《蛋白质的高级结构学时》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质的高级结构学时（96页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、概述概述v1 研究蛋白质构象的方法研究蛋白质构象的方法1.1 X射线衍射法射线衍射法1.2 研究溶液中蛋白质构象的光谱学方法研究溶液中蛋白质构象的光谱学方法1紫外差光谱紫外差光谱1荧光和荧光偏振荧光和荧光偏振当前1页，共96页，星期一。第一页，共九十六页。1第二章 脂类化学1圆二色性圆二色性1核磁共振核磁共振(NMR)1拉曼光谱学拉曼光谱学1光散射光散射当前2页，共96页，星期一。第二页，共九十六页。2第二章 脂类化学2、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当前3页，共96页，星期一。第三页，共九十六页。3第二章 脂类化学3、多肽主链折叠的空间限制、多肽主链折叠的空间限制v3
2、.1 肽键肽键当前4页，共96页，星期一。第四页，共九十六页。4第二章 脂类化学vC 1 和和C 2在平面上的位置为反式构型在平面上的位置为反式构型C-N键的键长为键的键长为0.132nm，介于单键介于单键（0.149nm）和双键（和双键（0.127nm）的键长的键长之间，具有部分双键性质，不能自由旋转。之间，具有部分双键性质，不能自由旋转。当前5页，共96页，星期一。第五页，共九十六页。5第二章 脂类化学3.2肽平面（肽单元）肽平面（肽单元）当前6页，共96页，星期一。第六页，共九十六页。6第二章 脂类化学v肽键中的肽键中的C、H、O、N四个原子与它们相四个原子与它们相邻的两个邻的两个碳原子
3、（即碳原子（即-C 1 -CO-NH-C 2-六个原子六个原子)都处在同一个平面上，这个平面称都处在同一个平面上，这个平面称为肽单元或肽键平面或酰胺平面。为肽单元或肽键平面或酰胺平面。当前7页，共96页，星期一。第七页，共九十六页。7第二章 脂类化学当前8页，共96页，星期一。第八页，共九十六页。8第二章 脂类化学二面角二面角当前9页，共96页，星期一。第九页，共九十六页。9第二章 脂类化学蛋白质的二级结构蛋白质的二级结构v1 概念概念多肽链主链骨架中若干肽段各自沿着某个轴盘旋或折叠,并以氢键维持,从而形成有规则的构象,如-螺旋,-折叠,-转角,不包括R侧链的构象.维持二级结构稳定的化学键是氢
4、键v2 形成二级结构的原因形成二级结构的原因当前10页，共96页，星期一。第十页，共九十六页。10第二章 脂类化学3 二级结构的四种形式二级结构的四种形式( (结构元件或基本内容结构元件或基本内容结构元件或基本内容结构元件或基本内容) )3.1 -螺旋结构螺旋结构(3.613-螺旋螺旋,- helix)3.2 -折叠折叠(-结构结构; -构象构象,-pleated sheet)3.3 -转角转角(-弯曲弯曲;U形回折形回折;链回转链回转-turn)3.4 无规卷曲无规卷曲(无规线团结构无规线团结构;自由回转自由回转,random coil,coil)当前11页，共96页，星期一。第十一页，共九
5、十六页。11第二章 脂类化学3.1 -螺旋结构螺旋结构(3.613-螺旋螺旋)v Pauling和和Corey于于1965年提出右手螺旋结构。年提出右手螺旋结构。v结构要点：结构要点： 1） =-570 =-470v2) 螺旋的每圈有螺旋的每圈有3.6个氨基酸，螺旋间距离为个氨基酸，螺旋间距离为0.54nm.每个残基沿轴旋每个残基沿轴旋转转100，沿轴上升，沿轴上升0.15nm；v3)R侧链基团伸向螺旋的外侧，不计侧链，螺旋直径约侧链基团伸向螺旋的外侧，不计侧链，螺旋直径约0.5nm。当前12页，共96页，星期一。第十二页，共九十六页。12第二章 脂类化学RRRRRRRRR螺旋的横截面当前13
