蛋白质分子的结构原理课件

《蛋白质分子的结构原理课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《蛋白质分子的结构原理课件（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 生物大分子是一切生命形式的基础，重要的生物大分子有4类： 蛋白质、核酸、多糖和脂类。蛋白质由氨基酸聚合而成 核酸由核苷酸聚合而成 多糖由单糖聚合而成 脂类，所有能被脂溶性溶剂提取的动植物组织部分均定义为脂类。 蛋白质分子的结构原理课件 构型是指分子在立体异构体种的取代原子或集团以共价键相连时，他们在空间的取向。 构像是指组成分子的原子或基团围绕共价键旋转而形成不同的空间排布。构型（configuration）和构像(conformation) 显然，构型的改变，必需有化学键的断裂和手性的改变，例如氨基酸分子中，一个C 原子和四个不同的原子或基团相连时，只能有两种不同的空间结构，L-型和D-型

2、氨基酸，没有共价健的断裂，这两种旋光异构体是不能互相转变的。 而构像的改变，并没有化学键（氢键除外）的断裂和手性的改变，例如蛋白质的二级结构就是肽链围绕N-C健和C-C健旋转的结果。蛋白质分子的结构原理课件球状蛋白质结构的不同水平一级结构、二级结构、三级结构、四级结构超二级结构和结构域（domains）球状蛋白质结构的不同水平 蛋白质分子的结构原理课件第二节第二节 蛋白质分子的结构原理蛋白质分子的结构原理蛋白质分子的结构原理课件 讨论蛋白质分子的构象的普遍性规律讨论蛋白质分子的构象的普遍性规律 形成天然构象的物理与化学原因形成天然构象的物理与化学原因讨讨 论论 重重 点点蛋白质分子的结构原理课

3、件一一. .蛋白质空间构象与肽平面关系蛋白质空间构象与肽平面关系蛋白质分子的结构原理课件带电荷氨基酸带电荷氨基酸Arg,Lys,Asp,GluArg,Lys,Asp,Glu1.1.氨基酸的手性特征氨基酸的手性特征极性氨基酸极性氨基酸Ser,Thr,Cys,Asn,Gln,His,Ser,Thr,Cys,Asn,Gln,His,Tyr,TrpTyr,Trp疏水的氨基酸疏水的氨基酸Ala,Val,Leu,Ile,Phe,Pro,Ala,Val,Leu,Ile,Phe,Pro,MetMet除除 GlyGly外的外的1919种种L-L-氨基酸分氨基酸分3 3类类蛋白质分子的结构原理课件 蛋白质蛋白质2

4、020种氨基酸组成中种氨基酸组成中1919种氨基酸均具种氨基酸均具手性手性，属，属L-L-型型, ,在形成各种高级结构时具重要的决定性意义。在形成各种高级结构时具重要的决定性意义。 手性是生物界长期选择和进化的结果，还不知原因。手性是生物界长期选择和进化的结果，还不知原因。 L L型的定义型的定义：从：从 H H 到到 C C 看，顺时针依次为看，顺时针依次为 C0 C0，R R，N N蛋白质分子的结构原理课件氨基酸的氨基酸的 构象构象黑色代表黑色代表 C 蛋白质分子的结构原理课件 2. 2.主链的肽平面和平面间扭角主链的肽平面和平面间扭角 蛋白质的多肽链是蛋白质的多肽链是2020种氨基酸通过

5、形成肽种氨基酸通过形成肽键而连接得到的键而连接得到的 肽键或酰胺键平面上肽键或酰胺键平面上6 6个原子个原子共平面共平面蛋白质一级结构（primary）肽平面上肽平面上C C-C-C键、键、C CNN键和键和N-CN-C键键 构成长肽链的骨架主链构成长肽链的骨架主链 、 为这为这3 3个键轴相应的旋转角个键轴相应的旋转角蛋白质分子的结构原理课件 规定由规定由4 4个原子个原子A-B-CA-B-CD D 形成的二面角，沿形成的二面角，沿B BC C键轴俯视，顺时针为正键轴俯视，顺时针为正蛋白质分子的结构原理课件相邻肽单位形成的主链结构中相邻肽单位形成的主链结构中3 3个键轴的旋转二面角（个键轴的

