第03章蛋白质的三维结构王.ppt

蛋白质的三维结构 二、稳定三维结构的作用力 1. 氢键 氢键（hydrogen bond）的形成常见于连接在一电负性很强的原子上的氢原子，与另一电负性很强的原子之间. 如 C=O ┅ H-N 非极性基团或分子之间存在的相互作用力。 范德华力 范德华力包括引力和排斥力，其中作用势能与1/R6成正比的三种作用力（静电力、诱导力和色散力）通称为范德华引力。定向效应，诱导效应，分散效应 这是一种普遍存在的作用力，它是一种比较弱的、非特异性的作用力。 这种作用力非常依赖原子间的距离，当相互靠近到大约0.4～0.6nm(4～6A?)时，这种力就表现出较大的集合性质。 非极性物质在含水的极性环境中存在时，会产生一种相互聚集的力，这种力称为疏水键或疏水作用力（hydrophobic interaction）。 疏水作用 高分子的蛋白质可形成分子内疏水链、疏水腔或疏水缝隙，可以稳定生物大分子的高级结构。 离子键，又称为盐键（salt bond）是由带正电荷基团与带负电荷基团之间相互吸引而形成的化学键。 在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。 5 .二硫键 三、多肽主链折叠的空间限制 （一）酰胺平面与α-碳原子的二面角（φ和ψ）： 二面角（φ、ψ）所决定的构象能否 存在，主要取决于两个相邻肽单元中非键合原子之间的接近有无障碍。 ?-螺旋的结构特点 1 .?-螺旋偶极矩和帽化 2.α-螺旋的手性 3.影响α-螺旋结构的因素 β-折叠结构及模式图 ?-折叠: 平行式和反平行式 β-折叠片存在链的扭曲，大部分为右手扭曲 β-折叠的结构特点 (1) 多肽链呈伸展状态，相邻肽键平面之间折叠成锯齿（折纸）状结构；(主链) (2) 稳定力：氢键 (两段β-折叠间形成)；(稳定力) (3) 形成β-折叠的两条肽链间存在顺向平行和反向平行两种结构；(走向) (4) 侧链基团(R)交替位于锯齿结构上下两侧，影响β-折叠的形成和稳定。(侧链) (四) 无规卷曲 指那些不能归入明确的二级结构如折叠片或螺旋的多肽区段。 无规卷曲受氨基酸残基侧链的影响较大，经常是构成酶活性部位和其它蛋白质特异的功能部位。 （一）α-角蛋白 烫发的原理 （二）?-角蛋白 ?-角蛋白结构特点 交错序列 -Gly-Ala（Ser）-Gly-Ala（Ser）- Gly-在平面一侧;Ala/Ser-在平面另一侧 ?-角蛋白结构特点 具有高抗张强度，柔软、但不能拉伸。 （三）胶原蛋白:一种三股螺旋 六、超二级结构和结构域 常见超二级结构的种类 αα型（卷曲螺旋、超螺旋） 球状蛋白七残基重复序列 （二）结构域 单结构域蛋白 （3）结构域分类 1、全α-结构 2、平行或混合型β结构 3、全β-结构 球状蛋白质三维结构的特点 八、蛋白质变性与复性 实质 次级键的断裂(肽键,二硫键等共价键完好) 复性：变性蛋白质在去除变性因素后恢复原有天然构象的现象. 十二烷基硫酸钠（SDS） 破坏蛋白质分子内的疏水相互作用，使非极性基团暴露于介质中。并可以负离子形式与松散的肽链结合。 四级结构的蛋白质按亚基的分类 单体蛋白:只有一个亚基(三级结构) 寡聚蛋白:由少量的亚基聚合而成的蛋白质,如四聚体血红蛋白 多聚蛋白:由很多的亚基聚合成的蛋白质,如180聚体的番茄从矮病毒外壳蛋白 (三) 亚基相互作用的方式 亚基之间接触的界面存在极性相互作用和疏水作用。 亚基之间的分布有各种各样的对称关系。 亚基缔合的驱动力主要是疏水作用 专一性由相互作用的表面上的极性基团之间的氢键和离子键提供。 两个亚基的二聚体结构 （四）四级结构的对称性　 多聚蛋白:病毒外壳 （五）四级缔合在结构和功能的优越性 1.增强稳定性: 减少蛋白质的相对表面积 自身缔合稳定的需要 屏蔽亚基上的疏水残基以利于更加稳定 2.提高遗传经济和效率 编码同聚蛋白的小亚基比编码大一倍的蛋白质更经济 四级缔合在结构和功能的优越性 3.使催化基团靠近 亚基的催化基团聚集以形成活性中心，不同催化亚基聚合催化关联反应 3.发挥协同效应与别构效应 别构效应:别构部位与配体的结合可影响 其他亚基,增强或减弱对底物的结合 协同效应: 正协同效应，负协同效应 本章要求 掌握 1.稳定蛋白质三维结构的作用力。 2.蛋白质的二级、三级、四级结构的概念及特点。 3.主要二级结构元件：α螺旋、 β折叠、 β转角和无规卷曲概念与特点 4.蛋白质的变性与复性 熟悉： 1.蛋白质酰胺平面与α—碳原子的二面角 2.超二级结构、结构域、功能域。 了解： α-