第二节蛋白质的结构和性质教程方案.ppt

第二节 蛋白质的结构和性质 蛋白质的结构层次 一级结构：基本结构，多肽链的氨基酸序列，由肽键连接而成的结构。 二级结构：多肽链主链构象 主要动力：氢键 主要形式：а－螺旋、β－折叠 三级结构：多肽链借助各种非共价键弯曲、折叠成具有特定走向的紧密球状构象。 四级结构： 寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系和结合方式。 一级结构决定高级结构，高级结构决定蛋白质功能。 一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基之间失水形成的酰胺键称为肽键，所形成的化合物称为肽。 肽键（peptide bond） 组成肽键的原子处于同一平面 肽键 （二）肽 由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由几个到几十个氨基酸组成的肽称为寡肽，由更多个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成肽链的氨基酸单元称为氨基酸残基。 四肽的结构 2、肽的重要理化性质 熔点高。这说明它和氨基酸一样，是以偶极离子形式形成离子晶格而存在的。 具有酸碱两性性质和等电点。肽的酸碱性质主要来自游离末端?-NH2和游离末端?-COOH以及侧链R上可解离的基团。每一种肽都有其相应的等电点。 具有旋光性。这是由于肽中有不对称C原子存在。一般短肽的旋光度约等于组成该肽中各个氨基酸的旋光度的总和。但是较长的肽，其旋光度则不等于其组成氨基酸的旋光度的简单加和。 具双缩脲反应。这是肽和蛋自质所特有的，而为氨基酸所没有的一个颜色反应。一般含有两个或两个以上肽键的化合物与CuSO4碱性溶液都能发生双缩脲反应而生成紫红色或蓝紫色的复合物，利用此反应借助分光光度法可测定肽或蛋白质含量。 5.具紫外吸收。如果肽中存在有酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸，则在280nm处有最大吸收峰。利用这个特性可对肽类进行定量测定。 6.其他反应。由于肽中存在游离的?-NH2和游离?-COOH，所以能进行茚三酮反应、酰化反应、酯化反应等许多反应。 3、天然存在的重要多肽 在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。 但是，生物体也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊的生理功能，常称为活性肽（active peptide）。 如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽；蛇毒多肽等。 二、蛋白质的二级结构 蛋白质多肽链空间折叠的限制因素： 1.肽键具有部分双键性质， 2.肽键不能自由旋转， 3.组成肽键的四个原子和与之相连的两个?碳原子（C?）都处于同一个平面内，此刚性结构的平面叫肽平面（peptide plane）或酰胺平面（amide plane）。 4.二面角所决定的构象能否存在，主要取决于两个相邻肽单位中，非键合原子之间的接近有无阻碍。 驱动蛋白质折叠的主要动力是熵效应（疏水作用），结果是疏水基团埋藏在蛋白质分子内部，亲水基团暴露在分子表面。 1.?-螺旋（?-helix） ⑴ 极大的侧链基团（存在空间位阻）； ⑵ 连续存在的侧链带有相同电荷的氨基酸残基（同种电荷的互斥效应）； ⑶ 有Pro等亚氨基酸存在（不能形成氢键）。 （二）.?-折叠（?-pleated sheet） ?-折叠或? -折叠片也称? -结构或? -构 象，它是蛋白质中第二种最常见的二级结构。 ?-折叠是由两条或多条几乎完全伸展的多肽链平行排列，通过链间的氢键进行交联而形成的，或一条肽链内的不同肽段间靠氢键而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象 ?-折叠的特点 （1）?-折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形成的；也可以在同一肽链的不同部分之间形成。几乎所有肽键都参与链间氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。 （三） ?-转角（?-turn）： ?-转角是多肽链180°回折部分所形成的一种二级结构，其结构特征为： ⑴ 主链骨架本身以大约180°回折; ⑵ 回折部分通常由四个氨基酸残基构成; ⑶ 构象依靠第一残基的-CO基与第四残基的-NH基之间形成氢键来维系。 （四）其他二级结构 无规卷曲是指多肽链主链部分形成的无规律的卷曲构象。 对于特定的蛋白质分子而言，其无规卷曲部分的构象则是特异的。 酶的功能部位常包含此构象，灵活易变。 稳定蛋白质三维结构的作用力 稳定蛋白质三维结构的作用力主要是一些非共价键或次级键，包括氢键、范德华力、疏水作用和盐键。此外共价二硫键在稳定蛋白质的构想方面也起着重要作用。 几种常见的稳定蛋白质三维结构的键如下： 维系蛋白质分子构象的非共价键 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 在蛋白质分子中，由于存在数目众多的氢键，故氢键在稳定蛋白质的空间结构上起着重要的作用。 但氢键的键能较低(～12kJ/mol