6、旋转二面角（、 、）蛋白质分子的结构原理课件肽平面上肽平面上C CN N键键 键轴的旋转角键轴的旋转角 键轴旋转涉及键轴旋转涉及 2 2个个C C原子的相对位置原子的相对位置 刚性平面，刚性平面，仅有仅有2 2种可能种可能 =0=0 顺式结构顺式结构 =180=180 反式结构反式结构 反式结构常见，顺式存在空间位阻，反式结构常见，顺式存在空间位阻，蛋白质分子的结构原理课件=180o= 0o蛋白质分子的结构原理课件=180=180、=180=180，充分伸展的全反构型，充分伸展的全反构型=0=0、=0=0，发生严重的，发生严重的空间位阻，空间位阻，不能使原子间距不能使原子间距离接近甚至小于范德

7、华半径离接近甚至小于范德华半径蛋白质分子的结构原理课件由二面角决定多肽链的构像蛋白质分子的结构原理课件 任何任何1 1个个碳原子的（碳原子的（、）二面角发生变化二面角发生变化，多肽多肽主链骨架构象主链骨架构象将产生相应将产生相应变化变化 几个或更几个或更多个多个彼此相连彼此相连残基残基，二面角（二面角（、）全相同）全相同 它们即成为有它们即成为有特定规律的构象特定规律的构象蛋白质分子的结构原理课件、分布范围分布范围 用用RamachandranRamachandran图表示图表示蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件在这种图形中在这种图形中 甘氨酸分布范围区域相对大甘氨酸分布范围区域

8、相对大 其它残基角度的分布局限于某些区域其它残基角度的分布局限于某些区域残基侧链二面角（残基侧链二面角（、）RamachandranRamachandran图图对蛋白质的构象研究起到了简化作用对蛋白质的构象研究起到了简化作用判断蛋白质结构模型的正误判断蛋白质结构模型的正误蛋白质分子的结构原理课件两个肽平面之间的相对取向由C -N 和C -C两个可以自由旋转的单健扭角而定，所以，蛋白质一级结构中肽平面之间扭角的变化，是形成二级结构的基础两个肽平面通过-C原子的结构蛋白质分子的结构原理课件从生物物理学角度研究蛋白质一级结构的意义 在于从蛋白质三维结构的角度来讨论与一级结构的关系 进一步了解蛋白质结

9、构与功能 生物进化 蛋白结构预测蛋白质分子的结构原理课件血型糖蛋白在生物膜上的结构1131仔细分析其131个氨基酸，不难发现：7395 肽链从Ile73Ile95共23个氨基酸全为非极性氨基酸， 肽链的N端有许多结合多糖的残基镶嵌在脂膜中的那一部分 一种跨越红细胞膜德蛋白质，分子的一部分伸向胞外，一部分在胞质中，还有一部分嵌在膜里 肽链的前70个残基应伸向膜外膜外蛋白质分子的结构原理课件3.3.多肽链构象中的势能影响多肽链构象中的势能影响 、的取值关系到主链侧链原子或基团的的取值关系到主链侧链原子或基团的空间位置，天然构象处于稳定的低势能状态空间位置，天然构象处于稳定的低势能状态 能量对二面角

10、（能量对二面角（、）分布的影响）分布的影响 非键作用能非键作用能 偶极相互作用能偶极相互作用能 单键旋转的本征扭转能单键旋转的本征扭转能 考虑主要考虑主要3 3类能量类能量蛋白质分子的结构原理课件非键作用能非键作用能 E EKLKL（、） 非键作用能非键作用能 E EKLKL（、）任意任意2 2个原子或粒子间的个原子或粒子间的 推斥力推斥力 范德华力吸引力范德华力吸引力 二面角（二面角（、）的变化）的变化 导致各原子或基团间位置改变导致各原子或基团间位置改变蛋白质分子的结构原理课件偶极作用能偶极作用能E Ed d（、）偶极作用能偶极作用能E Ed d（、） C=O C=O和和N-HN-H在肽平

