01-蛋白质的结构和功能.ppt

第二节 蛋白质 蛋白质的一级结构与功能的关系 蛋白质的空间结构与功能的关系 蛋白质二级结构与功能 蛋白质的超二级结构与结构域 蛋白质三级结构与功能 蛋白质四级结构与功能 一级结构与功能 一级结构是蛋白质功能的结构基础，也决定蛋白质的空间结构。 蛋白质一级结构中也有一些特定的序列能阻碍蛋白质表现出生物功能，只有将其切除后才能形成有活性的蛋白质。如牛胰岛素原和酶原。 分子病：基因突变导致蛋白质的一级结构改变，表现出生理功能的异常，使机体出现病态现象。 如镰刀状红细胞贫血。 二级结构与功能 α-螺旋（α-helix）、 β-折叠（β-pleated sheet）、β-转角、无规卷曲（random coil）、π-螺旋及Ω环（ Ω-loop）。 α-螺旋多的蛋白质分子紧密、稳定。如毛发、细菌纤毛的蛋白质。 富含β-折叠的蛋白如丝心蛋白柔软有强度,但缺乏弹性. 蛋白质超二级结构和结构域 超二级结构(super secondary structure):相互邻近的二级结构单元相互聚集，形成更高一级的有规律的结构。1973年，Rossman提出。 三种基本形式：(αα)、（βαβ）、（βββ）. 超二级结构 的形成主要是氨基酸残基侧链基团间相互作用的结果。 结构域（domain）：某些较大的球状蛋白质分子多肽链往往形成几个紧密的构象，彼此分开，各行其功能。1970年Edelman描述IgG分子构象提出。 功能域是蛋白质分子中能独立存在的功能单位，可以由一个或几个结构域组成。 一些具有不同功能的蛋白质可能具有某个相似的结构域。如枯草杆菌蛋白酶、己糖激酶和磷酸化酶中都含有一个核苷酸结合的结构域。 三级结构与功能 蛋白质分子的一条多肽链在二级结构和超二级结构的基础上进一步盘旋和折叠形成的空间结构，靠次级键维系，二硫键加固。 亲水基团朝外翻，疏水基团朝内钻。 三级结构的完整性是其功能的基础。若蛋白质严密有序的空间结构遭到破坏，则其生理功能丧失。 四级结构与功能 蛋白质分子中亚基的空间排布和相互间的布局。 具有四级结构的蛋白质的功能活性可以通过变构作用（allosteric effect）而被调节。 蛋白质变构有两种模式： 第三节 生物大分子的相互作用 生物大分子相互作用的力 非共价键的作用。离子键、氢键、van der waals力、疏水键。信息的传递及利用极大地依赖弱的非共价键。它们不仅决定着生物大分子的三维结构，还决定着这些结构如何与其它结构相互作用。 蛋白质-蛋白质的相互作用（protein-protein interaction） 蛋白质通过分子之间的相互作用实现其特异的生物学功能。如蛋白质酶的催化作用需要酶与特异作用物之间的相互识别、结合成中间复合物；抗体参与的防御功能需要抗体与抗原之间的特异识别 与结合。 1、蛋白质的基元（motif）与结构域 由α螺旋和β片层参与的特定组合称为基元或模体。 常见模体有： β发夹：由位于同一层面内的两条反向平行β折叠链与一股环形肽链连接而成。 β拱形：由位于不同层面内相对的两条β折叠链共价连接一个环拱结构组成。 β-α-β模体：由两个相邻的平行β折叠通过一定长度的α螺旋连接在一起 α-α模体： 一个蛋白质分子可包含一个或多个结构域，结构域的核心由模体组成。 一级结构决定空间结构，除一级结构，特异折叠的空间结构形式的形成尚需分子伴侣（chaperone）存在及适当的溶液环境。 2、蛋白质的结合位点 一个蛋白质分子与其配体之间的结合需要在两个分子的特定部位之间形成很多弱化学键，两分子间相互作用的部位称为结合位点。仅仅属于多肽链的一小部分，其余的氨基酸残基为维持正确的空间位置所必需。 3、蛋白质之间相互作用的特异性 由其结合位点决定。两分子的结合位点必需存在能够配对形成非共价键的基团，而且每对基团在空间上恰好能达到形成非共价键的最佳距离。 信号传递过程中，正是通过蛋白质分子之间相互作用的特异性而保证信号传递的特异性。 DNA-蛋白质相互作用（DNA-protein interaction） 一、 DNA-蛋白质相互作用的化学键 1、氢键:具有识别功能蛋白质的螺旋结构常与DNA的大沟相互作用。 2、疏水键：暴露于大沟侧缘的T-CH3基团是疏水性的，可与疏水氨基酸残基侧链相互作用。 3、离子键： 二、DNA-蛋白质相互作用中的序列特异性 1、序列特异识别的结合能：依赖两种类型的相互作用。一是多肽链与DNA大沟暴露的碱基之间通过氢键和范德华力建立的联系；二是多肽链中的碱性氨基酸与戊糖-磷酸骨架之间 的