6、页，共96页，星期一。第十三页，共九十六页。13第二章 脂类化学v4）相邻螺圈之间形成氢键）相邻螺圈之间形成氢键,氢键的取向几乎与螺氢键的取向几乎与螺旋轴平行旋轴平行.氢键是由每个肽基的氢键是由每个肽基的C=O与其前面第与其前面第3个肽基的个肽基的NH之间形成的之间形成的.由氢键封闭的环是由氢键封闭的环是13元元环环. 因此，因此， 螺旋也称螺旋也称3.613螺旋。螺旋。v5)蛋白质中的蛋白质中的螺旋几乎都是右手的螺旋几乎都是右手的.当前14页，共96页，星期一。第十四页，共九十六页。14第二章 脂类化学氢键的形成氢键的形成当前15页，共96页，星期一。第十五页，共九十六页。15第二章 脂类化
7、学v6)一条肽链能否形成一条肽链能否形成螺旋以及形成的螺旋以及形成的螺旋是否稳定与它的氨基酸组成和序列螺旋是否稳定与它的氨基酸组成和序列有极大的关系有极大的关系. vPro的的N上缺少上缺少H，不能形成氢键，经常出现不能形成氢键，经常出现在在-螺旋的端头，它改变多肽链的方向并螺旋的端头，它改变多肽链的方向并终止螺旋。终止螺旋。当前16页，共96页，星期一。第十六页，共九十六页。16第二章 脂类化学当前17页，共96页，星期一。第十七页，共九十六页。17第二章 脂类化学当前18页，共96页，星期一。第十八页，共九十六页。18第二章 脂类化学3.2 - -折叠（折叠（ - -pleated she
8、etpleated sheet）v（1 1） - -折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行折叠是由两条或多条几乎完全伸展的肽链平行排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯排列，通过链间的氢键交联而形成的。肽链的主链呈锯齿状折叠构象齿状折叠构象v（2 2） - -碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的碳原子总是处于折叠的角上，氨基酸的R R基团基团交交替分布在片层的两侧。替分布在片层的两侧。 C C -C -C 键几乎垂直于折叠片平面。键几乎垂直于折叠片平面。两个氨基酸之间的轴心距为两个氨基酸之间的轴心距为0.350.35nmnm或或0.3250.325（完全伸展时为（完全伸展时为0.36
9、0.36nm nm ）. .当前19页，共96页，星期一。第十九页，共九十六页。19第二章 脂类化学当前20页，共96页，星期一。第二十页，共九十六页。20第二章 脂类化学v（3 3） - -折叠结构的氢键主要是由两条肽链之间形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。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内氢键的交联，氢键与链几乎所有肽键都参与链内氢键的交联，氢键与链的长轴接近垂直。的长轴接近垂直。 4 4）= 139= 139o o ;=;=135135o o （反平行折叠）反平行折叠） = = 119119o o ;=;=113
10、113o o （平行折叠）平行折叠） 折叠较为伸展。折叠较为伸展。当前21页，共96页，星期一。第二十一页，共九十六页。21第二章 脂类化学当前22页，共96页，星期一。第二十二页，共九十六页。22第二章 脂类化学v5 5） - -折叠的两种类型。一种为平行式，折叠的两种类型。一种为平行式，即所有肽链的即所有肽链的N-N-端都在同一边。另一种端都在同一边。另一种为反平行式，即相邻两条肽链的方向相为反平行式，即相邻两条肽链的方向相反。大量存在于丝心蛋白和反。大量存在于丝心蛋白和 - -角蛋白中角蛋白中当前23页，共96页，星期一。第二十三页，共九十六页。23第二章 脂类化学当前24页，共96页，
11、星期一。第二十四页，共九十六页。24第二章 脂类化学v在在 - -转角部分，由四个氨基酸残基组成转角部分，由四个氨基酸残基组成; ;v1)1)弯曲处的第一个氨基酸残基的弯曲处的第一个氨基酸残基的 - -C=O C=O 和第四个残和第四个残基的基的 N-H N-H 之间形成氢键，形成一个紧密的环状之间形成氢键，形成一个紧密的环状结构。结构。v2)2)某些氨基酸如脯氨酸和甘氨酸经常在某些氨基酸如脯氨酸和甘氨酸经常在-转角序转角序列存在列存在. .v3) 3) -转角多数处于蛋白质分子中表面。转角多数处于蛋白质分子中表面。3.3 -转角转角当前25页，共96页，星期一。第二十五页，共九十六页。25第