11、面上产生的偶极矩约为在肽平面上产生的偶极矩约为3.7D3.7D 、改变影响到偶极矩间的相互作用改变影响到偶极矩间的相互作用蛋白质分子的结构原理课件单键旋转的本征扭转能单键旋转的本征扭转能E Etortor（、）单键旋转的本征扭转能单键旋转的本征扭转能E Etortor（、） 代表代表和和角旋转所克服的角旋转所克服的 扭转动作面临的能量屏障扭转动作面临的能量屏障 轴旋转，角度改变，必然体系能量出现相轴旋转，角度改变，必然体系能量出现相 应变化趋势，需要作功加以克服应变化趋势，需要作功加以克服蛋白质分子的结构原理课件总的势能总的势能总的势能总的势能33种能量之和种能量之和1 1个残基个残基、给定，

12、相应主侧链原子的位置给定，相应主侧链原子的位置即确定即确定 可计算出总的势能可计算出总的势能 对各种可能二面角得到总的势能分布对各种可能二面角得到总的势能分布天然蛋白质分子构象稳定，处于最低能量状态天然蛋白质分子构象稳定，处于最低能量状态 在能量等高线分布图中在能量等高线分布图中 各残基各残基和和被限制在一定区域范围被限制在一定区域范围蛋白质分子的结构原理课件甘氨酸残基的甘氨酸残基的、位于位于20KJ/mol20KJ/mol的两个对称性的区域的两个对称性的区域蛋白质分子的结构原理课件非甘氨酸残基分布范围小，不同构象中非甘氨酸残基分布范围小，不同构象中与与分立分立多肽链中L-ala残基势能等高线

13、与二面角关系蛋白质分子的结构原理课件 脯氨酸具吡咯烷环，脯氨酸具吡咯烷环， 为为-60-60 取取-55-55 或或145145 常孤立出现，对紧邻在前的残基构象影常孤立出现，对紧邻在前的残基构象影响很大响很大 使其丢失使其丢失-螺旋结构螺旋结构脯氨酸残基常出现于脯氨酸残基常出现于 多肽链弯曲或翻转处，多肽链弯曲或翻转处， - -螺旋的螺旋的N N端端蛋白质分子的结构原理课件 -55 -55 145145 蛋白质分子的结构原理课件 蛋白质多肽链的一级氨基酸序列其高级的三维构象，蛋白质多肽链的一级氨基酸序列其高级的三维构象，提供了可以实现的途径。提供了可以实现的途径。 尽管从理论和计算角度还存在

14、很大的困难与复杂性，尽管从理论和计算角度还存在很大的困难与复杂性，基于基于局部、小范围内的位阻效应局部、小范围内的位阻效应和发生的可能的和发生的可能的相互作相互作用用，再结合，再结合半经验方法半经验方法的研究，如依据的研究，如依据蛋白质蛋白质结晶的结晶的构构象资料象资料，从统计规律中寻找某些，从统计规律中寻找某些残基的构象化倾向残基的构象化倾向，比，比如如AlaAla、LeuLeu残基是强残基是强-螺旋形成体，螺旋形成体，ProPro残基有残基有-螺螺旋破坏体性质等，旋破坏体性质等，这样，对每一个残基，用一定的几个这样，对每一个残基，用一定的几个统计参数，就可能估量出高级结构行为统计参数，就可

15、能估量出高级结构行为蛋白质分子的结构原理课件20种标准氨基酸铵形成螺旋，折叠的能力所进行的分类蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件二二. .蛋白质分子的二级结构蛋白质分子的二级结构(secondary structure)(secondary structure)蛋白质分子的结构原理课件 蛋白质二级结构单元，是多肽链中蛋白质二级结构单元，是多肽链中具特定规律的一段肽链的空间排列模式具特定规律的一段肽链的空间排列模式-螺旋和螺旋和-折叠折叠蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件1.-1.-螺旋螺旋 - -螺旋的主要特征是多肽链

16、的主链骨架围绕螺旋螺旋的主要特征是多肽链的主链骨架围绕螺旋中心轴螺旋式地上升，每隔数个残基上升一圈，所有中心轴螺旋式地上升，每隔数个残基上升一圈，所有侧链基团处于螺旋的外侧，并以一定的规律由各个侧链基团处于螺旋的外侧，并以一定的规律由各个C=OC=O与随后几位残基上的与随后几位残基上的N-HN-H形成氢键。形成氢键。蛋白质分子的结构原理课件-螺旋螺旋 右手右手-螺旋构象，螺旋构象，3.63.61313 是许多蛋白质分子中常见结构是许多蛋白质分子中常见结构 一圈一圈3.5-3.73.5-3.7或平均或平均3.63.6残基残基 螺距螺距0.54nm 0.54nm 氢键方式氢键方式(i,i+3)(i

