級結(jié)構(gòu)聚集體 如 螺旋聚集體 片層聚集體 螺旋和 片層聚集體 常見 它們可以作為三級結(jié)構(gòu)的 建筑塊 或 結(jié)構(gòu)域 的單位 在較大的Pr分子中 由于多肽鏈上相鄰的超二級結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系 形成兩個或多個空間上可以明顯區(qū)別的局部區(qū)域 該區(qū)域稱為結(jié)構(gòu)域 2 結(jié)構(gòu)域 domain 每個結(jié)構(gòu)域都有其特定的生物學(xué)功能 例如 LDH有兩個結(jié)構(gòu)域 Ig有12個結(jié)構(gòu)域 纖維連接蛋白有七個結(jié)構(gòu)域分別與 細(xì)胞膠原DNA肝素等 結(jié)合 結(jié)構(gòu)域的實質(zhì) 是二級結(jié)構(gòu)的組合體 充當(dāng)三級結(jié)構(gòu)的構(gòu)件 每個結(jié)構(gòu)域分別代表一種功能 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu) 纖連蛋白分子的結(jié)構(gòu)域 纖連蛋白 兩條多肽鏈通過近C端的兩個二硫鍵相連而成 含有六個結(jié)構(gòu)域 每個結(jié)構(gòu)域各執(zhí)行一種功能 有可與細(xì)胞 膠原 DNA和肝素結(jié)合的結(jié)構(gòu)域 鈣結(jié)合蛋白中結(jié)合鈣離子的模體 鋅指結(jié)構(gòu) 3 模體 motif 兩個或三個具有二級結(jié)構(gòu)的肽段 在空間上相互接近 形成具有特殊功能的空間結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)錄因子MyoD的螺旋 環(huán) 螺旋模體 鋅指結(jié)構(gòu) 螺旋 折迭 折迭模體 4 分子伴侶 chaperon 分子伴侶通過提供一個保護環(huán)境從而加速蛋白質(zhì)折疊成天然構(gòu)象或形成四級結(jié)構(gòu) 1 能可逆地與未折疊肽段的疏水部分結(jié)合隨后松開 如此重復(fù)進行可防止錯誤的聚集發(fā)生 使肽鏈正確折疊 2 可與錯誤聚集的肽段結(jié)合 使之解聚后 再誘導(dǎo)其正確折疊 3 在蛋白質(zhì)分子折疊過程中二硫鍵的正確形成起了重要的作用 具體作用 三 蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu) 定義 指整條肽鏈中全部AA殘基的相對空間位置 即整條肽鏈所有原子在三維空間的排布位置 主要靠次級鍵 氫鍵 鹽鍵 疏水鍵和范德華力 VanderWasls力 等 四 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 定義 具有二條或二條以上獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈通過次級鍵相互組合而形成的空間結(jié)構(gòu)稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu) 每個具有獨立三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈單位稱為亞基 四級結(jié)構(gòu)實際上是指亞基的立體排布 相互作用及接觸部位的布局 亞基與亞基以非共價鍵連接 小結(jié) HbA天冬氨酸乳酸大腸桿菌谷氨酸轉(zhuǎn)甲酰酶脫氫酶RNA聚合酶脫氫酶亞基數(shù)412456代號 2 2C6R6MnH4 n 2 亞基相同分子量6 431 01