12、二章 脂类化学当前26页，共96页，星期一。第二十六页，共九十六页。26第二章 脂类化学当前27页，共96页，星期一。第二十七页，共九十六页。27第二章 脂类化学-凸起凸起v是一小片的非重复性结构，能单独存在，大多数作是一小片的非重复性结构，能单独存在，大多数作为反平行为反平行-折叠的一种不规则情况存在。折叠的一种不规则情况存在。 v-折叠股中额外插入的一个残基，它使得在两个折叠股中额外插入的一个残基，它使得在两个正常氢键之间、在凸起折叠股上是两个残基，而正常氢键之间、在凸起折叠股上是两个残基，而另一侧正常股上是一个残基。另一侧正常股上是一个残基。当前28页，共96页，星期一。第二十八页，共九
13、十六页。28第二章 脂类化学当前29页，共96页，星期一。第二十九页，共九十六页。29第二章 脂类化学3.4无规卷曲无规卷曲(random coil) v泛指那些不能被归入明确的二级结构如泛指那些不能被归入明确的二级结构如折叠或螺旋的肽区段折叠或螺旋的肽区段, 是一种无确定规是一种无确定规律的松散肽链结构律的松散肽链结构,。v这类有序的非重复性结构常构成酶的活这类有序的非重复性结构常构成酶的活性中心和其他蛋白质特异的功能部位性中心和其他蛋白质特异的功能部位.当前30页，共96页，星期一。第三十页，共九十六页。30第二章 脂类化学当前31页，共96页，星期一。第三十一页，共九十六页。31第二章
14、脂类化学4、纤维状蛋白质、纤维状蛋白质v4.1 -角蛋白及角蛋白及-角蛋白角蛋白 P212-215v4.2 胶原蛋白胶原蛋白 P215-218v4.3 肌球蛋白、肌动蛋白和原肌球蛋白肌球蛋白、肌动蛋白和原肌球蛋白v4.4 肌纤维结构肌纤维结构P280当前32页，共96页，星期一。第三十二页，共九十六页。32第二章 脂类化学当前33页，共96页，星期一。第三十三页，共九十六页。33第二章 脂类化学当前34页，共96页，星期一。第三十四页，共九十六页。34第二章 脂类化学当前35页，共96页，星期一。第三十五页，共九十六页。35第二章 脂类化学4.2 胶原蛋白胶原蛋白当前36页，共96页，星期一。
15、第三十六页，共九十六页。36第二章 脂类化学4.3 肌球蛋白的分子结构肌球蛋白的分子结构当前37页，共96页，星期一。第三十七页，共九十六页。37第二章 脂类化学肌动蛋白和原肌球蛋白肌动蛋白和原肌球蛋白当前38页，共96页，星期一。第三十八页，共九十六页。38第二章 脂类化学粗丝与细丝粗丝与细丝当前39页，共96页，星期一。第三十九页，共九十六页。39第二章 脂类化学当前40页，共96页，星期一。第四十页，共九十六页。40第二章 脂类化学超二级结构和结构域超二级结构和结构域v1超二级结构超二级结构(super-secondary structure)v1.1 含义含义P220超二级结构是由若干
16、相邻的二级结构元件（主要是超二级结构是由若干相邻的二级结构元件（主要是-螺旋和螺旋和-折叠）组合在一起，彼此相互作用，形成种类不多的、折叠）组合在一起，彼此相互作用，形成种类不多的、有规则的二级结构聚合体有规则的二级结构聚合体它是蛋白质构象中二级和三级结它是蛋白质构象中二级和三级结构之间的一个层次，故称超二级结构。构之间的一个层次，故称超二级结构。v1.2 三种基本组合形式三种基本组合形式:;当前41页，共96页，星期一。第四十一页，共九十六页。41第二章 脂类化学当前42页，共96页，星期一。第四十二页，共九十六页。42第二章 脂类化学当前43页，共96页，星期一。第四十三页，共九十六页。43第二章 脂类化学2 结构域结构域(structural domain,domain)v 2.1概念概念v 多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成多肽链在二级结构或超二级结构的基础上形成三级结构的局部折叠区三级结构的局部折叠区,它是相对独立的紧密实体它是相对独立的紧密实体,称为结构域称为结构域(structural domain,domain)或域或域.单结构域蛋单结构域蛋白如核糖核酸酶白如核糖