17、,i+3) 一氢键环内含一氢键环内含1313个原子个原子 、在在-60-60 和和-41-41 附近附近 末端向下看，侧链在主链周围形成风车状末端向下看，侧链在主链周围形成风车状 所有氢键近似平行于螺旋中心旋转轴所有氢键近似平行于螺旋中心旋转轴氢键同一方向氢键同一方向 形成一源于氢键的平行于螺旋轴的偶极矩形成一源于氢键的平行于螺旋轴的偶极矩蛋白质分子的结构原理课件 - -螺旋氢键偶极矩、螺旋氢键偶极矩、 各肽平面各肽平面C=OC=O和和N-HN-H偶极矩偶极矩都沿螺旋轴积累，从而显示出从都沿螺旋轴积累，从而显示出从N N端到端到C C端的偶极矩端的偶极矩 等效于等效于N N端积累部分正电荷，端

18、积累部分正电荷，C C端积累部分负电荷端积累部分负电荷蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子构象其它螺旋结构蛋白质分子构象其它螺旋结构3 31010螺旋螺旋 右手右手-螺旋结构螺旋结构 氢键方式氢键方式(i,i+2)(i,i+2)，、在在-70-70 和和-5-5 附近附近 一圈含整数一圈含整数3 3残基，残基，C C位于平行螺旋轴直线上位于平行螺旋轴直线上 氢键方向和轴有一定角度，氢键方向和轴有一定角度， 在几何上与非键作用力未处最佳状态在几何上与非键作用力未处最佳状态 3 31010螺旋通常在螺旋通常在-螺旋螺旋C C末端最后一圈出现末端最后一圈出现4.44.41616 也称作也称作螺旋螺旋左

19、手螺旋左手螺旋 在在D-D-氨基酸形成的肽链中会稳定地存在氨基酸形成的肽链中会稳定地存在 天然蛋白质中，属于不稳定的构象天然蛋白质中，属于不稳定的构象蛋白质分子的结构原理课件多肽链不同氨基酸侧链多肽链不同氨基酸侧链具各自确定的选择性不强的螺旋倾向性具各自确定的选择性不强的螺旋倾向性大致分档次排列为：大致分档次排列为：AlaAla，GluGlu，LeuLeu，MetMet（强）（强）LysLys，PhePhe，GluGlu，TrpTrp，IleIle，ValVal（中）（中）AspAsp，HisHis（弱）（弱）ArgArg，ThrThr，SerSer（不敏感）（不敏感）CysCys，TyrTy

20、r（弱断）（弱断）AsnAsn，ProPro（断（断）蛋白质分子的结构原理课件差不多所有球蛋白中，一段差不多所有球蛋白中，一段-螺旋结构螺旋结构 平均含平均含1111个残基（个残基（4-204-20残基）残基） 平均长度平均长度 1.7 nm 1.7 nm 螺旋两端外连接的氨基酸残基螺旋两端外连接的氨基酸残基 C C端常出现带负电荷的基团端常出现带负电荷的基团 N N端为带正电荷基团端为带正电荷基团 螺旋内部多肽链上亲水与疏水残基周期性变换螺旋内部多肽链上亲水与疏水残基周期性变换过膜的多肽链，通常疏水性残基占绝大多数过膜的多肽链，通常疏水性残基占绝大多数 疏水性残基长区域预示过膜疏水性残基长区

21、域预示过膜-螺旋结构存在螺旋结构存在蛋白质分子的结构原理课件 2.- 2.-折叠折叠 - -折叠结构是常见的二级结构单元，又称折叠结构是常见的二级结构单元，又称-折叠片折叠片 - -折叠片由多肽链折叠片由多肽链不连续不连续几区域几区域/ /-折叠股折叠股构成构成 - -折叠股由折叠股由5-105-10个残基个残基 （/）在）在RamachandranRamachandran图左上图左上-120/140-120/140大区域大区域 形成形成几乎伸展几乎伸展结构结构 - -折叠片折叠片 通过通过C=OC=O与与N-HN-H在成对的在成对的-折叠股间形成氢键折叠股间形成氢键 结构没有螺旋构象紧密结构

22、没有螺旋构象紧密蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件-折叠结构中折叠结构中 主链各肽键平面伸展主链各肽键平面伸展 平面间彼此折叠成片近似锯齿状片层排列平面间彼此折叠成片近似锯齿状片层排列 - -碳原子位于折叠片平面的交界棱边上碳原子位于折叠片平面的交界棱边上形成了一个十分引人注目的的特征：形成了一个十分引人注目的的特征：3 3个方向上相互垂直个方向上相互垂直( (见下图见下图) )蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件反平行反平行折叠片折叠片蛋白质分子的结构原理课件按多肽链按多肽链N-CN-C方向排列，平行与反平行两种构象方向排列，平行与反平行两种

23、构象平行平行-折叠片折叠片 各折叠股主链方向相同，一折叠股似邻股平移各折叠股主链方向相同，一折叠股似邻股平移 二面角二面角、约为约为-119-119、113113 折叠股各肽平面（一块折叠片）折叠股各肽平面（一块折叠片）C=OC=O与与N-HN-H分别分别 一左一右和相应二邻股成氢键一左一右和相应二邻股成氢键 氢键的方向呈有规律的角度倾斜氢键的方向呈有规律的角度倾斜反平行折叠片反平行折叠片 相邻股的主链走向相反相邻股的主链走向相反 二面角二面角、约为约为-139-139、135135 折叠股间氢键和成键基团方向同一直线折叠股间氢键和成键基团方向同一直线 属能量上较为稳定的类型属能量上较为稳定的

24、类型蛋白质分子的结构原理课件同一同一-折叠股中侧链间隔地朝上与朝下折叠股中侧链间隔地朝上与朝下相邻股却是相同一起朝上或朝下相邻股却是相同一起朝上或朝下反平行折叠片反平行折叠片 经常一面埋藏在内部另一面暴露在溶剂中，经常一面埋藏在内部另一面暴露在溶剂中， 氨基酸通常是亲水性与疏水性交替出现氨基酸通常是亲水性与疏水性交替出现平行的折叠片平行的折叠片 往往两边均处在内部，中间的残基往往往往两边均处在内部，中间的残基往往 高度疏水，亲水的残基集中在两头高度疏水，亲水的残基集中在两头两种两种-结构，边上的折叠股有可能比中间的更为亲结构，边上的折叠股有可能比中间的更为亲水些水些蛋白质分子的结构原理课件蛋白

25、质中混合的折叠片也可存在，几率不高。蛋白质中混合的折叠片也可存在，几率不高。-折叠结构中折叠结构中 一般一般6-106-10股股 股平均长度为股平均长度为6 6个残基个残基 整个结构常呈扭曲，这种扭曲也具手性规律如图整个结构常呈扭曲，这种扭曲也具手性规律如图 常用皱褶（常用皱褶（pleatpleat）、扭曲（）、扭曲（twisttwist）、）、 拱起（拱起（archarch）、卷曲（）、卷曲（curlcurl）蛋白质分子的结构原理课件 3.3.无规则卷曲无规则卷曲 多肽链主链骨架中，与有规则的右手多肽链主链骨架中，与有规则的右手-螺旋螺旋和和-折叠结构不同的构象，都称为无规则卷曲或折叠结构不

26、同的构象，都称为无规则卷曲或无规线团、自由折叠等。无规线团、自由折叠等。 右手螺旋和右手螺旋和-折叠构象中，所有氨基酸残基折叠构象中，所有氨基酸残基的成对二面角的成对二面角、有差不多确定的大小有差不多确定的大小 无规卷曲的氨基酸残基的无规卷曲的氨基酸残基的、则是在一定则是在一定的范围内分布，不同残基取不同的角度数值，因的范围内分布，不同残基取不同的角度数值，因此产生许多不同的构象此产生许多不同的构象蛋白质分子的结构原理课件 一般的球蛋白分子，除含有螺旋构象和折叠一般的球蛋白分子，除含有螺旋构象和折叠结构外，往往含有大量的结构外，往往含有大量的无规则卷曲无规则卷曲，从而倾向，从而倾向于于产生球状

27、构象产生球状构象。 无规则卷曲结构中，无规则卷曲结构中，-转角转角比较常见。蛋白比较常见。蛋白质分子多肽链经常出现质分子多肽链经常出现180180 的回折的回折，此回折部分，此回折部分大多数是大多数是-转角，也称作转角，也称作-发夹结构、发夹结构、-回转回转等等蛋白质分子的结构原理课件 4 4个连续残基构成的普通转角和甘氨酸转角个连续残基构成的普通转角和甘氨酸转角普通转角普通转角1 1、4 4位位碳原子间形成氢键，碳原子间形成氢键，2 2位残基属位残基属-螺旋构象，螺旋构象，3 3位取位取3 31010构象；构象；甘氨酸转角甘氨酸转角2 2位残基主链以二面角为位残基主链以二面角为-60-60、

28、120120的聚的聚脯氨酸构象出现，脯氨酸构象出现，3 3位上为左手位上为左手3 31010构象而只能是甘氨酸构象而只能是甘氨酸（、为为9090、0 0附近）。附近）。蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件 短的连接短的连接-的的“S”“S”形状连接带，形状连接带， 反平行反平行折叠结构中的称为折叠结构中的称为“希腊钥匙希腊钥匙”型连接带型连接带圈，圈， 各种紧密环结构各种紧密环结构蛋白质分子的结构原理课件 一般一般，从一级结构预测无规则卷曲的具，从一级结构预测无规则卷曲的具体构象，难度是比较大的，体构象，难度是比较大的，因为因为无规则卷曲无规则卷曲结构中，结构中，不仅不仅有主链间的

29、氢键，有主链间的氢键，更多的是更多的是发发现侧链参与形成了许多的氢键，各种相互作现侧链参与形成了许多的氢键，各种相互作用造成更多的的复杂性用造成更多的的复杂性蛋白质分子的结构原理课件由相应二级结由相应二级结构通过转角或构通过转角或连接而组合成连接而组合成为聚合体，聚为聚合体，聚合体结构内成合体结构内成分间存在着特分间存在着特定的相互作用定的相互作用 4.4.超二级结构和结构域超二级结构和结构域 多肽链中一级顺序相邻的二级结构，在三维空间相近，多肽链中一级顺序相邻的二级结构，在三维空间相近，形成有规则的二级结构聚合体，往往充作空间构象的建筑形成有规则的二级结构聚合体，往往充作空间构象的建筑块，如

30、（块，如（），（），（），（），（）等）等蛋白质分子的结构原理课件超二级结构的手性特征蛋白质分子的结构原理课件结构域结构域 可看成超二级结构单元的组合。蛋白质分子中可看成超二级结构单元的组合。蛋白质分子中某些特定的区域，在结构与功能两个方面有着特征某些特定的区域，在结构与功能两个方面有着特征性意义。性意义。 有别于蛋白质其它区域有别于蛋白质其它区域 结构有相对的完整或独立性结构有相对的完整或独立性 功能也有着特征性标志功能也有着特征性标志 在某些条件下，它们可被分离。从在某些条件下，它们可被分离。从DNARNADNARNA蛋白质法则中，基因在蛋白质法则中，基因在 DNA DNA 序列上被内含子

31、分隔成序列上被内含子分隔成一段段的外显子，许多蛋白质分子中发现这些外显一段段的外显子，许多蛋白质分子中发现这些外显子对应的即蛋白质分子中的结构域部分子对应的即蛋白质分子中的结构域部分蛋白质分子的结构原理课件 免疫球蛋白的免疫球蛋白的2 2个重链和个重链和2 2个轻链，可区别为个轻链，可区别为1212个结个结构域；肌动蛋白分子的马达结构域；细胞色素构域；肌动蛋白分子的马达结构域；细胞色素b5b5可分为可分为血红素结合部分与膜结合部分两个结构域等血红素结合部分与膜结合部分两个结构域等蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件 三三. .蛋白质分子的三级结构蛋白质分子的三级结构 三级结构三级结

32、构即蛋白质分子多肽链的即蛋白质分子多肽链的3 3维空间构象维空间构象 在在X-X-线衍射分析中，从蛋白质晶体的不对称线衍射分析中，从蛋白质晶体的不对称单元的二维电子密度截面的堆积，可得到三维的单元的二维电子密度截面的堆积，可得到三维的电子密度分布，这种由计算机输出的三维电子密电子密度分布，这种由计算机输出的三维电子密度分布，包含着蛋白质分子的度分布，包含着蛋白质分子的3 3级结构的全部内级结构的全部内容，并用能够从一个侧面强调构象特征的一些图容，并用能够从一个侧面强调构象特征的一些图形表示出来。形表示出来。蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件 空间填满空间填满图形图形-包含包含所有

33、原子（大所有原子（大多数可省略多数可省略H H原子）、显示原子）、显示外观整体表象外观整体表象复杂结构，可复杂结构，可以让人想象出以让人想象出空间构象，包空间构象，包括它可能的动括它可能的动态构象变化。态构象变化。蛋白质分子的结构原理课件 线段抽象图形线段抽象图形-基于填满图形上的简化，用线基于填满图形上的简化，用线段描述主链走向，更抽象些，常突出某些部分，如段描述主链走向，更抽象些，常突出某些部分，如碳原子、结合的重金属原子等。碳原子、结合的重金属原子等。蛋白质分子的结构原理课件 卡通卡通图形图形-更为常见更为常见的一种图的一种图形，通常形，通常突出某些突出某些部分的结部分的结构，如构，如螺

34、旋、螺旋、折叠、扭折叠、扭曲弯折曲弯折蛋白质分子的结构原理课件蛋白质三级结构给出的信息或内容蛋白质三级结构给出的信息或内容 多肽链骨架所有的二级结构情况多肽链骨架所有的二级结构情况 类型类型 出现百分数出现百分数 空间相对排列顺序与位置关系空间相对排列顺序与位置关系 侧链残基在蛋白质深部与表面的分布规律侧链残基在蛋白质深部与表面的分布规律 空间空间3 3维的排列与分布维的排列与分布蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件三级结构三级结构4 4方面特征规律方面特征规律1 1. .每一残基的构象处于热力学最低自由能稳定状态；每一残基的构象处于热力学最低自由能稳定状态

35、；2.2.极性或带电荷的侧链残基排布在蛋白质表面，并且极性或带电荷的侧链残基排布在蛋白质表面，并且 电荷的分布相间又常不均匀，以保证出现最大的相电荷的分布相间又常不均匀，以保证出现最大的相 互作用，一旦在分子内部出现电荷便意味着是分子互作用，一旦在分子内部出现电荷便意味着是分子 功能发挥具重要意义的残基功能发挥具重要意义的残基；3 3. .水溶性球蛋白的非极性疏水侧链常排布在内部环境，水溶性球蛋白的非极性疏水侧链常排布在内部环境， 这是疏水力驱使的必然结果这是疏水力驱使的必然结果；4.4.主链或侧链的所有能够形成氢键的都形成氢键，以主链或侧链的所有能够形成氢键的都形成氢键，以 避免稳定自由能的

36、损失，包括表面上与水分子或溶避免稳定自由能的损失，包括表面上与水分子或溶 剂的氢键、蛋白质分子内部各极性基团间的氢键、剂的氢键、蛋白质分子内部各极性基团间的氢键、 和邻近肽链骨架上基团形成的氢键等和邻近肽链骨架上基团形成的氢键等。蛋白质分子的结构原理课件 一个蛋白质分子的三级结构中若包含结构域构象，那一个蛋白质分子的三级结构中若包含结构域构象，那么结构域与结构域之间相邻部位必定是功能敏感区域。么结构域与结构域之间相邻部位必定是功能敏感区域。蛋白质分子的结构原理课件四四. .蛋白质分子的四级结构蛋白质分子的四级结构 四级结构见于多条多肽链构成的蛋白质，用有四级结构见于多条多肽链构成的蛋白质，用有

37、特定三级结构的亚单位表示相应多肽链空间构象。特定三级结构的亚单位表示相应多肽链空间构象。 三级结构亚单位彼此在三级结构亚单位彼此在3 3维空间中相对位置关系维空间中相对位置关系各亚单位多肽链间存在共价键或非共价键的连接各亚单位多肽链间存在共价键或非共价键的连接 几个亚单位形成的四级结构也同样符合三级结几个亚单位形成的四级结构也同样符合三级结构组成规律基本要求构组成规律基本要求蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件蛋白质分子的结构原理课件Ca-ATPase蛋白质分子的结构原理课件耐热性耐热性(E.coli)邻苯二邻苯二酚双加酚双加氧酶氧酶蛋白质分子的结构原理课件